專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用在馳返式電源轉(zhuǎn)換器的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種電源轉(zhuǎn)換器，特別是關(guān)于一種應(yīng)用在馳返式電源轉(zhuǎn)換器無(wú)需檢測(cè)輸入電壓的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
圖1顯示傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器，其包括變壓器12具有一次側(cè)線圈Lp及二次側(cè)線圈 Ls ；功率開(kāi)關(guān)Ql連接一次側(cè)線圈Lp ；感測(cè)電阻Rs與功率開(kāi)關(guān)Ql串聯(lián)；控制器10輸出控制信號(hào)PWM控制功率開(kāi)關(guān)Ql以使變壓器12將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)為輸出電壓Vo?？刂破?0藉由檢測(cè)感測(cè)電阻Rs的跨壓得到與通過(guò)功率開(kāi)關(guān)Ql的電流Ip相關(guān)的感測(cè)信號(hào)Vcs，在理想狀態(tài)下，當(dāng)感測(cè)信號(hào)Vcs達(dá)到預(yù)設(shè)的電流限制信號(hào)Vlimit時(shí)，控制器10將關(guān)閉(turn off) 功率開(kāi)關(guān)Ql以限制電流Ip的最大值，進(jìn)而使負(fù)載電流Io穩(wěn)定，換言之，功率開(kāi)關(guān)Ql的導(dǎo)通時(shí)間等于控制信號(hào)PWM的工作時(shí)間(on-time)，因此通過(guò)功率開(kāi)關(guān)Ql的電流Ip = (Vin/Lp) XTon公式 1其中，Ton是控制信號(hào)PWM的工作時(shí)間(on-time)。根據(jù)公式1可求得電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率Po = 0. 5 X (Lp/Ts) X Ip2 = Vin2 X Ton2/ (2 X Lp X Ts)，公式 2其中，Ts為功率開(kāi)關(guān)Ql的切換周期。如公式2所示，控制電流Ip的最大值可以穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率Po。然而，實(shí)際上，從感測(cè)信號(hào)Vcs達(dá)到電流限制信號(hào)Vlimit 至功率開(kāi)關(guān)Ql關(guān)閉存在一固定的傳遞延遲(propagation delay)時(shí)間Td，如圖2所示，因此功率開(kāi)關(guān)Ql實(shí)際的導(dǎo)通時(shí)間等于Ton+Td，公式2因而可改寫(xiě)為Po = 0. 5 X (Lp/Ts) X Ip2 = Vin2 X (Ton+Td) 7 (2 X Lp X Ts)。公式 3參照?qǐng)D2，由于傳遞延遲時(shí)間Td的影響，感測(cè)信號(hào)Vcs的實(shí)際峰值將大于Vlimit， 而在不同輸入電壓Vin下，感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率不同，其峰值也不同。如圖2的波形14所示當(dāng)輸入電壓Vin為高壓時(shí)，感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率較大，相反的，如圖2的波形16所示當(dāng)輸入電壓Vin為低壓時(shí)，感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率較小，由于傳遞延遲時(shí)間Td固定，因此輸入電壓 Vin為高壓時(shí)的感測(cè)信號(hào)Vcs的峰值大于輸入電壓Vin為低壓時(shí)的感測(cè)信號(hào)Vcs的峰值。 因?yàn)楦袦y(cè)信號(hào)Vcs的峰值隨著輸入電壓Vin的變化而改變，所以電流Ip的峰值也將跟著輸入電壓Vin的變化而改變，再由公式3可知，電流Ip的峰值的改變將使電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率Po不穩(wěn)定。為了避免上述問(wèn)題，控制器10的輸入端IN經(jīng)電阻Ri連接電源轉(zhuǎn)換器的電源輸入端，用以檢測(cè)輸入電壓Vin，控制器10將根據(jù)所檢測(cè)到的輸入電壓Vin來(lái)調(diào)整電流限制信號(hào)Vlimit，以使電流Ip的峰值不隨輸入電壓Vin的變化而改變。然而，在此檢測(cè)輸入電壓的方法中，電阻Ri將造成功率損失，尤其是在輸入電壓 Vin為高壓的情況下。為了減少功率損失，目前已有許多方法可以在不檢測(cè)輸入電壓Vin的情況下取得輸入電壓Vin的資訊以調(diào)整電流限制信號(hào)Vlimit，例如美國(guó)專(zhuān)利第6，674，656 號(hào)及第7，643，313號(hào)利用控制信號(hào)PWM的工作時(shí)間來(lái)判斷輸入電壓Vin的大小，據(jù)以調(diào)整電流限制信號(hào)Vlimit。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)第7，616，461號(hào)則是藉由取得兩個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)上感測(cè)信號(hào)Vcs的差值來(lái)判斷感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率，進(jìn)而判斷輸入電壓Vin的大小以調(diào)整電流限制信號(hào)Vlimit。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種應(yīng)用在電源轉(zhuǎn)換器無(wú)需檢測(cè)輸入電壓的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法。一種應(yīng)用在電源轉(zhuǎn)換器無(wú)需檢測(cè)輸入電壓的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法包括檢測(cè)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的電流以得到感測(cè)信號(hào)；取得該感測(cè)信號(hào)由第一準(zhǔn)位上升至第二準(zhǔn)位的時(shí)間； 根據(jù)該時(shí)間決定電流限制信號(hào)用以限制該通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的電流的最大值，進(jìn)而使該電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率穩(wěn)定。


圖1顯示傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器；圖2顯示在不同輸入電壓下的感測(cè)信號(hào)波形；圖3顯示本發(fā)明的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法；圖4顯示應(yīng)用本發(fā)明方法的電源轉(zhuǎn)換器；圖5顯示在不同輸入電壓下的感測(cè)信號(hào)Vcs由準(zhǔn)位Vrefl上升至準(zhǔn)位Vref2的時(shí)間；圖6顯示時(shí)間At對(duì)電流限制信號(hào)Vlimit的曲線；以及圖7顯示圖4的感測(cè)信號(hào)Vcs在不同輸入電壓Vin下的波形。附圖標(biāo)號(hào)10控制器12 變壓器14感測(cè)信號(hào)Vcs的波形16感測(cè)信號(hào)Vcs的波形30功率限制器32 比較器34 正反器40感測(cè)信號(hào)Vcs的波形42感測(cè)信號(hào)Vcs的波形
具體實(shí)施例方式圖3顯示本發(fā)明的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法。圖4顯示應(yīng)用本發(fā)明方法的電源轉(zhuǎn)換器，其與圖1的電路同樣包括控制器10、變壓器12、功率開(kāi)關(guān)Ql及感測(cè)電阻Rs，但是控制器10并不檢測(cè)輸入電壓Vin。在此實(shí)施例中，控制器10包括功率限制器30根據(jù)感測(cè)信號(hào) Vcs決定電流限制信號(hào)Vlimit ；比較器32比較電流限制信號(hào)Vlimit及感測(cè)信號(hào)Vcs產(chǎn)生比較信號(hào)Sl ；以及正反器34根據(jù)時(shí)脈CLK及比較信號(hào)Sl決定控制信號(hào)PWM。參照?qǐng)D3及圖4，如圖3的步驟S20所示，控制器10藉由檢測(cè)感測(cè)電阻Rs上的電壓以檢測(cè)與通過(guò)功率開(kāi)關(guān)Ql的電流Ip，進(jìn)而得到與電流Ip相關(guān)的感測(cè)信號(hào)Vcs。接著進(jìn)行步驟S22，功率限制器30取得感測(cè)信號(hào)Vcs由準(zhǔn)位Vrefl上升至準(zhǔn)位Vref2的時(shí)間Δ t，如圖5所示在不同輸入電壓Vin下的感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率不同，在高輸入電壓Vinl時(shí)，如波形40所示的感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率較大，所以由準(zhǔn)位Vrefl上升至準(zhǔn)位Vref2的時(shí)間Δ tl較短，相反的，在低輸入電壓Vin2時(shí)，如波形42所示的感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率較小，所以由準(zhǔn)位Vref 1上升至準(zhǔn)位 Vref2的時(shí)間At2較長(zhǎng)，換言之，功率限制器30可以藉由所取得的時(shí)間At來(lái)判斷感測(cè)信號(hào)Vcs的斜率，進(jìn)而判別輸入電壓Vin的值，因此，本發(fā)明的方法無(wú)需檢測(cè)輸入電壓Vin，即可知道輸入電壓Vin的變化。接下來(lái)進(jìn)行步驟S24，功率限制器30將所得到的時(shí)間Δ t乘上預(yù)設(shè)的參數(shù)K產(chǎn)生調(diào)整值KX At。最后進(jìn)行步驟S26，功率限制器30將調(diào)整值KX At與預(yù)設(shè)的臨界值Vc相加產(chǎn)生電流限制信號(hào)Vlimit = Vc+KX Δ t，由于參數(shù)K及臨界值Vc為定值，因此可以得到如圖6所示的時(shí)間At對(duì)電流限制信號(hào)Vlimit的曲線。由圖6可知，當(dāng)時(shí)間At增加時(shí)，電流限制信號(hào)Vlimit也跟著增加，也就是說(shuō)，在低輸入電壓Vin2時(shí)，如圖7的波形42所示功率限制器30將提供較高的電流限制信號(hào)Vlimit，相反的，在高輸入電壓Vinl時(shí)，如圖7的波形40所示功率限制器30將提供較低的電流限制信號(hào)Vlimit，因此在不同輸入電壓Vin 下，感測(cè)信號(hào)Vcs的峰值都相同，進(jìn)而使電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率Po穩(wěn)定。上述的參數(shù)K可以藉由推導(dǎo)而得，參照?qǐng)D7，由于在不同輸入電壓Vin下的感測(cè)信號(hào)Vcs的峰值均相同，而且感測(cè)信號(hào)Vcs的峰值等于電流限制信號(hào)Vlimit加上因傳遞延遲時(shí)間Td所造成的變化量，因此可推得(Vc+KX Atl) + [(Vinl/Lp) XRsXTd]= (Vc+KX At2) + [(Vin2/Lp) XRsXTd],公式 4最后可推得參數(shù)K = [(Vin2-Vinl)/(Atl-At2)] XRsXTd/Lp。 公式 5以上對(duì)于本發(fā)明的較佳實(shí)施例所作的敘述是為闡明的目的，而無(wú)意限定本發(fā)明精確地為所揭露的形式，基于以上的教導(dǎo)或從本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而作修改或變化是可能的，實(shí)施例是為解說(shuō)本發(fā)明的原理以及讓本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種實(shí)施例利用本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用上而選擇及敘述，本發(fā)明的技術(shù)思想企圖由權(quán)利要求及其均等來(lái)決定。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用在馳返式電源轉(zhuǎn)換器無(wú)需檢測(cè)輸入電壓的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法包括下列步驟(A)檢測(cè)通過(guò)所述馳返式電源轉(zhuǎn)換器中功率開(kāi)關(guān)的電流以得到感測(cè)信號(hào)；(B)取得所述感測(cè)信號(hào)由第一準(zhǔn)位上升至第二準(zhǔn)位的時(shí)間，所述時(shí)間與輸入電壓相關(guān)；以及(C)根據(jù)所述時(shí)間決定電流限制信號(hào)，用以限制通過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流的最大值。
2.如權(quán)利要求1的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法，其特征在于，所述步驟(C)包括 將所述時(shí)間與一預(yù)設(shè)的參數(shù)相乘產(chǎn)生調(diào)整值；以及將所述調(diào)整值與一預(yù)設(shè)的臨界值相加產(chǎn)生電流限制信號(hào)。
全文摘要
一種應(yīng)用在電源轉(zhuǎn)換器無(wú)需檢測(cè)輸入電壓的電流限制信號(hào)產(chǎn)生方法，檢測(cè)通過(guò)功率開(kāi)關(guān)的電流得到感測(cè)信號(hào)，接著計(jì)算該感測(cè)信號(hào)由第一準(zhǔn)位上升至第二準(zhǔn)位的時(shí)間，最后再根據(jù)該時(shí)間決定電流限制信號(hào)以限制該電流的最大值，進(jìn)而使該電源轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102468742SQ20101054119
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者吳信義, 黃志豐 申請(qǐng)人:日隆電子股份有限公司