CN100545778C - 一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器，其包含一波形侦测电路，依据电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流讯号，产生一电流波形讯号；一第二控制电路，产生一振荡讯号，用以决定一切换讯号的切换频率；一积分电路，依据电流波形讯号产生一平均电流讯号，并依据一时间讯号对平均电流讯号积分产生一积分讯号，时间讯号是依据振荡讯号所产生，此外积分电路的时间常数与切换讯号的切换周期有关，所以积分讯号与输出电流成比例；一第一控制电路，依据积分讯号、振荡讯号与一参考电压产生切换讯号，第一控制电路控制切换讯号的脉波宽度，所以控制器可以调整电源供应器的输出电流。

Description

一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器

技术领域：

本发明是有关于一种电源供应器，特别是指一种电源供应器的控制器，其是设置于电源供应器的一次侧，用以控制电源供应器的输出电流。

背景技术：

按，现今多种电源供应器已广泛运用在提供调整电压及电流，而基于安全上的考量，当今的离线式电源供应器在一次侧与二次侧之间具有电化隔离，假使电源供应器的控制器设置于电源供应器的一次侧，将会难以控制电源供应器的输出电流。所以基于上述问题，本发明提供一种控制器，其是设置于电源供应器的一次侧，用以控制电源供应器的输出电流。

发明内容：

本发明的主要目的，在于提供一种电源供应器的控制器，其是设置在电源供应器的一次侧，并且依据电源供应器的一次侧切换电流进行输出电流控制。

本发明一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器，其包含有一第一控制电路，用于产生一切换讯号以切换电源供应器的一变压器与调整电源供应器的一输出电流，第一控制电路包含有一误差放大器，用以控制输出电流；一比较器，连接一脉波宽度调变电路，比较器依据误差放大器的输出讯号控制切换讯号的脉波宽度。本发明的控制器尚包含有一第二控制电路，用于产生一振荡讯号以决定切换讯号的切换频率；一波形侦测电路，其取样电源供应器的一一次侧切换电流讯号产生一电流波形讯号；一积分电路，其依据电流波形讯号产生一平均电流讯号，并利用一时间讯号对平均电流讯号进行积分而产生一积分讯号，并传输至误差放大器，如此即可调整电源供应器的输出电流。上述的时间讯号是依据振荡讯号所产生，积分电路的时间常数是与切换讯号的一切换周期有关，所以积分讯号与电源供应器的输出电流成比例。

附图说明：

图1是本发明的一实施例的电源供应器的电路图；

图2是本发明的电源供应器的波形图；

图3是本发明的电源供应器的输出电流相关波形图；

图4是本发明的电源供应器的输出电压与输出电流相对曲线图；

图5是本发明的一实施例的控制器的电路图；

图6是本发明的一实施例的电压回授控制电路的电路图；

图7是本发明的一实施例的第二控制电路的电路图；

图8是本发明的一实施例的脉波产生电路的电路图；

图9是本发明的一实施例的第二控制电路的波形图；

图10是本发明的一实施例的波形侦测电路的电路图；

图11是本发明的一实施例的积分电路的电路图。

图号说明：

10变压器    20功率电晶体    30电流感

测电阻          40整流器        41整流器

45电容

50电感       60运算放大器      61-64、411-413电阻

65光耦合器   66电阻            67二极体

70控制器     71第一运算放大器  75第一比较器

91及闸       92及闸            93反相器

95D型正反器  200第二控制电路

201第三时序运算放大器        205第三比较器

210第三时序电阻              215第五电容

220第三电压对电流转换电路    250第三时序电晶体

230第七开关         231第八开关

232第九开关         233第十开关

251-255、353、363、410、514-517、519、534-539电晶体

260反相器              270第一脉波产生电路

290第二脉波产生电路    300波形侦测电路

305第一固定电流源      308第一电晶体

310第二比较器          311第一开关    312第三开关

315第四开关            321第一电容    325第四电容

330第三脉波产生电路    350时间延迟电路

351反相器              352固定电流源          354电容

355及闸                360单击讯号产生电路    361反相器

362固定电流源        364电容              365及闸

366反相器            400第一控制电路      420加法电路

430比较器            450脉波宽度调变电路  500积分电路

511第一时序电阻      520反相器

529第二电压对电流转换电路     530第二时序运算放大器

531第二时序电阻      532第二时序电晶体    550第五开关

551第六开关          560第三电晶体        570时序电容

571输出电容          600电压回授控制电路  /PLS反相振荡讯号

FB回授端             CLR清除讯号          I₂₅₀参考电流

I₂₅₃第二控制电路充电电流    I₂₅₅第二控制电路放电电流

I₃₅₂电流             I₃₆₂电流             I₅₁₂第一可程式化电流

I₅₁₅第一映射电流     I₅₁₉第一可程式化充电电流

I₅₃₂第二可程式化电流 I₅₃₅第三映射电流

I₅₃₇第四映射电流     I₅₃₉第二可程式化充电电流

I_AVG平均电流讯号     I_P一次侧切换电流

I_P(PEAK)一次侧切换电流峰值    I_PA电流     I_PB电流

I_S二次侧切换电流     I_S(PEAK)二次侧切换电流峰值

I_SA电流      I_SB电流        I_O输出电流

OUT输出端    PLS振荡讯号    RMP斜坡讯号

S_V电压回路讯号    S_I电流回路讯号    SMP取样讯号

STR储存讯号       T切换周期         T_D1第一延迟时间

T_D2第二延迟时间   T_P1第一脉波宽度   T_P2第二脉波宽度

T_ON导通时间            T_S积分周期          V_A第一电流波形讯号

V_B第二电流波形讯号     V_CC供应电压         V_IN输入电压

V_IP一次侧切换电流讯号  V_H高门槛电压

V_L低门槛电压           V_O输出电压          V_PWM切换讯号

V_REF1第一参考电压      V_REF2第二参考电压   V_SI初始讯号

V_SP峰值讯号            V_X积分讯号          VS电流感测端

具体实施方式：

请参阅图1，是本发明的一实施例的电源供应器的电路图。如图所示，本发明的电源供应器包含有一变压器10，其设置有一一次侧绕组N_P与一二次侧绕组N_S；一控制器70，其一输出端OUT产生一切换讯号V_PWM用于控制一功率电晶体20，以切换变压器10，如此即可调整电源供应器的输出电压V_O及输出电流I_O，变压器10透过整流器40、41、一电感50及一电容45传送能量至电源供应器的输出端；一电压回授回路，其包含一运算放大器60、电阻61、62及一光耦合器65，以将输出电压V_O回授至控制器70的一回授端FB；一电容63，其一端耦接一电阻64的一端，电容63的另一端耦接运算放大器60的一负输入端，运算放大器60的一正输入端接收一参考电压V_R，电阻64的另一端耦接运算放大器60的一输出端；一电阻66，其耦接在光耦合器65和电源供应器的输出端之间；一二极体67，其耦接在电源供应器的一次侧和接地端之间。

当切换讯号V_PWM转变为高准位时，变压器10将产生一一次侧切换电流I_P，一次侧切换电流I_P的一峰值I_PA可表示为：

$I_{\mathrm{PA}}=\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×\{\frac{[(\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×V_{\mathrm{IN}})-V_O-V_F]}{L_{50}}\×T_{\mathrm{ON}}\}+(\frac{V_{\mathrm{IN}}}{L_P}\×T_{\mathrm{ON}})---\left(1\right)$

其中，T_NP及T_NS分别为变压器10的一次侧绕组N_P与二次侧绕组N_S的绕组匝数，V_IN、V_O分别为电源供应器的一输入电压与输出电压，V_F为整流器40的压降，L₅₀为电感50的电感值、T_ON是切换讯号V_PWM的一导通时间，L_P是变压器10的一次侧绕组N_P的激磁电感值。上述的方程式(1)因为L_P的数值非常大，所以方程式(1)中(V_IN/L_P)×T_ON所产生的电流将可被忽略(V_IN/L_P)×T_ON所产生的电流。

电源供应器尚包含有一电流感测电阻30，其耦接在功率电晶体20和接地端之间，用以转换一次侧切换电流I_P为一一次侧切换电流讯号V_IP。控制器70的一电流感测端VS是耦接一电流感测装置，例如电流感测电阻30，用以侦测一次侧切换电流讯号V_IP。

请参阅图2，是本发明的电源供应器的波形图。其显示有控制器70输出的切换讯号V_PWM的波形以及电源供应器的一次侧切换电流I_P与二次侧切换电流I_S的波形。二次侧切换电流I_S可表示为如下：

$I_S=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×I_P---\left(2\right)$

一次侧切换电流I_P的一峰值I_P(PEAK)与二次侧切换电流I_S的一峰值I_S(PEAK)可表示为如下：

I_P(PEAK)＝I_PA+I_PB    (3)

I_S(PEAK)＝I_SA+I_SB    (4)

$I_{\mathrm{SA}}=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×I_{\mathrm{PA}}---\left(5\right)$

$I_{\mathrm{SB}}=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×I_{\mathrm{PB}}---\left(6\right)$

其中，I_PA与I_PB分别表示储存在电感50的连续性能量，其在切换讯号V_PWM的截止时间释放能量时并不会完全释放。连续性能量的特征为电感50所储存的能量在下一切换周期开始时并不会完全释放。

请参阅图3，是本发明的电源供应器的输出电流相关波形图。其是显示出输出电流I_O与二次侧切换电流I_S的关系。电源供应器的输出电流I_O为二次侧切换电流I_S的平均值，电源供应器的输出电流I_O可表示为如下：

$I_O=[I_{\mathrm{SB}}+(I_{\mathrm{SA}}\×\frac{1}{2})]\×\frac{1}{T_S}---\left(7\right)$

其中，T_S是表示对切换电流积分的一积分周期，T_S是基于切换周期T。由方程式(2)与(7)可得知电源供应器的输出电流I_O可根据一次侧切换电流I_P调整。本发明的输出电压V_O对输出电流I_O的相对曲线如图4所示，输出电流I_O受控制为一固定电流源。

请参阅图5，是本发明的一实施例的控制器的电路图。本发明的控制器70包含有一第一电路，其为一波形侦测电路300并耦接在控制器70的电流感测端VS，亦即耦接于电流感测电阻30，波形侦测电路300藉由取样一次侧切换电流讯号V_IP而产生一第一讯号，第一讯号包含有一第五讯号与一第六讯号，第一讯号为电流波形讯号，第五讯号为一第一电流波形讯号V_A，第六讯号为一第二电流波形讯号V_B；一第二控制电路200，其用于产生一第四讯号，第四讯号为一振荡讯号PLS，用以决定切换讯号V_PWM的切换频率；一第二电路，其为一积分电路500，用以藉由积分一平均电流讯号I_AVG而产生一第二讯号，第二讯号为一积分讯号V_X，平均电流讯号I_AVG是依据第一电流波形讯号V_A与第二电流波形讯号V_B所产生。积分电路500的一时间常数与切换讯号V_PWM的切换周期T有关，所以积分讯号V_X与电源供应器的输出电流I_O成比例。

一第一控制电路400，用以产生一第三讯号，其为切换讯号V_PWM。第一控制电路400包含一误差放大器用于输出电流控制，其具有一第一运算放大器71与一第一参考电压V_REF1；一第一比较器75，其连接一脉波宽度调变电路450，用于依据第一运算放大器71的一输出讯号控制切换讯号V_PWM的脉波宽度。误差放大器是放大积分讯号V_X以及为输出电流控制提供一回路增益。由上述可知，本发明藉由侦测一次侧切换电流I_P而调整切换讯号V_PWM的脉波宽度如同为一电流控制回路，且更可依据第一参考电压V_REF1控制一次侧切换电流I_P的强度。如方程式(2)所示，二次侧切换电流I_S是与一次侧切换电流I_P成比例。

一次侧切换电流I_P是经由电流感测电阻30转换成一次侧切换电流讯号V_IP，提供波形侦测电路300经侦测一次侧切换电流讯号V_IP，产生第一电流波形讯号V_A与第二电流波形讯号V_B。积分电路500依据第一电流波形讯号V_A与第二电流波形讯号V_B产生积分讯号V_X，其可表示为如下所示：

$V_X=(V_B+\frac{V_A-V_B}{2})\×\frac{T_S}{T_1}---\left(8\right)$

其中，V_A与V_B可表示为

$V_A=\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S(I_{\mathrm{SA}}+I_{\mathrm{SB}})---\left(9\right)$

$V_B=\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_{\mathrm{SB}}---\left(10\right)$

其中，T₁为积分电路500的时间常数，R_S是电流感测电阻30的电阻值。

参考方程式(7)-(10)，积分讯号V_X可重写为：

$V_X=k1\×\frac{T_S}{T_I}\×\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_O---\left(11\right)$

其中，K₁为T_S/T的一常数。由方程式(11)可得知积分讯号V_X与电源供应器的输出电流I_O成比例，即输出电流I_O增加时积分讯号V_X亦会随着增加。然而，经由电流控制回路调整后，积分讯号V_X的最大值是受到第一参考电压V_REF1所限制。最大输出电流I_O(MAX)在电流控制回路的回授控制下，可表示为如下：

$I_{O\left(\mathrm{MAX}\right)}=\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×\frac{G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×V_{R1}}{1+(G_A\×G_{\mathrm{SW}}\×\frac{R_S}{K})}---\left(12\right)$

其中，K等于T_I/T的一常数，V_R1为第一参考电压V_REF1的值，G_A为误差放大器的增益值，G_SW为第一控制电路400的增益值。如果电流控制回路的回路增益相当高(G_A×G_SW＞＞1)，最大输出电流I_O(MAX)可表示为如下：

$I_{O\left(\mathrm{MAX}\right)}=K\×\frac{T_{\mathrm{NP}}}{T_{\mathrm{NS}}}\×\frac{V_{R1}}{R_S}---\left(13\right)$

因此，电源供应器的输出电流的最大值I_O(MAX)是依据第一参考电压V_REF1而被调整为一固定电流。

脉波宽度调变电路450，其耦接控制器70的输出端OUT，用于输出切换讯号V_PWM以切换电源供应器。本发明的脉波宽度调变电路450包含有一D型正反器95、一反相器93以及两及闸91、92。D型正反器95的一D输入端接收一供应电压V_CC，振荡讯号PLS经反相器93设定D型正反器95，反相器93的一输入端耦接第二控制电路200，反相器93的一输出端耦接D型正反器95的一设定端，D型正反器95的一输出端耦接及闸92的一第一输入端，及闸92的一第二输入端耦接反相器93的输出端，及闸92的输出端亦为脉波宽度调变电路450的一输出端，用于产生切换讯号V_PWM。

及闸91，其一输出端耦接D型正反器95的重置输入端，以重置D型正反器95，及闸91的一第一输入端接收一电压回路讯号S_V。电压回授控制电路600，其耦接第二控制电路200与控制器70的回授端FB和电流感测端VS以产生电压回路讯号S_V，并用于调整电源供应器的输出电压V_O。第一比较器75输出一电流回路讯号S_I并传输至及闸91的一第二输入端，用以作为一重置讯号，以达到输出电流控制的目的。第一比较器75的一正输入端耦接第一运算放大器71的一输出端，第一比较器75的一负输入端则接收第二控制电路200所提供的斜坡讯号RMP。电压回路讯号S_V及电流回路讯号S_I皆可重置D型正反器95，用以缩短切换讯号V_PWM的脉波宽度，以便于调整电源供应器的输出电压V_O及输出电流I_O。

请参阅图6，是本发明实施例的电压回授控制电路的电路图。如图所示，本发明的电压回授控制电路600包含有一电晶体410、三电阻411、412、413、一加法电路420及一比较器430。电晶体410的闸极耦接回授端FB与电阻411的一端，电阻411的另一端则耦接电晶体410的汲极与供应电压Vcc，电晶体410的源极耦接电阻412的一端，电阻413耦接在电阻412的另一端与接地端之间。比较器430的一正输入端是经电晶体410与电阻412、413耦接至回授端FB，以偏移准位与衰减。比较器430的一负输入端耦接加法电路420的一输出端，用于接收一次侧切换电流讯号V_IP与斜坡讯号RMP的总和，以补偿斜率。因此，电压回路讯号S_V是产生在比较器430的一输出端，以用于电压回路控制并调整电源供应器的输出电压V_O。

请参阅图7，是本发明的实施例的第二控制电路的电路图。如图所示，本发明的第二控制电路200包含有一第三电压对电流转换电路220，其包括有一第三时序运算放大器201、一第三时序电阻210及一第三时序电晶体250。第三电压对电流转换电路220依据一第二参考电压V_REF2，产生一参考电流I₂₅₀。第三时序运算放大器201的一正输入端接收第二参考电压V_REF2，第三时序运算放大器201的一负输入端耦接第三时序电晶体250的源极，第三时序运算放大器201的一输出端耦接第三时序电晶体250的闸极，第三时序电晶体250的汲极输出该参考电流I₂₅₀。第三时序电阻210耦接在第三时序电晶体250的源极和接地端之间。

一第六电流镜，其包含有电晶体251、252、253，用于依据参考电流I₂₅₀产生一第二控制电路充电电流I₂₅₃，电晶体251、252、253的源极皆耦接供应电压V_CC，电晶体251、252、253的闸极与电晶体251的汲极相耦接在一起，电晶体251的汲极亦耦接第三时序电晶体250的汲极，电晶体253的汲极产生第二控制电路充电电流I₂₅₃。一第七电流镜，其包含有电晶体254、255，用于依据参考电流I₂₅₀产生一第二控制电路放电电流I₂₅₅，电晶体254、255的源极耦接至接地端，电晶体254、255的闸极耦接电晶体254的汲极，电晶体254的汲极耦接电晶体252的汲极，电晶体255的汲极产生第二控制电路放电电流I₂₅₅。

一第七开关230，其耦接在电晶体253的汲极和一第五电容215之间。一第八开关231耦接在电晶体255的汲极和第五电容215之间，如此即可在第五电容215取得斜坡讯号RMP。一第三比较器205，其具有一正输入端并与第五电容215相耦接，第三比较器205的一输出端用以输出振荡讯号PLS，其是决定切换讯号V_PWM的切换频率。一第九开关232，其一第一端接收一高门槛电压V_H，而一第十开关233的一第一端接收一低门槛电压V_L，第九开关232与第十开关233的一第二端皆耦接在第三比较器205的一负输入端。一反相器260，其一输入端耦接第三比较器205的一输出端，以产生一反相第四讯号，其是一反相振荡讯号/PLS。

振荡讯号PLS控制第八开关231与第十开关233的切换，而反相振荡讯号/PLS则控制第七开关230与第九开关232的切换。第三时序电阻210的电阻值与第五电容215的电容值决定切换讯号V_PWM的切换周期T，其可表示为如下：

$T=\frac{C_{215}\×V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}2}/R_{210}}=R_{210}\×C_{215}\×\frac{V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}2}}---\left(14\right)$

其中，V_OSC＝V_H-V_L，R₂₁₀为第三时序电阻210的电阻值，C₂₁₅为第五电容215的电容值。振荡讯号PLS更传送至一第一脉波产生电路270与一第二脉波产生电路290，以用于分别产生一取样讯号SMP与一清除讯号CLR，取样讯号SMP与清除讯号CLR传输至波形侦测电路300与积分电路500。

请参阅图8，是本发明的实施例的脉波产生电路的电路图。本发明的第一脉波产生电路270与第二脉波产生电路290是如图8所示。本发明的脉波产生电路包含有一时间延迟电路350与一单击讯号产生电路360，脉波产生电路的输出讯号为一单击讯号。时间延迟电路350包含有一反相器351、一固定电流源352、一电晶体353、一电容354及一及闸355。反相器351的一输入端接收一输入讯号，其为振荡讯号PLS，反相器351的一输出端耦接电晶体353的闸极。固定电流源352耦接在电晶体353的汲极和供应电压V_CC之间，电晶体353的源极耦接至接地端。电容354耦接在电晶体353的汲极和接地端之间。及闸355的一输入端耦接电容354，另一输入端接收振荡讯号PLS。固定电流源352的一电流I₃₅₂与电容354的电容值决定传导延迟的时间。

单击讯号产生电路360，其包含有一反相器361、一固定电流源362、一电晶体363、一电容364、一及闸365及一反相器366，时间延迟电路350的一输出端耦接于单击讯号产生电路360的一输入端，单击讯号产生电路360的一输出端为脉波产生电路的输出端。反相器361的一输入端耦接及闸355的输出端，反相器361的一输出端耦接电晶体363的闸极。固定电流源362耦接在电晶体363的汲极和供应电压V_CC之间，电晶体363的源极耦接于接地端。电容364耦接在电晶体363的汲极和接地端之间。反相器366的一输入端耦接至电容364，反相器366的一输出端耦接及闸365的一输入端，及闸365的另一输入端耦接至及闸355的输出端，及闸365的一输出端是输出单击讯号，其为该取样讯号SMP或者该清除讯号CLR。固定电流源362的一电流I₃₆₂与电容364的电容值决定单击讯号的脉波宽度。

第一脉波产生电路270的取样讯号SMP与第二脉波产生电路290的清除讯号CLR的波形是如图9所示。本发明藉由第二控制电路200所产生的振荡讯号PLS的正缘，而触发第一脉波产生电路270在经过一第一延迟时间T_D1后，即产生具有一第一脉波宽度T_P1的取样讯号SMP，同一时间振荡讯号PLS的正缘亦触发第二脉波产生电路290在经过一第二延迟时间T_D2后，随即产生具有一第二脉波宽度T_P2的清除讯号CLR。

请参阅图10，是本发明的实施例的波形侦测电路的电路图。本发明的波形侦测电路300包含一第二比较器310，其一正输入端耦接控制器70的电流感测端VS，用以接收一次侧切换电流讯号V_IP，一次侧切换电流讯号V_IP是与一次侧切换电流I_P成比例，第二比较器310的一负输入端耦接一第一电容321，一第一电容321运用于箝住一次侧切换电流讯号V_IP的峰值。一第一固定电流源305，其耦接供应电压V_CC，用以对第一电容321充电，一第一开关311耦接在第一固定电流源305与第一电容321之间，第一开关311的切换受控于第二比较器310的一输出讯号，如此第一电容321即会产生一峰值讯号V_SP，其与图2所示的电流I_PA、I_PB的总和成比例。

一第一电晶体308，其是与第一电容321并联耦接，用以控制第一电容321放电，第一电晶体308的闸极接收清除讯号CLR，第一电晶体308的汲极耦接第一电容321，第一电晶体308的源极则耦接于接地端。一第三开关312，其耦接在第一电容321与一第三电容322之间，第三开关312受控于取样讯号SMP，用以周期性地从第一电容321取样该峰值讯号V_SP至第三电容322，如此即可在第三电容322取得第一电流波形讯号V_A。

一第二开关314，其耦接在电流感测端VS与一第二电容324之间，亦即耦接在电流感测电阻30与第二电容324之间，第二电容324运用于保持一次侧切换电流讯号V_IP的初始值，所以第二电容324即会产生一初始讯号V_SI，其是与图2所示的电流I_PB成比例。一第四开关315，其耦接在第二电容324与一第四电容325之间，第四开关325受控于取样讯号SMP，以周期性地从第二电容324取样初始讯号V_SI至第四电容325，所以第四电容325即会产生第二电流波形讯号V_B。一第三脉波产生电路330，其电路同于图8所示的电路，第三脉波产生电路330接收切换讯号V_PWM，以产生一储存讯号STR，其为脉波讯号用以控制第二开关314的切换，用于取样一次侧切换电流讯号V_IP的初始值，所以储存讯号STR是依据一延迟切换讯号的正缘而产生，延迟切换讯号即依据切换讯号V_PWM经过一延迟时间后的正缘所产生，此延迟时间用于避免从切换尖峰的干扰杂讯取样。如此说来，第二开关314是依据切换讯号V_PWM取样一次侧切换电流讯号V_IP的初始值。

请参阅图11，是本发明的实施例的积分电路的电路图。如图所示，积分电路500包含有一第一电压对电流转换电路509，其包括有一第一时序运算放大器510、一第一时序电阻511、一第一时序电晶体512、一第一电流镜及一第二电流镜，以用于依据第二电流波形讯号V_B的电压，而产生一第一可程式化充电电流I₅₁₉。第一电流镜，其包括有电晶体514、515、519，第二电流镜则包括有电晶体516、517。第一时序运算放大器510的一正输入端接收第二电流波形讯号V_B，第一时序运算大器510的一负输入端耦接第一时序电晶体512的源极，第一时序运算大器510的一输出端耦接第一时序电晶体512的闸极。第一时序电晶体512的汲极输出一第一可程式化电流I₅₁₂。第一时序电阻511耦接在第一时序电晶体512的源极和接地端之间。

第一电流镜，用于映射第一可程式化电流I₅₁₂而产生一第一映射电流I₅₁₅与第一可程式化充电电流I₅₁₉，电晶体514、515、519的源极皆耦接供应电压V_CC，电晶体514、515、519的闸极与电晶体514的汲极相耦接在一起，电晶体514的汲极耦接第一时序电晶体512的汲极，电晶体515、519的汲极分别产生第一映射电流I₅₁₅与第一可程式化充电电流I₅₁₉。第二电流镜用于映射第一映射电流I₅₁₅，而产生一第二映射电流I₅₁₇，电晶体516、517的源极皆耦接至接地端，电晶体516、517的闸极与电晶体516的汲极相耦接在一起，电晶体516的汲极耦接电晶体515的汲极，电晶体517的汲极产生第二映射电流I₅₁₇。

一第二电压对电流转换电路529，其包含有一第二时序运算放大器530、一第二时序电阻531、一第二时序电晶体532、一第三电流镜、一第四电流镜与一第五电流镜，以用于依据第一电流波形讯号V_A与第二电流波形讯号V_B的电压，而产生一第二可程式化充电电流I₅₃₉。第三电流镜、第四电流镜与第五电流镜包括有复数电晶体534-539。第二时序运算放大器530的一正输入端接收第一电流波形讯号V_A，第二时序运算放大器530的一负输入端耦接第二时序电晶体532的源极，第二时序运算放大器530的一输出端耦接第二时序电晶体532的闸极，第二时序电晶体532的汲极输出一第二可程式化电流I₅₃₂。第二时序电阻531耦接在第二时序电晶体532的源极和接地端之间。

第三电流镜，其包括有电晶体534、535用于映射第二可程式化电流I₅₃₂，以产生一第三映射电流I₅₃₅，电晶体534、535的源极皆耦接至供应电压V_CC，电晶体534、535的闸极与电晶体534、532的汲极相耦接在一起，电晶体535的汲极产生第三映射电流I₅₃₅。第四电流镜，其包括有电晶体536、537，用于依据第三映射电流I₅₃₅与第二映射电流I₅₁₇，而产生一第四映射电流I₅₃₇。电晶体536、537的源极皆耦接在接地端，电晶体536、537的闸极与电晶体536的汲极相耦接在一起，电晶体536的汲极耦接电晶体535、517的汲极，电晶体537的汲极产生第四映射电流I₅₃₇。

第四映射电流I₅₃₇可表示为I₅₃₇＝I₅₃₅-I₅₁₇因为电晶体536的几何尺寸为电晶体537的几何尺寸的两倍，所以第四映射电流I₅₃₇是电流I₅₃₆的一半。第五电流镜，其包含有电晶体538、539，用于映射第四映射电流I₅₃₇，而产生第二可程式化充电电流I₅₃₉，电晶体538、539的源极皆耦接供应电压V_CC，电晶体538、539的闸极与电晶体538、537的汲极相耦接在一起，电晶体539的汲极产生第二可程式化充电电流I₅₃₉。电晶体519、539的汲极相耦接，用于相加第一可程式化充电电流I₅₁₉与第二可程式化充电电流I₅₃₉，而产生一平均电流讯号I_AVG，平均电流讯号I_AVG可表示为如下：

$I_{\mathrm{AVG}}=\frac{V_B}{R_{511}}\×\frac{(\frac{V_A}{R_{531}}-\frac{V_B}{R_{511}})}{2}---\left(15\right)$

其中，R₅₁₁与R₅₃₁分别为第一时序电阻511与第二时序电阻531的电阻值。

第一时序电阻511、第二时序电阻531以及一时序电容570是决定积分电路500的时间常数，其中第二时序电阻531与第一时序电阻511有关，如第二时序电阻531的电阻值设定为等于第一时序电阻511的电阻值，因此方程式(15)可重写为：

$I_{\mathrm{AVG}}=\frac{1}{R_{511}}\×(V_B+\frac{V_A-V_B}{2})---\left(16\right)$

一第五开关550，其耦接在电晶体519、539的汲极和时序电容570之间，第五开关550的切换受控于通过一反相器520的振荡讯号PLS，其是表示第五开关550受控于反相振荡讯号/PLS，所以第五开关550亦可说是依据振荡讯号PLS控制第五开关550的切换。一第三电晶体560，其并联耦接时序电容570，以控制时序电容570放电，第三电晶体560的闸极接收清除讯号CLR，第三电晶体560的源极耦接在接地端，而汲极则耦接时序电容570。一第六开关551，其耦接在时序电容570与一输出电容571之间，第六开关551的切换受控于取样讯号SMP，以用于周期性地取样时序电容570的电压至输出电容571，所以输出电容571是产生积分讯号V_X。积分电路500利用依据一时间讯号对平均电流讯号I_AVG积分，以产生积分讯号V_X，其中时间讯号为反相振荡讯号/PLS，所以积分电路500亦可说是依据振荡讯号PLS对平均电流讯号I_AVG进行积分，积分讯号V_X可表示为如下：

$V_X=\frac{1}{R_{511}{C}_{570}}\×(V_B+\frac{V_A-V_B}{2})\×T_S---\left(17\right)$

其中，C₅₇₀为时序电容570的电容值。

依据图5、图7、图10及图11所示的实施例可得知，积分讯号V_X是与二次侧切换电流I_S和电源供应器的输出电流I_O有关，因此方程式(11)可重写为如下：

$V_X=m\×\frac{T_{\mathrm{NS}}}{T_{\mathrm{NP}}}\×R_S\×I_O---\left(18\right)$

其中，m可表示为如下：

$m=D^2\×\frac{R_{210}{C}_{215}}{R_{511}{C}_{570}}\×\frac{V_{\mathrm{OSC}}}{V_{\mathrm{REF}2}}---\left(19\right)$

其中，D表示切换讯号V_PWM的最大工作周期，其是决定于反相振荡讯号/PLS的脉波宽度与切换周期T。第一时序电阻511的电阻值R₅₁₁与第三时序电阻210的电阻值R₂₁₀有关，时序电容570的电容值C₅₇₀与第五电容215的电容值C₂₁₅有关，所以积分讯号V_X与电源供应器的输出电流I_O成比例。

以上所述，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及原理所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (18)

1.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其包含有：

一波形侦测电路，耦接该电源供应器的一电流感测装置，用于取样该电流感测装置所产生的一一次侧切换电流讯号，以产生一电流波形讯号，该电流感测装置接收该电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流，产生该一次侧切换电流讯号；

一第二控制电路，产生一振荡讯号用于决定一切换讯号的一切换频率，该切换讯号用于切换该变压器与调整该电源供应器的输出电流；

一积分电路，接收该电流波形讯号，产生一平均电流讯号，并依据一时间讯号对该平均电流讯号积分，产生一积分讯号，该时间讯号依据该振荡讯号所产生；

一误差放大器，包括有一第一运算放大器与一第一参考电压，该第一运算放大器接收该第一参考电压与该积分讯号，产生一输出讯号；

一第一比较器，依据该误差放大器的该输出讯号，产生一重置讯号，以控制该切换讯号的一脉波宽度，该切换讯号藉由该第一参考电压调整该电源供应器的该输出电流；

一脉波宽度调变电路，依据该重置讯号与该振荡讯号，产生该切换讯号。

2.如申请专利范围第1项所述的控制器，其特征在于，该积分电路的一时间常数与该切换讯号的一切换周期有关。

3.如申请专利范围第1项所述的控制器，其特征在于，该波形侦测电路包含有：

一第二比较器，其一正输入端耦接该电流感测装置，接收该一次侧切换电流讯号，该一次侧切换电流讯号与该一次侧切换电流成比例；

一第一电容，耦接该第二比较器的一负输入端，该第一电容用以箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；

一第一固定电流源，用于对该第一电容充电；

一第一开关，耦接在该第一固定电流源和该第一电容之间，该第一开关受控于该第二比较器的一输出讯号；

一第一电晶体，并联耦接于该第一电容，用于对该第一电容放电；

一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；

一第二开关，耦接在该电流感测装置与该第二电容之间，该第二开关受控于一储存讯号，该储存讯号为一脉波讯号，并依据一延迟切换讯号的正缘所产生，该延迟切换讯号是依据该切换讯号经一延迟时间后的正缘所产生；

一第三电容；

一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第一电流波形讯号；

一第四电容；

一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第二电流波形讯号；

其中，该电流波形讯号包括该第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号。

4.如申请专利范围第1项所述的控制器，其特征在于，该积分电路包含有：

一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第二电流波形讯号，产生一第一可程式化充电电流；

一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号，产生一第二可程式化充电电流；

一时序电容；

一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收该平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该时间讯号；

一第三电晶体，并联耦接于该时序电容，用于控制该时序电容放电；

一输出电容；

一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该积分讯号。

5.如申请专利范围第4项所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。

6.如申请专利范围第1项所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有：

一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压，产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；

一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；

一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；

一第五电容；

一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；

一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；

一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该振荡讯号；

一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；

一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；

一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相振荡讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；

其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该振荡讯号。

7.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其包含有：

一波形侦测电路，耦接该电源供应器的一电流感测装置，用于取样该电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流讯号，产生一电流波形讯号；

一第二控制电路，周期性地产生一振荡讯号；

一积分电路，接收该电流波形讯号并依据一时间讯号产生一积分讯号，该时间讯号依据该振荡讯号所产生；

一第一控制电路，包含有一误差放大器、一第一比较器与一脉波宽度调整电路，该误差放大器接收一第一参考电压与该积分讯号，产生一输出讯号，该第一比较器依据该输出讯号，产生一重置讯号，以控制一切换讯号的一脉波宽度，该脉波宽度调整电路依据该重置讯号与该振荡讯号，产生该切换讯号，该切换讯号藉由该第一参考电压用于切换该变压器与调整该电源供应器的输出电流。

8.如申请专利范围第7项所述的控制器，其特征在于，该积分电路的一时间常数与该切换讯号的一切换周期有关。

9.如申请专利范围第7项所述的控制器，其特征在于，该波形侦测电路包含有：

一第二比较器，其一正输入端耦接该电流感测装置，接收该一次侧切换电流讯号，该一次侧切换电流讯号与该变压器的一一次侧切换电流成比例；

一第一电容，耦接该第二比较器的一负输入端，该第一电容用以箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；

一第一固定电流源，用于对该第一电容充电；

一第一开关，耦接在该第一固定电流源和该第一电容之间，该第一开关受控于该第二比较器的一输出讯号；

一第一电晶体，并联耦接于该第一电容，用于对该第一电容放电；

一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；

一第二开关，耦接在该电流感测装置与该第二电容之间，该第二开关受控于一储存讯号，该储存讯号为一脉波讯号，并依据一延迟切换讯号的正缘所产生，该延迟切换讯号是依据该切换讯号经一延迟时间后的正缘所产生；

一第三电容；

一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第一电流波形讯号；

一第四电容；

一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第二电流波形讯号；

其中，该电流波形讯号包括该第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号。

10.如申请专利范围第7项所述的控制器，其特征在于，该积分电路包含有：

一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第二电流波形讯号，产生一第一可程式化充电电流；

一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号，产生一第二可程式化充电电流；

一时序电容；

一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收一平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该时间讯号；

一第三电晶体，并联耦接于该时序电容，用于控制该时序电容放电；

一输出电容；

一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该积分讯号。

11.如申请专利范围第10项所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。

12.如申请专利范围第7项所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有：

一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；

一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；

一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；

一第五电容；

一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；

一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；

一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该振荡讯号；

一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；

一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；

一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相振荡讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；

其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该振荡讯号。

13.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其包含有：

一波形侦测电路，依据该电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流讯号，产生一电流波形讯号；

一积分电路，依据该电流波形讯号与一振荡讯号，产生一积分讯号；

一第一控制电路，包含有一误差放大器、一第一比较器与一脉波宽度调整电路，该误差放大器接收一第一参考电压与该积分讯号，产生一输出讯号，该第一比较器依据该输出讯号，产生一重置讯号，以控制一切换讯号的一脉波宽度，该脉波宽度调整电路依据该重置讯号与该振荡讯号，产生该切换讯号，该切换讯号藉由该第一参考电压用于切换该变压器与调整该电源供应器的输出电流；

一第二控制电路，产生该振荡讯号，用于决定该切换讯号的一切换频率。

14.如申请专利范围第13项所述的控制器，其特征在于，该积分电路的一时间常数与该切换讯号的一切换周期有关。

15.如申请专利范围第13项所述的控制器，其特征在于，该波形侦测电路包含有：

一第二比较器，侦测该一次侧切换电流讯号；

一第一电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；

一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；

一第二开关，其一端接收该一次侧切换电流讯号，另一端耦接该第二电容，该第二开关依据该切换讯号取样该一次侧切换电流讯号至该第二电容；

一第三电容；

一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第一电流波形讯号；

一第四电容；

一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第二电流波形讯号；

其中，该电流波形讯号包括该第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号。

16.如申请专利范围第13项所述的控制器，其特征在于，该积分电路包含有：

一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第二电流波形讯号，产生一第一可程式化充电电流；

一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号，产生一第二可程式化充电电流；

一时序电容；

一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收一平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该振荡讯号；

一输出电容；

一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该积分讯号。

17.如申请专利范围第16项所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。

18.如申请专利范围第13项所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有：

一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压，产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；

一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；

一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；

一第五电容；

一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；

一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；

一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该振荡讯号；

一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；

一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；

一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相振荡讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；

其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该振荡讯号。

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