[发明专利]保护电路及其操作方法

说明书

本发明提出一种保护电路及其操作方法，适用于切换电容型稳压电路，其具有一电容。保护电路包含一电流源、第一开关电路与第二开关电路以及控制单元。控制单元控制第二开关电路导通使电容的顶端与底端电性连接，以及控制第一开关电路使电流源不连接电容，并设定顶端与底端的电压为默认高电压。接着，控制单元控制第二开关电路使顶端与底端不电性连接，且控制第一开关电路导通使电容的底端流出电流。当顶端与底端之间的电压差等于默认初始电压，控制第一开关电路使电流源不电性连接电容；接着，控制单元根据电容的顶端的电压控制电容的顶端流入或流出电流，避免产生涌浪电流。

技术领域

本发明是有关于一种保护电路，特别是有关于一种适用于切换电容型稳压电路的保护电路。

背景技术

近年来，切换电容型稳压电路具有高转换效率的优点，所以越来越多芯片使用切换电容型稳压电路。当切换电容型稳压电路开始操作时，都会要求电容的跨压有一初始电压，例如，三阶降压型转换器(3-level buck)就要求其电荷泵电容(fly capacitor)的跨压的初始电压为输入电压的一半。

为了降低导通阻值(on-resistance)，大部分的切换电容型稳压电路，例如三阶降压型转换器，会使用低压组件，但是此设计要求电容的初始跨压必须精准，否则可能会烧毁低压组件造成芯片损伤。为了让切换电容型稳压电路一上电，其电容就有初始跨压，换电容型稳压电路可能必须在初始阶段就提供大电流对电容充电，但是此操作容易产生涌浪电流(inrush current)而伤害芯片。

此外，为了降低成本，切换电容型稳压电路中作为切换组件的晶体管会根据实际运作时承受的跨压来设计，所以当切换电容型稳压电路中的电容的电压有较大变化时，容易使晶体管承受过大的跨压而烧毁。

发明内容

本发明的一目的在于提出一种保护电路，以解决上述已知技术问题。

为达成上述目的，本发明提出一种保护电路，适用于一切换电容型稳压电路，其包含一电容。保护电路包含:一电流源，具有一电流流入端以及一电流流出端；一第一开关电路，是选择性将电流源电性连接电容的一顶端以及一底端中的一个；一第二开关电路，与电容的顶端以及底端并联；一控制单元。在一第一操作阶段，控制单元控制第二开关电路导通以及控制第一开关电路使所述电流源不电性连接所述电容的所述顶端以及所述底端，使所述电容的所述顶端以及所述底端电性连接且所述控制单元设定所述电容的所述顶端以及所述底端的电压为一默认高电压。在一第二操作阶段，控制单元是控制所述第二开关电路截止，使所述电容的所述顶端以及所述底端不电性连接，且控制所述第一开关电路导通使所述电流源的所述电流流入端电性连接所述电容的所述底端，当所述电容的所述顶端以及所述底端之间的一电压差等于一默认初始电压，所述控制单元进入一第三操作阶段。在第三操作阶段，所述控制单元控制所述第一开关电路使所述电流源不电性连接所述电容的所述顶端以及所述底端，接着根据所述电容的所述顶端的电压控制第一开关电路将所述电流源的所述电流流入端与所述电流流出端中的一端选择性电性连接所述电容的所述顶端。

根据一实施例，切换电容型稳压电路是接收一输入电压，所述默认初始电压是为所述输入电压的一半。

根据一实施例，在第一操作阶段，当所述输入电压为逐渐上升时，所述控制单元判断所述电容的所述顶端的电压是否高于或等于所述默认高电压，以决定是否进入所述第二操作阶段。

根据一实施例，在第三操作阶段，当所述控制单元判断所述电容的所述顶端的电压高于一第一门坎电压，所述控制单元控制第一开关电路将所述电流源的所述电流流入端电性连接所述电容的所述顶端。

根据一实施例，在第三操作阶段，当所述控制单元判断所述电容的所述顶端的电压低于一第二门坎电压，所述控制单元控制第二开关电路将所述电流源的所述电流流出端电性连接所述电容的所述顶端。

根据一实施例，第一门坎电压高于第二门坎电压。