过充电保护方法以及使用过充电保护方法的电压转换器

摘要

一种过充电保护方法，应用于一电压转换器，该电压转换器可操作于一四元调制模式(Q模式)或一三元调制模式(T模式)。该过充电保护方法包含：(a)判断该电压转换器是操作于该Q模式或该T模式；(b)若该电压转换器操作于该T模式，将该电压转换器的一电流临界值设定为一第一过电流临界值；以及(c)若该电压转换器操作于该Q模式，将该电流临界值设定为一第二过电流临界值，其中该第一过电流临界值小于该第二过电流临界值。

说明书

技术领域

本发明有关于过充电保护方法以及电压转换器，特别有关于可对应电压转换器所操作的模式而调整过电流保护机制的设定的过充电保护方法以及电压转换器。

背景技术

已知的D类放大器可能会有过电流问题。过电流可能由多种因素引起。举例来说，过电流可能是由于D类放大器过载或电路短路引起的。因此，D类放大器可能具有过电流保护(以下称为OCP)机制以限制其电流，以改善过电流问题。

D类放大器可操作在不同的模式下，且OCP机制会对应不同的模式而有相对应的不同适当设定。然而，已知的D类放大器无法对应于不同模式而自动改变设定。

发明内容

因此，本发明一目的为提供可自动对应不同模式来改变OCP机制的OCP方法。

本发明另一目的为提供可自动对应不同模式来改变OCP机制的电压转换器。

本发明一实施例揭示了一种过充电保护方法，应用于一电压转换器，该电压转换器可操作于一四元调制模式(Q模式)或一三元调制模式(T模式)。该过充电保护方法包含：(a)判断该电压转换器是操作于该Q模式或该T模式；(b)若该电压转换器操作于该T模式，将该电压转换器的一电流临界值设定为一第一过电流临界值；以及(c)若该电压转换器操作于该Q模式，将该电流临界值设定为一第二过电流临界值，其中该第一过电流临界值小于该第二过电流临界值。

本发明一实施例揭示了一种电压转换器，可操作于一四元调制模式(Q模式)或一三元调制模式(T模式)，包含：一误差放大器，用于接收输入信号；一PWM电路，用于根据该误差放大器的输出产生初始PWM信号；至少一Q/T逻辑电路，用于使用四元调制或三元调制来产生至少一模式PWM信号；一输出电路，用于根据该模式PWM信号产生一输出信号；一模式检测电路，用于检测该电压转换器是操作于该Q模式或该T模式；一过电流保护(OCP)电路，用于将该电压转换器的一电流限制在低于一电流临界值；其中若该电压转换器操作于该T模式，该电流临界值被设定成一第一过电流临界值；以及其中若该电压转换器操作于该Q模式，该电流临界值被设定成一第二过电流临界值，该第二过电流临界值大于该第一过电流临界值。

根据前述实施例，可以自动检测电压转换器的模式，且可以根据电压转换器操作的模式来自动改变OCP机制的设定。因此，已知电压转换器无法自动改变OCP机制设定的问题可以得到改善。

附图说明

图1绘示了根据本发明一实施例的电压转换器的方块图。

图2绘示了根据本发明一实施例的过充电保护方法的流程图。

图3绘示了根据本发明另一实施例的电压转换器的方块图。

图4绘示了根据本发明一实施例的、图1所示的实施例的详细电路图。

图5和图6绘示了根据本发明不同实施例的、图1和图3所示的电压转换器的操作的流程图。

图7为绘示了图5和图6所示的忽略时间区间的示意图。

图8绘示了根据本发明实施例的、图1和图3所示的电压转换器的波形图。

具体实施方式

以下将以多个实施例来描述本发明的内容。此外，以下描述中的“第一”、“第二”以及类似描述仅用来定义不同的组件、参数、数据、信号或步骤。并非用于限定其次序。举例来说，第一装置和第二装置可代表具有相同结构的两个装置。

图1绘示了根据本发明一实施例的电压转换器100的方块图。还请留意，在以下实施例中，是以差动输入/输出电压转换器为例进行说明。然而，本发明的电压转换器可以通过单一输入/输出电压转换器来实现。在一实施例中，电压转换器100为一D类放大器，但不以此为限。

如图1所示，电压转换器100包含误差放大器101、PWM电路103、Q/T逻辑电路QTL_1、QTL_2和输出电路105。误差放大器101用于接收输入信号IN_P、IN_N。PWM电路103用于根据误差放大器101的输出产生初始PWM信号PWM_i1、PWM_i2。Q/T逻辑电路QTL_1、QTL_2分别用于产生模式PWM信号PWM_P和PWM_N。在四元调制模式(Quaternary modulation mode，以下称为Q模式)中，Q/T逻辑电路QTL_1、QTL_2分别使用四元调制来产生模式PWM信号PWM_P和PWM_N。电压转换器100在Q模式下具有四个操作状态。Q模式和四元调制的细节在诸如美国专利(专利号为US6262632)的已知文件中进行了描述，因此为了简洁起见，在此省略。

在三元调制模式(ternary modulation mode，以下称为T模式)中，Q/T逻辑电路QTL_1和/或Q/T逻辑电路QTL_2分别使用三元调制来产生模式PWM信号PWM_P和/或模式PWM信号PWM_N。电压转换器100在T模式下具有三个操作状态。T模式和三元调制的细节在诸如美国专利(专利号为US 6614297的美国专利)中进行了说明，因此为了简洁起见，在此省略。

T模式下的模式PWM信号的脉冲宽度小于Q模式下的模式PWM信号的脉冲宽度。因此，在T模式下的模式PWM信号的脉冲宽度可能小于OCP(Over Charge Protection，过充电保护)的检测时间，可能导致电路发生问题。因此，在本发明中，OCP机制的设定会对应于电压转换器100所操作的模式而自动改变。另外，输出电路105用于根据模式PWM信号PWM_P、PWM_N产生输出信号OS_P、OS_N。

本发明的一实施例揭示了一种过充电保护方法，该方法可以由图1所示的电压转换器100使用，且包含以下图2所示的步骤：

步骤201

判断电压转换器100是工作在Q模式还是T模式。

步骤203

如果电压转换器在T模式下操作，则将电压转换器100的电流临界值设置为第一过电流临界值。

步骤205

如果电压转换器在Q模式下操作，则将电流临界值设置为第二过电流临界值。由于电压转换器100在T模式下具有较小的电流，所以第一电流临界值小于第二过电流临界值。在一实施例中，第一过电流临界值是第二过电流临界值的一半。

第一过电流临界值和第二过电流临界值是电压转换器100的最大电流。因此，在T模式下，OCP机制将电压转换器100的电流限制为小于或等于第一电流临界值。而且，在Q模式下，OCP机制将电压转换器100的电流限制为小于或等于第二过电流临界值。OCP机制可以由图4所示的OCP电路108执行，OCP电路108可以由各种电路来实现。例如，OCP电路108可以是通过执行至少一程序以执行OCP机制的处理器。又例如，OCP电路108可以是包含多个逻辑门的逻辑电路，这些逻辑值可以根据电压转换器100的输出信号来控制电压转换器100的电流。本领域技术人员可以理解如何基于本发明所揭示的OCP电路108实现该电路，因此为了简洁起见，省略其描述。

在一实施例中，步骤201根据模式PWM信号PWM_P或PWM_N的脉冲宽度判断电压转换器100是工作在Q模式还是工作在T模式。同样的，在一实施例中，步骤201在电压转换器100的输入信号IN_P、IN_N的过零点处检测脉冲宽度。这些步骤可以由图3所示的电路执行，其绘示了根据本发明另一实施例的电压转换器的方块图。

如图3所示，除图1所示的电路外，电压转换器100还包含PWM宽度检测电路107、OCP检测电路109和过零(zero crossing)检测电路111。PWM宽度检测电路107用于检测模式PWM信号PWM_P、PWM_N的脉冲宽度，因此可视为模式检测电路。而且，OCP检测电路109根据检测到的脉冲宽度(即，根据电压转换器是工作于T模式还是Q模式中)来产生OCP标志以调整OCP机制的设定。另外，过零检测电路111接收输入信号IN_P、IN_N，且用于检测输入信号IN_P、IN_N的过零点。PWM宽度检测电路107、OCP检测电路109和过零检测电路111可以由包含多个逻辑门的逻辑电路来实现。基于本发明所揭示的信息，本领域技术人员当可理解如何实现PWM宽度检测电路107、OCP检测电路109和过零检测电路111，为简洁起见，在此不再赘述。

图4绘示了根据本发明一实施例的、图1所示的实施例的详细电路图。还请留意，图4中的电路仅是用于说明的例子，并不用于限制本发明的范围。如图4所示，误差放大器101包含电阻R_1i、R_2i、电容C_1、C_2。而且，PWM电路103包含磁滞比较器CM_1、CM_2，以根据误差放大器101的输出和三角波信号Tr来产生初始PWM信号PWM_i1、PWM_i2。输出电路105用于根据模式PWM信号PWM_P、PWM_N产生输出信号OS_P和OS_N。输出电路105可以具有与不同的所需电路设计相对应的不同结构。例如，输出电路105可以具有开关和电容。开关对电容进行充电或放电，以产生输出信号OS_P和OS_N。

图5和图6绘示了根据本发明不同实施例的、图1和图3所示的电压转换器的操作的流程图。还请留意，图5和图6仅是例子，并不用于限制本发明提供的电压转换器的操作。

图5包含以下步骤：

步骤501

开始。

步骤503

判断电压转换器100是否以Q模式操作。若为是，则到步骤509，若否，则到步骤505。

如上所述，许多方法可用于判断电压转换器100操作于哪种模式。方法之一是检测脉冲宽度。在另一实施例中，Q/T逻辑电路QTL_1或QTL_2可产生指示数据。例如，Q/T逻辑电路QTL_1可以在操作于Q模式时产生指示数据A，并且可以在操作于T模式时产生指示数据B。因此，可以根据指示数据判断电压转换器100以哪种模式工作。

步骤505

将电压转换器的电流临界值设定为第一过电流临界值。

在一实施例中，如果电压转换器在T模式下操作，将电压转换器100的忽略时间区间(例如，去突波时间)设定为第一时间区间。如果电压转换器在Q模式下操作，将电压转换器100的忽略时间区间设定为第二时间区间。第一时间区间小于第二时间区间。因此，步骤505可以进一步包含将电压转换器100的忽略时间区间设置为第一时间区间。稍后将描述忽略时间区间的细节。

步骤506

产生对应于T模式的OCP标志。

步骤507

在一实施例中，进一步判断模式PWM信号的脉冲宽度是否大于T模式下的脉冲宽度临界值(例如500ns)。如果脉冲宽度不大于脉冲宽度临界值，则电流临界值被设定为(保持在)第一过电流临界值(也就是，返回到步骤505)，因为这意味着脉冲宽度较小。相反的，如果脉冲宽度大于脉冲宽度临界值，则将电流临界值设置为第二过电流临界值(即，到步骤509)，因为这意味着脉冲宽度较大。

步骤509

将电压转换器的电流临界值设定为第二过电流临界值，第二过电流临界值大于第一过电流临界值。在一实施例中，第一过电流临界值是第二过电流临界值的一半。如上所述，如果电压转换器在Q模式操作，则可以将忽略时间区间设定为第二时间区间。因此，步骤509可以包含：将忽略时间区间设定为第二时间区间。

步骤510

产生对应于Q模式的OCP标志。

步骤511

判断输入信号是在过零点。若否，则返回步骤509以维持第二过电流临界值和第二时间区间。如果是，则到步骤503。这步骤代表当输入信号过零时会再次判断电压转换器100的模式。

在图6的实施例中，该流程图还包含步骤503之后、步骤505、509之前的步骤601。在步骤601中，会判断PWM信号的频率是否小于频率临界值(例如1MHz)。若为否，则即使电压转换器以Q模式工作，也进入步骤505以将电流临界值设置为第一过电流临界值，因为这代表脉冲宽度较小。如果是，则进入步骤509，将电流临界值设置为第二过电流临界值，因为这代表脉冲宽度较大。

图7为绘示了图5和图6所示的忽略时间区间的示意图。模式PWM信号PWM_P或PWM_N在不同逻辑电平之间转换时可能会出现突波G。因此，OCP机制在忽略时间区间Ti中不比较电压转换器100的电流，以避免误触发OCP。但是，对于具较小脉冲宽度的模式PWM信号，忽略时间区间可能会占据较大模式的模式PWM信号的比例。因此，会将具有较小脉冲宽度的模式PWM信号(例如，T模式)的忽略时间区间设定为小于具有较大脉冲宽度的模式PWM信号(例如，Q模式)的时间区间。

因此，如上所述，如果电压转换器在T模式下操作，则电压转换器100的忽略时间区间被设定为第一时间区间，如果电压转换器在Q模式下操作，则忽略时间区间被设定为第二时间区间。第一时间区间小于第二时间区间。在一实施例中，第一时间区间是0。

为了方便理解，以下以波形图为例来说明电压转换器100的操作。图8绘示了根据本发明实施例的、图1和图3所示的电压转换器的波形图。如图8所示，当输入信号IN_P、IN_N为过零时，会检测模式PWM信号PWM_N、PWM_P的脉冲宽度。在Q模式下，模式PWM信号PWM_N、PWM_P的脉冲宽度较大，且OCP机制的电流临界值为较大的第一过电流临界值。相反的，在T模式下，模式PWM信号PWM_N、PWM_P的脉冲宽度较小，并且OCP机制的电流临界值为较小的第二过电流临界值。在一实施例中，在T模式下仅产生模式PWM信号PWM_N、PWM_P之一。

根据前述实施例，可以自动检测电压转换器的模式，且可以根据电压转换器操作的模式来自动改变OCP机制的设定。因此，已知电压转换器无法自动改变OCP机制设定的问题可以得到改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

[符号说明]

100电压转换器

101误差放大器

103PWM电路

QTL_1，QTL_2Q/T逻辑电路

105输出电路

107PWM宽度检测电路

108OCP电路

109OCP检测电路

111过零检测电路

C_1，C_2电容

CM_1，CM_2磁滞比较器

R_1i，R_2i，R_1f，R_2f电阻