CN113765411A - 变频电源控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种变频电源控制器，包含电源接脚、接地接脚、驱动接脚、电压感测接脚以及负载电压侦测接脚，用以搭配整流单元、电源单元、电感单元、切换单元、输出单元、电流感测单元以及负载电压侦测单元而实现变频电源控制，其中变频电源控制依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一。尤其，本发明可涵盖极轻负载，到轻负载、中负载、满负载、超重负载的广范围负载需求，并能达到省电、低切换损失、确保操作安全性，尤其可避免过度设计。
Description
技术领域
本发明有关于一种变频电源控制器，尤其是利用变频电源控制器实现变频电源控制，可在一次侧回授或二次侧回授下，依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一，涵盖极轻负载，到轻负载、中负载、满负载、超重负载，因而能达到省电、低切换损失，并确保操作安全性，尤其可避免过度设计。
背景技术
在目前的电源供应器中，使用具脉波宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)特性的交换式电源供应器(Switching Power Supply)是最常用方式，因为可达到相当高的电源转换效率，不过整体应用电路需要配配高质量的电感性组件，比如变压器。
一般，电源控制器需要产生PWM驱动信号，用以驱动连接变压器的切换单元，比如功率晶体管，可周期性快速打开、关闭切换单元，因而导通、切断流过切换单元的电流，其中PWM驱动信号的PWM频率通常是内部预先设定的固定值，即PWM频率为固定频率。不过为了应付不同的负载程度，已有业者开发出具有改变PWM频率的电源控制器。
简而言之，负载较低时，PWM频率较低，而如果负载较高，则需要较高的PWM频率。
此外，对于开机后常常产生的瞬间尖峰负载，比如马达，由于瞬间功率很高，所以需要尺寸很大的变压器，否则变压器会发生饱和而短路，造成周边组件损坏，但是正常操作时的负载功率是远低于尖峰负载功率，相对而言，此时，大尺寸的变压器便形成过度设计，造成浪费。
举例而言，开机后，瞬时负载电流可从0A开始快速上升到10A，不过时间很短，约数毫秒等级，然后下降到正常的操作电流5A，而如果是依据操作电流5A来设计变压器，则对正常操作而言，已过度设计超出一倍，导致电路板需要较大的配置面积，而且重量也会大幅增加，造成使用上很不便利，且整体成本会增加。
再者，目前的电源控制器还未能整合谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式，无法针对每一种的负载程度进行优化的操作模式。换言之，在低负载时具最佳设计的电源控制器是无法应付高负载的状态，或者，高负载的最佳设计也无法应付低负载的状态，甚至很难满足尖峰负载，所以在广范围的整个负载程度中都达到最佳的电源转换效率。
因此，非常需要一种新颖设计的变频电源控制器，实现变频电源控制，可依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一，能涵盖极轻负载，到轻负载、中负载、满负载、超重负载，进而达到省电、低切换损失、确保操作安全性、避免过度设计，可以克服熟知技术的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种变频电源控制器，包含电源接脚、接地接脚、驱动接脚、电压感测接脚以及负载电压侦测接脚，用以搭配整流单元、电源单元、电感单元、切换单元、输出单元、电流感测单元以及负载电压侦测单元而实现变频电源控制，其中变频电源控制依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一，而且是利用负载电压侦测单元构成二次侧回授。
此外，本发明的另一目的在于提供一种变频电源控制器，包含电源接脚、接地接脚、驱动接脚、电压感测接脚以及辅助绕组侦测接脚，用以搭配整流单元、电源单元、电感单元、切换单元、输出单元、电流感测单元以及辅助绕组侦测单元而实现变频电源控制，其中变频电源控制依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一，而且是利用辅助绕组侦测单元构成一次侧回授。
进一步举例而言，上述的切换单元可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管、或氮化镓场效晶体管(GaN(Gallium Nitride)FET)、或碳化硅-金氧半场效晶体管(SiC-MOSFET)，而电感单元可包含至少一绕组。
具体而言，电源接脚连接电源单元，用以接收电源电压，供变频电源控制器运作，而接地接脚是连接至接地电位，且驱动接脚连接切换单元的闸极，此外，电压感测接脚连接切换单元的源极以及电流感测单元的一端，而电流感测单元的另一端是连接接地电位，并由电流感测单元的该端产生电流感测电压。
此外，整流单元接收外部输入电源，并经适当整流后产生整流电源，而电源单元是接收外部输入电源，且经处理后产生并输出电源电压。
进一步，电感单元包含相互耦合的初级侧绕组以及次级侧绕组，用以提供变压功能，其中初级侧绕组的一端连接整流单元，用以接收整流电源，而初级侧绕组的另一端是连接切换单元的汲极，且电流感测单元的一端连接至切换单元的源极，此外，电流感测单元的另一端连接至接地电位，而输出单元连接至次级侧绕组的一端，用以产生输出电源，并供电给连接至输出单元的负载。
再者，次级侧绕组的另一端连接至接地电位，而负载电压侦测单元连接至输出单元，用以接收输出电源，并产生负载侦测电压。
此外，对于二次侧回授而言，负载电压侦测接脚是连接负载电压侦测单元，用以接收负载侦测电压，而在一次侧回授中，辅助绕组侦测接脚是经由辅助绕组而连接至接地电位，且辅助绕组是耦合至初级侧绕组与次级测绕组，用于感应初级侧绕组的初级侧电压，并可感应次级侧绕组的次级侧电压，进而产生辅助绕组电压，且辅助绕组电压是相对应于负载的负载程度而当作负载侦测电压，并由辅助绕组侦测接脚接收辅助绕组电压。而不论是来自二次侧回授的负载侦测电压或来自一次侧回授的负载侦测电压，都可供变频电源控制器据以实现变频电源控制，进而达成电源控制目的。
具体而言，上述的变频电源控制器的主要功能在于产生驱动信号，并输出至驱动接脚，用以驱动切换单元而导通或关闭，其中驱动信号为脉冲宽度调变(PWM)信号，并具有可变动改变的PWM频率。
变频电源控制器具有默认的第一负载电压、第二负载电压、第三负载电压以及第四负载电压，用以比较负载侦测电压而判断负载程度，其中第一负载电压小于第二负载电压，且第二负载电压小于第三负载电压，而第三负载电压小于第四负载电压。
更加具体而言，变频电源控制是由变频电源控制器执行，用以依据负载程度而变动PWM频率，且包含省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式。
进一步，在负载侦测电压不高于第一负载电压时，负载程度为极轻负载，且变频电源控制器进入省电模式，其中PWM频率保持在第一频率。
如果负载侦测电压高于第一负载电压且不高于第二负载电压时，则负载程度为轻负载，且变频电源控制器进入谷底切换模式，并在切换单元被关闭时，且如果电流感测电压下降至特定数目的谷底，则打开切换单元而导通，其中PWM频率是随着负载侦测电压增加而由第一频率上升到第二频率，且第二频率是大于第一频率。
如果负载侦测电压高于第二负载电压且不高于第三负载电压，则负载程度为中负载，且变频电源控制器进入准谐振(QR)模式，其中PWM频率是随着负载侦测电压增加而由第二频率下降到第三频率，且第三频率是介于第一频率以及第二频率之间。
在负载侦测电压高于第三负载电压且不高于第四负载电压时，负载程度为满负载，且变频电源控制器进入导通模式，其中PWM频率是保持在第三频率。
最后，如果负载侦测电压是高于第四负载电压，则负载程度为超重负载，且变频电源控制器进入尖峰负载模式，其中PWM频率是随着负载侦测电压增加而由第三频率上升到第四频率，且第四频率是大于第二频率。
因此整体而言，本发明的变频电源控制器不仅可依据负载程度而执行省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的其中之一，可以涵盖极轻负载，到轻负载、中负载、满负载、超重负载，因而达到省电、低切换损失、确保操作安全性，并避免过度设计，同时本发明还可依据外部输入电源的电压高低而选取适当的操作模式，舍去不需要的操作式，从而达到较佳化的功效，可满足不同的应用环境需求。
附图说明
图1为本发明第一实施例变频电源控制器的系统示意图；
图2为本发明第一实施例变频电源控制器中脉冲宽度调变频率对负载侦测电压的操作示意图；
图3为本发明第二实施例变频电源控制器的系统示意图。
【符号说明】
10、10A 变频电源控制器
20 整流单元
21 电源单元
30 电感单元
40 切换单元
50 输出单元
60 电流感测单元
70 负载电压侦测单元
F1 第一频率
F2 第二频率
F3 第三频率
F4 第四频率
Fsw PWM频率
LA 辅助绕组
LP 初级侧绕组
LS 次级侧绕组
RL 负载
T1 电源接脚
T2 接地接脚
T3 驱动接脚
T4 电压感测接脚
T5 负载电压侦测接脚
T6 辅助绕组侦测接脚
V1 第一负载电压
V2 第二负载电压
V3 第三负载电压
V4 第四负载电压
VAC 外部输入电源
VAUX 辅助绕组电压
VCOMP 负载侦测电压
VCS 电流感测电压
VDD 电源电压
VGND 接地电位
VIN 整流电源
VOUT 输出电源
具体实施方式
以下配合图标及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，能够使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。
请同时参阅第一图及第二图，其中第一图为本发明第一实施例变频电源控制器的系统示意图，而第二图为本发明第一实施例变频电源控制器中脉冲宽度调变频率对负载侦测电压的操作示意图。如第一图及第二图所示，本发明第一实施例的变频电源控制器10是搭配整流单元20、电源单元21、电感单元30、切换单元40、输出单元50、电流感测单元60以及负载电压侦测单元70而实现变频电源控制，其中电感单元30可包含至少一绕组，而切换单元40可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管、或氮化镓场效晶体管(GaN(Gallium Nitride)FET)、或碳化硅-金氧半场效晶体管(SiC-MOSFET)。
具体而言，本发明的变频电源控制器10包含电源接脚T1、接地接脚T2、驱动接脚T3、电压感测接脚T4以及负载电压侦测接脚T5，其中电源接脚T1连接至电源单元21，用以接收电源电压VDD，供变频电源控制器10运作，接地接脚T2连接至接地电位VGND，驱动接脚T3连接至切换单元40的闸极。
此外，电压感测接脚T4连接至切换单元40的源极以及电流感测单元60的一端，而电流感测单元60的另一端是连接至接地电位VGND，并由电流感测单元60的该端产生电流感测电压VCS。再者，负载电压侦测接脚T5是连接至负载电压侦测单元70。
进一步，整流单元20接收外部输入电源VAC，并对外部输入电源VAC进行整流以产生整流电源VIN，而电源单元21同样是接收外部输入电源VAC，并且经处理后产生而输出电源电压VDD。
较佳的，电感单元30包含相互耦合的初级侧绕组LP以及次级侧绕组LS，亦即变压器，用以提供变压功能。初级侧绕组LP的一端连接整流单元20，用以接收整流电源VIN，而初级侧绕组LP的另一端是连接切换单元40的汲极，且电流感测单元60的一端是连接至切换单元40的源极，电流感测单元60的另一端连接至接地电位VGND。此外，初级侧绕组LP流过初级侧电流IP，而次级侧绕组LS可以感应初级侧电流IP而产生次级侧电流IS。
负载电压侦测单元70连接至输出单元50，用以接收输出电源VOUT，并产生负载侦测电压VCOMP。较佳的，负载电压侦测单元70可包含光电耦合器，但并不受限于此，只要是能感测负载的装置都应涵盖在本发明的范围内。
更加具体而言，变频电源控制器10主要功能在于产生驱动信号VGS，并经由驱动接脚T3而输出至切换单元40的闸极，用以导通或关闭切换单元40，尤其，驱动信号VGS本身为脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号，并具有PWM频率Fsw，因此，可快速且连续的重复将切换单元40切换成导通或关闭。
此外，如第二图所示，变频电源控制器10还具有默认的第一负载电压V1、第二负载电压V2、第三负载电压V3以及第四负载电压V4，用以比较负载侦测电压VCOMP而判断负载RL的负载程度，其中第一负载电压V1小于第二负载电压V2，且第二负载电压V2小于第三负载电压V3，而第三负载电压V3小于第四负载电压V4。
进一步而言，本发明所实现的变频电源控制是由变频电源控制器10执行，主要是依据负载程度而变动PWM频率Fsw，用以改善电源转效率，降低切换损失，尤其是还能应付瞬时的尖峰负载，比如开机瞬间，避免误动作而停止运作。
具体而言，上述的变频电源控制包含以下的操作。首先，在负载侦测电压VCOMP不高于第一负载电压V1时，负载程度为极轻负载，且变频电源控制器10进入省电(Burst)模式，其中PWM频率Fsw是保持在第一频率F1。另外，为进一步达到省电目的，所以只要能满足负载RL的需求，PWM频率Fsw可在省电模式中是以间歇性的方式产生，而非连续性的持续产生，亦即，只有在特定时间内产生PWM频率Fsw，之后会停止PWM频率Fsw，经一段时间后，再产生PWM频率Fsw，并重复上述操作。
此外，在负载侦测电压VCOMP高于第一负载电压V1且不高于第二负载电压V2时，负载程度为轻负载，且变频电源控制器10进入谷底切换(Valley Switch)模式，并在切换单元40被关闭时，如果电流感测电压VCS下降至特定数目的谷底时，比如第一谷底，或第二谷底，等等，则打开切换单元40而导通，可降低切换损失，此时，PWM频率Fsw是被控制成随着负载侦测电压VCOMP增加而由该第一频率F1上升到第二频率F2，比如线性上升或曲线上升，其中第二频率F1是大于第一频率F1。此外，特定数目的谷底由变频电源控制器10预设。
由于谷底切换是属于熟知的技术，因而下文中不详细说明。
再者，如果负载侦测电压VCOMP是高于第二负载电压V2且是不高于第三负载电压V3时，则负载程度被为中负载，且变频电源控制器10进入准谐振(quasi-Resonance，QR)模式，其中PWM频率Fsw是随着负载侦测电压VCOMP增加而由第二频率F2下降到第三频率F3，线性下降或曲线下降，该第三频率F3是介于第一频率F1以及第二频率F2之间。
上述的QR模式是熟知技术中常用的控制方式，因而不进一步详细说明。
在负载侦测电压VCOMP高于第三负载电压V3且不高于第四负载电压V4时，负载程度是满负载，且变频电源控制器10进入导通(Conduction)模式，其中PWM频率Fsw是保持在第三频率F3。此外，导通模式可为连续导通模式(Continuous Conduction Mode，CCM)或不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)，并由变频电源控制器10依据实际需要而选定。
连续导通模式(CCM)及不连续导通模式(DCM)都是常用的熟知技术，因而不详细说明。
最后，如果负载侦测电压VCOMP高于第四负载电压V4时，负载程度为超重负载，且变频电源控制器10进入尖峰负载(Peak Load)模式，PWM频率Fsw是随着负载侦测电压VCOMP增加而由第三频率F3上升到第四频率F4，线性上升或曲线上升，而且第四频率F4是大于第三频率F3。
上述的超重负载也可称为尖峰负载，一般是发生在开机后瞬间的超高启动电流，只维持很短的时间，但是瞬时的负载程度会高达数倍的额定负载，或者是发生在包含电动马达的特定应用环境下，比如电动手工具机、喷墨打印机、硬盘机，且会多次重复出现，此时，电源装置需要提供很大的尖峰功率(Peal Power)，不过在后续的操作下，所需的正常操作功率却是远低于尖峰功率，也就是，整体的操作功率范围非常大。如果是依据尖峰功率来设计电源装置，虽然可确保安全性，但是却导致正常操作时出现过度设计(Over-design)的问题，进而增加成本，形成浪费，比如变压器。
以上述的变压器为例，因为启动瞬间需较大的启动电流，所以PWM频率Fsw会随着负载不断增加，使得峰值电流变化也随之上升，此时，磁通量密度可能会因为过大的峰值电流变化而超过额定上限值，造成电压器发生饱和而产生短路现象，导致初级侧峰值电流急速增加而损毁周边组件。
如众所周知，峰值电流变化是与PWM频率Fsw呈反比关系，所以可随着负载的增加而增加PWM频率Fsw，可以有效抑制、降低峰值电流变化量，不仅可提供瞬间的高瓦数输出功率给负载RL，提升瞬间的启动能力以满足应用需要，同时更能降低变压器在启动瞬间的磁通，所以变压器可适当缩小组件尺寸，降低成本，避免过度设计。
因此，本发明在尖峰负载模式中是特别设计成可随着负载侦测电压VCOMP增加而通过增加PWM频率Fsw以提高输出能力，进而满足超重负载的瞬时需求。
此外，尖峰负载模式还可设计成具计时保护功能，且在计时保护后，可休息一段时间，之后再重启。举例而言，尖峰负载模式还可将驱动信号VGS进一步设计成维持默认的尖峰负载操作时间后停止，也就是停止产生驱动信号VGS，并在等待默认的尖峰负载停止时间后，比如1～70秒，才再产生驱动信号VGS，或者进一步限制尖峰负载模式的重复操作次数，其目的在于限制尖峰负载模式的有效操作时间，达到保获作用。
整体而言，本发明的变频电源控制是包含省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式，可涵盖极轻负载、轻负载、中负载、满负载、超重负载，能满足不同应用环境，进而达到省电、低切换损失、高安全性的具体功效。不过在实务上，可依据实际需要而只执行部分的模式，从而简化操作流程，比如依据外部输入电源的电压高低。
举例而言，上述的变频电源控制器10可在外部输入电源VAC为较低电压的90～180Vac时，用导通模式取代准谐振模式，也就是，变频电源控制是包含省电模式、谷底切换模式、导通模式、尖峰负载模式，而不包含准谐振模式。
此外，如果部输电源VAC为较低电压的180～270Vac，则可用准谐振模式取代导通模式以及尖峰负载模式，也就是，变频电源控制只包含省电模式、谷底切换模式、准谐振模式，而不包含导通模式以及尖峰负载模式，或者是用导通模式取代尖峰负载模式，也就是，变频电源控制包含省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式，而不包含尖峰负载模式。
要注意的是，本发明的变频电源控制10也可搭配与次级侧绕组LS的相互耦合辅助绕组(图中未显示)，用于感测输出电源VOUT而获得所需的负载侦测电压VCOMP，因而取代负载电压侦测单元70，其操作原理属于熟知技术，下文不作进一步说明。
进一步再参阅第三图，本发明第二实施例变频电源控制器的系统示意图。如第三图所示，本发明第二实施例的变频电源控制器10A是搭配整流单元20、电源单元21、电感单元30、切换单元40、输出单元50、电流感测单元60以及辅助绕组LA而实现变频电源控制，而且本发明的变频电源控制器10A包含电源接脚T1、接地接脚T2、驱动接脚T3、电压感测接脚T4以及辅助绕组侦测接脚T6，而要注意的是，本发明的第二实施例是类似于上述的第一实施例，其中主要的差异在于第二实施例是搭配辅助绕组LA，而非第一实施例中的负载电压侦测单元70，此外，第二实施例是配置辅助绕组侦测接脚T6，用以取代第一实施例的负载电压侦测接脚T5，所以在下文中对其余相同组件的技术不再赘述。
具体而言，第二实施例的辅助绕组侦测接脚T6是通过辅助绕组LA而连接至接地电位VGND，其中辅助绕组LA是用以形成一次侧回授。进一步，辅助绕组LA是耦合至初级侧绕组LP与次级测绕组LS，用于感应初级侧绕组LP的初级侧电压以及次级侧绕组LS的次级侧电压而产生辅助绕组电压VAUX，并由辅助绕组侦测接脚T6接收辅助绕组电压VAUX，其中辅助绕组电压VAUX是相对应于负载R的负载程度而当作负载侦测电压，如同第一实施例的负载侦测电压VCOMP。因此，第二实施例使用辅助绕组电压VAUX的负载电压侦测方式实质上是有别于第一实施例搭配负载电压侦测单元70所形成的二次侧回授。由于使用辅助绕组LA形成一次侧回授的方式是返驰(Flyback)电源转器中众所周知的技术，因而下文中并不作详细的描述。
如同第一实施例是由变频电源控制器10执行变频电源控制，第二实施例所实现的变频电源控制是由变频电源控制器10A执行，换言之，第二实施例变频电源控制器10A所执行的变频电源控制是如第二图所示，依据负载侦测电压VCOMP判断负载程度而变动PWM频率Fsw，可以改善电源转效率，降低切换损失，尤其是还能应付瞬时的尖峰负载，比如开机瞬间，避免误动作而停止运作。此外，第二实施例所使用的第一负载电压V1、第二负载电压V2、第三负载电压V3、第四负载电压V4、第一频率F1、第二频率F2、第三频率F3以及第四频率F4的技术特征也已在上述第一实施例中详细说明，因而不再赘述。
综合而言，本发明的特点主要在于利用变频电源控制器依据负载程度而执行包含省电模式、谷底切换模式、准谐振模式、导通模式、尖峰负载模式的变频电源控制，能涵盖很低的极轻负载，到轻负载、中负载、满负载，甚至是尖峰负载的超重负载的功率需求，不仅达到省电、低切换损失的目的，还同时确保操作的安全性，尤其可避免过度设计。
此外，本发明的另一特点在于变频电源控制可依据外部输入电源的电压高低而选取适当的操作模式，从而达到较佳化的功效，满足不同的应用环境需求。
以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
Claims (10)
1.一种变频电源控制器，用以搭配一整流单元、一电源单元、一切换单元、一电流感测单元、一电感单元、一输出单元以及一负载电压侦测单元而实现一变频电源控制，该切换单元包含一金氧半MOS晶体管、或一氮化镓场效晶体管GaN FET、或一碳化硅-金氧半场效晶体管SiC-MOSFET，该电感单元包含至少一绕组，其特征在于，该变频电源控制器包括：
一电源接脚，连接至该电源单元，用以接收一电源电压，供该变频电源控制器运作；
一接地接脚，连接至一接地电位；
一驱动接脚，连接至该切换单元的一闸极；
一电压感测接脚，连接至该切换单元的一源极以及该电流感测单元的一端，该电流感测单元的一另一端连接至该接地电位，由该电流感测单元的该一端产生一电流感测电压；以及
一负载电压侦测接脚，连接至该负载电压侦测单元，
其中该整流单元接收并整流一外部输入电源后产生一整流电源，该电源单元接收该外部输入电源，且经处理后产生并输出一电源电压，该电感单元包含相互耦合的一初级侧绕组以及一次级侧绕组，用以提供一变压功能，该初级侧绕组的一端连接该整流单元以接收该整流电源，该初级侧绕组的一另一端连接该切换单元的一汲极，该电流感测单元的一端连接至该切换单元的一源极，该电流感测单元的一另一端连接至该接地电位，该输出单元连接至该次级侧绕组的一端，用以产生一输出电源，并供电给连接至该输出单元的一负载，该次级侧绕组的一另一端连接至该接地电位，该负载电压侦测单元连接至该输出单元，用以接收该输出电源，并产生一负载侦测电压，该变频电源控制器产生一驱动信号，并输出至该驱动接脚，该驱动信号为一脉冲宽度调变PWM信号，并具有一PWM频率，该变频电源控制器具有默认的一第一负载电压、一第二负载电压、一第三负载电压以及一第四负载电压，用以比较该负载侦测电压而判断一负载程度，该第一负载电压小于该第二负载电压，该第二负载电压小于该第三负载电压，该第三负载电压小于该第四负载电压，该变频电源控制是由该变频电源控制器执行，用以依据该负载程度而变动该PWM频率，且包含：
在该负载侦测电压不高于该第一负载电压时，该负载程度为一极轻负载，且该变频电源控制器进入一省电Burst模式，该PWM频率保持在一第一频率；
在该负载侦测电压高于该第一负载电压且不高于该第二负载电压时，该负载程度为一轻负载，且该变频电源控制器进入一谷底切换Valley Switch模式，并在该切换单元被关闭时，且如果该电流感测电压下降至一特定数目的谷底，则打开该切换单元而导通，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第一频率上升到一第二频率，该第二频率大于该第一频率；
在该负载侦测电压高于该第二负载电压且不高于该第三负载电压时，该负载程度为一中负载，且该变频电源控制器进入一准谐振QR模式，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第二频率下降到一第三频率，该第三频率是介于该第一频率以及该第二频率之间；
在该负载侦测电压高于该第三负载电压且不高于该第四负载电压时，该负载程度为一满负载，且该变频电源控制器进入一导通模式，该PWM频率保持在该第三频率；以及
在该负载侦测电压高于该第四负载电压时，该负载程度为一超重负载，且该变频电源控制器进入一尖峰负载Peak Load模式，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第三频率上升到一第四频率，该第四频率大于该第三频率。
2.根据权利要求1所述的变频电源控制器，其特征在于，该导通模式为一连续导通模式CCM或一不连续导通模式DCM，并由该变频电源控制器选定。
3.根据权利要求1所述的变频电源控制器，其特征在于，该特定数目的谷底由该变频电源控制器预设。
4.根据权利要求3所述的变频电源控制器，其特征在于，该尖峰负载模式维持默认的一尖峰负载操作时间后停止，且停止产生该驱动信号，并再等待默认的一尖峰负载停止时间后，重新执行该尖峰负载模式。
5.根据权利要求1所述的变频电源控制器，其特征在于，该变频电源控制器在该外部输入电源为90～180Vac时，是用该导通模式取代该准谐振模式；该变频电源控制器在该外部输入电源为180～270Vac时，是用该准谐振模式取代该导通模式以及该尖峰负载模式；以及，该变频电源控制器在该外部输入电源为180～270Vac时，是用该导通模式取代该尖峰负载模式。
6.一种变频电源控制器，用以搭配一整流单元、一电源单元、一切换单元、一电流感测单元、一电感单元、一输出单元以及一辅助绕组而实现一变频电源控制，该切换单元包含一金氧半MOS晶体管、或一氮化镓场效晶体管GaN FET、或一碳化硅-金氧半场效晶体管SiC-MOSFET，该电感单元包含至少一绕组，其特征在于，该变频电源控制器包含：
一电源接脚，连接至该电源单元，用以接收一电源电压，供该变频电源控制器运作；
一接地接脚，连接至一接地电位；
一驱动接脚，连接至该切换单元的一闸极；
一电压感测接脚，连接至该切换单元的一源极以及该电流感测单元的一端，该电流感测单元的一另一端连接至该接地电位，由该电流感测单元的该一端产生一电流感测电压；以及
一辅助绕组侦测接脚，通过该辅助绕组而连接至该接地电位，
其特征在于，该整流单元接收并整流一外部输入电源后产生一整流电源，该电源单元接收该外部输入电源，且经处理后产生并输出一电源电压，该电感单元包含相互耦合的一初级侧绕组以及一次级侧绕组，用以提供一变压功能，该初级侧绕组的一端连接该整流单元以接收该整流电源，该初级侧绕组的一另一端连接该切换单元的一汲极，该电流感测单元的一端连接至该切换单元的一源极，该电流感测单元的一另一端连接至该接地电位，该输出单元连接至该次级侧绕组的一端，用以产生一输出电源，并供电给连接至该输出单元的一负载，该次级侧绕组的一另一端连接至该接地电位，该辅助绕组是耦合至该初级侧绕组与该次级测绕组，用于感应该初级侧绕组的初级侧电压以及该次级侧绕组的次级侧电压而产生一辅助绕组电压，且该辅助绕组电压是相对应于该负载的负载程度而当作一负载侦测电压，并由该辅助绕组侦测接脚接收该辅助绕组电压，该变频电源控制器产生一驱动信号，并输出至该驱动接脚，该驱动信号为一脉冲宽度调变PWM信号，并具有一PWM频率，该变频电源控制器具有默认的一第一负载电压、一第二负载电压、一第三负载电压以及一第四负载电压，用以比较该负载侦测电压而判断一负载程度，该第一负载电压小于该第二负载电压，该第二负载电压小于该第三负载电压，该第三负载电压小于该第四负载电压，该变频电源控制是由该变频电源控制器执行，用以依据该负载程度而变动该PWM频率，且包含：
在该负载侦测电压不高于该第一负载电压时，该负载程度为一极轻负载，且该变频电源控制器进入一省电Burst模式，该PWM频率保持在一第一频率；
在该负载侦测电压高于该第一负载电压且不高于该第二负载电压时，该负载程度为一轻负载，且该变频电源控制器进入一谷底切换Valley Switch模式，并在该切换单元被关闭时，且如果该电流感测电压下降至一特定数目的谷底，则打开该切换单元而导通，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第一频率上升到一第二频率，该第二频率大于该第一频率；
在该负载侦测电压高于该第二负载电压且不高于该第三负载电压时，该负载程度为一中负载，且该变频电源控制器进入一准谐振QR模式，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第二频率下降到一第三频率，该第三频率是介于该第一频率以及该第二频率之间；
在该负载侦测电压高于该第三负载电压且不高于该第四负载电压时，该负载程度为一满负载，且该变频电源控制器进入一导通模式，该PWM频率保持在该第三频率；以及
在该负载侦测电压高于该第四负载电压时，该负载程度为一超重负载，且该变频电源控制器进入一尖峰负载Peak Load模式，该PWM频率是随着该负载侦测电压增加而由该第三频率上升到一第四频率，该第四频率大于该第三频率。
7.根据权利要求6所述的变频电源控制器，其特征在于，该导通模式为一连续导通模式CCM或一不连续导通模式DCM，并由该变频电源控制器选定。
8.根据权利要求6所述的变频电源控制器，其特征在于，该特定数目的谷底由该变频电源控制器预设。
9.根据权利要求6所述的变频电源控制器，其特征在于，该尖峰负载模式维持默认的一尖峰负载操作时间后停止，且停止产生该驱动信号，并再等待默认的一尖峰负载停止时间后，重新执行该尖峰负载模式。
10.根据权利要求6所述的变频电源控制器，其特征在于，该变频电源控制器在该外部输入电源为90～180Vac时，是用该导通模式取代该准谐振模式；该变频电源控制器在该外部输入电源为180～270Vac时，是用该准谐振模式取代该导通模式以及该尖峰负载模式；以及，该变频电源控制器在该外部输入电源为180～270Vac时，是用该导通模式取代该尖峰负载模式。
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0130547A1 (en) * | 1983-06-30 | 1985-01-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Voltage protective apparatus for variable-frequency power system |
| US20100219802A1 (en) * | 2009-03-02 | 2010-09-02 | On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Quasi-resonant systems and methods with multi-mode control |
| US20140104896A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-17 | Rangarajan Tallam | Regenerative voltage doubler rectifier, voltage sag/swell correction apparatus and operating methods |
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2020
- 2020-06-05 CN CN202010504133.8A patent/CN113765411A/zh active Pending
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