專利名稱：應(yīng)用于電容充電的脈寬調(diào)變控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)變控制電路，特別涉及一種應(yīng)用于電容充電的脈寬 調(diào)變控制電路。
背景技術(shù)：
在數(shù)字相機(jī)的領(lǐng)域中，有時(shí)候使用者使用相機(jī)時(shí)，其拍攝影像的處的光線 不足，需要由閃光燈提供額外的光線，以取得較佳的攝影效果。然而，閃光燈 的燈管工作電壓(一般約300V)遠(yuǎn)高于照相機(jī)內(nèi)部電池的電壓(例如鋰電
池工作電壓約3V至4.2V， 2顆AA工作電壓電池約2V至3V)。
此時(shí)，相機(jī)內(nèi)部設(shè)有高壓充電電路，使用返馳式(Flyback)架構(gòu)，并利用高 圈數(shù)比的變壓器(由于相機(jī)輕薄短小，圈數(shù)比約10倍)，向高壓電容進(jìn)行充電， 以提升至高壓(一般約300V)，待高壓電容的電壓滿足閃光燈的工作電壓時(shí)， 則由高壓電容提供閃光燈瞬間閃光時(shí)所需的能量。
請參照圖l，為目前返馳式充電架構(gòu)的電路示意圖。如圖l，平均充電電 流Iin由變壓器40的一次側(cè)電流Ip，經(jīng)過輸入電容器Cin濾波后所產(chǎn)生，當(dāng)
Vin
功率開關(guān)SW導(dǎo)通時(shí)，變壓器40的一次側(cè)電流Ip以LP的斜率上升，直到
Vrefl
一次側(cè)電流Ip上升至R42時(shí)，則功率開關(guān)SW截止，其中Lp為變壓器40 的一次側(cè)電感值，此時(shí)儲(chǔ)存在變壓器40 —次側(cè)電感上的能量轉(zhuǎn)移到二次側(cè)電
感上，并經(jīng)過肖特基二極管Do對輸出電容器Co進(jìn)行充電。
Vout
接著，二次側(cè)電流Is會(huì)以Lsec的斜率逐漸下降到零，其中Lsec為變壓
器40的二次側(cè)電感值，功率開關(guān)SW的漏極電壓Vsw受到變壓器40的一次 側(cè)電感和雜散電容諧振而往下掉，直到漏極電壓Vsw掉到第二參考電壓 Vref2(例如，第二參考電壓Vref2為1.2伏特)時(shí)，則功率開關(guān)SW再次導(dǎo)通，
如此周而復(fù)始，直到對輸出電容器Co充電完成。
請參照圖2，為變壓器一次側(cè)電流、變壓器二次側(cè)電流與功率開關(guān)的漏極 電壓波形的時(shí)序圖。如圖2所示，當(dāng)功率開關(guān)SW截止后，變壓器40的二次 側(cè)電流Is逐漸下降到零，但功率開關(guān)SW的漏極電壓Vsw因諧振而下降至第 二參考電壓Vref2時(shí)，功率開關(guān)SW才再次導(dǎo)通，如此，將產(chǎn)生空白時(shí)間Tb， 而空白時(shí)間Tb占功率開關(guān)SW的截止時(shí)間Toff的比例會(huì)隨著漏極電壓Vsw 越高而越長(漏極電壓Vsw約正比于輸出電壓Vout)，由于此段空白時(shí)間一次 側(cè)電流Ip為負(fù)值，故平均充電電流Iin隨著輸出電壓Vout升高而遞減，故當(dāng) 輸出電容器Co的電壓越接近目標(biāo)值時(shí)，平均充電電流Iin越低，如此將造成 輸出電容器Co的充電時(shí)間加長。
因此，如何能提供一種可適應(yīng)性調(diào)整平均充電電流的脈寬調(diào)變控制電路， 成為研究人員待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明提供一種脈寬調(diào)變控制電路，通過檢測電容器的 充電狀態(tài)或輸入電壓的變化，適應(yīng)性調(diào)整變壓器一次側(cè)的電流，以使得平均充 電電流維持在接近恒定狀態(tài)，進(jìn)而加快電容器的充電速度。
本發(fā)明所揭露的脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換器，而 脈寬調(diào)變控制電路包含有脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)以 控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)；第一比較器，具有第一輸入端與第二輸入端，第
一輸入端接收第一參考電壓，第二輸入端接收與電源轉(zhuǎn)換器的變壓器一次側(cè)電 流成正比的感測電壓，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通且感測電壓達(dá)到第一參考電壓的電位 時(shí)，由第一比較器輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，而脈寬調(diào)變信號(hào)
產(chǎn)生器輸出使功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及參考電壓調(diào)整器，根據(jù)一個(gè)與電源轉(zhuǎn) 換器的輸出電壓相關(guān)的反饋電壓，輸出第一參考電壓。頁
另夕卜，本發(fā)明所揭露的脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換 器，而脈寬調(diào)變控制電路包含有脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變 信號(hào)以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)；第一比較器，具有第一輸入端與第二輸入 端，第一輸入端接收第一參考電壓，第二輸入端接收一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的變壓 器一次側(cè)電流成正比的感測電壓，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通且感測電壓達(dá)到第一參考電 壓的電位時(shí)，由第一比較器輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，脈寬調(diào) 變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及參考電壓調(diào)整器，根據(jù)電源轉(zhuǎn) 換器的輸入電壓，輸出第一參考電壓。
由這種脈寬調(diào)變控制電路，通過檢測電容器的充電狀態(tài)，使變壓器一次側(cè) 的電流作相對調(diào)整，換句話說，使得平均充電電流維持在接近恒定狀態(tài)，進(jìn)而 加快電容器的充電速度。另外，通過檢測輸入電壓的變化，使變壓器一次側(cè)的 電流作相對調(diào)整，以達(dá)成充電時(shí)間不隨輸入電壓的降低而延長的目的。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的返馳式充電架構(gòu)的電路示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)的變壓器一次側(cè)電流、變壓器二次側(cè)電流與功率開關(guān)的漏 極電壓波形的時(shí)序圖3A為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路示意圖； 圖3B為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路示意圖； 圖3C為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路示意圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的參考電壓調(diào)整器的電路方塊示意圖；及
圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的參考電壓調(diào)整器的細(xì)部電路示意圖。
其中，附圖標(biāo)記
IO脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器
20第一比較器
21第二比較器
22第三比較器
23第四比較器24第五比較器 30參考電壓調(diào)整器
31第一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路
32第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路
33節(jié)點(diǎn)
40變壓器
50脈寬調(diào)變控制電路 Cds寄生電容 Cin輸入電容器 Co 輸出電容器 Do肖特基二極管 MOS1 第一晶體管 MOS2 第二晶體管 MOS3 第三晶體管 MOS4 第四晶體管 MOS5 第五晶體管 MOS6 第六晶體管 MOS7 第七晶體管 MOS8 第八晶體管 Il第一電流 12第二電流 13第三電流 14第四電流 15第五電流 16第六電流 Iin 平均充電電流 Ip—次側(cè)電流
Rl 第一電阻 R2 第二電阻
R3 第三電阻
R42 電阻 SW 功率開關(guān) Ton導(dǎo)通時(shí)間 Toff截止時(shí)間 Vcs 感測電壓 Vin輸入電壓 Vfb反饋電壓 Vout輸出電壓 Vrefl第一參考電壓 Vref2第二參考電壓 Vref3第三參考電壓 Vsw漏極電壓
具體實(shí)施例方式
請參照圖3A，為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路示意圖。如圖3A所示，本發(fā)明 的脈寬調(diào)變控制電路50包含有脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10、第一比較器20、第二 比較器21、第三比較器22與參考電壓調(diào)整器30，其中脈寬調(diào)變控制電路50 可以例如是由集成電路(IC)所構(gòu)成，而脈寬調(diào)變控制電路50亦可包含功率開 關(guān)SW與電阻R42。
脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，根據(jù)輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)，并 輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān)SW，以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)SW，其中功 率開關(guān)SW可例如是金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconductor, mos)開 關(guān)，而功率開關(guān)SW具有寄生電容Cds。
第一比較器20，與脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10電性連接，具有第一輸入端(即 反相輸入端)與第二輸入端(及非反相輸入端)，第一輸入端接收第一參考電壓 Vref 1，第二輸入端接收一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的變壓器40 —次側(cè)電流Ip成正比 的感測電壓Vcs，當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vrefl 的電位時(shí)，則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10， 而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)輸出使功率開關(guān)SW截止的信號(hào)。
第二比較器21，具有第 -輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收功率開關(guān)SW的漏極電壓Vsw，第二輸入端接收第二 參考電壓Vref2，當(dāng)功率開關(guān)SW截止且功率開關(guān)的漏極電壓Vsw下降至第二 參考電壓Vref2的電位時(shí)，則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)輸出使功率開關(guān) SW導(dǎo)通的信號(hào)。
第三比較器22，具有第一輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收第三參考電壓Vref3，第二輸入端接收與輸出電壓 Vout相關(guān)的反饋電壓Vfb，若反饋電壓Vfb達(dá)到第三參考電壓Vref 3的電位時(shí)， 由第三比較器22輸出第三控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信 號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第三控制信號(hào)停止輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān)SW。
參考電壓調(diào)整器30，與第一比較器20電性連接，根據(jù)一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器 的輸出電壓Vout相關(guān)的反饋電壓Vfb，調(diào)整輸出第一參考電壓Vrefl的電壓 值，其中反饋電壓Vfb為輸出電壓Vout的分壓。
以下說明電路動(dòng)作原理，為了防止平均充電電流Iin隨著輸出電壓Vout 變動(dòng)，必須通過檢測輸出電壓Vout來控制脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器lO，使平均充 電電流Iin在整個(gè)充電過程中能維持定值。
當(dāng)功率開關(guān)SW截止且漏極電壓Vsw低于第二參考電壓Vref2的電位時(shí)， 則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW導(dǎo)通的信號(hào)。
當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vref 1的電位時(shí)， 則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW截止的信號(hào)。
如此，參考電壓調(diào)整器30可根據(jù)輸出電容器Co的充電狀態(tài)，適應(yīng)性調(diào)整 第一參考電壓Vrefl的電壓值，使得脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10控制功率開關(guān)SW 的動(dòng)作，進(jìn)而使平均充電電流I in在整個(gè)充電過程中能維持定值。
請參照圖3B，為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路示意圖。如圖3B所示，本發(fā)明 的脈寬調(diào)變控制電路50包含有脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10、第一比較器20、第二
比較器21、第三比較器22與參考電壓調(diào)整器30，其中脈寬調(diào)變控制電路50 可以例如是由集成電路(IC)所構(gòu)成，而脈寬調(diào)變控制電路50亦可包含功率開 關(guān)SW與電阻R42。
脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，根據(jù)輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)，并 輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān)SW，以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)SW，其中功 率開關(guān)SW可例如是金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconductor, mos)開 關(guān)，而功率開關(guān)SW具有寄生電容Cds。
第一比較器20，與脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10電性連接，具有第一輸入端(即 反相輸入端)與第二輸入端(及非反相輸入端)，第一輸入端接收第一參考電壓 Vrefl，第二輸入端接收一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的變壓器40 —次側(cè)電流Ip成正比 的感測電壓Vcs，當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vref 1 的電位時(shí)，則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10， 而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)輸出使功率開關(guān)SW截止的信號(hào)。
第二比較器21，具有第一輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收功率開關(guān)SW的漏極電壓Vsw，第二輸入端接收第二 參考電壓Vref2，當(dāng)功率開關(guān)SW截止且功率開關(guān)的漏極電壓Vsw下降至第二 參考電壓Vref2的電位時(shí)，則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)輸出使功率開關(guān) SW導(dǎo)通的信號(hào)。
第三比較器22，具有第一輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收第三參考電壓Vref3，第二輸入端接收與輸出電壓 Vout相關(guān)的反饋電壓Vfb，若反饋電壓Vfb達(dá)到第三參考電壓Vref3的電位時(shí)， 由第三比較器22輸出第三控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信 號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第三控制信號(hào)的電位狀態(tài)停止輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān) SW。
參考電壓調(diào)整器30，分別與電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓Vin以及第一比較器 20電性連接，根據(jù)電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓Vin的電壓值，調(diào)整輸出第一參考 電壓Vref 1的電壓值，其中輸入電壓Vin可以例如是電池電源，但不以此為限。
以下說明電路動(dòng)作原理，為了防止充電時(shí)間隨著輸入電壓Vin變動(dòng)，以輸 入電壓Vin是電池電源為例，由于電池電壓會(huì)隨著使用時(shí)間變長而逐漸降低，
而使輸入電壓Vin下降，所以必須通過檢測輸入電壓Vln來控制脈寬調(diào)變信號(hào) 產(chǎn)生器IO，使充電時(shí)間在整個(gè)充電過程中能維持定值。
當(dāng)功率開關(guān)SW截止且漏極電壓Vsw低于到第二參考電壓Vref2的電位時(shí)， 則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW導(dǎo)通的信號(hào)。
當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vrefl的電位時(shí)， 則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW截止的信號(hào)。
如此，參考電壓調(diào)整器30可根據(jù)輸入電壓Vin的電壓狀態(tài)，適應(yīng)性調(diào)整 第一參考電壓Vrefl的電壓值，使得脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10控制功率開關(guān)SW 的動(dòng)作，進(jìn)而使充電時(shí)間在整個(gè)充電過程中能維持定值。
請參照圖3C，為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路示意圖。如圖3C所示，本發(fā)明 的脈寬調(diào)變控制電路50包含有脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10、第一比較器20、第二 比較器21、第三比較器22與參考電壓調(diào)整器30，其中脈寬調(diào)變控制電路50 可以例如是由集成電路(IC)所構(gòu)成，而脈寬調(diào)變控制電路50亦可包含功率開 關(guān)SW與電阻R42。
脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，根據(jù)輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)，并 輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān)SW，以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)SW，其中功 率開關(guān)SW可例如是金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconductor, mos)開 關(guān)，而功率開關(guān)SW具有寄生電容Cds。
第一比較器20，與脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10電性連接，具有第一輸入端(即 反相輸入端)與第二輸入端(及非反相輸入端)，第一輸入端接收第一參考電壓 Vrefl，第二輸入端接收I個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的變壓器40 —次側(cè)電流Ip成正比 的感測電壓Vcs，當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vrefl 的電位時(shí)，則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10， 而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)輸出使功率開關(guān)SW截止的信號(hào)。
第二比較器21，具有第一輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收功率開關(guān)SW的漏極電壓Vsw，第二輸入端接收第二
參考電壓Vref2，當(dāng)功率開關(guān)SW截止且功率開關(guān)的漏極電壓Vsw下降至第二 參考電壓Vref2的電位時(shí)，則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)輸出使功率開關(guān) SW導(dǎo)通的信號(hào)。
第三比較器22，具有第一輸入端(即反相輸入端)與第二輸入端(及非反相 輸入端)，第一輸入端接收第三參考電壓Vref3，第二輸入端接收與輸出電壓 Vout相關(guān)的反饋電壓Vfb，若反饋電壓Vfb達(dá)到第三參考電壓Vref 3的電位時(shí)， 由第三比較器22輸出第三控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變信 號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第三控制信號(hào)停止輸出脈寬調(diào)變信號(hào)至功率開關(guān)SW。
參考電壓調(diào)整器30，分別與電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓Vin、第一比較器20 以及反饋電壓Vfb電性連接，根據(jù)電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓Vin的電壓值或反饋 電壓Vfb的電壓值，調(diào)整輸出第一參考電壓Vrefl的電壓值，其中反饋電壓 Vfb為輸出電壓Vout的分壓，輸入電壓Vin可以例如是電池電源，但不以此 為限。
以下說明電路動(dòng)作原理，為了防止平均充電電流Iin隨著輸出電壓Vout 變動(dòng)或充電時(shí)間隨著輸入電壓Vin變動(dòng)，首先，通過檢測輸出電壓Vout來控 制脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，使平均充電電流Iin在整個(gè)充電過程中能維持定 值。同樣的，以輸入電壓Vin是電池電源為例，由于電池電壓會(huì)隨著使用時(shí)間 變長而逐漸降低，而使輸入電壓Vin下降，所以必須通過檢測輸入電壓Vin 來控制脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，使充電時(shí)間在整個(gè)充電過程中能維持定值。
當(dāng)功率開關(guān)SW截止且漏極電壓Vsw低于第二參考電壓Vref2的電位時(shí)， 則由第二比較器21輸出第二控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第二控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW導(dǎo)通的信號(hào)。
當(dāng)功率開關(guān)SW導(dǎo)通且感測電壓Vcs達(dá)到第一參考電壓Vrefl的電位時(shí)， 則由第一比較器20輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10，而脈寬調(diào)變 信號(hào)產(chǎn)生器10根據(jù)第一控制信號(hào)的電位狀態(tài)(例如，高電壓電位)輸出使功率 開關(guān)SW截止的信號(hào)。
如此，參考電壓調(diào)整器30可根據(jù)輸入電壓Vin或輸出電壓Vout的電壓狀 態(tài)，適應(yīng)性調(diào)整第一參考電壓Vrefl的電壓值，使得脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器10
控制功率開關(guān)SW的動(dòng)作，進(jìn)而使平均充電電流Iin及充電時(shí)間在整個(gè)充電過
程中能維持定值。
請參照圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的參考電壓調(diào)整器的電路方塊示意圖。如 圖4所示，本發(fā)明的參考電壓調(diào)整器包含有第一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路31、第二 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路32、電流源Ibias與第一電阻Rl。
第--電壓-電流轉(zhuǎn)換電路31，接收反饋電壓Vfb，用以轉(zhuǎn)換反饋電壓Vfb 為第一電流Il，并輸出第一電流I1至節(jié)點(diǎn)33。
第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路32，接收輸入電壓Vin，用以轉(zhuǎn)換輸入電壓Vin 為第二電流I2，并輸出第二電流I2至節(jié)點(diǎn)33。
電流源Ibias，與節(jié)點(diǎn)33電性連接，用以提供一個(gè)恒定電流信號(hào)，而電 流源Ibias的電流值可根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行調(diào)整，其中第一電流II、第二電流 12與電流源Ibias的電流的總和等于第三電流13。
第一電阻R1，其一端電性連接至節(jié)點(diǎn)33，其另一端電性連接至接地端， 第三電流13流過第一電阻R1而產(chǎn)生第一參考電壓Vrefl。
另外，本發(fā)明的參考電壓調(diào)整器可視設(shè)計(jì)需求選擇性設(shè)計(jì)為一個(gè)電壓-電 流轉(zhuǎn)換電路或者兩個(gè)電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，其不脫離本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
請參照圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的參考電壓調(diào)整器的細(xì)部電路示意圖。如 圖5所示，本發(fā)明的參考電壓調(diào)整器電路包含有第四比較器23、第二電阻R2、 第一晶體管M0S1、第二晶體管M0S2、第三晶體管M0S3、第五比較器24、第三 電阻R3、第四晶體管M0S4、第五晶體管M0S5、第六晶體管M0S6、第七晶體管 M0S7與第八晶體管M0S8。
第四比較器23，具有第一輸入端(即反相輸入端)、第二輸入端(g卩非反相 輸入端)與輸出端，其第二輸入端接收反饋電壓Vfb。
第一晶體管M0S1，其柵極與第四比較器23的輸出端電性連接，其源極與 第四比較器23的第一輸入端電性連接，其中第一晶體管M0S1可以例如是N 型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第二電阻R2，其第一端與第一晶體管M0S1的源極電性連接，第二電阻R2 的第二端電性連接至接地端。
第二晶體管M0S2，其漏極、柵極與第一晶體管M0S1的漏極電性連接，第 二晶體管M0S2的源極電性連接至電源端，其中第二晶體管M0S2可以例如是P
型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第三晶體管M0S3，其柵極與第二晶體管M0S2的柵極電性連接，其漏極電 性連接至電源端，其源極電性連接至節(jié)點(diǎn)33，其中第三晶體管M0S3可以例如 是P型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第五比較器24，具有第一輸入端(即反相輸入端)、第二輸入端(即非反相 輸入端)與輸出端，其第二輸入端接收輸入電壓Vin。
第四晶體管M0S4，其柵極與第五比較器24的輸出端電性連接，第四晶體 管M0S4的漏極與第五比較器24的第一輸入端電性連接，其中第四晶體管M0S4 可以例如是N型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第三電阻R3，其第一端與第四晶體管M0S4的源極電性連接，第三電阻R3 的第二端電性連接至接地端。
第五晶體管M0S5，其漏極、柵極與第四晶體管M0S4的漏極電性連接，第 五晶體管M0S5的源極電性連接至電源端，其中第五晶體管M0S5可以例如是P 型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第六晶體管M0S6，其柵極與第五晶體管M0S5的柵極電性連接，其源極電 性連接至電源端，其中第六晶體管M0S6可以例如是P型金屬氧化物半導(dǎo)體， 但不以此為限。
第七晶體管M0S7，其漏極、柵極與第六晶體管M0S6的漏極電性連接，第 七晶體管M0S7的源極電性連接至接地端，其中第七晶體管M0S7可以例如是N 型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
第八晶體管M0S8，其柵極與第七晶體管M0S7的柵極電性連接，其源極電 性連接至接地端，第八晶體管M0S8的漏極電性連接至節(jié)點(diǎn)33，其中第八晶體 管MOS8可以例如是N型金屬氧化物半導(dǎo)體，但不以此為限。
以下說明電路動(dòng)作原理，首先，第二晶體管M0S2與第三晶體管M0S3構(gòu)成 第一電流鏡電路。第五晶體管M0S5與第六晶體管M0S6構(gòu)成第二電流鏡電路。 第七晶體管M0S7與第八晶體管M0S8構(gòu)成第三電流鏡電路。
第一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路31包含有第一電流鏡電路，而第一電流鏡電路根 據(jù)第一電流II產(chǎn)生相同于第一電流II的第二電流12。其中第一電流II的電
Vfb
流值為R2 °
第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路32包含有第二電流鏡電路與第三電流鏡電路，第
二電流鏡電路根據(jù)第三電流13產(chǎn)生相同于第三電流13的第四電流14，第三
電流鏡電路根據(jù)第四電流14產(chǎn)生相同于第四電流14的第五電流15。其中第
Vin
二電流鏡電路產(chǎn)生第三電流13的電流值為R3 。
由于第六電流I64bias+I2-I5，且第一參考電壓VrefK6氺Rl，所以第一 參考電壓Vref 1能夠隨著反饋電壓Vfb變大而變大，并隨輸入電壓Vin變小而 變大，因此，由調(diào)整第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3及電流源Ibias 的值，便能得到適當(dāng)?shù)牡谝粎⒖茧妷篤refl，使得平均充電電流Iin及充電時(shí) 間在充電過程中不隨著輸出電壓Vout或輸入電壓Vin而改變，進(jìn)而獲的較佳 的充電效率。
綜合以上所述，本發(fā)明的脈寬調(diào)變控制電路，通過檢測電容器的充電狀態(tài)， 使變壓器一次側(cè)的電流作相對調(diào)整，如此可使得平均充電電流維持在接近恒定 狀態(tài)，進(jìn)而加快電容器的充電速度。另外，通過檢測輸入電壓的變化，使平均 充電電流作相對調(diào)整，以達(dá)成充電時(shí)間不會(huì)因輸入電壓的降低而延長的目的。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該脈寬調(diào)變控制電路包含一脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)以控制該電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)；一第一比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收一第一參考電壓，該第二輸入端接收一與該電源轉(zhuǎn)換器的變壓器一次側(cè)電流成正比的感測電壓，當(dāng)該功率開關(guān)導(dǎo)通且該感測電壓達(dá)到該第一參考電壓的電位時(shí)，由該第一比較器輸出一第一控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及一參考電壓調(diào)整器，根據(jù)一個(gè)與該電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相關(guān)的反饋電壓，輸出該第一參考電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該參考電壓 調(diào)整器包含有一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用以轉(zhuǎn)換該反饋電壓為一第一電流，該電壓-電流 轉(zhuǎn)換電路包含有一電流鏡電路，用以根據(jù)該第一電流產(chǎn)生一與該第一電流相同 的第二電流；一電流源，與該電流鏡電路電性連接；以及一第一 電阻， 一第三電流流過該第一電阻而產(chǎn)生該第一參考電壓； 其中該電流鏡電路、該電流源以及該第一電阻電性連接于該第一比較器的 第一輸入端，該第二電流及該電流源的電流的總和等于該第三電流。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路 更包含一第二比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 該功率開關(guān)的漏極電壓，該第二輸入端接收一第二參考電壓，當(dāng)該功率開關(guān)截 止時(shí)且該漏極電壓下降至該第二參考電壓的電位時(shí)，由該第二比較器輸出 一第 二控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開 關(guān)導(dǎo)通的信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路 更包含一第三比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 一第三參考電壓，該第二輸入端接收該反饋電壓，若該反饋電壓達(dá)到該第三參 考電壓的電位時(shí)，由該第三比較器輸出一第三控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生 器，使該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器停止輸出該脈寬調(diào)變信號(hào)。
5、 一種脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在 于，該脈寬調(diào)變控制電路包含一脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)以切換該電源轉(zhuǎn)換器的 功率開關(guān)；一第一比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收一 第一參考電壓，該第二輸入端接收一與該電源轉(zhuǎn)換器的變壓器一次側(cè)電流成正 比的感測電壓，當(dāng)該功率開關(guān)導(dǎo)通且該感測電壓達(dá)到該第一參考電壓的電位 時(shí)，由該第一比較器輸出一第一控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào) 變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及一參考電壓調(diào)整器，根據(jù)該電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，輸出該第一參考電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該參考電壓 調(diào)整器包含有一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用以轉(zhuǎn)換該輸入電壓為一第一電流，該電壓-電流 轉(zhuǎn)換電路包含有一第一電流鏡電路，用以根據(jù)該第一電流產(chǎn)生一與該第一電流相同的第二 電流；及一第二電流鏡電路，用以根據(jù)該第二電流產(chǎn)生一與該第二電流相同的第三 電流；一電流源，與該電流鏡電路電性連接；以及 ， 一第一電阻， 一第四電流流過該第一電阻而產(chǎn)生該第一參考電壓； 其中該第二電流鏡電路、該電流源以及該第一電阻電性連接于該第一比較 器的該第一輸入端，該第三電流及該第四電流的總和等于該電流源的電流。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路 更包含一第二比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 該功率開關(guān)的漏極電壓，該第二輸入端接收一第二參考電壓，當(dāng)該功率開關(guān)截 止且該漏極電壓下降至該第二參考電壓的電位時(shí)，由該第二比較器輸出一第二 控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開關(guān)
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路 更包含一第三比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 一第三參考電壓，該第二輸入端接收一個(gè)與輸出電壓相關(guān)的反饋電壓，若該反 饋電壓達(dá)到該第三參考電壓的電位時(shí)，由該第三比較器輸出一第三控制信號(hào)至 該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，使該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器停止輸出該脈寬調(diào)變信號(hào)。
9、 一種脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在 于，該脈寬調(diào)變控制電路包含一脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)以切換該電源轉(zhuǎn)換器的 功率開關(guān)；一第一比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收一 第一參考電壓，該第二輸入端接收一與該電源轉(zhuǎn)換器的變壓器一次側(cè)電流成正 比的感測電壓，當(dāng)該功率開關(guān)導(dǎo)通且該感測電壓達(dá)到該第一參考電壓的電位 時(shí)，由該第一比較器輸出一第一控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào) 變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及一參考電壓調(diào)整器，根據(jù)一個(gè)與該電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相關(guān)的反饋電壓 以及該電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，輸出該第一參考電壓。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該參考電壓 調(diào)整器包含有一第一電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用以轉(zhuǎn)換該反饋電壓為一第一電流，該第一 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包含有一第一 電流鏡電路，用以根據(jù)該第一 電流產(chǎn)生一與 該第一 電流相同的第二電流；一第二電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，用以轉(zhuǎn)換該輸入電壓為一第三電流，該第二 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包含有一第二電流鏡電路，用以根據(jù)該第三電流產(chǎn)生一與該第三電流相同的第四電流；及一第三電流鏡電路，用以根據(jù)該第四電流產(chǎn)生一與該第四電流相同的第五 電流；一電流源，與該第一電流鏡電路以及該第三電流鏡電路電性連接；及 一第一電阻， 一第六電流流過該第一電阻而產(chǎn)生該第一參考電壓；其中該第三電流鏡電路、該電流源以及該第一電阻電性連接于該第一比較 器的該第一輸入端，該第二電流及該電流源的電流的總和等于該第六電流及該 第五電流的電流的總和。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路 更包含一第二比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 該功率開關(guān)的漏極電壓，該第二輸入端接收一第二參考電壓，當(dāng)該功率開關(guān)截 止且該漏極電壓下降至該第二參考電壓的電位時(shí)，由該第二比較器輸出一第二 控制信號(hào)至該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使該功率開關(guān) 導(dǎo)通的信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈寬調(diào)變控制電路，其特征在于，該控制電路更包含一第三比較器，具有一第一輸入端與一第二輸入端，該第一輸入端接收 一第三參考電壓，該第二輸入端接收一個(gè)與輸出電壓相關(guān)的反饋電壓，若該反 饋電壓達(dá)到該第三參考電壓的電位時(shí)，由該第三比較器輸出一第三控制信號(hào)至 該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，使該脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器停止輸出該脈寬調(diào)變信號(hào)。
全文摘要
一種脈寬調(diào)變控制電路，應(yīng)用于一電容充電的電源轉(zhuǎn)換器，而脈寬調(diào)變控制電路包含脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一脈寬調(diào)變信號(hào)以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)；第一比較器，其第一輸入端接收第一參考電壓，第二輸入端接收一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的變壓器一次側(cè)電流成正比的感測電壓，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通且感測電壓達(dá)到第一參考電壓的電位時(shí)，由第一比較器輸出第一控制信號(hào)至脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器，脈寬調(diào)變信號(hào)產(chǎn)生器輸出使功率開關(guān)截止的信號(hào)；以及參考電壓調(diào)整器，根據(jù)一個(gè)與電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相關(guān)的反饋電壓，輸出第一參考電壓。
文檔編號(hào)H02M3/24GK101394132SQ20071015418
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者朱益杉, 王昱斌, 趙興國 申請人:通嘉科技股份有限公司