低延迟时间的电源转换电路及其中的驱动电路制造技术

一种低延迟时间的电源转换电路及其中的驱动电路。低延迟时间的电源转换电路包含驱动电路及负载，驱动电路产生切换驱动信号以控制负载。驱动电路包括切换控制电路；以及输出级电路，包括第一功率开关、第二功率开关及阻抗调整电路。当切换控制电路于第一时点控制切换驱动信号转为第一电压位准时，第一功率开关转为导通，且在预设的时段后转为不导通；当切换控制电路于第二时点控制切换驱动信号转为第二电压位准时，第二功率开关转为导通。第一功率开关预设的导通时段的结束时点，早于第二时点，且阻抗调整电路的电阻值大于第一功率开关的导通电阻值。

【技术实现步骤摘要】
低延迟时间的电源转换电路及其中的驱动电路
本专利技术涉及一种电源转换电路，特别是指一种低延迟时间的电源转换电路。本专利技术还涉及用于低延迟时间的电源转换电路中的驱动电路。
技术介绍
图1A显示一种现有技术的电源转换电路(电源转换电路1)，其包含驱动电路500及负载600。驱动电路500用以驱动负载600，其包括切换控制电路50及输出级电路60，其中切换控制电路50用以根据切换控制信号S0’而控制输出级电路60，以于输出节点N’产生切换驱动信号SG’；其中输出级电路60包括：功率开关SW_U以及功率开关SW_D，功率开关SW_U耦接于电源V5及输出节点N’之间；功率开关SW_D耦接于电源V6及输出节点N’之间。图1B显示对应于图1A的一种操作波形图，本实施例中，电源V5具有一高位准，电源V6具有一低位准，当切换控制信号S0’指示切换驱动信号SG’转为高位准时(如图1B所示的时点t5)，功率开关SW_U受切换控制电路50的控制(通过切换控制信号CTL_U控制)而转为导通，功率开关SW_D受切换控制电路50的控制(通过切换控制信号CTL_D控制)而转为不导通；当切换控制信号S0’指示切换驱动信号SG’转为低位准时(如图1B所示的时点t6)，功率开关SW_D受切换控制电路50的控制而转为导通，SW_U受切换控制电路50的控制而转为不导通。为避免功率开关SW_U及功率开关SW_D同时导通而产生短路电流(shootthrough)的情形，在时点t5时，功率开关SW_D先转为不导通，经过一段空滞时间(deadtime，即图1B所示的时段Td)后，功率开关SW_U再转为导通；在时点t6时，功率开关SW_U先转为不导通，经过空滞时间Td后，功率开关SW_D再转为导通。图2A显示另一种现有技术的电源转换电路(电源转换电路2)，与图1A的现有技术相似，在双极结型晶体管Q’及功率开关SW_D”同时导通时(双极结型晶体管Q’受切换控制信号CTL_Q’的控制而导通，功率开关SW_D”受切换控制信号CTL_D”的控制而导通；其中切换控制信号CTL_Q’受功率开关SW_U’及功率开关SW_D’控制，其中功率开关SW_U’受切换控制信号CTL_U’的控制，功率开关SW_D’受切换控制信号CTL_D’的控制)，具有短路电流，为避免因短路电流而产生耗电的情形，功率开关SW_D”先转为不导通后，双极结型晶体管Q’再转为导通；或是双极结型晶体管Q’先转为不导通，功率开关SW_D”再转为导通。图2B显示对应于图2A的一种操作波形图，其操作波形与图1B相似，双极结型晶体管Q’与功率开关SW_D”切换之间都需空滞时间(如图2B所示的Td1及Td2)，才能避免短路电流。图1A及图1B中所示的现有技术，虽能解决短路电流的问题，但其缺点在于，切换控制信号S0’指示切换驱动信号SG’转变的时点(即图1B所示的时点t5或t6)，以及切换驱动信号SG’实际转变的时点(即图1B所示的时点t7或t8)之间，受到空滞时间(即图1B所示的Td或图2B所示的Td1及Td2)的影响，而有一延迟时间(delaytime)。亦即，切换控制信号S0’指示切换驱动信号SG’转变时，切换驱动信号SG’无法立即转变，而是需经过一延迟时间后，切换驱动信号SG’才实际转变。本专利技术相比于图1A与图2A的现有技术，其优点在于，本专利技术的低延迟时间的电源转换电路除了不产生短路电流(或仅有较低的短路电流)因而能减少功率耗损外，还不受空滞时间的影响，因此可大幅缩短切换时所需的延迟时间。
技术实现思路
就其中一个观点言，本专利技术提供了一种低延迟时间的电源转换电路，包含：一驱动电路，该驱动电路包括一切换控制电路及一第一输出级电路，其中该切换控制电路用以根据一切换控制信号而控制该第一输出级电路，以于一第一输出节点产生一第一切换驱动信号，其中该第一输出级电路包括：一第一功率开关，耦接于第一电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第一时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第一电压位准时，该第一功率开关受该切换控制电路的控制而转为导通，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准，且在一预设的时段后，转为不导通，其中当该第一功率开关导通时，具有一第一导通电阻值；一第二功率开关，耦接于第二电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第二时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第二电压位准时，该第二功率开关受该切换控制电路的控制而导通，使得该第一切换驱动信号转为该第二电压位准；以及一阻抗调整电路，并联于该第一功率开关，当该第一切换驱动信号为该第一电压位准时，具有一电阻值；其中该第一功率开关预设的导通时段的结束时点，早于该第二时点，且该阻抗调整电路的电阻值大于该第一导通电阻值；以及一负载，受该第一切换驱动信号的控制而运作。在一较佳实施例中，该阻抗调整电路包括一第一电阻，耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，该第一电阻的电阻值大于该第一导通电阻值。在一较佳实施例中，该切换控制电路用以控制该阻抗调整电路，其中于该第一时点，该阻抗调整电路受该切换控制电路的控制而调整该第一切换驱动信号，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准，且在该第一功率开关转为不导通时，该阻抗调整电路持续调整该第一切换驱动信号使其维持于该第一电压位准，且于该第二时点，该阻抗调整电路受该切换控制电路的控制而停止调整该第一切换驱动信号。在一较佳实施例中，该第一电源具有该第一电压位准，该第二电源具有该第二电压位准。在一较佳实施例中，该阻抗调整电路包括一第三功率开关，耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号控制该第一切换驱动信号为该第一电压位准的期间，该第三功率开关受该切换控制信号控制为导通，当该切换控制信号控制该第一切换驱动信号为该第二电压位准的期间，该第三功率开关受该切换控制信号控制为关断，其中该第三功率开关于导通时具有一第三导通电阻值，该第三导通电阻值大于该第一导通电阻值。在一较佳实施例中，该阻抗调整电路还包括：一第二电阻，与该第三功率开关串联耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，其中该第二电阻的电阻值大于该第一导通电阻值；或者一电流源，与该第三功率开关串联耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，其中该电流源产生的电流位准小于流经该第一功率开关的电流位准。在一较佳实施例中，该第一功率开关、该第二功率开关与该第三功率开关，都为N型金属氧化物半导体晶体管。在一较佳实施例中，该第一功率开关与该第三功率开关为P型金属氧化物半导体晶体管，该第二功率开关为N型金属氧化物半导体晶体管。在一较佳实施例中，该驱动电路还包括一第二输出级电路，耦接于该第一输出级电路与该第一输出节点之间，其中该第一输出级电路根据该切换控制信号而于一第二输出节点产生一第二切换驱动信号，该第一功率开关耦接于第一电源与该第二输出节点之间，该第二功率开关耦接于第二电源与该第二输出节点之间，该第二输出级电路根据该第二切换驱动信号而于该第一输出节点产生该第一切换驱动信号，该第二输出级电路包括：一双极结型晶体管，其基极耦接于该第二输出节点，其发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低延迟时间的电源转换电路，包含：/n一驱动电路，该驱动电路包括一切换控制电路及一第一输出级电路，其中该切换控制电路用以根据一切换控制信号而控制该第一输出级电路，以于一第一输出节点产生一第一切换驱动信号，其中该第一输出级电路包括：/n一第一功率开关，耦接于第一电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第一时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第一电压位准时，该第一功率开关受该切换控制电路的控制而转为导通，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准，且在一预设的时段后，转为不导通，其中当该第一功率开关导通时，具有一第一导通电阻值；/n一第二功率开关，耦接于第二电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第二时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第二电压位准时，该第二功率开关受该切换控制电路的控制而导通，使得该第一切换驱动信号转为该第二电压位准；以及/n一阻抗调整电路，并联于该第一功率开关，当该第一切换驱动信号为该第一电压位准时，具有一电阻值；/n其中该第一功率开关预设的导通时段的结束时点，早于该第二时点，且该阻抗调整电路的电阻值大于该第一导通电阻值；以及/n一负载，受该第一切换驱动信号的控制而运作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低延迟时间的电源转换电路，包含：
一驱动电路，该驱动电路包括一切换控制电路及一第一输出级电路，其中该切换控制电路用以根据一切换控制信号而控制该第一输出级电路，以于一第一输出节点产生一第一切换驱动信号，其中该第一输出级电路包括：
一第一功率开关，耦接于第一电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第一时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第一电压位准时，该第一功率开关受该切换控制电路的控制而转为导通，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准，且在一预设的时段后，转为不导通，其中当该第一功率开关导通时，具有一第一导通电阻值；
一第二功率开关，耦接于第二电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号于第二时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为一第二电压位准时，该第二功率开关受该切换控制电路的控制而导通，使得该第一切换驱动信号转为该第二电压位准；以及
一阻抗调整电路，并联于该第一功率开关，当该第一切换驱动信号为该第一电压位准时，具有一电阻值；
其中该第一功率开关预设的导通时段的结束时点，早于该第二时点，且该阻抗调整电路的电阻值大于该第一导通电阻值；以及
一负载，受该第一切换驱动信号的控制而运作。


2.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该阻抗调整电路包括一第一电阻，耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，该第一电阻的电阻值大于该第一导通电阻值。


3.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该切换控制电路用以控制该阻抗调整电路，其中于该第一时点，该阻抗调整电路受该切换控制电路的控制而调整该第一切换驱动信号，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准，且在该第一功率开关转为不导通时，该阻抗调整电路持续调整该第一切换驱动信号使其维持于该第一电压位准，且于该第二时点，该阻抗调整电路受该切换控制电路的控制而停止调整该第一切换驱动信号。


4.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一电源具有该第一电压位准，该第二电源具有该第二电压位准。


5.如权利要求3所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该阻抗调整电路包括一第三功率开关，耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，当该切换控制信号控制该第一切换驱动信号为该第一电压位准的期间，该第三功率开关受该切换控制信号控制为导通，当该切换控制信号控制该第一切换驱动信号为该第二电压位准的期间，该第三功率开关受该切换控制信号控制为关断，其中该第三功率开关于导通时具有一第三导通电阻值，该第三导通电阻值大于该第一导通电阻值。


6.如权利要求5所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该阻抗调整电路还包括：
一第二电阻，与该第三功率开关串联耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，其中该第二电阻的电阻值大于该第一导通电阻值；或者
一电流源，与该第三功率开关串联耦接于该第一电源与该第一输出节点之间，其中该电流源产生的电流位准小于流经该第一功率开关的电流位准。


7.如权利要求5所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一功率开关、该第二功率开关与该第三功率开关，都为N型金属氧化物半导体晶体管。


8.如权利要求5所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一功率开关与该第三功率开关为P型金属氧化物半导体晶体管，该第二功率开关为N型金属氧化物半导体晶体管。


9.如权利要求5所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该驱动电路还包括一第二输出级电路，耦接于该第一输出级电路与该第一输出节点之间，其中该第一输出级电路根据该切换控制信号而于一第二输出节点产生一第二切换驱动信号，该第一功率开关耦接于第一电源与该第二输出节点之间，该第二功率开关耦接于第二电源与该第二输出节点之间，该第二输出级电路根据该第二切换驱动信号而于该第一输出节点产生该第一切换驱动信号，该第二输出级电路包括：
一双极结型晶体管，其基极耦接于该第二输出节点，其发射极耦接于该第一输出节点，其集电极耦接于一第三电源，其中该双极结型晶体管根据流经该基极的一基极电流而通过该发射极产生一发射极电流，其中该第二切换驱动信号对应于该基极电流，其中当该第一功率开关为导通时，该发射极电流具有第一电流位准，当该第一功率开关转为不导通且该第三功率开关为导通时，该发射极电流具有第二电流位准，其中该第二电流位准小于该第一电流位准，当该切换控制信号于该第一时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为该第一电压位准时，该双极结型晶体管受该第二切换驱动信号的控制而导通，使得该第一切换驱动信号转为该第一电压位准；以及
一第四功率开关，耦接于该第一输出节点与一第四电源之间，该双极结型晶体管，当该切换控制信号于该第二时点切换，以控制该第一切换驱动信号转为该第二电压位准时，该第四功率开关受该切换控制电路的控制而导通，使得该第一切换驱动信号转为该第二电压位准。


10.如权利要求9所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一功率开关、该第二功率开关与该第三功率开关，都为N型金属氧化物半导体晶体管。


11.如权利要求9所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一功率开关与该第三功率开关为P型金属氧化物半导体晶体管，该第二功率开关为N型金属氧化物半导体晶体管。


12.如权利要求11所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第四功率开关为N型金属氧化物半导体晶体管。


13.如权利要求9所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第三电源具有该第一电压位准，该第四电源具有该第二电压位准。


14.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一电压位准大于该第二电压位准。


15.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该第一电压位准小于该第二电压位准。


16.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该低延迟时间的电源转换电路配置为一切换式电源供应电路，其中该切换式电源供应电路用以转换一输入电压而产生一输出电压，其中该切换式电源供应电路至少包括：
一电感；
一转换开关，该转换开关用以切换该电感，以转换该输入电压而产生该输出电压；以及
一开关控制电路，用以控制该转换开关；
其中该驱动电路对应于该开关控制电路，该负载对应于该转换开关。


17.如权利要求1所述的低延迟时间的电源转换电路，其中，该低延迟时间的电源转换电路配置为一返驰式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曜洲，唐健夫，汪若瑜，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71