TW201633679A - 電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法 - Google Patents

電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法。電源轉換器包含: 變壓器電路、功率開關、電流感測電阻及開關控制單元。功率開關根據操作訊號而導通或關閉，進而將輸入電壓轉換為輸出電壓。電流感測電阻的一端與功率開關耦接，另一端耦接於地。開關控制單元產生操作訊號，以控制功率開關，並且，開關控制單元根據電流感測訊號與相關於輸入電壓的資訊而於第一延遲時間產生第一取樣電壓且於第二延遲時間產生第二取樣電壓。當第一取樣電壓與第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於參考電壓時，判斷電流感測電阻有一短路狀況發生。

Description

電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法
本發明有關於一種電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法，特別是指一種能夠有效地判斷電流感測電阻是否發生短路，藉以避免電源轉換器發生損毀之電源轉換器、其中的開關控制電路及電流感測電阻短路偵測方法。
當先前技術之電源轉換器的電流感測電阻(Current sensing resistor, Rcs)發生短路時，若電源控制積體電路(Power Control IC)沒有進行保護，則輸入電流會快速升高，進而造成電流感測電阻、功率電開關、電源控制積體電路等元件被燒毀的情況。
然而，在某些應用場合，並不能僅是簡單地設定一個參考值，並將電流感測電阻上的電壓與該參考值比較，以決定電流感測電阻是否發生短路。舉例而言，電流感測電阻可能與其他電阻連接後，才連接至電源控制積體電路，而在此情況下，可能無法簡單取得電流感測電阻上的電壓的實際值。
因此，如何在現行之電源轉換器的架構下，有效地偵測其中的電流感測電阻是否發生異常短路，實為一重要課題。
有鑑於此，本發明提出一種電源轉換器及其中的電流感測電阻短路偵測方法，其能夠有效地判斷電流感測電阻是否發生短路，藉以避免電源轉換器發生損毀。
就其中一觀點言，本發明提供了一種電源轉換器，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含: 一儲能/釋能單元; 一功率開關，用以根據一操作訊號而導通或關閉，以控制該儲能/釋能單元，進而將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一電流感測電阻，其一端與該功率開關耦接，其另一端耦接於地;  以及一開關控制單元，用以產生該操作訊號，以控制該功率開關，並且，該開關控制單元與該電流感測電阻耦接，以取得一電流感測訊號，而於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓; 其中，當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
在一種較佳的實施型態中，該開關控制單元更取得相關於該輸入電壓的資訊，並根據該資訊來適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
在一種較佳的實施型態中，該儲能/釋能單元包括一變壓器電路，或一電感。
在一種較佳的實施型態中，該開關控制單元包括一電流感測電阻短路偵測電路，當判斷該電流感測電阻有該短路狀況發生時，該電流感測電阻短路偵測電路產生一電流感測電阻短路訊號，其中該電流感測電阻短路偵測電路包括: 一延遲時間產生單元，用以根據該輸入電壓相關訊號而產生該第一延遲時間與該第二延遲時間; 一取樣電路，用以根據該第一延遲時間對該電流感測訊號產生該第一取樣電壓、及根據該第二延遲時間對該電流感測訊號產生該第二取樣電壓; 一加法電路，用以根據該第一取樣電壓及該第二取樣電壓，產生該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差; 以及一比較器，用以根據該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差以及該參考電壓，產生一比較訊號。
在一種較佳的實施型態中，該電流感測電阻短路偵測電路更包括一單擊(one shot)邏輯電路，用以根據該比較訊號，在相關於該操作訊號的時間，產生該電流感測電阻短路訊號。
在一種較佳的實施型態中，該電源轉換器更包含: 一補償電阻，耦接於該電流感測電阻與該開關控制單元之間，其中該補償電阻用以形成一偏壓。
就另一觀點言，本發明提供了一種電源轉換器中的開關控制電路，該電源轉換器以一功率開關將控制一儲能/釋能單元，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該開關控制電路包含: 一操作訊號產生電路，根據相關於該輸出電壓之一反饋訊號、以及相關於流過該功率開關電流之一電流感測訊號，產生該操作訊號，其中該電流感測訊號相關於與該功率開關耦接之一電流感測電阻上的電壓；以及一電流感測電阻短路偵測電路，其中該電流感測電阻短路偵測電路於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓; 其中，當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
如在一種較佳的實施型態中，該開關控制單元更取得相關於該輸入電壓的資訊，並根據該資訊來適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
在一種較佳的實施型態中，該電流感測電阻短路偵測電路包括: 一延遲時間產生單元，用以根據該輸入電壓相關訊號而產生該第一延遲時間與該第二延遲時間; 一取樣電路，用以根據該第一延遲時間對該電流感測訊號產生該第一取樣電壓、及根據該第二延遲時間對該電流感測訊號產生該第二取樣電壓; 一加法電路，用以根據該第一取樣電壓及該第二取樣電壓，產生該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差; 以及一比較器，用以根據該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差以及該參考電壓，產生一比較訊號。
如在一種較佳的實施型態中，該電流感測電阻短路偵測電路更包括一單擊邏輯電路，用以根據該比較訊號，在相關於該操作訊號的時間，產生該電流感測電阻短路訊號。
就其中一觀點言，本發明提供了一種電源轉換器，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含: 一儲能/釋能單元; 一功率開關，用以根據一操作訊號而導通或關閉，以控制該儲能/釋能單元，進而將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一電流感測電阻，其一端與該功率開關耦接，其另一端耦接於地;  以及一開關控制單元，用以產生該操作訊號，以控制該功率開關，並且，該開關控制單元與該電流感測電阻耦接，以取得一電流感測訊號，而於該電流感測訊號到達一第一電壓時開始計數、且於該電流感測訊號到達一第二電壓時停止計數; 其中，當該計數時間達於一預設值時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
在一種較佳的實施型態中，該開關控制單元因應輸入電壓之不同而適應性地調整該第一、該第二電壓參考值，及/或該預設時間。
就其中一觀點言，本發明提供了一種用於電源轉換器的電流感測電阻短路偵測方法，該電源轉換器以一功率開關將控制一儲能/釋能單元，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含與該功率開關耦接之一電流感測電阻，該電流感測電阻短路偵測方法包含: 根據一電流感測訊號，於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓與相關於該輸入電壓的資訊而於一第一延遲時間產生一第一取樣電壓且於一第二延遲時間產生一第二取樣電壓，其中該電流感測訊號相關於與該功率開關耦接之一電流感測電阻上的電壓; 以及當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
在一種較佳的實施型態中，該方法更包含: 根據相關於該輸入電壓的資訊，產生一輸入電壓相關訊號; 以及根據該輸入電壓相關訊號而適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
在一種較佳的實施型態中，當判斷該電流感測電阻有該短路狀況發生時，更進行以下步驟至少之一: (1) 關閉該功率開關; (2) 命令該電源轉換器關機; 或 (3) 計數該電流感測電阻短路訊號，當該計數值達於門檻值時，命令該電源轉換器關機。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間之功能作用關係，至於形狀、尺寸、方向則並未依照實物比例繪製。
請參考第1圖，其顯示出本發明一實施例之電源轉換器的方塊示意圖。本實施例中，電源轉換器100以隔離式交直流轉換器(isolated type AC-DC converter)為例來說明，但本發明不限於此，電源轉換器100亦可為其他型式的電源轉換器。在隔離式交直流轉換器的實施例中，電源轉換器100可將一輸入電壓VIN轉換為一輸出電壓VOUT。電源轉換器100包含: 一變壓器電路15、一功率開關16、一電流感測電阻(Current sensing resistor) Rcs 以及一開關控制單元13，其中開關控制單元13例如但不限於可製作成一積體電路。此外，電源轉換器100尚可選擇性地包含一二次側電路12、一反饋電路14、以及在電流感測電阻Rcs與開關控制單元13之間可選擇性地設置一補償電阻R1。隔離式交直流轉換器為本技術者所熟悉的電路，因此除了與本案有關的部分之外，其他電路細節省略繪示，以使圖面簡潔。
需說明的是，電源轉換器100不限於為隔離式交直流轉換器，亦可為其他型式的切換式電源轉換器(switching power converter)，例如但不限於同步與非同步升壓、降壓、升降壓、反壓型電源轉換器等，如第8A-8J圖所示。在這些切換式電源轉換器(包括隔離式交直流轉換器)中，都具有一開關控制單元(第8A-8J圖中未示出)，根據相關於該輸出電壓之一反饋訊號(第8A-8J圖中未示出)，控制至少一功率開關，此功率開關控制一儲能/釋能單元(變壓器或電感)，以將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT。本發明可適用於任何類型的切換式電源轉換器。
變壓器電路15包括一主要繞組 (primary winding)W1、一次要繞組(secondary winding)W2 與一第三繞組(tertiary winding)W3。主要繞組位於變壓器電路15的一次側15a，用以接收輸入電壓VIN。次要繞組W2位於變壓器電路15的二次側15b，用以於一輸出端OUT產生輸出電壓VOUT。第三繞組W3位於變壓器電路15的一次側15a，用以根據輸入電壓VIN，產生相關於輸入電壓VIN的資訊。在一實施例中，輸入電壓VIN可藉由一交流電源Vac經由一整流電路11而產生。
功率開關16與變壓器電路15的主要繞組W1耦接，用以根據一操作訊號S1而導通或關閉，以控制流過主要繞組W1的電流，進而藉由次要繞組W2的感應，而將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT。
開關控制單元13用以產生操作訊號S1 (自其操作訊號端GATE輸出操作訊號S1)，以控制功率開關16的導通或關閉。在本實施例中，開關控制單元13根據自其電流感測端CS所接收到的電流感測訊號、以及自其反饋訊號端FB所接收到的反饋訊號FB Signal，而產生操作訊號S1。在其他實施例中，例如但不限於當電源轉換器100為其他型式的切換式電源轉換器時，開關控制單元13可以用不同的反饋控制方式來產生操作訊號S1。同理，由於電源轉換器10在本實施例中係以隔離式交直流轉換器為例來說明，因此，在一實施例中，反饋電路14對應地可為一隔離式反饋電路，例如為一光耦合電路，但本發明不限於此。當電源轉換器100為其他型式的切換式電源轉換器時，反饋電路14例如但不限於可為其他形式的反饋電路(例如電阻分壓電路)、或甚至可以省略。又，同理，當電源轉換器100為其他型式的切換式電源轉換器時，二次側電路12可以省略。
電流感測電阻Rcs用以感測流過功率開關16的電流；電流感測電阻Rcs的一端與功率開關16耦接，另一端耦接於地。在本實施例中，在電流感測電阻Rcs與開關控制單元13之間可選擇性地設置一補償電阻R1。此補償電阻R1耦接於電流感測電阻Rcs和開關控制單元13的電流感測端CS之間，其作用是形成一偏壓VR1，以調整開關控制單元13所接收到的電流感測訊號。舉例而言，電源轉換器100可能會應用於不同的場合，這些不同的場合中輸入電壓VIN可能不同(例如90V~265V)，造成功率開關16導通時流過的電流量有所不同，但開關控制單元13內部的參數卻是固定的。藉由補償電阻R1，可使相同的開關控制單元13得以應用在不同輸入電壓VIN的場合。但需說明的是: 本發明也可以應用在沒有設置補償電阻R1的情況。
雖然設置償電阻R1可使相同的開關控制單元13得以應用在不同輸入電壓VIN的場合，但償電阻R1所形成的偏壓VR1也造成開關控制單元13無法精確讀取電流感測電阻Rcs上的實際電壓。因此，若是電流感測電阻Rcs發生短路，先前技術中，難以正確地判斷出來。
為解決此問題，根據本發明，開關控制單元13根據電流感測訊號Vcs (自其電流感測端CS取得)而於一第一延遲時間T1取得一第一取樣電壓Vcs1、且於一第二延遲時間T2產生一第二取樣電壓Vcs2 (請參考第5圖，容後詳述)，以判斷電流感測電阻Rcs發生短路。此外，如果在不同的場合中輸入電壓VIN可能不同， 則根據本發明，開關控制單元13可更根據與相關於輸入電壓VIN的資訊，來調整其判斷。本發明如何判斷電流感測電阻Rcs發生短路，將於後文中詳述。
請同時參考第3圖及第4圖。第3圖示出本發明之開關控制單元13的一具體實施例。第4圖示出本發明之操作訊號產生電路133的一具體實施例。
如第3圖所示，開關控制單元13包括:一電流感測電阻短路偵測電路132以及一操作訊號產生電路133。在本實施例中，假設輸入電壓VIN可能不同，因此開關控制單元13自輸入電壓端DMAG接收相關於輸入電壓VIN的資訊，此相關於輸入電壓VIN的資訊例如但不限於可藉由一輸入電壓偵測電路131來取得(輸入電壓偵測電路131的其中一個實施例請參閱第1圖)。
操作訊號產生電路133根據反饋訊號FB Signal、電流感測訊號Vcs及電流感測電阻短路訊號S2，產生操作訊號S1。當判斷電流感測電阻Rcs有短路狀況發生時，電流感測電阻短路偵測電路132產生一電流感測電阻短路訊號S2。當產生電流感測電阻短路訊號S2時，本發明例如但不限於可用下述三種方式來處理: (1)電源轉換器100可關閉功率開關16; 或是(2)電源轉換器100可以直接關機;  或是(3)為了避免雜訊造成誤動作，電流感測電阻短路訊號S2可輸入至一計數器134，當計數器134達一門檻值時，才產生一關機訊號S3，以命令電源轉換器100直接關機。
關於操作訊號產生電路133如何根據反饋訊號FB Signal、電流感測訊號Vcs及電流感測電阻短路訊號S2，產生操作訊號S1，其具體的硬體實施方式可如第4圖所示。如第4圖所示，在一實施例中，操作訊號產生電路133可包含: 一震盪器1331、一閂鎖器1333、一驅動閘1332。此外，操作訊號產生電路133所包含的其他電路細節可如第4圖所示。其中，震盪器1331、閂鎖器1333及驅動閘1332的技術特徵並非本案重點，於此不贅述。
請同時參考第3圖及第5圖。第5圖示出本發明之電流感測電阻短路偵測電路132的一具體實施例。
在本實施例中，判斷電流感測電阻Rcs是否有一短路狀況發生的方式為: 當第一取樣電壓Vcs1與第二取樣電壓Vcs2彼此之間的電壓差ΔV小於一參考電壓VTH_CSS 時，判斷電流感測電阻Rcs有一短路狀況發生。
關於電流感測電阻短路偵測電路132如何產生電流感測電阻短路訊號S2，其具體的硬體實施方式可如第5圖所示。如第5圖所示，電流感測電阻短路偵測電路132包括: 一延遲時間產生單元1320、一取樣電路1323、一加法電路1324、一比較器1325以及一單擊(one shot)邏輯電路1326。
在本實施例中，電流感測電阻短路偵測電路132根據輸入電壓相關訊號VIN_Signal及電流感測訊號Vcs而於第一延遲時間T1產生第一取樣電壓Vcs1、且於第二延遲時間T2產生第二取樣電壓Vcs2。
更詳細地說，在本實施例中，電流感測電阻短路偵測電路132的延遲時間產生單元1320可包括一比較器1321及一比較器1322。比較器1321根據輸入電壓相關訊號VIN_Signal以及一參考電壓Vref1而產生第一延遲時間T1，表示輸入電壓相關訊號VIN_Signal上升到達參考電壓Vref1之時間；比較器1322根據輸入電壓相關訊號VIN_Signal以及一參考電壓Vref2而產生第二延遲時間T2，表示輸入電壓相關訊號VIN_Signal上升到達參考電壓Vref2之時間。此安排的目的，是使第一延遲時間T1和第二延遲時間T2相關於輸入電壓VIN，以因應不同輸入電壓VIN的場合；但如果輸入電壓VIN為固定，則第一延遲時間T1和第二延遲時間T2可為固定的預設值。
取樣電路1323於第一延遲時間T1時，對電流感測訊號Vcs取樣產生第一取樣電壓Vcs1、又於第二延遲時間T2時，對電流感測訊號Vcs取樣產生第二取樣電壓Vcs2。
加法電路1324用以根據第一取樣電壓Vcs1及第二取樣電壓Vcs2，產生第一取樣電壓Vcs1與第二取樣電壓Vcs2彼此之間的電壓差ΔV。
比較器1325用以根據第一取樣電壓Vcs1與第二取樣電壓Vcs2彼此之間的電壓差ΔV以及參考電壓VTH_CSS ，產生一比較訊號SC。在一實施例中，此比較訊號SC即可作為電流感測電阻短路訊號S2。
在另一實施例中，可更包括一單擊(one shot)邏輯電路1326用以根據比較訊號SC及操作訊號S1，產生電流感測電阻短路訊號S2，亦即，使電流感測電阻短路訊號S2的產生時間點，與操作訊號S1相關，以避免在操作訊號S1不導通功率開關16時造成誤判。
在本實施例中，參考電壓VTH_CSS 可代表電流感測訊號Vcs之一安全下限值，或基於設計需要所為之一預設值。
以上電路如何判斷電流感測電阻Rcs是否發生短路，可由第6圖更清楚地了解。請參考第6圖，其示出當電流感測電阻在正常或短路狀況時，延遲時間與取樣電壓彼此之間的關係示意圖。在本發明中，當第一取樣電壓Vcs1與第二取樣電壓Vcs2彼此之間的電壓差小於一參考電壓VTH_CSS 時，表示電阻值過低，可判斷電流感測電阻Rcs有一短路狀況發生。如第6圖所示，可預設一個電流感測訊號臨界值VCS _th，其在第一延遲時間T1_th時所對應的第一取樣電壓Vcs1_th與在第二延遲時間T2_th時所對應的第二取樣電壓Vcs2_th彼此之間的電壓差即為參考電壓VTH_CSS 。在正常電流感測訊號VCS _no的狀況下，其在第一延遲時間T1_no時所對應的第一取樣電壓Vcs1_no與在第二延遲時間T2_no時所對應的第二取樣電壓Vcs2_no彼此之間的電壓差ΔV_no應大於參考電壓VTH_CSS 。在此狀況下，電流感測電阻短路偵測電路132不會產生電流感測電阻短路訊號S2。
在異常電流感測訊號VCS _ab的狀況下，其在第一延遲時間T1_ab時所對應的第一取樣電壓Vcs1_ab與在第二延遲時間T2_ab時所對應的第二取樣電壓Vcs2_ab彼此之間的電壓差ΔV_ab小於參考電壓VTH_CSS 。在此狀況下，電流感測電阻短路偵測電路132會產生電流感測電阻短路訊號S2。
值得注意的是，為因應輸入電壓VIN之不同，本發明之第一延遲時間與第二延遲時間可以適應性地調整，此點可由第7圖解釋。
請參考第7圖，其示出本發明之第一延遲時間與第二延遲時間可因應輸入電壓VIN之不同而適應性地調整。輸入電壓VIN不同時，電流感測訊號Vcs的斜率也會不同。因此，輸入電壓VIN較高時，第一延遲時間與第二延遲時間之間的時間差可以相對地較短，而輸入電壓VIN較低時，第一延遲時間與第二延遲時間之間的時間差可以相對地較長。此即第5圖中，延遲時間產生單元1320根據輸入電壓相關訊號VIN_Signal而產生第一延遲時間T1與第二延遲時間T2之目的。舉例而言，請參考第7圖，正常電流感測訊號VCS _no對應於較高的輸入電壓VIN，其第一延遲時間T1_no和第二延遲時間T2_no間的時間差較短。正常電流感測訊號VCS’ _no對應於次高的輸入電壓VIN，其第一延遲時間T1’_no和第二延遲時間T2’_no間的時間差略長。正常電流感測訊號VCS” _no對應於最低的輸入電壓VIN，其第一延遲時間T1”_no和第二延遲時間T2”_no間的時間差最長。
又，值得注意的是，以上方式為「設定兩延遲時間點、根據這兩時間點的電壓差來進行判斷」。其在概念上，也可以等效地以「設定兩電壓點、根據這兩電壓點的時間差來進行判斷」來達成，但電路實現上，後者比較複雜。後者的實施方式，可將電流感測訊號Vcs與兩電壓參考值(第一、第二電壓參考值)比較，並自到達第一電壓參考值開始計數。若到達第二電壓參考值的時間過長(例如可設一預設時間，當達於該預設時間時)，就可產生電流感測電阻短路訊號S2。其中，第一、第二電壓參考值，及/或該預設時間，也都可以因應輸入電壓VIN之不同而適應性地調整。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。此外，本發明的任一實施型態不必須達成所有的目的或優點，因此，請求專利範圍任一項也不應以此為限。
100‧‧‧電源轉換器
11‧‧‧整流電路
12‧‧‧二次側電路
13‧‧‧開關控制單元
131‧‧‧輸入電壓偵測電路
132‧‧‧電流感測電阻短路偵測電路
1320‧‧‧延遲時間產生單元
1321‧‧‧比較器
1322‧‧‧比較器
1323‧‧‧取樣電路
1324‧‧‧加法電路
1325‧‧‧比較器
1326‧‧‧單擊邏輯電路
133‧‧‧操作訊號產生電路
1331‧‧‧震盪器
1332‧‧‧驅動閘
1333‧‧‧閂鎖器
134‧‧‧計數器
14‧‧‧反饋電路
15‧‧‧變壓器電路
15a‧‧‧一次側
15b‧‧‧二次側
16‧‧‧功率開關
CS‧‧‧電流感測端
CLK‧‧‧時脈訊號
DMAG‧‧‧輸入電壓端
FB‧‧‧反饋訊號端
FB Signal‧‧‧反饋訊號
GATE‧‧‧操作訊號端
GND‧‧‧接地電位
Q‧‧‧閂鎖器的輸出端
R‧‧‧閂鎖器的輸入端
Rcs‧‧‧電流感測電阻
R1‧‧‧補償電阻
S‧‧‧閂鎖器的輸入端
S1‧‧‧操作訊號
S2‧‧‧電流感測電阻短路訊號
S3‧‧‧關機訊號
SC‧‧‧比較訊號
T1‧‧‧第一延遲時間
T1_ab‧‧‧第一延遲時間
T1_ab‧‧‧第一延遲時間
T1_no‧‧‧第一延遲時間
T1’_no‧‧‧第一延遲時間
T1’’_no‧‧‧第一延遲時間
T1_th ‧‧‧第一延遲時間
T2  ‧‧‧第二延遲時間
T2_ab‧‧‧第二延遲時間
T2_no‧‧‧第二延遲時間
T2’_no‧‧‧第二延遲時間
T2’’_no‧‧‧第二延遲時間
T2_th‧‧‧第二延遲時間
ΔT‧‧‧時間差
OUT‧‧‧輸出端
Vac‧‧‧交流電源
Vcs‧‧‧電流感測訊號
Vcs1‧‧‧第一取樣電壓
Vcs2‧‧‧第二取樣電壓
Vcs2_ab‧‧‧第二取樣電壓
Vcs2_no‧‧‧第二取樣電壓
Vcs2_th‧‧‧第二取樣電壓
VCS_ab‧‧‧異常電流感測訊號
VCS_no‧‧‧正常電流感測訊號
VCS’_no‧‧‧正常電流感測訊號
VCS’’_no‧‧‧正常電流感測訊號
VCS_th‧‧‧電流感測訊號臨界值
VIN‧‧‧輸入電壓
VIN_Signal‧‧‧輸入電壓相關訊號
VOUT,VOUT1,VOUT2‧‧‧輸出電壓
VR1‧‧‧偏壓
Vref1‧‧‧參考電壓
Vref2‧‧‧參考電壓
VTH_CSS‧‧‧參考電壓
ΔV_ab‧‧‧電壓差
ΔV_no‧‧‧電壓差
W1‧‧‧主要繞組
W2‧‧‧次要繞組
W3‧‧‧第三繞組
第1圖示出本發明一實施例之電源轉換器的方塊示意圖。 第2圖示出本發明之反饋電路14的一實施例。 第3圖示出本發明之開關控制單元13的一具體實施例。 第4圖示出本發明之操作訊號產生電路133的一具體實施例。 第5圖示出本發明之電流感測電阻短路偵測電路132的一具體實施例。 第6圖示出當電流感測電阻在正常或短路狀況時，延遲時間與取樣電壓彼此之間的關係示意圖。 第7圖示出本發明之第一延遲時間與第二延遲時間彼此之間具有一比例關係。 第8A-8J圖舉例顯示各種型式的切換式電源轉換器。
13‧‧‧開關控制單元
132‧‧‧電流感測電阻短路偵測電路
133‧‧‧操作訊號產生電路
134‧‧‧計數器
16‧‧‧功率開關
DMAG‧‧‧輸入電壓端
FB Signal‧‧‧反饋訊號
S1‧‧‧操作訊號
S2‧‧‧電流感測電阻短路訊號
S3‧‧‧關機訊號
Vcs‧‧‧電流感測訊號
VIN_Signal‧‧‧輸入電壓相關訊號

Claims (15)

  1. 一種電源轉換器，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含: 一儲能/釋能單元; 一功率開關，用以根據一操作訊號而導通或關閉，以控制該儲能/釋能單元，進而將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一電流感測電阻，其一端與該功率開關耦接，其另一端耦接於地;  以及 一開關控制單元，用以產生該操作訊號，以控制該功率開關，並且，該開關控制單元與該電流感測電阻耦接，以取得一電流感測訊號，而於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓; 其中，當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中該開關控制單元更取得相關於該輸入電壓的資訊，並根據該資訊來適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中該儲能/釋能單元包括一變壓器電路，或一電感。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電源轉換器，其中該開關控制單元包括一電流感測電阻短路偵測電路，當判斷該電流感測電阻有該短路狀況發生時，該電流感測電阻短路偵測電路產生一電流感測電阻短路訊號，其中該電流感測電阻短路偵測電路包括: 一延遲時間產生單元，用以根據該輸入電壓相關訊號而產生該第一延遲時間與該第二延遲時間; 一取樣電路，用以根據該第一延遲時間對該電流感測訊號產生該第一取樣電壓、及根據該第二延遲時間對該電流感測訊號產生該第二取樣電壓; 一加法電路，用以根據該第一取樣電壓及該第二取樣電壓，產生該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差; 以及 一比較器，用以根據該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差以及該參考電壓，產生一比較訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換器，其中該電流感測電阻短路偵測電路更包括一單擊(one shot)邏輯電路，用以根據該比較訊號，在相關於該操作訊號的時間，產生該電流感測電阻短路訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，更包含: 一補償電阻，耦接於該電流感測電阻與該開關控制單元之間，其中該補償電阻用以形成一偏壓。
  7. 一種電源轉換器中的開關控制電路，該電源轉換器以一功率開關將控制一儲能/釋能單元，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該開關控制電路包含: 一操作訊號產生電路，根據相關於該輸出電壓之一反饋訊號、以及相關於流過該功率開關電流之一電流感測訊號，產生該操作訊號，其中該電流感測訊號相關於與該功率開關耦接之一電流感測電阻上的電壓；以及 一電流感測電阻短路偵測電路，其中該電流感測電阻短路偵測電路於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓; 其中，當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器中的開關控制電路，其中該開關控制電路更取得相關於該輸入電壓的資訊，並根據該資訊來適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換器中的開關控制電路，其中該電流感測電阻短路偵測電路包括: 一延遲時間產生單元，用以根據該輸入電壓相關訊號而產生該第一延遲時間與該第二延遲時間; 一取樣電路，用以根據該第一延遲時間對該電流感測訊號產生該第一取樣電壓、及根據該第二延遲時間對該電流感測訊號產生該第二取樣電壓; 一加法電路，用以根據該第一取樣電壓及該第二取樣電壓，產生該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差; 以及 一比較器，用以根據該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差以及該參考電壓，產生一比較訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電源轉換器中的開關控制電路，其中該電流感測電阻短路偵測電路更包括一單擊(one shot)邏輯電路，用以根據該比較訊號，在相關於該操作訊號的時間，產生該電流感測電阻短路訊號。
  11. 一種電源轉換器，用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含: 一儲能/釋能單元; 一功率開關，用以根據一操作訊號而導通或關閉，以控制該儲能/釋能單元，進而將該輸入電壓轉換為該輸出電壓; 一電流感測電阻，其一端與該功率開關耦接，其另一端耦接於地;  以及 一開關控制單元，用以產生該操作訊號，以控制該功率開關，並且，該開關控制單元與該電流感測電阻耦接，以取得一電流感測訊號，而於該電流感測訊號到達一第一電壓參考值時開始計數、且於該電流感測訊號到達一第二電壓參考值時停止計數; 其中，當該計數時間達於一預設時間時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電源轉換器，其中該開關控制單元因應輸入電壓之不同而適應性地調整該第一、該第二電壓參考值，及/或該預設時間。
  13. 一種用於電源轉換器的電流感測電阻短路偵測方法，該電源轉換器以一功率開關將控制一儲能/釋能單元，以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓，該電源轉換器包含與該功率開關耦接之一電流感測電阻，該電流感測電阻短路偵測方法包含: 根據一電流感測訊號，於一第一延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第一取樣電壓、且於一第二延遲時間對該電流感測訊號取樣產生一第二取樣電壓與相關於該輸入電壓的資訊而於一第一延遲時間產生一第一取樣電壓且於一第二延遲時間產生一第二取樣電壓，其中該電流感測訊號相關於與該功率開關耦接之一電流感測電阻上的電壓; 以及 當該第一取樣電壓與該第二取樣電壓彼此之間的電壓差小於一參考電壓時，判斷該電流感測電阻有一短路狀況發生。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電流感測電阻短路偵測方法，更包含: 根據相關於該輸入電壓的資訊，產生一輸入電壓相關訊號; 以及 根據該輸入電壓相關訊號而適應性地調整該第一延遲時間和該第二延遲時間。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電流感測電阻短路偵測方法，其中當判斷該電流感測電阻有該短路狀況發生時，更進行以下步驟至少之一: (1) 關閉該功率開關; (2) 命令該電源轉換器關機; 或 (3) 計數該電流感測電阻短路訊號，當該計數值達於門檻值時，命令該電源轉換器關機。
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