專利名稱：雙功率開關與使用雙功率開關的電源供應電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙功率開關與使用雙功率開關的電源供應電路。
背景技術：
電源供應電路(voltage regulator)包括線性電源供應電路(linear regulator)、 降壓式(buck converter)、升壓式(boost converter)、升降 壓式(buck-boost converter)、 反壓式(inverter converter)、 返馳式 (fly-back converter)、交直流轉換式(AC-DC converter)等。在上述 各種電源供應電路中，都必須使用功率開關。 一般而言，如圖1和圖2 所示，功率開關或是單獨使用PMOS晶體管(圖1的10)、或是單獨使 用NMOS晶體管(圖2的20)。當功率開關10或20導通時，電流自 輸入端Vin流至輸出端Vout (視電源供應電路的結構而定，此輸出端 Vout不一定是電源供應電路對負載電路的輸出端；在本說明書中，輸 入端Vin與輸出端Vout分別指功率開關的兩端)。功率開關10或20的 操作由控制電路15、 25所控制。在某些應用下，由于NMOS功率開關 20需要較高的柵極電壓，因此可能尚需搭配電荷泵23來升壓，使控制 電路25可以獲得所需的較高電壓。
上述現有技術的缺點在于單獨使用PMOS晶體管時，其導通電 阻較高；單獨使用NMOS晶體管時，功率耗損較高。電路設計者須根 據應用場合來判斷使用何種晶體管，而不能兼有兩者之長。
有鑒于以上缺點，本發(fā)明提出一種雙功率開關結構。
發(fā)明內容
本發(fā)明的第一目的是針對現有技術的不足，提出一種雙功率開關。本發(fā)明的第二目的在于提出一種電源供應電路。
為達上述目的，從其中一個角度而言，本發(fā)明提供了一種雙功率
開關，包含并聯的PMOS功率開關和NMOS功率開關。PMOS功率 開關和NMOS功率開關各自根據預設的條件而操作，例如可根據雙功 率開關兩端壓差或任一功率開關的電流量而操作。
上述雙功率開關中，可更包含有第一和第二控制電路，以分別控 制該PMOS功率開關和NMOS功率開關的操作。此外，雙功率開關中 可更包含有判斷電路，以決定是否使能第一或第二控制電路或兩者。
本發(fā)明也提供了一種使用上述雙功率開關的電源供應電路。
下面通過對具體實施例詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、 技術內容、特點及其所達成的功效。
圖1與圖2為現有技術的示意電路圖； 圖3為示意電路圖，示出本發(fā)明的一個實施例； 圖4為示意電路圖，示出本發(fā)明的另一個實施例； 圖5為圖3電路的更具體實施例； 圖6為圖4電路的更具體實施例；
圖7與圖8標出本發(fā)明的雙功率開關應用于降壓式電源供應電路 的應用例。
圖中符號說明
10 PMOS晶體管
15 控制電路 20 NMOS晶體管
23 電荷泵25 .控制電路
30 判斷電路
31、 32 使能訊號
33 比較器
34 電壓源 35、 36 比較器 38 邏輯電路 Rl-R6 電阻 Vin 輸入端 Vout 輸出端 Vrefl、 Vref2 參考電壓
具體實施例方式
請參考圖3所示的第一實施例，在本發(fā)明中，將PMOS功率開關 10和NMOS功率開關20并聯，并選擇性地決定由何者(或兩者)來 在輸入端Vin與輸出端Vout之間傳導電流。PMOS功率開關10的操作 由控制電路15所控制，NMOS功率開關20的操作則由控制電路25所 控制。此外，電路中尚包含一個判斷電路30，由此判斷電路30來決定 使能控制電路15或25 (或兩者)。
視電路設計者的需求而定，判斷電路30可以根據各種判斷方式來 決定是否發(fā)出使能訊號31、 32，且并不限于一定要發(fā)出兩個使能訊號 31、 32來控制兩個控制電路15和25。舉例而言，可令控制電路15保 持工作，而僅以一個使能訊號32來控制兩個控制電路25。
判斷電路30產生使能訊號的判斷方式，例如可為根據并聯功率 開關兩端的壓差，來決定使能控制電路15或25、或兩者。再舉一更具 體的例子，假設令控制電路15保持工作，并令PMOS功率開關10的 導通電阻為l歐姆，NMOS功率開關20的導通電阻為0.1歐姆，則可 設計成當Vin〉Vout+0.1V時，發(fā)出使能訊號32使能控制電路25，當Vin< Vout+0.001V時，則停止使能控制電路25。
達成上述判斷功能的電路，例如可參閱圖5，判斷電路30分別以 Rl、 R2禾口R3、 R4的分壓電路自輸入端Vin與輸出端Vout萃取分壓； 自輸出端Vout萃取的分壓加上電壓源34的電壓后，輸入比較器33的 負輸入端，自輸入端Vin萃取的分壓則直接輸入比較器33的正輸入端。 比較器33根據兩者比較的結果，產生使能訊號32。因發(fā)出使能訊號 32和停止使能訊號32的比較基準(Vout+0.1V和Vout+0.001V)不同， 故比較器33宜使用磁滯比較器；若兩者的比較基準相同，則可使用一 般的比較器。此外需說明的是，電壓源34為在概念上便于了解而繪示， 代表一廣義的等效電位差；事實上，并不一定需要設置一個實體的電 壓源34。例如，若在比較器33的輸入間，設計適當的輸入電壓誤差值 (Input offset voltage)，即可等效達成電壓源34的補償功能。
圖3電路中，判斷電路30產生使能訊號的判斷方式，亦可為根 據兩功率開關的電流量，來決定使能控制電路15或25、或兩者。請參 閱圖4的另一實施例，設通過PMOS功率開關10的電流量為IPM0S， 通過NMOS功率開關20的電流量為INM(3S，則判斷電路30分別接收有 關Ipmos和Inmos的信息，并根據該些信息來決定是否發(fā)出使能訊號。 同樣地，判斷電路30并不限于一定要發(fā)出兩個使能訊號31, 32，亦可 只發(fā)出其一。此時假設令控制電路15保持工作，并令PMOS功率開關 10的導通電阻為1歐姆，NMOS功率開關20的導通電阻為0.1歐姆， 則判斷方式例如可為當IpMos〉100mA時，發(fā)出使能訊號32使能控 制電路25，而當IwMos〈10mA時，則停止使能控制電路25。
達成上述判斷功能的電路，例如可參閱圖6，判斷電路30中接收 有關I畫s和Inmos的信息，該些信息例如為I國s和I麗os的分數值 (K1. Ipmos和K2. INM0S)。該兩電流分別通過電阻R5、 R6轉換為 電壓值后，各別在比較器35、 36中與參考電壓Vrefl和Vref2相比較。 比較器35的比較結果表示IPM0S是否大于100 mA，而比較器36的比狡結果表示Immos是否大于10mA。兩比較器35、 36的比較結果經邏 輯電路38進行邏輯運算當Ipmos大于100 mA時，邏輯電路38輸出 高位準；當Ipmos不大于100 mA，而Inmos大于10 mA時，邏輯電路 38仍輸出高位準；僅當IpMos不大于100 mA,而Inmos亦不大于10mA 時，邏輯電路38才輸出低位準。判斷電路30依此方式產生使能訊號 32，輸出至控制電路25。
以上所述僅為舉例說明，本領域技術人員當可在本發(fā)明的教導下， 做各種變換，例如改變功率開關的導通電阻、改變壓差或電流值的判 斷基準等，而判斷電路30的硬件可相應而改變，不予一一詳述。
相較于現有技術，本發(fā)明的優(yōu)點是可在重負載時啟動具有較低導 通電阻的NMOS功率開關20，加速電流供應，在輕負載時則關閉NMOS 功率開關20 (與電荷泵)，減低能耗。因此，可兼具PMOS與NMOS 兩種功率開關之長，使電路設計者更為便利。
圖7與圖8標出本發(fā)明的雙功率開關應用于降壓切換式電源供應 電路的應用實施例。本領域技術人員當可類推得知如何將本發(fā)明的雙 功率開關應用于其它型式的電源供應電路中，在此不一一繪示。
以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本 領域技術人員易于了解本發(fā)明的內容，并非用來限定本發(fā)明的權利范 圍；對于本領域技術人員，當可在本發(fā)明精神內，立即思及各種等效 變化。例如，本發(fā)明不局限于應用在閃光電容充電器中，亦可應用于 任何形式的充電器。又如，圖標所繪為獨立方塊的電路，并不一定必 須為獨立的電路，而可與其它電路合并，例如控制電路15和25即未 必需要為分開的兩個電路，而可合并為一個電路。再如，圖標直接連 接的各元件或電路方塊間，可插入不影響電路主要功能的電路或元件。 故凡依本發(fā)明的概念與精神所為之均等變化或修飾，均應包括于本發(fā) 明的權利要求范圍內。
權利要求
1. 一種雙功率開關，其特征在于，包含并聯的PMOS功率開關和NMOS功率開關。
2. 如權利要求l所述的雙功率開關，其中，當該雙功率開關兩端 壓差大于第一預定值時，該NMOS功率開關啟動。
3. 如權利要求2所述的雙功率開關，其中，當該雙功率開關兩端 壓差小于第二預定值時，該NMOS功率開關停止操作。
4. 如權利要求l所述的雙功率開關，其中，當通過該PMOS功率 開關的電流量大于第三預定值時，該NMOS功率開關啟動。
5. 如權利要求4所述的雙功率開關，其中，當通過該PMOS功率 開關的電流量不大于第三預定值，且通過該NMOS功率開關的電流量 不大于第四預定值時，該NMOS功率開關停止操作。
6. 如權利要求l所述的雙功率開關，其中，該PMOS功率開關保 持操作。
7. 如權利要求l所述的雙功率開關，其中，更包含有第一和第二 控制電路，以分別控制該PMOS功率開關和NMOS功率開關的操作。
8. 如權利要求7所述的雙功率開關，其中，更包含有判斷電路， 以決定是否使能第一或第二控制電路或兩者。
9. 如權利要求8所述的雙功率開關，其中，該判斷電路包括一比 較器，該比較器根據該雙功率開關兩端的壓差而產生比較結果。
10. 如權利要求9所述的雙功率開關，其中，該比較器為磁滯比 較器。
11. 如權利要求8所述的雙功率開關，其中，該判斷電路包括 第一比較器，將代表該PMOS功率開關電流量的訊號與第一參考電壓比較；第二比較器，將代表該NMOS功率開關電流量的訊號與第二參考 電壓比較；以及邏輯電路，對第一與第二比較器的輸出進行邏輯運算。
12. —種電源供應電路，其特征在于，該電源供應電路使用如權 利要求1至11所述的雙功率開關。
全文摘要
本發(fā)明提出一種雙功率開關與使用雙功率開關的電源供應電路，該雙功率開關包含并聯的PMOS功率開關和NMOS功率開關，各自根據預設的條件而操作。
文檔編號H02M3/04GK101546959SQ20081008763
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權日2008年3月25日
發(fā)明者朱冠任, 邱子寰, 陳俊聰, 龔能輝 申請人:立锜科技股份有限公司