CN201616773U - 后级稳压回路的监控电路 - Google Patents
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Abstract
一种后级稳压回路的监控电路，用于监控一电源供应器产生的附属输出电力，其中电源供应器具有至少一个主输出回路提供一主输出电力，该后级稳压回路取得该主输出电力，且调变成一附属输出电力。该监控电路包括一脉冲产生单元、一电力监测单元以及一逻辑单元，其中该脉冲产生单元输出一第一脉冲至该逻辑单元，而该电力监测单元设定一异常位准，并从该后级稳压回路取得一侦测电力与该异常位准作比较，且输出一状态信号以表示该侦测电力是否越过该异常位准，该状态信号被送至该逻辑单元。最后，该逻辑单元依据该状态信号决定是否依据该第一脉冲的波形而输出一驱动脉冲，或者停止输出该驱动脉冲而限制一开关单元的工作时序。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种后级稳压回路的监控电路，尤其涉及一种控制及保护电路，且应用于控制电源供应器中的后级稳压回路。
背景技术
电源供应器具有不同电压位准的多个输出为已知的技术，而常见的电源供应器构造方式是将变压器二次侧区分为至少一主输出回路以及连接于主输出回路的一后级稳压回路(post regulation)。其中该主输出回路是在变压器二次侧通过绕组感应的方式先形成占输出功率比例较高的主输出电力，该后级稳压回路再由该主输出电力降压形成电压及功率较低的附属输出电力。以供应一般桌上型计算机的电源供应器为例，功率及电流占整体输出比例较大的为主输出电力12V、5V，因此使用两绕组分别供应主输出电力12V、5V，再通过后级稳压回路(post regulation)产生3.3V。
基于上述的已知技术，具备后级稳压的已知电路可见于图1，其中该电源供应器具有一变压器，该变压器一次侧10通过的电流(I1)受控于一输出一脉宽信号(PWM)的脉宽调变电路(PWMcontroller)以及一组开关，而变压器二次侧具有多个主输出回路11、12分别通过相异的绕组产生感应电力，其中一工作周期信号(Duty_s)及一同步整流信号(FW_O)驱动多个开关(Q1及Q2、Q3及Q4)做同步整流，并经过电感(L1、L2)、电容稳定电力波形后形成两个主输出电力IL1、IL2(12V及5V)。再者，一组开关组件131、132、电感133(Lpost)、电容及电阻等组件构成一组后级稳压回路13而连接于该主输出回路12，通过该开关组件131、132的运作而调压构成3.3V的一附属输出电力(ILpost)。其中该开关组件131、132通过一后级控制电路(图中未示)输出一组控制信号(HS、LS)控制，并且决定该开关组件131、132导通周期的方式是将流经该电感133的电流积分所得的电压经由放大器放大为驱动信号来控制这些开关组件131、132的导通周期。
由于现今后级稳压回路的控制机制是监测该后级稳压回路中的电感电流，并将电感电流积分得到相应的电压，以便调变这组开关组件的导通周期。而后级稳压回路的保护机制是设定一电流的上限值，当电感电流达到该上限值时，强迫减缩该脉宽调变电路的驱动脉冲后缘，以避免电流过高。但是附属输出电力端发生短路时，电流上升的速度极快，即使已缩减了驱动脉冲的后缘，该后级稳压回路中的电感电流会瞬间骤升(大约在2～3个频率内)而产生如图2中的过电流波形91，由于过电流波形91流量过大，该后级稳压回路所连接的主输出回路会产生逆电流波形92而烧毁整流组件。因此不只后级稳压回路无法运作，更连带损毁该后级稳压回路所连接的主输出回路。
实用新型内容
由于前段所述的已知技术中，该后级稳压回路在短路时不仅自身损毁，并连带产生逆电流损毁了所连接的主输出回路。本实用新型要达到的目的即在于提供一种控制及保护电路，除了控制该后级稳压回路的运作以外，更进一步抑制后级稳压回路本身过高的电流，该主输出回路不受该后级稳压回路短路的影响而继续工作。
本实用新型为一种后级稳压回路的监控电路，用于监控一电源供应器产生的附属输出电力，其中该电源供应器中具有一变压器，该变压器具有至少一个二次侧线圈以及该二次侧线圈所连接的主输出回路，该后级稳压回路连接该主输出回路并取得该主输出回路的一主输出电力，且该后级稳压回路包含一组开关单元将该主输出电力调变成一附属输出电力，而一监控电路控制该开关单元的工作时序。该监控电路包括一脉冲产生单元、一电力监测单元以及一逻辑单元，该脉冲产生单元输出一第一脉冲至该逻辑单元，而该电力监测单元设定一异常位准，并从该后级稳压回路取得一侦测电力与该异常位准作比较，且输出一状态信号以表示该侦测电力是否越过该异常位准，该状态信号被送至该逻辑单元。最后，该逻辑单元依据该状态信号决定是否依据该第一脉冲的波形而输出一驱动脉冲，或者停止输出该驱动脉冲而限制该开关单元的工作时序。通过上述电路的动作，具体的效果是在后级稳压回路的电感电流造成主输出回路产生逆电流之前抑制该开关单元的运作，因此即使该后级稳压回路已短路或损坏，该主输出回路也不会产生逆电流，达到后级稳压回路具有独立保护机制的有益效果。
附图说明
图1为已知具有后级稳压回路的电源供应器电路示意图。
图2为图1的已知电路各节点波形图。
图3为本实用新型的电路示意图。
图4为该监控电路的架构示意图。
图5为本实用新型电路的各节点波形图。
具体实施方式
本实用新型为一种后级稳压回路的监控电路，应用于一种具有后级稳压回路的电源供应器。参阅图3，该电源供应器的变压器一次侧10将电力传送至变压器二次侧的两主输出回路11、12，并由该主输出回路11、12分别通过开关单元111、121调变出12V及5V的主输出电力，而一后级稳压回路13则连接在其中一主输出回路12上，该后级稳压回路13可取得该主输出回路12的5V主输出电力，且该后级稳压回路13利用两开关组件131、132所构成的一组开关单元将该主输出电力调变成3.3V的一附属输出电力。除了该开关组件131、132以外，该后级稳压回路13还可包括一电感133、一电容以及一电阻，其中图3所示为一概略的示意图，该后级稳压回路13的细部具体电路当然不限于图中所示的形态；再者该电感133、电容等组件的功效为本领域技术人员所熟知的已知技术，故不再赘述。
再同时参阅图3及图4，本实用新型的特点在于，该后级稳压回路13受控于一监控电路2，该监控电路2从该附属输出电力取得一回授信号(FB)，以及从该开关单元取得一侦测电力214，该监控电路2通过该回授信号调整一驱动脉冲24的工作周期(dutycycle)，并且通过该侦测电力214而决定是否缩减该驱动脉冲24的前缘而达到保护的作用。对该监控电路2详述如下，该监控电路2包括一电力监测单元21、一脉冲产生单元22以及一逻辑单元23，其中该脉冲产生单元22利用一脉宽控制比较器222取得一锯齿波信号223以及一脉宽位准信号224，并比较两者大小而输出一具有高、低准位的第一脉冲225。而为了具备回授控制的功能，该脉冲产生单元22优选的实施结构是在该脉宽控制比较器222之外还包括一回授校正放大器221，该回授校正放大器221取得一参考电压(Vref)以及从附属输出电力取得该回授信号(FB)，依据该参考电压与该回授信号的电压差异而决定该脉宽位准信号224的位准。因此该回授信号的大小改变脉宽位准信号224，更进一步的通过该脉宽位准信号224及该锯齿波信号223的大小变化而改变该第一脉冲225。该电力监测单元21设定一异常位准用于判断该附属输出回路13与该主输出回路12之间的电力是否异常，以判断执行保护机制的时序。其中该电力监测单元21主要包含一直流电源211、一比较器212，其中该比较器212的一输入端取得一电位作为异常位准，而在图4中的优选形态是使得该比较器212的一输入端接地，以电压0V作为异常位准。该直流电源211与该比较器212之间具有一线路连接该后级稳压回路13而形成该侦测电力214，一并参阅图3与图4可见，该直流电源211与该比较器212之间的线路连接至两开关组件131、132之间，而撷取流经该开关单元的主输出电力作为该侦测电力214，该侦测电力214的变化量与该附属输出电力的变化量成比例关系。由此该电力监测单元21可监测流入该附属输出回路13的电力，以尽快检知并避免产生逆电流。该直流电源211受一过电流信号(OCP)驱动而提供一缓冲电力，并在一电容216中形成稳定的直流位准，进而提高该侦测电力214的直流位准，因而增加该侦测电力214与该异常位准之间的差距而避免误动作。该比较器212则比较该异常位准以及该侦测电力214，并通过一反相器213而输出一状态信号215，该状态信号215的低、高准位表示该侦测电力214是否越过该异常位准。而该逻辑单元23取得该第一脉冲225以及该状态信号215，如图4中所示，该逻辑单元23可包括一与门(AND)接收该第一脉冲225及该状态信号215，并依据该状态信号215决定是否依据该第一脉冲225的波形而输出一驱动脉冲24(HS)。更具体的说，该状态信号215及该第一脉冲225皆为高准位时才输出该驱动脉冲24，若该电力监测单元21判定该侦测电力214出现异常时则停止输出该状态信号215，使得逻辑单元23截止该驱动脉冲24而限制该开关单元的工作时序。当该开关单元如图3所示具有两开关组件131、132时，则该逻辑单元23可包含一分支线路利用反相器产生一反向驱动脉冲25(LS)，使该开关组件131、132受该驱动脉冲24、反向驱动脉冲25驱动而交错导通。
参阅图3、图4的电路，再一并参阅图5的节点波形，在图5中可见，当3.3V的附属输出电力正常时，该状态信号215(OC_Lock)波形是常态的位于高准位，使该第一脉冲225完全不被逻辑单元23限缩的形成该驱动脉冲24及反相驱动脉冲25。而在正常状态下，通过该开关组件131、132的电力(VDS)进入该电力监测单元21，并加上该直流电源211提供的直流位准而通过该电容216形成图5中所看到的侦测电力214(Vset)波形。如图5所示，该侦测电力214在正常状态下应为正(高于该异常位准)，由于该侦测电力214在两开关组件131、132之间取得，因此会随着开关组件131、132的导通周期而波动。
当该附属输出电力(3.3V)短路时，每个充电周期中电感电流(ILpost)非常快速的上升，但由于回授信号的电压过低，该脉冲产生单元22反而提高第一脉冲225的工作周期，因此无法快速的排除故障。当该电感电流(ILpost)骤升到一定的电流量时，该侦测电力214会低于该异常位准(0V)，代表该后级稳压回路13端已出现异常。该侦测电力214低于该异常位准时，该比较器212的输出转态，通过该反向器213使得该状态信号215变为低准位，因此该逻辑单元23限缩该驱动脉冲24的前缘，直到该侦测电力214高于异常位准为止。在图5中可见，该电感电流(ILpost)骤升时，该侦测电力214(Vset)随着降低，甚至低于异常位准(波形下降到原点以下)，此时状态信号215(OC_Lock)转态而限缩该驱动脉冲24的前缘，直到侦测电力214(Vset)回复正常(波形回复到原点以上)。短路的状况没排除之前，电感电流(ILpost)无法恢复正常，但该监控电路2可通过该大幅的减缩该驱动脉冲24的前缘而使得逆电流的情况得到控制，即使后级稳压回路13无法正常工作，亦不会对所连接的主输出回路12造成任何损坏，达到独立保护的积极功效。
虽然本实用新型已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内而所作的些许改动及修饰，皆应涵盖于本实用新型中，因此本实用新型的保护范围当视后附权利要求所界定的为准。
Claims (7)
1.一种后级稳压回路的监控电路，其中所述后级稳压回路(13)连接在一变压器二次侧线圈的一主输出回路(11、12)上，所述后级稳压回路(13)取得所述主输出回路(11、12)的一主输出电力，且所述后级稳压回路(13)包含一组开关单元将所述主输出电力调变成一附属输出电力，而一监控电路(2)控制所述开关单元的工作时序，其特征在于，所述监控电路(2)包括：
一脉冲产生单元(22)，所述脉冲产生单元(22)输出一第一脉冲(225)；
一电力监测单元(21)，所述电力监测单元(21)设定一异常位准，并从所述后级稳压回路(13)取得一侦测电力(214)与所述异常位准作比较，且输出一状态信号(215)以表示所述侦测电力(214)是否越过所述异常位准；
一逻辑单元(23)，所述逻辑单元(23)取得所述第一脉冲(225)以及所述状态信号(215)，并依据所述状态信号(215)决定是否依据所述第一脉冲(225)的波形而输出一驱动脉冲(24)，或者停止输出所述驱动脉冲(24)而限制所述开关单元的工作时序。
2.根据权利要求1所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述侦测电力(214)的变化量与所述附属输出电力的变化量成比例关系。
3.根据权利要求2所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述侦测电力(214)撷取自流经所述开关单元的主输出电力。
4.根据权利要求1所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述电力监测单元(21)输出一缓冲电力提高所述侦测电力(214)的直流位准，以提高所述侦测电力(214)与所述异常位准之间的差距而避免误动作。
5.根据权利要求4所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述电力监测单元(21)包含一提供所述缓冲电力的直流电源(211)、取得所述异常位准的一比较器(212)，其中所述直流电源(211)与所述比较器(212)之间具有一线路连接所述后级稳压回路(13)而取得所述侦测电力(214)，所述比较器(212)比较所述异常位准以及由所述缓冲电力提高直流位准的侦测电力(214)，并依据两者的大小而决定输出所述状态信号(215)的时序。
6.根据权利要求1所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述脉冲产生单元(22)利用一脉宽控制比较器(222)取得一锯齿波信号(223)以及一脉宽位准信号(224)，并比较两者大小而输出一具有高、低准位的第一脉冲(225)。
7.根据权利要求6所述的后级稳压回路的监控电路，其特征在于，所述脉冲产生单元(22)还包括一输出所述脉宽位准信号(224)的回授校正放大器(221)，所述回授校正放大器(221)取得一参考电压以及从所述附属输出电力取得一回授信号，依据所述参考电压与所述回授信号的电压差异而决定所述脉宽位准信号(224)的位准。
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| CN111398843A (zh) * | 2019-01-03 | 2020-07-10 | 矽创电子股份有限公司 | 电源电路及其侦测电路 |
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