阅读说明：本技术 电压转换电路及其控制电路 (Voltage conversion circuit and control circuit thereof ) 是由 李敬赞 杨珮婷 于 2018-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电压转换电路及其控制电路。控制电路包括电压选择电路、缓冲电路以及下拉开关。电压选择电路接收输入电压以及输出电压,并选择输入电压以及输出电压中电压值较小者作为选中电压。缓冲电路接收选中电压,并提供选中电压以作为参考电压。下拉开关的控制端接收致能信号,以依据致能信号而被导通或被断开,其中,下拉开关依据致能信号而导通,以将驱动开关的控制端的电压拉低至参考电压,并使驱动开关被断开。(The invention provides a voltage conversion circuit and a control circuit thereof. The control circuit comprises a voltage selection circuit, a buffer circuit and a pull-down switch. The voltage selection circuit receives the input voltage and the output voltage, and selects the smaller voltage value of the input voltage and the output voltage as a selected voltage. The buffer circuit receives the selected voltage and provides the selected voltage as a reference voltage. The control end of the pull-down switch receives an enabling signal to be conducted or disconnected according to the enabling signal, wherein the pull-down switch is conducted according to the enabling signal so as to pull down the voltage of the control end of the driving switch to a reference voltage and disconnect the driving switch.)

电压转换电路及其控制电路

技术领域

本发明涉及一种电压转换电路及其控制电路，尤其涉及一种可快速重新启动驱动开关的电压转换电路及其控制电路。

背景技术

在现有的技术领域中，电源转换电路提供驱动开关，并通过导通驱动开关以供应输出电压。此外，在当有输入电压的条件下，遇到需要启动电路保护机制的情况时，例如是进入过电流保护、过电压保护以及逆向电压保护的状态，现有的电源转换电路可产生控制信号来将驱动开关的控制端的电压拉低至接地电压，以断开驱动开关。

然而，当电路保护机制解除时，驱动开关会重新启动，此时驱动开关控制端的电压会渐渐被提升，由于要重新对输出端负载电容和驱动开关的闸源极电容充电会花费较长的时间，若驱动开关控制端的电压是从零开始提升，开启速度过慢，容易造成输出电压掉电的问题。因此，如何在电路保护机制结束时，增加驱动开关重新启动的速度，成为一个重要的课题。

发明内容

本发明提供一种电压转换电路及其控制电路，可达到快速重新启动驱动开关的功能。

本发明的控制电路，用以控制驱动开关。驱动开关的两端分别接收输入电压以及输出电压。控制电路包括电压选择电路、缓冲电路以及下拉开关。电压选择电路接收输入电压以及输出电压，并选择输入电压以及输出电压中电压值较小者作为选中电压。缓冲电路耦接至电压选择电路，接收选中电压，并提供选中电压以作为参考电压。下拉开关串接在驱动开关的控制端以及参考电压间，下拉开关的控制端接收致能信号，以依据致能信号而被导通或被断开，其中，下拉开关依据致能信号而导通，以将驱动开关的控制端的电压拉低至参考电压，并使驱动开关被断开。

基于上述，本发明提供控制电路，并通过选择输入电压以及输出电压的电压值中较小者作为选中电压。以提供选中电压作为参考电压。下拉开关依据致能信号而导通，以将驱动开关的控制端的电压拉低至参考电压，并使驱动开关被断开。如此一来，在电路保护机制解除后，要重新启动驱动开关时，驱动开关控制端的电压值便是从参考电压的电压值开始提升，可减少驱动开关控制端的电压回复所需的时间，以达到快速重新启动驱动开关的目的。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明一实施例的控制电路的示意图。

图2示出本发明另一实施例的控制电路的示意图。

图3示出本发明实施例的电压选择电路的另一实施方式的示意图。

图4示出本发明实施例的缓冲电路的另一实施方式的示意图。

图5示出本发明一实施例的电压转换电路的示意图。

附图标记说明

100、200、510：控制电路

110、210、310：电压选择电路

120、220、420：缓冲电路

130、230：电荷帮浦装置

240：电压偏移器

500：电压转换电路

520：驱动器

COM：比较器

Con：下拉开关信号

CTL：控制信号

DSW：驱动开关

En：致能信号

INCR：反相比较结果

INV：反向器

IS：电流源

OP：运算放大器

CR：比较结果

PLSW：下拉开关

SDS：关机信号

SW1：第一开关

SW2：第二开关

SWG：接地开关

T11～T12、T21～T24：晶体管

VIN：输入电压

Vm1：选中电压

VOUT：输出电压

Vr1：参考电压

具体实施方式

请参照图1，图1示出本发明一实施例的控制电路的示意图。控制电路100可用以控制驱动开关DSW，其中，驱动开关DSW的两端分别接收输入电压VIN以及输出电压VOUT。控制电路100包括电压选择电路110、缓冲电路120、电荷帮浦装置130以及下拉开关PLSW。电压选择电路110会接收输入电压VIN以及输出电压VOUT，并且选择输入电压VIN以及输出电压VOUT中电压值较小者作为选中电压Vm1。缓冲电路120耦接至电压选择电路110，会接收选中电压Vm1，并且提供选中电压Vm1以作为参考电压Vr1。电荷帮浦装置130耦接至驱动开关DSW的控制端，并用以提升驱动开关DSW的控制端的电压值。下拉开关PLSW串接在驱动开关DSW的控制端以及参考电压Vr1之间，下拉开关PLSW的控制端会接收致能信号En，以依据致能信号En而被导通或被断开，其中，下拉开关PLSW会依据致能信号En而导通，以将驱动开关DSW的控制端的电压拉低至参考电压Vr1，并使驱动开关DSW被断开。

具体来说明，在本实施例中，控制电路100中的电压选择电路110在接收输入电压VIN以及输出电压VOUT之后，会依据输入电压VIN的电压值以及输出电压VOUT的电压值来进行选择，例如，当输入电压VIN的电压值大于输出电压VOUT的电压值时，会选择电压值较小的输出电压VOUT作为选中电压Vm1，以传送至缓冲电路120。相对的，若输出电压VOUT的电压值大于输入电压VIN的电压值，则会选择电压值较小的输入电压VIN作为选中电压Vm1。

缓冲电路120在接收到选中电压Vm1后，会依据选中电压Vm1来产生参考电压Vr1，并提供至下拉开关PLSW的第二端，其中，参考电压Vr1的电压值实质上等于选中电压Vm1的电压值，并且参考电压Vr1的电压值会大于接地电压的电压值。此外，下拉开关PLSW的控制端会接收致能信号En，并且依据致能信号En而被导通或被断开。

此外，电荷帮浦装置130耦接至驱动开关DSW的控制端。电荷帮浦装置130用以在电路正常动作下(即非过电流保护、过电压保护以及逆向电压保护的状态下)，通过提升驱动开关DSW的控制端的电压值，来导通驱动开关DSW。

据此，控制电路100中的驱动开关DSW在保护机制被启动时，下拉开关PLSW会依据为致能电压电平的致能信号En而导通，藉此将驱动开关DSW的控制端的电压拉低至参考电压Vr1，使驱动开关DSW被断开。由于参考电压Vr1的电压值大于接地电压的电压值，因此，在电路保护机制解除后，重新启动驱动开关时，驱动开关DSW的控制端的电压值便会从参考电压Vr1的电压值开始提升，以减少驱动开关DSW控制端的电压回复所需的时间，达到快速重新启动驱动开关DSW之目的。

请参照图2，图2示出本发明另一实施例的控制电路的示意图。在本实施例中，控制电路200用以控制驱动开关DSW的导通及断开动作。控制电路200包括电压选择电路210、缓冲电路220、电荷帮浦装置230、电压偏移器240、下拉开关PLSW以及接地开关SWG。电压选择电路210包括晶体管T11以及晶体管T12。晶体管T11的第一端接收输入电压VIN、控制端接收输出电压VOUT，其第二端耦接至缓冲电路220。晶体管T12的第一端接收输出电压VOUT、控制端接收输入电压VIN，其第二端则耦接至晶体管T11的第二端。

关于电路动作方面，电压选择电路210中晶体管T11的第一端以及晶体管T12的第一端分别接收输入电压VIN以及输出电压VOUT，并依据输入电压VIN的电压值以及输出电压VOUT的电压值进行选择。举例来说，当输入电压VIN的电压值大于输出电压VOUT的电压值时，晶体管T12会依据输入电压VIN而导通，并将输出电压VOUT输出至缓冲电路220，以作为选中电压Vm1，在此同时，晶体管T11则被断开。相对的，当输入电压VIN的电压值小于输出电压VOUT的电压值时，晶体管T11会依据输出电压VOUT而导通，并且将输入电压VIN输出至缓冲电路220，以作为选中电压Vm1，在此同时，晶体管T12则被断开。

缓冲电路220包括第一电流镜电路MR1以及第二电流镜电路MR2。第一电流镜电路MR1接收选中电压Vm1以作为操作电压，其第一端接收参考电流Iref，并依据镜射参考电流Iref以在其第二端产生第一电流I1。第二电流镜电路MR2耦接第一电流镜电路MR1，接收并镜射第一电流I1以由下拉开关PLSW的第二端汲取第二电流I2，其中，下拉开关PLSW的第二端上的电压值依据第二电流I2被拉低至等于参考电压Vr1的电压值。

细节上来说明，在本实施例中，第一电流镜电路MR1包括晶体管T21～T22以及电流源IS。晶体管T21的第一端耦接至电压选择电路210，其控制端及第二端相互耦接。晶体管T22的第一端耦接至下拉开关PLSW的第二端、其控制端耦接至晶体管T21的控制端，第二端则输出第一电流I1。电流源IS耦接于接地电压GND及晶体管T21的第二端之间，用以提供参考电流Iref。

另一方面，第二电流镜电路MR2包括晶体管T23～T24。晶体管T23的第一端及控制端耦接至晶体管T22的第二端、其第二端则接收接地电压GND。晶体管T24的第一端耦接至下拉开关PLSW的第二端、其控制端耦接至晶体管T23的控制端，第二端则接收接地电压GND。

当选中电压Vm1被提供至晶体管T21的第一端时，晶体管T21对应被导通，并使晶体管T21的控制端以及第二端上的电压等于选中电压Vm1减去晶体管T21的临界电压(Vth)。晶体管T22的控制端接收与晶体管T21的控制端上相同的电压(＝Vm1-Vth)，并对应产生第一电流I1。第一电流I1流通晶体管T22以及T23，并使晶体管T22的第一端上的电压实质上等于选中电压Vm1的电压值。其中，晶体管T22的第一端上的电压被提供至下拉开关PLSW的第二端，以作为参考电压Vr1。

值得一提的是，本实施例可通过加大第二电流镜电路MR2中晶体管T24的电流通道的宽长比，使其大于第二电流镜电路MR2中晶体管T23的电流通道的宽长比(例如是N倍，N为大于1的实数)，以提升从下拉开关PLSW的第二端汲取的第二电流I2。由于下拉开关PLSW的第二端上的电压值是依据第二电流I2而被拉低至等于参考电压Vr1的电压值，因此，较大的第二电流I2可加快将驱动开关DSW的控制端的电压拉低至参考电压Vr1的时间。

另一方面，在本实施例中，晶体管T21、T22与晶体管T23、T24的导电型态不相同，图2示出利用两个P型晶体管T21、T22以及两个N型晶体管T23、T24来分别建构第一电流镜电路MR1以及第二电流镜电路MR2。

在另一方面，电荷帮浦装置230耦接至驱动开关DSW的控制端。电荷帮浦装置230用以在正常动作下，通过提升驱动开关DSW的控制端的电压值，来导通驱动开关DSW。电压偏移器240耦接至下拉开关PLSW的控制端以及驱动开关DSW的控制端，会接收驱动开关DSW的控制端上的控制信号CTL以作为操作电压，并通过偏移致能信号En来产生下拉开关信号Con至下拉开关PLSW的控制端，以控制下拉开关PLSW的导通或断开状态。其中，电压偏移器240可在偏移致能信号En为致能电压电平时，拉高偏移致能信号En的电压电平以产生下拉开关信号Con，并依据下拉开关信号Con来切断下拉开关PLSW。接地开关SWG的第一端耦接至驱动开关DSW的控制端，其控制端接收关机信号SDS，其第二端接收接地电压GND，其中，接地开关SWG依据关机信号SDS而被导通，以将驱动开关DSW的控制端的电压拉低至接地电压GND。

请参照图3，图3示出本发明实施例的电压选择电路的另一实施方式的示意图。在本实施例中，电压选择电路310包括比较器COM、第一开关SW1、第二开关SW2以及反向器INV。比较器COM具有正输入端、负输入端以及输出端，其正输入端接收输出电压VOUT，其负输入端接收输入电压VIN，其中，比较器COM可比较输出电压VOUT的电压值以及输入电压VIN的电压值的大小，并在比较器COM的输出端产生比较结果CR。第一开关SW1的控制端耦接至比较器COM的输出端，其第一端接收输入电压VIN，其第二端则耦接至缓冲电路，其中，第一开关SW1会依据比较结果CR而被导通或被断开。第二开关SW2的控制端接收反相比较结果INCR，其第一端接收输出电压VOUT，其第二端则耦接至第一开关SW1的第二端，其中，第二开关SW2依据反相比较结果INCR而被导通或被断开。反向器INV的输入端及输出端分别耦接至比较器COM的输出端及第二开关SW2的控制端，用以接收比较结果CR并产生反相比较结果INCR。

关于详细电路动作，当输入电压VIN的电压值大于输出电压VOUT的电压值时，比较器COM可产生为第一逻辑电平(例如是低逻辑电平)的比较结果CR。反向器INV则接收为低逻辑电平的比较结果CR，并产生为第二逻辑电平(例如是高逻辑电平)的反相比较结果INCR。如此一来，第二开关SW2可被导通，而第一开关SW1则被断开，并使输出电压VOUT作为选中电压Vm1以被传送至缓冲电路。相对的，当输出电压VOUT的电压值大于输入电压VIN的电压值时，第二开关SW2可被断开，而第一开关SW1则被导通，进而使输入电压VIN作为选中电压Vm1，以被传送至缓冲电路。

请参照图4，图4示出本发明实施例的缓冲电路的另一实施方式的示意图。在本实施例中，控制电路中的缓冲电路420包括运算放大器OP。运算放大器OP具有正输入端、负输入端以及输出端，其正输入端耦接至电压选择电路，其负输入端及输出端相互耦接，其中，运算放大器OP的正输入端会接收选中电压Vm1，并且提供选中电压Vm1至运算放大器OP的输出端，以作为参考电压Vr1。

值得一提的是，本实施例的缓冲电路420可以为耦接成电压随耦器型态的运算放大器OP，电压随耦器可为以单增益放大电路(unit gain amplification circuit)，电压随耦器并用以提供等于选中电压Vm1的参考电压Vr1至下拉开关的第二端。

以下请参照图5，图5示出本发明一实施例的电压转换电路的示意图。电压转换电路500包括驱动开关DSW、控制电路510以及驱动器520，电压转换电路500并具有多个接脚，以分别接收输入电压VIN以及输出电压VOUT。

驱动器520用以产生控制信号CTL以控制驱动开关DSW的导通断开状态。控制电路510则与驱动器520的输出端相耦接。控制电路510接收输入电压VIN以及输出电压VOUT，并选择输入电压VIN的电压值以及输出电压VOUT的电压值中较小者作为选中电压，并提供选中电压来作为参考电压，以通过控制电路510中的下拉开关将驱动开关DSW的控制端的电压拉低至参考电压，并使驱动开关DSW被断开。

关于控制电路510的实施细节，在上述的多个实施方式中已有详尽的陈述，在此恕不多赘述。

综上所述，本发明在电压转换电路中，通过选择驱动开关两端的输入电压以及输出电压的电压值中较小者作为选中电压，并提供选中电压来作为参考电压，以在下拉开关依据致能信号而导通时，将驱动开关的控制端的电压拉低至参考电压，使驱动开关被断开。如此一来，在电路保护机制解除后，驱动开关控制端的电压值便能从参考电压的电压值开始提升，减少了驱动开关控制端的电压回复所需的时间，并达到快速重新启动驱动开关之目的。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。