电压转换器以及D类放大器的制作方法

电压转换器以及d类放大器
技术领域
1.本发明涉及电压转换器以及d类放大器，特别涉及可在不使回路(loop)异常的情况下补偿输出电容的漏电流的电压转换器以及d类放大器。


背景技术：

2.已知的电压转换器可能会包含具有输出电容的输出电路(bootstrap circuit)。然而，在动作期间，输出电容的电压可能会因为预驱动器的消耗而变低。此种情况可能会让输出电路无法正常运作，例如造成回路的异常。


技术实现要素：

3.因此，本发明一目的为提供一种在补偿输出电容的漏电流时不会造成回路异常的电压转换器。
4.本发明另一目的为提供一种在补偿输出电容的漏电流时不会造成回路异常的d类放大器。
5.本发明一实施例公开了一种电压转换器，包含一输出电路、一误差放大器以及一充电控制电路。输出电路包含一输出电容。充电控制电路包含：一检测电路，用以检测该输出电容的一输出电压来产生一检测信号；以及一功率限制电路，用以依据该检测信号将该误差放大器的一输出电压箝制在一特定范围。充电电路用以根据该误差放大器的该输出电压产生一充电信号至该输出电路，以对该输出电容充电。
6.本发明一实施例公开了一种d类放大器，包含一输出电路、一误差放大器以及一充电控制电路。输出电路包含输出电容。充电控制电路包含：一检测电路，用以检测该输出电容的一输出电压来产生一检测信号；以及一功率限制电路，用以依据该检测信号将该误差放大器的一输出电压箝制在一特定范围。充电电路用以根据误差放大器的输出电压产生一充电信号至输出电路，以对该输出电容充电。
7.根据前述实施例，本发明提供的电压转换器可以在不直接下拉输出电压的情况下补偿漏电流问题，从而可以在补偿输出电容的漏电流的同时避免回路的异常。
附图说明
8.图1绘示了根据本发明一实施例的电压转换器的方块图。
9.图2绘示了根据本发明一实施例的，图1中所示的电压转换器的详细结构的电路图。
10.图3绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的输出电路的详细结构的电路图。
11.图4绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的检测电路的详细结构的电路图。
12.图5和图6绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的电路的动作示意图。
13.【符号说明】
14.100 电压转换器
15.101 误差放大器
16.103 充电控制电路
17.105 充电电路
18.107 检测电路
19.109 功率限制电路
20.401 逻辑电路
21.bc_1、bc_2 自举电路
22.c_1 输出电容
23.c_1a，c_2a 电容
24.cc_1，cc_2 转换电路
25.cm_1，cm_2 比较器
26.da_1，da_2 差动放大器
27.r_1i，r_2i，r_1f，r_2f 电阻
28.op_1 运算放大器
29.sd 肖特基二极管
30.pr_1a，pr_1b，pr_1c，pr_2a，pr_2b 预驱动器
31.sw_1，sw_2 开关
具体实施方式
32.以下将以多个实施例来描述本发明的内容，还请留意，以下描述中的“第一”、“第二”以及类似描述仅用来定义不同的元件、参数、数据、信号或步骤。并非用以限定其次序。
33.图1绘示了根据本发明一实施例的电压转换器的方块图。如图1所示，电压转换器100包含误差放大器101，充电控制电路103，充电电路105和自举电路bc_1，bc_2。充电控制电路103还包含检测电路107和功率限制电路109。请注意，在以下实施例中，电压转换器100是差动输入/输出电路，因此具有两个自举电路bc_1，bc_2。然而，电压转换器100可以是单一输入/输出电路。在这种情况下，电压转换器100可以仅具有一个自举电路，并且可以相应地改变其他电路结构。另外，在以下描述中，为了便于说明，仅绘示了电压转换器100的其中一路径的动作。
34.自举电路bc_1包含一输出电容(图1中未示出)。检测电路107用以检测输出电容的输出电压v_c1以产生检测信号ds。功率限制电路103用以根据检测信号ds将误差放大器101的输出电压v_e1箝制到特定范围。在一实施例中，特定范围是特定电压电平。充电电路105用以根据输出电压v_e1产生充电信号cs_1，来对输出电容充电。在一实施例中，功率限制电路109将输出电压v_e1箝制到特定范围，使得充电电路105增加对输出电容充电的频率，从而可以增加输出电容的电压。
35.在一实施例中，电压转换器100可以作为d类放大器。在这种情况下，引导电路bc_1可以视为一输出电路。
36.在以下描述中，描述了电压转换器100的详细电路。还请了解，这些电路仅为举例，
并不表示限缩本发明的范围。具有相同功能的任何电路也应落入本发明的范围内。
37.图2绘示了根据本发明一实施例的，图1中所示的电压转换器的详细结构的电路图。如图2所示，误差放大器101包含电阻r_1i，r_2i，电容c_1a，c_2a和运算放大器op_1。而且，充电电路105是包含比较器cm_1，cm_2的pwm电路，比较器cm_1，cm_2分别包含用以接收三角波信号tr的负输入端和用以接收来自输出电压v_e1的输出的正输入端。另外，功率限制电路109包含差动放大器da_1，差动放大器da_1包含：第一输入端，用以接收输出电压v_e1；第二输入端，用以接收参考电压rv(即上述特定电压电平)；第一输出端，用以根据输出电压v_e1和参考电压rv产生第一功率限制信号p_1；第二输出端，用以根据输出电压v_e1和参考电压rv产生第二功率限制信号p_2。误差放大器101接收第一功率限制信号p_1和第二功率限制信号p_2以产生输出电压v_e1。在一实施例中，运算放大器op_1的负输入端接收第二功率限制信号p_2，运算放大器op_1的正输入端接收第一功率限制信号p_1。
38.图3绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的输出电路的详细结构的电路图。另外，图4绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的检测电路的详细结构的电路图。为了更清楚地理解本发明的内容，请同时参照图2和图3或图4。
39.如图3所示，自举电路bc_1包含输出电容c_1(即上述输出电容)，开关sw_1，sw_2，预驱动器pr_1a，pr_1b，pr_1c，pr_2a，pr_2b和肖特基二极管sd。自举电路bc_1操作在工作电压v_op，并接收充电信号cs_1，以控制开关sw_1和sw_2开启(即，导通)或关闭(即，不导通)。开关sw_1以及预驱动器pr_1a，pr_1b，pr_1c形成上桥路径。此外，开关sw_2以及预驱动器pr_2a，pr_2b形成下桥路径。如上所述，充电信号cs_1可以是pwm信号。因此，在图3的实施例中，如果充电信号cs_1具有低逻辑值，下桥路径被开启(即，开关sw_2被开启)且上桥路径被关闭(即，开关sw_1被关闭)以对输出电容c_1充电。相反的，如果充电信号cs_1具有高逻辑值，则上桥路径被开启而下桥路径被关闭，使得输出电容c_1不被充电且vp_1被升压。当输出电容c_1充电时，其可能会漏电，因此其电压可能会下降。
40.请参考图4，检测电路107包含比较器cm_d，比较器cm_d用以比较输出电容c_1的两端电压(即，图3中的输出电压v_c1和电压v_p1)以及差异临界值电压v_dt。而且，检测电路107包含逻辑电路401(例如，或门)，其用以根据比较器cm_d的输出来产生检测信号ds。更详细来说，图4中的检测电路107包含转换电路cc_1，其用以将输出电容c_1的两端的电压之间的电压差转换为电流。然后，电阻r_x根据电流产生电压差。还请了解，检测电路107不限于比较输出电容c_1的两端处的电压以检测输出电容c_1是否有漏电。例如，检测电路107可以将输出电压v_c1与标准电压进行比较，并且当输出电压v_c1小于标准电压时，判断输出电容c_1具有漏电。
41.图5和图6绘示了根据本发明一实施例的，图1和图2中所示的电路的动作示意图。图5绘示了电容c_1两端的电压v_c1，充电信号cs_1和充电电流i_c之间的关系。如图5所示，当电容c_1上的电压v_c1大于临界值电压v_th且输出电容c_1不被充电时，电压转换器100以通常模式操作。另外，为pwm信号的充电信号cs_1在通常模式下具有较高的占空比(duty cycle，在这种情况下，占空比为100％)。此外，当电容c_1两端的电压v_c1小于临界值电压v_th时，电压转换器100进入补偿模式。在补偿模式下，充电信号cs_1具有较低的占空比。当充电信号cs_1具有低逻辑值时，会以充电电流i_c对输出电容c_1充电。因此，电容c_1两端的电压v_c1在补偿模式下会逐渐增加，直到大于临界值电压v_th。在一实施例中，临界值电
压v_th被设定为0.5*v_op。
42.图6绘示了电容c_1两端的电压v_c1，充电信号cs_1，检测信号ds和误差放大器101的输出电压v_e1之间的关系。如图6所示，在通常模式下，电容c_1两端的电压v_c1大于临界值电压v_th，因此充电信号cs_1的占空比较高，而检测信号ds的逻辑值为低。而且，在通常模式下，误差放大器101的输出电压v_e1未被抑制。此外，如果电容c_1两端的电压v_c1小于临界值电压v_th，则电压转换器100进入补偿模式。在补偿模式下，充电信号cs_1具有较低的占空比，而检测信号ds具有高逻辑值。而且，在补偿模式下，误差放大器101的输出电压v_e1被抑制到特定电压电平v_sp，以减少充电信号cs_1的占空比。
43.在一实施例中，特定电压电平v_sp由以下公式决定：
[0044][0045]
v_ltri是三角波信号tr的底电压(bottom voltage)，充电电路105使用该底电压来产生pwm信号。另外，v_htri是三角波信号tr的顶电压(upper voltage)。此外，在补偿模式下，充电信号cs的占空比减小为小于d_max。
[0046]
在一实施例中，d_max为
[0047]
i_c是输出电容c_1充电时输出电容c_1的充电电流。在一实施例中，i_c等于图3中的肖特基二极管sd的顺向电流。另外，i_d是输出电容未充电时的放电电流。在一实施例中，i_d可以是肖特基二极管sd的漏电流，在转换期间预驱动器pr_1a，pr_1b，pr_1c的开关损耗电流或在图3中的节点v_p1处的接面漏电流。
[0048]
根据前述实施例，本发明提供的电压转换器可以在不直接下拉输出电压的情况下补偿漏电流问题，从而可以在补偿输出电容的漏电流的同时避免回路的异常。
[0049]
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。