TW200929829A - Digital latch control circuit for over voltage protection and power converter using the control circuit - Google Patents

Description

200929829 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係指一種閂鎖控制電路，尤指一種應用於過電壓保護 之數位閂鎖(digital latch)控制電路。 【先前技術】 一般而言，電源轉換器會使用一過電壓保護機制來避免内部 ^ 的高壓訊號超過一特定的電壓準位。請參照第1圖，其係為習知 電源轉換器100的概要示意圖。電源轉換器100係為一反馳式轉 換器(flybackconverter)，如圖所示，其包含有一橋式整流器(bridge rectifler)l05、具有一次側繞組(primary-side winding)LP、二次側繞 組(secondary-side winding)Ls 與輔助繞組(auxiliary winding)Laux 的 一變壓器TX卜二極體〇!、電容C# C2、電阻R!、R2、Rp與 Rn、電晶體Qi與Q2以及抗雜訊干擾電路(de-glitch circuit)ll〇。熟 悉此項技藝者應可了解反馳式轉換器的電路設計，在此為了簡化 ❹ 說明並不列出電源轉換器100的詳細電路設計。上述的過電壓保 護機制應用於電源轉換器1 〇〇時會偵測圖中所示之電容C2上供應 電壓Vcc的準位是否過高以避免電源轉換器1〇〇本身内部的電路 無法運作；一般狀況下’當偵測到供應電壓Vcc過高時(亦即出現 異常狀況）’此時變壓器TX的一次侧繞組LP不會將交流輸入電壓 VAc的能量轉移至二次側繞組Ls，同樣地，輔助繞組Laux亦因為 不再得到由交流輸入電壓VAC來的能量，因此，供應電壓Vcc本 身即會往下降，等到供應電壓Vcc下降到電源轉換器100内部電 6 200929829 路可正常工作的電醉辦’—姻繞組Lp會再精能量轉移， 然而’倘若異常狀況仍未解除’則供應電壓&的準位值會增加 並再次出現過高的情形’換㈣說，若電雜換^ 1⑻的異常狀 贿然存在’賴應電壓Vee神位值會出現高低反復的狀況。 電源轉換器100使用電阻Rp#Rn以及電晶體Q#Q2來解決 上述的問題’其中電阻R#Rn、電晶體Q#Q2對於電源轉換器 ❹ 綱内其他的·元件來說係為外部雛的電路元件。當侧到供 應電麗vcc過高時會觸發一過電屢保護觸發訊號〇vp_至電晶 體Q2的基極(亦即節點Nl)提高節.點Nl的電壓準位祕通電晶體 Q2,由於電晶體(¾被導通的關係，會接著拉低節點乂的電壓準 位而使得電晶體Q!亦被導通，此時雜沒有過賴賴觸發訊號 〇1啊，但是節.點％的電壓準位會因為電晶體&被導通的關係 而提高，如此-來，最後將使得電晶體Qi#Q24於完全導通的 狀態(_加1〇1〇，供應電壓Vcc將會被拉低而持續處於較低的 準錄，鱗位鶴為交錄人賴A。經橋式整魅1〇5之二 極體後，f阻R!再_電阻Rp、Rn細之值所得_分壓，故不 會發生供應電壓Vcc之準位值出現高低反復的狀況。 然而’電源轉換器100的電路存在某些缺點。由於電晶體Q】、 (¾與電阻心與圮所組成的電路係為一類比電路，並且在正常狀 況下電晶體Q,、Q2未被導通而節，點Νι，係為高阻抗點触h impendence point)時，此時節點恥與A所看到的阻抗值皆相當 7 200929829 高，若受到雜訊干擾的話，則易使電曰體 造成電源轉換器廳本7 Ql、Q2進入導通狀態而 點n,上額物需於節 所示），然而，此即表示電路成本將會第1圖之電源轉換器⑽ 電路⑽亦必須於電源轉換器10發’=由於抗雜訊干擾 時需提供額外的電辭抗雜訊干擾電路^揮_，所以在開機 【發明内容】 本發明的目的之一在於提供一應用 =電路嫩觸冑㈣ 轉換賊實施例，其賴露—種具有過電壓倾的電源 電源轉換器包含有―電壓轉換電路與-數簡鎖控制 ，該賴轉換電路具有—變壓器，該變壓器具有--次侧繞 組、-二次側繞組以及-輔助繞組，射補助繞_來提供一 供應電壓’而該數位閃鎖控制電路係輪於該電壓轉換電路，並 用來於接收過電壓保護觸發訊號時將該供應電壓的電壓準位鎖 住於-第-就雜，其巾倾電壓準位鎖住於該第—預定準位 時該電壓轉換電路係位於失能狀態。 【實施方式】 請參照第2圖’第2圖是本㈣—實_之技轉直流之電 200929829 源轉換器200的概要示意圖。如第2圖所示’電源轉換器200係 一反馳式電壓轉換器，其包含有一電壓轉換電路205與一數位閂 鎖控制電路210，其中電壓轉換電路205具有一橋式整流器206、 一輸入濾波電容心、一變壓器TX2、一電阻R!、一電阻R2、一二 極體Di以及一電容C2。橋式整流器206用以將交流輸入電壓VAC 整流為一脈動直流電壓。脈動直流電壓經由輸入濾波電容q濾波 後’產生一直流之輸入電壓。變壓器TX2具有一一次侧繞組LP、 0 一二次側繞組Ls與一輔助繞組Laux。為了簡化說明，在此不另贅 述一次側繞組LP與二次側繞組Ls之操作；輔助繞組Laux、電阻 &、二極體〇丨以及電容c2提供一供應電壓Vcc。 數位閂鎖控制電路210的目的係用來於接收到過電壓保護觸 發5孔號OVPtrigger時將供應電壓Vcc的電愿準位鎖住(iatch)於一第 -預定準位V!，當供應電壓1的電壓準位鎖住於第—預定準位 Vi時’電壓轉換電路205則會處於失能狀態(disabled)而無法運 作’此時經由重新插拔後即可解除電源異常的狀況。 電源轉換器另包含有一穩壓器21〇5,穩壓器測會將 雜成低於供應賴％本身之賴雜的一轉剩

Si: _制電路21〇會將轉換後電壓¥的 縣位值触於H林位V2叫到將倾輕V 準位值鎖錄帛-預定準位V1的 〜7 cc 用數位電路來加以實現且其、。位_測電路210: 要的電路元件可以是低壓元件， 200929829 因此可減少電路成本。詳細來說，數位閂鎖控制電路包括有 一由電晶體Q1、Q2組成的開關單元sw、一電阻單元R3與一控制 模組，其中該控制模組由一反或閘2115、一 D型正反器(1)_妙6 flip-flop，DFF)2120與一反相器2125所組成，開關單元sw係依 據一控制訊號Se來選擇性地導通電晶體Ql、Q2的其中之一，而該 控制模組則會依據過電壓保護觸發訊號〇VPtrigger、供應電壓Va 所對應的轉換後電壓Vcc，以及電晶體Ql、Q2之沒極端上的電壓準 〇 位V’來產生控制訊號Sc以控制開關單元SW，當控制訊號&控 制電晶體。的狀態為導通並控制電晶體Q2的狀態為不導通時， 供應電壓vee的電壓雜會因為分壓賴係峨鎖住於第一預定 準位Vj。 當然’為了避免雜訊影_電壓準位V，的值而造成數位閃鎖 控制電路210誤動作，數位閂鎖控制電路210亦可包含一抗雜訊 干擾電路’ *本實闕為了盡量賴少朗加的電路成本，扑 雜訊干擾電路係以-電晶體q3來實現之。電晶體仏與電阻單= &在設計上等效會軸—可魏喊得在數胡鎖 在未開始將供應電壓Vcc鎖住於第一預定準位％之前，節點n, 之雜訊所看_随鎌彳、，目此_触摘賴變異亦會經 由電阻&迅速放電’故不會有電源轉換器2〇〇開機時誤動作的情 況發生；而在數位問鎖控制電路別開始將供應電壓Vcc鎖住於 第一預定準位Vl時，目為轉換後電壓VCC，仍需位於至少一特定的 準位值之上以轉數闕健制轉⑽的電路運作，所以不能 200929829 直接使用1定阻㈣小電叫作為該抗雜 實施例中__則3係為上較_=^擇。疋故本 請搭配參照第3圖與第4圖，第 ==於:常操作下_編:： 第4圖疋第2圖所不之數位閃鎖控制電路21〇於正常操作 Ο 〇 時序圖。如第3圖之上半部所示，於正常操作時因 為供應電壓VGG沒有發生過電壓的情況，過龍保護觸發 〇νρ_會持續位於低邏輯準位(第*圖所示之 ’ 或閘2115輸出具有高邏解位的重置 =簡的重置輸入端CL，所以D型正反器212〇會依據所接收之 重置控制《 Srcset經由資料輸出端Q輸出具有低邏輯準位的一輸 出訊號VQ至反相H助’反姉助胸_訊號Vq树 到具有面邏輯準位的控制訊號Sc，此時控制訊會導通電晶體 Q2而不導通電晶⑽，供應電壓Vgg本身沒有任何到接地準:的 路徑’所以電壓轉換電路205會正常運作。 虽供應電壓Vcc發生過電壓的情況時(如第3圖之下半部所 示）’數位閃鎖控制電路210此時將開始進行閃鎖操作(於時間點^ 之後）’由於發生過電壓而使過電壓保護觸發訊號〇γρ吨㈣會出現 具有高邏輯準位的短脈波，此將使得反或閘2115輸出具#有低邏輯 準位的重Ϊ控制峨Sfeset’而D型正反n 212〇在接收低邏輯準位 的重置控制訊號Sreset以及同時經由時脈輪入端接收具有高邏輯準 11 200929829 位之短脈波的過電壓保護觸發訊號⑽_後，會將資料輸入端 D所接收的轉換後電壓Vcc，傳遞至輸出端作為其輸出訊號％，雖 然轉換後電壓vcc’係為供應電壓Vcc經由麵器鳩餅而具有 較低準位值的電壓，然而，轉換後電壓Vcc，的準位值對於d型正 反器2120與反相器2125來說仍係為高邏輯準位，因此，反相器 2125所輸出之控制訊號Sc將由原本的高邏輯準位切換至低邏輯準 位’使得電晶體。將被導通而電晶體&則未被導通，此時，因 ❹為交流輸入電壓VAC本身經由二極體、電阻Ri、穩壓器挪、電 晶體Q!、(¾與電阻單元&而連接到接地準位，藉由分壓的結果， 轉換後電壓vcc，會被鎖住於第二預定準位％使得供應電壓Vcc 亦被鎖住於第-預定準位Vl，其中第一預定準位Vi會設計為使得 電雜換電路205會處於失能狀態而無法運作，需經由重新插拔 後來解除異常狀況。如此一來，電源轉換器2〇〇的使用者在使用 時可經由發現其電壓轉換電路2〇5處於失能狀態而推斷電源轉換 〇 II 200發生異常’因此需要重新插拔來解除異常狀況。 —:參照第5圖，第5圖是第2圖所示之供應電壓&的波形 不意圖。如第5圖所示，供應電塵Vcc在時間點t,時發生過電壓， 而在寺間點㈣被鎖住於第一默準位％，時間點w之間則是 進行重新插拔電源轉換器200，等到時間點^之後，電源轉換器 2〇〇因為再次插拔以解除原先異常狀況而得以正常運作。另外，對 於電路實作而言’數位問鎖控制電路加係一數位電路，沒有習 知之__因採用類比電路而有高阻抗節點的問題，所以 12 200929829 本實施例的電源轉換器細即具有較高的抗雜訊干擾的能力因 此不需要在電H關機時另朗其他具備抗雜訊干擾功能的電 路，亦避免於開機時提供額外的電流予此一電路。 再者，麵器2105係為一非必須的(__)電路元件，在另 -實施例t可將其扣移除^請參照第6圖，第6圖是本發明另 -實施例之電源轉換H _的概要示tgj。在本實施例中，即便 Ο 未'、有穩[11 ’然而電轉換11 _亦可實現上述所說將供應電

Cvcc鎖住於一特定準位之運作，故此亦屬於本發明的範嘴；由 於除了穩壓H之外，電源轉換器_的電路元件及接法係相同於 第2圖所示之電源轉換器2〇〇的電路元件與接法，因而熟悉此項 技π者在閱4上述的揭露說明後，應可了解電源轉換器6⑻的詳 細運作過程’為了避免篇幅過於冗長，在此不另費述。 •所述僅為本發明之較佳實關，凡依本發日种請專利範 騎做之均賴化與修飾，t觸本個之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知電源轉換器的概要示意圖。 第2圖為本發明—實關之交轉錢獅轉換㈣概要示意圖。 第3圖為第2圖所示之數位閂鎖控制電路於正常操作下以及於閂 鎖操作下的示意圖。 第4圖為第2圖所示之數位閂鎖控制電路於正常操作下與閂鎖操 13 200929829 作下的相關時序圖。 第5圖為第2圖所示之供應電壓Vcc的波形示意圖。 第6圖為本發明另一實施例之電源轉換器的概要示意圖。 【主要元件符號說明】 100、200、600 電源轉換器 105 橋式整流器 110 抗雜訊干擾電路 205 電壓轉換電路 206 橋式整流器 210 數位閂鎖控制電路 2105 穩壓器 2115 反或閘 2120 D型正反器 2125 反相器 14

Claims (1)

1. 200929829 十、申請專利範圍： 1. 一種具有過電壓保護之電源轉換器，包含： 一電壓轉換電路，具有—變壓^，該變壓H具有——次側繞 組、-二次侧繞組以及-輔助繞組，其中該辅助繞組用 來提供一供應電壓；以及 一數位閃鎖控制電路，耦接於該電壓轉換電路，用來依據一 過電壓保護觸發滅將該供應電壓之—賴準位鎖住於 Ο 一第一預定準位； 、 其中當該電鮮賴住麟第—默準_該龍轉換電路 係位於失能狀態。 2. 如申請專利範圍第i項所述之電源轉換器，其中該數位閃鎖控 制電路包含有： & -開關單元，具有-第-電晶體與—第二電晶體，該開關單 ❹元係依據一控制訊號來選擇性地導通該第一、第二電晶 體之其中之―，其中該第—電晶體之—第—端係減^ 該供應電壓，該第二電晶體之—第—端係_於一接地 準位’該第-、第二電晶體之控制端_接於該控制訊 號，而該第-、第二電晶體之第二端係彼此输； 一電阻單元，耦接於該接地準位與該第一、第二電晶體之該 第二端；以及 x 一控制模組，耦接於該電阻單元與該開關單元，用來依據該 過電壓保護觸發訊號、該供應電壓與該第一、第二電曰曰 15 200929829 體之該第二端上之-賴準絲產生該_訊號以控制 該開關單元； 其中當該控制模組控制該第一電晶體之狀態係為導通並控制 該第二電晶體之狀_為科通時，該供應賴之該電壓準 位係會被鎖住於該第一預定準位。 3. 如申請專圍第2項所述之電轉換^，射難制模組包 含有： -反或閘’祕於該第―、第二電晶體之該第二端，用來接 收位於該第-、第二電晶體之該第二端上之該電壓準位 與該過電壓保護觸發訊號以輸出一重置控制訊號； 一正反器，具有耦接於該反或閘以接收該重置控制訊號之一 重置輸入端、用以接收該供應電壓之一資料輸入端、用 以接收該·魏麵發訊號之—時脈輸人端以及用以 產生一輸出訊號之一資料輸出端；以及 -反相器於該正反器’用來反相該輸出訊號以得到該 控制訊號。 4. 如申請專利範圍第2項所述之電源轉換器，其另包含有： 一抗雜訊干擾電路’柄接於該第一、第二電晶體之該第二端。 5. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換器，其中該抗雜訊干擾 電路包含有· 16 200929829 -第三電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第 三電晶體之該第一端係耦接於該第一、第二電晶體之該 第-端’料二電晶體之該第二端與該_端係輕接於 該接地準位。 6·如申請專利範圍第i項所述之電源轉換器，更包含有一穩壓 器，轉接於該電壓轉換電路，絲將該供應電壓轉換成餘該供 〇 應賴之—轉換後電壓，其巾該數簡鎖控魏_接於該麵 裔，用來職轉換後龍鎖住於—第二預定準位⑽該供應電壓 之該電壓準位鎖住於該第一預定準位。 7. -種應過賴保護之數朗鎖控魏路，—魏轉換器之 一輔助繞_來提供-供應電壓，絲位_控制電路用來依據 一過電壓保義發峨將雜應賴之—電鲜位鎖住於一第一 0 預定準位，該數位閂鎖控制電路包含： -開關單元，具有-第—電晶體與—第二電晶體，該開關單 元係依據一控制訊號來選擇性地導通該第一、第二電晶 體之其中之―，其中該第—電晶體之—第—端_接於 該供應電壓’該第二電晶體之—第—猶補於一接地 準位’該第-、第二電晶體之控制端係祕於該控制訊 號，而該第-、第二電晶體之第二端係彼此耗接； -電阻單元，轉接職接地準位與該第一、第二電晶體之該 第二端；以及 17 200929829 控，耦接於該電阻單元與該卿單元，用來依據該 ^之：5蔓，訊號、該供應電壓與該第-、第二電晶 相^ #上之一電遷準位來產生該控制訊號以控制 琢開關皁元； 該第刺該第一電晶體之狀態係為導通並控制 日日之祕、為不導通時，該供應電壓之該電麼準位係 會被鎖住於該第一預定準位。 Ο 8.如申請專利範圍第 模組包含有： 7項所述之數位閂鎖控制電路，其中該控制 一反或閘，_於該第―、第二電晶體之該第二端，用來接 收位於該第-、第二電晶體之該第二端上之該電壓準位 與該過電壓保_發峨以輸出—重置控制訊號； -正反器’具有減於該反或閘以接收該重置控制訊號之一 重置輸入端、用以接收該供應電壓之一資料輸入端、用 以接收《彡過電壓保4觸發訊號之—時脈輸人端以及用以 產生一輸出訊號之一資料輸出端；以及 一反相器，耦接於該正反器，用來反相該輸出訊號以得到該 控制訊號。 9.如申請專利範圍第7項所述之數位閂鎖控制電路，其另包含有: 一抗雜訊干擾電路，搞接於該第一、第二電晶體之該第二端。 18 200929829 10.如申請專利範圍第9項所述之數位閂鎖控制電路，其中該抗雜 訊干擾電路包含有： 一第三電晶體，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第三電 晶體之該第一端係耦接於該第一、第二電晶體之該第二端，該第 三電晶體之該第二端與該控制端係辆接於該接地準位。

   Η一、圖式：

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