CN101404452B - 一种电源转换器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种电源转换器的控制电路，其输出一切换讯号用以控制一电源转换器的一开关，以控制电源转换器的输出功率，控制电路包含有一震荡器与一除频器，震荡器产生一脉波讯号并耦接除频器，除频器用于除频脉波讯号而产生具有一固定脉宽的一控制讯号，控制讯号的固定脉宽控制该切换讯号的一切换周期的一最大导通时间，以确实控制开关的最大导通时间，而确实控制电源转换器的一最大输出功率。本发明可精确控制电源转换器的最大输出功率，又可增加稳定性。

Description

一种电源转换器的控制电路

技术领域

本发明是关于一种电源转换器，特别是指一种电源转换器的控制电路。

背景技术

现今由于科技的进步，进而发展出许多电子产品，以因应民众的需求，该些电子产品的功能越来越为强大，而带给现今民众在生活上许多便利。现今电子装置大部分皆需要一电源转换器，其接收一输入电源，而依据输入电源输出一调整的输出电源，以提供电子装置所需的电源。

请参阅图1，其为现有技术的电源转换器的电路图。如图所示，现有技术的电源转换器包含一变压器T₁，其具有一一次侧绕组NP与一二次侧绕组N_S，一次侧绕组N_P的一端耦接一输入电压V_IN，一次侧绕组N_P的另一端耦接一开关Q₁，开关Q₁透过一电阻R_S耦接于接地端，电阻R_S用于感测开关Q₁的一切换电流I_P，而产生一电流讯号V_CS。变压器T₁的二次侧绕组N_S的一端耦接一整流器D₀的一端，一电容C₀耦接于整流器D₀的另一端与二次侧绕组N_S的另一端之间，电容C₀亦耦接于电源转换器的输出端，电源转换器的输出端用于提供一输出电压V₀。

再参阅图1，现有技术的电源转换器的控制电路包含一锯齿波产生电路10，锯齿波产生电路10包含一充放电电路，其包含一电阻R_T、一电容C_T、一开关115和一放电电流源117。电阻R_T的一端耦接一参考电压V_REF，电容C_T耦接在接地端与电阻R_T的另一端之间，参考电压V_REF用于对电容C_T进行充电。开关115的一端耦接电容C_T，开关115的另一端耦接放电电流源117的一端，放电电流源117的另一端耦接接地端，以用于对电容C_T进行放电。锯齿波产生电路10通过由参考电压V_REF与放电电流源117对电容C_T进行充放电，即可产生锯齿波讯号V_SAW。

再参阅图1，锯齿波产生电路10更包含一第一比较器121、一第二比较器123与一正反器，正反器包含与非门125与127。第一比较器121比较锯齿波讯号V_SAW与一高临界讯号V_H，而产生一第一比较讯号。第二比较器123比较锯齿波讯号V_SAW与一低临界讯号V_L，且产生一第二比较讯号。第一比较讯号与第二比较讯号分别传送至正反器的与非门125与127，而产生脉波讯号PLS，以用于控制开关115。

再参阅图1，现有技术的电源转换器的控制电路除了包含锯齿波产生电路10之外，更包含比较器21、22、或非门32、34及一正反器36，以用于控制电源转换器的开关Q₁，以控制电源转换器的输出电压V₀，即用于控制电源转换器的输出功率。锯齿波产生电路10所产生的锯齿波讯号V_SAW，其用于控制电源转换器的最大输出功率。比较器21的负输入端耦接至电容C_T，以接收锯齿波讯号V_SAW，比较器21的正输入端输入一参考电压(V_H+V_L/2)，以与锯齿波讯号V_SAW进行比较，而用以输出一控制讯号MDC。另一比较器22则用以比较回授讯号V_FB以及电流讯号V_CS，用以输出一保护讯号V_ST。或非门32耦接至比较器21、22的输出端，以接收控制讯号MDC与保护讯号V_ST。正反器36的设定端S耦接至或非门32的输出端，正反器36的重置端R接收控制讯号MDC。或非门34则根据正反器36的输出端Q的输出讯号以及控制讯号MDC，用以输出一切换讯号V_PWM，而控制开关Q₁。

请参阅图2，其为现有技术的电源转换器的电路图的脉波示意图。如图所示，其中该切换讯号V_PWM的切换周期的最大导通时间是由控制讯号MDC所决定。现有技术的控制电路利用锯齿波产生电路10所产生的锯齿波讯号V_SAW与参考电压(V_H+V_L/2)进行比较，以产生控制讯号MDC，而控制切换讯号V_PWM的最大导通时间，即控制开关Q₁的最大导通时间，进而控制电源转换器的最大输出功率。然而，当高临界讯号V_H、低临界讯号V_L与参考电压准位其中的一参数漂移时，控制讯号MDC的脉宽即会漂移，所以切换讯号V_PWM的切换周期将随的漂移。此外，由于锯齿波产生电路10容易受到干扰或者受其他因素影响，所以无法产生精确的锯齿波讯号V_SAW，如此与参考电压(V_H+V_L/2)进行比较后，而所产生的控制讯号MDC的脉宽即无法精确固定，如此切换讯号V_PWM的最大导通时间即会受到影响，如此即无法精确控制开关Q₁的最大导通时间，而无法精确控制电源转换器的最大输出功率。

因此，本发明即针对上述问题而提出一种电源转换器的控制电路，其可改善上述缺点，而精确控制电源转换器的最大输出功率，又可增加稳定性，以解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种电源转换器的控制电路，其通过由除频器产生具固定脉宽的控制讯号，而精确控制电源转换器的开关的最大导通时间，以达确实控制电源转换器的最大输出功率的目的。

为实现本发明的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。

本发明提供的一种电源转换器的控制电路，该控制电路输出一切换讯号用以控制一电源转换器的一开关，其包含：

一振荡器，产生一脉波讯号；以及

一除频器，除频该脉波讯号，产生具一固定脉宽的一控制讯号；

其中，该切换讯号具有一切换周期，且该切换周期的一最大

导通时间受控于该控制讯号的该固定脉宽。

本发明中，其中该控制讯号的一导通时间相等于该控制讯号的一截止时间。

本发明中，更包含：

一切换电路，依据该控制讯号，产生该切换讯号，以控制该开关，该切换讯号的该最大导通时间相等于该切换讯号的

该切换周期的一截止时间。

本发明中，其中该切换电路包含：

一第一逻辑闸，依据该控制讯号产生一设定讯号；

一正反器，依据该设定讯号与该控制讯号，产生一输出讯号；以及

一第二逻辑闸，依据该输出讯号与该控制讯号产生该切换讯号。

本发明中，更包含：

一保护电路，依据一回授讯号与一电流讯号产生一保护讯号，

该第一逻辑闸依据该控制讯号与该保护讯号产生该设定讯号，以控制该切换讯号。

本发明中，其中该保护电路包含：

一比较器，接收该回授讯号与该电流讯号，以产生该保护讯号。

本发明中，其中该振荡器包含：

一充放电电路，产生一锯齿波讯号：以及

一脉波讯号产生电路，依据该锯齿波讯号产生该脉波讯号。

本发明中，其中该脉波讯号产生电路包含：

一第一比较器，接收一高临界讯号与该锯齿波讯号，产生一第一比较讯号；

一第二比较器，接收一低临界讯号与该锯齿波讯号，产生一第二比较讯号；以及

一正反器，接收该第一比较讯号与该第二比较讯号，产生该脉波讯号。

本发明中，其中该除频器包含：

至少一除二电路，其相互串联，依据该脉波讯号产生该控制讯号，且该控制讯号的周期是为该脉波讯号的偶数倍。

本发明中，其中该振荡器与该除频器整合为一控制芯片。

本发明具有以下有益效果：本发明所述的电源转换器的控制电路是用于产生切换讯号，以控制电源转换器的开关，而控制电源转换器的输出功率。控制电路包含振荡器与除频器，振荡器用于产生脉波讯号并传送至除频器，除频器除频脉波讯号而产生具固定脉宽的控制讯号，以确实控制切换讯号的切换周期的最大导通时间，以精确控制开关的最大导通时间。当温度或制程变异，虽会造成频率的漂移，但除频后的脉波周期是绝对稳定，进而可确实控制电源转换器的最大输出功率。

附图说明

图1为现有技术的电源转换器的电路图；

图2为现有技术的电源转换器的电路图的脉波示意图；

图3为本发明的一较佳实施例的电源转换器的电路图；

图4为本发明的一较佳实施例的振荡器与除频器的电路图；及

图5为本发明的一较佳实施例的电源转换器的电路图的脉波示意图。

【图号简单说明】

10    锯齿波产生电路             115                 开关

117   放电电流源                 121                 第一比较器

123   第二比较器                 125                 与非门

127   与非门                     21                  比较器

22    比较器                     32                  或非门

34    或非门                     36                  正反器

40    振荡器                     415                 放电开关

417   放电电流源                 421                 第一比较器

423   第二比较器                 425                 与非门

427   与非门                     50                  除频器

51    反相器                     53                  正反器

55    正反器                     60                  比较器

72    或非门                     74                  正反器

76    或非门                     ck                  频率输入端

C_O    电容                       C_T                  电容

D_O    整流器                     I_P                  切换电流

MDC   控制讯号                   N_P                  一次侧绕组

N_S    二次侧绕组                 PLS                 脉波讯号

/PLS  反相脉波讯号               Q₁                  开关

R_S        电阻                R_T              电阻

T₁        变压器              V_CS             电流讯号

V_FB       回授讯号            V_O              输出电压

V_PWM      切换讯号            V_REF            参考电压

V_SAW      锯齿波讯号          V_ST             保护讯号

V_SET      设定讯号            V_H              高临界讯号

V_IN       输入电压            V_L              低临界讯号

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，用以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

请参阅图3，其为本发明的一较佳实施例的电源转换器的电路图。如图所示，本发明的电源转换器包含一变压器T₁，变压器T₁从一次侧转移能量至二次侧，以提供经调整的一输出电压V_O。变压器T₁的一次侧与二次侧分别具有一一次侧绕组N_P与一二次侧绕组N_S，一次侧绕组N_P的一端耦接一输入电压V_IN，一次侧绕组N_P的另一端耦接一开关Q₁，开关Q₁串联一感测组件，感测组件于本实施例中为一电阻R_S，开关Q₁的一端耦接电阻R_S的一端，电阻R_S的另一端耦接于接地端，电阻R_S用于感测开关Q₁的一切换电流I_P，而产生一电流讯号V_CS。上述的开关Q₁用于控制变压器T₁，其一较佳实施例可为一晶体管。变压器T₁的二次侧绕组N_S的一端耦接一整流器D_O的一端，整流器D_O的另一端与二次侧绕组N_S的另一端之间耦接一电容C_O，电容C_O亦耦接于电源转换器的输出端，电源转换器的输出端用于提供输出电压V_O。

再参阅图3，本发明的电源转换器的控制电路包含一振荡器40与一除频器50，以产生一控制讯号MDC，而用于产生一切换讯号V_PWM，以控制电源转换器的开关Q₁，而控制电源转换器的输出电压V_O，即控制电源转换器的输出功率。振荡器40用于产生一脉波讯号PLS，除频器50耦接振荡器40，其除频脉波讯号PLS而产生具有一固定脉宽的控制讯号MDC，以用于产生切换讯号V_PWM，而控制开关Q₁的切换，即控制开关Q₁的导通与截止。本发明通过由除频器50对振荡器40所产生的脉波讯号PLS进行除频，如此可产生具有固定脉宽的控制讯号MDC，以通过由固定脉宽确实控制切换讯号V_PWM的一切换周期的一最大导通时间，而确实控制开关Q₁的最大导通时间，即确实控制电源转换器的最大输出功率。于本发明的一实施例中，控制讯号MDC的一导通时间等于控制讯号MDC的一截止时间，如此即可精确控制切换讯号V_PWM的最大导通时间等于切换讯号号V_PWM的切换周期的一截止时间，即控制开关Q₁的一最大导通时间等于开关Q₁的一截止时间。

再参阅图3，本发明的电源转换器的控制电路更包含一保护电路，其包含有一比较器60，而分别接收一回授讯号V_FB以及电流讯号V_CS，用以比较回授讯号V_FB以及电流讯号V_CS，以输出一保护讯号V_ST。上述得知回授讯号VFB的方式，其可通过由一光耦合器或一回授电路耦接于变压器T₁的一辅助绕组(图中未示)，以侦测电源转换器的输出讯号VO，而得知回授讯号VFB，由于辅助绕组的电压相关于电源转换器的输出电压VO，因此，回授讯号VFB是关联于输出电压VO。

承接上述，本发明的控制电路通过由一切换电路，而依据控制讯号MDC产生切换讯号V_PWM。切换电路包含有一第一逻辑闸72、一正反器74与一第二逻辑闸76，第一逻辑闸72与第二逻辑闸76于此实施例中为或非门。或非门72的两输入端分别耦接至比较器60的输出端与除频器50的输出端，以接收保护讯号V_ST与控制讯号MDC，而产生一设定讯号V_SET。正反器74的设定端S耦接至或非门72的输出端，以接收设定讯号V_SET，正反器74的重置端R耦接至除频器50的输出端而接收控制讯号MDC。或非门76的两输入端则耦接至正反器74的输出端Q与除频器50的输出端，而根据正反器74的一输出讯号以及控制讯号MDC，用以输出切换讯号V_PWM。切换讯号V_PWM即用于控制电源转换器的开关Q₁，以控制电源转换器的输出电压V_O，即用于控制电源转换器的输出功率。

请参阅图4，其为本发明的一较佳实施例的振荡器与除频器的电路图。如图所示，在本实施例中，该除频器在本实施例是为一除四电路(然不以此为限，亦可为除二电路)，由两级的除二电路串联组成，以依据脉波讯号PLS产生控制讯号MDC，且控制讯号MDC的周期是为脉波讯号PLS的偶数倍。振荡器40包含一充放电电路与一脉波讯号产生电路，充放电电路包含有一电阻R_T、一电容C_T、一放电开关415与一放电电流源417，以用于产生一锯齿波讯号V_SAW。脉波讯号产生电路则包含有一第一比较器421、一第二比较器423与一正反器，正反器包括有与非门425、427，脉波讯号产生电路用于依据锯齿波讯号V_SAW而产生脉波讯号PLS。充放电电路的电阻R_T的一端耦接一参考电压V_REF，电容C_T耦接在接地端与电阻R_T的另一端之间，参考电压V_REF用于对电容C_T进行充电。放电开关415耦接在电容C_T与放电电流源417的一端之间，放电电流源417的另一端耦接到接地端，以用于对电容C_T进行放电。充放电电路通过由参考电压V_REF与放电电流源417对电容C_T进行充放电，即可产生锯齿波讯号V_SAW。

再参阅图4，脉波讯号产生电路的第一比较器421的正输入端与负输入端分别接收一高临界讯号V_H与锯齿波讯号V_SAW，以比较锯齿波讯号V_SAW与高临界讯号V_H，而在输出端产生一第一比较讯号。第二比较器423的正输入端与负输入端分别接收锯齿波讯号V_SAW与一低临界讯号V_L，以比较锯齿波讯号V_SAW与低临界讯号V_L，而在输出端产生一第二比较讯号。第一比较讯号与第二比较讯号传送至正反器，而产生脉波讯号PLS。第一比较器421与第二比较器423的输出端分别耦接至第一与非门425与第二与非门427的第一输入端，即第一与非门425与第二与非门427的第一输入端分别接收第一比较讯号与第二比较讯号，第二与非门427的输出端耦接至第一与非门425的第二输入端，第一与非门425的输出端耦接至第二与非门427的第二输入端，并产生脉波讯号PLS，且用于控制放电开关415。

再参阅图4，除频器50包含一反相器51与正反器53、55。反相器51的输入端接收脉波讯号PLS，以产生反相脉波讯号/PLS。正反器53与55相串联，以依据脉波讯号PLS产生具固定脉宽的控制讯号MDC。正反器53的频率输入端ck耦接反相器51的输出端，以接收反相脉波讯号/PLS，正反器53的输入端D耦接至正反器53的反相输出端QN，正反器53的输出端Q耦接至正反器55的频率输入端ck，正反器55的输入端D耦接至正反器55的反相输出端QN，正反器55的输出端Q输出控制讯号MDC。此外，本发明的一较佳实施例，可将振荡器与40与除频器50整合为一控制芯片，其中振荡器40的电阻R_T与电容C_T并未设置于控制芯片内，而设置于控制芯片外。

请参阅图5，其为本发明的一较佳实施例的电源转换器的电路图的脉波示意图。如图所示，本发明通过由除频器50(请参阅图3)所产生的控制讯号MDC具有固定的脉波宽度，于此实施例中控制讯号MDC的导通时间相等于截止时间，如此即可精确控制切换讯号V_PWM的切换周期的最大导通时间，即控制开关Q₁(请一并参阅图3)的最大导通时间，如此即可确实控制电源转换器的最大输出功率。此外，当保护电路的比较器60(请一并参阅图3)比较电流讯号V_CS大于回授讯号V_FB时，即会产生低准位的保护讯号V_ST，以截止切换讯号V_PWM。

由此可知，本发明电源转换器的控制电路是用于产生切换讯号，以控制电源转换器的开关，而控制电源转换器的输出功率。控制电路包含振荡器与除频器，振荡器用于产生脉波讯号并传送至除频器，除频器除频脉波讯号而产生具固定脉宽的控制讯号，以确实控制切换讯号的切换周期的最大导通时间，以精确控制开关的最大导通时间。当温度或制程变异，虽会造成频率的漂移，但除频后的脉波周期是绝对稳定，进而可确实控制电源转换器的最大输出功率。

综上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种电源转换器的控制电路，其特征在于，该控制电路输出

一切换讯号用以控制所述电源转换器的一开关，其包含：

一震荡器，产生一脉波讯号；以及

一除频器，除频该脉波讯号，产生具有一固定脉宽的一控制讯号；

其中，该切换讯号具有一切换周期，且该切换周期的一最大导通时间受控于该控制讯号的该固定脉宽；

该控制电路更包含：

一切换电路，依据该控制讯号，产生该切换讯号，以控制该开关；

其中该切换电路包含：

一第一逻辑闸，依据该控制讯号产生一设定讯号；

一正反器，依据该设定讯号与该控制讯号，产生一输出讯号；以及

一第二逻辑闸，依据该输出讯号与该控制讯号产生该切换讯号。

2.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该控制讯号的一导通时间相等于该控制讯号的一截止时间。

3.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，该切换讯号的该最大导通时间相等于该切换讯号的该切换周期的一截止时间。

4.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，更包含：

一保护电路，依据一回授讯号与一电流讯号产生一保护讯号，该第一逻辑闸依据该控制讯号与该保护讯号产生该设定讯号，以控制该切换讯号。

5.根据权利要求4所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该保护电路包含：

一比较器，接收该回授讯号与该电流讯号，以产生该保护讯号。

6.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该震荡器包含：

一充放电电路，产生一锯齿波讯号：以及

一脉波讯号产生电路，依据该锯齿波讯号产生该脉波讯号。

7.根据权利要求6所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该脉波讯号产生电路包含：

一第一比较器，接收一高临界讯号与该锯齿波讯号，产生一第一比较讯号；

一第二比较器，接收一低临界讯号与该锯齿波讯号，产生一第二比较讯号；以及

一正反器，接收该第一比较讯号与该第二比较讯号，产生该脉波讯号。

8.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该除频器包含：

至少一除二电路，其相互串联，依据该脉波讯号产生该控制讯号，且该控制讯号的周期是为该脉波讯号的偶数倍。

9.根据权利要求1所述的电源转换器的控制电路，其特征在于，其中该震荡器与该除频器整合为一控制芯片。

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