CN102096429B - 反馈稳压装置与方法及其应用的电源转换系统 - Google Patents

Abstract

一种反馈稳压装置与方法及其应用的电源转换系统，反馈稳压装置用于反馈电路，包括有第一开关单元、第二开关单元以及导通控制单元。其中第一开关单元耦接于反馈电路，是用来控制反馈电路是否将反馈信号从第一端回传至第二端。第二开关单元是用以舒缓反馈信号所造成的第二端电压波动。而导通控制单元即是用来提取检测信号，并依据检测信号控制第一开关单元以及第二开关单元在实质上同一时间作导通。本发明通过提供反馈稳压装置于反馈电路，并在反馈开始时同时导通反馈稳压装置中的第一开关单元和第二开关单元，以减缓第二端的电压波动，进一步提升电路的稳定性。

Description

反馈稳压装置与方法及其应用的电源转换系统

技术领域

本发明涉及一种稳压装置与方法及其应用的电源转换系统，尤其涉及一种反馈电路的稳压装置与方法及其应用的电源转换系统。

背景技术

一般来说，电源转换器中都会有反馈电路，将输出端的信号反馈至前级电路以作驱动控制或是其他的用途，就电路稳定性而言，在反馈信号回传至前级电路时，有时候会造成前级电路电压电平的波动，如此就很可能会输出不正确的电压电平，甚至是造成电路的毁损。

尤其，有些电源转换器中会提供一个或多个输出电压的开关控制，当反馈电路所回传的反馈信号是这些受开关控制的输出电压时，在开关切换的瞬间，无论是导通或截止，反馈信号的电压都会有大幅度的改变，因此常常会使得接收反馈信号的前级电路的电压电平产生波动的现象，因而导致电路的不稳定甚至是电路的损坏。

发明内容

本发明的目的在于通过在反馈电路提供反馈稳压装置，让前级电路不会因为反馈信号而产生电压电平的波动，以提升电路的稳定性。

为了达到上述目的，根据本发明的一方案，提供一种反馈稳压装置，应用于一反馈电路，反馈电路有一第一端和一第二端。反馈稳压装置包括一第一开关单元、一第二开关单元及一导通控制单元，其中第一开关单元耦接于反馈电路的该第一端和第二端，是用来控制反馈电路是否将一反馈信号从第一端回传至第二端。

而第二开关单元是耦接于反馈电路的该第二端，是用以稳定第二端因反馈信号而造成的电压波动，其通过导通控制单元，在第一开关单元导通的瞬间同时导通，舒缓因为第一开关单元突然导通而造成的反馈信号的电压电平的突然升高。另外，导通控制单元则是耦接于反馈电路、第一开关单元及第二开关单元，其从反馈电路提取一检测信号，并判断检测信号是否大于一参考数值，若是，则在实质上同一时间导通第一开关单元和第二开关单元，并使该反馈信号以一反馈比例回传至该第二端，以稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，若否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。

根据本发明的另一方案，提供一种电源转换系统，系统包括有一电源转换单元以及一反馈稳压装置。其中电源转换单元中有一反馈电路，反馈电路是用来将一反馈信号从一第一端传送至一第二端；而反馈稳压装置则耦接于反馈电路，用以稳定第二端因反馈信号所造成的电压波动。

反馈稳压装置包括第一开关单元、第二开关单元及导通控制单元，第一开关单元，耦接于该反馈电路的该第一端和该第二端，控制该反馈电路是否将该反馈信号从该第一端回传至该第二端，第二开关单元，耦接于该反馈电路的该第二端。导通控制单元从反馈电路提取一检测信号，并判断该检测信号是否大于一参考数值，若是，则若是，则在实质上同一时间导通该第一开关单元和该第二开关单元，并使该反馈信号以一反馈比例回传至该第二端，以稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，若否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。来减缓反馈信号的电压电平的突然改变，以提升电路稳定性。

根据本发明的又一方案，提供一种反馈稳压方法，其应用于一反馈电路，而该反馈电路包含有一第一端和一第二端。该应用方法的步骤包括：提供一第一开关单元及一第二开关单元于反馈电路，其中第一开关单元耦接于该反馈电路的该第一端和该第二端，并控制该反馈电路是否将一反馈信号从该第一端回传至该第二端，而该第二开关单元耦接于该反馈电路的该第二端，该第一开关单元包含一第一电阻，而该第二开关单元包含一第二电阻。接着，从反馈电路提取一检测信号，并判断该检测信号是否大于一参考数值，若判断为是，则在实质上同一时间导通该第一开关单元和该第二开关单元，并使该反馈信号以一回馈比例回传至该第二端，然后再依据检测信号来稳定第二端因反馈信号而造成的电压波动，若判断为否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。

通过提供反馈稳压装置于反馈电路，并在反馈开始时同时导通反馈稳压装置中的第一开关单元和第二开关单元，以减缓第二端的电压波动，进一步提升电路的稳定性。

以上的概述与接下来的实施例，都是为了进一步说明本发明的技术手段与达成功效，所叙述的实施例与附图仅提供参考说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明反馈稳压装置的一种实施例的方框图；

图2为本发明反馈稳压装置的一种实施例的电路图；

图3为本发明电源转换系统的一种实施例的电路图；及

图4为本发明反馈稳压方法的一种实施例的流程图。

上述附图中的附图标记说明如下：

10 反馈稳压装置

11 第一开关单元

13 第二开关单元

15 导通控制单元

20 电源转换系统

30 开关装置

31 主开关单元

33 切换缓冲单元

35 辅助开关单元

S401～S405 流程图步骤说明

具体实施方式

请参照图1，为反馈稳压装置10的一种实施例的方框图，包含有一第一开关单元11、一第二开关单元13以及一导通控制单元15。其中，第一开关单元11是用来控制是否从端点A传送一反馈信号到端点B。

因为端点A不是随时都会回传反馈信号至端点B，所以第一开关单元11需要依据反馈信号的状况来作开启或关闭。因此，利用导通控制单元15从端点A提取一检测信号，如反馈信号的电压，来判断此时反馈信号是否需要从端点A回传至端点B，然后导通控制单元15再依据判断的结果作第一开关单元11的控制。

其中该导通控制单元15是通过将反馈信号的电压与一参考数值作比较，来判断反馈信号是否需要从端点A反馈至端点B。若比较结果显示该反馈信号的电压大于该参考数值，表示有反馈信号需要从端点A反馈至端点B，则此时导通控制单元15便将第一开关单元11导通，让反馈信号能够回传。

在第一开关单元11导通的瞬间，端点B会因为接收到反馈信号的回传，而产生大幅度的电压波动，而造成电路的不稳定甚至损坏，因此，导通控制单元15在导通第一开关单元11的实质上同一时间，会一并导通第二开关单元13，让反馈信号以适当的一反馈比例回传至端点B，来舒缓端点B的电压波动，让端点B电压能够较为稳定。也就是说，导通控制单元15会依据端点A的电压来控制是否导通第一开关单元11和第二开关单元13，以避免错误的反馈动作，进一步提升线路稳定性。

请参照图2，为反馈稳压装置10的一种实施例的电路图，包含有第一开关单元11、第二开关单元13以及导通控制单元15。其中导通控制单元15包含有电阻R3和R4以及齐纳二极管ZD1，当端点A的反馈信号的电压大小低于齐纳二极管ZD1的逆向击穿电压（breakdown voltage）时（也就是说此时并不需要回传该反馈信号至端点B），齐纳二极管ZD1与电阻R4所在的线路处于断路的状态，此时因为没有电流流入导通控制单元15，所以第一开关单元11中PNP晶体管Q1的基极与发射极间没有电位差，且第二开关单元13中的NPN晶体管Q2的基极也没有供应驱动电压，因此晶体管Q1和Q2都不会导通，同样处于截止的状态。

而当端点A的反馈信号的电压大小高于齐纳二极管ZD1的逆向击穿电压时（也就是说此时有反馈信号需要回传至端点B），齐纳二极管ZD1与电阻R4所在的线路便成为通路，并且齐纳二极管ZD1的逆向偏压会被固定在其击穿电压的数值（此为齐纳二极管的特性）。此时就会有电流流入导通控制单元15，因此在电阻R3的两端会产生压降，如此一来，PNP晶体管Q1便会因为其发射极和基极间有电位差而导通，让反馈信号能够从端点A传送至端点B。在实质上同一时间，NPN晶体管Q2也会因为其基极有电压供应而导通，在本实施例中，通过第一开关单元11中的第一电阻R1与第二开关单元13中的第二电阻R2的进行反馈信号的分压，让反馈信号以适当的一反馈比例端点B。

通过上述电路的运行，导通控制单元15便可以依据反馈信号的电压，来控制第一开关单元11和第二开关单元13的同时导通，来减缓因为第一开关单元11突然导通而造成端点B的电压波动，以维持电路的稳定性。

接着请参阅图3，为电源转换系统20的一种实施例的电路图，该电源转换系统20有多个二次侧线圈Wa、Wb和Wc以产生多个输出电压Va、Vb和Vc，其中输出电压Va、Vb可以通过开关装置30进行开启与关闭的控制，而输出电压Vb处还包含有反馈电路，来将输出电压Vb反馈至输出电压Vc处。

该开关装置30包括有主开关单元31、切换缓冲单元33以及辅助开关单元35。当主开关单元31中晶体管Q3导通时，输出电压Va和Vb即为正常运行的状态，产生高电平的电压输出，此时便需要将反馈信号（也就是输出电压Vb）反馈至输出电压Vc处；反之，当主开关单元31中的晶体管Q3截止时，输出电压Va和Vb即为停止运行的状态，产生低电平的电压输出，此时便不需要回传反馈信号。

而为了依据输出电压Vb的电压大小（也就是是否达到稳定的电位）来进行反馈与否的控制，反馈稳压装置10的导通控制单元15中的齐纳二极管ZD1，会选择使用逆向击穿电压低于输出电压Vb正常运行时的电压大小的，使得输出电压Vb正常运行时，该齐纳二极管ZD1的线路为逆向导通，而在输出电压Vb非为在运行状态时，该齐纳二极管ZD1的线路为断路。

因此，当输出电压Vb非处于运行的状态时，其电压低于该齐纳二极管ZD1的逆向击穿电压（breakdown voltage），齐纳二极管ZD1与电阻R4所在的线路便处于断路的状态。此时因为没有电流流入导通控制单元15，所以第一开关单元11中晶体管Q1的基极与发射极间没有电位差，且第二开关单元13中的晶体管Q2的基极也没有供应驱动电压，因此晶体管Q1和Q2都处于截止的状态，就不会将输出电压Vb反馈至输出电压Vc端。

而当输出电压Vb为正常运行状态时，其电压大小高于齐纳二极管ZD1的逆向击穿电压，齐纳二极管ZD1与电阻R4所在的线路便成为通路。此时就会有电流流入导通控制单元15，因此在电阻R3的两端会产生压降，如此一来，晶体管Q1便会因为其发射极和基极间有电位差而导通，让输出电压Vb能够回传至输出电压Vc端。在实质上同一时间，晶体管Q2也会因为其基极有电压供应而导通，让反馈电路与接地端相连，通过第一电阻R1以及第二电阻R2的分压，输出电压Vb便可以一反馈比例进行反馈，以减缓因为晶体管Q1突然导通而造成输出电压Vc的电压波动，以维持电路的稳定性。也就是说，导通控制单元15会依据输出电压Va和Vb来控制是否导通第一开关单元11和第二开关单元13，以避免错误的反馈动作，进一步提升线路稳定性。

值得一提的是，用来控制输出电压Va以及Vb运行与否的开关装置30更可以包含有软切换的机制，使电路稳定性进一步提升。

再参照图3，光耦合器SW有两个输入，分别为电压VSB和电压VON/OFF，两者都为高电平时，光耦合器SW才会导通。当辅助开关单元35的光耦合器SW一导通，便会产生用以控制主开关单元31的晶体管Q3的高电平的开关信号，通过切换缓冲单元33的电阻R5并对电容C1充电。所以在光耦合器SW刚导通时，开关信号的电压消耗较多在电容C1的充电上，因此传送到晶体管Q3的开关信号的电压会较低，使晶体管Q3的内电阻处于较高的状态，只让少量电压电流通过晶体管Q3。后来因为电容C1的电力逐渐充饱，因此传送至晶体管Q3的开关信号的电压会逐渐升高，使晶体管Q3的内电阻下降，让通过晶体管Q3的电压电流恢复至正常的导通量，达到软启动的功效。

而当辅助开关单元35的光耦合器SW截止时，产生出的开关信号为低电平。此时，切换缓冲单元33的电容C1是处于充满电的状态，因此开关信号就变成是由电容C1传送至晶体管Q3。随着时间经过，电容C1的电力会经过二极管D2并通过电阻R6慢慢消耗掉，因此开关信号的电压就会逐渐降低，所以晶体管Q3的内电阻也会逐渐升高，让通过晶体管Q3的电压电流减少。直到电容C1供应的开关信号的电压下降到不足以导通晶体管Q3时，晶体管Q3才会被截止，达到软切换的功效。

请参照图4，为反馈稳压方法的一种实施例的流程图，应用于反馈电路，而该反馈电路是用以将反馈信号从一第一端回传至一第二端。该应用方法的步骤包括：提供第一开关单元11及一第二开关单元13于反馈电路，其中第一开关单元11包含一第一电阻R1，而该第二开关单元13包含一第二电阻R2（S401）。接着，导通控制单元15从反馈电路提取一检测信号（S403），然后再依据检测信号来稳定第二端因反馈信号而造成的电压波动（S405）。

其中导通控制单元15所提取的检测信号为反馈信号的反馈电压，接着导通控制单元15会将反馈电压与一参考数值（齐纳二极管ZD1的逆向击穿电压数值）相比较，若反馈电压大于参考数值，则将第二开关单元13与第一开关单元11在实质上同一时间作导通，让反馈信号以一反馈比例进行电压的反馈，以稳定第二端因为接收到反馈信号所造成的电压波动。

综上所述，通过提取反馈信号的反馈电压来判断是否要进行信号的反馈，并提供反馈电路导通瞬间的稳压机制，以减缓反馈第二端的电压波动，进一步提升电路的稳定性。

以上所述为本发明的具体实施例的说明与附图，而本发明的所有权利范围应以所附的权利要求为准，任何在本发明的领域中技术人员，可轻易思及的变化或修饰都可涵盖在本发明所界定的专利范围之内。

Claims (10)

1.一种反馈稳压装置，其特征在于，应用于一反馈电路，该反馈电路包含有一第一端和一第二端，包括：

一第一开关单元，耦接于该反馈电路的该第一端和第二端，控制该反馈电路是否将一反馈信号从该第一端回传至该第二端；

一第二开关单元，耦接于该反馈电路的该第二端；以及

一导通控制单元，耦接于该反馈电路、该第一开关单元及该第二开关单元，从该反馈电路提取一检测信号，并判断该检测信号是否大于一参考数值，若是，则在实质上同一时间导通该第一开关单元和该第二开关单元，并使该反馈信号以一反馈比例回传至该第二端，以稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，若否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。

2.如权利要求1所述的反馈稳压装置，其特征在于，稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，是通过该第一开关单元中的一第一电阻，与该第二开关单元中的一第二电阻，将该反馈信号以该反馈比例反馈至该第二端。

3.如权利要求1所述的反馈稳压装置，其特征在于，该导通控制单元从该反馈电路提取的该检测信号，为该反馈电路的该第一端的一反馈电压。

4.如权利要求1所述的反馈稳压装置，其特征在于，该导通控制单元包含一齐纳二极管。

5.一种电源转换系统，其特征在于，包括：

一电源转换单元，其中包含有一反馈电路，该反馈电路将一反馈信号从一第一端传送至一第二端；以及

一反馈稳压装置，耦接于该反馈电路，以稳定该第二端因该反馈信号所造成的电压波动，该反馈稳压装置包括：

一第一开关单元，耦接于该反馈电路的该第一端和该第二端，控制该反馈电路是否将该反馈信号从该第一端回传至该第二端；

一第二开关单元，耦接于该反馈电路的该第二端；以及

一导通控制单元，耦接于该反馈电路、该第一开关单元及该第二开关单元，从该反馈电路提取一检测信号，并判断该检测信号是否大于一参考数值，若是，则在实质上同一时间导通该第一开关单元和该第二开关单元，并使该反馈信号以一反馈比例回传至该第二端，以稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，若否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。

6.如权利要求5所述的电源转换系统，其特征在于，稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动，是通过该第一开关单元中的一第一电阻，与该第二开关单元中的一第二电阻，将该反馈信号以该反馈比例反馈至该第二端。

7.如权利要求5所述的电源转换系统，其特征在于，该导通控制单元从该反馈电路提取的该检测信号，为该反馈电路的该第一端的一反馈电压。

8.如权利要求5所述的电源转换系统，其特征在于，该导通控制单元包含一齐纳二极管。

9.一种反馈稳压方法，其特征在于，应用于一反馈电路，该反馈电路包含有一第一端和一第二端，包括：

提供一第一开关单元及一第二开关单元于该反馈电路，其中该第一开关单元耦接于该反馈电路的该第一端和该第二端，并控制该反馈电路是否将一反馈信号从该第一端回传至该第二端，而该第二开关单元耦接于该反馈电路的该第二端，该第一开关单元包含一第一电阻，该第二开关单元包含一第二电阻；

从该反馈电路提取一检测信号，并判断该检测信号是否大于一参考数值；以及

若判断为是，则在实质上同一时间导通该第一开关单元和该第二开关单元，并使该反馈信号以一回馈比例回传至该第二端，该检测信号来稳定该第二端因该反馈信号而造成的电压波动；以及

若判断为否，则在实质上同一时间截止该第一开关单元及该第二开关单元。

10.如权利要求9所述的反馈稳压方法，其特征在于，该检测信号为该第一端的一反馈电压。

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