專利名稱：輸出電壓的調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸出電壓的調(diào)整裝置，尤其是指一種調(diào)整及輸出直流電壓的裝置。
背景技術(shù)：
在電子裝置中(例如芯片)通常需要供給至少一個以上的直流電源，而且在該芯片中，由于考慮到工作電壓和消耗功率等因素，通常會使用到若干個直流電流源，例如5V、3.3V、2.5V和1.8V。一般常見的有線性電壓調(diào)節(jié)器(linearregulator)和切換式電壓調(diào)節(jié)器(switch regulator)，線性電壓調(diào)節(jié)器通常使用于需要較精準(zhǔn)電壓而且不必考慮到消耗功率的狀況下，而切換式電壓調(diào)節(jié)器則適用于需要考慮到消耗功率而不需要精準(zhǔn)電壓的狀況下。
另外，為了同時兼顧消耗功率和精準(zhǔn)電壓的需求，會采用直流對直流整流器(DC to DC Converter)，將一直流電壓轉(zhuǎn)換至需求的直流電壓，然而該直流對直流整流器需要若干個電感及若干個控制電路，而達(dá)到輸出若干個直流電壓的功能，其結(jié)果會造成芯片尺寸變大及成本增加的問題。
為了解決上述問題，美國專利第U.S.6,204,651號專利，提供一種方法及裝置，用以調(diào)整切換式電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(Method And Apparatus ForRegulating An Output Voltage Of A Switch Mode Regulator)。首先，該方法比較一直流輸出電壓和一參考電壓而得到一數(shù)字的數(shù)據(jù)資料流，該數(shù)字化的數(shù)據(jù)資料流在一給定的時脈下處理，使得該數(shù)字的數(shù)據(jù)資料流在相對應(yīng)的時脈下而產(chǎn)生，接著闡釋該數(shù)字的數(shù)據(jù)資料流而得到一充電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)資料流和一負(fù)載的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)資料流，再來，在給定的一組時脈周期下，闡釋該充電的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)資料流和該負(fù)載的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)資料流而得到一充電信號及一負(fù)載信號，最后，在該給定的一組時脈周期，根據(jù)該充電信號對一外部組件(例如電感)進(jìn)行充電，以及在該給定的一組時脈周期，根據(jù)該負(fù)載信號對一負(fù)載(例如電容)進(jìn)行放電，而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的功能。
然而，上述的方法無法處理電流模式(current mode)，且在充電的過程中，會有過充的問題產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種輸出電壓的調(diào)整裝置，是用于調(diào)整及輸出直流電壓的裝置，可用簡單的結(jié)構(gòu)達(dá)到輸出若干個直流電壓的功能，本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置可處理電流模式，并且具有保護(hù)過充的功能。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置包括有一電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊、一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊、一累加模塊、一脈沖產(chǎn)生器、一時序產(chǎn)生器和一切換模塊。電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊用以將欲輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換及比較，其中，該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊還包括一電壓轉(zhuǎn)電流模塊和一比較模塊，電壓轉(zhuǎn)電流模塊將電壓轉(zhuǎn)換為電流，而比較模塊會根據(jù)比較結(jié)果，輸出若干個控制信號。
模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊是連結(jié)于該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊所輸出的電流轉(zhuǎn)為數(shù)字資料。累加模塊連結(jié)于該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，將該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊輸出的數(shù)字資料累加和處理數(shù)字資料的位數(shù)，該累加模塊由一比例積分控制器(PI controller)構(gòu)成。脈沖產(chǎn)生器則連結(jié)于該累加模塊，根據(jù)該累加模塊的結(jié)果，產(chǎn)生若干個脈沖信號。
時序產(chǎn)生器連結(jié)于該脈沖產(chǎn)生器和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，根據(jù)該脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該些脈沖信號和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊的比較判斷結(jié)果，產(chǎn)生若干個控制信號。切換模塊連結(jié)于該時序產(chǎn)生器，根據(jù)該時序產(chǎn)生器產(chǎn)生的該些控制信號而切換開關(guān)，對一第一外部儲能組件充電和一第二外部儲能組件放電，進(jìn)而調(diào)節(jié)該直流電壓。
本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置還包括一過充保護(hù)模塊，當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊偵測到對該第一外部儲能組件過度充電時，停止該充電組件的充電作用。
為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所述附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的輸出電壓的調(diào)整裝置的電路方塊示意圖之一；及圖2為本發(fā)明實(shí)施例的輸出電壓的調(diào)整裝置的電路方塊示意圖之二。
符號說明10 轉(zhuǎn)換及比較模塊 101 電壓轉(zhuǎn)電流模塊103 比較模塊 12 模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊121 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 123 計數(shù)器125 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 14 累加模塊141 譯碼器 143 低通濾波器145 比例積分控制器(PI controller) 147 平均器16 脈沖產(chǎn)生器 18 時序產(chǎn)生器20 切換模塊 22 過充保護(hù)模塊VDDA、VDDD、VDDIO直流電壓PM2、P33、P18、P16、N 控制信號Q2、Q3、Q4、Q5晶體管L1電感C1、C2、C3電容
具體實(shí)施例方式
請參照圖1和圖2所示，為本發(fā)明的實(shí)施例的輸出電壓的調(diào)整裝置的電路方塊示意圖。本發(fā)明的實(shí)施例的輸出電壓的調(diào)整裝置由一電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10、一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12、一累加模塊14、一脈沖產(chǎn)生器16、一時序產(chǎn)生器18、一切換模塊20和一過充保護(hù)模塊22構(gòu)成。
電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10用以將欲輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換及比較，例如圖中的VDDA、VDDD和VDDIO，該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10還包括一電壓轉(zhuǎn)電流模塊101和一比較模塊103，電壓轉(zhuǎn)電流模塊101將電壓轉(zhuǎn)換為電流，因此本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置可處理電流模式。并且該比較模塊103會根據(jù)輸入電壓與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)值利用一比較器進(jìn)行比較，并決定哪一個電壓具有最低準(zhǔn)位，同時將比較的結(jié)果輸出若干個控制信號至?xí)r序產(chǎn)生器18，例如激活控制信號、過電流偵測信號等等。
模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12連結(jié)于該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10所輸出的電流轉(zhuǎn)為數(shù)字資料，該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12由一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121、一計數(shù)器123和一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器125。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121連結(jié)于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器125，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10所輸出的電流轉(zhuǎn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，是通過比較電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10所輸出的電流信號與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器125所得的信號的大小而達(dá)成，計數(shù)器123連結(jié)于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121，用以計數(shù)該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121輸出的數(shù)字資料，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10所輸出的電流信號大于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器125所輸出的信號時，計數(shù)器123增加一，反之，則計數(shù)器123減少一，而數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器125連結(jié)于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器121和計數(shù)器123，將該計數(shù)器123的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號，并以參考電流為基礎(chǔ)，使得該轉(zhuǎn)換后的信號能快速收斂，在本實(shí)施例中，計數(shù)器123的位數(shù)為4。
累加模塊14連結(jié)于該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12，將該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12輸出的數(shù)字資料累加和處理數(shù)字資料的位數(shù)，其中，該累加模塊14包括有一譯碼器141、一低通濾波器143、一比例積分控制器(PI controller)145和一平均器147。譯碼器141的位數(shù)為8位，用來譯碼該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊12的輸出數(shù)字信號，低通濾波器143的位數(shù)為11位，連結(jié)于該譯碼器141，用來過濾高頻的噪聲，比例積分控制器(PI controller)145的位數(shù)為10位，連結(jié)于該低通濾波器143，用以累加該數(shù)字信號，平均器147的位數(shù)為3位，連結(jié)于該比例積分控制器145，用以調(diào)整位數(shù)。
脈沖產(chǎn)生器16連結(jié)于該累加模塊14，是根據(jù)該累加模塊14累計的結(jié)果，產(chǎn)生若干個脈沖信號。而時序產(chǎn)生器18則連結(jié)于該脈沖產(chǎn)生器14和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10，根據(jù)該脈沖產(chǎn)生器14所產(chǎn)生的該些脈沖信號和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10的比較判斷結(jié)果，產(chǎn)生若干個控制信號，用來控制切換模塊20的開關(guān)及激活過充保護(hù)模塊22，達(dá)到充電與放電時序的控制，使得輸出的若干個直流電壓能穩(wěn)定的輸出，例如圖中的PM2、P33、P18、P16及N，該若干個控制信號的個數(shù)可依實(shí)際的運(yùn)用決定。
切換模塊20連結(jié)于該時序產(chǎn)生器18，是根據(jù)該時序產(chǎn)生器18產(chǎn)生的該些控制信號P33、P18、P16及N等等，切換開關(guān)Q2、Q3、Q4及Q5，對第一外部儲能組件L1充電和第二外部儲能組件C1、C2及C3放電，進(jìn)而調(diào)節(jié)直流電壓。該些開關(guān)Q2、Q3、及Q4為P-MOS晶體管，而開關(guān)Q5為N-MOS晶體管，第一外部儲能組件為電感，而第二外部儲能組件為電容。通過該些控制信號P33、P18、P16及N來激活充電和放電的時序，而得到輸出的直流電壓。
過充保護(hù)模塊22是連結(jié)于第一外部儲能組件L1兩端，當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊10偵測到過度充電狀況時，會送出信號并經(jīng)由時序產(chǎn)生器18產(chǎn)生一控制信號PM2，通過控制信號PM2激活過充保護(hù)模塊22，停止該充電組件(如第一外部儲能組件L1)的充電作用。
本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置具有下列的特點(diǎn)1.本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置可處理電流模式。
2.本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置具有過充保護(hù)裝置，可避免過度充電。
3.本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置可以用簡單的結(jié)構(gòu)，同時處理若干個直流電壓。
但以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非因此即拘限本發(fā)明的保護(hù)范圍，因此任何熟悉此項技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所實(shí)施的變化或修飾，都應(yīng)屬本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求
1.一種輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于，包括有一電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，用以將欲輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換及比較；其中，該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊還包括一電壓轉(zhuǎn)電流模塊和一比較模塊，該電壓轉(zhuǎn)電流模塊將電壓轉(zhuǎn)換為電流，而該比較模塊會根據(jù)輸入電壓的比較結(jié)果，輸出若干個控制信號；一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，是連結(jié)于該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊所輸出的電流轉(zhuǎn)為數(shù)字資料；一累加模塊，是連結(jié)于該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，將該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊輸出的數(shù)字資料累加和處理數(shù)字資料的位數(shù)；一脈沖產(chǎn)生器，連結(jié)于該累加模塊，是根據(jù)該累加模塊的結(jié)果，產(chǎn)生若干個脈沖信號；一時序產(chǎn)生器，連結(jié)于該脈沖產(chǎn)生器和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，是根據(jù)該脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該些脈沖信號和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊的比較判斷結(jié)果，產(chǎn)生若干個控制信號；以及一切換模塊，連結(jié)于該時序產(chǎn)生器，是根據(jù)該時序產(chǎn)生器產(chǎn)生的該些控制信號來切換開關(guān)，以調(diào)節(jié)該直流電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊包括有一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊所輸出的電流信號轉(zhuǎn)為數(shù)字資料；一計數(shù)器，連結(jié)于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以計數(shù)該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字資料；以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，連結(jié)于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和該計數(shù)器，將該計數(shù)器的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號，使得該轉(zhuǎn)換后的信號快速收斂。
3.如權(quán)利要求2所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該計數(shù)器的位數(shù)為4。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于，該累加模塊包括有一譯碼器，是譯碼該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊的輸出數(shù)字信號；一低通濾波器，連結(jié)于該譯碼器，過濾高頻的噪聲；一比例積分控制器，連結(jié)于該低通濾波器，累加該數(shù)字信號；以及一平均器，連結(jié)于該比例積分控制器，用以調(diào)整位數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該譯碼器的輸出的位數(shù)為8。
6.如權(quán)利要求4所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該低通濾波器的輸出的位數(shù)為11。
7.如權(quán)利要求4所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該比例積分控制器的輸出的位數(shù)為10。
8.如權(quán)利要求4所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該平均器的輸出的位數(shù)為3。
9.如權(quán)利要求1所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該切換模塊是由若干個P-MOS晶體管和若干個N-MOS晶體管構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該切換模塊更包括一過充保護(hù)模塊，當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊偵測到過度充電狀況時，停止該充電組件的充電作用。
11.一種輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于，包括有一電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，用以將欲輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換及比較；其中，該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊還包括一電壓轉(zhuǎn)電流模塊和一比較模塊，該電壓轉(zhuǎn)電流模塊將電壓轉(zhuǎn)換為電流，而該比較模塊會根據(jù)輸入電壓的比較結(jié)果，輸出若干個控制信號；一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，是連結(jié)于該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊所輸出的電流轉(zhuǎn)為數(shù)字資料；一累加模塊，是連結(jié)于該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊，將該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊輸出的數(shù)字資料累加和處理數(shù)字資料的位數(shù)；一脈沖產(chǎn)生器，連結(jié)于該累加模塊，是根據(jù)該累加模塊的結(jié)果，產(chǎn)生若干個脈沖信號；一時序產(chǎn)生器，連結(jié)于該脈沖產(chǎn)生器和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊，是根據(jù)該脈沖產(chǎn)生器所產(chǎn)生的該些脈沖信號和該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊的比較判斷結(jié)果，產(chǎn)生若干個控制信號；以及一切換模塊，連結(jié)于該時序產(chǎn)生器，是根據(jù)該時序產(chǎn)生器產(chǎn)生的該些控制信號來切換開關(guān)，對一第一外部儲能組件充電和一第二外部儲能組件放電，以調(diào)節(jié)該直流電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于，該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊包括有一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊所輸出的電流信號轉(zhuǎn)為數(shù)字資料；一計數(shù)器，連結(jié)于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以計數(shù)該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字資料；以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，連結(jié)于該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和該計數(shù)器，將該計數(shù)器的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號，使得該轉(zhuǎn)換后的信號快速收斂。
13.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于，該累加模塊包括有一譯碼器，是譯碼該模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊的輸出數(shù)字信號；一低通濾波器，連結(jié)于該譯碼器，過濾高頻的噪聲；一比例積分控制器，連結(jié)于該低通濾波器，累加該數(shù)字信號；以及一平均器，連結(jié)于該比例積分控制器，用以調(diào)整位數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該譯碼器的輸出的位數(shù)為8、該低通濾波器的輸出的位數(shù)為11、該比例積分控制器的輸出的位數(shù)為10，該平均器的輸出的位數(shù)為3。
15.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該切換模塊是由若干個P-MOS晶體管和若干個N-MOS晶體管構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該第一外部儲能組件為一電感。
17.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該第二外部儲能組件為一電容。
18.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該第一外部儲能組件的個數(shù)為一個。
19.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該第二外部儲能組件的個數(shù)為若干個。
20.如權(quán)利要求11所述的輸出電壓的調(diào)整裝置，其特征在于該切換模塊還包括一過充保護(hù)模塊，當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊偵測到過度充電狀況時，停止該充電組件的充電作用。
全文摘要
一種輸出電壓的調(diào)整裝置，是用于調(diào)整及輸出直流電壓的裝置，可用簡單的結(jié)構(gòu)達(dá)到輸出若干個直流電壓的功能，本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置可處理電流模式，并且具有保護(hù)過充的功能。本發(fā)明的輸出電壓的調(diào)整裝置包括有一電壓轉(zhuǎn)換及比較模塊、一模擬轉(zhuǎn)數(shù)字模塊、一累加模塊、一脈沖產(chǎn)生器、一時序產(chǎn)生器、一切換模塊和一過充保護(hù)模塊，可調(diào)節(jié)若干個輸出電壓，提供電子裝置所需的穩(wěn)定的直流電源。
文檔編號H02J7/00GK1949120SQ200510112750
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者張家賢, 趙淳安 申請人:揚(yáng)智科技股份有限公司