TW201415776A - 控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法 - Google Patents

控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法 Download PDF

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Abstract

控制電源轉換器輸出固定功率的控制器包含一電流感測模組、一電壓產生模組及一電壓調節模組。該電流感測模組是根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流；該電壓產生模組是根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓；該電壓調節模組是根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路，其中該回授電路和該電源轉換器的一次側是根據該調節電壓，調節該輸出電壓；其中該輸出電壓和該輸出電流的乘積是一定值。

Description

控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法
本發明是有關於一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法，尤指一種在電源轉換器的二次側控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法。
在現有技術中，當電源轉換器的二次側超載(overload)時，電源轉換器的二次側的輸出電流會增加以因應電源轉換器的二次側的超載。此時，因為電源轉換器的二次側的輸出電流增加，所以電源轉換器的二次側的回授電路(例如光耦合器)所產生的回授電流減少，導致電源轉換器的一次側的功率開關控制器增加一次側的功率開關的工作週期(duty cycle)。此時，雖然一次側的功率開關控制器已進入極度連續電流導通模式(Continuous Current Mode,CCM)，但因為在過電流保護模式下，電源轉換器的一次側的功率開關的工作週期無法無限增加，所以電源轉換器的二次側無法維持固定的輸出電壓，導致電源轉換器的二次側的輸出功率逐漸降低。另外，現有技術可通過一次側調節定電流/定電壓(Primary-Side Regulation constant current/constant voltage)的技術同時控制電源轉換器的二次側的輸出電流和輸出電壓。但在一次側調節定電流/定電壓的技術中，如果電源轉換器的二次側的輸出電流超過了定電流值，則電源轉換器的二次側的輸出電流仍會被限制在定電流值，導致電源轉換器的二次側的輸出功率仍然無法維持一定值。因此，當電源轉換器的二次側 超載時，因為電源轉換器的二次側的輸出功率無法維持定值，所以耦接於電源轉換器的二次側的下一級電路可能無法正常操作。
有鑒於上述現有技術的問題，本發明提供一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器及其相關的方法，以控制電源轉換器輸出固定功率。
為達到上述的目的，本發明的一實施例提供一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器。該控制器包含一電流感測模組、一電壓產生模組及一電壓調節模組。該電流感測模組是耦接於該電源轉換器的二次側，用以根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流；該電壓產生模組是耦接於該電流感測模組，用以根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓；該電壓調節模組是耦接於該電壓產生模組和該電源轉換器的二次側，用以根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路，其中該回授電路和該電源轉換器的一次側是根據該調節電壓，調節該輸出電壓；其中該輸出電壓和該輸出電流的乘積是一定值。
為達到上述的目的，本發明的另一實施例提供一種控制電源轉換器輸出固定功率的方法。該方法包含根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流；根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓；根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路；根據該調節電壓，調節該輸出電壓；其中該輸出電壓和該輸出電流的乘積是一定值。
本發明提供一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器和其相關 的方法。該控制器和該方法是利用一電流感測模組根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流，利用一電壓產生模組根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓，以及利用一電壓調節模組根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路。然後，該回授電路和該電源轉換器的一次側即可根據該調節電壓，調節該電源轉換器的二次側的輸出電壓。如此，本發明所提供的該控制器和該回授電路即可重複上述步驟直到該感測電壓等於該設定電壓。當該感測電壓等於該設定電壓時，該電源轉換器的輸出電壓和輸出電流的乘積是定值。因此，相較於現有技術，當該電源轉換器的二次側超載時，本發明可確保該電源轉換器的的二次側的輸出功率維持一定值。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧回授電路
104‧‧‧感測電阻
106‧‧‧功率開關控制器
108‧‧‧功率開關
200‧‧‧控制器
202‧‧‧電流感測模組
204‧‧‧電壓產生模組
206‧‧‧電壓調節模組
2022‧‧‧運算放大器
2024‧‧‧第一電阻
2026‧‧‧第二電阻
2028‧‧‧第一金氧半電晶體
2042‧‧‧充電時間產生單元
2044‧‧‧設定電壓產生單元
2062‧‧‧第二比較器
20422‧‧‧第一電流源
20424‧‧‧第二金氧半電晶體
20426‧‧‧第一電容
20428‧‧‧第一比較器
20442‧‧‧第二電流源
20444‧‧‧反相器
20446‧‧‧第三金氧半電晶體
20448‧‧‧第二電容
20450‧‧‧第四金氧半電晶體
20452‧‧‧第三電容
20454‧‧‧第五金氧半電晶體
GND‧‧‧地端
IOUT‧‧‧輸出電流
IS‧‧‧感測電流
IREF‧‧‧參考電流
IF‧‧‧回授電流
PRI‧‧‧一次側
SEC‧‧‧二次側
TC‧‧‧充電時間
VSET‧‧‧設定電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VS‧‧‧感測電壓
VR‧‧‧調節電壓
VREF‧‧‧參考電壓
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
V3‧‧‧第三電壓
VA、VB、VC、VD、VE‧‧‧電壓
300-316‧‧‧步驟
第1圖是說明一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器的示意圖。
第2圖是說明充電時間、第一電容的第一端的電壓和參考電壓的關係示意圖。
第3圖係為本發明的另一實施例說明一種控制電源轉換器輸出固定功率的方法的流程圖。
請參照第1圖，第1圖是說明一種控制電源轉換器100輸出固定 功率的控制器200的示意圖。如第1圖所示，控制器200包含一電流感測模組202、一電壓產生模組204及一電壓調節模組206。電流感測模組202是根據流經電源轉換器100的二次側SEC的輸出電流IOUT，產生一感測電流IS；電壓產生模組204是根據感測電流IS，產生和感測電流IS的倒數相關的一設 定電壓VSET；電壓調節模組206是根據設定電壓VSET和有關電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT的一感測電壓VS，產生一調節電壓VR至電源轉換器100的二次側SEC的一回授電路102(例如一光耦合模組)，其中回授電路102和電源轉換器100的一次側PRI是根據調節電壓VR，調節輸出電壓VOUT，且輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT的乘積是一定值。另外，感測電壓VS和輸出電壓VOUT是成比例，例如輸出電壓VOUT是感測電壓VS的N倍，其中N是一正實數。
如第1圖所示，電流感測模組202包含一運算放大器2022、一第 一電阻2024、一第二電阻2026及一第一金氧半電晶體2028，其中第一金氧半電晶體2028是一N型金氧半電晶體。但本發明並不受限於第一金氧半電晶體2028是一N型金氧半電晶體。第一電阻2024具有一第一端，耦接於電源轉換器100的二次側SEC的一感測電阻104的第一端，及一第二端，耦接於運算放大器2022的第一輸入端，其中輸出電流IOUT流經感測電阻104；第二電阻2026具有一第一端，耦接於感測電阻104的第二端，及一第二端，耦接於運算放大器2022的第二輸入端；第一金氧半電晶體2028具有一第一端，用以接收一第一電壓V1，一第二端，耦接於運算放大器2022的輸出端，及一第三端，耦接於運算放大器2022的第二輸入端。
當運算放大器2022正常操作時，因為運算放大器2022的第一輸 入端的電壓與運算放大器2022的第二輸入端的電壓相等，所以第二電阻2026的第一端與第二電阻2026的第二端之間跨壓是等於VA-VB，其中運算放大器2022的第一輸入端的電壓與運算放大器2022的第二輸入端的電壓皆等於VA，且感測電阻104的第二端的電壓是為VB。因此，第一金氧半電晶體2028和第二電阻2026即可根據第二電阻2026的第一端與第二電阻2026的第二端之間跨壓VA-VB和式(1)，產生感測電流IS：
其中R2026是為第二電阻2026的電阻值。另外，輸出電流IOUT可根據式(2)決定：
其中R104是為感測電阻104的電阻值。由式(1)和式(2)可知，感測電流IS和輸出電流IOUT之間的關係可根據式(3)決定：
如式(3)所示，K等於。因此，由式(3)可知，感測電流IS是 和輸出電流IOUT成比例(K)。
如第1圖所示，電壓產生模組204包含一充電時間產生單元2042和一設定電壓產生單元2044，其中充電時間產生單元2042是用以根據感測電流IS，決定一充電時間TC；設定電壓產生單元2044是用以根據充電時間TC，產生設定電壓VSET。充電時間產生單元2042包含一第一電流源20422、一第二金氧半電晶體20424、一第一電容20426及一第一比較器20428。第一電流源20422具有一第一端，用以接收一第二電壓V2，及一第二端，其中第一電流源20422是用以鏡像(mirror)並提供感測電流IS，且第二電壓V2和第一電壓V1可相同或不同；第二金氧半電晶體20424具有一第一端，耦接於 第一電流源20422的第二端，一第二端，及一第三端，耦接於一地端GND，其中第二金氧半電晶體20424是一N型金氧半電晶體；第一電容20426具有一第一端，耦接於第一電流源20422的第二端，及一第二端，耦接於地端GND；第一比較器20428具有一第一輸入端，耦接於第一電流源20422的第二端，一第二輸入端，用以接收一參考電壓VREF，及一輸出端，耦接於第二金氧半電晶體20424的第二端，其中參考電壓VREF是用以設定電源轉換器100的二次側SEC的輸出功率。
如第1圖所示，設定電壓產生單元2044包含一第二電流源 20442、一反相器20444、一第三金氧半電晶體20446、一第二電容20448、一第四金氧半電晶體20450、一第三電容20452及一第五金氧半電晶體20454，其中第四金氧半電晶體20450、第三電容20452及第五金氧半電晶體20454是N型金氧半電晶體。但本發明並不受限於第五金氧半電晶體20454是一N型金氧半電晶體。亦即第五金氧半電晶體20454亦可是一P型金氧半電晶體惑一傳輸閘。第二電流源20442具有一第一端，用以接收一第三電壓V3，及一第二端，其中第二電流源20442是用以提供一參考電流IREF，且第一電壓V1、第二電壓V2和第三電壓V3可相同或不同；反相器20444具有一第一端，耦接於第一比較器20428的輸出端，及一第二端；第三金氧半電晶體20446具有一第一端，耦接於第二電流源20442的第二端，一第二端，耦接於反相器20444的第二端，及一第三端；第二電容20448具有一第一端，耦接於第三金氧半電晶體20446的第三端，及一第二端，耦接於地端GND；第四金氧半電晶體20450具有一第一端，耦接於第二電容20448的第一端，一第二端，耦接於反相器20444的第二端，及一第三端；第三電容20452具有一第一端，耦接於第四金氧半電晶體20450的第三端，及一第二端，耦接於地端GND，用以輸出設定電壓VSET；第五金氧半電晶體20454具有一第一端，耦接於第二電容20448的第一端，一第二端，耦接於反相器20444的 第二端，及一第三端，耦接於地端GND。另外，當第五金氧半電晶體20454是一P型金氧半電晶體惑一傳輸閘時，第五金氧半電晶體20454的耦接方式將不同於第1圖的耦接方式，而會被對應地修改。
如第1圖所示，電壓調節模組206包含一第二比較器2062。第二 比較器2062具有一第一輸入端，耦接於第四金氧半電晶體20450的第三端，一第二輸入端，用以接收感測電壓VS，及一輸出端，用以輸出調節電壓VR至回授電路102，其中回授電路102是用以根據調節電壓VR，產生一回授電流IF至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關控制器106。
請參照第2圖，第2圖是說明充電時間TC、第一電容20426的第 一端的電壓VC和參考電壓VREF的關係示意圖。如第1圖所示，當電源轉換器100的二次側SEC超載(overload)時，電源轉換器100的二次側SEC的輸出電流IOUT會增加以因應電源轉換器100的二次側SEC的超載。此時，因為電源轉換器100的二次側SEC的輸出電流IOUT增加，所以由式(3)可知，電流感測模組202根據輸出電流IOUT，所產生的感測電流IS亦會增加。
如第1圖和第2圖所示，當充電時間產生單元2042開始運作時，感測電流IS開始對第一電容20426充電。因為第一電容20426的第一端的電壓VC小於參考電壓VREF，所以第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於一低電位，導致第二金氧半電晶體20424關閉。因此，第一電容20426的第一端的電壓VC逐漸增加直到第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF。當第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF時，因為第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於一高電位，所以第二金氧半電晶體20424開啟，導致第一電容20426的第一端的電壓VC下降。另外，第二金氧半電晶體20424可被設計以使第一電容20426的第一端的電 壓VC很快地降至零。因此，如第2圖所示，充電時間產生單元2042所決定的充電時間TC即為第一電容20426的充電時間(亦即充電時間TC可隨感測電流IS改變)，其中第一電容20426、參考電壓VREF和感測電流IS可根據式(4)決定充電時間TC：
其中C20426是為第一電容20426的電容值。
如第1圖和第2圖所示，在充電時間TC(第一電容20426的第一端的電壓VC小於參考電壓VREF)中，第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於低電位，所以反相器20444的第二端的電壓VE是處於高電位。因此，在充電時間TC中，第五金氧半電晶體20454關閉、第三金氧半電晶體20446開啟以及第四金氧半電晶體20450開啟。當第五金氧半電晶體20454關閉、第三金氧半電晶體20446開啟以及第四金氧半電晶體20450開啟時，第二電流源20442根據參考電流IREF對第二電容20448和第三電容20452充電，其中參考電流IREF、第二電容20448、第三電容20452和充電時間TC可根據式(4)和式(5)決定設定電壓VSET：
其中C20448是為第二電容20448的電容值以及C20452是為第三電容20452的電容值。如式(5)所示，參考電壓VREF、參考電流IREF、為第一電容20426的電容值、第二電容20448的電容值以及第三電容20452的電容值皆已知，所以設定電壓VSET和感測電流IS的倒數相關，亦即設定電壓VSET 和感測電流IS成反比。
另外，當第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF 時，因為第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於高電位，所以第五金氧半電晶體20454開啟、第三金氧半電晶體20446關閉以及第四金氧半電晶體20452關閉，導致第二電容20448的第一端的電壓下降。另外，第五金氧半電晶體20454可被設計以使第二電容20448的第一端的電壓很快地降至零。
當設定電壓產生單元2044根據充電時間TC，產生設定電壓VSET 後，如果感測電壓VS小於設定電壓VSET，則電壓調節模組206所產生的調節電壓VR是處於高電位，導致回授電路102根據調節電壓VR，產生較小的回授電流IF至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關控制器106。因此，功率開關控制器106即可根據較小的回授電流IF，調節電源轉換器100的一次側PRI的功率開關108的工作週期以增加感測電壓VS(因為感測電壓VS和輸出電壓VOUT成比例)。如果感測電壓VS仍小於設定電壓VSET，則控制器200可重複上述過程直到感測電壓VS等於設定電壓VSET。
設定電壓VSET和感測電流IS的乘積可藉由改寫式(5)而產生：
將輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT代入式(6)可得式(7)：
由式(7)可知，輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT的乘積是定值， 所以控制器200可控制電源轉換器100輸出固定功率。
請參照第1圖、第2圖和第3圖，第3圖係為本發明的另一實施例說明一種控制電源轉換器輸出固定功率的方法的流程圖。第3圖的方法是利用第1圖的控制器200說明，詳細步驟如下：步驟300：開始；步驟302：電流感測模組202根據流經電源轉換器100的二次側SEC的輸出電流IOUT，產生一感測電流IS；步驟304：充電時間產生單元2042根據感測電流IS，決定一充電時間TC；步驟306：設定電壓產生單元2044根據充電時間TC，產生一設定電壓VSET；步驟308：電壓調節模組206根據設定電壓VSET和有關電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT的一感測電壓VS，產生一調節電壓VR至電源轉換器100的二次側SEC的回授電路102；步驟310：回授電路102根據調節電壓VR，產生一回授電流IF至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關控制器106；步驟312：功率開關控制器106根據回授電流IF，控制電源轉換器100的一次側PRI的功率開關108的工作週期以調節輸出電壓VOUT；步驟314：感測電壓VS是否等於設定電壓VSET；如果是，進行步驟316；如果否，跳回步驟302；步驟316：結束。
在步驟302中，如第1圖所示，當運算放大器2022正常操作時，因為運算放大器2022的第一輸入端的電壓與運算放大器2022的第二輸入端 的電壓相等，所以第二電阻2026的第一端與第二電阻2026的第二端之間跨壓是等於VA-VB，其中運算放大器2022的第一輸入端的電壓與運算放大器2022的第二輸入端的電壓皆等於VA，且感測電阻104的第二端的電壓是為VB。因此，電流感測模組202即可根據第二電阻2026的第一端與第二電阻2026的第二端之間跨壓VA-VB和式(1)，產生感測電流IS，其中由式(3)可知，感測電流IS是和輸出電流IOUT成比例(K)。
在步驟304中，如第1圖和第2圖所示，當充電時間產生單元2042 開始運作時，感測電流IS開始對第一電容20426充電。因為第一電容20426的第一端的電壓VC小於參考電壓VREF，所以第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於一低電位，導致第二金氧半電晶體20424關閉。因此，第一電容20426的第一端的電壓VC逐漸增加直到第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF。當第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF時，因為第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於一高電位，所以第二金氧半電晶體20424開啟，導致第一電容20426的第一端的電壓VC下降。另外，第二金氧半電晶體20424可被設計以使流經第二金氧半電晶體20424到地端GND的放電電流遠大於感測電流IS。如此，第一電容20426的第一端的電壓VC將很快地降至零。因此，如第2圖所示，充電時間產生單元2042所決定的充電時間TC即為第一電容20426的充電時間，其中第一電容20426、參考電壓VREF和感測電流IS可根據式(4)決定充電時間TC。
在步驟306中，如第1圖和第2圖所示，在充電時間TC(第一電 容20426的第一端的電壓VC小於參考電壓VREF)中，第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於低電位，所以反相器20444的第二端的電壓VE是處於高電位。因此，在充電時間TC中，第五金氧半電晶體20454關閉、第三金氧半電晶體20446開啟以及第四金氧半電晶體20450開啟。當第五金氧 半電晶體20454關閉、第三金氧半電晶體20446開啟以及第四金氧半電晶體20450開啟時，第二電流源20442根據參考電流IREF對第二電容20448和第三電容20452充電，其中參考電流IREF、第二電容20448、第三電容20452和充電時間TC可根據式(4)和式(5)決定設定電壓VSET。如式(5)所示，參考電壓VREF、參考電流IREF、為第一電容20426的電容值、第二電容20448的電容值以及第三電容20452的電容值皆已知，所以設定電壓VSET和感測電流IS的倒數相關，亦即設定電壓VSET和感測電流IS成反比。
另外，當第一電容20426的第一端的電壓VC大於參考電壓VREF 時，因為第一比較器20428的輸出端的電壓VD是處於高電位，所以第五金氧半電晶體20454開啟、第三金氧半電晶體20446關閉以及第四金氧半電晶體20452關閉，導致第二電容20448的第一端的電壓下降。另外，第五金氧半電晶體20454可被設計以使第二電容20448的第一端的電壓很快地降至零。
在步驟308和步驟310中，當設定電壓產生單元2044根據充電時 間TC，產生設定電壓VSET後，如果感測電壓VS小於設定電壓VSET，則電壓調節模組206所產生的調節電壓VR是處於高電位，導致回授電路102根據調節電壓VR，產生較小的回授電流IF至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關控制器106。
在步驟312中，功率開關控制器106即可根據較小的回授電流IF， 調節電源轉換器100的一次側PRI的功率開關108的工作週期以增加感測電壓VS(因為感測電壓VS和輸出電壓VOUT成比例)。如果感測電壓VS仍小於設定電壓VSET，則控制器200可重複上述過程直到感測電壓VS等於設定電壓VSET。另外，由式(7)可知，輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT的乘積是定值，所以控制器200可控制電源轉換器100輸出固定功率。
綜上所述，本發明所提供的控制電源轉換器輸出固定功率的控制 器和控制電源轉換器輸出固定功率的方法是利用電流感測模組根據流經電源轉換器的二次側的輸出電流，產生感測電流，利用電壓產生模組根據感測電流，產生和感測電流的倒數相關的設定電壓，以及利用電壓調節模組根據設定電壓和有關電源轉換器的二次側的輸出電壓的感測電壓，產生調節電壓至電源轉換器的二次側的回授電路。然後，回授電路和電源轉換器的一次側即可根據調節電壓，調節電源轉換器的二次側的輸出電壓。如此，本發明所提供的控制器和電源轉換器的二次側的回授電路即可重複上述步驟直到感測電壓等於設定電壓。當感測電壓等於設定電壓時，電源轉換器的輸出電壓和輸出電流的乘積是定值。因此，相較於現有技術，當電源轉換器的二次側超載時，本發明可確保電源轉換器的的二次側的輸出功率維持定值。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧回授電路
104‧‧‧感測電阻
106‧‧‧功率開關控制器
108‧‧‧功率開關
200‧‧‧控制器
202‧‧‧電流感測模組
204‧‧‧電壓產生模組
206‧‧‧電壓調節模組
2022‧‧‧運算放大器
2024‧‧‧第一電阻
2026‧‧‧第二電阻
2028‧‧‧第一金氧半電晶體
2042‧‧‧充電時間產生單元
2044‧‧‧設定電壓產生單元
2062‧‧‧第二比較器
20422‧‧‧第一電流源
20424‧‧‧第二金氧半電晶體
20426‧‧‧第一電容
20428‧‧‧第一比較器
20442‧‧‧第二電流源
20444‧‧‧反相器
20446‧‧‧第三金氧半電晶體
20448‧‧‧第二電容
20450‧‧‧第四金氧半電晶體
20452‧‧‧第三電容
20454‧‧‧第五金氧半電晶體
GND‧‧‧地端
IOUT‧‧‧輸出電流
IS‧‧‧感測電流
IREF‧‧‧參考電流
IF‧‧‧回授電流
PRI‧‧‧一次側
SEC‧‧‧二次側
VSET‧‧‧設定電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VS‧‧‧感測電壓
VR‧‧‧調節電壓
VREF‧‧‧參考電壓
V1‧‧‧第一電壓
V2‧‧‧第二電壓
V3‧‧‧第三電壓
VA、VB、VC、VD、VE‧‧‧電壓
VREF‧‧‧參考電壓

Claims (14)

  1. 一種控制電源轉換器輸出固定功率的控制器，包含：一電流感測模組，耦接於該電源轉換器的二次側，用以根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流；一電壓產生模組，耦接於該電流感測模組，用以根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓；及一電壓調節模組，耦接於該電壓產生模組和該電源轉換器的二次側，用以根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路，其中該回授電路和該電源轉換器的一次側是根據該調節電壓，調節該輸出電壓；其中該輸出電壓和該輸出電流的乘積是一定值。
  2. 如請求項1所述的控制器，其中該感測電流是和該輸出電流成比例。
  3. 如請求項1所述的控制器，其中該電流感測模組包含：一運算放大器；一第一電阻，具有一第一端，耦接於該電源轉換器的二次側的一感測電阻的第一端，及一第二端，耦接於該運算放大器的第一輸入端，其中該輸出電流流經該感測電阻；一第二電阻，具有一第一端，耦接於該感測電阻的第二端，及一第二端，耦接於該運算放大器的第二輸入端；及一第一金氧半電晶體，具有一第一端，用以接收一第一電壓，一第二端，耦接於該運算放大器的輸出端，及一第三端，耦接於該運算放大器的第二輸入端； 其中該第一金氧半電晶體和該第二電阻根據該第二電阻的第一端與該第二電阻的第二端的跨壓，產生該感測電流。
  4. 如請求項1所述的控制器，其中該電壓產生模組包含：一充電時間產生單元，用以根據該感測電流，決定一充電時間；及一設定電壓產生單元，用以根據該充電時間，產生該設定電壓。
  5. 如請求項4所述的控制器，其中該充電時間產生單元包含：一第一電流源，具有一第一端，用以接收一第二電壓，及一第二端，其中該第一電流源是用以鏡像(mirror)並提供該感測電流；一第二金氧半電晶體，具有一第一端，耦接於該第一電流源的第二端，一第二端，及一第三端，耦接於一地端；一第一電容，具有一第一端，耦接於該第一電流源的第二端，及一第二端，耦接於該地端；及一第一比較器，具有一第一輸入端，耦接於該第一電流源的第二端，一第二輸入端，用以接收一參考電壓，及一輸出端，耦接於該第二金氧半電晶體的第二端，其中該感測電流、該第一電容和該參考電壓是用以決定該充電時間；及該設定電壓產生單元包含：一第二電流源，具有一第一端，用以接收一第三電壓，及一第二端，其中該第二電流源是用以提供一參考電流；一反相器，具有一第一端，耦接於該第一比較器的輸出端，及一第二端；一第三金氧半電晶體，具有一第一端，耦接於該第二電流源的第二端，一第二端，耦接於該反相器的第二端，及一第三端； 一第二電容，具有一第一端，耦接於該第三金氧半電晶體的第三端，及一第二端，耦接於該地端；一第四金氧半電晶體，具有一第一端，耦接於該第二電容的第一端，一第二端，耦接於該反相器的第二端，及一第三端；一第三電容，具有一第一端，耦接於該第四金氧半電晶體的第三端，及一第二端，耦接於該地端，用以輸出該設定電壓；及一第五金氧半電晶體，具有一第一端，耦接於該第二電容的第一端，一第二端，耦接於該第一比較器的輸出端，及一第三端，耦接於該地端；其中該參考電流、該第二電容、該第三電容和該充電時間是用以決定該設定電壓。
  6. 如請求項5所述的控制器，其中當該第一電容的第一端的電壓不大於該參考電壓時，該第二金氧半電晶體關閉以及該第五金氧半電晶體關閉和該第三金氧半電晶體開啟以及該第四金氧半電晶體開啟。
  7. 如請求項6所述的控制器，其中當該第二金氧半電晶體關閉以及該第五金氧半電晶體關閉和該第三金氧半電晶體開啟以及該第四金氧半電晶體開啟時，該第一電流源對該第一電容充電，以及該第二電流源對該第二電容和該第三電容充電。
  8. 如請求項5所述的控制器，其中當該第一電容的第一端的電壓大於該參考電壓時，該第二金氧半電晶體開啟以及該第五金氧半電晶體開啟和該第三金氧半電晶體關閉以及該第四金氧半電晶體關閉。
  9. 如請求項1所述的控制器，其中該電壓調節模組包含： 一第二比較器，具有一第一輸入端，耦接於該第四金氧半電晶體的第三端，一第二輸入端，用以接收該感測電壓，及一輸出端，用以輸出該調節電壓至該回授電路，其中該回授電路是用以根據該調節電壓，產生一回授電流至該電源轉換器的一次側的功率開關控制器。
  10. 如請求項9所述的控制器，其中該功率開關控制器是根據該回授電流，控制該電源轉換器的一次側的功率開關的工作週期以調節該輸出電壓。
  11. 一種控制電源轉換器輸出固定功率的方法，該方法包含：根據流經該電源轉換器的二次側的輸出電流，產生一感測電流；根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的一設定電壓；根據該設定電壓和有關該電源轉換器的二次側的輸出電壓的一感測電壓，產生一調節電壓至該電源轉換器的二次側的一回授電路；及根據該調節電壓，調節該輸出電壓；其中該輸出電壓和該輸出電流的乘積是一定值。
  12. 如請求項11所述的方法，其中該感測電流是和該輸出電流成一第二比例。
  13. 如請求項11所述的方法，其中根據該感測電流，產生和該感測電流的倒數相關的該設定電壓包含：根據該感測電流，決定一充電時間；及根據該充電時間，產生該設定電壓。
  14. 如請求項11所述的方法，其中根據該調節電壓，調節該輸出電壓包含：根據該調節電壓，產生一回授電流至該電源轉換器的一次側的功率開關 控制器；及根據該回授電流，控制該電源轉換器的一次側的功率開關的工作週期以調節該輸出電壓。
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