TW423198B - Switching regulator control circuit of PWM system and switching regulator thereof - Google Patents

Description

經 濟 部 t' 央 樣 準 消 費 合 作 社 印 % 2 m 8 A7 _B7___五、發明説明（1 ) 〔發明背景〕 本發明關於脈波寬度調變系統之轉換式調整器控制電 路，其可以即使一低輸入電源供應電壓時，依據~轉換式 調整器（此後稱'^sw調整器之輸入電源電壓，供給 一大電流至負載，其即使於例如負載短路之過載狀態中， 於高輸入電源供應電壓時，仍可以防止大於所需之大電流 —傳統P FM SW調整器控制電路，已知一示於第 5圖之電路圖中之SW調整器電路。即，其中提供一誤差 放大器1 3，其放大於參考電壓電路1 0之參考電壓 及分泄電阻1 1及1 2節點之電壓間之差電壓，分 泄電阻係分壓轉換式調整器之輸出端5之輸出電壓 。假設誤差放大器13之輸出電壓是，參考電壓電 路1 0之輸出電壓是，及分泄電阻1 1及1 2之節 點電壓爲从，，若V〃f>Va ’則Verr變高，但相反地 ，若V r e f < V a，則其變低。 一PWM(脈波寬度調變）比較器15比較一振盪電 路1 4之輸入電壓Vtfl，例如一三角波與誤差放大器 1 3之輸出，以輸出一信號。這是如第6圖所示’ 即，PWM比較器1 5之輸出VPwm之脈波寬是藉由誤差 放大器1 3之輸出電壓之上下所控制。只有於此脈 衝寬度週期時，用於轉換式調整器之開關元件是被開/關 控制a這是所謂轉換式調整器之PWM操作》 同時，一比較器1 7之輸出Vt〇mp變成低位準，當 I----------裝-- (請先閱讀背面之注意事¾..^寫本頁) -*?τ- 線 本紙乐尺度逋用中國國家標率（CNS ) Α4洗格（210Χ297公釐） 經濟部中央榡準局男工消费合作社印製 _B7_ 五、發明説明（2 )

Vui2<Vtd時，該比較器比較參考電壓電路16之參 考電壓値vrei2與振盪電路14之三角波輸出電壓値 Vtri。當比較器1 7之輸出Vt〇rap變成低位準時，其輸 出係被輸入至一及閘1 8，及閘1 8之輸出Vand是一直 爲低位準。即，轉換式調整器之最大工作比（用於轉換式 調整器中之開關元件導通對轉換式調整器之開關週期之週 期之最大比値；此後稱ό最大工作比sa )係藉由設定參考電 壓値VrEf2於振盪電路1 4之三角波V〇s之某一位準而 加以決定。一般而言，當轉換式調整器時，若用於轉換式 調整器中之開關元件週期較長，則用以供給電能至負載之 容量增加。例如，當負載加重時，即，當輸出負載電流値 變大時，轉換式調整器之輸出電壓下降，及由分泄電阻所 分壓之電壓Va下降。結果，因爲誤差放大器1 3之輸出電 壓Vu:隨著PWM比較器1 5之輸出VPwm之脈波寬度 加寬而增加（工作比變大），脈波寬度係被控制，使得輸 出電壓V。。t被保持定値。 相反地，當負載變輕時，即，當負載電流値變小時’ 轉換式調整器之輸出電壓增加，由分泄電阻所分壓之電壓 Va增加。結果，因爲誤差放大器1 3之輸出電壓Verr隨 著PWM比較器1 5之輸出VPWm之脈波寬度變窄而降低 (工作比變小），及脈波寬度係被控制’使得輸出電壓 被保持定値。 即，誤差放大器1 3之輪出電壓Verr依據負載電流 値加以改變，以控制轉換式調整器之脈波寬度。 ----------装-- (請先閱讀背面之注項ί.ίΐ寫本頁) 訂 線 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4祝格（210 X 297公釐） _ 5 _ 經濟部中央橾率局員工消費合作社印装 ..^3198 at B7 五、發明説明（3 ) 一般而言，於轉換式調整器中，儲存於線圈中之能量 取決於線圈端間之壓差，即一輸入電源電壓’輸入電源電 壓愈高能量愈高。即，即使相同負載中，較低輸入電源電 壓需要較大脈寬，以導通用於轉換式調整器中之開關元件 ，而較高輸入電源供給電壓則以較小脈寬導通用於轉換式 調整器中之開關元件。 然而，傳統轉換式調整器有著以下之問題。即，若最 大工作比很小，當電源電壓很小時，由於開關操作之線圈 能量很小，結果並不能供給大負載電流。同時，若最大工 作比很大，當電魅電壓高時，即使一異常狀態，例如短路 發生，因爲開關操作線圈能量大，則流於電源電路或開關 元件中之大電流，對其造成損壞= 由上看來，爲了解決上述問題，本發明之目的是提供 一電源電壓依附至P FM系統之轉換式調整器之最大工件 比，以當電源電壓低時，設定最大工作比爲大，當電源電 壓爲高時，設定最大工作比爲小，使得即使於低電源電壓 時，一能量可以足夠地供給至一負載，及一電源電流及一 開關電流（一流動於用於轉換式調整器中之開開元件中之 電流）係被抑制，即使當電源電壓爲高時，異常現象，例 如負載短路發生》 〔發明槪要〕 爲了解決上述問題，依據本發明，其中提供有一轉換 式調整器控制電路，其中一電源電壓依附性係提供給最大 本紙張尺度適用中國国家標準（CNS )八4思格（210Χ297公釐） -6- ---------^-- (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -1Τ 4 2 3 19 8 A7 B7 經濟部中央樣準局負工消費合作杜印装 五、發明説明（4 ) 工作比，藉以當電壓電壓低時’不損失至負載之能量供給 容量，當電源電壓高時，並於負載發生異常時’抑制電源 電流及開關電流。 〔圖式簡要說明〕 第1圖爲一例示圖，示出依據本發明之轉換式調整器 控制電路。 第2圖爲一例示圖，示出於第1圖中之轉換式調整器 控制電路之操作。 第3圖爲一例示圖，示出依據本發明及傳統SW調整 器之轉換式調整器中之最大能量供給容量之電源電壓依附 性。 第4圖爲一例示圖，示出依據本發明之靴帶式轉換式 調整器之結構。 第5圖爲一例示圖，示出傳統轉換式調整器控制電路 〇 第6圖爲一例示圖，示出於第5圖中之轉換式調整器 控制電路之操作·> 主要元件對照表 1 0 參考電壓電路 11 分泄電阻 1 2 分泄電阻 13 誤差放大器 1 4 振盪電路 1 5 P W Μ比較器 1 6 參考電壓電路 17 比較器 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4祝格（2丨0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項一寫本頁 4 2 3 19 8 A7 B7 五、發明説明（5 ) 18 及 閘 2 0 輸 入電源 2 1 線 圈 2 3 整 流元件 2 4 輸 出 電 容 2 5 負 載 3 0 開 關 調 整器控制電路 10 0 電 源 電 壓產生電路 〔詳細說明〕 此後，本發明將參考附圖加以說明。第1圖是一電路 圖’示出依據本發明之一實施例之轉換式調整器控制電路 ° —參考電壓電路1 0，分泄電阻1 1，1 2，一誤差放 大器13，一振盪電路14，一 PWM比較器15，一決 定最大工作比之比較器1 7，及一及閘1 8係相同於先前 技藝者。比較器1 7之输入脈衝端是未被輸入一已知電壓 作爲參考電壓，而是一電壓產生電路1 〇 〇之輸出電壓値 V Γ e f 1 Ο Ο ΰ 經濟部中央樣率局貝工消费合作社印製 n —J I ϊ· - - - - - m I (請先閲讀背面之注意Ϋ項ί ..寫本頁) 線 電壓產生電路1 Ο 0之輸出電壓値vrefl()。具有一 電壓源電壓依附性，其當電源電壓高時變低，相反地，當 電源電壓變低時爲高。因爲最大工作比是由振盪電路1 4 之三角波對比較器1 7之負輸入及正輸入之VreilQQ之 位準’若V ^ e f i 0。之電壓爲高，則最大工作比變大，但 若V M f i Q。之電壓變低，則工作比變小。 也就是，當電源電壓爲高時，最大工作比變小，而當 電源電壓爲小時，最大工作比變大。這是如第2圖所示β 一實線a代表最大工作比，及一實現b代表電壓產生電路 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4iH格（210X297公釐} -8 - 4 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 2319 8 at ___ ___B7_____'五、發明説明（6 ) 1 0 0之輸出電壓値。。橫座標代表電源電壓， 當電源電壓爲高時，之値爲低，最大工作比降 低。 一般而言，轉換式調整器之最大工作比是於約8 0至 90%之間，取決於電源電壓而定。但，於本發明中，當 電源電壓爲低時，最大工作比變成大至約8 0至9 0%， 但當電源電壓爲高時，最大工作比變成6 0%或更低《以 此方式，當電源電壓爲低時，能量係足夠地低而給予負載 ，當電源電壓爲高時，可以防止較所需爲多之能量供給至 負載。 相較於先前技藝及本發明之最大能量供給容量至轉換 式調整器之負載之電源電壓依附性係示於第3圖。一實線 c代表傳統轉換式調整器，及實線d代表依據本發明之轉 換式調整器之例子。橫座標代表電源電壓，及縱座標代表 供給至負載之能量。於先前技藝中，因爲相對於電源電壓 最大工作比是固定的，所以，當電源電壓由於例如短路發 生之異常而爲高時，供給至負載之容量變成高•則對電源 電路或用於轉換式調整器中之開關元件造成損壞。另一方 面，本發明可以防止此問題。 於上述說明中，電源電壓產生電路1 0 0之特定結構 係被省略，但明顯地，其可以以使用運算放大器等而簡單 加以構建》 第4圖示出依據本發明之轉換式調整器之實施例。第 4圖之轉換式調整器是一靴帶式，及一輸入電源2 0係連 I------------裝-- 請先閲讀背面之注意事項f /寫本頁) ,11 線1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4^ ( 210X297公釐） -9- 3 198 A7 ____B7_ 五、發明説明（7 ) 接至一線圈2 0及本發明之轉換式調整器控制電路3 0， 其係示於第1圖中》—整流元件2 3係連接於線圈2 1及 輸出電容2 4之間。負載2 5係並聯連接於輸出電容。 換句話說，轉換式調整器控制電路3 0之最大工作比 依據電源電壓（輸入電源2 0之電壓値）變化。 依據本發明之轉換式調整器控制電路具有一優點，是 因爲電源電壓依附至最大工作比，低電源供給電壓時，能 容供給至負載之容量可以增加，較所需爲高之能量供給可 以於高電源電壓時被抑制，結果，電源電路或於轉換式調 整器中之開關元件可以防止被異常現象，例如負載短路所 損壞。 ------------裝— (請先閲讀背面之注意事項f V寫本頁 訂 線 經濟部中央橾準局真工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國®家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） .-j〇 .

Claims (1)

1. 4:3 198 1〇23 3 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1 . 一種脈波寬度調變系統之轉換式調整器控制電路 ，其特徵在於一輸入電源電壓依附性係提供於最大工作比 中。 2 . —種轉換式調整器，使用如申請專利範圍第1項 所述之脈波寬度調變系統之轉換式調整器控制電路。 --------^ 丨^! (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) '1Τ. 線一 經濟部中央揉率局貝工消費合作社印製 本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS ) Α4規《格（210X297公釐） 7ΤΠ