CN1885661A - 改善电源供应器保护的具双准位的低电压拴锁的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一切换式电源控制电路，其包含双准位的低电压拴锁，以增进电源供应器的保护。控制电路的一输入端耦接至一供应电容，用以供应控制电路所需的电源。供应电容是透过一启动电阻进行充电用于启动控制电路。一旦错误状态发生，控制电路的切换动作将停止，且供应电容将进行放电。当输入电压透过供应电容放电而低于第一低电压拴锁准位时，控制电路中的电路将关闭，以降低电源消耗；若输入电压更低于第二低电压拴锁准位时，控制电路将再次启用。第一低电压拴锁准位到第二低电压拴锁准位的这段放电期间，控制电路的切换动作将停止，并且放电时间增加，藉以减少切换讯号的工作周期，增进电源供应器的保护。

Description

改善电源供应器保护的具双准位的低电压拴锁的控制电路
技术领域：
本发明是有关于一种电源供应器，特别是关于一种电源供应器的控制电路。
背景技术：
按，现今电源供应器的应用是相当广泛，其主要应用于调整一未调整电源，进而提供调整的输出电源。考量使用电源供应器的安全因素，电源供应器必须设置一保护电路，以保护电源供应器本身与其所供应电源的系统。其中最为重要的是让电源供应器具有限制电源输出的功能，以让电源供应器在发生错误状态(例如过载、短路、回授开路等)的期间，可限制电源输出，以避免发生危险。
因此，本发明的目的是提出一种电源供应器的控制电路，其用于降低电源供应器在保护期间的输出电源，以解决上述的问题。
发明内容：
本发明的主要目的，在于提供一切换式电源控制电路，其具有双准位的低电压拴锁，当电源供应器于运作中发生错误状态，而控制电路的输入电压低于第一低电压拴锁准位时，将关闭控制电路的电路，以降低电源消耗，若输入电压更低于第二低电压拴锁准位时，控制电路将再次启动。
本发明提供的电源供应器的控制电路，其包含有双准位的低电压拴锁，以用于增进电源供应器的保护。本发明的控制电路包含有一切换电路、一保护电路与一侦测电路。切换电路耦接电源供应器的一输出端，用以产生一切换讯号以调整电源供应器的输出电源。保护电路在电源供应器发生错误状态时会截止切换讯号。侦测电路依据控制电路的一输入电压，产生一启动讯号与一开关讯号，以控制该控制电路的电路的启动与关闭。侦测电路具有第一低电压拴锁准位与第二低电压拴锁准位。
控制电路的一输入端耦接至一供应电容，以供应控制电路所需的电源。供应电容是透过一启动电阻进行充电以启动控制电路。当控制电路的输入电压高于一启动电压时，侦测电路产生启动讯号与开关讯号，以启动切换讯号。之后，供应电容将由电源供应器的一变压器进行充电。假若电源供应器发生错误状态时，保护电路将禁能切换讯号，同时供应电容开始放电。当输入电压透过供应电容放电而低于第一低电压拴锁准位时，控制电路中的电路会受侦测电路的控制而关闭，以降低电源消耗进而增加供应电容的放电时间。此外，一旦输入电压透过供应电容放电而更低于第二低电压拴锁准位时，控制电路将受控于侦测电路而再次启用。
上述第一低电压拴锁准位至第二低电压拴锁准位的放电期间，控制电路的切换动作将停止，并且放电时间会增加。因此切换讯号的切换周期亦会减少，所以可限制电源供应器的输出而增进电源供应器的保护。
附图说明：
图1为电源供应器的电路示意图；
图2为本发明电源供应器的控制电路的一较佳实施例的电路图；
图3为本发明控制电路的计时器的一较佳实施例的电路图；
图4为本发明控制电路的侦测电路的一较佳实施例的电路图；
图5为本发明较佳实施例的讯号波形图。
图号说明：
10变压器        20电晶体         25电流感测电阻
30二极体        31启动电阻       35供应电容
40整流器        45滤波电流       51电阻
52电阻          53误差放大器     56电阻
58光耦合器      100控制电路      105切换电路
110第一比较器   115第二比较器    120第一及闸
125第二及闸     130振荡器        140保护电路
150正反器       160栓锁器        165第一反相器
200侦测电路     210第一装置      211第二装置
215电阻         220第三比较器    221第四比较器
235第一开关          236第二开关         237第三开关
239第二反相器        240拴锁电路         241第三反相器
242第一反及闸        243第二反及闸       245第四反相器
250分压电路          251电阻             252电阻
300计时器            310正反器           320反器
330正反器            340正反器           350正反器
360正反器            370反器             380正反器
390正反器            CK时脉讯号          D输入端
FB回授端             GND接地端           IP切换电流
INH抑制讯号          LTH拴锁讯号         NP一次侧绕组
NS二次侧绕组        NA辅助绕组        ON开关讯号
OPL开回路讯号        Q输出端             Q反相输出端
R重置输入端          S设定输入端         SW启动讯号
T0时间              T1时间            T2放电周期
VCC供应电压         VDD输入电压        VFB回授讯号
VG切换讯号          VI感测电压        VIN未调整电压
VOUT输出电压        VR1参考电压        VR2参考电压
VT1第一临界值       VT2第二临界值      VT3第三临界值
VTH1第一临界电压    VTH2第二临界电压   VDD输入端
VG输出端             VI电流感测端
具体实施方式：
请参阅图1，其为电源供应器的电路示意图。如图所示一变压器10，其包括有一一次侧绕组NP、一二次侧绕组NS与一辅助绕组NA。其中，一次侧绕组NP的一端耦接至一未调整电压VIN。一电晶体20经由一电流感测电阻25从该一次侧绕组NP的另一端连接至一接地端。电流感测电阻25用于将变压器10的一切换电流IP转换为一感测电压VI。一启动电阻31耦接于未调整电压VIN与一供应电容35之间，以对供应电容35进行充电。供应电容35更连接至一控制电路100的一输入端VDD，而用于供应电源至控制电路100。一旦输入电压VDD到达控制电路100的一启动电压时，控制电路100将开始运作。
控制电路100更包括有一接地端GND、一电流感测端VI、一回授端FB与一输出端VG。控制电路100的接地端GND耦接至接地端。控制电路100的电流感测端VI接收感测电压VI。其中感测电压VI代表变压器10的切换电流IP。控制电路100的回授端FB经由一光耦合器58与一误差放大器53耦接至电源供应器的一输出端，以侦测电源供应器的输出电压VOUT并在回授端FB产生一回授讯号VFB。控制电路100依据回授讯号VFB与感测电压VI在控制电路100的输出端VG产生一切换讯号VG，以驱使电晶体20切换变压器10，进而调整电源供应器的输出电压VOUT。在变压器10切换后，控制电路100所需的电源进一步由变压器10的辅助绕组NA透过一二极体30提供。假若电源供应器发生错误状态时，变压器10将停止切换，而且供应电容35将会放电。
一整流器40耦接于二次侧绕组NS的一端与电源供应器的输出端之间。一滤波电容45耦接于整流器40与二次侧绕组NS的另一端。电阻51、52相串联并耦接于电源供应器的输出端。误差放大器53的负输入端是耦接于电阻51、52间的一连接点。误差放大器53的正输入端则接收一参考电压VR1。一电阻56耦接于电源供应器的输出端、电阻51与光耦合器58。光耦合器58更耦接至误差放大器53的输出端与控制电路100的回授端FB。
请参阅图2，其为本发明控制电路的一较佳实施例的电路图。如图所示，本发明的控制电路100包含有一切换电路105、一保护电路140与一侦测电路200。侦侧电路200用于依据控制电路100的输入电压VDD产生一启动讯号SW与一开关讯号ON，用以开启/关闭控制电路100中的电路。此外，侦测电路200更产生一供应电压VCC，其用于供应电源至控制电路100中的电路。切换电路105经由回授端FB耦接至电源供应器的输出端，并用以产生切换讯号VG。其中切换讯号VG用于调整电源供应器的输出电压VOUT。
切换电路105包含有一第一比较器110、一振荡器130、一正反器150、一第一及闸120以及一第二及闸125。保护电路140经由回授端FB耦接至电源供应器的输出端，以在电源供应器发生错误状态时禁能(disable)切换讯号VG。保护电路140包含有一第二比较器115、一计时器300、一栓锁器160与一第一反相器165。第二比较器115包含有一参考电压VR2。参考电压VR2耦接于第二比较器115的负输入端。第二比较器115的正输入端是连接至回授端FB，以接收回授讯号VFB。一旦电源供应器发生回授为开路的错误状态时，第二比较器115将产生一开回路讯号OPL，以驱使计时器300进行错误状态期间计数。
当计时器300计数至设定时间后，计时器300将传送一拴锁讯号LTH至拴锁器160的设定输入端S。该拴锁器160将依据拴锁讯号LTH于输出端Q产生一抑制讯号INH，并输出至切换电路105，以驱使切换电路105禁能切换讯号VG。拴锁器160的重置输入端R耦接于侦测电路200，以依据侦测电路200的启动讯号SW禁能抑制讯号INH。上述的抑制讯号INH是透过第一反相器165传送至切换电路105的第一及闸120的一输入端。第一及闸120的另一输入端是连接至侦测电路200，以接收开关讯号ON。第一及闸120的输出端则连接至正反器150的输入端D。
正反器150受控于振荡器130产生的一时脉讯号CK而致能(enable)。正反器150的重置输入端R连接于第一比较器110的输出端。第一比较器110的负输入端连接至控制电路100的电流感测端VI，用以接收感测电压VI。第一比较器110的正输入端耦接控制电路100的回授端FB，用以接收回授讯号VFB，进而调整电源供应器的输出电源。正反器150的输出端是连接于第二及闸125的第一输入端。第二及闸125的第二与第三输入端则分别连接于该振荡器130与该第一及闸120的输出端。
请参阅图3，其为本发明控制电路的计时器的一较佳实施例的电路图。如图所示，本发明的计时器300包含有复数个正反器310、320、330、340、350、360、370、380、390。其中正反器310-390是相互串联连接。本发明藉由振荡器130产生的时脉讯号CK致能正反器310，而正反器310的输出端Q是耦接正反器320，用以致能正反器320。同于上述，正反器320-380的输出端Q是分别耦接至正反器330-390，以分别致能正反器330-390。正反器390的输出端Q，是产生拴锁讯号LTH。正反器310-390的反相输出端 Q，是分别耦接正反器310-390的输入端D。正反器310-390的重置输入端R分别接收第二比较器115的输出端所产生的开回路讯号OPL。
请参阅图4，其为本发明控制电路的侦测电路的一较佳实施例的电路图。如图所示一第一装置210与一第二装置211依据控制电路100的输入电压VDD提供一参考电压。第一装置210与第二装置211可为基纳二极体。第一装置210接收输入电压VDD，第二装置211则与第一装置210串联连接。一电阻215与第一装置210以及第二装置211串联连接，用以侦侧电压。一第三比较器220具有一第一临界电压VTH1。第三比较器220耦接于电阻215，以依据输入电压VDD产生该启动讯号SW。第三比较器220的正输入端接收第一临界电压VTH1。第三比较器220的负输入端耦接于电阻215。第三比较器220的输出端则连接于一第二反相器239的输入端。启动讯号SW产生于第二反相器239的输出端。
复参阅图4，一第一开关235耦接控制电路100的输入端VDD，用以接收输入电压VDD。第一开关235更耦接第一装置210，以依据第三比较器220的输出而使第一装置210短路，以及降低参考电压。第三比较器220的输出端更耦接一第二开关236，以控制第二开关236。第二开关236耦接控制电路100的输入端VDD，以接收输入电压VDD。一第四比较器221耦接于控制电路100的输入端VDD。一旦启动讯号SW致能时，第四比较器221则经由第二开关236与一分压电路250侦测输入电压VDD。其中分压电路250包括有电阻251、252。电阻251、252与第二开关236和接地端串联连接。第四比较器221包含有一第二临界电压VTH2。第四比较器221的负输入端接收第二临界电压VTH2。第四比较器221的正输入端耦接至电阻251、252间的一连接点。第四比较器221的输出端连接一拴锁电路240。
拴锁电路240包含有一第一反及闸242、一第二反及闸243、一第三反相器241与一第四反相器245。第四比较器221的输出端连接第一反及闸242的第一输入端。第三比较器220的输出端是经由第三反相器241连接于第一反及闸242的第二输入端。第三比较器220的输出端更连接于第二反及闸243的一输入端。第二反及闸243的输出端耦接至第一反及闸242的第三输入端。第一反及闸242的输出端耦接于第二反及闸243的另一输入端。当启动讯号SW致能时，第四反相器245的输出端将产生开关讯号ON。第四反相器245的输入端耦接第一反及闸242的输出端。第一反及闸242的输出端更耦接于一第三开关237，以控制第三开关237接收输入电压VDD，进而导通或截止电源传输至控制电路100中的电路。
请参阅图5，其为本发明的较佳实施例的讯号波形图。图示中显示有一第一临界值VT1、一第二临界值VT2与一第三临界值VT3。其中第一临界值VT1高于第二临界值VT2，第二临界值VT2则高于第三临界值VT3。如图所示，在T0期间，输入电压VDD高于第一临界值VT1时，侦测电路200的启动讯号SW与开关讯号ON将会致能，以启动控制电路100的电路。其中，第一临界值VT1决定于第一临界电压VTH1与装置210、211之间的参考电压。一旦控制电路100中的电路被启动将会产生切换讯号VG，以切换变压器10。之后，控制电路100的电源会进一步由变压器10的辅助绕组NA提供。
假若，电源供应器发生错误状态时，开回路讯号OPL会在T1期间致能。之后，抑制讯号INH便能禁能切换讯号VG。此时变压器10将会停止切换，且供应电容35会进行放电，以供应输入电压VDD至控制电路100。当输入电压VDD低于第二临界值VT2时，开关讯号ON将被禁能，以关闭控制电路100中的电路。其中侦测电路200的第二临界电压VTH2与电阻251、252的比值决定第二临界值VT2。上述控制电路100的电路启动时，控制电路100会消耗一第一操作电流，一旦控制电路100的电路关闭时，控制电路100会消耗一第二操作电流。
此外，当输入电压VDD更低于第三临界值VT3时，启动讯号SW将被禁能，此时控制电路100仅消耗一启动电流，并且控制电路100将再次启用。上述启动讯号SW被禁能时，抑制讯号INH经由拴锁器160受启动讯号SW的控制而禁能。第三临界值VT3是由第一临界电压VTH1与参考电压决定。上述的第一操作电流高于第二操作电流；第二操作电流高于启动电流。输入电压VDD从第二临界值VT2(第一低电压拴锁准位)放电至第三临界值VT3(第二低电压拴锁准位)的放电期间T2，控制电路100将停止切换，放电时间T2会增长，因此可降低切换周期，以及改善电源供应器的保护。
以上所述，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及原理所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利范围内。

Claims (13)

1、一电源供应器的一控制电路，其特征在于，包含有：
一切换电路，耦接该电源供应器的一输出端，该切换电路产生一切换讯号，用于切换该电源供应器的一变压器，而调整该电源供应器的输出；
一保护电路，耦接该电源供应器的该输出端，该保护电路在该电源供应器发生错误状态时，产生一抑制讯号并传送至该切换电路，以禁能该切换讯号；
一侦测电路，依据该控制电路的一输入电压产生一启动讯号与一开关讯号并分别传送至该保护电路与该切换电路，以启动或关闭该控制电路的电路，该侦测电路具有一第一临界值、一第二临界值与一第三临界值，该第一临界值高于该第二临界值，该第二临界值高于该第三临界值，当该输入电压高于该第一临界值时，该启动讯号与该开关讯号将致能而启用该控制电路的电路，一旦该输入电压低于该第二临界值时，该开关讯号将被禁能而关闭该控制电路的电路，当该输入电压更低于该第三临界值时，该启动讯号将被禁能；
其中，该控制电路的电路启用时，该控制电路消耗一第一操作电流，该控制电路的电路关闭时，该控制电路消耗一第二操作电流，该启动讯号禁能时，该控制电路仅消耗一启动电流，该第一操作电流高于该第二操作电流，该第二操作电流高于该启动电流。
2、如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，该保护电路包含有：
一计时器，其依据该电源供应器的一回授讯号对该错误状态期间进行计数；
一拴锁器，耦接该计时器，当该计时器计数至设定时间后，该拴锁器产生该抑制讯号，以禁能该切换讯号，其中该拴锁器依据该侦测电路的该启动讯号而禁能。
3、如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路包含有：
一第一装置，接收该输入电压；
一第二装置，连接该第一装置；
一第三比较器，耦接该第二装置，以依据该输入电压产生该启动讯号，该第三比较器包含有一第一临界电压；
一第一开关，耦接该第一装置、该第二装置与该第三比较器，该第一开关接收该输入电压；
一第四比较器，耦接该控制电路的一输入端，用于侦测该输入电压，以在该启动讯号致能时，产生该开关讯号，该第四比较器包含有一第二临界电压。
4、如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路更包含有一拴锁电路，该拴锁电路耦接该第四比较器与该第三比较器的输出端，用以产生该开关讯号。
5、如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该第一装置与该第二装置提供一参考电压，该第一开关用以依据该第三比较器的输出调整该参考电压，该第一临界电压与该参考电压决定该第一临界值与该第三临界值。
6、如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路更包含有一分压电路，耦接该控制电路的该输入端与该第四比较器，该分压电路的比值与该第二临界电压决定该第二临界值。
7、一电源供应器的一控制电路，其特征在于，包含有：
一切换电路，耦接该电源供应器的一输出端，该切换电路产生一切换讯号，用于调整该电源供应器的输出；
一保护电路，耦接该电源供应器的该输出端，该保护电路在该电源供应器发生一错误状态时，产生一抑制讯号并传送至该切换电路，以禁能该切换讯号；
一侦测电路，依据该控制电路的一输入电压产生一启动讯号与一开关讯号并分别传送至该保护电路与该切换电路，该侦测电路具有一第一临界值、一第二临界值与一第三临界值，当该输入电压高于该第一临界值时，该启动讯号与该开关讯号将致能而启用该控制电路的电路与致能该切换讯号，一旦错误状态发生而该输入电压低于该第二临界值时，该切换讯号将禁能并关闭该控制电路的电路；
其中，该控制电路的电路启用时，该控制电路消耗一第一操作电流，该控制电路的电路关闭时，该控制电路消耗一第二操作电流，该输入电压更低于该第三临界值时，该控制电路消耗一启动电流。
8、如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，该第一临界值高于该第二临界值，该第二临界值高于该第三临界值，该第一操作电流高于该第二操作电流，该第二操作电流高于该启动电流。
9、如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，该保护电路包含有：
一计时器，其依据该电源供应器的一回授讯号，对该错误状态期间进行计数；
一拴锁器，耦接该计时器，当该计时器计数至设定时间后，该拴锁器产生该抑制讯号，以禁能该切换讯号，其中该拴锁器依据该侦测电路的该启动讯号而禁能。
10、如权利要求7所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路包含有：
一第一装置，接收该输入电压；
一第二装置，连接该第一装置；
一第三比较器，耦接该第二装置，以依据该输入电压产生该启动讯号，该第三比较器包含有一第一临界电压；
一第一开关，耦接该第一装置、该第二装置与该第三比较器，该第一开关接收该输入电压；
一第四比较器，耦接该控制电路的一输入端，用于侦测该输入电压，以在该启动讯号致能时，产生该开关讯号，该第四比较器包含有一第二临界电压。
11、如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路更包含有一拴锁电路，耦接该第四比较器与该第三比较器的输出端，该拴锁电路产生该开关讯号。
12、如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，该第一装置与该第二装置提供一参考电压，该第一开关用以依据该第三比较器的输出调整该参考电压，其中该第一临界电压与该参考电压决定该第一临界值与该第三临界值。
13、如权利要求10所述的控制电路，其特征在于，该侦测电路更包含有一分压电路，耦接该控制电路的该输入端与该第四比较器，该分压电路的比值与该第二临界电压决定该第二临界值。
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