專利名稱：控制功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流的控制電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為關(guān)于一功率轉(zhuǎn)換器，尤其是關(guān)于功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流的控制電路及其方法。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參閱圖1，其為一習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器包含一橋式整流器35、復(fù)數(shù)電容器30、45、一功率晶體管20、復(fù)數(shù)電阻器25、31、32、一整流器40、一控制器100及具有一一
次側(cè)與一二次側(cè)的一變壓器10。一次側(cè)包括--次側(cè)繞組Np及一輔助繞組Na。二次側(cè)包
括一二次側(cè)繞組Ns。電容器30的一端耦接橋式整流器35的一輸出及一次側(cè)繞組Np的一端。電容器30的另一端耦接一接地端。橋式整流器35整流一交流輸入電壓Va。為一直流輸入電壓Vin至電容器30，且供應(yīng)直流輸入電壓Vin至一次側(cè)繞組NP。功率晶體管20的一漏極端串接一次側(cè)繞組Np的另一端。功率晶體管20用于切換變壓器10且控制能源從變壓器10的一次側(cè)繞組Np轉(zhuǎn)換至變壓器10的輔助繞組Na與二次側(cè)繞組Ns?？刂破?00耦接功率晶體管20的一柵極端?？刂破?00產(chǎn)生一切換信號(hào)Sw。切換信號(hào)Sw輸出至功率晶體管20并控制功率晶體管20而切換變壓器10。換言的，控制器100產(chǎn)生切換信號(hào)Sw，以經(jīng)由功率晶體管20切換變壓器10。電阻器25耦接于功率晶體管20的一源極端與接地端之間。變壓器10的一切換電流Ip流經(jīng)晶體管20，而于電阻器25產(chǎn)生一電流偵測(cè)信號(hào)Ves。電流偵測(cè)信號(hào)Ves傳輸至控制器100。整流器40及電阻器45耦接變壓器10的二次側(cè)繞組Ns，以產(chǎn)生功率轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓Vtl及一輸出電流Iciltj復(fù)數(shù)電阻器31與32為相串聯(lián)。該些電阻器31與32從變壓器10的輔助繞組Na耦接至接地端，以偵測(cè)輸出電壓V。，并于變壓器10的切換期間產(chǎn)生一信號(hào)\。信號(hào)Vs產(chǎn)生于該些電阻器31與32的串接點(diǎn)?？刂破?00的一輸入端VS耦接此串接點(diǎn)并接收信號(hào)\。信號(hào)\相關(guān)于輸出電壓Vtl并關(guān)于變壓器10的消磁時(shí)間。變壓器10的消磁時(shí)間用于控制輸出電流Icu?？刂破?00依據(jù)信號(hào)Vs (變壓器10的反射電壓(reflectedvoltage))而產(chǎn)生切換信號(hào)Sw,并用于調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出(輸出電壓Vtl及/或輸出電流 I01)。控制器100為了控制輸出電流Itll，舉例來(lái)說(shuō)提供一固定輸出電流，而用于電池充電或LED燈具等，其需要利用一電流反饋回路以調(diào)整輸出電流Itllt5功率轉(zhuǎn)換器一般包括定電壓及/或定電流調(diào)整。關(guān)于調(diào)整輸出電流的技術(shù)，其已揭露于先前美國(guó)專利案第6，977，824號(hào)“Control circuit for controlling output current at the primary sideof a power converter”。關(guān)于電壓回路與電流回路的運(yùn)作的詳細(xì)技術(shù),其揭示于先前美國(guó)專利案第 7，016，204 號(hào) “Close-loop PWM controller for primary-side controlledpower converters，，。為達(dá)到一穩(wěn)定的反饋回路，電流反饋回路一般被補(bǔ)償為一低頻寬。因此，一高過(guò)沖電流(higher overshoot current)產(chǎn)生于負(fù)載改變期間,如圖2所示尤其是產(chǎn)生于當(dāng)負(fù)載從輕載轉(zhuǎn)變?yōu)橹剌d的期間。
習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)為電流反饋電路的緩慢響應(yīng)。為了達(dá)到穩(wěn)定回路，頻率補(bǔ)償?shù)念l寬為低頻寬。因此，負(fù)載改變的回路響應(yīng)為緩慢響應(yīng)。圖2顯示一輸出電流波形，其受控于圖I所示的控制器100。當(dāng)負(fù)載 (Load)改變時(shí)，輸出電流Itll在一周期Td間具有高過(guò)沖電流。周期Td相關(guān)于電流反饋電路的回路響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提供控制功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及控制方法，其避免當(dāng)負(fù)載改變時(shí)功率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高過(guò)沖電流。本發(fā)明提供功率轉(zhuǎn)換器的一控制電路及一控制方法?？刂齐娐钒环答侂娐贰⒁惠敵鲭娐芳耙贿m應(yīng)性箝制電路。反饋電路依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的一輸出產(chǎn)生一反饋信號(hào)。輸出電路依據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生一切換信號(hào)，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出。適應(yīng)性箝制電路于一第一負(fù)載狀態(tài)下限制反饋信號(hào)的準(zhǔn)位低于一第一準(zhǔn)位。反饋電路決定反饋信號(hào)的一轉(zhuǎn)換速率，以使反饋信號(hào)的準(zhǔn)位從第一準(zhǔn)位提升至一第二準(zhǔn)位。于一第二負(fù)載狀態(tài)下，適應(yīng)性箝制電路為禁能，且反饋信號(hào)的準(zhǔn)位可提升至第二準(zhǔn)位。


圖I為一習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2為一習(xí)知輸出電流對(duì)應(yīng)于負(fù)載變化的波形圖；圖3為本發(fā)明的一功率轉(zhuǎn)換器的一實(shí)施例的電路圖；圖4為本發(fā)明的控制電路的一實(shí)施例的電路圖；及圖5為本發(fā)明的輸出電流對(duì)應(yīng)于負(fù)載變化的波形圖。圖號(hào)對(duì)照說(shuō)明10 變壓器20 功率晶體管25 電阻器30 電容器31 電阻器32 電阻器35 橋式整流器40 整流器45 電容器100控制器100A控制電路110晶體管116 電阻器117電阻器120晶體管125開(kāi)關(guān)150比較器151比較器160與門170正反器200電流偵測(cè)電路250脈波產(chǎn)生電路260誤差放大器270頻率補(bǔ)償電路271裝置272電容器280比較器300電壓反饋電路400適應(yīng)性箝制電路CK 時(shí)脈輸入端D 輸入端Itll輸出電流I02輸出電流Ip 切換電流
Na輔助繞組Np—次側(cè)繞組Ns二次側(cè)繞組PLS脈波信號(hào)Q輸出端R重置輸入端S1電流回路反饋信號(hào)Sv電壓回路反饋信號(hào)Sff切換信號(hào)Td周期Vac交流輸入電壓Vcc供應(yīng)電壓Vcs電流偵測(cè)信號(hào)Vi電流反饋信號(hào)·
Vin直流輸入電壓Vtl輸出電壓Vei門濫信號(hào)Vs信號(hào)VS輸入端Vt門檻信號(hào)Vx參考信號(hào)
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，特用較佳的實(shí)施例及配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明的一功率轉(zhuǎn)換器的一實(shí)施例的電路圖。如圖所示，本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的電路相似于圖I所示的電路，所以于此將不針對(duì)功率轉(zhuǎn)換器再進(jìn)行詳述。雖然本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器相似于圖I所示的電路，但本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器更包含一控制電路100A，其控制一輸出電流Itl2的最大值，以解決習(xí)知功率轉(zhuǎn)換器的控制器100 (如圖I所示)產(chǎn)生高過(guò)沖電流。功率轉(zhuǎn)換器為一次側(cè)控制的功率轉(zhuǎn)換器，其一反饋回路控制不需要一光稱合器。請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明的控制電路的一實(shí)施例的電路圖。如圖所示，控制電路100A包含一反饋電路及一輸出電路。反饋電路包含一電流偵測(cè)電路(I-DET) 200、一誤差放大器260、一頻率補(bǔ)償電路270及一準(zhǔn)位偏移電路,用于依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的一輸出產(chǎn)生一電流回路反饋信號(hào)S”電流回路反饋信號(hào)S1為一反饋信號(hào)。反饋電路為一電流反饋電路。頻率補(bǔ)償電路270運(yùn)作相當(dāng)于一時(shí)序電路。也就是說(shuō)，時(shí)序電路的運(yùn)作是藉由反饋電路的頻率補(bǔ)償電路270實(shí)行。電流反饋電路實(shí)行一電流反饋回路。電流偵測(cè)電路200耦接電阻器31與32的連接點(diǎn)(如圖3所示)以接收信號(hào)Vs。電流偵測(cè)電路200經(jīng)由控制電路100A的輸入端CS與VS偵測(cè)電流偵測(cè)信號(hào)Ves及信號(hào)\，以產(chǎn)生一電流反饋信號(hào) '。電流反饋信號(hào)V1的準(zhǔn)位相關(guān)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流Itl2的準(zhǔn)位。誤差放大器260的一負(fù)輸入端耦接電流偵測(cè)電路200，而接收電流反饋信號(hào)％。誤差放大器260的一正輸入端接收一門濫信號(hào)Vki。頻率補(bǔ)償電路270連接誤差放大器260的一輸出，而用于回路補(bǔ)償。頻率補(bǔ)償電路270包含一裝置271及一電容器272，其為低通濾波器。裝置271的一端耦接誤差放大器260的輸出。裝置271的另一端耦接電容器272的一端。電容器272的另一端耦接于接地端。于本發(fā)明的一實(shí)施例中，裝置271可為一電阻。準(zhǔn)位偏移電路包含一晶體管110及復(fù)數(shù)電阻器116與117。準(zhǔn)位偏移電路耦接頻率補(bǔ)償電路270的一輸出，以產(chǎn)生電流回路反饋信號(hào)S1(反饋信號(hào))。晶體管110的一漏極端接收一供應(yīng)電壓V。。。晶體管110的一柵極端受驅(qū)動(dòng)于頻率補(bǔ)償電路270的輸出。晶體管110的一源極端耦接電阻器116的一端。電阻器116的另一端耦接電阻器117的一端。電阻器117的另一端耦接于接地端。電流回路反饋信號(hào)S1產(chǎn)生于該些電阻器116與117的串接點(diǎn)。輸出電路包含復(fù)數(shù)比較器150與151、一與門160、一正反器170及一脈波產(chǎn)生電路250。輸出電路依據(jù)電流回路反饋信號(hào)S1 (反饋信號(hào))產(chǎn)生一切換信號(hào)Sw，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出。換言之，電流回路反饋信號(hào)S1用于調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流Itl2t5電流回路反饋信號(hào)S1耦接輸出電路的比較器150的一正輸入端，以比較比較器150的一負(fù)輸入端接收的電流偵測(cè)信號(hào)νκ。比較器150的一輸出端產(chǎn)生一信號(hào),此信號(hào)經(jīng)由與門16耦接正反器170的一重置輸入端R而重置正反器170，以截止切換信號(hào)Sw。切換信號(hào)Sw用于切換變壓器10 (如圖3所示)，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出(輸出電壓Vtl及/或輸出電流1(12)。正反器170由一脈波信號(hào)PLS使能，以于一輸出端Q產(chǎn)生切換信號(hào)Sw。一時(shí)脈輸入端CK耦接脈波產(chǎn)生電路250的一輸出端，以接收脈波信號(hào)PLS。供應(yīng)電壓V。。傳輸至正反器170的一輸入端D。脈波產(chǎn)生電路250依據(jù)信號(hào)Vs產(chǎn)生脈波信號(hào)PLS。脈波產(chǎn)生電路250耦接于該些電阻器31與32的串接點(diǎn)(如圖3所示)。脈波產(chǎn)生電路250更接 收切換信號(hào)Sw。 控制電路100A更包含一電壓反饋電路(V-LOOP) 300。電壓反饋電路300是一電壓反饋回路。電壓反饋電路300耦接該些電阻器31與32的串接點(diǎn)，以接收信號(hào)Vs而產(chǎn)生電壓回路反饋信號(hào)Sv。電壓反饋電路300更接收切換信號(hào)Sw。電壓回路反饋信號(hào)Sv耦接輸出電路的比較器151的一正輸入端，并比較比較器151的一負(fù)輸入端所接收的電流偵測(cè)信號(hào)Vcs。輸出電路的比較器151的一輸出端I禹接與門160,以重置正反器170而截止切換信號(hào)Sw。也就是說(shuō)，電壓反饋電路300用于調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vc^一適應(yīng)性箝制電路400耦接頻率補(bǔ)償電路270，以箝制電流回路反饋信號(hào)S1的準(zhǔn)位(反饋信號(hào))。換言的，適應(yīng)性箝制電路400耦接反饋電路以箝制反饋信號(hào)的準(zhǔn)位。適應(yīng)性箝制電路400包含一開(kāi)關(guān)125、一晶體管120及一比較器280。開(kāi)關(guān)125的一第一端I禹接反饋電路的頻率補(bǔ)償電路270。換言之，開(kāi)關(guān)125耦接反饋電路也是耦接電流反饋回路。開(kāi)關(guān)125的一第二端耦接晶體管120的一源極端。經(jīng)由開(kāi)關(guān)125，晶體管120的源極端耦接反饋電路的頻率補(bǔ)償電路270的電容器(如電容器272)。一參考信號(hào)Vx耦接晶體管120的一柵極端，以控制晶體管120而決定電流回路反饋信號(hào)S1的箝制準(zhǔn)位。晶體管120的一漏極端稱接于接地端。比較器280的一輸出耦接開(kāi)關(guān)125的一控制端，以依據(jù)電壓回路反饋信號(hào)Sv及一門檻信號(hào)Vt控制開(kāi)關(guān)125的導(dǎo)通/截止。電壓回路反饋信號(hào)Sv及門檻信號(hào)Vt分別傳送至比較器280的一負(fù)輸入端及一正輸入端。比較器280比較電壓回路反饋信號(hào)Sv的準(zhǔn)位及門檻信號(hào)VT，以控制開(kāi)關(guān)125導(dǎo)通/截止。當(dāng)電壓回路反饋信號(hào)Sv低于門檻信號(hào)Vt時(shí)，開(kāi)關(guān)125被導(dǎo)通且適應(yīng)性箝制電路400為使能，則電流回路反饋信號(hào)S1的準(zhǔn)位被箝制而低于一特定準(zhǔn)位(由參考信號(hào)\決定)。一旦電壓回路反饋信號(hào)Sv高于門檻信號(hào)Vt時(shí)，適應(yīng)性箝制電路400為禁能。爾后，電流回路反饋信號(hào)S1依據(jù)頻率補(bǔ)償電路270的時(shí)序而逐漸的提升。因此，于第一負(fù)載狀態(tài)下，電流回路反饋信號(hào)S1被限制于第一準(zhǔn)位(由參考信號(hào)Vx決定)的下。當(dāng)負(fù)載改變(于一第二負(fù)載狀態(tài))而需要一較高輸出電流，電流回路反饋信號(hào)S1可從第一準(zhǔn)位逐漸的提升至一第二準(zhǔn)位，以增加輸出電流Itl2 (如圖3所示)。也就是說(shuō)，第二準(zhǔn)位高于第一準(zhǔn)位且第二負(fù)載狀態(tài)重于第一負(fù)載狀態(tài)，例如第一負(fù)載狀態(tài)為輕載，而第二負(fù)載狀態(tài)為重載。當(dāng)適應(yīng)性箝制電路400為禁能，頻率補(bǔ)償電路270運(yùn)作猶如時(shí)序電路，而決定電流回路反饋信號(hào)S1的準(zhǔn)位的轉(zhuǎn)換速率以增加輸出電流U。于本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，電壓回路反饋信號(hào)Sv的準(zhǔn)位用于決定第一負(fù)載狀態(tài)及第二負(fù)載狀態(tài)。
請(qǐng)參閱圖5，其為第4圖具有適應(yīng)性箝制電路400的電路所產(chǎn)生的輸出電流Itl2 (如第3圖所示)的波形圖。如圖所示，輸出電流Itl2于周期Td期間內(nèi)逐漸的提升，且對(duì)應(yīng)負(fù)載的變化并未發(fā)生過(guò)沖電流。上文僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功率轉(zhuǎn)換器的一控制電路，其特征在于，其包含 一反饋電路，其依據(jù)該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出產(chǎn)生一反饋信號(hào)；一輸出電路，其依據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一切換信號(hào)，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的該輸出；及一適應(yīng)性箝制電路，其于一第一負(fù)載狀態(tài)下限制該反饋信號(hào)的準(zhǔn)位低于一第一準(zhǔn)位；其中，該反饋電路決定該反饋信號(hào)的一轉(zhuǎn)換速率，以增加該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位從該第一準(zhǔn)位至一第二準(zhǔn)位，于一第二負(fù)載狀態(tài)下該適應(yīng)性箝制電路為禁能，且該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位提升至該第二準(zhǔn)位。
2.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該反饋電路包含一時(shí)序電路，該時(shí)序電路決定該反饋信號(hào)的該轉(zhuǎn)換速率，以增加該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位從該第一準(zhǔn)位至該第二準(zhǔn)位。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，其中該反饋電路的一頻率補(bǔ)償電路實(shí)行該時(shí)序電路的運(yùn)作。
4.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該切換信號(hào)切換該功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的該輸出。
5.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該第二準(zhǔn)位高于該第一準(zhǔn)位，且該第二負(fù)載狀態(tài)重于該第一負(fù)載狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該反饋電路為一電流反饋電路，該反饋信號(hào)為一電流回路反饋信號(hào)。
7.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該適應(yīng)性箝制電路的使能或禁能被決定于一電壓回路反饋信號(hào)的準(zhǔn)位。
8.如權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，其中該適應(yīng)性箝制電路包含 一開(kāi)關(guān)，其具有一第一端及一第二端，該第一端耦接該反饋電路； 一晶體管，其耦接于該開(kāi)關(guān)的該第二端及一接地端之間，且受控于一參考信號(hào)，于該第一負(fù)載狀態(tài)下該開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位被限制低于該第一準(zhǔn)位，且該第一準(zhǔn)位由該參考信號(hào)決定；及 一比較器，其比較該電壓回路反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位與一門檻信號(hào)，以控制該開(kāi)關(guān)導(dǎo)通/截止。
9.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中該反饋電路更包含一電流反饋回路。
10.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其更包含一電壓反饋回路。
11.如申請(qǐng)專利范圍第I項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于，其中該功率轉(zhuǎn)換器為一一次側(cè)控制功率轉(zhuǎn)換器，其一反饋回路控制不需要利用一光耦合器。
12.—種功率轉(zhuǎn)換器的一控制方法，其特征在于，其步驟包含 依據(jù)該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出產(chǎn)生一反饋信號(hào)； 依據(jù)該反饋信號(hào)產(chǎn)生一切換信號(hào)，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的該輸出； 于一第一負(fù)載狀態(tài)下箝制該反饋信號(hào)的準(zhǔn)位低于一第一準(zhǔn)位；及 產(chǎn)生一轉(zhuǎn)換速率，以增加該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位從該第一準(zhǔn)位提升至一第二準(zhǔn)位； 其中，于一第二負(fù)載狀態(tài)下該反饋信號(hào)的該準(zhǔn)位提升至該第二準(zhǔn)位。
全文摘要
本發(fā)明為一種控制功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流的控制電路及其方法，控制電路包含一反饋電路、一輸出電路及一適應(yīng)性箝制電路。反饋電路依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的一輸出產(chǎn)生一反饋信號(hào)。輸出電路依據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生一切換信號(hào)而調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出。適應(yīng)性箝制電路在一第一負(fù)載狀態(tài)下，限制反饋信號(hào)的準(zhǔn)位低于一第一準(zhǔn)位。反饋電路決定反饋信號(hào)的一轉(zhuǎn)換速率，以使反饋信號(hào)的準(zhǔn)位從第一準(zhǔn)位提升至一第二準(zhǔn)位。于一第二負(fù)載狀態(tài)下，適應(yīng)性箝制電路禁能，且反饋信號(hào)的準(zhǔn)位可提升至第二準(zhǔn)位。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102904451SQ20121035022
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者楊大勇, 林立, 唐岳弘, 陳榮昇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司