CN100461599C - 功率转换器的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种控制输出电流的控制器，其是侦测及控制功率转换器的切换电流以控制输出电流，本发明包含有一个第一电路、一个第二电路、一个第三电路与一个切换电路，第一电路依据功率转换器的切换电流产生一个第一讯号；第二电路侦测变压器的放电时间；第三电路依据放电时间对第一讯号进行积分，以产生一个第三讯号，第三电路的时间常数是可改变且与切换讯号的切换周期有关，所以第三讯号系与输出电流成比例；切换电路接收第三讯号并依据一个参考电压，以控制切换讯号的脉波宽度，所以可调整功率转换器的输出电流。

Description

功率转换器的控制器

技术领域：

本发明是有关于一种功率转换器，特别是指共振式功率转换器的控制器，其是控制共振式功率转换器的输出电流。

背景技术：

按，现今多种功率转换器广泛运用于提供调整电压及电流。现今的功率转换器为了精确控制输出电流，会在输出端设有一个电流侦测电路与一个控制电路。然而，输出端的电流侦测电路会导致功率消耗，尤其是在输出电流愈高时功率消耗更为明显。此外，输出端的控制电路会占用印刷电路板(Print Circuit Board，PCB)的空间以及增加功率转换器的制造成本。

因此，基于上述的问题，本发明提供一个控制电路，该控制电路是结合功率转换器的切换电路，以用于控制输出电流。因为功率转换器的切换电流一般小于输出电流，所以利用切换电流控制输出电流可减少功率消耗。此外，控制电路更可与切换电路整合为一个集成电路，以有效地减少功率转换器的空间及成本。

发明内容：

本发明的主要目的，在于提供一种功率转换器的控制器，其是利用功率转换器的切换电流控制功率转换器的输出电流，以达降低功率消耗与减少占用空间的目的。

本发明提供一种功率转换器的控制器，其应用于共振式功率转换器，本发明的控制器藉由控制功率转换器的切换电流，以控制功率转换器的输出电流。控制器包含有一个第一电路，用于侦测功率转换器的一个变压器的切换电流以产生一个第一讯号；一个第二电路，耦接于变压器，并取样该变压器的一个反射电压，而得知该变压器的一个放电时间而产生一个第二讯号；一个第三电路，依据第二讯号对第一讯号进行积分以产生一个第三讯号；一个切换电路，接收第三讯号与一个参考电压以产生一个切换讯号，用以切换变压器以调整功率转换器的输出电流。其中，为达到精确控制输出电流的目的，第三电路的时间常数是设计为关联于切换讯号的切换频率。

本发明的有益效果是：提供了一种功率转换器的控制器，其是利用功率转换器的切换电流控制功率转换器的输出电流，可以达降低功率消耗与减少占用空间的目的。

附图说明：

图1是本发明实施例的共振式功率转换器的电路图；

图2是本发明实施例的共振式功率转换器的波形图；

图3是本发明实施例的控制器的电路图；

图4是本发明实施例的输出电压相对于输出电流的变化的曲线图；

图5是本发明实施例的电压控制回路的电路图；

图6是本发明实施例的第一电路的电路图；

图7是本发明实施例的第二电路的电路图；

图8是本发明实施例的第三电路的电路图；

图9是本发明实施例的第四电路的电路图；

图10是本发明实施例的第四电路的截止电路的电路图；

图11是本发明实施例的第四电路的导通电路的电路图；

图12是本发明实施例的导通电路的脉波产生电路的电路图；

图13是本发明的实施例的导通电路的波形图；

图14是本发明实施例的第四电路的计时电路的电路图。

图号说明：

10  变压器          20  功率晶体管           30  电流感测电阻

32  补偿电容        40  整流器               45  滤波电容

50  电阻            51  电阻                 53  齐纳二极管

55  光耦合器        60  整流器               65  电源电容

70  控制器          71  第一运算放大器        75  第一比较器

80  切换电路        90  输出电路             91  第一与门

92  第二与门        93  第一反相器            95  第一正反器

100 第一电路         101 第二运算放大器       103 第二取样电路

105 第四比较器      106 偏移电压             109 第四开关

112 第八电容        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 第五与门

120 第二固定电流源  121 第六电容             122 第三晶体管

123 第三固定电流源  124 第七电容             125 第四晶体管

126 第一时间延迟电路 127 第一单击讯号产生电路

150 第二反相器        151 第三反相器        152 第四反相器

155 第三与门          156 第四与门          200 第二电路

210 截止电路          211 第四固定电流源    212 第五固定电流源

215 第五比较器        217 第六晶体管        218 第七晶体管

223 第十一电容         224 第十二电容        241 第七反相器

242 第八反相器        245 第一反与门         246 第六与门

250 导通电路          251 第八晶体管        252 第十三电容

253 第六固定电流源    261 第九反相器        262 第十反相器

263 第二反与门        265 第七与门          270 第一脉波产生电路

280 第二脉波产生电路  290 计时电路          291 计数器

293 暂存缓冲器        295 振荡器            297 第十四反相器

300 第三电路          305 峰值侦测电路      307 第一取样电路

310 第三比较器        312 第二开关          315 第四电容

320 第一固定电流源     325 第三开关          330 第一开关

335 第五电容          350 第二时间延迟电路  351 第十一反相器

352 第七固定电流源    353 第九晶体管        354 第十四电容

355 第八与门          360 第二单击讯号产生电路

361 第十二反相器      362 第八固定电流源    363 第十晶体管

364 第十五电容        365 第九与门          366 第十三反相器

400 第四电路          405 电压对电流转换电路

410 第三运算放大器    420 第五晶体管

421 晶体管            422 晶体管            423 晶体管

424 晶体管            425 晶体管            430 开关

431 开关              432 开关              433 开关

434 开关              435 开关              450 电阻

451   电阻         452   电阻         453   电阻

454   电阻         455   电阻         460   第五开关

461   第八开关     462   第六开关     465   第三取样电路

472   输出电容     482   开关         483   开关

484   开关         485   开关         486   第七开关

489   第九电容     490   第十电容     600   电压控制回路

610   第二晶体管   611   电阻         612   电阻

613   电阻         620   加法电路     630   第二比较器

CLR   清除讯号     FB    回授端       GND   接地端

I₁₂₀  第二电流     I₁₂₃  第三电流      I₄₂₀  第一电流

I₃₅₂  电流         I₃₆₂  电流          I₀输出电流

I_P    一次侧切换电流        I_PA   一次侧切换电流峰值

I_S    二次侧切换电流        I_SA   二次侧切换电流峰值

N_A    辅助绕组     N_P   一次侧绕组     N_S    二次侧绕组

OUT   输出端       PLS  设定讯号       RAMP  斜坡讯号

RST   第一重置讯号  SMP 栓锁讯号       STB   电压取样讯号

S_DS   第二讯号     S_I   电流回路讯号   S_v    电压回路讯号

T     切换周期     TD₁  第一延迟时间   T_D2    第二延迟时间

T_DSD  放电时间     T_ON   导通时间      T_P1    第一脉波宽度

T_P2   第二脉波宽度 VALY 波谷侦测讯号  V_AUX    反射电压

VCC   电源供应端   DET  电压侦测端    VS     电流感测端

V_A    第一讯号     V_DET  侦测电压      V_FB     回授讯号

V_IN   输入电压     V₀   输出电压      V_PWM    切换讯号

V_REF1 参考电压     V_REF2 参考电压      V_S      一次侧切换电流讯号

V_SP   峰值讯号     V_X   第三讯号

具体实施方式：

为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如下：

请参阅图1，是本发明实施例的共振式功率转换器的电路图。本发明的共振式功率转换器包含有一个变压器10，其设置有一个辅助绕组N_A、一个一次侧绕组N_P及一个二次侧绕组N_S；一个控制器70，其产生一个切换讯号V_PWM并透过一个功率晶体管20，用以切换该变压器10，以调整功率转换器的输出电压V₀与输出电流I₀。请一并参阅图2，是本发明实施例的共振式功率转换器的波形图。当切换讯号V_PWM为高准位时会驱使功率晶体管20导通，因而在变压器10的一次侧产生一个一次侧切换电流I_P。该一次侧切换电流I_P的峰值I_PA可表示为如下：

$I_{\mathrm{PA}}=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{L_P}\×T_{\mathrm{ON}}---\left(1\right)$

其中，V_IN是一个输入电压，施加至变压器10；L_P是变压器10的一次侧绕组N_P的电感值；T_ON是切换讯号V_PWM的一个导通时间。

一旦切换讯号V_PWM降至低准位时，变压器10所储存的能量将传送至变压器10的二次侧，且透过一个整流器40而传送至该功率转换器的输出端，整流器40耦接有一个滤波电容45。变压器10的二次侧具有一个二次侧切换电流I_S，该二次侧切换电流I_S的峰值I_SA可表示为如下：

$I_{\mathrm{SA}}=\frac{(V_O+V_F)}{L_S}\×T_{\mathrm{DSD}}---\left(2\right)$

其中，V₀是功率转换器的输出电压；V_F是整流器40的顺向偏压；L_S是变压器10的二次侧绕组N_S的电感值；T_DSD是二次侧切换电流I_S的一个放电时间。

此时，变压器10的辅助绕组N_A是产生一个反射电压V_AUX，其可表示为如下：

$V_{\mathrm{AUX}}=\frac{T_{\mathrm{NA}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×(V_O+V_F)---\left(3\right)$

$I_{\mathrm{SA}}=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×I_{\mathrm{PA}}---\left(4\right)$

其中，T_NA与T_NS分别为变压器10的辅助绕组N_A与二次侧绕组N_S的绕组匝数。当二次侧切换电流I_S降为零时，反射电压V_AUX则开始减少，这也表示变压器10的能量将会在此动作瞬间完全释放，这也就是共振式功率转换器的特征，即变压器10在下一切换周期开始之前会完全地释放能量。所以如图2所示，方程式(2)的放电时间T_DSD可藉由量测切换讯号V_PWM的下降边缘至反射电压V_AUX的下降点的时间而得知。

复参考图1，控制器70包含有一个电源供应端VCC、一个电压侦测端DET、一个接地端GND、一个电流感测端VS、一个回授端FB、一个输出端OUT以及一个电流补偿端COMI。输出端OUT输出切换讯号V_PWM，电压侦测端DET透过一个电阻50耦接至辅助绕组N_A，以侦测反射电压V_AUX。反射电压V_AUX透过一整流器60对一个电源电容65充电，以供应电源至控制器70。电流感测端VS是耦接于一个电流感测装置，例如一个电流感测电阻30，其一端耦接功率晶体管20的一个源极，而另一端则耦接于接地端，以转换一次侧切换电流I_P为一个一次侧切换电流讯号V_S。

复参考图1，功率转换器藉由在变压器10的二次侧设置一个光耦合器55，光耦合器55的输入端受透过一个电阻51传输的输出电压与一个齐纳二极管53的齐纳电压驱动，使输出端产生一个回授讯号V_FB，而传输至控制器70的回授端FB，以形成回授控制电路。电流补偿端COMI耦接有一个补偿电容32。

请参阅图3，是本发明实施例的控制器的电路图。本发明的控制器70包含有一个第一电路100，其耦接于电流感测端VS，亦即耦接于电流感测电阻30，用于取样一次侧切换电流讯号V_S，以产生一个第一讯号V_A；一个第二电路200，透过侦侧变压器10的放电时间，以侦侧出二次侧切换电流I_S的放电时间T_DSD；一个第四电路400，用于产生一个设定讯号PLS，以决定切换讯号V_PWM的切换频率；一个第三电路300，在放电时间T_DSD对第一讯号V_A进行积分，以产生一个第三讯号V_X。其中，因为第三电路300的一个时间常数与切换讯号V_PWM的切换周期T有关，所以第三讯号V_X与功率转换器的输出电流I₀成比例。

控制器70更包含有一个切换电路80，其包括有一个第一运算放大器71与一个参考电压V_REF1以作为一个误差放大器，用于控制输出电流；一个第一比较器75透过一个第一与门91与一个第一正反器95耦接，以依据误差放大器的输出控制切换讯号V_PWM的脉波宽度。误差放大器放大第三讯号V_X并提供一个回路增益，以用于控制输出电流。电流控制回路包括侦测一次侧切换电流I_P的电路，用以调整切换讯号V_PWM的脉波宽度。电流控制回路是依据参考电压V_REF1而控制一次侧切换电流I_P的大小。如方程式(4)所示，二次侧切换电流I_S与一次侧切换电流I_P成比例。复参考图2所示的波形，功率转换器的输出电流I₀为二次侧切换电流I_S的平均值，功率转换器的输出电流I₀可表示为如下：

$I_O=I_{\mathrm{SA}}\×\frac{T_{\mathrm{DS}}}{2T}---\left(5\right)$

其中，T_DS是变压器10的放电时间，其等于二次侧切换电流I_S的放电时间T_DSD，所以功率转换器的输出电流I₀是可被调整的。

复参考图1，本发明是利用电流感测电阻30转换一次侧切换电流I_P为一次侧切换电流讯号V_S。第一电路100侦测一次侧切换电流讯号V_S，以产生第一讯号V_A。第三电路300对第一讯号V_A积分而产生第三讯号V_X，第三讯号V_X可表示为如下：

$V_X=\frac{V_A}{2}\×\frac{T_{\mathrm{DS}}}{T_1}---\left(6\right)$

其中，V_A可表示为如下：

$V_A=\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_{\mathrm{SA}}---\left(7\right)$

其中，T₁是第三电路300的时间常数，R_S是电流感测电阻30的电阻值。

参考方程式(4)至方程式(7)，第三讯号V_X可表示为如下：

$V_X=\frac{T}{T_1}\×\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_O---\left(8\right)$

其中，值得注意的是，第三讯号V_X是与功率转换器的输出电流I₀成比例，所以第三讯号V_X增强时，输出电流I₀亦随之增大，然而第三讯号V_X的最大值透过电流控制回路的调整，且受参考电压V_REF1的值所限制。换句话说，电流控制回路依据参考电压V_REF1的值控制切换讯号V_PWM的脉波宽度，以控制输出电流I₀。在电流控制回路的回授控制下，最大输出电流I_0(MAX)可表示为如下：

$I_{O\left(\mathrm{MAX}\right)}=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×\frac{G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×V_{R1}}{1+(G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×\frac{R_S}{K})}---\left(9\right)$

其中，K为常数等于T₁/T；V_R1是参考电压V_REF1的电压值；G_A是误差放大器的增益；G_SW是切换电路80的增益。

若电流控制回路的回路增益非常高(G_A×G_SW>>1)，则最大输出电流I_0(MAX)可表示为如下：

$I_{O\left(\mathrm{MAX}\right)}=K\×\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×\frac{V_{R1}}{R_S}---\left(10\right)$

因此，依据参考电压V_REF1可将功率转换器的最大输出电流I_0(MAX)调整为固定电流。本发明的输出电压V₀相对于输出电流I₀的变化的曲线图即如图4所示。

本发明的切换电路80更包含有一个输出电路90，其包括有第一正反器95输出切换讯号V_PWM，以切换功率转换器。第一正反器95的一个时脉端CK是耦接一个第一反相器93的输出端，藉由第四电路400所产生的设定讯号PLS透过第一反相器93可设定第一个正反器95。第一正反器95的一个输入端D用来接收一个供应电压V_CC，第一正反器95的一个输出端Q是耦接一个第二与门92的一个第一输入端，第二与门92的一个第二输入端是耦接第一反相器93的输出端，而第二与门92的输出端是耦接控制器70的输出端OUT。第一正反器95的一个重置端R是耦接第一与门91的一个输出端，第一与门91的一个第一输入端接收一个电压回路讯号S_V，电压回路讯号S_V由电压控制回路600所产生，电压控制回路600是用以调整功率转换器的输出电压V₀。

第一与门91的一个第二输入端是耦接于第一比较器75的输出端，用于接收第一比较器75所输出的一个电流回路讯号S_I，以达成控制输出电流的目的。第一与门91的一个第三输入端则接收第四电路400所产生的一个第一重置讯号RST。其中，电流回路讯号S_I与电压回路讯号S_v分别为第二重置讯号与第三重置讯号。也就是第一重置讯号RST、电流回路讯号S₁与电压回路讯号S_v、是可重置第一正反器95，以缩短切换讯号V_PWM的脉波宽度，如此即可调整输出电压V₀与输出电流I₀。第一比较器75的一个正端耦接至第一运算放大器71的一输出端，第一比较器75的一个负端耦接于第四电路400，用于接收第四电路400所产生的一个斜坡讯号RAMP。

请参阅图5，是本发明实施例的电压控制回路的电路图。本发明的电压控制回路600包含有一个第二晶体管610、三电阻611、612、613、一个加法电路620及一个第二比较器630。其中，第二晶体管610的栅极是与控制器70的回授端FB和电阻611的一端耦接。第二晶体管610的漏极是与电阻611的另一端耦接并且接收供应电压V_CC。第二晶体管610的源极则和电阻612的一端耦接，而电阻612的另一端是与电阻613的一端耦接，电阻613的另一端则耦接于接地。第二比较器630的一正端经第二晶体管610、电阻612、613耦接至回授端FB，用以准位位移与衰减，第二比较器630的一个负端耦接于加法电路620的输出端以接收斜坡讯号RAMP与一次侧切换电流讯号V_S，其是利用加法电路620相加一次侧切换电流讯号V_S与斜坡讯号RAMP以取得斜率补偿，如此第二比较器630的输出端即输出电压回路讯号S_V。

请参阅图6，是本发明实施例的第一电路的电路图。本发明的第一电路100包含有一个峰值侦测电路305，其又包含有一个第三比较器310，第三比较器310的一个正端耦接该控制器70的电流感测端VS。一次侧切换电流讯号V_S的值是与一次侧切换电流I_P的值成比例，第三比较器310的一个负端耦接于一个第四电容315，第四电容315是用以箝住一次侧切换电流讯号V_S的峰值。

第四电容315是藉由一个第一固定电流源320充电，第一固定电流源315与供应电压V_CC耦接。第四电容315和第一固定电流源320之间耦接有一个第一开关330，第一开关330的两端分别耦接于第一固定电流源320和第四电容315，第一开关330的导通与截止是受控于第三比较器310的输出，如此第四电容315两端的电位即为一个峰值讯号V_SP。峰值讯号V_SP如2图所示，是和一次侧切换电流I_P的峰值I_PA成比例。第四电容315是并联有一个第二开关312用于控制第四电容315的放电，第二开关312受控于第四电路400所产生的一个清除讯号CLR。第一电路100尚包含有一个第一取样电路307，其包含有一个第三开关325与一个第五电容332，其耦接在第四电容315与第五电容335之间且受控于第四电路400所产生的一个栓锁讯号SMP，用于周期性导通与截止，以从第四电容315取样峰值讯号V_SP至第五电容335，如此既可藉由第五电容335取得第一讯号V_A。

请参阅图7，是本发明实施例的第二电路的电路图。本发明的第二电路200包含有一个第一时间延迟电路126与一个第一单击(one-shot)讯号产生电路127，第一时间延迟电路126包括有一个第二反相器150、一个第三晶体管122、一个第二固定电流源120、一个第六电容121及一个第三与门155。第二固定电流源120耦接于供应电压V_CC和第三晶体管122的漏极之间。第六电容121与第三与门155的一个输入端亦耦接于第三晶体管122的漏极，第三晶体管122的栅极来接收切换讯号V_PWM，而源极则耦接于接地。第三与门155的另一个输入端耦接于第二反相器150的输出端，第二反相器150的输入端来接收切换讯号V_PWM。第一时间延迟电路126的一个输入端接收切换讯号V_PWM，用以对切换讯号V_PWM的下降边缘提供一个传输延迟(propagationdelay)。第二固定电流源120的一个第二电流I₁₂₀与第六电容121的电容值决定传输延迟的时间。

第一单击讯号产生电路127包括有一个第三反相器151、一个第四反相器152、一个第四晶体管125、一个第三固定电流源123、一个第七电容124以及一个第四与门156，用于产生一个电压取样讯号STB。第一单击讯号产生电路127的一个输入端耦接至第一时间延迟电路126的输出端，即第三反相器151的输入端耦接于第三与门155的输出端，第三反相器151的输出端则耦接于第四晶体管125的栅极。第三固定电流源123耦接于供应电压VCC和第四晶体管125的漏极之间，第四晶体管125的漏极更与第七电容124和第四反相器152的输入端耦接，而源极则耦接于接地。第四反相器152的输出端耦接于第四与门156的一个输入端，第四与门156的另一输入端则耦接于第三与门155的输出端。第三固定电流源123的一个第三电流I₁₂₃与第七电容124的电容值决定电压取样讯号STB的脉波宽度。

第二电路200尚包含有一个第二运算放大器101，其是做为一个缓冲放大器。第二运算放大器101的一个输出端与一个负端互相耦接，第二运算放大器101的正端也就是缓冲放大器的输入端与该控制器70的电压侦测端DET耦接。电压侦测端DET是透过由电阻50耦接于变压器10的辅助绕组N_A，用于侦测反射电压V_AUX。一个第二取样电路103，其包含有一个第四开关109与一个第八电容112。第四开关109的两端分别耦接至第二运算放大器101的输出端与第八电容112。第四开关109的导通与截止受控于电压取样讯号STB，用于取样反射电压V_AUX为一个取样讯号，其为一个侦测电压V_DEF以得知放电时间，侦测电压V_DET将会被箝住在第八电容112。

第二电路200的一个第四比较器105是用以侦测反射电压V_AUX的减少量。第四比较器105的一个正端耦接至第八电容112，第四比较器105的一个负端则耦接于一个偏移电压106，偏移电压106耦接于第四比较器105的负端与第二运算放大器101的输出端之间，用于提供一个临界电压以侦侧反射电压V_AUX的减少量。所以当反射电压V_AUX的减少量超出偏移电压106的电压值时，第四比较器105的输出端为一个高准位的结束讯号。

第二电路200的一个第五反相器115的一个输入端接收切换讯号V_PWM；一个第六反相器116的一个输入端接收电压取样讯号STB；一个第五与门119的一个第一输入端耦接于第四比较器105的一个输出端；一个第二正反器117与一个第三正反器118各自设置有上缘触发的一设定端及高准位触发的一个重置端，第三正反器118的设定端S与重置端R分别耦接第六反相器116的一个输出端与接收切换讯号V_PWM。第三正反器118的一个输出端Q则耦接第五与门119的第二输入端。第二正反器117的一个输出端Q输出第二讯号S_DS，第二正反器117的设定端S耦接于第五反相器115的输出端，所以第二讯号S_DS是使能于切换讯号V_PWM的截止状态，第二正反器117的重置端R则耦接于第五与门119的一个输出端，亦即第五与门119接收停止讯号而传输至第二正反器117时第二讯号S_DS会中止。上述的第二讯号S_DS的脉波宽度与变压器10的放电时间T_DS有关。

请参阅图8，是本发明实施例的第三电路的电路图。本发明的第三电路300包含有一个电压对电流转换电路405，其又包括有一个第三运算放大器410、多个电阻450^-455及一个第五晶体管420。第三运算放大器410的正端接收第一讯号V_A，第三运算放大器410的负端则耦接电阻450^-455与第五晶体管420的源极。第三运算放大器410的输出端则耦接于第五晶体管420的栅极，第五晶体管420的漏极和晶体管421的漏极相耦接。第三运算放大器410是依据第一讯号V_A的电压值产生可程式化的一个第一电流I₄₂₀。多个电流镜包含有多个晶体管421^-425，用于映射第一电流I₄₂₀产生多个电流I₄₂₂ ^-I₄₂₅，晶体管421^-425的源极是耦接在一起并耦接于供应电压V_CC，晶体管421^-425的栅极亦耦接在一起并耦接于晶体管421的漏极。其中电阻450^-455与一个第九电容489和一个第十电容490决定第三电路300的时间常数。

一个第五开关460耦接于电流I₄₂₂ ^-I₄₂₅与两电容489、490之间，第五开关460仅在放电时间T_DS的周期才导通，即表示第五开关460的导通是受控于第二讯号S_DS。一个第六开关462是并联于两电容489、490，以控制两电容489、490的放电，第六开关462受控于第四电路400所产生的清除讯号CLR。一个第七开关486的两端分别耦接于第九电容489与第五开关460之间。

一个第三取样电路465，其包含有一个第八开关461与一个输出电容472，第八开关461耦接于两电容489、490和输出电容472之间。第八开关461受控于第四电路400所产生的拴锁讯号SMP，用于周期性导通与截止以从两电容489、490取样电压至输出电容472，如此即可藉由输出电容472取得第三讯号V_X。

第三讯号V_X可表示为如下：

$V_X=\frac{1}{R_X{C}_X}\×V_A\×T_{\mathrm{DS}}---\left(11\right)$

其中，R_X为电阻450^-455的一个等效电阻值；C_X为电容489、490的一个等效电容值。

为了让第三电路300的时间常数(R_X，C_X)与切换讯号V_PWM的切换频率有关，电阻450^-455的等效电阻值、电容489、490的等效电容值及电流I₄₂₂ ^-I₄₂₅为可程式化控制，其是藉由耦接于电阻450^-455的多个开关430^-435、耦接于两电容489、490的两开关462、486及耦接于晶体管422^-425的多个开关482^-485。开关430^-435及开关482^-486是受控于第四电路400所产生的第四讯号N_n...N₀所控制。第四讯号N_n...N₀决定该第三电路300的该等效电阻值与该等效电容值，用于程式化该第三电路300的时间常数，以让该第三电路300进行积分，该时间常数决定于该等效电阻值与该等效电容值。

请参阅图9，是本发明实施例的第四电路的电路图。第四电路400包含有一个截止电路210、一个导通电路250与一个计时电路290。截止电路210接收切换讯号V_PWM，在切换讯号V_PWM的导通时间产生斜坡讯号RAMP，并依据斜坡讯号RAMP产生第一重置讯号RST，以决定切换讯号V_PWM的最大导通时间。导通电路250依据第二讯号S_DS的结束而产生设定讯号PLS，其中导通电路250更依据设定讯号PLS以产生清除讯号CLR及拴锁讯号SMP。计时电路290是接收清除讯号CLR与拴锁讯号SMP以产生第四讯号N_n...N₀。

请参阅图10，是本发明实施例的第四电路的截止电路的电路图。截止电路210包含有一个第七反相器241，其接收端接收切换讯号V_PWM而输出端则耦接一个第六晶体管217的栅极。一个第四固定电流源211与一个第十一电容223耦接在一起并连接于第六晶体管217的漏极，第六晶体管217的源极则耦接于接地，第四固定电流源211与第十一电容223依据切换讯号V_PWM的导通状态产生斜坡讯号RAMP。一个第五比较器215，其一正端接收参考电压V_REF2而一负端耦接于第十一电容223，依据斜坡讯号RAMP而产生第一重置讯号RST，以决定切换讯号V_PWM最大导通周期。

第五比较器215的输出端耦接于一个第一反与门245的一个第一输入端，第一反与门245的一个第二输入端与一个第三输入端分别接收电压回路讯号S_V与电流回路讯号S_I，第一反与门245的输出端则耦接一第七晶体管218的栅极，第七晶体管218的源极则耦接于接地。一个第五固定电流源212与一个第十二电容224耦接在一起并连接于第七晶体管218的漏极，且连接至一第六与门246的一个第一输入端。上述的第四固定电流源211与第五固定电流源212皆与供应电压V_CC耦接。第一反与门245的输出端更耦接至一个第八反相器242的输入端，第八反相器242的输出端与第六与门246的一个第二输入端相耦接，第六与门246的输出端产生第一重置讯号RST。第五固定电流源212与第十二电容224是确保第一重置讯号RST的最小脉波宽度。

请参阅图11，是本发明实施例的第四电路的导通电路的电路图。导通电路250包含有一个第八晶体管251，其栅极接收第二讯号S_DS，而漏极与一个第六固定电流源253、第十三电容252与一个第九反相器261的输入端耦接在一起，第九反相器261的输出端耦接于一个第七与门265的一个第一输入端，而第六固定电流源253亦与供应电压V_CC耦接。一个第十反相器262的输入端接收第二讯号S_DS，而输出端耦接至第七与门265的一个第二输入端与一个第二反与门263的一个第一输入端，第二反与门263的一个第二输入端接收一个波谷侦测讯号VALY，第二反与门263的输出端则耦接至第七与门265的一个第三输入端，第七与门265的输出端产生设定讯号PLS。

第七与门265是依据第二讯号S_DS的截止与可选择的波谷侦测讯号VALY的使能而产生设定讯号PLS。波谷侦测讯号VALY是用于开启切换讯号V_PWM，以与功率转换器的共振频率同步并达到柔性切换。上述的第六固定电流源253与第十三电容252是决定设定讯号PLS的脉波宽度。一个第一脉波产生电路270与一个第二脉波产生电路280依据设定讯号PLS分别产生拴锁讯号SMP与清除讯号CLR。第一脉波产生电路270与第二脉波产生电路280的电路图如图12所示。设定讯号PLS、拴锁讯号SMP及清除讯号CLR的时序与波形如图13所示。

请参阅图12，是为本发明的实施例的脉波产生电路的电路图。本发明是藉由两脉波产生电路以产生拴锁讯号SMP及清除讯号CLR，本发明的脉波产生电路包含有一个第二时间延迟电路350与一个第二单击讯号产生电路360。第二时间延迟电路350又包含有一个第十一反相器351、一个第七固定电流源352、一个第九晶体管353、一个第十四电容354及一个第八与门355。第十一反相器351的输入端接收设定讯号PLS，第十一反相器351的输出端则耦接于第九晶体管353的栅极。第九晶体管353的漏极是与第七固定电流源352、第十四电容354和第八与门355的一个输入端耦接，第九晶体管353的源极则耦接于接地。第七固定电流源352亦与供应电压V_CC耦接。此外第八与门355的另一个输入端则接收设定讯号PLS。

第二单击讯号产生电路360包含有一个第十二反相器361、一个第八固定电流源362、一个第十晶体管363、一个第十五电容364、一个第九与门365及一个第十三反相器366。第十二反相器361的输入端与第八与门355的输出端耦接，第十二反相器361的输出端则与第十晶体管363的栅极耦接。第十晶体管363的漏极与第八固定电流源362、第十五电容364与第十二反相器366的输入端耦接，而第十晶体管363的源极则耦接于接地，此外第八固定电流源362与供应电压V_CC耦接。第九与门365的一个第一输入端与一个第二输入端则分别耦接第十三反相器366的输出端与第八与门355的输出端。第二单击讯号产生电路360的第九与门365的输出端为脉波产生电路的输出端。

脉波产生电路的输出讯号为第二单击讯号产生电路360所输出的单击讯号，即为栓锁讯号SMP或清除讯号CLR，而输入讯号为传送至第二时间延迟电路350的一输入端的设定讯号PLS。第七固定电流源352的一个电流I₃₅₂与第十四电容354的电容值决定第二时间延迟电路350的一个延迟时间，第二时间延迟电路350的一输出端耦接于第二单击讯号产生电路360的一个输入端，即第八与门355的输出端与第十二反相器361的输入端相耦接。第八固定电流源362的一个电流I₃₆₂与第十五电容364的电容值决定单击讯号的脉波宽度。

请参阅图13，为本发明的实施例的导通电路的波形图。拴锁讯号SMP与清除讯号CLR如图13所示。本发明是藉由设定讯号PLS的正缘而触发第一脉波产生电路270在经过一个第一延迟时间T_D1后即产生拴锁讯号SMP，其是为具有一个第一脉波宽度T_P1的一个单击讯号，同一时间设定讯号PLS的正缘是触发第二脉波产生电路280在经过一个第二延迟时间T_D2后即产生具有一个第二脉波宽度T_P2的清除讯号CLR。第二延迟时间T_D2长于第一延迟时间T_D1。

请参阅图14，是本发明实施例的第四电路的计时电路的电路图。计时电路290包含有一个计数器291、一个暂存缓冲器293、一个第五电路295以及一个第十四反相器297。第十四反相器297的输入端接收清除讯号CLR，而输出端则耦接于计数器291。第五电路295用于产生一个时脉讯号CLK。计数器291接收时脉讯号CLK与清除讯号CLR以产生一个二进位码。暂存缓冲器293依据拴锁讯号SMP取样二进位码而产生第四讯号N_n...N₀。第五电路295的一个时间常数(R_YC_Y)是关联于第三电路300的时间常数(R_XC_X)，且计数器291的二进位码代表切换讯号V_PWM的一个切换周期，所以切换讯号V_PWM的切换周期T可决定为：

T＝R_Y×C_Y×N_Count             (12)

其中，N_COUT为第四讯号N_n...N₀的值。

因此，第三讯号V_X是与二次侧切换电流I_S以及功率转换器的输出电流I₀有关，所以方程式(8)与方程式(11)可表示为如下：

$V_X=m\×\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_O---\left(13\right)$

其中，m是常数，其可表示为如下：

$m=\frac{R_Y\×C_Y}{R_X\×C_X}\×N_{\mathrm{Count}}---\left(14\right)$

由于时间常数R_XC_X是依据第四讯号N_n...N₀被控制及程式化，所以(R_YC_Y×N_COUT)的值等于R_XC_X的值，故第三讯号V_X是与功率转换器的输出电流I₀成比例。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及原理的等变化与修饰，均应包含于本发明的申请专利范围内。

Claims (11)

1.一种功率转换器的控制器，应用于一个共振式功率转换器，其特征在于，其包含有：

一个第一电路，耦接于该共振式功率转换器的一个电流感测装置，以依据该共振式功率转换器的一个变压器的一个切换电流，产生一个第一讯号；

一个第二电路，耦接于该变压器，并取样该变压器之一个反射电压，而得知该变压器的一个放电时间，产生一个第二讯号；

一个第三电路，依据该第二讯号积分该第一讯号，产生一个第三讯号；

一个切换电路，接收该第三讯号与一个参考电压，产生一个切换讯号，该切换讯号用于切换该变压器以调整该共振式功率转换器的一个输出电流。

2.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第三电路的一个时间常数是关联于该切换讯号的切换频率。

3.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，更包含有一个第四电路，其是依据该切换讯号的切换频率产生一个第四讯号，该第四讯号决定该第三电路的一个等效电阻值与一个等效电容值，用于程式化该第三电路的时间常数，以让该第三电路进行积分，该时间常数决定于该等效电阻值与该等效电容值。

4.如权利要求3所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第四电路在该第二讯号结束时产生一个设定讯号，并在该切换讯号的导通时间产生一个斜坡讯号，且依据该斜坡讯号产生一个第一重置讯号，用以决定该切换讯号的一个最大导通时间。

5.如权利要求4所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第四电路包含有：

一个导通电路，接收该第二讯号，该导通电路在该第二讯号结束时产生该设定讯号，并依据该设定讯号产生一个清除讯号及一个拴锁讯号；

一个截止电路，接收该切换讯号，该截止电路在该切换讯号的导通时间产生该斜坡讯号，且依据该斜坡讯号产生该第一重置讯号，用以决定该切换讯号的该最大导通时间；

一个计时电路，接收该清除讯号与该拴锁讯号，产生该第四讯号。

6.如权利要求5所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该计时电路更包含有：

一个第五电路，产生一个时脉讯号；

一个计数器，接收该时脉讯号与该清除讯号，产生一个二进位码；

一个暂存缓冲器，依据该拴锁讯号取样该二进位码，产生该第四讯号；

其中，该第五电路的时间常数是关联于该第三电路的时间常数，该计数器的该二进位码为该切换讯号的一个切换周期。

7.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该切换电路包含有：

一个运算放大器，接收该第三讯号与该参考电压，产生一个误差讯号；

一个比较器，接收该误差讯号与一斜坡讯号，产生一个第二重置讯号；

一个输出电路，接收一个设定讯号驱使该切换讯号导通，接收一个第一重置讯号或该第二重置讯号驱使该切换讯号截止。

8.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第一电路包含有：

一个峰值侦测电路，耦接于该电流感测装置，以依据该切换电流的峰值，产生一个峰值讯号；

一个第一取样电路，耦接该峰值侦测电路，取样该峰值讯号产生该第一讯号。

9.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第二电路包含有：

一个第二取样电路，耦接该变压器，取样该变压器的该反射电压，产生一个取样讯号用于得知该放电时间；

一个比较器，其一个输入端经一个偏移电压耦接该变压器，侦测该变压器的该反射电压，该比较器的另一个输入端接收该取样讯号，该比较器的一个输出端输出一个结束讯号；

一个正反器，接收该切换讯号与该结束讯号，产生该第二讯号，该第二讯号是依据该切换讯号的截止状态而使能，且该第二讯号是依据该结束讯号时而中止。

10.如权利要求1所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该第三电路包含有：

至少一个电容；

一个转换电路，接收该第一讯号以产生一个第一电流，用于对该至少一个电容充电；

一个开关，耦接于该第一电流与该至少一个电容之间，该第二讯号控制该开关以控制该第一电流对该至少一个电容充电；

一个第三取样电路，耦接该至少一个电容，取样该至少一个电容的电压，产生该第三讯号；

其中，该转换电路的一个等效电阻值、该至少一个电容的一个等效电容值与该第一电流是决定该第三电路的时间常数。

11.如权利要求10所述的功率转换器的控制器，其特征在于，该等效电阻值、该等效电容值与该第一电流的电流值是由一个第四讯号所决定。

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