TW201306456A - 返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路 - Google Patents

返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路 Download PDF

Info

Publication number
TW201306456A
TW201306456A TW101106881A TW101106881A TW201306456A TW 201306456 A TW201306456 A TW 201306456A TW 101106881 A TW101106881 A TW 101106881A TW 101106881 A TW101106881 A TW 101106881A TW 201306456 A TW201306456 A TW 201306456A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
power converter
switching
circuit
input voltage
Prior art date
Application number
TW101106881A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI449310B (zh
Inventor
Ta-Yung Yang
Li Lin
Chao-Chih Lin
Original Assignee
System General Corp
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 System General Corp filed Critical System General Corp
Publication of TW201306456A publication Critical patent/TW201306456A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI449310B publication Critical patent/TWI449310B/zh

Links

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
    • H02M3/33507—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 with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations

Landscapes

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

Abstract

一種返馳式功率轉換器之切換控制器。此切換控制器包括切換電路、取樣維持電路、電壓檢測電路、振盪器以及比較器。當返馳式功率轉換器之輸入電壓之電平低於低臨界值時，電壓檢測電路產生維持信號。回授信號係根據返馳式功率轉換器之輸出電壓而產生。振盪電路限制切換信號之最大頻率。最大頻率根據調變信號的減少而增加。當輸入電壓之電平低於極低臨界值時，與輸入電壓之電平相關聯的調變信號用來產生控制信號。控制信號被致能以使返馳式功率轉換器在連續電流模式操作下運作。因此，可免除使用輸入電容器，並節省製造成本。

Description

返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路
本發明係關於一種功率轉換器，特別是關於一返馳式功率轉換器(flyback power converter)之切換控制電路。
圖1A係表示習知返馳式功率轉換器。此功率轉換器包括橋式整流器35、輸入電容器36、控制器90、變壓器10、功率電晶體20、檢測電阻器31、整流器40、輸出電容器45與二次側回授電路。變壓器10包括一次側繞組NP、二次側繞組NS以及輔助繞組NA。二次側回授電路包括電阻器52、基納二極體(作為電壓調整器)60、以及光耦合器50。橋式整流器35將一交流(alternating current，AC)輸入電壓VAC轉換為一脈動直流輸入電壓(pulsating direct current(DC) input voltage)VIN。此輸入電壓VIN更透過輸入電容器36來進行濾波，以變成近乎直流的輸入電壓VIN，其僅具有相對小的漣波(ripple)。控制器90產生一切換信號SW，以透過功率電晶體20來切換變壓器10。整流器40以及輸出電容器45耦合變壓器10之二次側繞組NS，以產生功率轉換器之一輸出電壓VO。切換信號SW係根據一回授信號VFB而產生，用以調整功率轉換器之輸出電壓VO。回授信號VFB透過二次側回授電路耦合至功率轉換器之輸出。因此，回授信號VFB與功率轉換器之輸出電壓VO相關聯。輸入電容器36係用來儲存能量，並提供一最小輸入電壓VIN以確保功率轉換器的適當操作。當沒有輸入電容器36的濾波作用時，脈動直流輸入電壓VIN將會導致較高的輸出線路漣波以及非線性功率轉換操作。此外，輸入電容器36在功率轉換器中一般佔用了頗大的空間。因此，如可免除輸入電容器36的使用，將會使得功率轉換器具有較長壽命、較小尺寸、以及製造成本大大減低等優點。
因此，對於相關產業而言，期望能有一種控制器，其能調整功率轉換器之輸出，而不需使用輸入電容器。
本發明提供一種返馳式功率轉換器之切換控制器。此切換控制器包括切換電路、取樣維持電路、電壓檢測電路、振盪器以及比較器。切換電路根據回授信號產生切換信號。切換信號用來切換變壓器以調整返馳式功率轉換器之輸出電壓。取樣維持電路耦接切換電路，且根據維持信號來維持回授信號。當返馳式功率轉換器之輸入電壓之電平低於低臨界值時，電壓檢測電路產生維持信號。回授信號係根據返馳式功率轉換器之輸出電壓而產生。振盪電路限制切換信號之最大頻率。最大頻率根據調變信號的減少而增加。調變信號與輸入電壓之電平相關聯。一旦調變信號之電平低於一臨界值時，最大頻率增加。當輸入電壓之電平低於極低臨界值時，比較器產生控制信號。控制信號被致能以使返馳式功率轉換器在連續電流模式操作下運作。當輸入電壓之電平高於極低臨界值時，返馳式功率轉換器在臨界電流模式操作及/或非連續電流模式操作下運作。
本發明另提供一種功率轉換器之控制器。此控制器包括切換電路、電壓檢測電路、振盪電路、取樣維持電路以及比較器。切換電路根據回授信號產生切換信號。切換信號用來切換變壓器以調整該功率轉換器之輸出電壓。電壓檢測電路根據功率轉換器之輸入電壓的電平來產生調變信號。振盪電路限制切換信號之最大頻率。回授信號根據功率轉換器之輸出電壓而產生。最大頻率根據調變信號的減少而增加。當調變信號之電平低於一臨界值時，最大頻率增加。取樣維持電路根據維持信號來維持回授信號。當輸入電壓低於低臨界值時，電壓檢測電路產生維持信號。當輸入電壓之電平低於極低臨界值時，比較器產生控制信號。控制信號被致能以使功率轉換器在連續電流模式操作下運作。當輸入電壓之電平高於極低臨界值時，功率轉換器在臨界電流模式操作及/或非連續電流模式操作下運作。
本發明又提供一種功率轉換器之控制電路。此控制電路包括切換電路、電壓檢測電路、比較器、振盪電路以及取樣維持電路。切換電路根據回授信號產生切換信號。切換信號用來切換變壓器以調整該功率轉換器之輸出電壓。電壓檢測電路根據功率轉換器之輸入電壓的電平來產生調變信號。當調變信號之電平低於臨界值時，比較器產生控制信號。回授信號根據功率轉換器之輸出電壓而產生。控制信號被致能以使功率轉換器在連續電流模式操作下運作。當輸入電壓之電平高於極低臨界值時，功率轉換器在臨界電流模式操作及/或非連續電流模式操作下運作。振盪電路限制切換信號之最大頻率。最大頻率根據調變信號的減少而增加。調變信號與輸入電壓之電平相關聯。當調變信號之電平低於臨界值時，最大頻率增加。取樣維持電路根據維持信號來維持回授信號。當輸入電壓之電平低於低臨界值時，電壓檢測電路產生維持信號。
本發明的一目的是提供無需輸入電容器以調節功率轉換器之切換控制器。
本發明的另一目的是使功率轉換器在無輸入電容器時尚可降低輸出漣波。
本發明的又一目的是使功率轉換器不受輸入電壓脈動直流的影響仍可以提供優良輸出調節的性能。
本發明的又一目的是降低功率轉換器的製造成本。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1B係繪示根據本發明一實施例之返馳式功率轉換器。圖1A與圖1B間的相異之處僅在於，圖1B之實施例係採用切換控制器100而不需使用圖1A中輸入電容器36，以執行功率轉換器之一般輸出調整。
返馳式功率轉換器之輸出功率PO可表示為：
其中的VIN係表示輸入電壓VIN之電平，TON係表示切換信號SW之接通時間(on-time)，LP係表示變壓器10之一次側繞組NP的電感值，T則表示切換信號SW之切換週期。
正常而言，切換信號SW之最大接通時間TON受到限制，以避免變壓器的飽和。因此，一旦輸入電壓VIN下降至穀底區域(接近於0伏)時，功率轉換器之輸出功率PO以及/或輸出電壓VO將變為較低，這將導致反饋回路開路以及較高的輸出漣波。回授信號VFB將被上拉，並根據輸入電壓VIN的改變在功率轉換器之輸出引發向上過沖(overshoot)/向下過沖(undershoot)情況。尤其是在輸入電壓VIN進入谷底區域時，上述情況會變為更加嚴重。根據本發明所提出的切換控制器100可克服上述問題，其減少輸出漣波，且對於功率轉換器而言達到穩定的反饋回路操作。
圖2係繪示根據本發明一實施例之切換控制器100。切換控制器100包括電平移位元電路、取樣維持電路、輸入電壓檢測電路200、脈波產生器250、比較器150以及正反器170。電平移位元電路係由電晶體110以及電阻器115、116、與117所形成。電平移位元電路根據回授信號VFB產生信號VF。取樣維持電路係由電阻器120以及電容器125所形成。當開關120被維持信號SH所接通時，信號VF將透過開關120被傳導作為儲存在電容器125之信號VB。維持信號SH係由輸入電壓檢測電路200所產生。一旦輸入電壓VIN低於低臨界值VTA時，維持信號SH被禁能(disabled)以關閉開關120。因此，一旦輸入電壓VIN低於低臨界值VTA，信號VB將被為持在其先前的電平上。
信號VB耦合至比較器150且與鋸齒信號VSAW進行比較，藉此重置正反器170以禁能切換信號SW。切換信號SW係由脈波信號PLS透過正反器170來致能。在輸入電壓VIN低於低臨界值VTA之前，回授信號VFB先被取樣並儲存以產生信號VB。因此，可避免非線性反饋回路操作。脈波信號PLS係由脈波產生器250根據檢測信號VS、調變信號VM以及控制信號SCM而產生。檢測信號VS係獲得自變壓器10之輔助繞組NA。調變信號VM係與輸入電壓VIN之電平相關聯。脈波信號PLS與切換信號SW之最大頻率係根據調變信號VM電平的減少而增加。一旦輸入電壓VIN低於極低臨界值VTB時，產生控制信號SCM。控制信號SCM係指示功率轉換器將在連續電流模式(continuous current mode，CCM)操作下運作，以增加功率轉換器之輸出功率。CCM操作意味著在變壓器10完全地消磁(demagnetized)之前切換信號SW開始其下一切換週期。即是，當切換信號SW被致能(enabled)以進一步將能量儲存至變壓器10時，能量仍儲存於變壓器。
圖3A係繪示在CCM操作下，切換信號SW以及一次側切換電流IP之波形圖。在非連續電流模式(discontinuous current mode，以下稱DCM)操作下，於切換信號SW被致能的期間，只有三角形區域(由P1所表示之第一輸出功率)是存在的。在CCM操作下，於切換信號SW被致能的期間，三角形區域以及矩形區域(由P2所表示之第二輸出功率)都是存在的。在CCM操作下功率轉換器之輸出功率PO可由以下式(2)、(3)、以及(4)來表示：
其中電流IA係表示當下一次切換剛開始時，一次側切換電流IP之初始值。
與在DCM操作下功率轉換器之輸出功率PO進行比較，輸出功率(P2)更能傳送。參閱式(3)與(4)，縮短切換週期T可導致輸出功率PO的增加。這意味著，較高的切換頻率可增加功率密度(power density)以增加輸出功率PO。因此，根據本發明實施例，切換控制器100將增加功率轉換器之切換頻率，且當輸入電壓VIN低於極低臨界值VTB時，進入CCM操作以減少輸出漣波。
圖3B係表示在CCM操作下輸入電壓VIN以及切換信號SW的波形圖。期間A代表功率轉換器處於CCM操作。期間B代表功率轉換器處於BCM或DCM操作。
圖4係繪示根據本發明實施例之輸入電壓檢測電路200。輸入電壓檢測電路200包括電壓檢測電路210以及比較器215與216。電壓檢測電路210藉由接收來自變壓器10之輔助繞組NA的檢測信號VS來檢測輸入電壓VIN。電壓檢測電路210根據檢測信號VS來產生調變信號VM。電壓檢測電路210之詳細操作可參閱編號為7,671,578且名為”Detection circuit for sensing the input voltage of transformer”之美國專利以及編號為7,616,461且名為“Control method and circuit with indirect input voltage detection by switching current slope detection”之美國專利。調變信號VM更被提供至比較器215之正端以及比較器216之負端。比較器215之負端接收第一臨界值VT1，且第一臨界值VT1與低臨界值VTA成比例。比較器216之正端接收第二臨界值VT2，且第二臨界值VT2與極低臨界值VTB成比例。比較器215比較調變信號VM與第一臨界值VT1以產生維持信號SH。比較器216比較調變信號VM與第二臨界值VT2以產生控制信號SCM。
圖5係繪示根據本發明實施例之脈波產生電路250。脈波產生電路250包括電壓-電流轉換器、電流源291與292、振盪器300以及致能電路。電壓-電流轉換器係由運算放大器261與262、電阻器263、以及電晶體270、271、272、273、274、與275所組成。電壓-電流轉換器根據第三臨界值VT3減去調變信號VM的結果來產生第一充電電流I273以及第一放電電流I275。電流源291所提供之第二充電電流I291與第一充電電流I273加總以形成充電電流IC給振盪器300。電流源292所提供之第二放電電流I292與第一放電電流I275加總以形成放電電流ID給振盪器300。因此，一旦調變信號VM降低至低於第三臨界值VT3，充電電流IC以及放電電流ID增加。電流源291與292分別提供了充電電流IC與放電電流ID的最小值。充電電流IC、放電電流ID、控制信號SCM、以及致能信號SEN被提供至振盪器300以產生脈波信號PLS。充電電流IC以及放電電流ID的增加將增加脈波信號PLS之頻率以及切換信號SW的切換頻率。
致能電路包括比較器280、反相器281以及及閘285。檢測信號VS耦合至比較器280之負端，以與其正端所接收之第四臨界值VT4進行比較。當切換信號SW被禁能且檢測信號VS正低於第四臨界值VT4時，比較器280將透過及閘285產生致能信號SEN。當致能信號SEN被致能時，這表示變壓器10完全地消磁。當脈波信號PLS以及切換信號SW根據被致能之致能信號SEN而產生時，功率轉換器操作在臨界電流模式(boundary current mode，BCM)。假使脈波信號PLS以及切換信號SW在致能信號SEN被致能之前產生，功率轉換器則在CCM操作下運作。
圖6係繪示根據本發明實施例之振盪器300。振盪器300包括電流源359、開關351、354與358、電容器340、比較器361、362與363、拴鎖電路、及閘367與370、或閘368與371、反相器375以及緩衝器376。充電電流IC透過開關351對電容器340充電。開關351受控於充電信號SC。開關354受控於放電信號SDM。電容器340因此產生斜坡信號RMP，其耦合至比較器361之負端以及比較器362與363之正端。臨界值VH提供至比較器361之正端。比較器362與363之負端分別接收臨界值VL與VHL。臨界值VH之電平高於臨界值VHL之電平。臨界值VHL之電平又高於臨界值VL之電平。反及閘365與366形成拴鎖電路，其分別接收比較器361與362之輸出信號。拴鎖電路輸出放電信號SD。放電信號SD是一最大頻率信號。比較器363之輸出信號被提供至或閘368之一輸入端；或閘368之另一輸入端接收控制信號SCM。放電信號SD以及或閘368之輸出信號被提供至及閘367以產生放電信號SDM。因此，在控制信號SCM被致能的期間，放電信號SDM將不受比較器363支配。這表示，放電信號SDM的操作如同放電信號SD，且在CCM操作期間，電容器340之放電將不受到致能信號SEN所控制。
放電信號SD被提供至反相器375以產生充電信號SC。充電信號SC被提供至緩衝器376以產生脈波信號PLS。放電信號SD更耦合至及閘370之一輸入端以產生快速放電信號SFD。快速放電信號SFD以及致能信號SEN則提供至或閘371之兩輸入端。或閘371之輸出端耦接及閘370之另一輸入端。因此，一旦放電信號SD正被致能時，致能信號SEN將觸發快速放電信號SFD。只有當放電信號SD被禁能時，快速放電信號SFD才可被禁能。電流源359與開關358串聯。開關358係由快速放電信號SFD所控制。由於電流源359之電流遠高於放電電流ID，因此，當快速放電信號SFD被禁能時，電容器340將立刻放電。在電容器340之放電期間，斜坡信號RMP維持在臨界值VHL之電平，直到致能信號SEN觸發快速放電信號SFD。這係用於BCM以及/或DCM操作。一旦斜坡信號RMP低於臨界值VL，放電信號SD將被禁能。
一旦放電信號SD被致能，致能信號SEN因此能觸發脈波信號PLS。因此，充電電流IC、放電電流ID、電容器340之電容值以及臨界值VH、VHL與VL決定了放電信號SD之最大頻率以及切換信號SW之最小頻率。
圖7係繪示根據本發明另一實施例不具有輸入電容器之返馳式功率轉換器。在此實施例之反饋回路係透過變壓係10之一次側來建立。透過電阻器31與32而檢測自變壓器10之輔助顯圈NA的檢測信號VS也作為圖1B實施例之回授信號VFB。切換控制器500根據檢測自變壓器10之輔助繞組NA的回授信號來產生切換信號SW。
圖8係繪示在圖7中返馳式功率轉換器之切換控制器500。切換控制器500包括反射電壓檢測器510、運算放大器515、濾波器516、取樣維持電路、圖2之輸入電壓檢測電路200、圖2之脈波產生電路250、比較器550以及正反器570。圖2之控制器100與圖8之控制器500間的差異在於，於此實施例中，控制器500使用反射電壓檢測器510、運算放大器515、以及濾波器516來提供一次側反饋回路。反射電壓檢測器510藉由對檢測信號VS進行取樣以產生其耦合至運算放大器515之負端的信號。一次側控制功率轉換器之詳細操作參閱編號為7,016,204且名為”Close-loop PWM controller for primary-side controlled power converters”之美國專利。當輸入電壓VIN高於低臨界值VTA時，運算放大器515之輸出信號VER藉由通過開關520而跨越儲存於電容器525，以產生信號VB。
信號VB耦合至比較器550且與鋸齒信號VSAW進行比較，藉此重置正反器570以禁能切換信號SW。切換信號SW係由脈波信號PLS透過正反器570所致能。在輸入電壓VIN低於低臨界值VTA之前，獲得自檢測信號VS之回授信號先被取樣並儲存以產生信號VB。因此，可避免非線性反饋回路操作。脈波信號PLS係由脈波產生電路250根據獲得自變壓器10之輔助繞組NA的檢測信號VS以及由電壓檢測電路200所產生的調變信號VM與控制信號SCM而產生的。控制信號VM與輸入電壓VIN相關聯。脈波信號PLS之最大頻率以及切換信號SW之最大頻率係根據調變信號VM之減少而增加。一旦輸入電壓VIN低於極低臨界值VTB時，產生控制信號SCM。控制信號SCM係指示當輸入電壓VIN低於極低臨界值VTB時功率轉換器可在CCM操作下運作，以增加功率轉換器之輸出功率且減少輸出漣波。
圖9係繪示根據本發明實施例之返馳式功率轉換器的主要信號波形。參閱圖6及圖9，當脈波信號PLS被致能時，斜坡信號RMP將開始以充電電流IC所決定的斜率而增加。一旦斜坡信號RMP到達臨界值VH，放電信號SD將被致能。這將導致斜坡信號RMP開始以放電電流ID所決定的第一斜率而減少。當斜坡信號RMP減少至臨界值VHL之電平時，每當控制信號SCM正不被致能時，放電信號SDM將被禁能。這將停止電容器340之放電操作以及將斜坡信號RMP維持在臨界值VHL之電平。更參閱圖5及圖9，每當檢測信號VS下降至低於第四臨界值VT4時，致能信號SEN將被致能。這將觸發快速放電信號SFD以電流源359之電流所決定的第二斜率來使電容器340放電。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
圖1A：
10．．．變壓器
20．．．功率電晶體
31．．．檢測電阻器
35．．．橋式整流器
36．．．輸入電容器
40．．．整流器
45．．．輸出電容器
50．．．光耦合器
52．．．電阻器
60．．．基納二極體
90．．．控制器
IP．．．一次側切換電流
NA．．．輔助繞組
NP．．．一次側繞組
NS．．．二次側繞組
SW．．．切換信號
VAC．．．交流輸入電壓
VFB．．．回授信號
VIN．．．脈動直流輸入電壓
VO．．．輸出電壓
VS．．．檢測信號
圖1B：
10．．．變壓器
20．．．功率電晶體
31．．．檢測電阻器
35．．．橋式整流器
40．．．整流器
45．．．輸出電容器
50．．．光耦合器
52．．．電阻器
60．．．基納二極體
100．．．切換控制器
IP．．．一次側切換電流
NA．．．輔助繞組
NP．．．一次側繞組
NS．．．二次側繞組
SW．．．切換信號
VAC．．．交流輸入電壓
VFB．．．回授信號
VIN．．．脈動直流輸入電壓
VO．．．輸出電壓
VS．．．檢測信號
圖2
100．．．切換控制器
110．．．電晶體
115、116、117．．．電阻器
120．．．電阻器
125．．．電容器
150．．．比較器
170．．．正反器
200．．．輸入電壓檢測電路
250．．．脈波產生器
PLS．．．脈波信號
SCM．．．控制信號
SH．．．維持信號
SW．．．切換信號
VCC．．．供應電源
VS．．．檢測信號
VB．．．信號
VF．．．信號
VFB．．．回授信號
VM．．．調變信號
VSAW．．．鋸齒信號
圖3A-3B：
A、B．．．期間
SW．．．切換信號
IP．．．一次側切換電流
P1．．．第一輸出功率
P2．．．第二輸出功率
T．．．切換週期
SW．．．切換信號
IA．．．一次側切換電流初始值
VIN．．．脈動直流輸入電壓
圖4
200．．．輸入電壓檢測電路
210．．．電壓檢測電路
215、126．．．比較器
SCM．．．控制信號
SH．．．維持信號
VM．．．調變信號
VS．．．檢測信號
VT1．．．第一臨界值
VT2．．．第二臨界值
圖5
250．．．脈波產生器
261、262．．．運算放大器
263．．．電阻器
270、271、272、273、274、275．．．電晶體
280．．．比較器
281．．．反相器
285．．．及閘
291、292．．．電流源
300．．．振盪器
IC．．．充電電流
ID．．．放電電流
I273．．．第一充電電流
I275．．．第一放電電流
I291．．．第二充電電流
I292．．．第二放電電流
PLS．．．脈波信號
SCM．．．控制信號
SEN．．．致能信號
SW．．．切換信號
VCC．．．供應電源
VM．．．調變信號
VS．．．檢測信號
VT3．．．第三臨界值
VT4．．．第四臨界值
圖6：
300．．．振盪器
340．．．電容器
351、354、358．．．開關
359．．．電流源
361、362、363．．．比較器
365、366．．．反及閘
367、370．．．及閘
368、371．．．或閘
375．．．反相器
376．．．緩衝器
IC．．．充電電流
ID．．．放電電流
PLS．．．脈波信號
RMP．．．斜坡信號
SC．．．充電信號
SCM．．．控制信號
SD．．．放電信號
SDM．．．放電信號
SEN．．．致能信號
SFD．．．快速放電信號
VCC．．．供應電源
VH、VHL、VL．．．臨界值
圖7：
10．．．變壓器
20．．．功率電晶體
31、32．．．檢測電阻器
35．．．橋式整流器
40．．．整流器
45．．．輸出電容器
500．．．切換控制器
NA．．．輔助繞組
NP．．．一次側繞組
NS．．．二次側繞組
SW．．．切換信號
VAC．．．交流輸入電壓
VIN．．．脈動直流輸入電壓
VO．．．輸出電壓
VS．．．檢測信號
圖8：
200．．．輸入電壓檢測電路
250．．．脈波產生器
500．．．切換控制器
510．．．反射電壓檢測器
515．．．運算放大器
516．．．濾波器
520．．．開關
525．．．電容器
550．．．比較器
570．．．正反器
PLS．．．脈波信號
SCM．．．控制信號
SH．．．維持信號
SW．．．切換信號
VCC．．．供應電源
VER．．．輸出信號
VM．．．調變信號
VS．．．檢測信號
VSAW．．．鋸齒信號
VREF．．．參考信號
圖9：
PLS．．．脈波信號
RMP．．．斜坡信號
SD．．．放電信號
SEN．．．致能信號
SW．．．切換信號
VB．．．信號
VH、VHL、VL．．．臨界值
VS．．．檢測信號
VSAW．．．鋸齒信號
VT4．．．第四臨界值
本發明可藉由下列連同參考該等附圖閱讀詳細說明與範例而更完全瞭解，其中：
圖1A繪示習知具有一輸入電容器之返馳式功率轉換器；
圖1B繪示根據本發明一實施例，不具有輸入電容器之返馳式功率轉換器；
圖2繪示在圖1B之功率轉換器中，切換控制器之一實施例；
圖3A繪示根據本發明實施例，切換信號以及一次側切換電流之波形圖；
圖3B繪示根據本發明實施例，輸入電壓以及切換信號的波形圖；
圖4繪示在圖2之切換控制器中，電壓檢測電路之實施例；
圖5繪示在圖2之切換控制器中，脈波產生電路之實施例；
圖6繪示在圖5之脈波產生電路中，振盪器之實施例；
圖7繪示根據本發明不具有輸入電容器之返馳式功率轉換器的另一實施例。
圖8繪示在圖7之功率轉換器中，切換控制器之一實施例；以及
圖9繪示根據本發明實施例之返馳式功率轉換器的主要信號波形。
10．．．變壓器
20．．．功率電晶體
31．．．檢測電阻器
35．．．橋式整流器
40．．．整流器
45．．．輸出電容器
50．．．光耦合器
52．．．電阻器
60．．．基納二極體
100．．．切換控制器
IP．．．一次側切換電流
NA．．．輔助繞組
NP．．．一次側繞組
NS．．．二次側繞組
SW．．．切換信號
VAC．．．交流輸入電壓
VFB．．．回授信號
VIN．．．脈動直流輸入電壓
VO．．．輸出電壓
VS．．．檢測信號

Claims (15)

  1. 一種返馳式功率轉換器之切換控制器，包括：一切換電路，根據回授信號產生一切換信號，其中，該切換信號用來切換一變壓器以調整該返馳式功率轉換器之一輸出電壓；一取樣維持電路，耦接該切換電路，且根據一維持信號來維持該回授信號；以及一電壓檢測電路，當該返馳式功率轉換器之一輸入電壓之電平低於一低臨界值時，產生該維持信號；其中，該回授信號係根據該返馳式功率轉換器之該輸出信號而產生。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式功率轉換器之切換控制器，更包括：一振盪電路，限制該切換信號之一最大頻率；其中，該最大頻率根據一調變信號的減少而增加，且該調變信號與該輸入電壓之電平相關聯。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之返馳式功率轉換器之切換控制器，其中，一旦該調變信號之電平低於一臨界值時，該最大頻率增加。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式功率轉換器之切換控制器，更包括：一比較器，當該輸入電壓之電平低於一極低臨界值時，產生一控制信號；其中，該控制信號被致能以使該返馳式功率轉換器在一連續電流模式操作下運作。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之返馳式功率轉換器之切換控制器，其中，當該輸入電壓之電平高於該極低臨界值時，該返馳式功率轉換器在一臨界電流模式操作以及/或一非連續電流模式操作下運作。
  6. 一種功率轉換器之控制器，包括：一切換電路，根據一回授信號產生一切換信號，其中，該切換信號用來切換一變壓器以調整該功率轉換器之一輸出電壓；一電壓檢測電路，根據該功率轉換器之一輸入電壓來產生一調變信號；以及一振盪電路，限制該切換信號之一最大頻率；其中，該回授信號根據該功率轉換器之該輸出電壓而產生，且該最大頻率根據該調變信號的減少而增加。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之功率轉換器之控制器，其中，當該調變信號之電平低於一臨界值時，該最大頻率增加。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之功率轉換器之控制器，更包括：一取樣維持電路，根據一維持信號來維持該回授信號；其中，當該輸入電壓低於一低臨界值時，該電壓檢測電路產生該維持信號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之功率轉換器之控制器，更包括：一比較器，當該輸入電壓之電平低於一極低臨界值時，產生一控制信號，其中，該控制信號被致能以使該功率轉換器在一連續電流模式操作下運作。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之功率轉換器之控制器，其中，當該輸入電壓之電平高於一極低臨界值時，該功率轉換器在一臨界電流模式操作以及/或一非連續電流模式操作下運作。
  11. 一種功率轉換器之控制電路，包括：一切換電路，根據一回授信號產生一切換信號，其中，該切換信號用來切換一變壓器以調整該功率轉換器之一輸出電壓；一電壓檢測電路，根據該功率轉換器之一輸入電壓來產生一調變信號；以及一比較器，當該輸入電壓之電平低於一極低臨界值時，產生一控制信號；其中，該回授信號根據該功率轉換器之該輸出電壓而產生，且該控制信號被致能以使該功率轉換器在一連續電流模式操作下運作。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之功率轉換器之控制電路，其中，當該輸入電壓之電平高於該極低臨界值時，該功率轉換器在一臨界電流模式操作以及/或一非連續電流模式操作下運作。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之功率轉換器之控制電路，更包括：一振盪電路，限制該切換信號之一最大頻率；其中，該最大頻率根據該調變信號的減少而增加，且該調變信號與該輸入電壓之電平相關聯。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之功率轉換器之切換電路，其中，當該調變信號之電平低於該臨界值時，該最大頻率增加。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之功率轉換器之切換電路，更包括：一取樣維持電路，根據一維持信號來維持該回授信號；其中，當該輸入電壓之電平低於一低臨界值時，該電壓檢測電路產生該維持信號。
TW101106881A 2011-07-29 2012-03-02 返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路 TWI449310B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161513229P 2011-07-29 2011-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201306456A true TW201306456A (zh) 2013-02-01
TWI449310B TWI449310B (zh) 2014-08-11

Family

ID=46563959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101106881A TWI449310B (zh) 2011-07-29 2012-03-02 返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9007786B2 (zh)
CN (1) CN102624238B (zh)
TW (1) TWI449310B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI636650B (zh) * 2017-03-17 2018-09-21 通嘉科技股份有限公司 應用於電源轉換器的控制器及其操作方法
TWI665543B (zh) * 2018-04-11 2019-07-11 晶豪科技股份有限公司 低壓降電壓穩壓器

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8482937B2 (en) * 2010-06-11 2013-07-09 System General Corporation Switching control circuits with valley lock for power converters
CN102624254B (zh) * 2012-03-26 2014-06-18 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种具有改进的负载调节的恒压恒流控制电路及其控制方法
US11446078B2 (en) 2015-07-20 2022-09-20 Megadyne Medical Products, Inc. Electrosurgical wave generator
CN109995220B (zh) * 2017-12-29 2020-10-20 东南大学 一种提高反激式谐振开关电源ccm模式转换效率的方法
TWI715387B (zh) * 2019-12-30 2021-01-01 宏碁股份有限公司 發光裝置驅動電路
US11588408B2 (en) * 2020-05-06 2023-02-21 Stmicroelectronics S.R.L. Power supply circuit, corresponding device and method
US11258368B2 (en) * 2020-06-10 2022-02-22 Monolithic Power Systems, Inc. Resonant converter circuit with switching frequency control based on input voltage
TWI784755B (zh) * 2021-10-18 2022-11-21 通嘉科技股份有限公司 應用於返馳式電源轉換器的控制器及其操作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3198944B2 (ja) * 1995-11-17 2001-08-13 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
TWM301463U (en) * 2006-05-16 2006-11-21 System General Corp Switching power converter with transformer arrangement
CN101188363B (zh) * 2006-11-17 2010-07-21 通嘉科技股份有限公司 电容充电模块
US8344638B2 (en) * 2008-07-29 2013-01-01 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, system and method for cascaded power conversion
US8094468B2 (en) * 2008-10-21 2012-01-10 System General Corp. Control circuit having off-time modulation to operate power converter at quasi-resonance and in continuous current mode
JP5136364B2 (ja) * 2008-11-06 2013-02-06 富士電機株式会社 力率改善回路の制御方式
TW201034358A (en) * 2009-03-06 2010-09-16 Grenergy Opto Inc Minimum on-time reduction method, device and system using the same
EP2512021B1 (en) * 2011-04-14 2017-07-19 Nxp B.V. A controller for a switched mode power converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI636650B (zh) * 2017-03-17 2018-09-21 通嘉科技股份有限公司 應用於電源轉換器的控制器及其操作方法
TWI665543B (zh) * 2018-04-11 2019-07-11 晶豪科技股份有限公司 低壓降電壓穩壓器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102624238A (zh) 2012-08-01
US9007786B2 (en) 2015-04-14
TWI449310B (zh) 2014-08-11
CN102624238B (zh) 2015-09-23
US20130027988A1 (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI449310B (zh) 返馳式功率轉換器之切換控制器以及功率轉換器之控制器與控制電路
US10284096B2 (en) Current converter with control on the primary winding side and compensation of the propagation delay
US8391028B2 (en) Control methods for switching power supplies
TWI460983B (zh) A system and method for performing constant flow control using primary side sensing and adjustment
TWI499176B (zh) 功率轉換器之具有快速動態響應的控制電路
TWI573380B (zh) A system controller and method for adjusting the output current of a power conversion system
US9780673B2 (en) Control method and device for switching power supplies having more than one control mode
TWI483524B (zh) A system and method for adjusting a power conversion system
KR101849258B1 (ko) 전력 공급 디바이스
US8711583B2 (en) Single-stage PFC converter with constant voltage and constant current
TWI436190B (zh) 功率轉換器之校正電路、校正裝置、以及校正方法
US8045351B2 (en) Method and apparatus of providing a biased current limit for limiting maximum output power of power converters
TWI448063B (zh) 功率轉換器之控制器及切換方法以及准諧振功率轉換器之控制方法
US9379616B2 (en) Control circuit with deep burst mode for power converter
US11487311B2 (en) Modulating jitter frequency as switching frequency approaches jitter frequency
US20120081039A1 (en) Method and apparatus for a led driver with high power factor
US20140211519A1 (en) Single-stage pfc converter with constant voltage and constant current
CN103312200A (zh) 功率变换器、限流单元、控制电路及相关控制方法
US9270184B2 (en) Control circuit and terminal for cable compensation and wake-up of primary-side regulated power converter
US20200169176A1 (en) Burst controller and burst control method of resonance converter
TWI462450B (zh) 功率轉換器之控制電路以及離線功率轉換器之控制電路
TWI672894B (zh) 電源控制器與相關之控制方法
TWI571039B (zh) 可調式電源供應器之可調整降頻電路及調變切換頻率之方法
TWI469478B (zh) 用於控制功率轉換器的方法及其裝置
JP6810150B2 (ja) スイッチング電源装置および半導体装置