TW201537877A - 用於功率變換器的控制裝置和控制方法以及開關電源 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種用於功率變換器的控制裝置、控制方法以及採用該控制裝置的開關電源。用於功率變換器的控制裝置包括：第一控制單元，耦接至功率變換器以檢測該功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端以接收該第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一阻值；以及第二控制單元，連接至該電阻可變單元，並輸出第二控制信號以控制該功率變換器中的開關單元工作。

Description

用於功率變換器的控制裝置和控制方法以及開關電源 【0001】
本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種用於功率變換器的控制裝置、控制方法以及採用該控制裝置的開關電源。

 【0002】
為實現為各種不同用電設備供電，輸出電壓可變的開關電源會越來越流行，例如USB Power Delivery應用。為了確保開關電源在不同輸出電壓下都能夠安全可靠地工作，希望開關電源在不同輸出電壓的情況下有相應不同的過功率保護點。
【0003】
現有的過功率保護有兩種方式：
【0004】
傳統的初級側過功率保護：通過檢測初級側電流來得知功率資訊。對於輸出電壓可變的開關電源來說，如果採用傳統的初級側過功率保護，一旦設定了過功率保護點，無論輸出電壓是多少，其過功率保護點都是一樣的，無法滿足按照輸出電壓的不同來設定不同的過功率保護點的要求。
【0005】
次級側過電流保護：通過檢測輸出電流來得知功率資訊。對於輸出電壓可變的開關電源來說，如果採用次級側過電流保護，可以實現按照輸出電壓的不同來設定不同的過功率保護點的要求，但是還是有兩個缺陷：(1) 由於一旦設定了次級側的過電流保護點，相應的過功率點就受到不同輸出電壓的限制，不具有靈活性；(2) 一般次級側過電流保護都會用採樣電阻來獲知電流資訊，相比於初級側過功率保護，會帶來額外的功率損失，不利於開關電源效率的提升。

 【0006】
本發明的一個實施方式提供了一種用於功率變換器的控制裝置，該功率變換器包括開關單元，該控制裝置包括：第一控制單元，耦接至功率變換器以檢測該功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值；以及第二控制單元，連接至該電阻可變單元，並向該開關單元輸出第二控制信號以控制該開關單元工作。
【0007】
本發明的另一個實施方式提供了一種用於功率變換器的控制方法，該功率變換器包括開關單元，該方法包括：提供第一控制單元，該第一控制單元檢測功率變換器的輸出電壓並根據該輸出電壓生成第一控制信號；提供電阻可變單元，該電阻可變單元接收該第一控制信號並根據該第一控制信號產生一阻值；以及提供第二控制單元，該第二控制單元連接至該電阻可變單元，向該輸出第二控制信號，以控制該開關單元工作。
【0008】
本發明的一個實施方式提供了一種開關電源，包括：功率變換器，包括開關單元，該功率變換器用於將輸入電壓變換為輸出電壓；第一控制單元，耦接至該功率轉換器以檢測該功率轉換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值；第二控制單元，連接至該電阻可變單元，輸出第二控制信號至該功率變換器中的該開關單元，以使該開關單元根據該第二控制單元輸出的該第二控制信號工作。
【0009】
本發明的另一個實施方式提供了一種開關電源，包括：功率變換器、第一控制單元、電阻可變單元以及第二控制單元。
【0010】
功率變換器包括變壓器和開關單元。變壓器對功率變換器的輸入電壓進行電壓變換。該變壓器包括：初級側繞組，該初級側繞組的第一端連接至外部電源；次級側繞組，該次級側繞組的第一端輸出一輸出電壓，該次級側繞組的第二端耦接至第二接地端。該開關單元的第一端連接至該初級側繞組的第二端。
【0011】
第一控制單元耦接至該功率變換器以檢測該功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號。
【0012】
該第一控制單元包括：輔助繞組，設置在該變壓器初級側，該輔助繞組的第二端耦接至第一接地端；第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該輔助繞組的第一端，該第二開關元件的第二端連接第一控制單元的輸出端，該第一控制單元的輸出端輸出該第一控制信號；
【0013】
電阻可變單元連接至該第一控制單元的輸出端以接收該第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一阻值。
【0014】
該電阻可變單元包括：第一電阻支路、第二電阻支路以及第一開關元件。第一電阻支路包括第一電阻，該第一電阻的第一端連接至該開關單元的第二端，該第一電阻的第二端連接至該第一接地端。第二電阻支路包括第二電阻，該第二電阻的第一端連接至該第一電阻的第一端。第一開關元件的第一端連接至該第二電阻的第二端；該第一開關元件的第二端連接至該第一接地端；該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端。
【0015】
第二控制單元的第一輸入端連接至該電阻可變單元的該第二電阻與該第一電阻之間的共接點，該第二控制單元的輸出端連接至該開關單元的控制端以輸出第二控制信號。

 【0080】
10‧‧‧控制裝置
11‧‧‧第一控制單元
12‧‧‧電阻可變單元
13‧‧‧第二控制單元
14‧‧‧開關單元
15‧‧‧功率變換器
Cs‧‧‧電容
D1‧‧‧二極體
GND2‧‧‧第二接地端
GND1‧‧‧第一接地端
IC51‧‧‧隔離器件
Ls‧‧‧電感
Q34‧‧‧第一開關元件
Q35‧‧‧第三開關元件、開關管
Q36‧‧‧第一開關管
Q37‧‧‧第二開關管
R11‧‧‧第十一電阻
R12‧‧‧第十二電阻
R14‧‧‧第二電阻
R15‧‧‧第一電阻
R16‧‧‧第五電阻
R53‧‧‧第六電阻
R55‧‧‧第七電阻
R56‧‧‧第三電阻
R57‧‧‧第四電阻
R58‧‧‧第八電阻
R59‧‧‧第九電阻
S110、S120、S130‧‧‧步驟
T1‧‧‧變壓器
Vbus‧‧‧外部電源
Vo‧‧‧輸出電壓
Vopp‧‧‧電壓閥值
ZD34‧‧‧穩壓二極體、第二開關元件
【0016】

圖1是根據本發明一個實施方式的用於功率變換器的控制裝置原理圖。
圖2示出本發明的控制裝置在反激變換器中的一具體實施方式。
圖3示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。
圖4示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。
圖5示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。
圖6示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的一具體實施方式。
圖7示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。
圖8示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。
圖9示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。
圖10示出本發明的控制裝置在Boost變換器中的一具體實施方式。
圖11示出根據本發明一個實施方式的用於功率變換器的控制方法。

 【0017】
下面將詳細描述本發明的實施例。應當注意，這裡描述的實施例僅用於舉例說明，並不用於限制本發明的範圍。
【0018】
圖1是根據本發明一個實施方式的用於功率變換器的控制裝置原理圖。功率變換器15包括開關單元14。如圖1所示，該控制裝置10包括第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13。第一控制單元11耦接至功率變換器15，以檢測功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號。電阻可變單元12連接至第一控制單元11的輸出端以接收該第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一阻值。第二控制單元13連接至該電阻可變單元12，並輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元工作。
【0019】
作為一種選擇，功率變換器15可以為隔離的功率變換器，例如為反激（Flyback）變換器、LLC諧振變換器、正激（Forward）變換器、推挽（Push-pull）變換器等。也可以為非隔離型功率變換器，如升壓型（Boost）變換器等。
【0020】
圖2示出本發明的控制裝置在反激變換器中的一具體實施方式。如圖2所示，該功率變換器包括變壓器T1和開關單元14。
【0021】
變壓器T1用於對功率變換器的輸入電壓進行電壓變換。該變壓器T1包括：初級側繞組，其第一端連接至外部電源Vbus以接收一輸入電壓；以及次級側繞組，其第一端輸出功率變換器的輸出電壓Vo，其第二端耦接至第二接地端GND2 。
【0022】
開關單元14的第一端連接至變壓器T1的初級側繞組的第二端；開關單元14的第二端連接至電阻可變單元12的第一端；開關單元14的控制端連接至第二控制單元13的輸出端以根據第二控制信號進行工作，電阻可變單元12的第二端連接至第一接地端GND1。
【0023】
第一控制單元11包括輸出電壓檢測單元、第二開關元件。作為一種選擇，如圖2所示，輸出電壓檢測單元可為輔助繞組，第二開關元件可為穩壓二極體ZD34。
【0024】
輔助繞組設置在變壓器的初級側以檢測功率變換器的輸出電壓。輔助繞組的第二端連接至第一接地端GND1。第一控制單元11通過輔助繞組磁耦接至功率變換器。
【0025】
第二開關元件ZD34的第一端連接至輔助繞組的第一端，第二開關元件ZD34的第二端連接至第一控制單元的輸出端，第一控制單元的輸出端連接至電阻可變單元12。
【0026】
作為一種選擇，第一控制單元11還包括第三電阻R56和第四電阻R57，第三電阻R56的第一端連接至第二開關元件ZD34的第二端。第四電阻R57的第一端連接至第三電阻R56的第二端，第四電阻的第二端連接至第一接地端GND1。第三電阻R56和第四電阻R57之間的共接點連接至第一控制單元的輸出端，第一控制單元的輸出端連接至電阻可變單元12。
【0027】
電阻可變單元12可包括第一電阻支路和第二電阻支路。電阻可變單元12可包括第一開關元件Q34。第一開關元件Q34的控制端接收第一控制單元的輸出端輸出的第一控制信號，並根據第一控制信號導通或關斷，以使電阻可變單元12在第一開關元件Q34導通時產生第一電阻值，在第一開關元件Q34關斷時產生第二電阻值。其中該第一開關元件Q34為任何根據開關控制信號處於導通或關斷狀態的器件，如場效應電晶體、雙極型電晶體等。
【0028】
第一電阻支路可包括第一電阻R15，第一電阻R15的第一端連接至反激變換器，第一電阻R15的第二端連接至第一接地端。例如，第一電阻R15的第一端連接開關單元14，該開關單元14例如包括開關管，該開關管為任何根據一開關控制信號處於導通或關斷狀態的器件，如場效應電晶體、雙極型電晶體等。
【0029】
第二電阻支路可包括第二電阻R14以及第一開關元件Q34。第二電阻R14的第一端連接至第一電阻R15的第一端。第一開關元件Q34的第一端連接至第二電阻R14的第二端，第一開關元件Q34的第二端連接至第一接地端，第一開關元件Q34的控制端連接至第一控制單元11的輸出端以接收第一控制信號。
【0030】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第一電壓（例如5V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34關斷以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到為低電平的控制信號時關斷，以將第二電阻支路斷路，從而使電阻可變單元12產生第二阻值，即為第一電阻R15的阻值。
【0031】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第二電壓（例如20V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34導通以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到為高電平的控制信號時導通，以導通第二電阻支路，從而使電阻可變單元12產生第一阻值，即為第一電阻R15和第二電阻R14並聯後的阻值。
【0032】
第二控制單元13（例如控制晶片IC31）連接至電阻可變單元12，且輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元工作。例如，電阻可變單元12輸出的電壓信號作為第二控制端元13中的比較器的一輸入信號。第二控制單元13比較該輸入信號與電壓閥值Vopp，當該輸入信號小於電壓閥值Vopp時，開關單元為高頻的開關狀態，即功率變換器處於正常工作狀態；當該電壓信號大於或等於電壓閥值Vopp時，比較器翻轉，第二控制端元13輸出一開關控制信號控制該功率變換器的開關單元關斷，即實現過功率保護。
【0033】
作為一種選擇，當輸出電壓為第一電壓（5V）時，控制可變電阻單元12的阻值為第一電阻R15，當流過可變電阻單元12的電流為電壓閾值Vopp和可變電阻單元12的電阻R15之比值(Vopp/R15) 時，比較器翻轉，實現過功率保護；同理，當輸出電壓為第二電壓（20V）時，控制可變電阻單元12的阻值為第一電阻R15和第二電阻R14並聯後的阻值，即R15×R14/(R15+R14)，當流過可變電阻單元12的電流為電壓閾值Vopp和可變電阻單元12的電阻阻值R15×R14/(R15+R14)的比值Vopp×(R15+R14)/(R15×R14)時 ，比較器翻轉，實現過功率保護。也即當輸出電壓為第一電壓值時控制電阻可變單元的電阻值比較大，此時流過可變電阻單元12的電流較小時就可以達到電壓閾值Vopp，因此實現了較低的過功率保護點；當輸出電壓增大到第二電壓值時，控制電阻可變單元的電阻值變小，此時只有流過可變電阻單元12的電流較大時才可以達到電壓閾值Vopp，因此實現了較高的過功率保護點。
【0034】
作為一種選擇，電阻可變單元12還可包括更多與第二電阻支路相似的電阻支路，即，與第一電阻支路並聯且包括開關元件和電阻。
【0035】
作為一種選擇，電阻可變單元12還可包括更多與第一電阻支路相似的電阻支路，即，包括電阻且與第二電阻支路並聯。
【0036】
如圖2所示，該控制裝置還可包括：第六電阻R53、第七電阻R55，第六電阻R53的第一端連接至第二電阻R14的第一端；第六電阻R53的第二端連接至第二控制單元13的輸入端。第七電阻R55的第一端連接至第二控制單元13的輸出端；第七電阻R55的第二端連接至開關單元14的控制端。
【0037】
如圖2所示，該第一控制單元11還可包括：二極體D1。二極體D1的陽極連接至輔助繞組的第一端；二極體D1的陰極連接至第二開關元件ZD34的第一端。
【0038】
上述實施方式通過檢測功率變換器的輸出電壓，從而改變電阻可變單元的阻值，以實現根據功率變換器的輸出電壓來設置不同的過功率保護點的功能。
【0039】
圖3示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。如圖3所示，該反激變換器包括變壓器T1和開關單元14。圖3所示的變壓器T1和開關單元14分別與圖2所示的變壓器T1和開關單元14相同，在此不再贅述。
【0040】
如圖3所示，第一控制單元11包括輸出電壓檢測單元、第二開關元件ZD34，其具體結構與圖2中的第一控制單元11相同，在此不再贅述。
【0041】
電阻可變單元12包括第十一電阻R11、第十二電阻R12以及第一開關元件Q34。第十一電阻R11的第一端連接至功率變換器。例如，第十一電阻R11的第一端連接至反激變換器的開關單元14，開關單元14可例如包括開關管。第十二電阻R12的第一端連接至第十一電阻R11的第二端，第十二電阻R12的第二端連接至第一接地端。
【0042】
第一開關元件Q34的第一端連接至第十二電阻R12和第十一電阻R11之間的共接點；第一開關元件Q34的第二端連接至第一接地端；第一開關元件Q34的控制端連接至第一控制單元11的輸出端以接收第一控制信號。
【0043】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第一電壓（例如5V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34關斷以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到為低電平的控制信號時關斷，從而使電阻可變單元12產生第二阻值，即為第十一電阻R11和第十二電阻R12串聯後的阻值。
【0044】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第二電壓（例如20V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34導通以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到為高電平的控制信號時導通，以短路第二電阻，從而使電阻可變單元12產生第一阻值，即為第十一電阻R11的阻值。
【0045】
第二控制單元13（例如控制晶片IC31）連接至電阻可變單元12，且輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元14工作。其實現根據功率變換器的輸出電壓來設置不同的過功率保護點的功能的原理和圖2一樣，在此不再描述。
【0046】
在本發明中可以利用初級側的輔助繞組採樣功率變換器的輸出電壓，也可以直接在功率變換器的輸出側採樣功率變換器的輸出電壓。圖4示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。如圖4所示，第一控制單元11可包括輔助繞組、第二開關元件ZD34、第八電阻R58、第三開關元件Q35、第九電阻R59、第五電阻R16以及隔離器件。
【0047】
作為一種選擇，第二開關元件可為穩壓二極體ZD34；第三開關元件可為開關管Q35，例如場效應電晶體、雙極型電晶體；隔離器件可為光耦IC51。
【0048】
輔助繞組的第二端耦接第一接地端。第二開關元件ZD34的第一端連接至功率變換器的輸出側並和其它器件配合以檢測功率變換器的輸出電壓。也就是說，第一控制單元11電耦接至功率變換器的輸出側，以檢測功率變換器的輸出電壓。
【0049】
第八電阻R58的第一端連接至第二開關元件ZD34的第二端，第八電阻R58的第二端耦接第二接地端。第三開關元件Q35的控制端連接至第八電阻和第二開關元件之間的共接點，第三開關元件Q35的第二端耦接第二接地端。第九電阻的第一端連接至第二開關元件ZD34的第一端，第九電阻的第二端連接至第三開關元件Q35的第一端。
【0050】
隔離器件IC51的第一輸入端連接至第三開關元件Q35的第一端與第九電阻R59之間的共接點；隔離器件IC51的第二輸入端耦接至第二接地端；隔離器件IC51的第一輸出端連接至電阻可變單元12以輸出第一控制信號；隔離器件IC51的第二輸出端耦接第一接地端。
【0051】
第五電阻R16的第一端連接至輔助繞組的第一端，第五電阻R16的第二端連接至隔離器件IC51的第一輸出端。
【0052】
圖4中的電阻可變單元12可與圖2中的電阻可變單元12相同，在此不再贅述。
【0053】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第一電壓（例如5V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34關斷，使得第三開關元件Q35關斷，從而輸出第一控制信號，此時該第一控制信號為低電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到低電平的控制信號時關斷，以將第二電阻支路斷路，從而使電阻可變單元12產生第二阻值，即為第一電阻R15的阻值。
【0054】
當第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第二電壓（例如20V）時，第一控制單元11中的第二開關元件ZD34導通，使得Q35導通，從而輸出第一控制信號，此時該第一控制信號為高電平的控制信號。電阻可變單元12中的第一開關元件Q34接收到高電平的控制信號時導通，以導通第二電阻支路，從而使電阻可變單元12產生第一阻值，即第一電阻R15和第二電阻R14並聯後的阻值。
【0055】
第二控制單元13（例如控制晶片IC31）連接至電阻可變單元12，且輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元14工作。其實現根據功率變換器的輸出電壓來設置不同的過功率保護點的功能的原理和圖2一樣，在此不再描述
【0056】
圖5示出本發明的控制裝置在反激變換器中的另一具體實施方式。圖5中的第一控制單元11可與圖4中的第一控制單元11相同，在此不再贅述。圖5中的電阻可變單元12可與圖3中的電阻可變單元12相同，在此不再贅述。
【0057】
圖6示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的一具體實施方式。如圖6所示，第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13分別與圖2中的第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13相同，在此不再贅述。
【0058】
圖6所示的開關電源還包括電感Ls和電容Cs。電感Ls的第一端連接至開關單元14，電感Ls的第二端連接至電容Cs的第一端，電容Cs的第二端連接至變壓器T1的初級側繞組。開關單元14可包括：第一開關管Q36，其第一端連接至開關電源的外部電源，其控制端連接至第二控制單元13的輸出端；第二開關管Q37，其第一端連接至第一開關管Q36的第二端，其第二端連接至第一接地端，其控制端連接至第二控制單元13的輸出端。第一開關管Q36的第二端與第二開關管Q37的第一端之間的共接點連接至電感Ls的第一端。
【0059】
圖7示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。如圖7所示，第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13與圖3中的第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13相同，在此不再贅述。圖7所示的開關電源還包括電感Ls、電容Cs以及開關單元14分別與圖6中所示的電感Ls、電容Cs以及開關單元14相同，在此不再贅述。
【0060】
圖8示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。如圖8所示，第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13與圖4中的第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13相同，在此不再贅述。圖8所示的開關電源還包括電感Ls、電容Cs以及開關單元14分別與圖6中所示的電感Ls、電容Cs以及開關單元14相同，在此不再贅述。
【0061】
圖9示出本發明的控制裝置在LLC變換器中的另一具體實施方式。如圖9所示，第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13與圖5中的第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13相同，在此不再贅述。圖9所示的開關電源還包括電感Ls、電容Cs以及開關單元14分別與圖6中所示的電感Ls、電容Cs以及開關單元14相同，在此不再贅述。
【0062】
圖5-圖9所示實施方式實現根據功率變換器的輸出電壓來設置不同的過功率保護點的功能的原理和圖2一樣，在此不再描述。
【0063】
作為一種選擇，功率變換器可以為非隔離的功率變換器。圖10示出本發明的控制裝置在Boost變換器中的一具體實施方式。第一控制單元11耦接至輸出電容，以檢測Boost電路的輸出電壓，並根據所檢測到的輸出電壓產生第一控制信號。電阻可變單元12連接至第一控制單元11的輸出端以接收第一控制信號，並根據該第一控制信號產生一阻值。第二控制單元13連接至電阻可變單元12，輸出第二控制信號以控制Boost電路中的開關單元14工作。
【0064】
第一控制單元11可包括第二開關元件ZD34、第三電阻R56以及第四電阻R57。第二開關元件ZD34的第一端連接至輸出電容。第三電阻R56的第一端連接至第二開關元件ZD34的第二端。第四電阻R57的第一端連接至第三電阻R56的第二端，第四電阻的第二端連接至第一接地端。第三電阻R56和第四電阻R57之間的共接點連接至電阻可變單元12。
【0065】
電阻可變單元12可與圖2中的電阻可變單元12相同，在此不再贅述。
【0066】
作為一種選擇，電阻可變單元12可與圖3中的電阻可變單元12相同，在此不再贅述。其實現根據功率變換器的輸出電壓來設置不同的過功率保護點的功能的原理和圖2一樣，在此不再描述。
【0067】
圖11示出根據本發明一個實施方式的用於功率變換器的控制方法。如圖11所示，在S110中，提供第一控制單元，第一控制單元檢測功率變換器的輸出電壓並根據輸出電壓生成第一控制信號。在S120中，提供電阻可變單元，該電阻可變單元接收第一控制信號並根據第一控制信號產生一阻值。在S130中，提供第二控制單元，第二控制單元連接至電阻可變單元，並輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元工作。
【0068】
例如，如圖1至圖10所示，在S110中，提供第一控制單元11，該第一控制單元11檢測功率變換器的輸出電壓並根據輸出電壓生成第一控制信號。在S120中，提供電阻可變單元12，該電阻可變單元12接收第一控制信號並根據第一控制信號產生一阻值。在S130中，提供第二控制單元13，第二控制單元13連接至電阻可變單元12，並輸出第二控制信號以控制功率變換器中的開關單元14工作。
【0069】
作為一種選擇，如圖2、圖4、圖6、圖8和圖10所示，電阻可變單元12可包括第一電阻支路和第二電阻支路。第二電阻支路包括串聯連接的第二電阻R14及第一開關元件Q34。第一電阻R15支路與第二電阻支路並聯。第一開關元件Q34的控制端連接至第一控制單元11的輸出端以接收第一控制信號。
【0070】
在S110中，如果第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第一電壓（例如5V），則第一控制單元11中的第二開關元件ZD34關斷以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號。由於此時第一控制信號為低電平的控制信號，在S120中第一開關元件Q34關斷以將第二電阻支路斷路，從而使電阻可變單元12產生第二阻值，即為第一電阻R15的阻值。
【0071】
在S110中，如果第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第二電壓（例如20V），則第一控制單元11中的第二開關元件ZD34導通以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號。由於此時第一控制信號為高電平的控制信號，第一開關元件Q34導通以導通第二電阻支路，從而使電阻可變單元12產生第一阻值，即第一電阻R15和第二電阻R14並聯後的阻值。
【0072】
作為一種選擇，如圖3、圖5、圖7、圖9和圖10所示，電阻可變單元12可包括：第十一電阻R11、第十二電阻R12以及與第十二電阻R12並聯連接的第一開關元件Q34。第一開關元件Q34的第一端連接至第十一電阻R11和第十二電阻R12之間的共接點。第一開關元件Q34的第二端連接至第一接地端。第一開關元件Q34的控制端連接至第一控制單元11以接收該第一控制信號。
【0073】
在S110中，如果第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第一電壓（例如5V），則第一控制單元11中的第二開關元件ZD34關斷以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號。由於此時第一控制信號為低電平的控制信號，在S120中第一開關元件Q34關斷，從而使電阻可變單元12產生第二阻值，即為第十一電阻R11和第十二電阻R12串聯後的阻值。
【0074】
在S110中，如果第一控制單元11檢測到功率變換器的輸出電壓為第二電壓（例如20V），則第一控制單元11中的第二開關元件ZD34導通以輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號。由於此時第一控制信號為高電平的控制信號，第一開關元件Q34導通以導通，以短路第二電阻支路，從而使電阻可變單元12產生第一阻值，即第十一電阻R11的阻值。
【0075】
作為一種選擇，如圖1所示，功率變換器15和控制裝置10構成一開關電源。該控制裝置10包括第一控制單元11、電阻可變單元12以及第二控制單元13。
【0076】
功率變換器15包括開關單元14，用於將輸入電壓變換為輸出電壓。第一控制單元11耦接至功率變換器以檢測功率變換器15的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號。電阻可變單元12連接至第一控制單元11以接收第一控制信號，並根據第一控制信號產生一阻值。第二控制單元13連接至電阻可變單元12，輸出第二控制信號至功率變換器15中的開關單元14，以使功率變換器15中的開關單元14根據第二控制單元輸出的第二控制信號工作。
【0077】
作為一種選擇，該功率變換器可為反激變換器，如圖2-5所示。作為一種選擇，該功率變換器可為LLC功率變換器，如圖6-9所示。作為一種選擇，該功率變換器可為非隔離變換器，如boost變換器，如圖10所示。
【0078】
上述實施例以利用變壓器的輔助繞組及直接在功率變換器的輸出側檢測功率變換器的輸出電壓。在實際應用時可根據工程需要選擇其它的輸出電壓檢測方式。
【0079】
儘管上面以示例性實施例的方式對本發明進行了詳細描述，但本發明的範圍不限於上述實施例，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改進和變型，這些均不脫離本發明的範圍和構思。
 
10‧‧‧控制裝置
11‧‧‧第一控制單元
12‧‧‧電阻可變單元
13‧‧‧第二控制單元
14‧‧‧開關單元
15‧‧‧功率變換器

Claims (22)

  1. 【第1項】
    一種用於功率變換器之控制裝置，其中該功率變換器包括開關單元，該控制裝置包括：
    　　第一控制單元，耦接至功率變換器以檢測該功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；
    　　電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值；以及
    　　第二控制單元，連接至該電阻可變單元，並向該開關單元輸出第二控制信號以控制該開關單元工作。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該功率變換器為反激（Flyback）變換器、LLC諧振變換器、正激（Forward）變換器、推挽（Push-pull）變換器或升壓型（Boost）變換器。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該電阻可變單元包括：
    　　第一開關元件，該第一開關元件的控制端接收該第一控制信號，並根據該第一控制信號導通或關斷，以使該電阻可變單元在該第一開關元件導通時產生第一電阻值，在該第一開關元件關斷時產生第二電阻值。
  4. 【第4項】
    申請專利範圍第3項所述之控制裝置，其中，該電阻可變單元包括：
    　第一電阻支路，包括：
    　　第一電阻，該第一電阻的第一端連接至該功率變換器，該第一電阻的第二端連接至第一接地端；
    　第二電阻支路，包括：
    　　第二電阻，該第二電阻的第一端連接至該第一電阻的該第一端；該第一開關元件，該第一開關元件的第一端連接至該第二電阻的第二端，該第一開關元件的第二端連接至該第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第3項所述之控制裝置，其中，該電阻可變單元包括：
    　　第十一電阻，該第十一電阻的第一端連接至該功率變換器；
    　　第十二電阻，該第十二電阻的第一端連接至該第十一電阻的第二端，該第十二電阻的第二端連接至該第一接地端；以及
    　　該第一開關元件，該第一開關元件的第一端連接至該第十一電阻和該第十二電阻之間的共接點，該第一開關元件的第二端連接至該第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該第一控制單元包括：
    　　輸出電壓檢測單元，耦接至該功率變換器；
    　　第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該輸出電壓檢測單元，該第二開關元件的第二端連接至該第一控制單元的輸出端。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該第一控制單元包括：
    　　輔助繞組，該輔助繞組的第二端耦接第一接地端；
    　　第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該功率變換器的輸出側；
    　　第八電阻，該第八電阻的第一端連接至該第二開關元件的第二端，該第八電阻的第二端耦接第二接地端；
    　　第三開關元件，該第三開關元件的控制端連接至該第八電阻和該第二開關元件之間的共接點，該第三開關元件的第二端耦接該第二接地端；
    第九電阻，該第九電阻的第一端連接至該第二開關元件的該第一端，該第九電阻的第二端連接至該第三開關元件的第一端；
    　　隔離器件，該隔離器件的第一輸入端連接至該第三開關元件的該第一端與該第九電阻之間的共接點，該隔離器件的第二輸入端耦接該第二接地端，該隔離器件的第一輸出端連接至該電阻可變單元，該隔離器件的第二輸出端耦接該第一接地端；以及
    　　第五電阻，該第五電阻的第一端連接至該輔助繞組的第一端，該第五電阻的第二端連接至該隔離器件的第一輸出端。
  8. 【第8項】
    一種用於功率變換器的控制方法，其中該功率變換器包括開關單元，該方法包括：
    　　提供第一控制單元，該第一控制單元耦接至功率變換器以檢測功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；
    　　提供電阻可變單元，該電阻可變單元連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值；以及
    　　提供第二控制單元，該第二控制單元連接至該電阻可變單元，並向該開關單元輸出第二控制信號以控制該開關單元工作。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第8項所述之控制方法，其中，該電阻可變單元包括：第一電阻支路及第二電阻支路，該第一電阻支路包括第一電阻，該第二電阻支路包括串聯連接的第二電阻及第一開關元件，其中該第一電阻支路與該第二電阻支路並聯，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元；
    　該第一控制單元根據該輸出電壓生成第一控制信號包括：
    　　當該第一控制單元檢測到該功率變換器的輸出電壓為第一電壓時，該第一控制單元輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號；以及
    　　當該第一控制單元檢測到該功率變換器的輸出電壓為第二電壓時，該第一控制單元輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號；
    　該電阻可變單元根據該第一控制信號產生阻值包括：
    　　當該第一控制信號為高電平時，該第一開關元件導通，從而使該電阻可變單元產生第一阻值；以及
    　　當該第一控制信號為低電平時，該第一開關元件關斷，從而使該電阻可變單元產生第二阻值。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第8項所述之控制方法，其中，該電阻可變單元包括：第十一電阻、第十二電阻，以及與該第十二電阻並聯連接的第一開關元件，其中該第一開關元件的第一端連接至該第十一電阻和該第十二電阻之間的共接點，該第一開關元件的第二端連接至第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元；
    　該第一控制單元根據該輸出電壓生成第一控制信號包括：
    　　當該第一控制單元檢測到該功率變換器的輸出電壓為第一電壓時，該第一控制單元輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為低電平的控制信號；以及
    　　當該第一控制單元檢測到該功率變換器的輸出電壓為第二電壓時，該第一控制單元輸出第一控制信號，此時，該第一控制信號為高電平的控制信號；
    　該電阻可變單元根據該第一控制信號產生阻值包括：
    　　當該第一控制信號為高電平時，該第一開關元件導通，從而使該電阻可變單元產生第一阻值；以及
    　　當該第一控制信號為低電平時，該第一開關元件關斷，從而使該電阻可變單元產生第二阻值。
  11. 【第11項】
    一種開關電源，包括：
    　　功率變換器，包括開關單元，該功率變換器用於將輸入電壓變換為輸出電壓；
    　　第一控制單元，耦接至該功率轉換器以檢測該功率轉換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號；以及
    　　電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值；
    第二控制單元，連接至該電阻可變單元，輸出第二控制信號至該功率變換器中的該開關單元，以使該開關單元根據該第二控制單元輸出的該第二控制信號工作。
  12. 【第12項】
    如申請專利範圍第11項所述之開關電源，其中，該功率變換器還包括變壓器，其中該開關單元的第一端連接至該變壓器的初級側繞組，該開關單元的第二端連接至該電阻可變單元，該開關單元的控制端連接至該第二控制單元的輸出端。
  13. 【第13項】
    如申請專利範圍第11項所述之開關電源，其中，該功率變換器還包括：
    　　變壓器；
    　　電容，該電容的第二端連接至該變壓器的初級側繞組；以及
    　　電感，該電感的第二端連接至該電容的第一端；
    　該開關單元包括：
    　　第一開關管，該第一開關管的第一端連接至該開關電源的輸入電壓，該第一開關管的控制端連接至該第二控制單元的輸出端；以及
    　　第二開關管，該第二開關管的第一端連接至該第一開關管的第二端，該第二開關管的第二端連接至第一接地端，該第二開關管的控制端連接至該第二控制單元的輸出端；
    　　其中，該第一開關管的第二端與該第二開關管的第一端之間的共接點連接至該電感的第一端。
  14. 【第14項】
    如申請專利範圍第11項所述之開關電源，其中，該電阻可變單元包括：
    　　第一開關元件，該第一開關元件的控制端接收該第一控制信號，並根據該第一控制信號導通或關斷，以使該電阻可變單元在該第一開關元件導通時產生第一電阻值，在該第一開關元件關斷時產生第二電阻值。
  15. 【第15項】
    如申請專利範圍第14項所述之開關電源，其中，該電阻可變單元包括：
    　第一電阻支路，包括：
    　　第一電阻，該第一電阻的第一端連接至該功率變換器，該第一電阻的第二端連接至第一接地端；
    　第二電阻支路，包括：
    　　第二電阻，該第二電阻的第一端連接至該第一電阻的該第一端；以及
    　　該第一開關元件，該第一開關元件的第一端連接至該第二電阻的第二端，該第一開關元件的第二端連接至該第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端。
  16. 【第16項】
    如申請專利範圍第14項所述之開關電源，其中，該電阻可變單元包括：
    　　第十一電阻，該第十一電阻的第一端連接至該功率變換器；
    　　第十二電阻，該第十二電阻的第一端連接至該第十一電阻的第二端，該第十二電阻的第二端連接至第一接地端；以及
    　　該第一開關元件，該第一開關元件的第一端連接至該第十一電阻和該第十二電阻之間的共接點，該第一開關元件的第二端連接至第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端。
  17. 【第17項】
    如申請專利範圍第12項或第13項所述之開關電源，其中，該第一控制單元包括：
    　　輔助繞組，設置在該變壓器的初級側，該輔助繞組的第二端連接至該第一接地端；以及
    　　第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該輔助繞組的第一端，該第二開關元件的第二端連接至該第一控制單元的輸出端。
  18. 【第18項】
    如申請專利範圍第12項或第13項所述之開關電源，其中，該第一控制單元包括：
    　　輔助繞組，該輔助繞組的第二端耦接第一接地端；
    　　第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該功率變換器的輸出側；
    　　第八電阻，該第八電阻的第一端連接至該第二開關元件的第二端，該第八電阻的第二端耦接第二接地端；
    　　第三開關元件，該第三開關元件的控制端連接至該第八電阻和該第二開關元件之間的共接點，該第三開關元件的第二端耦接該第二接地端；
    　　第九電阻，該第九電阻的第一端連接至該第二開關元件的該第一端，該第九電阻的第二端連接至該第三開關元件的第一端；
    　　隔離器件，該隔離器件的第一輸入端連接至該第三開關元件的該第一端與該第九電阻之間的共接點，該隔離器件的第二輸入端耦接該第二接地端，該隔離器件的第一輸出端連接至該電阻可變單元，該隔離器件的第二輸出端耦接該第一接地端；以及
    　　第五電阻，該第五電阻的第一端連接至該輔助繞組的第一端，該第五電阻的第二端連接至該隔離器件的第一輸出端。
  19. 【第19項】
    一種開關電源，包括：
    　功率變換器，包括：
    　　變壓器，對功率變換器的輸入電壓進行電壓變換，該變壓器包括：
    　　　初級側繞組，該初級側繞組的第一端連接至外部電源；以及
    　　　次級側繞組，該次級側繞組的第一端輸出一輸出電壓，該次級側繞組的第二端耦接至第二接地端；以及
    　　開關單元，該開關單元的第一端連接至該初級側繞組的第二端；
    　　第一控制單元，耦接至該功率變換器以檢測該功率變換器的輸出電壓，並根據該輸出電壓生成第一控制信號，該第一控制單元包括：
    　　輔助繞組，設置在該變壓器的初級側，該輔助繞組的第二端耦接至第一接地端；以及
    　　第二開關元件，該第二開關元件的第一端連接至該輔助繞組的第一端，該第二開關元件的第二端連接第一控制單元的輸出端，該第一控制單元的輸出端輸出該第一控制信號；
    　電阻可變單元，連接至該第一控制單元的輸出端，並根據該第一控制信號產生一阻值，該電阻可變單元包括：
    　　第一電阻支路，包括：
    　　　第一電阻，該第一電阻的第一端連接至該開關單元的第二端，該第一電阻的第二端連接至該第一接地端；
    　　第二電阻支路，包括：
    　　　第二電阻，該第二電阻的第一端連接至該第一電阻的第一端；以及
    　　　第一開關元件，該第一開關元件的第一端連接至該第二電阻的第二端，該第一開關元件的第二端連接至該第一接地端，該第一開關元件的控制端連接至該第一控制單元的輸出端；以及
    　　第二控制單元，其第一輸入端連接至該電阻可變單元的該第二電阻與該第一電阻之間的共接點，該第二控制單元的輸出端連接至該開關單元的控制端以輸出第二控制信號。
  20. 【第20項】
    如申請專利範圍第19項所述之開關電源，還包括：
    　　二極體，該二極體的正極連接至該輔助繞組的第一端，該二極體的負極連接至該第二開關元件的第一端。
  21. 【第21項】
    如申請專利範圍第19項所述之開關電源，其中該初級側繞組、次級側繞組及該開關單元構成反激電路。
  22. 【第22項】
    如申請專利範圍第19項至第21項中任意一項所述之開關電源，該第一開關元件為場效應或雙極型電晶體，該第二開關元件為穩壓二極體。
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