專利名稱：控制器、電源供應(yīng)器與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種關(guān)于電源供應(yīng)器的保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
為了轉(zhuǎn)換效率以及產(chǎn)品體積的考慮，目前許多的電源供應(yīng)器都是屬于開(kāi)關(guān)式電源供應(yīng)器(switching mode power supply, SMPS)，控制一功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉，決定對(duì)于一電感元件的儲(chǔ)能與釋能，達(dá)到對(duì)負(fù)載供應(yīng)所需要的規(guī)格的電源。舉例來(lái)說(shuō)，圖1為已知的一 SMPS 10，其具有返馳式(flyback)架構(gòu)。橋式整流器12對(duì)市電交流電源AC整流，在IN端提供一線電壓電源Vin，其電壓可能高達(dá)100伏特至300伏特。通過(guò)CS端，控制器18檢測(cè)跨在電流檢測(cè)電阻16的檢測(cè)信號(hào)V。s，其在功率開(kāi)關(guān)15導(dǎo)通時(shí)，代表流經(jīng)變壓器20的一次側(cè)繞組24(primary winding)的電感電流。通過(guò) GATE端來(lái)開(kāi)關(guān)功率開(kāi)關(guān)15，控制器18控制電感電流增加或減少。二次側(cè)繞組(secondary winding) 22對(duì)于負(fù)載30提供輸出電源VQUT。輔助繞組(auxiliary winding) 23對(duì)控制器 18提供操作電源Vrc。開(kāi)關(guān)式電源供應(yīng)器多需要有保護(hù)機(jī)制，預(yù)防一些不正常(abnormal)狀況發(fā)生。一種常見(jiàn)的保護(hù)稱為過(guò)電壓保護(hù)，意指輸出電源Vtm的電壓過(guò)高而反應(yīng)的保護(hù)措施，可能是把開(kāi)關(guān)式電源供應(yīng)器中的功率開(kāi)關(guān)的關(guān)閉一長(zhǎng)段時(shí)間。圖2為一種普遍知道的過(guò)電壓保護(hù)方法。圖2中的過(guò)電壓保護(hù)電路形成于控制器 18中。如果比較器32得知檢測(cè)操作電源\c的電壓高過(guò)參考電壓Vkefi，就可能觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)。但是，因?yàn)槁└?leakage inductance)的原因，操作電源Vee的電壓并不能精確地反應(yīng)輸出電源Vtm的電壓。所以，圖2的方法并不準(zhǔn)確。圖3為另一種普遍知道的過(guò)電壓保護(hù)方法。一旦輸出電源Vtm的電壓高過(guò)齊納二極管38所設(shè)定的電壓時(shí)，光耦合器(photo-coupler) 36便拉低了比較器34的一輸入端的電壓，而觸發(fā)了過(guò)電壓信號(hào)SWP。只是，圖3需要額外增加齊納二極管38以及光耦合器 (photo-coupler) 36，對(duì)于產(chǎn)品成本與體積都有不良的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種控制器，用以控制一電源供應(yīng)器的一功率開(kāi)關(guān)。該電源供應(yīng)器提供一輸出電壓。該控制器包含有一多功能端、一時(shí)間延遲器、一過(guò)電壓檢測(cè)裝置、 以及一門控制器。該時(shí)間延遲器，用以于該功率開(kāi)關(guān)被關(guān)閉(OFF)后，提供一延遲時(shí)間。該過(guò)電壓檢測(cè)裝置(over voltage detection circuit)，于該延遲時(shí)間以后，比較該多功能端的電壓與一參考電壓，以觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)。該過(guò)電壓信號(hào)表示該輸出電壓超過(guò)一預(yù)設(shè)值。該門控制器，當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)啟(ON)時(shí)，依據(jù)該多功能端的電壓，來(lái)觸發(fā)關(guān)閉該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)。當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)啟(ON)時(shí)，該多功能端的電壓表示流經(jīng)該功率開(kāi)關(guān)的電流。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電源供應(yīng)器。該電源供應(yīng)器包含有一變壓器，其包含有一主繞組以及一輔助繞組。一功率開(kāi)關(guān)耦接于該主繞組。一檢測(cè)電阻耦接于該功率開(kāi)關(guān)與一接地電源線。一控制器具有一多功能端耦接至該檢測(cè)電阻。一二極管與一第一電阻，串接于該輔助繞組與該多功能端之間。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種控制方法，適用于一電源供應(yīng)器。該電源供應(yīng)器具有一功率開(kāi)關(guān)，并提供一輸出電壓。于該功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，依據(jù)一多功能端的電壓，來(lái)觸發(fā)關(guān)閉禁能一門信號(hào)，以關(guān)閉該功率開(kāi)關(guān)。該多功能端的電壓代表流經(jīng)一電感元件的電流。于該功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉一段延遲時(shí)間后，檢測(cè)該多功能端的電壓。當(dāng)該多功能端的電壓高過(guò)一預(yù)定值，觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)。


圖1為已知的一 SMPS。圖2與圖3為普遍知道的過(guò)電壓保護(hù)方法。圖4為依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一 SMPS。圖5顯示一部分的控制器以及控制器之外的元件。圖6為圖5中的信號(hào)波形圖。圖7為另一實(shí)施例，顯示一部分的控制器以及控制器之外的元件。圖8為依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的另一 SMPS。[主要元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明]10開(kāi)關(guān)式電源供應(yīng)器12橋式整流器14電流檢測(cè)電阻15功率開(kāi)關(guān)16電流檢測(cè)電阻18控制器20變壓器22二次側(cè)繞組23輔助繞組24一次側(cè)繞組30負(fù)載32、34比較器36光耦合器38齊納二極管43齊納二極管50比較器52門控制器54時(shí)間延遲器55過(guò)電壓檢測(cè)裝置56取樣器58遮蔽器80、80aSMPS
82、82a控制器84二極管86、88電阻CS/0VP多功能端Smed中繼信號(hào)Swp過(guò)電壓信號(hào)Tdelay延遲時(shí)間Vaux電壓Vcc操作電源Vcs電壓Vg信號(hào)Vgate門信號(hào)Vout輸出電源Vp短脈沖信號(hào)Veefi參考電壓VEEF_0VP參考電壓Vsamp取樣信號(hào)
具體實(shí)施例方式圖4為依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的一 SMPS 80。與圖1的SMPS 10不同的，SMPS 80有齊納二極管43、二極管84、電阻86與88、以及控制器82?？刂破?2可以是一單晶集成電路，有一多功能端CS/0VP。齊納二極管43、二極管 84與電阻86串接于輔助繞組23與多功能端CS/0VP之間，而電阻88連接于多功能端CS/ OVP與電流檢測(cè)電阻16之間。多功能端CS/0VP至少有兩個(gè)功能a)電流檢測(cè)；以及，b)過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)控制器82致能門信號(hào)VeATE，通過(guò)GATE端，開(kāi)啟功率開(kāi)關(guān)15時(shí)，多功能端CS/0VP 的電壓Vcs，會(huì)表示流經(jīng)功率開(kāi)關(guān)15的電流。此時(shí)，控制器82依據(jù)多功能端CS/0VP的電壓 Ves，來(lái)決定何時(shí)禁能門信號(hào)VeATE，關(guān)閉功率開(kāi)關(guān)15。在功率開(kāi)關(guān)15關(guān)閉后，輔助繞組23的電壓Vaux會(huì)大約反應(yīng)二次繞組的電壓，也大致反應(yīng)了輸出電源Vtm的電壓。如果，電壓Vaux低于齊納二極管43與二極管84所預(yù)設(shè)的電壓，那多功能端CS/0VP的電壓V。s就會(huì)大約是0伏特。如果，電壓Vaux高于那預(yù)設(shè)的電壓， 那多功能端CS/0VP的電壓V。s就會(huì)是一大于0伏特的值。為了預(yù)防漏感所導(dǎo)致的不準(zhǔn)確的問(wèn)題，控制器82會(huì)在功率開(kāi)關(guān)15關(guān)閉一段延遲時(shí)間后，比較電壓Vcs與一參考電壓。如果電壓Vcs高于這參考電壓，就會(huì)觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)，表示輸出電源Vtm的電壓已經(jīng)超過(guò)了齊納二極管43與二極管84所預(yù)設(shè)的電壓的一相對(duì)應(yīng)值。圖5顯示一部分的控制器82以及控制器82之外的元件。圖6為圖5中的信號(hào)波形圖?？刂破?2具有時(shí)間延遲器54、過(guò)電壓檢測(cè)裝置55、以與門控制器52。過(guò)電壓檢測(cè)裝置55包含有取樣器56與比較器50。當(dāng)信號(hào)Ve為邏輯上的“1”時(shí)，門信號(hào)VGATE也為邏輯上的“1”，功率開(kāi)關(guān)15導(dǎo)通，輔助繞組23的電壓Vaux是負(fù)值，其受到二極管84的阻擋，所以不會(huì)影響到多功能端CS/0VP 的電壓Vcs。所以，流經(jīng)功率開(kāi)關(guān)15的電流增加，電壓Vcs也隨之增加，如同圖6所示。當(dāng)電壓V。s到一定程度時(shí)，門控制電路52會(huì)使信號(hào)Ve轉(zhuǎn)態(tài)為邏輯上的“0”，關(guān)閉功率開(kāi)關(guān)15。功率開(kāi)關(guān)15 —關(guān)閉，輔助繞組23的電壓Vaux —開(kāi)始會(huì)振蕩一段短時(shí)間，之后穩(wěn)定于一正值，此正值大約比例于輸出電源Vott的電壓。時(shí)間延遲器54，于功率開(kāi)關(guān)15被關(guān)閉后，提供一延遲時(shí)間TDEUY。延遲時(shí)間Tdeuy用以避免電壓Vaux振蕩所導(dǎo)致不準(zhǔn)確問(wèn)題。延遲時(shí)間Tdeuy之后，取樣器56發(fā)出短脈沖信號(hào)VP，對(duì)多功能端CS/0VP的電壓Vcs取樣，產(chǎn)生取樣信號(hào)VSAMP。在短脈沖信號(hào)Vp為邏輯上的“0”時(shí)，取樣信號(hào)Vsamp接地，固定為0 ；在短脈沖信號(hào)Vp為邏輯上的“1”時(shí)，取樣信號(hào)Vsamp等于電壓V。s。如同先前所述的，如果輸出電源 Vout的電壓高，輔助繞組23的電壓Vaux也會(huì)高。一旦，輔助繞組23的電壓Vaux高到使齊納二極管43崩潰了，會(huì)使取樣信號(hào)Vsamp高于參考電壓VKEF_WP，則比較器50觸發(fā)過(guò)電壓信號(hào)SQVP。 舉例來(lái)說(shuō)，被觸發(fā)的電壓信號(hào)Swp可使門控制器52在幾個(gè)連續(xù)開(kāi)關(guān)周期都一直維持信號(hào)Ve 于邏輯上的“0”。圖7為另一實(shí)施例，顯示一部分的控制器82a以及控制器82a之外的元件。圖6 也可以為圖7中的信號(hào)波形圖。在圖7中，比較器50與遮蔽器58可視為一過(guò)電壓檢測(cè)裝置。在圖7中，比較器50比較多功能端CS/0VP的電壓與參考電壓V ，以觸發(fā)中繼信號(hào) S_。這個(gè)中繼信號(hào)Smed絕大部分時(shí)間內(nèi)是被遮蔽器58中的與門所遮蔽，只有當(dāng)遮蔽器58 中的短脈沖信號(hào)Vp為邏輯上的“1”時(shí)，中繼信號(hào)Smed的邏輯電平，就會(huì)通過(guò)，作為過(guò)電壓信號(hào)Swp的邏輯電平。圖7的實(shí)施例的其它操作原理可以參考圖5的說(shuō)明得知，不再累述。圖8為依據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的另一 SMPS 80a。與圖4的SMPS 80不同的，SMPS 80a 沒(méi)有齊納二極管43。在圖8中，于功率開(kāi)關(guān)15關(guān)閉后，功能端CS/0VP的電壓Vcs大約反應(yīng)了輔助繞組 23的電壓Vaux，也大致反應(yīng)了輸出電源Vqut的電壓。所以，在功率開(kāi)關(guān)15關(guān)閉一段延遲時(shí)間后，控制器82比較電壓Vcs與一參考電壓。如果電壓Vcs高于這參考電壓，就會(huì)觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)，表示輸出電源Vtm的電壓已經(jīng)超過(guò)了這參考電壓所相對(duì)應(yīng)的值。至于圖8的控制器82的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)圖5與圖7或是等同的電路來(lái)實(shí)施。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制器，用以控制一電源供應(yīng)器的一功率開(kāi)關(guān)，該電源供應(yīng)器提供一輸出電壓， 該控制器包含有一多功能端；一時(shí)間延遲器，用以于該功率開(kāi)關(guān)被關(guān)閉后，提供一延遲時(shí)間； 一過(guò)電壓檢測(cè)裝置，于該延遲時(shí)間以后，比較該多功能端的電壓與一參考電壓，以觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)，該過(guò)電壓信號(hào)表示該輸出電壓超過(guò)一預(yù)設(shè)值；以及一門控制器，當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，依據(jù)該多功能端的電壓，來(lái)觸發(fā)關(guān)閉該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)；其中，當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，該多功能端的電壓表示流經(jīng)該功率開(kāi)關(guān)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，該過(guò)電壓檢測(cè)裝置包含有一取樣器，于該延遲時(shí)間后，對(duì)該多功能端的電壓取樣，以產(chǎn)生一取樣信號(hào)；以及一比較器，比較該取樣信號(hào)與該參考電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中，該過(guò)電壓檢測(cè)裝置包含有一比較器，比較該多功能端的電壓與該參考電壓，以觸發(fā)一中繼信號(hào)；以及一遮蔽器，于該延遲時(shí)間內(nèi)，遮蔽該中繼信號(hào)，于該延遲時(shí)間后的至少一預(yù)定時(shí)間內(nèi)， 以該中繼信號(hào)作為該過(guò)電壓信號(hào)。
4.一種電源供應(yīng)器，包含有一變壓器，包含有一主繞組以及一輔助繞組；一功率開(kāi)關(guān)，耦接于該主繞組；一檢測(cè)電阻，耦接于該功率開(kāi)關(guān)與一接地電源線；一控制器，具有一多功能端耦接至該檢測(cè)電阻；以及一二極管與一第一電阻，串接于該輔助繞組與該多功能端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源供應(yīng)器，還包含有一第二電阻，耦接于該檢測(cè)電阻與該多功能端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源供應(yīng)器，還包含有一齊納二極管，該齊納二極管、該二極管與該第一電阻，串接于該輔助繞組與該多功能端之間。
7.—種控制方法，適用于一電源供應(yīng)器，該電源供應(yīng)器具有一功率開(kāi)關(guān)，并提供一輸出電壓，該控制方法包含有于該功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，依據(jù)一多功能端的電壓，來(lái)觸發(fā)關(guān)閉禁能一門信號(hào)，以關(guān)閉該功率開(kāi)關(guān)，其中，該多功能端的電壓代表流經(jīng)一電感元件的電流；以及于該功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉一段延遲時(shí)間后，檢測(cè)該多功能端的電壓，其中，當(dāng)該多功能端的電壓高過(guò)一預(yù)定值，觸發(fā)一過(guò)電壓信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，該電源供應(yīng)器包含有一輔助繞組、一齊納二極管、一二極管與一第一電阻，該齊納二極管、該二極管與該第一電阻串接于該輔助繞組與該多功能端之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其中，該電源供應(yīng)器包含有一檢測(cè)電阻以及一第二電阻，該檢測(cè)電阻耦接于該功率開(kāi)關(guān)與一接地電源線之間，該第二電阻耦接于該檢測(cè)電阻與該多功能端之間。
全文摘要
控制器、電源供應(yīng)器與控制方法。該電源供應(yīng)器包含有一變壓器，其包含有一主繞組以及一輔助繞組。一功率開(kāi)關(guān)耦接于該主繞組。一檢測(cè)電阻耦接于該功率開(kāi)關(guān)與一接地電源線。一控制器具有一多功能端耦接至該檢測(cè)電阻。一二極管與一第一電阻，串接于該輔助繞組與該多功能端之間。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102468757SQ20101055467
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者陳仁義, 黃國(guó)建 申請(qǐng)人:通嘉科技股份有限公司