CN104638929B - 控制电路以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制电路以及控制方法。该控制电路，用于可编程电源供应器。此控制电路包括一电路以及一脉宽调制电路。该电路根据电源供应器的输出电压来产生限制信号，以限制功率转换器的变压器的切换电流。脉宽调制电路根据反馈信号以及限制信号来产生切换信号，以切换变压器并调整电源供应器的输出电压。反馈信号的电平与电源供应器的输出电压的电平相关联。电源供应器的输出电压为可编程的。

Description

控制电路以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于电源供应器的可编程的电流限制，尤其涉及一种具有可编程输出电压(可改变的输出电压)的可编程电源供应器。
背景技术
利用电流限制的技术来满足安全性的需求。用于电源供应器的电流限制的详细技术可在以下的现有技术中获得：编号为6,611,439且名称为“PWM controller forcontrolling having a saw-limiter for output power limit without sensing inputvol tage”的美国专利、编号为6,721,192且名称为“PWM controller regulating outputvoltage and output current in primary side”的美国专利、以及编号为7,054,170且名称为“Power-mode controlled power converter”的美国专利。
发明内容
本发明提供一种控制电路，用于可编程电源供应器。此控制电路包括一电路以及一脉宽调制电路。该电路根据电源供应器的输出电压来产生一限制信号，以限制电源供应器的一变压器的切换电流。脉宽调制电路根据一反馈信号以及限制信号来产生切换信号，以使变压器切换并调整电源供应器的输出电压。反馈信号的电平与电源供应器的输出电压的电平相关联。电源供应器的输出电压为可编程的。
本发明还提供一种控制方法，用以控制电源供应器产生输出电压。此控制方法包括以下步骤：根据电源供应器的输出电压来产生限制信号，以限制电源供应器的变压器的切换电流；以及根据反馈信号以及限制信号来产生切换信号，以使变压器切换并调整电源供应器的输出电压。反馈信号的电平与电源供应器的输出电压的电平相关联。电源供应器的输出电压为可编程的。
附图说明
图1表示根据本发明一实施例的电源供应器。
图2表示根据本发明一实施例，在图1的电源供应器中的控制电路。
图3表示根据本发明一实施例，在图2的控制电路中的电路。
图4表示根据本发明一实施例，在图2的控制电路中的脉宽调制电路。
图5表示根据本发明一实施例，在图1的电源供应器中的电流限制信号相对于输出电压的曲线。
【附图符号说明】
图1：
10～变压器； 20～晶体管；
25、31、32～电阻器； 40～整流器；
45～电容器； 50～误差放大器；
51、52、56～电阻器 57～电容器；
70～参考电压； 80～光耦合器；
100～控制电路； CS～切换电流信号；
NA～辅助线圈； NP～初级侧线圈；
NS～次级侧线圈； SW～切换信号；
VIN～输入电压； VFB～反馈信号；
VO～输出电压； VR～参考电压；
VS～反射信号；
图2：
100～控制电路； 110～电阻器；
120～晶体管； 125、126～电阻器；
150～采样保持电路(S/H)；
200～电路； 300～脉宽调制电路(PWM)；
CS～切换电流信号； EIN～输入电压信号；
EO～输出电压信号； IX～限制信号；
ST～初始时序信号； SW～切换信号；
VB～反馈信号； VCC～电压；
VFB～反馈信号； VS～反射信号；
图3：
200～电路； 210～放大器；
215～电阻器； 220～晶体管；
231、232、234、235、238、239～晶体管；
240～电流源； 245～开关；
251、252、253～电阻器； 260～比较器；
265～晶体管； EIN～输入电压信号；
EO～输出电压信号； I235、I240～电流；
IAG～电流； IMAX～电流源；
IX～限制信号； ST～初始时序信号；
VCC～电压； VG～信号；
VT1～临界值；
图4：
35～电阻器； 300～脉宽调制电路；
400～振荡器(OSC)； 410～反向器；
411～加法器； 415、416～比较器；
419～与门； 420～触发器；
425～与门； CLK～时钟信号；
CS～切换电流信号； IMIN～电流源；
IX～限制信号； RMP～斜坡信号；
SP～信号； SW～切换信号；
VB～反馈信号； VCC～电压；
VLMT～电流限制信号；
图5：
VO～输出电压； VLMT～电流限制信号。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特性和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1表示根据本发明一实施例的可编程电源供应器。变压器耦接于电源供应器的输入电压VIN与晶体管20之间。晶体管20使切换变压器10切换以转换一功率。此功率与输入电压VIN相关联。变压器10包括初级侧线圈NP、次级侧线圈NS、以及辅助线圈NA。当变压器10切换时，此功率由初级侧线圈NP转移至次级侧线圈NS，且产生了电源供应器的输出电压VO。换句话说，当变压器10切换时，变压器10的次级侧线圈NS将通过整流器40以及电容器45来产生输出电压VO。控制电路100产生切换信号SW，切换信号SW与晶体管20耦合，以驱动晶体管20进而调整电源供应器的输出电压VO。当晶体管20导通时，变压器10的切换电流将通过电阻器25产生切换电流信号CS。切换电流信号CS耦合至控制电路100。
电阻器31与32耦接变压器10的辅助线圈NA，以检测反射信号VS。此反射信号VS耦接至控制电路100。反射信号VS表示变压器10的反射电压。在变压器10的去磁化期间，反射信号VS的电平与输出电压VO的电平相关联。输出电压信号EO(显示于图2)根据反射信号VS而产生；换句话说，输出电压信号EO与电源供应器的输出电压VO的电平相关联。
误差放大器50通过电阻器51与52接收输出电压VO。误差放大器50接收参考电压70(VR)。误差放大器50的输出产生反馈信号VFB，其通过光耦合器80耦合至控制电路100。因此，控制电路100将根据反馈信号VFB来产生切换信号SW，以调整输出电压VO，如式(1)所示：
参考电压70(VR)为可编程的，以决定电源供应器的输出电压VO。此外，电阻器52是可调整的，可用来编程输出电压VO。电阻器56以及电容器57耦接误差放大器50，以用于反馈回路补偿。电容器57的电容值将决定反馈回路的频宽，以用于输出电压VO的调整。
图2表示根据本发明实施例的控制电路100。在控制电路100中，电平移位电路包括晶体管120以及电阻器110、125与126。电平移位电路接收反馈信号VFB以产生信号VB。换句话说，信号VB的电平与反馈信号VFB的电平相关联。信号VB、切换电流信号CS、以及限制信号IX耦合至脉宽调制电路(pulse width modulation circuit，PWM)300，以产生切换信号SW。电路200根据输出电压信号EO以及初始时序信号ST来产生限制信号IX。电路200还可根据输出电压信号EO、输入电压信号EIN、以及初始时序信号ST来产生限制信号IX。
采样保持电路(sample-hold circuit，S/H)150接收反射信号VS以产生输出电压信号EO以及输入电压信号EIN。输出电压信号EO与输出电压VO相关联。输入电压信号EIN则表示输入电压VIN。对变压器10的反射电压VS进行采样以及产生输出电压信号EO的详细技术可在以下现有技术中获得：编号7,349,229且发明名称为“Causal sampling circuit formeasuring reflected voltage and demagnetizing time of transformer”的美国专利、编号7,486,528且发明名称为“Linear-predict sampling for measuring demagnetizedvoltage of transformer”的美国专利、以及编号7,671,578且发明名称为“Detectioncircuit for sensing the input voltage of transformer”的美国专利。
图3表示根据本发明一实施例的电路200。输出电压信号EO通过分压器产生信号VG。此分压器可由电阻器251与252组成。当电路200根据输出电压信号EO、输入电压信号EIN、以及初始时序信号ST来产生限制信号IX时，分压器可由电阻器251与252、与253所组成。
上述的电阻器253的致能/禁能由晶体管265所控制。一旦输入电压信号EIN高于临界值VT1时，比较器260将导通晶体管265。换句话说，当输入电压信号EIN高于临界值VT1时，电阻器253致能；一旦输入电压信号EIN低于临界值VT1时，电阻器253则禁能。因此，当输入电压信号EIN低于临界值VT1时，信号VG如式(2)所表示：
当输入电压信号EIN高于临界值VT1时，信号VG则如式(3)所表示：
放大器210、电阻器215、以及晶体管220将根据信号VG还产生电流IAG。
IX＝(K×IAG)+(K0×I240)---------------------------------(6)
如式(6)所示，限制信号IX是根据电流IAG所产生的，其中，K与K0表示由晶体管231、232、234、235、238、与239所组成的多个电流镜的比例，I240则是电流源240的电流。限制信号IX的最大数值被电流源IMAX所箝制住。电流源240被开关245所致能。开关245由初始时序信号ST所控制。即是，当电源供应器被启动，且输出电压VO被编程为一高数值期间，初始时序信号ST将致能电流源240。因此，限制信号IX的数值是由输出电压信号EO、以及初始时序信号ST所决定。限制信号IX的数值还可由输出电压信号EO、输入电压信号EIN、以及初始时序信号ST所决定。
详细来说，当开关245被初始时序信号ST关闭时，由晶体管238与239所组成的电流镜将只反射流经晶体管235的电流I235以产生限制信号IX。当输出电压上升(即在电源供应器的电源启动期间)，开关245被初始时序信号ST所导通。在此时，由晶体管238与239所组成的电流镜对多个电流进行镜反映，此多个电流是指电流I235与I240的加总以产生限制电流IX。因此，根据上述可得知，在电源供应器的电源启动(power-on period)期间，限制信号IX的电平增加。
图4表示根据本发明一实施例的脉宽调制电路300。振荡器(oscillator，OSC)400将产生时钟信号CLK以及斜坡信号RMP。时钟信号CLK通过反向器410对触发器420计数，以通过与门425来产生切换信号SW。加法器411将根据斜坡信号RMP以及切换电流信号CS来产生信号SP。信号SP耦合至比较器415。当反馈信号VB低于信号SP时，比较器415将通过与门419来重置触发器420并关闭切换信号SW。限制信号IX以及电流源IMIN耦合至电阻器35以产生电流限制信号VLMT。根据图4，限制信号IX、电流源IMIN、以及电阻器35的操作，电流限制信号VLMT表示限制信号IX。换句话说，电流限制信号VLMT正比于限制信号IX。如此一来，电流限制信号VLMT耦合至变压器10，用来限制变压器10的切换电流。当切换电流信号CS高于电流限制信号VLMT时，比较器416则通过与门419来重置触发器420以及关闭切换信号SW。
图5表示电流限制信号VLMT相对于电源供应器的输出电压VO的曲线。当输出电压VO的电平被编程为一较高数值(例如20V)时，电流限制信号VLMT将设定为一较高数值(例如1V)。假使输出电压VO的电平被编程为一较低数值(例如5V)时，电流限制信号VLMT将自动地设定为一较低数值(例如0.5V)，以符合安全要求。如上所述，电流限制信号VLMT表示限制信号IX。换句话说，限制信号IX的电平根据输出电压VO的电平的减少而减少。
本发明虽以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种控制电路，用于一可编程电源供应器，包括：
一采样保持电路，配置为接收来自该可编程电源供应器的一变压器的一反射信号，并根据该反射信号产生一输入电压信号和一输出电压信号，其中，该输入电压信号表示该可编程电源供应器的一输入电压，且该输出电压信号表示该可编程电源供应器的一输出电压；
一电路，用于接收该输入电压信号和该输出电压信号，且用于根据该输出电压信号以及该输入电压信号来产生一限制信号，以限制该变压器的一切换电流，其中，该电路在该可编程电源供应器的启动期间增加该限制信号的电平；以及
一脉宽调制电路，用于根据一反馈信号以及该限制信号来产生一切换信号，以使该变压器切换并调整该可编程电源供应器的该输出电压；
其中，该反馈信号由该脉宽调制电路接收，且该反馈信号的电平与该可编程电源供应器的该输出电压的电平相关联，以及该可编程电源供应器的该输出电压为可编程的。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中，该限制信号的电平根据将该可编程电源供应器的该输出电压的电平编程为减少而减少。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中，该电路根据该输入电压的增加而减少该限制信号的电平。
4.如权利要求1所述的控制电路，其中，该限制信号的电平根据将该可编程电源供应器的该输出电压的电平编程为增加而增加。
5.一种控制方法，用以控制一可编程电源供应器产生一输出电压，包括：
藉由透过一采样保持电路对该可编程电源供应器的一变压器的一反射信号进行采样，并根据该反射信号产生一输入电压信号和一输出电压信号，其中，该输入电压信号表示该可编程电源供应器的一输入电压，且该输出电压信号表示该可编程电源供应器的一输出电压；
根据该输出电压信号以及该输入电压信号来产生一限制信号，以限制该变压器的一切换电流；其中，在该可编程电源供应器的启动期间，该限制信号的电平增加；以及
根据一反馈信号以及该限制信号来产生一切换信号，以使该变压器切换并调整该可编程电源供应器的该输出电压；
其中，该反馈信号的电平与该可编程电源供应器的该输出电压的电平相关联，以及该可编程电源供应器的该输出电压为可编程的。
6.如权利要求5所述的控制方法，其中，该限制信号的电平根据该可编程电源供应器的该输出电压的减少而减少。
7.如权利要求5所述的控制方法，其中，当该输入电压增加时，该限制信号的电平减少。
8.如权利要求5所述的控制方法，其中，该限制信号的电平根据该可编程电源供应器的该输出电压的电平的增加而增加。
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