CN103856038B

CN103856038B - 在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法

Info

Publication number: CN103856038B
Application number: CN201210499487.3A
Authority: CN
Inventors: 黄于芸; 沈逸伦
Original assignee: Leadtrend Technology Corp
Current assignee: Leadtrend Technology Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-29
Also published as: CN103856038A

Abstract

本发明公开了一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法。该控制器包含一电流接脚、一辅助接脚、一定电流控制单元及一控制信号产生单元。该电流接脚是用以接收根据流经该电源转换器的一次侧电流和一电阻所决定的一次侧电压；该辅助接脚是用以接收有关该电源转换器的一辅助绕组的一电压；该定电流控制单元是用以根据该一次侧电压、有关于该电压的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有一预定范围的电压抖动量；该控制信号产生单元是用以根据该调整信号，调整一闸极控制信号的周期。因此，本发明可在该电源转换器的定电流模式中使该闸极控制信号的周期产生抖动，以进行能量扩散，降低电磁干扰的峰值能量。

Description

在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法

技术领域

本发明是有关于一种在电源转换器中产生抖动的控制器及其方法，尤指一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法。

背景技术

在电源转换器的定电流模式中，用以控制电源转换器的一次侧的功率开关的控制器包含峰值控制器、放电时间侦测器、定电流控制器以及电压控制振荡器(voltage-controlled oscillator,VCO)，而这些装置可以适用于电源转换器的定电流模式操作，使输出负载所获得的电流大约为预定的定电流。

峰值控制器可有效地使流经电源转换器的二次侧绕组的最高峰值电流为预定值。放电时间侦测器通过电源转换器的回授接脚以及辅助绕组的感应电压，以产生放电信号，并作为侦测二次侧绕组的放电时间的结果。定电流控制器根据放电信号所提供的放电时间，以及电源转换器的闸极接脚所提供的开关周期，可决定当下开关周期中由二次侧绕组输出的二次侧电荷量，是否等于开关周期中所预定的定电流所产生的总预估电荷量。如果有差异，控制电压就会被改变，进而改变电压控制振荡器所输出的频率。被改变的频率影响了下次的开关周期，进而影响了下一开关周期中的总预估电荷量，形成一负回授循环。因此，负回授循环将使二次侧绕组输出的二次侧电荷量收敛至总预估电荷量，导致二次侧绕组的平均输出电流收敛至大约等于所预定的定电流，达到定电流控制的目的。

然而，在电源转换器的定电流模式中，如果利用电源转换器的一次侧的电压抖动，以产生功率开关的切换周期的抖动，则功率开关的切换周期的抖动将会被上述负回授循环消除。如此，因为在电源转换器的定电流模式中，并不容易产生功率开关的切换周期的抖动，所以如何在电源转换器的定电流模式中，产生功率开关的切换周期的抖动，将成为控制器的设计者的一个重要课题。

发明内容

本发明的一实施例公开一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器。该控制器包含一电流接脚、一辅助接脚、一定电流控制单元及一控制信号产生单元。该电流接脚是用以接收根据流经该电源转换器的一次侧电流和一电阻所决定的一次侧电压；该辅助接脚是用以接收有关该电源转换器的一辅助绕组的一电压；该定电流控制单元是耦接于该电流接脚和该辅助接脚，用以根据该一次侧电压、有关于该电压的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有一预定范围的电压抖动量；该控制信号产生单元是耦接于该定电流控制单元，用以根据该调整信号，调整一闸极控制信号的周期。

本发明的还一实施例公开一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的方法，在该定电流模式产生抖动的一控制器包含一电流接脚、一辅助接脚、一定电流控制单元、一闸极接脚及一控制信号产生单元，该控制信号产生单元包含一振荡器。该方法包含该电流接脚接收根据流经该电源转换器的一次侧电流和一电阻所决定的一次侧电压；该辅助接脚接收有关该电源转换器的一辅助绕组的一电压；该定电流控制单元根据该一次侧电压、有关于该电压的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有一预定范围的电压抖动量；该控制信号产生单元根据该调整信号，调整一闸极控制信号的周期。

本发明公开一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法。该控制器及该方法是利用一定电流控制单元根据一一次侧电压、电源转换器的二次侧的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有随时间改变的一预定范围的电压抖动量。然后，一控制信号产生单元根据该调整信号，调整一闸极控制信号的周期。因此，相较于现有技术，本发明可在该电源转换器的定电流模式中使该闸极控制信号的周期产生抖动，以进行能量扩散，降低电磁干扰的峰值能量。

附图说明

图1是为本发明的一实施例说明一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器的示意图。

图2是为说明一次侧电流、电压、闸极控制信号、二次侧电流、放电时间和闸极控制信号的周期的示意图。

图3是为说明一次侧电压的最大值、放电时间、闸极控制信号的周期和电源转换器的二次侧的平均输出电流的示意图。

图4是为本发明的还一实施例说明一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100 控制器

102 电流接脚

104 辅助接脚

106 定电流控制单元

108 控制信号产生单元

110 分压电路

112 功率开关

114 闸极接脚

116 一次侧线圈

118 二次侧线圈

1082 振荡器

A 点

AUX 辅助绕组

AS 调整信号

GCS 闸极控制信号

IPRI 一次侧电流

ISEC 二次侧电流

IOUT 平均输出电流

PRI 一次侧

P1、P2 峰值

R 电阻

SEC 二次侧

T 周期

T1、T2、T3 时间

TDIS 放电时间

VPRI 参考电压

VREF 参考电压

VD 电压

VPRI_MAX 最大值

400-410 步骤

具体实施方式

请参照图1和图2，图1是为本发明的一实施例说明一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器100的示意图，和图2是为说明一次侧电流IPRI、电压VD、闸极控制信号GCS、二次侧电流ISEC、放电时间TDIS和闸极控制信号GCS的周期T的示意图。如图1所示，控制器100包含一电流接脚102、一辅助接脚104、一定电流控制单元106及一控制信号产生单元108。电流接脚102是用以接收根据流经电源转换器的一次侧电流IPRI和一电阻R所决定的一次侧电压VPRI；辅助接脚104是用以接收有关电源转换器的一辅助绕组AUX的一电压VD，其中电压VD是由耦接于辅助绕组AUX的分压电路110根据一辅助电压VAUX所产生。定电流控制单元106是耦接于电流接脚102和辅助接脚104，用以根据一次侧电压VPRI、有关于电压VD的一放电时间TDIS和一参考电压VREF，产生一调整信号AS，其中参考电压VREF具有随时间改变的一预定范围(例如±a%，其中a是为一大于零的实数)的电压抖动量；控制信号产生单元108是耦接于定电流控制单元106且包含一振荡器1082，其中振荡器1082是用以根据调整信号AS，决定一振荡频率，且振荡器1082的振荡频率是用以调整闸极控制信号GCS的周期T。因此，控制信号产生单元108即可根据振荡器1082的振荡频率，调整闸极控制信号GCS的周期。另外，闸极控制信号GCS是通过控制器100还包含的一闸极接脚114传送至电源转换器的一次侧PRI的功率开关112。

如图1和图2所示，当控制信号产生单元108在时间T1产生闸极控制信号GCS至电源转换器的一次侧的功率开关112时，功率开关112开启。此时，一次侧电流IPRI逐渐从零开始增加。因为一次侧电压VPRI是根据流经电源转换器的一次侧电流IPRI和电阻R所决定，所以一次侧电压VPRI亦逐渐从零开始增加。在时间T2，当一次侧电压VPRI超过参考电压VREF(如图2所示的一次侧电流IPRI的峰值P1)时，控制信号产生单元108不产生闸极控制信号GCS，导致功率开关112关闭以及电压VD上升。此时，一次侧电流IPRI降至零以及电源转换器的二次侧SEC开始放电。因此，电源转换器的一二次侧电流ISEC逐渐从二次侧电流ISEC的峰值P2开始降低至零，其中二次侧电流ISEC逐渐从峰值P2开始降低至零的时间是为放电时间TDIS。在时间T3，如图1和图2所示，定电流控制单元106可根据电压VD的一个波谷(如图2中的A点)，再次产生闸极控制信号GCS，导致控制器100开始重复上述的操作。

请参照图3，图3是为说明一次侧电压VPRI的最大值VPRIMAX、放电时间TDIS、闸极控制信号GCS的周期T和电源转换器的二次侧SEC的平均输出电流IOUT的示意图。如图2和图3所示，因为参考电压VREF具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的电压抖动量，所以峰值P1和一次侧电压VPRI亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量。另外，可根据峰值P1和电源转换器的一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比，决定二次侧电流ISEC的峰值P2，亦即峰值P1和峰值P2的比值是等于一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比。因为峰值P1具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量且峰值P1峰值P2的比值是等于一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比，所以放电时间TDIS亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的时间抖动量。另外，闸极控制信号GCS的周期T的周期抖动量可由式(1)所决定：

如式(1)所示，IOUT是为电源转换器的二次侧SEC的平均输出电流，且IOUT是为一定值。是为一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比和VPRI_MAX是为一次侧电压VPRI的最大值。因为当一次侧电压VPRI超过参考电压VREF时，功率开关112会关闭，所以一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量。如式(1)所示，因为二次侧SEC的平均输出电流IOUT是为定值、一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量以及放电时间TDIS具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的时间抖动量，所以定电流控制单元106产生调整信号AS(具有放电时间TDIS的时间抖动量和一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX的抖动量的信息)，以使控制信号产生单元108所调整的周期T必须具有随时间改变的一2倍预定范围(例如±2a%)的周期抖动量，以确保平均输出电流IOUT是为定值(如图3所示)。

请参照图1、图2、图3和图4，图4是为本发明的还一实施例说明一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的方法的流程图。图4的方法是利用图1的控制器100说明，详细步骤如下：

步骤400：开始；

步骤402：电流接脚102接收电源转换器的一一次侧电压VPRI；

步骤404：辅助接脚104接收有关辅助绕组AUX的一电压VD；

步骤406：定电流控制单元106根据一次侧电压VPRI、有关于电压VD的一放电时间TDIS和一参考电压VREF，产生一调整信号AS；

步骤408：振荡器1082根据调整信号AS，决定一振荡频率；

步骤410：控制信号产生单元108根据振荡频率，调整闸极控制信号GCS的周期，跳回步骤402。

在步骤402中，如图1所示，电流接脚102是用以接收根据流经电源转换器的一次侧电流IPRI和电阻R所决定的一次侧电压VPRI。在步骤404中，如图1所示，辅助接脚104是用以接收有关辅助绕组AUX的电压VD，其中电压VD是由耦接于辅助绕组AUX的分压电路110根据一辅助电压VAUX所产生。在步骤406中，如图1和图2所示，当控制信号产生单元108在时间T1产生闸极控制信号GCS至电源转换器的一次侧的功率开关112时，功率开关112开启。此时，一次侧电流IPRI逐渐从零开始增加。因为一次侧电压VPRI是根据流经电源转换器的一次侧电流IPRI和电阻R所决定，所以一次侧电压VPRI亦逐渐从零开始增加。在时间T2，当一次侧电压VPRI超过参考电压VREF(如图2所示的一次侧电流IPRI的峰值P1)时，控制信号产生单元108不产生闸极控制信号GCS，导致功率开关112关闭以及电压VD上升。此时，一次侧电流IPRI降至零以及电源转换器的二次侧SEC开始放电。因此，电源转换器的一二次侧电流ISEC逐渐从二次侧电流ISEC的峰值P2开始降低至零，其中二次侧电流ISEC逐渐从峰值P2开始降低至零的时间是为放电时间TDIS。

如图2和图3所示，因为参考电压VREF具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的电压抖动量，所以峰值P1亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量，亦即一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量。另外，可根据峰值P1和电源转换器的一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比，决定二次侧电流ISEC的峰值P2，亦即峰值P1峰值P2的比值是等于一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比。因为峰值P1具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的抖动量且峰值P1峰值P2的比值是等于一次侧线圈116与二次侧线圈118的匝数比，所以放电时间TDIS亦具有随时间改变的预定范围(例如±a%)的时间抖动量。因此，定电流控制单元106根据一次侧电压VPRI、放电时间TDIS和参考电压VREF所产生的调整信号AS会具有放电时间TDIS的时间抖动量和一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX的抖动量的信息。

在步骤408中，控制信号产生单元108内的振荡器1082可根据调整信号AS，决定振荡器1082的振荡频率，其中振荡器1082的振荡频率是用以调整闸极控制信号GCS的周期T。在步骤410中，控制信号产生单元108根据振荡器1082的振荡频率，调整闸极控制信号GCS的周期。如图3和式(1)所示，因为调整信号AS具有放电时间TDIS的时间抖动量和一次侧电压VPRI的最大值VPRI_MAX的抖动量的信息，所以闸极控制信号GCS的周期T具有随时间改变的2倍预定范围(例如±2a%)的周期抖动量。

综上所述，本发明所公开的在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器及其方法是利用定电流控制单元根据一一次侧电压、二次侧的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中参考电压具有随时间改变的预定范围的电压抖动量。然后，控制信号产生单元根据调整信号，调整闸极控制信号的周期。因此，相较于现有技术，本发明可在电源转换器的定电流模式中使闸极控制信号的周期产生抖动，以进行能量扩散，降低电磁干扰的峰值能量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的控制器，包含：

一电流接脚，用以接收根据流经该电源转换器的一次侧电流和一电阻所决定的一次侧电压；

一辅助接脚，用以接收有关该电源转换器的一辅助绕组的一电压；

该控制器的特征在于还包括：

一定电流控制单元，耦接于该电流接脚和该辅助接脚，用以根据该一次侧电压、有关于该电压的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有一预定范围的电压抖动量；及

一控制信号产生单元，耦接于该定电流控制单元，用以根据该调整信号，调整一闸极控制信号的周期，其中该控制信号产生单元包含：

一振荡器，用以根据该调整信号，决定一振荡频率，其中该振荡频率是用以调整该闸极控制信号的周期。

2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该闸极控制信号的周期具有一2倍预定范围的周期抖动量。

3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该参考电压和该一次侧电压是用以关闭该电源转换器的一次侧的功率开关。

4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，还包含：

一闸极接脚，其中该闸极控制信号是通过该闸极接脚传送至该电源转换器的一次侧的功率开关。

5.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该放电时间根据该参考电压和该电源转换器的一次侧线圈与二次侧线圈的匝数比，而具有该预定范围的时间抖动量。

6.一种在电源转换器的定电流模式中产生抖动的方法，在该定电流模式中产生抖动的一控制器包含一电流接脚、一辅助接脚、一定电流控制单元、一闸极接脚及一控制信号产生单元，该控制信号产生单元包含一振荡器，该方法包含：

该电流接脚接收根据流经该电源转换器的一次侧电流和一电阻所决定的一次侧电压；

该辅助接脚接收有关该电源转换器的一辅助绕组的一电压；

该方法的特征在于还包括：

该定电流控制单元根据该一次侧电压、有关于该电压的一放电时间和一参考电压，产生一调整信号，其中该参考电压具有一预定范围的电压抖动量；

该振荡器根据该调整信号，决定一振荡频率；及

根据该振荡频率，调整一闸极控制信号的周期，其中该闸极控制信号的周期是受该振荡频率控制。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该闸极控制信号的周期具有一2倍预定范围的周期抖动量。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该参考电压和该一次侧电压是用以关闭该电源转换器的一次侧的功率开关。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该放电时间根据该参考电压和该电源转换器的一次侧线圈与二次侧线圈的匝数比，具有该预定范围的时间抖动量。