關(guān)聯(lián)于直流電壓轉(zhuǎn)換且具有短路保護(hù)功能的電源供應(yīng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電源供應(yīng)裝置，包括：電源轉(zhuǎn)換線路、具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片以及短路保護(hù)線路。電源轉(zhuǎn)換線路用于根據(jù)一輸出脈寬調(diào)變信號(hào)而產(chǎn)生一直流輸出電壓給負(fù)載。控制芯片工作在一直流輸入電壓下，且用于產(chǎn)生所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)從而控制電源轉(zhuǎn)換線路的工作。短路保護(hù)線路用于在負(fù)載短路時(shí)拉低控制芯片的軟啟動(dòng)腳位的準(zhǔn)位，藉以大幅地降低所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)的頻率與責(zé)任周期，進(jìn)而大幅地降低流經(jīng)短路的負(fù)載的電流。
【專利說明】關(guān)聯(lián)于直流電壓轉(zhuǎn)換且具有短路保護(hù)功能的電源供應(yīng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，更具體的涉及一種關(guān)聯(lián)于直流電壓轉(zhuǎn)換且具有短路保護(hù)功能的電源供應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)米取脈寬調(diào)變控制機(jī)制(PWM-based control mechanism)的直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC converter)在輸出端(負(fù)載)短路時(shí)，若沒有采取任何額外的短路保護(hù)措施，直流-直流轉(zhuǎn)換器會(huì)持續(xù)地產(chǎn)生/輸出異常的大電流來流經(jīng)短路的負(fù)載。如此一來，將有可能會(huì)導(dǎo)致直流-直流轉(zhuǎn)換器本身或負(fù)載內(nèi)部的組件溫度的異常上升，從而增加直流-直流轉(zhuǎn)換器本身或負(fù)載內(nèi)部的組件損毀的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，為了解決【背景技術(shù)】所述及的問題，本發(fā)明提供了一種電源供應(yīng)裝置，其包括:電源轉(zhuǎn)換線路、具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片以及短路保護(hù)線路。其中，電源轉(zhuǎn)換線路經(jīng)配置、用于根據(jù)一輸出脈寬調(diào)變信號(hào)而產(chǎn)生一直流輸出電壓并提供給負(fù)載。具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片耦接電源轉(zhuǎn)換線路。而且，控制芯片工作在一直流輸入電壓下，且其經(jīng)配置用于產(chǎn)生所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)來控制電源轉(zhuǎn)換線路的工作。短路保護(hù)線路耦接控制芯片，且其經(jīng)配置以反應(yīng)于負(fù)載的短路而拉低控制芯片的一軟啟動(dòng)腳位的準(zhǔn)位，藉以大幅地降低所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)的頻率與責(zé)任周期，進(jìn)而大幅地降低流經(jīng)短路的負(fù)載的電流。
[0004]較佳地，控制芯片還可以具有一輸出腳位以輸出所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)。在此條件下，短路保護(hù)線路可以包括:PNP型雙載子接面晶體管、第一電容與第二電容，以及第一電阻與第二電阻。PNP型雙載子接面晶體管的射極耦接控制芯片的軟啟動(dòng)腳位，而PNP型雙載子接面晶體管的集極則耦接至一接地電位。第一電容的第一端用以接收所述直流輸入電壓，而第一電容的第二端則耦接PNP型雙載子接面晶體管的基極。第一電阻的第一端耦接PNP型雙載子接面晶體管的基極，而第一電阻的第二端則耦接至所述接地電位。第二電容與第一電阻并接。第二電阻的第一端耦接PNP型雙載子接面晶體管的基極，而第二電阻的第二端則耦接控制芯片的輸出腳位。
[0005]較佳地，短路保護(hù)線路還可以包括:第三電容，其跨接在PNP型雙載子接面晶體管的射極與集極之間。
[0006]較佳地，在短路保護(hù)線路包括有PNP型雙載子接面晶體管、第一電容至第三電容、第一電阻及第二電阻的條件下，短路保護(hù)線路還可以包括:二極管與第三電阻?；诖?，二極管的陽極可以耦接控制芯片的輸出腳位，二極管的陰極可以耦接第二電阻的第二端，第三電阻的第一端可以耦接第一電容的第二端，而第三電阻的第二端則可以耦接PNP型雙載子接面晶體管的基極?；蛘?，第三電阻的第一端可以耦接PNP型雙載子接面晶體管的基極，二極管的陽極可以耦接第三電阻的第二端，而二極管的陰極可以耦接控制芯片的輸出腳位。[0007]較佳地，控制芯片還可以具有一電源腳位以接收工作所需的直流輸入電壓；以及控制芯片還可以具有一接地腳位以耦接至所述接地電位。
[0008]較佳地，所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:旁路電容，其耦接于控制芯片的電源腳位與接地腳位之間，且經(jīng)配置用于降低輸入至控制芯片的電源噪聲。
[0009]較佳地,控制芯片還可以具有一自舉腳位(bootstrap pin)。在此條件下,所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:自舉電容，其耦接于控制芯片的自舉腳位與輸出腳位之間，且經(jīng)配置用以提升控制芯片內(nèi)部的耦接于電源腳位與輸出腳位之間的高壓側(cè)N型晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0010]較佳地，控制芯片還可以具有一芯片致能腳位。在此條件下，所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:上拉電阻，其耦接于控制芯片的電源腳位與芯片致能腳位之間，且經(jīng)配置用以啟動(dòng)控制芯片。
[0011]較佳地，控制芯片還可以具有一補(bǔ)償腳位。在此條件下，所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:電阻電容網(wǎng)絡(luò)，其耦接于控制芯片的補(bǔ)償腳位與接地電位之間，且其經(jīng)配置用以對(duì)電源供應(yīng)裝置的系統(tǒng)頻率響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，藉以穩(wěn)定電源供應(yīng)裝置的工作。
[0012]較佳地，控制芯片還可以具有一回授腳位。在此條件下，所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:輸出回授線路，其耦接于所述直流輸出電壓與所述接地電位之間，且經(jīng)配置用以提供關(guān)聯(lián)于所述直流輸出電壓的 一回授電壓至控制芯片的回授腳位，藉以致使控制芯片調(diào)整所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)，從而調(diào)節(jié)并穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換線路所提供的直流輸出電壓。
[0013]較佳地，所述電源供應(yīng)裝置還可以包括:設(shè)定電容，其耦接于控制芯片的軟啟動(dòng)腳位與接地腳位之間，且經(jīng)配置用于設(shè)定電源供應(yīng)裝置的軟啟動(dòng)時(shí)間。
[0014]較佳地，電源轉(zhuǎn)換線路的拓?fù)湫蛻B(tài)為降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)洹⑸龎菏诫娫崔D(zhuǎn)換拓?fù)?、升降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、反馳式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、順向式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)渲械囊徽呋蚱渲腥我庹叩慕M合。
[0015]基于上述，本發(fā)明提供了一種關(guān)聯(lián)于直流電壓轉(zhuǎn)換且具有短路保護(hù)功能的電源供應(yīng)裝置。當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，基于所設(shè)置的短路保護(hù)線路，控制芯片的軟啟動(dòng)腳位的準(zhǔn)位會(huì)被拉低至地。在此條件下，控制芯片所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)的頻率與責(zé)任周期將會(huì)被大幅地降低，從而大幅地降低流經(jīng)短路的負(fù)載的電流，進(jìn)而大幅地降低電源供應(yīng)裝置本身或負(fù)載內(nèi)部的組件在負(fù)載短路時(shí)的溫度以及損毀的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明電源供應(yīng)裝置(power supply apparatus) 10—優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
[0018]圖2為圖1中自舉電容CBS的用途解說示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第一實(shí)施例的實(shí)施示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第二實(shí)施例的實(shí)施示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第三實(shí)施例的實(shí)施示意圖。
[0022]【主要組件符號(hào)說明】[0023]10:電源供應(yīng)裝置
[0024]20:負(fù)載
[0025]101:電源轉(zhuǎn)換線路
[0026]103:控制芯片
[0027]105:短路保護(hù)線路
[0028]107:電阻電容網(wǎng)絡(luò)
[0029]109:輸出回授線路
[0030]CBY:旁路電容
[0031]CBS:自舉電容
[0032]RPU:上拉電阻
[0033]CSET:設(shè)定電容
[0034]CP1、CP2:補(bǔ)償電容
[0035]RF1、RF2:回授電阻
[0036]RPl:補(bǔ)償電阻
[0037]Rl ?R3:電阻
[0038]Cl ?C3:電容
[0039]Dl:二極管
[0040]B1:PNP型雙載子接面晶體管
[0041]MN:N型晶體管
[0042]DC_IN:直流輸入電壓
[0043]DC_0UT:直流輸出電壓
[0044]VF:回授電壓
[0045]Vgs:閘源極電壓
[0046]PWM_0:輸出脈寬調(diào)變信號(hào)
[0047]IN:控制芯片的電源腳位
[0048]GND:控制芯片的接地腳位
[0049]EN:控制心片的心片致能腳似
[0050]SS:控制芯片的軟啟動(dòng)腳位
[0051]BS:控制芯片的自舉腳位
[0052]SW:控制芯片的輸出腳位
[0053]FB:控制芯片的回授腳位
[0054]COMP:控制芯片的補(bǔ)償腳位
【具體實(shí)施方式】
[0055]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。
[0056]圖1為本發(fā)明電源供應(yīng)裝置(power supply apparatus) 10—實(shí)施例的示意圖。請(qǐng)參閱圖1，電源供應(yīng)裝置10的架構(gòu)可以為直流電壓轉(zhuǎn)換架構(gòu)(DC voltage conversionconfiguration),而且電源供應(yīng)裝置10具有短路保護(hù)功能(short protection function)。
[0057]在本實(shí)施例中，電源供應(yīng)裝置10包括:電源轉(zhuǎn)換線路(power conversioncircuit) 101、具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片(control chip with soft-start function)103、短路保護(hù)線路(short protection circuit) 105、電阻電容網(wǎng)絡(luò)(RC network) 107、輸出回授線路(output feedback circuit)109、旁路電容(bypass capacitor)CBY、自舉電容(bootstrap capacitor) CBS、上拉電阻(pull-up resistor) RPU,以及設(shè)定電容(settingcapacitor) CSET0
[0058]電源轉(zhuǎn)換線路101經(jīng)配置、用于根據(jù)來自控制芯片103的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)(output pulse-width-modulation (PWM) signal) PWM_0 而產(chǎn)生直流輸出電壓(DC outputvoltage) DC_0UT并提供給負(fù)載(load，例如電子裝置，但并不限制于此)20。在本實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換線路101的拓?fù)湫蛻B(tài)(topology)可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而為降壓式(buck)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、升壓?boost)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、升降壓?boost-buck)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)洹⒎瘩Y式(flyback)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、順向?forward)電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浠蛞陨贤負(fù)湫蛻B(tài)之間的組合，但并不限制于此。
[0059]具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片103可以具有多只腳位(pins)，例如:電源腳位(power pin) IN、接地腳位(ground pin)GND、芯片致能腳位(chip enable pin)EN、軟啟動(dòng)腳位(soft-start pin) SS、自舉腳位(bootstrap pin) BS、輸出腳位(output pin)SW、回授腳位(feedback pin) FB,以及補(bǔ)償腳位(compensation pin) COMP。當(dāng)然，基于實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求，可以對(duì)控制芯片103增設(shè)其他的功能腳位(過電壓偵測(cè)腳位、過電流偵測(cè)腳位等，但并不限制于此)，或者刪除控制芯片103既有的功能腳位。
[0060]基本上，為了讓控制芯片103得以正常地工作，控制芯片103會(huì)通過電源腳位VDD來接收其工作所需的直流輸入電壓DC_IN，并且通過接地腳位GND以耦接至接地電位(0V)。換言之，控制芯片103工作在直流輸入電壓DC_IN下。如此一來，控制芯片103內(nèi)部所設(shè)置的電壓調(diào)節(jié)器(voltage regulator，未繪示)就可對(duì)所接收的直流輸入電壓DC_IN進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如:升/降壓)，藉以產(chǎn)生/獲得控制芯片103內(nèi)部各功能電路(internal functionalcircuit)所需的工作電壓(working voltage)。
[0061]另外，旁路電容CBY耦接于控制芯片103的電源腳位IN與接地腳位GND之間，且旁路電容CBY是用來降低輸入至控制芯片103的電源噪聲(power noise),從而穩(wěn)定控制芯片103的運(yùn)作。當(dāng)然，旁路電容CBY為可選用的/非必要的(optional)。
[0062]再者，為了啟動(dòng)(activate)控制芯片103，可以將上拉電阻RPU耦接于控制芯片103的電源腳位IN與芯片致能腳位EN之間。上拉電阻RI3U通過配置后用來啟動(dòng)控制芯片103。換言之，若輸入一個(gè)持續(xù)維持在高準(zhǔn)位的信號(hào)至控制芯片103的芯片致能腳位EN的話，則可以啟動(dòng)控制芯片103，藉以使得控制芯片103處于工作的狀態(tài)；反之，若輸入一個(gè)持續(xù)維持在低準(zhǔn)位的信號(hào)至控制芯片103的芯片致能腳位EN的話，則可以關(guān)閉(shutdown)控制芯片103，藉以使得控制芯片103處于關(guān)閉/待機(jī)的狀態(tài)。
[0063]在本實(shí)施例中，控制芯片103耦接電源轉(zhuǎn)換線路101，且控制芯片103經(jīng)配置后用來產(chǎn)生輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0，并且通過輸出腳位SW輸出所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0來控制電源轉(zhuǎn)換線路101的工作。在此值得一提的是，在電源供應(yīng)裝置10處于正常工作的情況下，控制芯片103所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)P WM_0的責(zé)任周期(dutycycle)可以維持在大約70.4%，且控制芯片103所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的頻率(frequency)可以維持在大約370KHz,但并不限制于此。[0064]另外，為了讓輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的高準(zhǔn)位(high level)盡量地接近/逼近直流輸入電壓DC_IN，可以將自舉電容CBS耦接于控制芯片103的自舉腳位BS與輸出腳位SW之間。自舉電容CBS經(jīng)配置后用來提升控制芯片103內(nèi)部耦接于電源腳位IN與輸出腳位SW之間的高壓側(cè)N型晶體管(high-side N-type transistor,如圖2所示)MN的驅(qū)動(dòng)電壓(即，閘源極電壓Vgs)。換言之，設(shè)置自舉電容CBS于控制芯片103的自舉腳位BS與輸出腳位SW之間的目的乃是為了要讓控制芯片103能夠順利地產(chǎn)生輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0。
[0065]另外，為了要穩(wěn)定電源供應(yīng)裝置10的運(yùn)作，可以將電阻電容網(wǎng)絡(luò)107耦接于控制芯片103的補(bǔ)償腳位COMP與接地電位(OV)之間。電阻電容網(wǎng)絡(luò)107經(jīng)配置后用來對(duì)電源供應(yīng)裝置10的系統(tǒng)頻率響(system frequency response)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。在本實(shí)施例中，電阻電容網(wǎng)絡(luò)107可以由補(bǔ)償電容(CP1，CP2)以及電阻RPl所組成。其中，補(bǔ)償電容CPl與補(bǔ)償電阻RPl串接在控制芯片103的補(bǔ)償腳位COMP與接地電位(OV)之間，而補(bǔ)償電容CP2則與串接的電容-電阻(CP1，RP1)并接。在此值得一提的是，補(bǔ)償電容CP2為可選用的/非必要的(optional)。
[0066]再者，為了穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換線路101所提供的直流輸出電壓DC_0UT，可以將輸出回授線路109耦接于直流輸出電壓DC_0UT與接地電位(OV)之間。輸出回授線路109經(jīng)配置用于提供關(guān)聯(lián)于直流輸出電壓DC_0UT的回授電壓(feedback voltage) VFB至控制芯片103的回授腳位FB，藉以使控制芯片103根據(jù)回授電壓(feedback voltage) VFB調(diào)整其所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0(例如:調(diào)整輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的責(zé)任周期)，從而調(diào)節(jié)并穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換線路101所提供的直流輸出電壓DC_0UT。在本實(shí)施例中，輸出回授線路109可以由串接于直流輸出電壓DC_0UT與接地電位(OV )之間的回授電阻(RF I，RF2 )所組成，但并不限制于此。在此條件下，回授電壓VFB可以視為直流輸出電壓DC_0UT的分壓信號(hào)(voltage-dividing signal),亦即:VFB=DC_0UT* (RF2/(RF1+RF2))。
[0067]除此之外，由于控制芯片103具備有軟啟動(dòng)功能，藉以防止對(duì)后級(jí)負(fù)載20的電路產(chǎn)生沖擊。在此條件下，可以將設(shè)定電容CSET耦接于控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS與接地腳位GND之間。設(shè)定電容CSET經(jīng)配置后用于設(shè)定電源供應(yīng)裝置10的軟啟動(dòng)時(shí)間(soft-start time,亦即直流輸出電壓DC_0UT從零伏(OV)慢慢升高至額定電壓的過程)。在此值得一提的是，只要藉由改變?cè)O(shè)定電容CSET的容值，就可對(duì)應(yīng)地決定電源供應(yīng)裝置10的軟啟動(dòng)時(shí)間，但若不啟動(dòng)控制芯片103的軟啟動(dòng)功能的話，則可以懸空控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS。另外，設(shè)定電容CSET的容值在設(shè)定上必須低于控制芯片103完成軟啟動(dòng)功能的默認(rèn)上限時(shí)間(predetermined upper-1 imit time)。
[0068]于此回顧【背景技術(shù)】所揭示的內(nèi)容可知，傳統(tǒng)采取脈寬調(diào)變控制機(jī)制(PWM-basedcontrol mechanism)的直流-直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC converter)在輸出端(負(fù)載)短路時(shí),若沒有采取任何額外的短路保護(hù)措施，直流-直流轉(zhuǎn)換器會(huì)持續(xù)地產(chǎn)生/輸出異常的大電流來流經(jīng)短路的負(fù)載。如此一來，將有可能會(huì)導(dǎo)致直流-直流轉(zhuǎn)換器本身或負(fù)載內(nèi)部組件溫度的異常上升，從而增加直流-直流轉(zhuǎn)換器本身或負(fù)載內(nèi)部組件損毀的風(fēng)險(xiǎn)。
[0069]為了解決【背景技術(shù)】所述及的問題，本實(shí)施例通過短路保護(hù)線路105來大幅地降低電源供應(yīng)裝置10本身或負(fù)載20內(nèi)部的組件在負(fù)載20短路時(shí)的溫度以及損毀的風(fēng)險(xiǎn)。更清楚來說，短路保護(hù)線路105耦接控制芯片103，且其經(jīng)配置后，在負(fù)載20發(fā)生短路時(shí)短路保護(hù)線路105作用于負(fù)載20從而拉低控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS的準(zhǔn)位(例如拉低至地，但并不限制于此)，藉以大幅地降低輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的頻率與責(zé)任周期，進(jìn)而大幅地降低流經(jīng)短路負(fù)載20的電流。
[0070]如圖3所示，為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第一實(shí)施例的實(shí)施示意圖。請(qǐng)合并參閱圖1與圖3,短路保護(hù)線路105包括:PNP型雙載子接面晶體管(PNP-type bipolar junctiontransistor (BJT)) B1、電容 Cl ?C3、電阻 Rl ?R3，以及二極管(diode) D1，其中電容 Cl、C2、C3分別為第一電容、第二電容、第三電容，電阻R1、R2、R3分別為第一電阻、第二電阻、第三電阻。
[0071]在本實(shí)施例中，PNP型雙載子接面晶體管BI的射極(emitter)耦接控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS,而PNP型雙載子接面晶體管BI的集極(collector)則稱接至接地電位(0V)。電容Cl的第一端用以接收直流輸入電壓DC_IN，而電容Cl的第二端則耦接PNP型雙載子接面晶體管BI的基極(base)。電阻Rl的第一端耦接PNP型雙載子接面晶體管BI的基極，而電阻Rl的第二端則耦接至接地電位(0V)。電容C2與電阻Rl并接。電阻R2的第一端耦接PNP型雙載子接面晶體管BI的基極，而電阻R2的第二端則耦接控制芯片103的輸出腳位SW。
[0072]電容C3跨接在PNP型雙載子接面晶體管BI的射極與集極之間。在此值得一提的是，電容C3為可選用的/非必要的(optional)。電阻R3的第一端耦接PNP型雙載子接面晶體管BI的基極，二極管Dl的陽極(anode)耦接電阻R3的第二端，而二極管Dl的陰極則耦接控制芯片103的輸出腳位SW。
[0073]基于上述，在電源供應(yīng)裝置10處于正常工作的情況下(例如:負(fù)載20并未短路)，則控制芯片103可以產(chǎn)生責(zé)任周期約為70.4%且頻率約為370KHz的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0來控制電源轉(zhuǎn)換線路101的工作，藉以使電源轉(zhuǎn)換線路101穩(wěn)定地提供直流輸出電壓DC_0UT給負(fù)載20。與此同時(shí)，流經(jīng)負(fù)載20的電流(B卩，電源供應(yīng)裝置10的輸出電流)可以為預(yù)期設(shè)計(jì)的輸出電流(例如，1.8A，但并不限制于此)。在此條件下，由于在電源供應(yīng)裝置10處于正常工作的情況下(即，負(fù)載20并未短路)，控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS的準(zhǔn)位大約為1.5?2.0V (但并不限制于此)，而電阻Rl或電容C2的跨壓約為3?4V。因此，PNP型雙載子接面晶體管BI將會(huì)處于關(guān)閉(turn-off)的狀態(tài)。換言之，在電源供應(yīng)裝置10處于正常工作的情況下(即，負(fù)載20并未短路)，短路保護(hù)線路105會(huì)處于未啟動(dòng)(inactivated)的狀態(tài)。
[0074]另一方面，一旦負(fù)載20發(fā)生短路的話，則控制芯片103的輸出腳位SW的準(zhǔn)位會(huì)大幅地降低，以至于電阻Rl或電容C2的跨壓也會(huì)跟著大幅地降低。與此同時(shí)，短路保護(hù)線路105內(nèi)的PNP型雙載子接面晶體管BI將會(huì)由于負(fù)載20的短路而瞬時(shí)導(dǎo)通(turn-on)(亦SP，在負(fù)載20短路時(shí)，短路保護(hù)線路105會(huì)處于啟動(dòng)(activated)的狀態(tài))，進(jìn)而將控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS的準(zhǔn)位拉低至地。在此條件下，依據(jù)控制芯片103本身的特性，控制芯片103所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的頻率與責(zé)任周期將會(huì)被大幅地降低(例如:責(zé)任周期會(huì)從原先的70.4%降至3.5%，而頻率會(huì)從原先的370KHz降至44KHz，但并不限制于此)，從而大幅地降低流經(jīng)短路的負(fù)載20的電流(例如，0.8?0.94A，但并不限制于此)。相較于未設(shè)置短路保護(hù)線路105的情況下，電源供應(yīng)裝置10可能會(huì)持續(xù)地輸出大約4.64A的短路電流。顯然地，設(shè)置有短路保護(hù)線路105的電源供應(yīng)裝置10可以大幅地降低電源供應(yīng)裝置10本身或負(fù)載20內(nèi)部的組件在負(fù)載20短路時(shí)的溫度以及損毀的風(fēng)險(xiǎn)。[0075]在實(shí)際應(yīng)用上，若電源轉(zhuǎn)換線路101的電源拓?fù)湫蛻B(tài)為降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)涞脑?，則直流輸入電壓DC_IN可以假設(shè)為18V，且直流輸出電壓DC_0UT可以假設(shè)為12V。在此條件下，在圖3所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl的容值可以選用104PF、電容C2的容值可以選用474PF、電容C3的容值可以選用473PF、電阻Rl的阻值可以選用150ΚΩ、電阻R2的阻值可以選用270ΚΩ、電阻R3的阻值可以選用91K Ω，而二極管Dl可以選用編號(hào)為IN4148的二極管組件。當(dāng)然，在圖3所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻Rl~R3的阻值可根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。而且，根據(jù)不同于降壓式電源拓?fù)湫蛻B(tài)的其它類型電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?，在圖3所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻Rl~R3的阻值亦可視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。
[0076]在此值得一提的是，本發(fā)明設(shè)置/應(yīng)用在電源供應(yīng)裝置10內(nèi)的短路保護(hù)線路105的實(shí)施態(tài)樣并不以圖3所示的實(shí)施態(tài)樣為限制。更清楚來說，圖4為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第二實(shí)施例的實(shí)施示意圖。請(qǐng)合并參閱圖3與圖4，圖4所示短路保護(hù)線路105的實(shí)施態(tài)樣相異于圖3之處僅在于:1)二極管Dl的陽極改為耦接至控制芯片103的輸出腳位SW ；2) 二極管Dl的陰極改為耦接至電阻R2的第二端；以及3)電阻R3改為耦接于電容Cl的第二端與PNP型雙載子接面晶體管BI的基極之間。然而，圖4所示的短路保護(hù)線路105可以實(shí)現(xiàn)與圖3所示的短路保護(hù)線路105類似的技術(shù)功效。
[0077]在實(shí)際應(yīng)用上，若電源轉(zhuǎn)換線路101的電源拓?fù)湫蛻B(tài)為降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)涞脑?，則直流輸入電壓DC_IN可以假設(shè)為18V，且直流輸出電壓DC_0UT可以假設(shè)為12V。在此條件下，在圖4所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl的容值可以選用105PF、電容C2的容值可以選用474PF、電容C3的容值可以選用473PF、電阻Rl的阻值可以選用330ΚΩ、電阻R2的阻值可以選用現(xiàn)0、電阻1?3的阻值可以選用330ΚΩ，而二極管Dl可以選用編號(hào)為IN4148的二極管組件。相似地，在圖4所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻Rl~R3的阻值可視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。而且，根據(jù)不同于降壓式電源拓?fù)湫蛻B(tài)的其它類型電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?，在圖4所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻Rl~R3的阻值亦可視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。
[0078]除此之外，圖5為本發(fā)明短路保護(hù)線路105第三實(shí)施例的實(shí)施示意圖。請(qǐng)合并參閱圖4與圖5，圖5所示的短路保護(hù)線路105的實(shí)施態(tài)樣相異于圖4之處僅在于:省略電阻R3與二極管Dl。換言之，在圖5所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl的第二端改為耦接至PNP型雙載子接面晶體管BI的基極，而電阻R2的第二端則改為耦接至控制芯片103的輸出腳位SW。然而，圖5所示的短路保護(hù)線路105可以實(shí)現(xiàn)與圖4所示的短路保護(hù)線路105類似的技術(shù)功效。
[0079]在實(shí)際應(yīng)用上，若電源轉(zhuǎn)換線路101的電源拓?fù)湫蛻B(tài)為降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)涞脑挘瑒t直流輸入電壓DC_IN可以假設(shè)為18V，且直流輸出電壓DC_0UT可以假設(shè)為12V。在此條件下，在圖5所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl的容值可以選用104PF、電容C2的容值可以選用474PF、電容C3的容值可以選用473PF、電阻Rl的阻值可以選用330ΚΩ，而電阻R2的阻值可以選用1ΜΩ。相似地，在圖5所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻(R1，R2)的阻值可視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。而且，根據(jù)不同于降壓式電源拓?fù)湫蛻B(tài)的其它類型電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?，在圖5所示的短路保護(hù)線路105中，電容Cl~C3的容值以及電阻(Rl，R2)的阻值亦可視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而調(diào)整。[0080]在此值得一提的是，在圖5所示的短路保護(hù)線路105中，省略圖4中電阻R3以及將圖4中電容Cl的容值改為選用104P的原因是為了提升控制芯片103完成軟啟動(dòng)功能的時(shí)間；另外，省略圖4中二極管Dl的原因是為了降低電阻Rl在負(fù)載20短路時(shí)的跨壓，藉以降低控制芯片103所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的責(zé)任周期，進(jìn)而降低電源供應(yīng)裝置10在負(fù)載20短路時(shí)所輸出的短路電流。
[0081]另外，圖3至圖5中電容Cl與C2的容值的選用原則為:在負(fù)載20短路時(shí)，在電阻Rl的跨壓以及控制芯片103完成軟啟動(dòng)功能的時(shí)間之間取得可接受的平衡即可。換言之，在負(fù)載20短路時(shí)，只要電阻Rl的跨壓不過沖(over-shoot)，且控制芯片103能夠在默認(rèn)上限時(shí)間內(nèi)完成軟啟動(dòng)功能即可。
[0082]再者，圖3至圖5所示的短路保護(hù)線路105特別適用于具有軟啟動(dòng)功能以及輸出為非栓鎖(non-latch)類型的控制芯片。其中，所謂的「輸出為非栓鎖類型」的意思為:當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，控制芯片仍會(huì)持續(xù)地產(chǎn)生具有一定責(zé)任周期與頻率的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)。
[0083]甚至，雖然上述實(shí)施例是藉由拉低控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS的準(zhǔn)位進(jìn)而降低輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的責(zé)任周期的例子來做說明，但是本發(fā)明并不限制于此。更清楚來說，只要控制芯片103中具備有與軟啟動(dòng)腳位SS相似特性(亦即，拉低腳位準(zhǔn)位以進(jìn)而降低輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的責(zé)任周期)的其它功能腳位都可以適用，一切端視實(shí)際設(shè)計(jì)/應(yīng)用需求而論。
[0084]綜上所述，本發(fā)明提出一種關(guān)聯(lián)于直流電壓轉(zhuǎn)換且具有短路保護(hù)功能的電源供應(yīng)裝置10。當(dāng)負(fù)載20短路時(shí)，基于所設(shè)置的短路保護(hù)線路105，控制芯片103的軟啟動(dòng)腳位SS的準(zhǔn)位會(huì)被拉低至地。在此條件下，控制芯片103所產(chǎn)生的輸出脈寬調(diào)變信號(hào)PWM_0的頻率與責(zé)任周期將會(huì)被大幅地降低，從而大幅地降低流經(jīng)短路的負(fù)載20的電流，進(jìn)而大幅地降低電源供應(yīng)裝置10本身或負(fù)載20內(nèi)部的組件在負(fù)載20短路時(shí)的溫度以及損毀的風(fēng)險(xiǎn)。
[0085]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾。
【權(quán)利要求】
1.一種電源供應(yīng)裝置，其特征在于，包括: 一電源轉(zhuǎn)換線路，用于根據(jù)一輸出脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生一直流輸出電壓并提供給一負(fù)載； 一具有軟啟動(dòng)功能的控制芯片，耦接所述電源轉(zhuǎn)換線路，所述控制芯片工作在一直流輸入電壓下、用于產(chǎn)生所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)以控制所述電源轉(zhuǎn)換線路的工作；以及 一短路保護(hù)線路，耦接所述控制芯片、用于在所述負(fù)載短路時(shí)拉低所述控制芯片的一軟啟動(dòng)腳位的準(zhǔn)位，藉以大幅地降低所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)的頻率與責(zé)任周期，進(jìn)而大幅地降低流經(jīng)短路的所述負(fù)載的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片具有一輸出腳位以輸出所產(chǎn)生的所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)，所述短路保護(hù)線路包括: 一 PNP型雙載子接面晶體管，所述PNP型雙載子接面晶體管的射極耦接所述軟啟動(dòng)腳位，所述PNP型雙載子接面晶體管的集極耦接至一接地電位； 一第一電容，所述第一電容的第一端用于接收所述直流輸入電壓，所述第一電容的第二端耦接所述PNP型雙載子接面晶體管的基極； 一第一電阻，所述第一電阻的第一端耦接所述PNP型雙載子接面晶體管的基極，所述第一電阻的第二端耦接至所述接地電位； 一第二電容，與所述第一電阻并接；以及 一第二電阻，所述第二電阻的第一端耦接所述PNP型雙載子接面晶體管的基極，所述第二電阻的第二端耦接所述輸出腳位。``
3.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述短路保護(hù)線路還包括: 一第三電容，所述第三電容跨接于所述PNP型雙載子接面晶體管的射極與集極之間。
4.如權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述短路保護(hù)線路還包括: 一二極管，所述二極管的陽極耦接所述輸出腳位，所述二極管的陰極耦接所述第二電阻的第二端；以及 一第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接所述第一電容的第二端，所述第三電阻的第二端耦接所述PNP型雙載子接面晶體管的基極。
5.如權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述短路保護(hù)線路還包括: 一第三電阻，所述第三電阻的第一端耦接所述PNP型雙載子接面晶體管的基極；以及 一二極管，所述二極管的陽極耦接所述第三電阻的第二端，所述二極管的陰極耦接所述輸出腳位。
6.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片還具有: 一電源腳位，用于接收工作所需的所述直流輸入電壓；以及 一接地腳位，用于稱接至所述接地電位。
7.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一旁路電容，耦接于所述電源腳位與所述接地腳位之間，用于降低輸入至所述控制芯片的電源噪聲。
8.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片還具有一自舉腳位，且所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一自舉電容，所述自舉電容耦接于所述自舉腳位與所述輸出腳位之間、用于提升所述控制芯片內(nèi)部的一高壓側(cè)N型晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓，所述高壓側(cè)N型晶體管耦接于所述電源腳位與所述輸出腳位之間。
9.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片還具有一芯片致能腳位，且所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一上拉電阻，所述上拉電阻耦接于所述電源腳位與所述芯片致能腳位之間、用于啟動(dòng)所述控制芯片。
10.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片還具有一補(bǔ)償腳位，且所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一電阻電容網(wǎng)絡(luò)，所述電阻電容網(wǎng)絡(luò)耦接于所述補(bǔ)償腳位與所述接地電位之間、用于對(duì)所述電源供應(yīng)裝置的一系統(tǒng)頻率響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，藉以穩(wěn)定所述電源供應(yīng)裝置的工作。
11.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述控制芯片還具有一回授腳位，且所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一輸出回授線路，所述輸出回授線路耦接于所述直流輸出電壓與所述接地電位之間、用于提供關(guān)聯(lián)于所述直流輸出電壓的一回授電壓至所述回授腳位，藉以使所述控制芯片調(diào)整所述輸出脈寬調(diào)變信號(hào)，從而調(diào)節(jié)并穩(wěn)定所述電源轉(zhuǎn)換線路所提供的所述直流輸出電壓。
12.如權(quán)利要求6所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述電源供應(yīng)裝置還包括: 一設(shè)定電容，所述設(shè)定電容耦接于所述軟啟動(dòng)腳位與所述接地腳位之間、用于設(shè)定所述電源供應(yīng)裝置的一軟啟動(dòng)時(shí)間。
13.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)裝置，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換線路的拓?fù)湫蛻B(tài)為一降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、一升壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、一升降壓式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)洹⒁环瘩Y式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)?、一順向式電源轉(zhuǎn)換拓?fù)渲械囊徽呋蚱渲腥我庹叩慕M合。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK103715877SQ201310460543
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】魏隆吉, 朱慶佳 申請(qǐng)人:全漢企業(yè)股份有限公司