專利名稱：功率轉(zhuǎn)換器的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是有關(guān)于一種功率轉(zhuǎn)換器，特別是指共振式功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其是控制共振式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。
背景技術(shù)：
按，現(xiàn)今多種功率轉(zhuǎn)換器廣泛運用于提供調(diào)整電壓及電流?，F(xiàn)今的功率轉(zhuǎn)換器為了精確控制輸出電流，會在輸出端設(shè)有一電流偵測電路與一控制電路。然而，輸出端的電流偵測電路會導致功率消耗，尤其是在輸出電流愈高時功率消耗更為明顯。此外，輸出端的控制電路會占用印刷電路板(Print Circuit Board，PCB)的空間以及增加功率轉(zhuǎn)換器的制造成本。
因此，基于上述的問題，本實用新型提供一控制電路，該控制電路是結(jié)合功率轉(zhuǎn)換器的切換電路，以用于控制輸出電流。因為功率轉(zhuǎn)換器的切換電流一般小于輸出電流，所以利用切換電流控制輸出電流可減少功率消耗。此外，控制電路更可與切換電路整合為一積體電路，以有效地減少功率轉(zhuǎn)換器的空間及成本。
實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的，在于提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其是利用功率轉(zhuǎn)換器的切換電流控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流，以達降低功率消耗與減少占用空間的目的。
本實用新型提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其應用于共振式功率轉(zhuǎn)換器，本實用新型的控制器藉由控制功率轉(zhuǎn)換器的切換電流，以控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流?？刂破靼幸坏谝浑娐?，用于偵測功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器的切換電流以產(chǎn)生一第一訊號；一第二電路，耦接于變壓器以偵測變壓器的一放電時間而產(chǎn)生一第二訊號；一第三電路，依據(jù)第二訊號對第一訊號進行積分以產(chǎn)生一第三訊號；一切換電路，接收第三訊號與一參考電壓以產(chǎn)生一切換訊號，用以切換變壓器以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。其中，為達到精確控制輸出電流的目的，第三電路的時間常數(shù)是設(shè)計為關(guān)聯(lián)于切換訊號的切換頻率。
本實用新型的有益效果是利用切換電流控制輸出電流可減少功率消耗；控制電路更可與切換電路整合為一積體電路，以有效地減少功率轉(zhuǎn)換器的空間及成本。
圖1是本實用新型實施例的共振式功率轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2是本實用新型實施例的共振式功率轉(zhuǎn)換器的波形圖；圖3是本實用新型實施例的控制器的電路圖；圖4是本實用新型實施例的輸出電壓相對于輸出電流的變化的曲線圖；圖5是本實用新型實施例的電壓控制回路的電路圖；圖6是本實用新型實施例的第一電路的電路圖；圖7是本實用新型實施例的第二電路的電路圖；
圖8是本實用新型實施例的第三電路的電路圖；圖9本實用新型實施例的第四電路的電路圖；圖10是本實用新型實施例的第四電路的截止電路的電路圖；圖11是本實用新型實施例的第四電路的導通電路的電路圖；圖12是本實用新型實施例的導通電路的脈波產(chǎn)生電路的電路圖；圖13是本實用新型的實施例的導通電路的波形圖；圖14是本實用新型實施例的第四電路的計時電路的電路圖。
圖號說明10 變壓器 20 功率電晶體30 電流感測電阻32 補償電容 40 整流器45 濾波電容50 電阻 51 電阻 53 稽納二極體55 光耦合器 60 整流器65 電源電容70 控制器 71 第一運算放大器75 第一比較器80 切換電路 90 輸出電路 91 第一及閘92 第二及閘 93 第一反相器95 第一正反器100 第一電路 101 第二運算放大器103 第二取樣電路105 第四比較器 106 偏移電壓 109 第四開關(guān)112 第八電容 115 第五反相器116 第六反相器117 第二正反器 118 第三正反器119 第五及閘120 第二固定電流源 121 第六電容 122 第三電晶體
123 第三固定電流源 124 第七電容125 第四電晶體126 第一時間延遲電路127 第一單擊訊號產(chǎn)生電路150 第二反相器 151 第三反相器 152 第四反相器155 第三及閘156 第四及閘200 第二電路210 截止電路211 第四固定電流源 212 第五固定電流源215 第五比較器 217 第六電晶體 218 第七電晶體223 第十一電容 224 第十二電容 241 第七反相器242 第八反相器 245 第一反及閘 246 第六及閘250 導通電路251 第八電晶體 252 第十三電容253 第六固定電流源 261 第九反相器 262 第十反相器263 第二反及閘 265 第七及閘270 第一脈波產(chǎn)生電路280 第二脈波產(chǎn)生電路290 計時電路291 計數(shù)器293 暫存緩沖器 295 振蕩器 297 第十四反相器300 第三電路305 峰值偵測電路307 第一取樣電路310 第三比較器 312 第二開關(guān)315 第四電容320 第一固定電流源 325 第三開關(guān)330 第一開關(guān)335 第五電容350 第二時間延遲電路351 第十一反相器352 第七固定電流源 353 第九電晶體 354 第十四電容355 第八及閘360 第二單擊訊號產(chǎn)生電路361 第十二反相器362 第八固定電流源 363 第十電晶體364 第十五電容 365 第九及閘366 第十三反相器400 第四電路405 電壓對電流轉(zhuǎn)換電路410 第三運算放大器 420 第五電晶體421 電晶體 422 電晶體 423 電晶體424 電晶體 425 電晶體 430 開關(guān)431 開關(guān)432 開關(guān)433 開關(guān)
434開關(guān)435開關(guān)450 電阻451電阻452電阻453 電阻454電阻455電阻460 第五開關(guān)461第八開關(guān)462第六開關(guān)465 第三取樣電路472輸出電容482開關(guān)483 開關(guān)484開關(guān)485開關(guān)486 第七開關(guān)489第九電容490第十電容600 電壓控制回路610第二電晶體 611電阻612 電阻613電阻620加法電路630 第二比較器CLR清除訊號FB 反饋端 GND 接地端I120第二電流 I123第三電流I420第一電流I352電流 I362電流I0輸出電流IP一次側(cè)切換電流IPA一次側(cè)切換電流峰值IS二次側(cè)切換電流ISA二次側(cè)切換電流峰值NA輔助繞組 NP一次側(cè)繞組 NS二次側(cè)繞組OUT 輸出端 PLS設(shè)定訊號RAMP 斜坡訊號RST第一重置訊號SMP栓鎖訊號STB 電壓取樣訊號SDS第二訊號SI電流回路訊號SV電壓回路訊號T 切換周期TD1第一延遲時間TD2第二延遲時間TDSD放電時間 TON導通時間TP1第一脈波寬度TP2第二脈波寬度 VALY波谷偵測訊號VAUX反射電壓VCC電源供應端 DET 電壓偵測端 VS 電流感測端VA第一訊號VDET偵測電壓VFB反饋訊號VIN輸入電壓V0輸出電壓VPWM切換訊號VREF1參考電壓VREF2參考電壓VS一次側(cè)切換電流訊號
VSP峰值訊號VX第三訊號具體實施方式
為使審查員對本實用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，謹佐以較佳的實施例圖及配合詳細的說明，說明如下請參閱圖1，是本實用新型實施例的共振式功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。本實用新型的共振式功率轉(zhuǎn)換器包含有一變壓器10，其設(shè)置有一輔助繞組NA、一一次側(cè)繞組NP及一二次側(cè)繞組NS；一控制器70，其產(chǎn)生一切換訊號VPWM并透過一功率電晶體20，用以切換該變壓器10，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V0與輸出電流I0。請一并參閱圖2，是本實用新型實施例的共振式功率轉(zhuǎn)換器的波形圖。當切換訊號VPWM為高準位時會驅(qū)使功率電晶體20導通，因而在變壓器10的一次側(cè)產(chǎn)生一一次側(cè)切換電流IP。該一次側(cè)切換電流IP的峰值IPA可表示為如下IPA=VINLP×TON---(1)]]>其中，VIN是一輸入電壓，施加至變壓器10；LP是變壓器10的一次側(cè)繞組NP的電感值；TON是切換訊號VPWM的一導通時間。
一旦切換訊號VPWM降至低準位時，變壓器10所儲存的能量將傳送至變壓器10的二次側(cè)，且透過一整流器40而傳送至該功率轉(zhuǎn)換器的輸出端，整流器40耦接有一濾波電容45。變壓器10的二次側(cè)具有一二次側(cè)切換電流IS，該二次側(cè)切換電流IS的峰值ISA可表示為如下
ISA=(VO+VF)LS×TDSD---(2)]]>其中，V0是功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；VF是整流器40的順向偏壓；LS是變壓器10的二次側(cè)繞組NS的電感值；TDSD是二次側(cè)切換電流IS的一放電時間。
此時，變壓器10的輔助繞組NA是產(chǎn)生一反射電壓VAUX，其可表示為如下VAUX=TNATNA×(VO+VF)---(3)]]>ISA=TNPTNS×IPA---(4)]]>其中，TNA與TNS分別為變壓器10的輔助繞組NA與二次側(cè)繞組NS的繞組匝數(shù)。當二次側(cè)切換電流IS降為零時，反射電壓VAUX則開始減少，這也表示變壓器10的能量將會在此動作瞬間完全釋放，這也就是共振式功率轉(zhuǎn)換器的特征，即變壓器10在下一切換周期開始之前會完全地釋放能量。所以如圖2所示，方程式(2)的放電時間TDSD可藉由量測切換訊號VPWM的下降邊緣至反射電壓VAUX的下降點的時間而得知。
復參考圖1，控制器70包含有一電源供應端VCC、一電壓偵測端DET、一接地端GND、一電流感測端VS、一反饋端FB、一輸出端OUT以及一電流補償端COMI。輸出端OUT輸出切換訊號VPWM，電壓偵測端DET透過一電阻50耦接至輔助繞組NA，以偵測反射電壓VAUX。反射電壓VAUX透過一整流器60對一電源電容65充電，以供應電源至控制器70。電流感測端VS是耦接于一電流感測裝置，例如一電流感測電阻30，其一端耦接功率電晶體20的一源極，而另一端則耦接于接地端，以轉(zhuǎn)換一次側(cè)切換電流IP為一一次側(cè)切換電流訊號VS。
復參考圖1，功率轉(zhuǎn)換器藉由在變壓器10的二次側(cè)設(shè)置一光耦合器55，光耦合器55的輸入端受透過一電阻51傳輸?shù)妮敵鲭妷号c一稽納二極體53的稽納電壓驅(qū)動，使輸出端產(chǎn)生一反饋訊號VFB，而傳輸至控制器70的反饋端FB，以形成反饋控制電路。電流補償端COMI耦接有一補償電容32。
請參閱圖3，是本實用新型實施例的控制器的電路圖。本實用新型的控制器70包含有一第一電路100，其耦接于電流感測端VS，亦即耦接于電流感測電阻30，用于取樣一次側(cè)切換電流訊號VS，以產(chǎn)生一第一訊號VA；一第二電路200，透過偵側(cè)變壓器10的放電時間，以偵側(cè)出二次側(cè)切換電流IS的放電時間TDSD；一第四電路400，用于產(chǎn)生一設(shè)定訊號PLS，以決定切換訊號VPWM的切換頻率；一第三電路300，在放電時間TDSD對第一訊號VA進行積分，以產(chǎn)生一第三訊號VX。其中，因為第三電路300的一時間常數(shù)與切換訊號VPWM的切換周期T有關(guān)，所以第三訊號VX與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0成比例。
控制器70更包含有一切換電路80，其包括有一第一運算放大器71與一參考電壓VREF1以作為一誤差放大器，用于控制輸出電流；一第一比較器75透過一第一及閘91與一第一正反器95耦接，以依據(jù)誤差放大器的輸出控制切換訊號VPWM的脈波寬度。誤差放大器放大第三訊號VX并提供一回路增益，以用于控制輸出電流。電流控制回路包括偵測一次側(cè)切換電流IP的電路，用以調(diào)整切換訊號VPWM的脈波寬度。電流控制回路是依據(jù)參考電壓VREF1而控制一次側(cè)切換電流IP的大小。如方程式(4)所示，二次側(cè)切換電流IS與一次側(cè)切換電流IP成比例。復參考圖2所示的波形，功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0為二次側(cè)切換電流IS的平均值，功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0可表示為如下IO=ISA×TDS2T---(5)]]>其中，TDS是變壓器10的放電時間，其等于二次側(cè)切換電流IS的放電時間TDSD，所以功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0是可被調(diào)整的。
復參考圖1，本實用新型是利用電流感測電阻30轉(zhuǎn)換一次側(cè)切換電流IP為一次側(cè)切換電流訊號VS。第一電路100偵測一次側(cè)切換電流訊號VS，以產(chǎn)生第一訊號VA。第三電路300對第一訊號VA積分而產(chǎn)生第三訊號VX，第三訊號VX可表示為如下VX=VA2×TDST1---(6)]]>其中，VA可表示為如下VA=TNSTNP×RS×ISA---(7)]]>其中，T1是第三電路300的時間常數(shù)，RS是電流感測電阻30的電阻值。
參考方程式(4)至方程式(7)，第三訊號VX可表示為如下VX=TT1×TNSTNP×RS×IO---(8)]]>其中，值得注意的是，第三訊號VX是與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0成比例，所以第三訊號VX增強時，輸出電流I0亦隨之增大，然而第三訊號VX的最大值透過電流控制回路的調(diào)整，且受參考電壓VREF1的值所限制。換句話說，電流控制回路依據(jù)參考電壓VREF1的值控制切換訊號VPWM的脈波寬度，以控制輸出電流I0。在電流控制回路的反饋控制下，最大輸出電流I0(MAX)可表示為如下IO(MAX)=TNPTNS×GA×GSW×VR11+(GA×GSW×RSK)---(9)]]>其中，K為常數(shù)等于T1/T；VR1是參考電壓VREF1的電壓值；GA是誤差放大器的增益；GSW是切換電路80的增益。
若電流控制回路的回路增益非常高(GA×GSW＞＞1)，則最大輸出電流I0(MAX)可表示為如下IO(MAX)=K×TNPTNS×VR1RS---(10)]]>因此，依據(jù)參考電壓VREF1可將功率轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流I0(MAX)調(diào)整為固定電流。本實用新型的輸出電壓V0相對于輸出電流I0的變化的曲線圖即如圖4所示。
本實用新型的切換電路80更包含有一輸出電路90，其包括有第一正反器95輸出切換訊號VPWM，以切換功率轉(zhuǎn)換器。第一正反器95的一時脈端CK是耦接一第一反相器93的輸出端，藉由第四電路400所產(chǎn)生的設(shè)定訊號PLS透過第一反相器93可設(shè)定第一正反器95。第一正反器95的一輸入端D用來接收一供應電壓VCC，第一正反器95的一輸出端Q是耦接一第二及閘92的一第一輸入端，第二及閘92的一第二輸入端是耦接第一反相器93的輸出端，而第二及閘92的輸出端是耦接控制器70的輸出端OUT。第一正反器95的一重置端R是耦接第一及閘91的一輸出端，第一及閘91的一第一輸入端接收一電壓回路訊號SV，電壓回路訊號SV由電壓控制回路600所產(chǎn)生，電壓控制回路600是用以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V0。
第一及閘91的一第二輸入端是耦接于第一比較器75的輸出端，用于接收第一比較器75所輸出的一電流回路訊號SI，以達成控制輸出電流的目的。第一及閘91的一第三輸入端則接收第四電路400所產(chǎn)生的一第一重置訊號RST。其中，電流回路訊號SI與電壓回路訊號SV分別為第二重置訊號與第三重置訊號。也就是第一重置訊號RST、電流回路訊號SI與電壓回路訊號SV、是可重置第一正反器95，以縮短切換訊號VPWM的脈波寬度，如此即可調(diào)整輸出電壓V0與輸出電流I0。第一比較器75的一正端耦接至第一運算放大器71的一輸出端，第一比較器75的一負端耦接于第四電路400，用于接收第四電路400所產(chǎn)生的一斜坡訊號RAMP。
請參閱圖5，是本實用新型實施例的電壓控制回路的電路圖。本實用新型的電壓控制回路600包含有一第二電晶體610、三電阻611、612、613、一加法電路620及一第二比較器630。其中，第二電晶體610的閘極是與控制器70的反饋端FB和電阻611的一端耦接。第二電晶體610的汲極是與電阻611的另一端耦接并且接收供應電壓VCC。第二電晶體610的源極則和電阻612的一端耦接，而電阻612的另一端是與電阻613的一端耦接，電阻613的另一端則耦接于接地。第二比較器630的一正端經(jīng)第二電晶體610、電阻612、613耦接至反饋端FB，用以準位位移與衰減，第二比較器630的一負端耦接于加法電路620的輸出端以接收斜坡訊號RAMP與一次側(cè)切換電流訊號VS，其是利用加法電路620相加一次側(cè)切換電流訊號VS與斜坡訊號RAMP以取得斜率補償，如此第二比較器630的輸出端即輸出電壓回路訊號SV。
請參閱圖6，是本實用新型實施例的第一電路的電路圖。本實用新型的第一電路100包含有一峰值偵測電路305，其又包含有一第三比較器310，第三比較器310的一正端耦接該控制器70的電流感測端VS。一次側(cè)切換電流訊號VS的值是與一次側(cè)切換電流IP的值成比例，第三比較器310的一負端耦接于一第四電容315，第四電容315是用以箝住一次側(cè)切換電流訊號VS的峰值。
第四電容315是藉由一第一固定電流源320充電，第一固定電流源315與供應電壓VCC耦接。第四電容315和第一固定電流源320之間耦接有一第一開關(guān)330，第一開關(guān)330的兩端分別耦接于第一固定電流源320和第四電容315，第一開關(guān)330的導通與截止是受控于第三比較器310的輸出，如此第四電容315兩端的電位即為一峰值訊號VSP。峰值訊號VSP如2圖所示，是和一次側(cè)切換電流IP的峰值IPA成比例。第四電容315是并聯(lián)有一第二開關(guān)312用于控制第四電容315的放電，第二開關(guān)312受控于第四電路400所產(chǎn)生的一清除訊號CLR。第一電路100尚包含有一第一取樣電路307，其包含有一第三開關(guān)325與一第五電容332，其耦接在第四電容315與第五電容335之間且受控于第四電路400所產(chǎn)生的一栓鎖訊號SMP，用于周期性導通與截止，以從第四電容315取樣峰值訊號VSP至第五電容335，如此既可藉由第五電容335取得第一訊號VA。
請參閱圖7，是本實用新型實施例的第二電路的電路圖。本實用新型的第二電路200包含有一第一時間延遲電路126與一第一單擊(one-shot)訊號產(chǎn)生電路127，第一時間延遲電路126包括有一第二反相器150、一第三電晶體122、一第二固定電流源120、一第六電容121及一第三及閘155。第二固定電流源120耦接于供應電壓VCC和第三電晶體122的汲極之間。第六電容121與第三及閘155的一輸入端亦耦接于第三電晶體122的汲極，第三電晶體122的閘極來接收切換訊號VPWM，而源極則耦接于接地。第三及閘155的另一輸入端耦接于第二反相器150的輸出端，第二反相器150的輸入端來接收切換訊號VPWM。第一時間延遲電路126的一輸入端接收切換訊號VPWM，用以對切換訊號VPWM的下降邊緣提供一傳輸延遲(propagation delay)。第二固定電流源120的一第二電流I120與第六電容121的電容值決定傳輸延遲的時間。
第一單擊訊號產(chǎn)生電路127包括有一第三反相器151、一第四反相器152、一第四電晶體125、一第三固定電流源123、一第七電容124以及一第四及閘156，用于產(chǎn)生一電壓取樣訊號STB。第一單擊訊號產(chǎn)生電路127的一輸入端耦接至第一時間延遲電路126的輸出端，即第三反相器151的輸入端耦接于第三及閘155的輸出端，第三反相器151的輸出端則耦接于第四電晶體125的閘極。第三固定電流源123耦接于供應電壓VCC和第四電晶體125的汲極之間，第四電晶體125的汲極更與第七電容124和第四反相器152的輸入端耦接，而源極則耦接于接地。第四反相器152的輸出端耦接于第四及閘156的一輸入端，第四及閘156的另一輸入端則耦接于第三及閘155的輸出端。第三固定電流源123的一第三電流I123與第七電容124的電容值決定電壓取樣訊號STB的脈波寬度。
第二電路200尚包含有一第二運算放大器101，其是做為一緩沖放大器。第二運算放大器101的一輸出端與一負端互相耦接，第二運算放大器101的正端也就是緩沖放大器的輸入端與該控制器70的電壓偵測端DET耦接。電壓偵測端DET是透過由電阻50耦接于變壓器10的輔助繞組NA，用于偵測反射電壓VAUX。一第二取樣電路103，其包含有一第四開關(guān)109與一第八電容112。第四開關(guān)109的兩端分別耦接至第二運算放大器101的輸出端與第八電容112。第四開關(guān)109的導通與截止受控于電壓取樣訊號STB，用于取樣反射電壓VAUX為一取樣訊號，其為一偵測電壓VDET以得知放電時間，偵測電壓VDET將會被箝住在第八電容112。
第二電路200的一第四比較器105是用以偵測反射電壓VAUX的減少量。第四比較器105的一正端耦接至第八電容112，第四比較器105的一負端則耦接于一偏移電壓106，偏移電壓106耦接于第四比較器105的負端與第二運算放大器101的輸出端之間，用于提供一臨界電壓以偵側(cè)反射電壓VAUX的減少量。所以當反射電壓VAUX的減少量超出偏移電壓106的電壓值時，第四比較器105的輸出端為一高準位的結(jié)束訊號。
第二電路200的一第五反相器115的一輸入端接收切換訊號VPWM；一第六反相器116的一輸入端接收電壓取樣訊號STB；一第五及閘119的一第一輸入端耦接于第四比較器105的一輸出端；一第二正反器117與一第三正反器118各自設(shè)置有上緣觸發(fā)的一設(shè)定端及高準位觸發(fā)的一重置端，第三正反器118的設(shè)定端S與重置端R分別耦接第六反相器116的一輸出端與接收切換訊號VPWM。第三正反器118的一輸出端Q則耦接第五及閘119的第二輸入端。第二正反器117的一輸出端Q輸出第二訊號SDS，第二正反器117的設(shè)定端S耦接于第五反相器115的輸出端，所以第二訊號SDS是致能于切換訊號VPWM的截止狀態(tài)，第二正反器117的重置端R則耦接于第五及閘119的一輸出端，亦即第五及閘119接收停止訊號而傳輸至第二正反器117時第二訊號SDS會禁能。上述的第二訊號SDS的脈波寬度與變壓器10的放電時間TDS有關(guān)。
請參閱圖8，是本實用新型實施例的第三電路的電路圖。本實用新型的第三電路300包含有一電壓對電流轉(zhuǎn)換電路405，其又包括有一第三運算放大器410、復數(shù)電阻450￣455及一第五電晶體420。第三運算放大器410的正端接收第一訊號VA，第三運算放大器410的負端則耦接電阻450￣455與第五電晶體420的源極。第三運算放大器410的輸出端則耦接于第五電晶體420的閘極，第五電晶體420的汲極和電晶體421的汲極相耦接。第三運算放大器410是依據(jù)第一訊號VA的電壓值產(chǎn)生可程序化的一第一電流I420。復數(shù)電流鏡包含有復數(shù)電晶體421￣425，用于映射第一電流I420產(chǎn)生復數(shù)電流I422￣I425，電晶體421￣425的源極是耦接在一起并耦接于供應電壓VCC，電晶體421￣425的閘極亦耦接在一起并耦接于電晶體421的汲極。其中電阻450￣455與一第九電容489和一第十電容490決定第三電路300的時間常數(shù)。
一第五開關(guān)460耦接于電流I422￣I425與兩電容489、490之間，第五開關(guān)460僅在放電時間TDS的周期才導通，即表示第五開關(guān)460的導通是受控于第二訊號SDS。一第六開關(guān)462是并聯(lián)于兩電容489、490，以控制兩電容489、490的放電，第六開關(guān)462受控于第四電路400所產(chǎn)生的清除訊號CLR。一第七開關(guān)486的兩端分別耦接于第九電容489與第五開關(guān)460之間。
一第三取樣電路465，其包含有一第八開關(guān)461與一輸出電容472，第八開關(guān)461耦接于兩電容489、490和輸出電容472之間。第八開關(guān)461受控于第四電路400所產(chǎn)生的拴鎖訊號SMP，用于周期性導通與截止以從兩電容489、490取樣電壓至輸出電容472，如此即可藉由輸出電容472取得第三訊號VX。第三訊號VX可表示為如下
VX=1RXCX×VA×TDS---(11)]]>其中，RX為電阻450￣455的電阻值；CX為電容489、490的電容值。
為了讓第三電路300的時間常數(shù)(RX，CX)與切換訊號VPWM的切換頻率有關(guān)，電阻450￣455的電阻值、電容489、490的電容值及電流I422￣I425為可程序化控制，其是藉由耦接于電阻450￣455的復數(shù)開關(guān)430￣435、耦接于兩電容489、490的兩開關(guān)462、486及耦接于電晶體422￣425的復數(shù)開關(guān)482￣485。開關(guān)430￣435及開關(guān)482￣486是受控于第四電路400所產(chǎn)生的第四訊號Nn...N0所控制。
請參閱圖9，是本實用新型實施例的第四電路的電路圖。第四電路400包含有一截止電路210、一導通電路250與一計時電路290。截止電路210接收切換訊號VPWM，在切換訊號VPWM的導通時間產(chǎn)生斜坡訊號RAMP，并依據(jù)斜坡訊號RAMP產(chǎn)生第一重置訊號RST，以決定切換訊號VPWM的最大導通時間。導通電路250依據(jù)第二訊號SDS的結(jié)束而產(chǎn)生設(shè)定訊號PLS，其中導通電路250更依據(jù)設(shè)定訊號PLS以產(chǎn)生清除訊號CLR及拴鎖訊號SMP。計時電路290是接收清除訊號CLR與拴鎖訊號SMP以產(chǎn)生第四訊號Nn...N0。
請參閱圖10，是本實用新型實施例的第四電路的截止電路的電路圖。截止電路210包含有一第七反相器241，其接收端接收切換訊號VPWM而輸出端則耦接一第六電晶體217的閘極。一第四固定電流源211與一第十一電容223耦接在一起并連接于第六電晶體217的汲極，第六電晶體217的源極則耦接于接地，第四固定電流源211與第十一電容223依據(jù)切換訊號VPWM的導通狀態(tài)產(chǎn)生斜坡訊號RAMP。一第五比較器215，其一正端接收參考電壓VREF2而一負端耦接于第十一電容223，依據(jù)斜坡訊號RAMP而產(chǎn)生第一重置訊號RST，以決定切換訊號VPWM最大導通周期。
第五比較器215的輸出端耦接于一第一反及閘245的一第一輸入端，第一反及閘245的一第二輸入端與一第三輸入端分別接收電壓回路訊號SV與電流回路訊號SI，第一反及閘245的輸出端則耦接一第七電晶體218的閘極，第七電晶體218的源極則耦接于接地。一第五固定電流源212與一第十二電容224耦接在一起并連接于第七電晶體218的汲極，且連接至一第六及閘246的一第一輸入端。上述的第四固定電流源211與第五固定電流源212皆與供應電壓VCC耦接。第一反及閘245的輸出端更耦接至一第八反相器242的輸入端，第八反相器242的輸出端與第六及閘246的一第二輸入端相耦接，第六及閘246的輸出端產(chǎn)生第一重置訊號RST。第五固定電流源212與第十二電容224是確保第一重置訊號RST的最小脈波寬度。
請參閱圖11，是本實用新型實施例的第四電路的導通電路的電路圖。導通電路250包含有一第八電晶體251，其閘極接收第二訊號SDS，而汲極與一第六固定電流源253、第十三電容252與一第九反相器261的輸入端耦接在一起，第九反相器261的輸出端耦接于一第七及閘265的一第一輸入端，而第六固定電流源253亦與供應電壓VCC耦接。一第十反相器262的輸入端接收第二訊號SDS，而輸出端耦接至第七及閘265的一第二輸入端與一第二反及閘263的一第一輸入端，第二反及閘263的一第二輸入端接收一波谷偵測訊號VALY，第二反及閘263的輸出端則耦接至第七及閘265的一第三輸入端，第七及閘265的輸出端產(chǎn)生設(shè)定訊號PLS。
第七及閘265是依據(jù)第二訊號SDS的截止與可選擇的波谷偵測訊號VALY的致能而產(chǎn)生設(shè)定訊號PLS。波谷偵測訊號VALY是用于開啟切換訊號VPWM，以與功率轉(zhuǎn)換器的共振頻率同步并達到柔性切換。上述的第六固定電流源253與第十三電容252是決定設(shè)定訊號PLS的脈波寬度。一第一脈波產(chǎn)生電路270與一第二脈波產(chǎn)生電路280依據(jù)設(shè)定訊號PLS分別產(chǎn)生拴鎖訊號SMP與清除訊號CLR。第一脈波產(chǎn)生電路270與第二脈波產(chǎn)生電路280的電路圖如圖12所示。設(shè)定訊號PLS、拴鎖訊號SMP及清除訊號CLR的時序與波形如圖13所示。
請參閱圖12，是為本實用新型的實施例的脈波產(chǎn)生電路的電路圖。本實用新型是藉由兩脈波產(chǎn)生電路以產(chǎn)生拴鎖訊號SMP及清除訊號CLR，本實用新型的脈波產(chǎn)生電路包含有一第二時間延遲電路350與一第二單擊訊號產(chǎn)生電路360。第二時間延遲電路350又包含有一第十一反相器351、一第七固定電流源352、一第九電晶體353、一第十四電容354及一第八及閘355。第十一反相器351的輸入端接收設(shè)定訊號PLS，第十一反相器351的輸出端則耦接于第九電晶體353的閘極。第九電晶體353的汲極是與第七固定電流源352、第十四電容354和第八及閘355的一輸入端耦接，第九電晶體353的源極則耦接于接地。第七固定電流源352亦與供應電壓VCC耦接。此外第八及閘355的另一輸入端則接收設(shè)定訊號PLS。
第二單擊訊號產(chǎn)生電路360包含有一第十二反相器361、一第八固定電流源362、一第十電晶體363、一第十五電容364、一第九及閘365及一第十三反相器366。第十二反相器361的輸入端與第八及閘355的輸出端耦接，第十二反相器361的輸出端則與第十電晶體363的閘極耦接。第十電晶體363的汲極與第八固定電流源362、第十五電容364與第十二反相器366的輸入端耦接，而第十電晶體363的源極則耦接于接地，此外第八固定電流源362與供應電壓VCC耦接。第九及閘365的一第一輸入端與一第二輸入端則分別耦接第十三反相器366的輸出端與第八及閘355的輸出端。第二單擊訊號產(chǎn)生電路360的第九及閘365的輸出端為脈波產(chǎn)生電路的輸出端。
脈波產(chǎn)生電路的輸出訊號為第二單擊訊號產(chǎn)生電路360所輸出的單擊訊號，即為拴鎖訊號SMP或清除訊號CLR，而輸入訊號為傳送至第二時間延遲電路350的一輸入端的設(shè)定訊號PLS。第七固定電流源352的一電流I352與第十四電容354的電容值決定第二時間延遲電路350的一延遲時間，第二時間延遲電路350的一輸出端耦接于第二單擊訊號產(chǎn)生電路360的一輸入端，即第八及閘355的輸出端與第十二反相器361的輸入端相耦接。第八固定電流源362的一電流I362與第十五電容364的電容值決定單擊訊號的脈波寬度。
請參閱圖13，為本實用新型的實施例的導通電路的波形圖。拴鎖訊號SMP與清除訊號CLR如圖13所示。本實用新型是藉由設(shè)定訊號PLS的正緣而觸發(fā)第一脈波產(chǎn)生電路270在經(jīng)過一第一延遲時間TD1后即產(chǎn)生拴鎖訊號SMP，其是為具有一第一脈波寬度TP1的一單擊訊號，同一時間設(shè)定訊號PLS的正緣是觸發(fā)第二脈波產(chǎn)生電路280在經(jīng)過一第二延遲時間TD2后即產(chǎn)生具有一第二脈波寬度TP2的清除訊號CLR。第二延遲時間TD2長于第一延遲時間TD1。
請參閱圖14，是本實用新型實施例的第四電路的計時電路的電路圖。計時電路290包含有一計數(shù)器291、一暫存緩沖器293、一第五電路295以及一第十四反相器297。第十四反相器297的輸入端接收清除訊號CLR，而輸出端則耦接于計數(shù)器291。第五電路295用于產(chǎn)生一時脈訊號CLK。計數(shù)器291接收時脈訊號CLK與清除訊號CLR以產(chǎn)生一二進位碼。暫存緩沖器293依據(jù)拴鎖訊號SMP取樣二進位碼而產(chǎn)生第四訊號Nn...N0。第五電路295的一時間常數(shù)(RYCY)是關(guān)聯(lián)于第三電路300的時間常數(shù)(RXCX)，且計數(shù)器291的二進位碼代表切換訊號VPWM的一切換周期，所以切換訊號VPWM的切換周期T可決定為T＝RY×CY×NCount(12)其中，NCOUT為第四訊號Nn...N0的值。
因此，第三訊號VX是與二次側(cè)切換電流IS以及功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流IO有關(guān)，所以方程式(8)與方程式(11)可表示為如下VX=m×TNSTNP×RS×IO---(13)]]>其中，m是常數(shù)，其可表示為如下m=RY×CYRX×CX×NCount---(14)]]>由于時間常數(shù)RXCX是依據(jù)第四訊號Nn...N0被控制及程序化，所以(RYCY×NCOUT)的值等于RXCX的值，故第三訊號VX是與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流I0成比例。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍，凡依本實用新型權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及原理的等變化與修飾，均應包含于本實用新型的權(quán)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器，應用于一共振式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其包含有一第一電路，耦接于該共振式功率轉(zhuǎn)換器的一電流感測裝置，以依據(jù)該共振式功率轉(zhuǎn)換器的一變壓器的一切換電流，產(chǎn)生一第一訊號；一第二電路，耦接于該變壓器，依據(jù)該變壓器的一放電時間，產(chǎn)生一第二訊號；一第三電路，依據(jù)該第二訊號積分該第一訊號，產(chǎn)生一第三訊號；一切換電路，接收該第三訊號與一參考電壓，產(chǎn)生一切換訊號，該切換訊號用于切換該變壓器以調(diào)整該共振式功率轉(zhuǎn)換器的一輸出電流。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該第三電路的一時間常數(shù)是關(guān)聯(lián)于該切換訊號的切換頻率。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，更包含有一第四電路，其是依據(jù)該切換訊號的切換頻率產(chǎn)生一第四訊號，該第四訊號用于程式化該第三電路的時間常數(shù)，以進行積分。
4.如權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于，該第四電路在該第二訊號結(jié)束時產(chǎn)生一設(shè)定訊號，并在該切換訊號的導通時間產(chǎn)生一斜坡訊號，且依據(jù)該斜坡訊號產(chǎn)生一第一重置訊號，用以決定該切換訊號的一最大導通時間。
5.如權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，該第四電路包含有一導通電路，接收該第二訊號，該導通電路在該第二訊號結(jié)束時產(chǎn)生該設(shè)定訊號，并依據(jù)該設(shè)定訊號產(chǎn)生一清除訊號及一拴鎖訊號；一截止電路，接收該切換訊號，該截止電路在該切換訊號的導通時間產(chǎn)生該斜坡訊號，且依據(jù)該斜坡訊號產(chǎn)生該第一重置訊號，用以決定該切換訊號的該最大導通時間；一計時電路，接收該清除訊號與該拴鎖訊號，產(chǎn)生該第四訊號。
6.如權(quán)利要求5所述的控制器，其特征在于，該計時電路更包含有一第五電路，產(chǎn)生一時脈訊號；一計數(shù)器，接收該時脈訊號與該清除訊號，產(chǎn)生一二進位碼；一暫存緩沖器，依據(jù)該拴鎖訊號取樣該二進位碼，產(chǎn)生該第四訊號；其中，該第五電路的時間常數(shù)是關(guān)聯(lián)于該第三電路的時間常數(shù)，該計數(shù)器的該二進位碼為該切換訊號的一切換周期。
7.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該切換電路包含有一運算放大器，接收該第三訊號與該參考電壓，產(chǎn)生一誤差訊號；一比較器，接收該誤差訊號與一斜坡訊號，產(chǎn)生一第二重置訊號；一輸出電路，接收一設(shè)定訊號驅(qū)使該切換訊號導通，接收一第一重置訊號或該第二重置訊號驅(qū)使該切換訊號截止。
8.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該第一電路包含有一峰值偵測電路，耦接于該電流感測裝置，以依據(jù)該切換電流的峰值，產(chǎn)生一峰值訊號；一第一取樣電路，耦接該峰值偵測電路，取樣該峰值訊號產(chǎn)生該第一訊號。
9.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該第二電路包含有一第二取樣電路，耦接該變壓器，取樣該變壓器的一反射電壓，產(chǎn)生一取樣訊號用于得知該放電時間；一比較器，其一輸入端經(jīng)一偏移電壓耦接該變壓器，偵測該變壓器的該反射電壓，該比較器的另一輸入端接收該取樣訊號，該比較器的一輸出端輸出一結(jié)束訊號；一正反器，接收該切換訊號與該結(jié)束訊號，產(chǎn)生該第二訊號，該第二訊號是依據(jù)該切換訊號的截止狀態(tài)而致能，且該第二訊號是依據(jù)該結(jié)束訊號時而禁能。
10.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該第三電路包含有一電容，用于產(chǎn)生該第三訊號；一轉(zhuǎn)換電路，接收該第一訊號以產(chǎn)生一第一電流，用于對該電容充電；一開關(guān)，耦接于該第一電流與該電容之間，該第二訊號控制該開關(guān)以控制該第一電流對該電容充電；一第三取樣電路，耦接該電容，取樣該電容的電壓，產(chǎn)生該第三訊號；其中，該轉(zhuǎn)換電路的一電阻、該電容與該第一電流是決定該第三電路的時間常數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的控制器，其特征在于，該電阻的電阻值、該電容的電容值與該第一電流的電流值是決定于一第四訊號。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種控制輸出電流的控制器，其是偵測及控制功率轉(zhuǎn)換器的切換電流以控制輸出電流，本新型包含有一第一電路、一第二電路、一第三電路與一切換電路，第一電路依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的切換電流產(chǎn)生一第一訊號；第二電路偵測變壓器的放電時間；第三電路依據(jù)放電時間對第一訊號進行積分，以產(chǎn)生一第三訊號，第三電路的時間常數(shù)是可改變且與切換訊號的切換周期有關(guān)，所以第三訊號與輸出電流成比例；切換電路接收第三訊號并依據(jù)一參考電壓，以控制切換訊號的脈波寬度，所以可調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。
文檔編號G05F1/10GK2886912SQ20052014245
公開日2007年4月4日 申請日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者楊大勇 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司