CN114006533B - 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法 - Google Patents

具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114006533B
CN114006533B CN202111160998.8A CN202111160998A CN114006533B CN 114006533 B CN114006533 B CN 114006533B CN 202111160998 A CN202111160998 A CN 202111160998A CN 114006533 B CN114006533 B CN 114006533B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control unit
dummy load
primary side
load
auxiliary voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111160998.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114006533A (zh
Inventor
郭建亨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agco Microelectronics Shenzhen Co ltd
Original Assignee
Agco Microelectronics Shenzhen Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agco Microelectronics Shenzhen Co ltd filed Critical Agco Microelectronics Shenzhen Co ltd
Priority to CN202111160998.8A priority Critical patent/CN114006533B/zh
Publication of CN114006533A publication Critical patent/CN114006533A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114006533B publication Critical patent/CN114006533B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种具有假性负载的转换装置用以对负载供电，且转换装置包括变压器、初级侧电路、次级侧电路、辅助电路及初级侧控制单元。初级侧控制单元通过耦合变压器而接收辅助电压，且当辅助电压高于预定电压值时，初级侧控制单元启动假性负载，使假性负载抽取假性负载电流而降低辅助电压。或者，当负载所抽取的汲取电能量高于重载阈值时，初级侧控制单元启动假性负载，使假性负载抽取假性负载电流而降低辅助电压。

Description

具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法
技术领域
本发明有关一种转换装置、初级侧控制单元及其操作方法，尤指一种具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法。
背景技术
由于目前电力领域中，电源供应产品越来越讲求性价比(cost-performanceratio)，在电路同样的性能下尽可能地降低电路的成本，以提高产品的竞争力。尤其是价格通常较为昂贵的电子元件(例如但不限于，变压器、电解电容、控制器等元件)，若是能使用电路的特殊设计来降低耐压耐流规格，则可以大幅度的降低元件的成本，甚至还可降低元件的体积而进一步地降低整体电路的体积。因此如何提高电源供应产品的性价比，乃为目前电力领域中的主要课题。其中的原因不外乎是因为可提高功率密度，与节省电路成本。
在已知的电力转换电路中，通常使用初级侧的控制器来控制电力转换电路将输入电力转换为输出电力。而为了维持初级侧的控制器可顺利运作，则通常需要使用额外的辅助绕组来耦合电力转换电路中的功率电感或变压器，以额外感应一组电压对控制器供电。具体而言，如图1所示为辅助绕组感应辅助电压Vaux的电压波形。辅助绕组的设计通常是因应控制器所能接受的运作电压范围而决定，由于电力转换电路在负载重载与轻载的时候，辅助绕组所感应到的辅助电压Vaux会受到影响，因此辅助绕组必须要因应运作电压范围而设计，以避免辅助电压Vaux过高而触发过电压保护的状况。
具体地，辅助绕组在重载输出(full Load/OCP)时，会因为变压器漏感特性让初级侧的控制器所接收的辅助电压Vaux变得比设计值高(高约5V～15V)，这个现象让初级侧的控制器的耐压必须提高来满足耐压的需求。为了避免这个问题发生，以往的解决方式是增加控制器的耐压规格，以拉高过电压保护OVP的保护点位，避免如同图1所示，辅助电压Vaux上升缘峰值这种不可预期的电压碰触到过电压保护OVP而使得控制器失控，进而导致电力转换电路失效。然而，若是增加控制器的耐压规格时，势必会需要增加控制器的元件成本。尤其此元件又属整个电力转换电路中，成本较为昂贵的电路元件，导致一直无法提高电力转换电路性价比的状况。
所以，如何设计出一种具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法，以降低辅助电压Vaux的突波(Spike)的峰值，进而降低初级侧的控制器的元件成本，乃为本案发明人所欲行研究的一大课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具有假性负载的转换装置，以克服已知技术的问题。因此，本发明转换装置用以对负载供电，且转换装置包括变压器、初级侧电路、次级侧电路、辅助电路及初级侧控制单元。变压器具有初级侧绕组与次级侧绕组。初级侧电路耦接初级侧绕组，且用以接收输入电能，初级侧电路包含功率开关。次级侧电路耦接次级侧绕组，因应负载所消耗的汲取电能量，次级侧电路以相应地提供关联于汲取电能量的反馈信号。辅助电路用以通过耦合变压器而产生辅助电压。初级侧控制单元包括电能接收端，且初级侧控制单元通过电能接收端接收辅助电压而输出控制信号，以根据反馈信号调制控制信号，控制信号控制功率开关切换导通而转换输入电能，当辅助电压高于过电压阈值时，初级侧控制单元停止输出控制信号。其中，当辅助电压高于预定电压值时，初级侧控制单元启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流而降低辅助电压，预定电压值低于过电压阈值。
为了解决上述问题，本发明提供一种具有假性负载的转换装置，以克服已知技术的问题。因此，本发明转换装置用以对负载供电，且转换装置包括变压器、初级侧电路、次级侧电路、辅助电路及初级侧控制单元。变压器具有初级侧绕组与次级侧绕组。初级侧电路耦接初级侧绕组，且用以接收输入电能，初级侧电路包含功率开关。次级侧电路耦接次级侧绕组，因应负载所消耗的汲取电能量，次级侧电路以相应地提供关联于汲取电能量的反馈信号。辅助电路用以通过耦合变压器而产生辅助电压。初级侧控制单元包括电能接收端，且初级侧控制单元通过电能接收端接收辅助电压而输出控制信号，以根据反馈信号调制控制信号，控制信号控制功率开关切换导通而转换输入电能，当辅助电压高于过电压阈值时，初级侧控制单元停止输出控制信号。其中，当汲取电能量高于重载阈值时，初级侧控制单元启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流而降低辅助电压。
为了解决上述问题，本发明提供一种具有假性负载的初级侧控制单元，用以耦合转换装置的变压器而接收辅助电压，初级侧控制单元包括电能接收端、假性负载、检测单元及控制单元。电能接收端用以接收辅助电压，且假性负载耦接电能接收端。检测单元耦接电能接收端，且用以检测辅助电压而提供检测信号。控制单元耦接假性负载与检测单元，且用以根据检测信号判断是否启动或关闭假性负载。其中，控制单元通过检测信号判断辅助电压高于预定电压值而启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流；预定电压值低于过电压阈值，且当辅助电压高于过电压阈值时，初级侧控制单元停止输出控制信号控制转换装置的功率开关。
为了解决上述问题，本发明提供一种具有假性负载的初级侧控制单元，用以耦合转换装置的变压器而接收辅助电压，初级侧控制单元包括电能接收端、假性负载、负载检测单元及控制单元。电能接收端用以接收辅助电压，且假性负载耦接电能接收端。负载检测单元耦接转换装置，且用以根据转换装置的反馈信号得知关联于转换装置的负载的汲取电能量，以根据汲取电能量而提供负载信号。控制单元耦接假性负载与检测单元，且用以根据负载信号判断是否启动或关闭假性负载。其中，控制单元通过负载信号判断汲取电能量高于重载阈值而启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流而降低辅助电压。
为了解决上述问题，本发明提供一种初级侧控制单元的操作方法，用以通过电能接收端耦合转换装置的变压器而接收辅助电压，操作方法包括下列步骤：检测辅助电压而提供检测信号。根据检测信号判断是否启动或关闭假性负载。当辅助电压高于预定电压值时，启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流而降低辅助电压。以及，当辅助电压高于过电压阈值时，停止输出控制信号控制转换装置的功率开关。其中，预定电压值低于过电压阈值。
为了解决上述问题，本发明提供一种初级侧控制单元的操作方法，用以通过电能接收端耦合转换装置的变压器而接收辅助电压，操作方法包括下列步骤：接收转换装置的反馈信号而得知关联于耦接转换装置的负载的汲取电能量，且根据汲取电能量而提供负载信号。根据负载信号判断是否启动或关闭假性负载。以及，当汲取电能量高于重载阈值时，启动假性负载，使假性负载对电能接收端抽取假性负载电流而降低辅助电压。
本发明的主要目的及功效在于，初级侧控制单元通过检测得知转换装置在重载输出时，初级侧控制单元对电能接收端额外抽取假性负载电流，以降低辅助电压上升缘的突波峰值，进而在转换装置的设计上，可以降低初级侧控制单元的耐压而降低元件成本的功效。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为辅助绕组感应辅助电压的电压波形图；
图2为本发明具有假性负载的转换电路的电路方块图；
图3为本发明具有假性负载的初级侧控制单元的电路方块图；
图4A为本发明初级侧控制单元针对辅助电压于重载时的控制方式的电压波形图；
图4B为本发明初级侧控制单元针对辅助电压于轻载时的控制方式的电压波形图；
图5A为本发明初级侧控制单元的操作方法第一实施例的方法流程图；及
图5B为本发明初级侧控制单元的操作方法第二实施例的方法流程图。
其中，附图标记：
100…转换装置
100-1…输入端
100-2…输出端
100-A…输出界面
100-B…传输界面
1…初级侧电路
12…功率开关
2…次级侧电路
22…整流单元
222…单向导通元件
224…次级侧控制单元
24…直流转换单元
3…变压器
32…初级侧绕组
34…次级侧绕组
4…输出路径
5…电力传输控制器
6…初级侧控制单元
VD…电能接收端
OUT…信号输出端
FB…反馈端
62…假性负载
64…检测单元
66…负载检测单元
68…控制单元
70…温度保护单元
7…光耦合器
8…辅助电路
82…辅助绕组
84…单向导通元件
9…反馈电路
C…储能电容
200…负载
Pin…输入电能
Po…输出电能
Pdc…直流电能
Pw…绕线组电能
Vo…输出电压值
Vaux…辅助电压
Vt…平台电压
Vp…预定电压值
OVP…过电压保护
Ifl…假性负载电流
Fh…握手程序
Sf…反馈信号
PWM…控制信号
Ss…检测信号
Sl…负载信号
St…过温保护信号
(S100)～(S400)…步骤
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参阅图2为本发明具有假性负载的转换电路的电路方块图，再配合参阅图1。转换装置100由输入端100-1接收输入电能Pin，且用以转换输入电能Pin为输出电能Po，以通过输出端100-2提供输出电能Po对负载200供电。转换装置100包括初级侧电路1、次级侧电路2、变压器3、输出路径4、电力传输控制器5、初级侧控制单元6、光耦合器7、辅助电路8及直流转换单元24，且变压器3具有初级侧绕组32与次级侧绕组34。初级侧电路1的一端耦接输入端100-1而接收输入电能Pin，且另一端耦接初级侧绕组32。次级侧电路2的一端耦接次级侧绕组34，转换出直流电能Pdc，另一端通过输出路径4耦接输出端100-2的输出界面100-A，且反馈端通过光耦合器7耦合初级侧控制单元6。电力传输控制器5的一端耦接次级侧电路2，且另一端通过输出路径4耦接输出端100-2的传输界面100-B。初级侧控制单元6的一端耦接初级侧电路1，且另一端通过光耦合器7耦合电力传输控制器5。直流转换单元24耦接次级侧电路2与输出路径4，且直流转换单元24的控制端耦接电力传输控制器5。其中，本发明中所描述的”电能”可以代表电压值、电流及功率的至少其中的一种参数。
值得一提，于本发明的一实施例中，输入电能Pin可以由前端电路(例如但不限于，整流器、功率因数校正器等)所提供，或是由外部装置(图未示)直接提供直流的输入电能Pin。此外，于本发明的一实施例中，电力传输控制器5为具有电力传输功能(USB PowerDelivery function；USB PD function)的控制器，可使转换装置100提供多组不同电压电位的输出电能Po，输出电能Po例如但不限于可在输出电压最低3.3V与最高21V范围内变化。电力传输控制器5通过与具有电力传输功能的负载200握手沟通后，可使转换装置100提供符合负载200需求的输出电能Po。
初级侧电路1包括功率开关12，功率开关12耦接变压器3的初级侧绕组32，且功率开关12的控制端耦接初级侧控制单元6。次级侧电路2包括整流单元22与反馈电路9，且整流单元22包括单向导通元件222。整流单元22耦接次级侧绕组34与直流转换单元24。电力传输控制器5通过传输界面100-B与负载200进行握手程序Fh(即握手沟通)而得知负载200所需求的输出电压值Vo，且电力传输控制器5根据负载200的需求，相应地提供关联于输出电压值Vo的反馈信号Sf至光耦合器7。
反馈电路9耦接电力传输控制器5、整流单元22的输出端及光耦合器7，且根据电力传输控制器5与整流单元22的输出端的状况，提供反馈信号Sf至光耦合器7，具体操作方式为反馈电路9受到直流电能Pdc和电力传输控制器5共同作用去调制反馈信号Sf。初级侧控制单元6通过光耦合器7接收电气隔离的反馈信号Sf，且根据反馈信号Sf提供控制信号PWM控制功率开关12的切换导通，以控制输入电能Pin通过初级侧电路1与次级侧电路2转换为直流电能Pdc的大小。其中，反馈信号Sf关联于负载200所消耗的汲取电能量，且初级侧控制单元6通过接收反馈信号Sf得知汲取电能量的大小变化。辅助电路8用以通过耦合变压器3而产生辅助电压Vaux，初级侧控制单元6接收辅助电压Vaux而运作。
单向导通元件222可以为二极管或同步整流开关(Synchronous Rectifier,SR)。当单向导通元件222为二极管时，则整流单元22可省略次级侧控制单元224；当单向导通元件222为同步整流开关时，则次级侧控制单元224可控制同步整流开关导通或是关断以实现整流功能。
一般符合电力传输标准(USB Power Delivery 3.0)的变压器或充电器转换装置100都会有多个USB电能输出端100-2(图2仅显示一组)，如此多个USB电能输出端100-2可同时提供不同电压电位的输出电能Po，对多个不同电压需求的移动装置进行快速充电。因此，电力传输控制器5可控制直流转换单元24将直流电能Pdc转换为符合移动装置电压需求的不同输出电能Po。
由于汲取电能量的大小与辅助电压Vaux的大小呈正相关，辅助电路8在转换装置100重载输出时，变压器3辅助绕组82(示于图3)感应所产生的辅助电压Vaux会超出设计值约5V～15V；这个现象让初级侧控制单元6的耐压规格必须提高来满足超出设计值部分5V～15V耐压的需求。因此，本发明的主要目的及功效在于，初级侧控制单元6通过检测得知转换装置100在重载输出时，额外抽取假性负载电流Ifl(示于图3)而降低辅助电压Vaux，以在转换装置100的设计上，可以降低初级侧控制单元6的耐压而降低元件成本的功效。
为达成上述功效，本发明提出两种降低辅助电压Vaux的解决方案。第一种为，初级侧控制单元6检测辅助电压Vaux，且在辅助电压Vaux高于预定电压值时，初级侧控制单元6启动假性负载，使假性负载额外抽取假性负载电流而降低辅助电压Vaux。其中，预定电压值低于初级侧控制单元6所限制的过电压阈值，例如：为过电压保护(OVP；Over VoltageProtection)的数值。当该辅助电压Vaux高于过电压阈值时，初级侧控制单元6会停止输出控制信号PWM而停止控制转换装置100的功率开关12，以对转换装置100进行过电压保护OVP。预定电压值可以被设定为过电压阈值的预定比例，即n倍的过电压阈值，且n小于1。其中，倍率以70％～90％之间为较佳，且以90％为最佳。另一种为，初级侧控制单元6可根据反馈信号Sf得知负载200的汲取电能量，且初级侧控制单元6判断汲取电能量高于重载阈值时，初级侧控制单元6启动假性负载，使假性负载额外抽取假性负载电流Ifl而降低辅助电压Vaux。
请参阅图3为本发明具有假性负载的初级侧控制单元的电路方块图，再配合参阅图2。辅助电路8包括辅助绕组82、单向导通元件84及储能电容C，且辅助绕组82用以耦合变压器3而产生绕线组电能Pw。单向导通元件84耦接辅助绕组82，且用以滤除绕线组电能Pw的负压而提供辅助电压Vaux。储能电容C耦接单向导通元件84与初级侧控制单元6，且用以存储辅助电压Vaux，以对初级侧控制单元6供电。其中，单向导通元件84由辅助绕组82至储能电容C的方向为顺偏。
初级侧控制单元6对外耦接的端子至少包括电能接收端VD、信号输出端OUT及反馈端FB，且内部控制方块包括假性负载62、检测单元64、负载检测单元66及控制单元68。电能接收端VD耦接储能电容C，且电能接收端VD用以接收辅助电压Vaux。假性负载62与检测单元64耦接电能接收端VD，且检测单元用以检测辅助电压Vaux而提供检测信号Ss。负载检测单元66耦接反馈电路9，且用以根据反馈信号Sf而得知关联于负载200的汲取电能量，以根据该汲取电能量而提供负载信号Sl。
控制单元68耦接假性负载62、检测单元64及负载检测单元66，且用以根据检测信号Ss或负载信号Sl来判断是否启动或关闭假性负载62。具体而言，控制单元68可通过检测信号Ss判断辅助电压Vaux高于预定电压值而启动假性负载62，使假性负载62对电能接收端VD抽取假性负载电流Ifl，以通过抽取假性负载电流Ifl来降低辅助电压Vaux。另外一方面，控制单元68可通过负载信号Sl判断汲取电能量高于重载阈值而启动假性负载62，使假性负载62对电能接收端VD抽取假性负载电流Ifl，以通过抽取假性负载电流Ifl来降低辅助电压Vaux。
初级侧控制单元6更可选择性地包括温度保护单元70，温度保护单元70用以检测初级侧控制单元6的温度或转换装置100的温度。当检测温度超过温度阈值时，温度保护单元70会发出过温保护信号St给控制单元68。当控制单元68接收到过温保护信号St时，控制单元68关闭假性负载62，以停止抽取假性负载电流Ifl，以减少功率消耗，进而降低初级侧控制单元6的温度。其中，过温度阈值即为避免初级侧控制单元6进入过温度保护(OTP；OverTemperature Protection)所预先设定的数值，其通常会设定在低于温度保护的数值(例如但不限于过温度保护数值的90％)。值得一提，于本发明的一实施例中，初级侧控制单元6还可以包括未出示的端子与控制方块，但其为本领域技术人员所熟知，或由图2所示的技术内容可得知，且也并非为本案技术重点。因此，为了简洁需求，在此不再加以描述。
请参阅图4A为本发明初级侧控制单元针对辅助电压于重载时的控制方式的电压波形图、图4B为本发明初级侧控制单元针对辅助电压于轻载时的控制方式的电压波形图，再配合参阅图2～图3。在图4A中，辅助电压Vaux随着功率开关Q交替地开启导通与关闭断路而产生，主要通过辅助绕组82耦合变压器3而获得。因此，辅助电压Vaux也对应于控制信号PWM，为高低电位切换的波形。其中，辅助电压Vaux的高电位定义为平台电压Vt，平台电压Vt会随着负载200所汲取的汲取电能量而有所不同。而且，在辅助电压Vaux较高的情况下，会因变压器绕线组漏感特性，让漏感所产生的突波(Spike)所积分的能量叠上辅助电压Vaux的平台电压Vt后，产生过高的上升缘峰值。此过高的上升缘峰值虽然为暂态现象，并不是实际的平台电压Vt，但容易会误触到过电压阈值(即OVP)，造成转换装置100进入过电压保护OVP的状况。
具体而言，控制单元68可设定预定电压值Vp。当辅助电压Vaux的电压值高至预定电压值Vp时(通常指平台电压Vt的上升缘峰值)，代表辅助电压Vaux过高。因此，当辅助电压Vaux高于预定电压值Vp时，控制单元68启动假性负载62，使假性负载62对电能接收端Vd抽取假性负载电流Ifl而降低辅助电压Vaux上升缘的峰值，避免误触过电压阈值的状况。
另外一方面，由于汲取电能量的大小与辅助电压Vaux的大小呈正相关。控制单元68可设定汲取电能量超过满载电能量的，例如但不限于50％时(设计者可自行调整)，判定为重载，反之则判定为轻载。如图4A所示，当汲取电能量超过满载电能量的50％时，代表汲取电能量高于重载阈值。因此，当汲取电能量高于重载阈值，控制单元68启动假性负载62，使假性负载62对电能接收端VD抽取假性负载电流Ifl而降低辅助电压Vaux上升缘的峰值，避免误触过电压阈值的状况。
在图4B中，由于负载200所汲取的汲取电能量较低，相对的平台电压Vt也较低，使得辅助电压Vaux低于预定电压值Vp(图未示)。因此，当辅助电压Vaux低于预定电压值Vp时，控制单元68可关闭假性负载62，以停止抽取假性负载电流Ifl，避免而外电力的消耗。另外一方面，同样地由于汲取电能量的大小与辅助电压Vaux的大小呈正相关，因此当汲取电能量低于满载电能量的50％时，代表汲取电能量低于重载阈值。控制单元68同样可关闭假性负载62，以停止抽取假性负载电流Ifl，避免而外电力的消耗。
值得一提，于本发明的一实施例中，无论是预定电压值Vp或是重载阈值，控制单元68可以设定一迟滞区间。意即，可以设定例如但不限于满载电能量的50％与45％为迟滞区间。当汲取电能量高于满载电能量的50％时开启延迟充电，且当汲取电能量低于满载电能量的45％时关闭延迟充电。如此，即可避免因为汲取电能量恰巧在满载电能量50％的附近徘徊而反复的触发开启/关闭延迟充电的功能。预定电压值Vp的迟滞区间设定亦是如此，在此不再加以赘述。
请参阅图5A为本发明初级侧控制单元的操作方法第一实施例的方法流程图、图5B为本发明初级侧控制单元的操作方法第二实施例的方法流程图，再配合参阅图2～图4B。初级侧控制单元6的操作方法用以通过电能接收端VD耦合转换装置100的变压器3而接收辅助电压Vaux，且通过检测单元64检测辅助电压Vaux，以及通过负载检测单元66检测汲取电能量。第一实施例(图5A)的操作方法包括，判断辅助电压是否高于预定电压值(S100)。控制单元68通过检测信号Ss得知辅助电压Vaux的大小，且判断辅助电压Vaux是否高于预先设定的预定电压值Vp。其中，控制单元68主要判断辅助电压Vaux上升缘的峰值是否高于预定电压值Vp。
当步骤(S100)判断结果为”否”时(代表辅助电压Vaux低于预定电压值Vp)，则判断汲取电能量是否高于重载阈值(S120)。控制单元68通过负载信号Sl得知负载200所抽取的汲取电能量的大小，且判断汲取电能量是否高于预先设定的重载阈值。其中，重载阈值可设定为满载电能量的，例如但不限于50％。
当步骤(S120)判断结果为”否”时(代表汲取电能量低于重载阈值)，则关闭假性负载(S200)，且返回步骤(S100)进行持续性的判断。当控制单元68判断辅助电压Vaux低于预定电压值Vp，且汲取电能量也低于重载阈值时，控制单元68关闭假性负载62，以停止抽取假性负载电流Ifl，避免而外电力的消耗。
当步骤(S100)或(S120)判断结果为”是”时，则判断初级侧控制单元或转换装置的温度是否高至过温度阈值(S300)。控制单元68欲启动假性负载62前，必须先进行自我温度的判断。控制单元68由温度保护单元70接收过温保护信号St，以通过温保护信号St得知初级侧控制单元6或转换装置100的温度。当步骤(S300)的判断结果为”是”时(代表初级侧控制单元6或转换装置100的温度高至过温度阈值)，则进入步骤(S200)，以停止抽取假性负载电流Ifl，避免初级侧控制单元6的温度持续上升而进入过温度保护。
当步骤(S300)的判断结果为”否”时(代表初级侧控制单元6或转换装置100的温度低于过温度阈值)，则启动假性负载(S400)，且返回步骤(S100)进行持续性的判断。其中，在启动假性负载62时，辅助电压Vaux的峰值会下降，且初级侧控制单元6的温度有可能会因假性负载电流Ifl的抽取而上升，反之则辅助电压Vaux会上升，且初级侧控制单元6的温度有可能会下降。其中，图5A的控制方式可依照实际需求而省略掉步骤(S300)。意即步骤(S100)与(S120)的其中之一判断为”是”时，则启动假性负载62。直到控制单元温度高至过温度保护时，控制单元68才控制初级侧控制单元6停止输出控制信号PWM控制转换装置100的功率开关12。然而，由于让初级侧控制单元6进入过电压保护OVP的机制较为简易，且初级侧控制单元6较不易损坏，因此不省略步骤(S300)而让初级侧控制单元6进入过电压保护OVP而不进入过温度保护，为较佳的实施方式。
在图5B中，第二实施例的操作方法与图5A相似。差异仅在于步骤(S100)与(S120)的顺序对调。由于通常来说，汲取电能量是否高于重载阈值条件的达成门槛较低，辅助电压Vaux高于预定电压值Vp条件的达成门槛较高。若是以步骤(S120)先行判断的话，控制单元68会较早地启动假性负载62，然会造成额外电力消耗与初级侧控制单元6温度的上升，因此可以依照实际需求而选用图5A或图5B的流程。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (19)

1.一种具有假性负载的转换装置，用以对一负载供电，其特征在于，该转换装置包括：
一变压器，具有一初级侧绕组与一次级侧绕组；
一初级侧电路，耦接该初级侧绕组，且用以接收一输入电能，该初级侧电路包含一功率开关；
一次级侧电路，耦接该次级侧绕组，因应该负载所消耗的一汲取电能量，该次级侧电路以相应地提供关联于该汲取电能量的一反馈信号；
一辅助电路，用以通过耦合该变压器而产生一辅助电压；
一初级侧控制单元，包括一电能接收端，通过该电能接收端接收该辅助电压以对该初级侧控制单元供电，该初级侧控制单元输出一控制信号，以根据该反馈信号调制该控制信号，该控制信号控制该功率开关切换导通而转换该输入电能，当该辅助电压高于一过电压阈值时，该初级侧控制单元停止输出该控制信号；
其中，该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关，当该汲取电能量增加而使该辅助电压高于一预定电压值时，该初级侧控制单元启动一假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压，该预定电压值低于该过电压阈值；
其中，当该辅助电压低于该预定电压值，但该汲取电能量高于一重载阈值时，该初级侧控制单元启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压。
2.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，该初级侧控制单元根据该汲取电能量低于该重载阈值而关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
3.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，该预定电压值被设定为该过电压阈值的一预定比例，该预定比例介于70％～90％之间。
4.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，更包括：
一电力传输控制器，耦接该次级侧电路，该电力传输控制器通过与该负载的一握手程序而得知该负载所需求的一输出电压值，以相应地提供关联于该输出电压值的该反馈信号。
5.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，该初级侧控制单元检测该初级侧控制单元或该转换装置的一温度，当该温度高至一过温度阈值时，该初级侧控制单元关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
6.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于，该辅助电路包括：
一辅助绕组，用以耦合该变压器而产生一绕线组电能；
一单向导通元件，耦接该辅助绕组，且用以滤除该绕线组电能的负压而提供该辅助电压；及
一储能电容，耦接该单向导通元件与该电能接收端，且用以存储该辅助电压，以对该初级侧控制单元供电。
7.一种具有假性负载的转换装置，用以对一负载供电，其特征在于，该转换装置包括：
一变压器，具有一初级侧绕组与一次级侧绕组；
一初级侧电路，耦接该初级侧绕组，且用以接收一输入电能，该初级侧电路包含一功率开关；
一次级侧电路，耦接该次级侧绕组，因应该负载所消耗的一汲取电能量，该次级侧电路以相应地提供关联于该汲取电能量的一反馈信号；
一辅助电路，用以通过耦合该变压器而产生一辅助电压；
一初级侧控制单元，包括一电能接收端，通过该电能接收端接收该辅助电压以对该初级侧控制单元供电，该初级侧控制单元输出一控制信号，以根据该反馈信号调制该控制信号，该控制信号控制该功率开关切换导通而转换该输入电能，当该辅助电压高于一过电压阈值时，该初级侧控制单元停止输出该控制信号；
其中，该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关，当该汲取电能量高于一重载阈值时，该初级侧控制单元启动一假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压；
其中，当该汲取电能量低于该重载阈值，但该辅助电压高于一预定电压值时，该初级侧控制单元启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压；该预定电压值低于该过电压阈值。
8.如权利要求7所述的转换装置，其特征在于，该初级侧控制单元根据该辅助电压低于该预定电压值而关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
9.一种具有假性负载的初级侧控制单元，用以耦合一转换装置的一变压器而接收一辅助电压，其特征在于，该初级侧控制单元包括：
一电能接收端，用以接收该辅助电压对该初级侧控制单元供电；
一假性负载，耦接该电能接收端；
一检测单元，耦接该电能接收端，且用以检测该辅助电压而提供一检测信号；
一控制单元，耦接该假性负载与该检测单元，且用以根据该检测信号判断是否启动或关闭该假性负载；
一负载检测单元，耦接该转换装置，且用以根据该转换装置的一反馈信号而得知关联于耦接该转换装置的一负载的一汲取电能量，以根据该汲取电能量而提供一负载信号；
其中，该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关，该控制单元通过该检测信号判断该汲取电能量增加而使该辅助电压高于一预定电压值而启动该假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压；该预定电压值低于一过电压阈值，且当该辅助电压高于该过电压阈值时，该初级侧控制单元停止输出一控制信号控制该转换装置的一功率开关；
其中，当该控制单元通过该检测信号判断该辅助电压低于该预定电压值，但通过该负载信号判断该汲取电能量高于一重载阈值时，该控制单元启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压。
10.如权利要求9所述的初级侧控制单元，其特征在于，该控制单元通过该负载信号判断该汲取电能量低于该重载阈值时，该控制单元关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
11.如权利要求9所述的初级侧控制单元，其特征在于，且该预定电压值被设定为该过电压阈值的一预定比例，该预定比例介于70％～90％之间。
12.如权利要求9所述的初级侧控制单元，其特征在于，更包括：
一温度保护单元，耦接该控制单元，且用以检测该初级侧控制单元或该转换装置的一温度而提供一过温保护信号；
其中，该控制单元通过该过温保护信号判断该温度高至一过温度阈值时，该控制单元关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
13.一种具有假性负载的初级侧控制单元，用以耦合一转换装置的一变压器而接收一辅助电压，其特征在于，该初级侧控制单元包括：
一电能接收端，用以接收该辅助电压该初级侧控制单元供电；
一假性负载，耦接该电能接收端；
一负载检测单元，耦接该转换装置，且用以根据该转换装置的一反馈信号得知关联于该转换装置的一负载的一汲取电能量，以根据该汲取电能量而提供一负载信号；及
一控制单元，耦接该假性负载与该检测单元，且用以根据该负载信号判断是否启动或关闭该假性负载；
一检测单元，耦接该电能接收端，且用以检测该辅助电压而提供一检测信号；
其中，该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关，该控制单元通过该负载信号判断该汲取电能量高于一重载阈值而启动该假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压；
其中，当该控制单元通过该负载信号判断该汲取电能量低于一重载阈值，但通过该检测信号判断该辅助电压高于一预定电压值时，该控制单元启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压；该预定电压值低于一过电压阈值，且当该辅助电压高于该过电压阈值时，该初级侧控制单元停止输出一控制信号控制该转换装置的一功率开关。
14.如权利要求13所述的初级侧控制单元，其特征在于，该控制单元通过该检测信号判断该辅助电压低于该预定电压值时，该控制单元关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
15.一种初级侧控制单元的操作方法，用以通过一电能接收端耦合一转换装置的一变压器而接收一辅助电压，使该初级侧控制单元接收该辅助电压而运作，其特征在于，该操作方法包括下列步骤：
检测该辅助电压而提供一检测信号；
接收该转换装置的一反馈信号而得知关联于耦接该转换装置的一负载的一汲取电能量，且根据该汲取电能量而提供一负载信号；
根据该检测信号与该负载信号判断是否启动或关闭一假性负载；
当通过该检测信号判断该汲取电能量增加而使该辅助电压高于一预定电压值时，启动该假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压；
通过该检测信号判断该辅助电压低于该预定电压值，但通过该负载信号判断该汲取电能量高于一重载阈值时，启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压；及
当该辅助电压高于一过电压阈值时，停止输出一控制信号控制该转换装置的一功率开关；
其中，该预定电压值低于该过电压阈值，且该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关。
16.如权利要求15所述的操作方法，其特征在于，更包括下列步骤：
通过该负载信号判断该汲取电能量低于该重载阈值；及
关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
17.如权利要求15所述的操作方法，其特征在于，更包括下列步骤：
检测该初级侧控制单元或该转换装置的一温度而提供一过温保护信号；
通过该过温保护信号判断该温度高至一过温度阈值；及
关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
18.一种初级侧控制单元的操作方法，用以通过一电能接收端耦合一转换装置的一变压器而接收一辅助电压，使该初级侧控制单元接收该辅助电压而运作，其特征在于，该操作方法包括下列步骤：
接收该转换装置的一反馈信号而得知关联于耦接该转换装置的一负载的一汲取电能量，且根据该汲取电能量而提供一负载信号；
检测该辅助电压而提供一检测信号；
根据该负载信号与该检测信号判断是否启动或关闭一假性负载；
当该汲取电能量高于一重载阈值时，启动该假性负载，使该假性负载对该电能接收端抽取一假性负载电流而降低该辅助电压；
通过该负载信号判断该汲取电能量低于该重载阈值，但通过该检测信号判断该辅助电压高于一预定电压值时，启动该假性负载，以使该假性负载持续对该电能接收端抽取该假性负载电流而降低该辅助电压，使该初级侧控制单元可持续接收该辅助电压；及
当该辅助电压高于一过电压阈值时，停止输出一控制信号控制该转换装置的一功率开关；
其中，该预定电压值低于该过电压阈值，且该汲取电能量的大小与该辅助电压的大小呈正相关。
19.如权利要求18所述的操作方法，其特征在于，更包括下列步骤：
通过该检测信号判断该辅助电压低于该预定电压值；及
关闭该假性负载，以停止抽取该假性负载电流。
CN202111160998.8A 2021-09-30 2021-09-30 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法 Active CN114006533B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160998.8A CN114006533B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160998.8A CN114006533B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114006533A CN114006533A (zh) 2022-02-01
CN114006533B true CN114006533B (zh) 2022-10-14

Family

ID=79922263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111160998.8A Active CN114006533B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114006533B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101854120A (zh) * 2009-04-01 2010-10-06 艾默龙电子科技（嘉兴）有限公司 一种高效率多功能反激变换器
CN107666245A (zh) * 2016-07-30 2018-02-06 产晶积体电路股份有限公司 用于初级侧调节/次级侧调节飞返转换器的具有可编程的切换频率的脉冲宽度调变控制器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6473318B1 (en) * 2000-11-20 2002-10-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Leakage energy recovering system and method for flyback converter
CN102801339B (zh) * 2012-08-28 2014-07-16 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种低待机功耗的交直流电压转换电路及其控制方法
CN109088399A (zh) * 2018-09-07 2018-12-25 广州金升阳科技有限公司 一种输出过压保护电路及其控制方法
US10784789B1 (en) * 2019-10-02 2020-09-22 Semiconductor Components Industries, Llc Switched mode power supply with multi-mode operation and method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101854120A (zh) * 2009-04-01 2010-10-06 艾默龙电子科技（嘉兴）有限公司 一种高效率多功能反激变换器
CN107666245A (zh) * 2016-07-30 2018-02-06 产晶积体电路股份有限公司 用于初级侧调节/次级侧调节飞返转换器的具有可编程的切换频率的脉冲宽度调变控制器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114006533A (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3258586B1 (en) Power converter with load switch fault protection
US10090770B2 (en) Isolated power converter with output voltage protection
US9543844B2 (en) System and method for a switched-mode power supply
US9263939B2 (en) Capacitor discharging circuit and converter
TWI404287B (zh) 可減少電源損耗之電容能量洩放電路及其電源供應電路
EP2367274A2 (en) Switching mode power supply with primary side control and the method thereof
TW200847602A (en) Apparatus and method of improving flyback transformer light-loading efficacy
CN108649792B (zh) 一种Boost电路、开关电源、供电系统及控制方法
EP1993197A2 (en) AC/DC converter and AC/DC conversion method using the same
TWI656722B (zh) 高壓充電控制方法、電源控制器、以及電源供應器
CN114900050B (zh) 反激电源系统及变压器初次级耦合反馈稳压方法
CN108347036B (zh) 一种带输入过欠压保护的开关电源电路和led驱动电路
WO2023207956A1 (zh) 开关电源的供电电路及其供电方法
CN113726176B (zh) 具有延迟高压供电的转换电路、控制器及其延时高压供电方法
CN114006533B (zh) 具有假性负载的转换装置、初级侧控制单元及其操作方法
CN216290693U (zh) 转换装置及控制器
CN113726175B (zh) 转换装置、控制器及其供电控制方法
CN101640407B (zh) 电源转换装置与方法
CN116436305A (zh) 使用可编程谷值算法的次级侧控制的qr反激式转换器
CN210273531U (zh) 充电电路、充电设备及终端
US6982881B2 (en) Current detecting circuit and power converter having the same
CN216414153U (zh) 具有假性负载的转换电路及电力传输控制器
CN202713156U (zh) 一种隔离式电压转换电路
JP5381169B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
CN218499029U (zh) 开关电源、交流-直流电路及输入电压检测电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant