具有漏電保護功能的電荷幫浦電路的制作方法
【專利摘要】一種具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，包括有一倍壓電路單元，用以接收一穩(wěn)定電壓的信號及一倍壓控制信號，該倍壓控制信號用以維持倍壓電路單元穩(wěn)定的倍壓信號輸出；及一開關(guān)控制單元，其包括第一開關(guān)單元及一第二開關(guān)單元，用以接收一開關(guān)控制信號，當該開關(guān)控制信號為低電位時該第一開關(guān)單元開啟，讓該倍壓電路單元的倍壓輸出啟動功率組件導(dǎo)通，使該工作電路形成回路，同時該開關(guān)控制信號關(guān)閉該第二開關(guān)單元，使其不響應(yīng)；當該開關(guān)控制信號為高電位時該倍壓電路單元的倍壓信號輸出仍然持續(xù)，該第一開關(guān)單元關(guān)閉，使該倍壓電路單元的倍壓信號輸出不能通過，該功率組件即不導(dǎo)通，同時該第二開關(guān)單元開啟，使該功率組件殘留電量可對地泄放。
【專利說明】具有漏電保護功能的電荷幫浦電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，廣泛用于各式汽車發(fā)電機，用以避免倍壓電路漏電，造成電壓不足，使得功率組件導(dǎo)通電阻大，流經(jīng)電流產(chǎn)生消耗功率加大，以致功率組件可能因過熱而縮短使用壽命。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)電機系統(tǒng)工作電路，其主要由電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、定子線圈、一整流橋(D1-D6)、功率晶體管及電池組成。汽車發(fā)動時，由內(nèi)燃機皮帶帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，同時激磁電流流入轉(zhuǎn)動中的發(fā)電機轉(zhuǎn)子，而產(chǎn)生磁場，發(fā)電機的定子感應(yīng)此磁場而產(chǎn)生交流電，交流電經(jīng)整流橋轉(zhuǎn)換為直流電輸出，此輸出對電池充電，提供汽車電子器件用電需求。
[0003]參閱圖1，為B系統(tǒng)的發(fā)電機系統(tǒng)工作電路，主要用于美系汽車發(fā)電機，其特點為轉(zhuǎn)子I激磁電流由電池正端2先經(jīng)功率晶體管3后，再經(jīng)轉(zhuǎn)子I到電池負端，比對于發(fā)電機上，轉(zhuǎn)子I激磁電流則是由發(fā)電機的兩碳刷分別流出，轉(zhuǎn)子I激磁電流由碳刷的Field端流入，經(jīng)轉(zhuǎn)子I從接地端流出。
[0004]因為功率晶體管3的源極端(source)接了轉(zhuǎn)子1，在發(fā)電機電路中，轉(zhuǎn)子I端的電壓至少有12V，所以如果要使功率晶體管3工作，閘極(GATE)端電壓需再大于源極(SOURCE)端(也就是轉(zhuǎn)子端)電壓，所以需要電荷幫浦用倍壓電路升高閘極(GATE)端電壓，使功率晶體管3可以工作。
[0005]參閱圖2至圖4，為現(xiàn)有的汽車發(fā)電機的電荷幫浦電路，用以連接于發(fā)電機的工作電路4，其包括有一倍壓電路單元5及一開關(guān)控制單元6。倍壓電路單元5由電阻Rl、R2，二極管D1、D2，電容Cl，功率晶體管Q5、Q6及輸入信號處理組件Level Shift組成；開關(guān)控制單元6由功率晶體管Q4及齊納二極管ZDl組成。
[0006]倍壓電路單元5用以接收一來自電瓶電壓的穩(wěn)定電壓信號7及一來自電壓調(diào)節(jié)器的倍壓控制信號8，倍壓控制信號8為固定頻率的脈波信號，其波形如圖4所示，當倍壓控制信號8為穩(wěn)定頻率的脈波時，倍壓控制信號8維持倍壓電路單元5穩(wěn)定的倍壓信號輸出9，如圖5所示的波形。
[0007]開關(guān)控制單元6接收倍壓電路單元5的倍壓信號輸出9及一來自電壓調(diào)節(jié)器的開關(guān)控制信號10，如圖6所示的波形。
[0008]當開關(guān)控制信號10為低電位時，將拉低倍壓信號輸出9的電壓，使功率晶體管Q4關(guān)閉，倍壓電路單元5的倍壓信號輸出9為高電位，則開啟功率晶體管Q1。
[0009]當開關(guān)控制信號10為高電位時，即開啟功率晶體管Q4，使倍壓電路單元5的倍壓信號輸出9為低電位，則關(guān)閉功率晶體管Q1，并將功率晶體管Ql殘余電荷對地泄放，同時也會使倍壓電路單元5內(nèi)的電容Cl所儲的部份電荷放掉，使原本倍壓電路單元5因為有對地回路而漏電，因此在開關(guān)控制信號10每次轉(zhuǎn)態(tài)為低電位時，倍壓信號輸出9的初始電壓不足，如圖5圈起部份，將導(dǎo)致功率晶體管Ql導(dǎo)通電阻大，流過電流造成增加消耗功率，使得功率晶體管Ql溫度上升，縮短使用壽命。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明主要目的在于提供一種具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，用以避免倍壓電路漏電，造成電壓不足，使得功率組件導(dǎo)通電阻大，流經(jīng)電流產(chǎn)生消耗功率加大，以致功率組件因過熱而使用壽命縮短的目的。
[0011]為達上述的目的，本發(fā)明公開了 一種具有漏電保護功能的電荷幫浦(Chargepump)電路，包括有一倍壓電路單元和一開關(guān)控制單元。其中倍壓電路單元，用以接收一穩(wěn)定電壓信號V(BAT)及一倍壓控制信號，該倍壓控制信號用以維持倍壓電路單元穩(wěn)定的倍壓信號輸出；開關(guān)控制單元，其包括有第一開關(guān)單元及一第二開關(guān)單元，用以接收一開關(guān)控制信號，當該開關(guān)控制信號為低電位(low)時，該第一開關(guān)單元開啟，讓該倍壓電路單元的倍壓輸出啟動功率組件導(dǎo)通，使該工作電路形成回路，同時該開關(guān)控制信號關(guān)閉該第二開關(guān)單元，使其不響應(yīng)；當該開關(guān)控制信號為高電位(high)時，該倍壓電路單元的倍壓信號輸出仍然持續(xù)，該第一開關(guān)單元關(guān)閉，使該倍壓電路單元的倍壓信號輸出不能通過，該功率組件即不導(dǎo)通，同時該第二開關(guān)單元開啟，使該功率組件殘留電量可對地泄放。
[0012]如上所述，電荷幫浦電路具有漏電保護功能，可避免功率晶體管導(dǎo)通電阻變大，流經(jīng)電流產(chǎn)生消耗功率加大，以致其因過熱而縮短使用壽命。
[0013]本發(fā)明的上述及其它目的、優(yōu)點和特色由以下較佳實例的詳細說明并參考圖式得以更深入地了解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為B系統(tǒng)的發(fā)電機系統(tǒng)工作電路；
[0015]圖2為現(xiàn)有的電荷幫浦的工作電路圖；
[0016]圖3為現(xiàn)有的電荷幫浦的工作方塊圖；
[0017]圖4為圖3中的倍壓控制信號的波形圖；
[0018]圖5為圖3中的倍壓信號輸出的波形圖；
[0019]圖6為圖3中的開關(guān)控制信號的波形圖；
[0020]圖7為本發(fā)明具有漏電保護功能的電荷幫浦(Charge pump)電路圖；
[0021]圖8為圖7中的工作方塊圖；
[0022]圖9為圖8中的固定頻率的倍壓控制信號的波形圖；
[0023]圖10為圖8中的倍壓信號輸出的波形圖；
[0024]圖11為圖8中的開關(guān)控制信號的波形圖；
[0025]圖12為圖8中的變動頻率的倍壓控制信號的波形圖；
[0026]圖13為圖11中的倍壓控制信號輸出的波形圖；
[0027]圖14為圖11中的開關(guān)控制信號的波形圖。
[0028]附圖標號說明:
[0029]20 工作電路中
[0030]22 蓄電池
[0031]24 功率組件
[0032]26 轉(zhuǎn)子[0033]30倍壓電路單元
[0034]32開關(guān)控制單元
[0035]34穩(wěn)定電壓信號
[0036]36倍壓控制信號
[0037]38倍壓信號
[0038]40電阻 Rl
[0039]42電阻 R2
[0040]44二極管 Dl
[0041]46二極管 D2
[0042]48電容 Cl
[0043]50功率晶體管Q5
[0044]52功率晶體管Q6
[0045]54輸入信號處理器Level Shift
[0046]56第一開關(guān)單元
[0047]58第二開關(guān)單元
[0048]60開關(guān)控制信號
[0049]61倍壓控制信號處理單元
[0050]62功率晶體管Q4
[0051]64齊納二極管ZDl
【具體實施方式】
[0052]下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。
[0053]參閱圖7和圖8，本發(fā)明具有漏電保護功能的電荷幫浦(Charge pump)電路，用以保護發(fā)電機的工作電路中20的功率組件24，該工作電路20包括有蓄電池22、功率組件24及轉(zhuǎn)子26，該電荷幫浦電路包括有一倍壓電路單元30及一開關(guān)控制單元32。
[0054]倍壓電路單元30，用以接收一穩(wěn)定電壓信號V (BAT) 34及一倍壓控制信號36，倍壓控制信號36用以維持倍壓電路單元30穩(wěn)定的倍壓信號38輸出；其中該穩(wěn)定電壓信號34為蓄電池電壓，倍壓控制信號為36為固定頻率的脈波信號，如圖9所示，倍壓信號38如圖10所示。倍壓電路單元30由電阻R140、電阻R242、二極管D144、二極管D246、電容C148、功率晶體管Q550、功率晶體管Q652及輸入信號處理器Level Shift54組成。
[0055]一開關(guān)控制單元32，包括第一開關(guān)單元56及一第二開關(guān)單元58，用以接收一開關(guān)控制信號60，其中圖11為開關(guān)控制信號60的波形，當開關(guān)控制信號60為低電位(low)時，第一開關(guān)單元56開啟，讓倍壓電路單元30的倍壓信號38輸出啟動功率組件24導(dǎo)通，使工作電路I形成回路，同時開關(guān)控制信號60關(guān)閉第二開關(guān)單元58，使其不響應(yīng)；當開關(guān)控制信號60為高電位(high)時，倍壓電路單元32的倍壓信號38輸出仍然持續(xù)，第一開關(guān)單元56關(guān)閉，使倍壓電路單元30的倍壓信號38輸出不可通過，功率組件24即不導(dǎo)通，同時第二開關(guān)單元58開啟，使功率組件24殘留電量可對地泄放。其中開關(guān)控制單元32由功率晶體管Q462及齊納二極管ZD164組成。
[0056]在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明具有漏電保護功能的電荷幫浦(Charge pump)電路還包括有一倍壓控制信號處理單元61，用以同時接收倍壓控制信號36及開關(guān)控制信號60，使倍壓控制信號36可為變動頻率的脈波信號，如圖12所示，參閱圖14的開關(guān)控制信號，當開關(guān)控制信號60為低電位(low)時，倍壓控制信號的頻率為高，以確保有足夠的電荷幫浦輸出，如圖13所示；當開關(guān)控制信號60為高電位(high)時，倍壓控制信號的頻率為低，可適當降低電路的工作電流，減少功率損耗，電荷幫浦不輸出。
[0057]如上所述，電荷幫浦電路具有漏電保護功能，可避免功率晶體管24導(dǎo)通電阻變大，流經(jīng)電流產(chǎn)生消耗功率加大，以致其因過熱而縮短使用壽命。
[0058]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，用以保護發(fā)電機的工作電路中的功率組件,該工作電路包括有蓄電池、功率組件及轉(zhuǎn)子,其特征在于,該電荷幫浦電路包括有: 一倍壓電路單元，用以接收一穩(wěn)定電壓信號及一倍壓控制信號，該倍壓控制信號用以維持倍壓電路單元穩(wěn)定的倍壓信號輸出；及 一開關(guān)控制單元，其包括有第一開關(guān)單元及一第二開關(guān)單元，用以接收一開關(guān)控制信號，當該開關(guān)控制信號為低電位時，該第一開關(guān)單元開啟，讓該倍壓電路單元的倍壓信號輸出啟動功率組件導(dǎo)通，使該工作電路形成回路，同時該開關(guān)控制信號關(guān)閉該第二開關(guān)單元，使其不響應(yīng)；當該開關(guān)控制信號為高電位時，該倍壓電路單元的倍壓信號輸出仍然持續(xù)，該第一開關(guān)單元關(guān)閉，使該倍壓電路單元的倍壓信號輸出不能通過，該功率組件即不導(dǎo)通，同時該第二開關(guān)單元開啟，使該功率組件殘留電量可對地泄放。
2.如權(quán)利要求1所述的具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，其特征在于，該穩(wěn)定電壓信號為蓄電池電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，其特征在于，該倍壓控制信號為固定頻率的脈波信號。
4.如權(quán)利要求1所述的具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，其特征在于，該電荷幫浦電路還包括有一倍壓控制信號處理單元，用以同時接收倍壓控制信號及開關(guān)控制信號，使得該倍壓控制信號可為變動頻率的脈波信號，當開關(guān)控制信號為低電位時，脈波信號的頻率為高，以確保有足夠的電荷幫浦輸出；當開關(guān)控制信號為高電位時，脈波信號的頻率為低，降低工作電路的工作電流，減少功率損耗。
5.如權(quán)利要求1所述的具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，其特征在于，該倍壓電路單元包括復(fù)數(shù)個電阻、二極管、電容以及功率晶體管。
6.如權(quán)利要求1所述的具有漏電保護功能的電荷幫浦電路，其特征在于，該開關(guān)控制單元包括一個或復(fù)數(shù)個功率晶體管、二極管。
【文檔編號】H02M3/07GK203434861SQ201320555610
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】何昭霆, 賴致平 申請人:奕微科半導(dǎo)體科技股份有限公司