專利名稱：切換式電源供應(yīng)器及其控制電路與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換式電源供應(yīng)器及其控制電路與控制方法，特別是指一種抑制補償訊號中波谷附近噪聲的切換式電源供應(yīng)器及其控制電路與控制方法。
背景技術(shù)：
圖1A顯示典型的降壓型切換式電源供應(yīng)器I的電路示意圖。如圖1A所示，降壓型切換式電源供應(yīng)器I包含功率級11以及控制電路13。功率級11根據(jù)驅(qū)動訊號，切換功率級11中的開關(guān)Q，以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout。驅(qū)動訊號由控制電路13根據(jù)回授訊號FB產(chǎn)生。請參閱圖1B，顯示控制電路13包括緩沖電路131、誤差放大電路133與比較器135。誤差放大電路133比較回授訊號FB與參考訊號Vref，并根據(jù)比較結(jié)果，產(chǎn)生補償訊號Vc。其中，回授訊號FB由串聯(lián)于輸出電壓Vout與接地電位之間的電阻Rl與R2中，取電阻R2上的分壓而得，如圖1A所示。比較器135比較補償訊號Vc與相關(guān)于功率級11中的電感電流的電流感測訊號CS,并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生脈寬調(diào)變(pulse width modulation, PWM)訊號。PWM訊號經(jīng)過緩沖電路131后，轉(zhuǎn)換為驅(qū)動訊號，以操作功率開關(guān)Q。并且，功率級11可為同步或異步的降壓型、升壓型、反壓型、升降壓型或升反壓型功率轉(zhuǎn)換電路，如圖2A-2J所示。以圖1A所示的降壓型切換式電源供應(yīng)器I為例，請參閱圖1C，當輸入電壓Vin是來自于整流后的交流訊號時，其理想波形應(yīng)為圖中最上方所示的半弦波，但實際訊號將如圖中第二個波形所示，輸入電壓Vin的最低點不低于輸出電壓Vout。因此，對應(yīng)的電感電流IL與補償訊號Vc的波形將如圖中第三、四個波形所示。當輸入電壓Vin不大于輸出電壓Vout時，因為回授訊號FB或電流感測訊號CS非常低或為零，會使誤差放大電路133反向放大，而使補償訊號Vc產(chǎn)生扭曲失真，于補償訊號Vc波谷附近產(chǎn)生噪聲(如圖所示，這將造成圓形虛線所示意的噪聲)，進而影響功率因子(power factor, PF)與總體諧波失真(totalharmonic distortion, THD)。另外,在三極交流開關(guān)(Tr1-electrode AC Switch, TRIAC)應(yīng)用于發(fā)光二極管電路時，于TRIAC啟動時所造成的噪聲，亦會在補償訊號Vc的波谷附近產(chǎn)生噪聲。又如，在變頻升壓型切換式電源供應(yīng)器中，須限制訊號的頻率，當頻率很高時，會造成電感電流無法下降，因此，需要補償訊號Vc適時重置。其它類型的功率轉(zhuǎn)換電路，也往往于補償訊號Vc波谷附近產(chǎn)生噪聲，或是需要周期性對補償訊號Vc作出調(diào)整。有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種切換式電源供應(yīng)器及其控制電路與控制方法，可對補償訊號Vc作出調(diào)整，以抑制補償訊號中波谷附近噪聲而改善切換式電源供應(yīng)器的PF與THD。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種切換式電源供應(yīng)器。本發(fā)明另一目的在于，提出一種切換式電源供應(yīng)器的控制電路。
本發(fā)明另一目的在于，提出一種切換式電源供應(yīng)器的控制方法。為達上述目的，就其中一觀點言，本發(fā)明提供了一種切換式電源供應(yīng)器，用以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，所述切換式電源供應(yīng)器包含:一功率級，根據(jù)一驅(qū)動訊號，切換其中至少一個功率開關(guān)以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓；一驅(qū)動電路，根據(jù)該回授訊號產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號；以及一補償電路，與該驅(qū)動電路耦接，根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于一默認值。就另一觀點，本發(fā)明也提供了一種切換式電源供應(yīng)器的控制電路，用以控制一功率級以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，所述控制電路包含:一驅(qū)動電路，根據(jù)相關(guān)于該輸出電壓的回授訊號而產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號，以控制該功率級；以及一補償電路，與該驅(qū)動電路耦接，根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于一默認值。在其中一種實施型態(tài)中，該補償電路宜包括:一電位偵測電路，用以偵測該輸入電壓的電位，產(chǎn)生一偵測訊號；一穩(wěn)壓電路，用以提供一電壓位準；以及一導(dǎo)通控制電路，耦接于該補償訊號與該穩(wěn)壓電路所提供的電壓位準之間，當該偵測訊號顯示該輸入電壓的電位等于或低于該預(yù)定位準時，該導(dǎo)通控制電路導(dǎo)通，以使該補償訊號的位準被該穩(wěn)壓電路所提供的位準所控制。在一種較佳實施型態(tài)中，該電位偵測電路可包括一分壓電路，耦接于該輸入電壓與接地電位之間；該穩(wěn)壓電路可包括一電容；該導(dǎo)通控制電路可包括一二極管，其順向端耦接于該補償訊號，逆向端耦接于該電位偵測電路和該穩(wěn)壓電路。就又另一觀點，本發(fā)明也提供了一種切換式電源供應(yīng)器的控制方法，包含:根據(jù)一驅(qū)動訊號，控制一功率級以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓；根據(jù)一相關(guān)于該輸出電壓的回授訊號產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號；以及根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于
一默認值。在其中一種實施型態(tài)中，該調(diào)整該補償訊號的步驟宜包括:偵測該輸入電壓；以及當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，使該補償訊號的位準受控于一穩(wěn)定電位。下面通過具體實施例詳加說明，當更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。


圖1A顯示典型的降壓型切換式電源供應(yīng)器I的電路示意圖；圖1B舉例示出顯示控制電路13的電路示意圖；圖1C示出圖1A中各訊號的波形；圖2A-2J標出同步或異步的降壓型、升壓型、反壓型、或升降壓型轉(zhuǎn)換電路；圖3顯示本發(fā)明的一個實施例；圖4顯示本發(fā)明補償電路的一個實施例；圖5標出本發(fā)明的補償訊號Vc具有較佳的波形；圖6顯示本發(fā)明的一個較具體的實施例。
圖中符號說明1,2,3切換式電源供應(yīng)器11，21，31功率級13，23，33控制電路131緩沖電路133誤差放大電路135比較器231,331驅(qū)動電路233,333補償電路2332電位偵測電路2334導(dǎo)通控制電路2336穩(wěn)壓電路CS電流感測訊號C3電容Dl二極管
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GND接地電位FB回授訊號IL電感電流Rl, R2, R3, R4 電阻Q開關(guān)Vc補償訊號VD分壓點Vin輸入電壓Vout輸出電壓Vref參考訊號
具體實施例方式請參閱圖3，顯示本發(fā)明的一個實施例。本實施例顯示利用本發(fā)明的一種應(yīng)用架構(gòu)，如圖3所示，切換式電源供應(yīng)器2包含功率級21與控制電路23。其中，功率級21根據(jù)驅(qū)動訊號，切換其中至少一個功率開關(guān)以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout?？刂齐娐?3根據(jù)相關(guān)于輸出電壓Vout的回授訊號而產(chǎn)生驅(qū)動訊號。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本實施例中控制電路23除了根據(jù)回授訊號來產(chǎn)生驅(qū)動訊號之外，并根據(jù)輸入電壓Vin來調(diào)整補償訊號Vc，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。控制電路23包括驅(qū)動電路231與補償電路233。驅(qū)動電路231根據(jù)回授訊號，產(chǎn)生補償訊號Vc，并進而根據(jù)補償訊號Vc產(chǎn)生驅(qū)動訊號，其產(chǎn)生方式舉例而言可參閱圖1B但不限于圖1B的電路，例如圖1B電路中的電流感測訊號CS可改換為其它形式的鋸齒波訊號。補償電路233與驅(qū)動電路231耦接，根據(jù)輸入電壓Vin，調(diào)整補償訊號Vc，其中當輸入電壓Vin等于或低于一預(yù)定位準時，補償電路233使補償訊號Vc穩(wěn)定于一默認值。請參閱圖4，顯示本發(fā)明補償電路233的實施例。補償電路233中包含電位偵測電路2332、導(dǎo)通控制電路2334、穩(wěn)壓電路2336。電位偵測電路2332偵測輸入電壓Vin的電位，產(chǎn)生偵測訊號。當電位偵測電路2332偵測到輸入電壓Vin等于(或低于)預(yù)定位準(例如波谷或其附近值)時，偵測訊號使導(dǎo)通控制電路2334導(dǎo)通，而補償訊號Vc便連接到穩(wěn)壓電路2336，使補償訊號的位準被調(diào)整到穩(wěn)壓電路2336所控制的位準。如圖5所示，這使得補償訊號Vc的波谷可以穩(wěn)定于穩(wěn)壓電路2336所控制的位準而不致如現(xiàn)有技術(shù)般具有噪聲，且也有將補償訊號Vc適時重置于已知值的作用。又，當輸入電壓Vin高于預(yù)定位準時，則導(dǎo)通控制電路2334不導(dǎo)通，而補償訊號Vc則不受穩(wěn)壓電路2336所控制。請參閱圖6，顯示本發(fā)明的一個較具體的實施例。如圖所示，切換式電源供應(yīng)器3包含功率級31與控制電路33。其中，功率級31例如但不限于為降壓型功率轉(zhuǎn)換電路，使得切換式電源供應(yīng)器3為一種降壓型切換式電源供應(yīng)器，其根據(jù)驅(qū)動訊號，切換其中至少一個功率開關(guān)以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout。功率級31例如亦可為圖2A-2J所示的其它型式的功率轉(zhuǎn)換電路。在本實施例中，控制電路33主要包括驅(qū)動電路331與補償電路333。(圖中亦繪示其它電阻和電容元件，目的僅為例示較佳的實施方式，但就本發(fā)明的主要目的而言，這些電阻和電容元件并非必要。)驅(qū)動電路331根據(jù)回授訊號FB(例如但不限于如圖所示輸出電壓Vout的分壓)，產(chǎn)生補償訊號Vc，并進而根據(jù)補償訊號Vc產(chǎn)生驅(qū)動訊號。補償電路333根據(jù)輸入電壓Vin，調(diào)整補償訊號Vc。如圖所示，補償電路333例如但不限于包括由兩串聯(lián)電阻R3與R4耦接于輸入電壓Vin與接地電位之間所組成的分壓電路，具有電位偵測的功能；二極管D1，具有導(dǎo)通控制的功能；以及電容C3，具有穩(wěn)壓的功能。當輸入電壓Vin下降至一預(yù)定位準，使電阻R3與R4之間的分壓點VD電位加上二極管Dl的跨壓等于或低于補償訊號Vc當時的電壓時，二極管Dl導(dǎo)通，于是補償訊號Vc便對電容C3充電，以重置補償訊號Vc或釋放補償訊號Vc過高的電壓，將補償訊號Vc穩(wěn)定于電容C3所控制的位準(電容C3的電壓加上二極管Dl的跨壓)；如此，就可消除補償訊號Vc波谷附近的噪聲，且也有將補償訊號Vc適時重置的作用。又，當輸入電壓Vin高于預(yù)定位準時，則二極管Dl不導(dǎo)通，而補償訊號Ne便不受電容C3所控制。以上圖6所示的電路僅為其中一種實施方式，其中的元件可以做各種等效改變，例如電阻R3與R4所組成的分壓電路可代換為其它能夠偵測輸入電壓Vin的電位的電路；二極管Dl例如可代換為其它型式的二極管；電容C3例如可代換為一個具有電流吸收能力(current sinking capability)的固定電壓節(jié)點。以上已針對較佳實施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，在所示各實施例電路中，可插入不影響訊號主要意義的元件，如其它開關(guān)等；又例如放大器與比較電路的輸入端正負可以互換，僅需對應(yīng)修正電路的訊號處理方式即可。凡此種種，皆可根據(jù)本發(fā)明的教示類推而得，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其它所有等效變化。
權(quán)利要求
1.一種切換式電源供應(yīng)器，用以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，其特征在于，所述切換式電源供應(yīng)器包含: 一功率級，根據(jù)一驅(qū)動訊號，切換其中至少一個功率開關(guān)以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓； 一驅(qū)動電路，根據(jù)該回授訊號產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號；以及 一補償電路，與該驅(qū)動電路耦接，根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于一默認值。
2.如權(quán)利要求1所述的切換式電源供應(yīng)器，其中，該補償電路包括: 一電位偵測電路，用以偵測該輸入電壓的電位，產(chǎn)生一偵測訊號； 一穩(wěn)壓電路，用以提供一電壓位準；以及 一導(dǎo)通控制電路，耦接于該補償訊號與該穩(wěn)壓電路所提供的電壓位準之間，當該偵測訊號顯示該輸入電壓的電位等于或低于該預(yù)定位準時，該導(dǎo)通控制電路導(dǎo)通，以使該補償訊號的位準被該穩(wěn)壓電路所提供的位準所控制。
3.如權(quán)利要求2所述的切換式電源供應(yīng)器，其中，該電位偵測電路包括一分壓電路，耦接于該輸入電壓與接地電位之間。
4.如權(quán)利要求2所述的切換式電源供應(yīng)器，其中，該穩(wěn)壓電路包括一電容。
5.如權(quán)利要求2所述的切換式 電源供應(yīng)器，其中，該導(dǎo)通控制電路包括一二極管，其順向端耦接于該補償訊號，逆向端耦接于該電位偵測電路和該穩(wěn)壓電路。
6.—種切換式電源供應(yīng)器的控制電路,用以控制一功率級以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，其特征在于，所述控制電路包含: 一驅(qū)動電路，根據(jù)相關(guān)于該輸出電壓的回授訊號而產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號，以控制該功率級；以及 一補償電路，與該驅(qū)動電路耦接，根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于一默認值。
7.如權(quán)利要求6所述的切換式電源供應(yīng)器的控制電路，其中，該補償電路包括: 一電位偵測電路，用以偵測該輸入電壓的電位，產(chǎn)生一偵測訊號； 一穩(wěn)壓電路，用以提供一電壓位準；以及 一導(dǎo)通控制電路，耦接于該補償訊號與該穩(wěn)壓電路所提供的電壓位準之間，當該偵測訊號顯示該輸入電壓的電位等于或低于該預(yù)定位準時，該導(dǎo)通控制電路導(dǎo)通，以使該補償訊號的位準被該穩(wěn)壓電路所提供的位準所控制。
8.如權(quán)利要求7所述的切換式電源供應(yīng)器的控制電路，其中，該電位偵測電路包括一分壓電路，稱接于該輸入電壓與接地電位之間。
9.如權(quán)利要求7所述的切換式電源供應(yīng)器的控制電路，其中，該穩(wěn)壓電路包括一電容。
10.如權(quán)利要求7所述的切換式電源供應(yīng)器的控制電路，其中，該導(dǎo)通控制電路包括一二極管，其順向端耦接于該補償訊號，逆向端耦接于該電位偵測電路和該穩(wěn)壓電路。
11.一種切換式電源供應(yīng)器的控制方法,其特征在于,包含: 根據(jù)一驅(qū)動訊號，控制一功率級以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓； 根據(jù)一相關(guān)于該輸出電壓的回授訊號產(chǎn)生一補償訊號，并進而根據(jù)該補償訊號產(chǎn)生該驅(qū)動訊號；以及 根據(jù)該輸入電壓，調(diào)整該補償訊號，其中當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償電路使補償訊號穩(wěn)定于一默認值。
12.如權(quán)利要求11所述的切換式電源供應(yīng)器的控制方法，其中，該調(diào)整該補償訊號的步驟，包括: 偵測該輸入電壓；以及 當該輸入電壓等于或低于 一預(yù)定位準時，使該補償訊號的位準受控于一穩(wěn)定電位。
全文摘要
本發(fā)明提出一種切換式電源供應(yīng)器及其控制電路與控制方法。切換式電源供應(yīng)器的控制電路根據(jù)回授訊號產(chǎn)生補償訊號，進而產(chǎn)生驅(qū)動訊號，以控制一功率級而將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，其中該補償訊號根據(jù)該輸入電壓而受調(diào)整，當該輸入電壓等于或低于一預(yù)定位準時，該補償訊號被穩(wěn)定于一默認值。
文檔編號H02M3/156GK103187875SQ20121055913
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者廖家瑋, 邱仁煉, 陳培元 申請人:立锜科技股份有限公司