TW472433B - PWM generator and SMPS using the PWM generator - Google Patents

Description

472433 A7 ______B7 五、發明説明（）} 發明背景 (a) 發明之技術領域 本發明有關於一種交換式電源供應器（SMPS)。更特 地…’本發明是關於一'種用以由‘I用一操作脈寬調變（PWM) 5 產生器的開關而防止電竦被浪費之SMPS。 (b) 相關技術之描述 一個SMPS根據一開關構件之開關操作而供應電源。 第1圖是一個傳統SMPS之示意圖。 傳統的SMPS包含一個一次的電源供應器1〇、一個電 10 阻器R、一個第二電源供應器20、一個回授單元30、一個 開關控制器40、及一個電源單元50 » 該一次電源供應器10包含一個橋式二極體整流器i 及一個電容器Cl ;該第二電源供應器20包含一個變壓器 2、一個二極體D1、及一個電容器C1;該回授單元30包含 15 —個誤差放大器31、一個光電耦合器32、及電容器C3; 該開關控制器40包含一個PWM產生器41、一個金屬氧化 物半導體場效電晶體（MOSFET)Ml、及二極體〇2 ;該電源單 元50.包含一個電容器C4、一個線圈L1、及一個二極體d3。 在此，該開關控制器40被製造為一個晶圓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 傳統的SMPS之操作現將被描述》 當AC電源被供應至該一次電源供應器丨〇且被通過該 橋式二極體整流器1時’一個全波整流被執行在該AC電源 上，之後該橋式二極體整流器1的一輸出電源由該電容器 C1所平順化，藉此完成AC電源至DC電源之轉換。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 472433 A7 B7 五、發明説明（）2 ~ (请先閱讀背面之注意事項存填寫本貢) 因為該電晶體Ml在該SMPS開始被驅動時切斷，所以 該平順的DC電流並沒有流向該變壓器2之一個—次線圈， 反而流過該電阻器 亦即’因為該PWM產生器41在一驅動電壓源Vcc變為 5 大於一預定值時開始驅動’所以通過該電阻器R之電流並 未流向該PWM產生器41，反而流向該電源單元50使得該 電容器C4充電。當該電容器C4被充電至電力電位之一預 定準位時，亦即’ 一個電位等於Vcc，該p龍產生器4丨開 始驅動》 10 該PWM產生器41接收該驅動電壓源Vcc及輸出一具有 預定作用比的脈衝至該電晶體Ml之一閘極，且該電晶體 Ml藉由此脈衝來重覆導通及切斷之操作。在該電晶體 被導通之間隔期間，該平順的DC電流流向該變壓器2之一 次線圈’使得該一次線圈以該電流充電。另一方面，在該 15 電晶體Ml被切斷之間隔期間’該平順的DC電流並沒有流 向該一次線圈，且該一次線圈傳送儲存的電流至該變壓器 之二次線圏。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 傳送至二次線圈的電流由該二極體D1整流為一個正 電流且藉由該電容器C2使其再次平順。由該電容C2所平 20 順化的電壓被作為該SMPS之一輸出電壓》 該回授單元30的放大器31將該輸出電壓放大至一足 以操作該光電耦合器32之電壓準位，且該光電耦合器32 在一個放大的輸出電壓變為大於一預定值時開始驅動，使 得該電容器C3充電。 5 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） 經濟智慧財產局員工消費合作社印製 472433 Μ --Β7 五、發明説明（）3 在充電至該電容器C3的電壓增加時，該PWM產生器 41降低輸出時鐘脈衝之作用比，且在充電至該電容器C3 的電壓降低時，該PWM產生器41增加該輸出時鐘脈衝之作 用比。該時鐘脈衝'的作用比之增加造成自該變壓器2的一 5 次線圈傳送之電流增加，而該時鐘脈衝的作用比之降低造 成自該變壓器2的一次線圈傳送之電流降低。傳送至該二 次線圈之電流量是由該電晶體Ml的開關操作所調整，因 此，該輸出電壓的大小變化。 在該PWM農生器41開始驅動後，流過該電阻器r之 10電流在該PWM產生器41之操作中是不需要的。然而，因為 該電流仍舊連續地被供應通過該電阻器R，所以電源被浪 費。再者，該開關控制器40之額外電阻器R增加製造成本。 發明之概要說明 本發明之一目的是提供一個將電源消耗量減至最低 15 及具有一低製造成本之SMPS。 在本發明之一層面中，一個PWM產生裝置包含一個將 AC電流轉換為DC電流之電源供應器；一個將該電源供應 器的DC電流轉換為一負載所需之DC電源之變壓器；一個 輸出單元，其將該變壓器的輸出電流轉換為DC電流且供應 2〇至負載；一個在一回授電壓上執行回授操作之回授單元， 戎回授單70對應於該輸出單元之輸出電流，使該回授電壓 被供應至該變壓器之一個一次線圈；一個形成一電壓源之 電源單元，·一個感測電阻器，具有一個與該電晶體的電源 耦合之第一端部及一個接地之第二端部；一個内部開關， u^i - lm —^^1 ί |( 1^1 - ——i m . nn n^i nn 一OJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6

472433 經濟部智慧財度局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（）4 其藉由導通或切斷來連接或切斷該電流，因此自該電源供 應器輸出之DC電流被供應至該電源單元；一個調節器，其 在该電壓源的一準位被定置在一第一參考準位及一第二參 考準位間時切斷核内:部開關，且在該電壓源的準位小於該 5 第一參考準位或大於該第二參考準位時導通該.内部開關； 一個偏壓單元，其根據該調節器之一輸出信號而產生—固 定電壓源’該輸出信號在該電壓源的準位被定置在第一參 考準位及第二參考準位間時被供應；及一個pWM產生器， 其根據在該感測電阻器的一電壓及該回授電壓，而接收該 10 偏壓單元的固定電壓源及調整一 PWM信號之作用比，來調 整該.電晶體被導通之持續時間。 該裝置進一步包含一個電流控制源，其係接收自該電 源供應器輸出的DC電流、將該DC電流降為一預定值、及 供應該DC電流給該内部開關；一個根據該調節器的輸出信 15號而輸出一斷續啟動信號之調整器，該輸出信號在該電壓 源的準位大於該第二參考準位時被輸出；及一個保護器， 係於該電壓源大於第二參考準位或或一過量之回授電壓被 流通時’根據自該調整器所輸出的啟動信號而驅動該pWM 產生器’而使該電晶體斷績地操作。 20 在本發明 < 其他層面申，一個交換式電源供應器 (SMPS)包含一個具有一變壓器的一次線圈之電源供應器’ 該電源供應器將一AC電流轉換為一 DC電流，且輸出該dc 電流；一個輸出單元，具有該變壓器的一個第一二次線圏 且將供應至該第一二次線圈之電流作為_ Dc電流輸出至 I------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 472433 A7 ~-______ B7 五、發明説明（）5 一負'載；一個回授單元’其具有一個與該輸出單元的—輸 出端耦合之輸入端，且接收來自該輸出單元之DC電流，及 將该DC電流回授至該變壓器之一次線圈；一個電源單元， 其在一系統的初始驅動狀態中接收該電源供應器之Dc電 5 源及形成一預定準位之電壓源，且在形成該電壓源後，藉 由使用自該一次線圈供應之電源而形成一個電壓源；—個 内部開關’其導通及切斷以連接或切斷在該電源供應器及 该電源單元間之電流路徑；一個調節器，其根據該等電源 單元的電壓源準位來控制該内部開關之導通/切斷操作； 10 一個與該一次線圈耦合之電晶體；及一個供應PWM信號至 該電.晶體的閘極之脈寬調變（PffM)產生器》 圈式之簡要說明 被併入及包括於說明之一部份圖式說明本發明之一 實施例、及與該描述一起用來解釋本發明之原理。 15 第1圖是一個傳統SMPS之示意圖； 第2圖是根據本發明的一較佳實施例之SMPS的一個 不意圖》 第3圖是顯示在第2圖中的SMPS之一 PWM產生器的 —個方塊圖；以及 2〇 第4圖是在一個根據本發明較佳實旅例而保護一 M0SFET之狀態令的波形圖》 較伟實施例之詳細描沭 在以下之詳細描述中，簡單地藉著由實行本發明的發 明者所預期之最佳模式說明，只有本發明的較佳實施例被 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 气 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 B7 五、發明説明（）6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ηir Μ"i 4 J) it ft 卬 % 10 15 20 顯示及描述。如將了解的，本發明能夠完全不脫離本發明 而在各種明顯的層面中變化。因此，該等圖式及描述可視 為自然說明性的’而不是限制性的。 第2圖是根據本杳明的一較佳實施例之SMPS的一個 示意圖。如在圖中所示’根據本發明的較佳實施例，該SMPS 包含一個電源供應器100、一個輸出單元2〇〇、一個回授單 元300、一個電源單元400、及一個開關控制器5〇〇。 該電源供應器100包含一個橋式二極體1〇1、一個電 容器C10、及一個變壓器一次線圈L10。該橋式二極體1〇1 包括二極體D10、D20、D30、及D40。外部電源被供應至該 等二極體D10及D40之一連接點及至該等二極體D20及D30 之一連接點。該電容器C10被耦合至該等二極體D10及D20 之一連接點、至該等^一極體D 3 0及D 4 0之，連接點、及至 接地。該變壓器的一次線圈L10之一第一端部被耦合至該 橋式二極體101及該電容器C10之一連接點。 該輸出單元200包含一個二極體D50及一個電容器 C20。該二極體D50之一陽極被耦合至該變壓器的二次線圈 L20之一第一端部，且該電容器C20被耦合至該二極體D50 之一陰極及至該二次線圈L20之一第二端部。 該回授單元300包含一個放大器301、一個光電耦合 器302、及一個電容器C40。該放大器301的輸入端被耦合 至該輸出單元200之輸出端《該放大器301的輸出端被耦 合至該光電耦合器302及至接地。 該電源單元400包含一個線圈L30、一個二極體D60、 批衣 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） 472433 A7 B7 五、發明説明（）7 及一個電容器C30。該二極體D60之一陽極被耦合至該線 圈L30之第一端部，且該電容器C30被耦合至該二極體D60 之一陰極及至該線圈L30之第二端部。 該開關控制器500包含一個具有第一至第五端T1、 5 T2、T3、T4及T5之積韹電路（1C)。該第一端T1被耦合至 該電源供應器100之電容器C10’該第二端T2被耦合至該 變壓器的一次線圈L10之第二端部，該第三端T3被耦合至 該電源單元400之電容器C30,該第四端T4被耦合至該接 地GND，及該第五端T5被耦合至該回授單元300之電容器 10 C40。 .該開關控制器500之詳細輪廓現將參考第3圖被描 述。第3圖是該SMPS的一 PWM產生器之一個方塊圖，亦即， 根據本發明較佳實施例的SMPS之開關控制器500 β如該圖 所示，該開關控制器500包含一個欠壓閉鎖（UVL0)調節器 15 510、一個偏壓單元520、一個振盪器530、一個PWM產生 器540、一個起源/接收槽單元550、一個調整器560、一 個保護器570、一個前緣遮沒（LEB)單元580、一個感測電 阻器 Rs、比較器 C0MP1 及 C0MP2、一個 MOSFET Ml、一個 接面場效電晶體（JFET) J1、及一個内部開關Si η(正弦）。 20 該JFET Π將自該橋式二極體1〇1所供應之DC電流 流向該電源單元400，且將該電流降至一個由該開關控制 器200的一半導體元件所需之準位〇因此，該jj?ET J1能 由一個具有大電阻之電阻器'或由能夠執行以上指出的 JFET J1操作之半導體元件所取代。因此，諸如電阻器及 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 --- B7 五、發明説明（）8 半導體元件之該JFET作為電流控制源被應用。談MOSFET Ml具有一個與該第二端T2耦合之汲極，及一個與該感測 電阻器Rs的一第一端部、接地的感測電阻器Rs之一第二端 部搞合之源極。該比較器COJiPl具有一個與該感測電阻器 5 Rs的第—端部耦合之非反相端、一個與一參考電壓Vth耦合 之反相端、及一個與一AND(及閘）閘59〇辆合之輸出端。 該LEB 580接收一個亦被供應至該MOSFET Ml的閘極之信 號’且將一個輸出信號輸出至該及閘590。該及閘590將 一個輸出信號供應至該PWM產生器540。 10 該JFET J1具有一個與該第一端T1耦合之汲極、一 個與接地耦合之閘極、及一個源極，其與該内部開關S i η 的一第一端部、一被耦合至該第三端Τ3的内部開關Sin 之第二端部耦合。 該UVL0調節器510具有一個與該第三端耦合之輸入 15 端’及一個輸出一輸出信號至該偏壓單元520之輸出端。 該偏壓單元520係根據該UVL0調節器510的一輸出信號而 產生一預定電流’且將該預定電流供應給該開關控制器 500之每個元件。該振盪器〇sc將輸出信號供應給該比較 器C0MP2之一非反相端及供應給該PWM產生器540。該比 20 較器C0MP2經過一個反相端而接收該起源/接收槽單元 550之一輸出信號》該起源/接收槽單元550之一輸入端 被耦合至該第五端T5。铉調整器560接收該UVL0調節器 510之輸出，且供應一輸出信號至該保護器570。該保護器 570接收一個自該第五端T5供應之回授信號、來自該調整 11 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（2!〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝' 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^^433 ^^433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ^___ - B7 五、發明説明（）9 器560之輸出信號、及來自該uvl〇調節器510之輸出信 號’且供應一個輸出信號至該PWM產生器540。 該PWM產生器540接收該比較器C0MP2之一輸出信 號、該保護器570之輪出信號、及該及閘590之輸出信號， 5 且供應一個輸出信號至該MOSFET Ml之閘極。 參考第2至4圖，該SMPS之一操作現將根據本發明 較佳實施例被描述。 當AC電源被供應至該電源供應器1〇〇時，該橋式二 極體101使該AC電流被整流。該電容器C10使該整流的 10 AC電源平順化，以使該AC電流轉換為DC電流。因為該 M0SFETM1被切斷，所以該平順的DC電流並未流向該一次 線圈L10，反而流向該JFET J1之汲極》 因為該電容器C30未在一初始驅動狀態中被充電，所 以在該JFET J1的閘極及源極間的一電壓接近於〇伏特。 15 因此，自該JFET的一般特性所產生之結果，該jpjgT J1 被導通而以自通過導通的該内部開關S i η的;及極所供應之 DC電流來使該電容器C30充電。當該電容器C30被充電 時，在該電容器C30的電壓逐漸地增加，且在一預定的時· ' 間周期後，達到該電壓源Vcc之電壓準位。另一方面，因為 20 自該第二端T2供應之電壓低於該電壓源V«之電壓準位， 所以UVL0調節器510沒有操作》然而，當電容器C30上的 電壓達到該電壓源Vcc之電壓準位時，UVL0調節器510即 開始驅動’並供應一輸出信號到偏壓單元520 ;此偏壓單 元520即攸據UVL0調節器510之輸出信號產生一個預定電 12 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ^------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 _____ B7______ 五、發明説明（）1〇 流，並供應此電流到該IC的各個元件。 振盪器530藉偏壓單元520所供應之此預定電流操 作’使得PWM產生器540產生具預定工作週期之一個PWM 信號。MOSFET Ml即依此PWM信號導通、截止。若UVLO調 5 節器510導通’内部開關Sin即切斷，而令JFET J1截止； 當JFET J1截止時，自電源供應器1〇〇供應之dc電流即不 再流至JFET J1 » 當MOSFET Ml因PWM信號供應到MOSFET Ml之閘極而 導通時’自電源供應器1〇〇供應之DC電流會流到一次線圈 10 L10 ;因此’能量即儲存於該一次線圈li〇内。然而，當該 MOSFET Ml被切斷時’自該電源供應器1 〇〇供應之該])c電 流沒有流向該一次線圈L10,且儲存在該一次線圈L10内 之能量被供應至該等二次線圈L20及L30。 因此’當該MOSFET Ml的時間持續被延長導通時，亦 15即’當該PWM信號之作用比增加時，能量被儲存在用於一 增加時間間隔之該一次線圈L1 〇内，且因此，被供應至該 輸出單元200及該電源單元400之電流增加。另一方面， 當該MOSFET Ml被導通的時間持續減少時，亦即，當該pWM 信號之作用比減少時，能量被儲存在該一次線圈L1 〇内較 20知·時間，且因此，被供應至該輸出單元2〇〇及該電源單元 400之電流減少。 供應至該輸出單元200的電流通過欲被整流之二次線 圈L20而被供應至該二極體D5〇，接著由該電容器C2〇來 平順化以完成轉換為DC電流，之後該電流被輸出至一 13 本紙張尺度適财ijg家鮮（CNS ) Α4·_ (2IGX297公酱） --- ---:-------裝------訂—-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 472433 A7 B7 五、發明説明（）11 負載（未顯示）。供應至該電源單元400之電流通過欲被整 流之線圈L30而被供應至該二極體D60，接著使該電容器 C30充電。在一初始驅動狀態中，該電壓源Vcc如上述根據 由該JFET J1所供應之電流而被形成在該電源單元400之 5 電容器C30中。然而，若該電流不是自該JFET J1所供應， 該電壓源Vcc是由自該一次線圈L10供應之電流所形成。該 回授單元300的放大器301接收該輸出單元200之輸出電 流且將該電流放大至一足以操作該光電耦合器3〇2之電壓 準位。當來自該放大器301之放大輸出電壓超過一預定值 10 時，該光電耦合器302被操作以使該電容器C40被充電。 .在該電容器C40的電壓’亦即，該回授電壓vfb是由 該第五端T5及該起源/接收槽單元550所決定，且藉由該 比較Is COMP 2使其與該振盈器530之一振盈頻率作比較。 該比較器C0MP2輸出一在該回授電壓vfb及該振盪頻率的 15 電壓間之差值。 該PWM產生器540根據該比較器C0MP2的輸出信號及 在感測電阻器Rs的電壓來決定該PWM信號之作用比。亦 即’根據由該回授電壓Vf b所變化的比較器C0MP2之輸出， 當該回授電壓Vf b大時，該pwm產生器540減少該PWM信 20號之作用比’而使該MOSFET Ml的導通時間長被減少。當 該MOSFET Ml的導通時間以此方式減少時，被儲存在該一 次線圈L10之能量被減少，藉此減少供應至該變壓器的二 次線圈L20之電流。然而，當該回授電壓Vfb小時，相反 的情況發生。亦即，該pWM產生器54〇增加該pwM信號的 14 本紙張尺度適用中國國家標準(匚‘）八4規;^(210'乂297公釐)~ 一 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 _________ B7__ 五、發明説明（）12 作用比，因此最後地，供應至該變壓器的二次線圈L20之 電流被增加。 根據該感測電阻器Rs之電壓，在該感測電阻器Rs的 電壓大於該比較器C0MP1的參考電壓Vth時，該比較器 5 C0MP1的一輸出信號自一正常（低）信號被轉換至一非正常 (高）信號，且該PW產生器540由使用該比較器C0MP1的 信號來使供應至該MOSFET Ml的閘極之信號轉換至一低信 號，因此過量之電流不會流向該MOSFET Ml。此作用於保 護該MOSFET Ml。在該感測電阻器Rs之電壓小於該比較器 10 C0MP1之參考電壓Vth時，該比較器C0MP1之輸出變為一 正常信號，因此，該PWM產生器540以一預定作用比來轉 換該 MOSFET Ml » 上述中，該感測電阻器Rs之電壓在該MOSFET Ml被導 通之一瞬間變為一高準位電壓。因此，該PWM產生器540 15 不能確實地執行該PWM信號的作用比之控制。該LEB 580 避免該PWM產生器540不能確實控制該PWM信號的作用比 之現象。亦即，該LEB 580操作於自導通該MOSFET Ml的 PWM信號之上升邊緣被產生時開始之現存時間的持績，使 得該比較器C0MP1的輸出在預設時間期間不會被供應至該 20 PWM產主器540 » 當該輸出單元200的輸出過量、該電壓源Vcc變為過 量、或一 SMPS製造的溫度反應被檢測時，該保護器570 保護該MOSFET Ml。該保護器570接收該回授電壓Vfb及 該UVL0調節器51 〇的輸出以執行此功能。 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公慶) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 ..^ _ B7 五、發明説明（）13 若該輸出單元200之輪出被過載，該回授電壓變 為過量而使其被供應給該保護器5 7 因此，該保護器5 7 〇 輸出一終止信號至該PWM產生器540，以使該p龍產生器 540不操作而沒有電流被供應至該電源單元4〇卜於是，該 5 電壓源Vec變為低於一臨界電壓。 當该電麼源超過一電壓1或低於一電壓.YccL時，該 UVLO調節器510如第4(a)圖所示輸出一個時鐘信號至該保 護器570及該調整器560 »於是，該調整器560被導通且 如第4(b)圖所示在該n時間期間產生一個啟動信號，之後 10該啟動信號被輸出至該保護器570。根據在該n時間期間 之調整器560的啟動信號及自該UVLO調節器510所輸出之 時鍾信號，該保護器570控制該PWM產生器540，以使該 MOSFET Ml如第4(b)圖所示只在該η時間期間被導通。如 第4(c)圖所示，多數時鐘信號被產生在該ρ龍產生器540 15 内。該啟動信號自該調整器5 6 0輸出期間之η時間能由該 電容器C30的調整值來調整’且該時鐘數目能被調整在該 PWM產生器540内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 —^—•ί HI ! n m ν^ϋ ml n. - I 1........ m tn 一OJ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當該保護器570被轉換至正常模式時，即一切斷狀 態’該電源單元400之輸出電壓達到該電壓源vcc電壓準 20 位，且該UVLO調節器510並沒有產生一個時鐘信號，而使 該調整器560被切斷。因此，該HOSFET Ml自該PWM產生 器中接收一個正常PWM信號作為一閘極信號，而執行一個 正常操作。 在導通後改變至一切斷狀態之該保護器570的操作現 16 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A7 ~~~---_ B7_ 五、發明説明（）14 將被描述》 當該保護器570被導通時’該MOSFET Ml被導通之持 續時間被減少，因此，該電壓源Vcc的電壓準位在一預定準 位以下減少。因此，在該UVL0調節器510檢測該電麼源 5 Vcc已降至該預定準位下，且控制該偏壓單元520而直到該 電壓源Vo：達到該預定準位時，該PWM產生器540才會正常 地操作，使得該偏壓單元520沒有供應一個穩定的固定電 ' 壓。 此時，該UVLO調節器510控制該偏壓單元520且同 10 時導通該内部開關Sin。該JFET J1由該内部開關Sin的 控制來導通到on，因此，該電源供應器100的DC電流被 供應至該電源單元400 »於是，在該PWM產生器540沒有 被正常操作而使該電壓源Vcc增加之時間間隔期間時，該電 容器C30藉由通過該JFET J1所供應之電流來充電》 15 當該電壓源Vc。達到該預定準位時，該UVL0調節器510 控制該偏壓單元520以使一個穩定的固定電壓由該偏壓單 元520產生，且切斷該内部開關Sin以使該電流沒通過該 JFET J1而被供應至該電容器C30 » 藉由以上操作’根據本發明較佳實施例之SMPS在一 20 低電源及低驅動電壓狀態中提供穩定的DC電源。 在此發明已連同目前被認為最實用及較佳之實施例 被描述時’其被了解的是’本發明不被限於所揭露之實施 例’但相反地’其是被用來涵蓋包括在附屬項專利之精神 及範圍内之各種變化及同等裝置》 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0><297公慶） ---------^------t------Φ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 472433 A7 B7 五、發明説明（）15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 元件標號對照表 1 橋式二極體整流器 560 調整器 2 變壓器 570 保護器 10 一次電源供應器 580 前緣遮沒（LEB)單元 20 第二電源供應器 COMP1 、COMP2比較器 30、 300回授單元 JFET J1接面場效電晶體 31 誤差放大器 MOSFET Ml金屬氧化物半 32 ' 302光電耦合器 導體場效電晶體 40 開關控制器 C1-C3 、CIO 、 C20 、 C30 、 41 PWM產生器 C40 電容器 50 電源單元 D1-D4 :、D10 、 D20 、 D30 、 100 電源供應器 D40 二極體 101 橋式二極體 200 輸出單元 301 放大器 400 電源單元 500 開關控制器 510 欠壓閉鎖（UVLO)調 節器 520 偏壓單元 530 振盪器 540 PWM產生器 550 起源/接收槽單元 18 ---- I - - I I -女衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'〆297公釐）

Claims (1)

1. 472433 Δ8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種脈寬調變產生裝置，其係包含： 一個將AC電流轉換為DC電流之電源供應器； 一個變壓器’其將該電源供應器的DC電源轉變為_ 負載所需之一 DC電源； 一個輸出單元’其脒該變壓器的輸出電流轉換為Dc 電流且供應至該負載； 一個回授單元，其對一個對應於該輸出單元的輪出電 流之回授電壓執行一回授操作，使得該回授電壓被供應至 該變壓器之一個一次線圈； 一個形成一電壓源之電源單元； 一個具有一與該變壓器的該一次線圈耦合的汲極之 電晶體； 一個感測電阻器，其具有一個與該電晶體的一源極輕 合之第一端部及一個接地之第二端部； 一個内部開關’其藉由打開或關閉來連接或切斷該電 流’使得自該電源供應器所輸出之DC電流被供應至該電 源單元； 一個調節器’其在該電壓源的一準位被定置在一第一 參考準位及一第二參考準位間時切斷該内部開關，且在該 電壓源的準位小於該第一參考準位或大於該第二參考準 位時使該内部開關導通； 一個偏壓單元’其根據該調節器的一輸出信號而產生 一固定電源，該輸出信號係於該電壓源的準位被定置在該 第一參考準位及該第二參考準位間時被供應；及 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------訂·-----I!線 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472433 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 個PWM產生器，其接收該偏壓單元的該固定電源及 根據在該感測電阻器上的一電壓及該回授電壓而調整一 個pwm信號之作用比，以調整該電晶體導通之持績時間。 2. 如申請專利範圍帛i項之褒置，其中該裝置進一步包含 一個電流控制源，其接收自該電源供應器所輸出的該Dc 電流、減少該DC電流至一預定準位、且供應該DC電流至 該内部開關》 3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該電流控制源是一 個接面場效電晶體⑽T)，其具有—個與該電源供應器的 一輸出端耦合之汲極、一個接地閘極、及一個與該内部開 關的一端部耦合之源極，該電流控制源與該内部開關一起 形成一個電流路徑。 4. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該裝置進一步包含： 一個调整器，其根據該調節器的輸出信號而輸出一間 歇啟動信號，該輸出信號係在該電壓源的準位大於該第二 參考準位時被輸出；及 一個保護器，其於該電壓源大於該第二參考準位或一 個過量之該回授電壓流動時，根據自該調整器所輸出之啟 動信號來驅動該PWM產生器’而使該電晶體間歇操作。 5· —種交換式電源供應器（SMPS)，其係包含： 一個具有一變壓器的一次線圈之電源供應器，該電源 供應器將一 AC電流轉換為一 DC電流且輸出該DC電流； 一個輸出單元’其具有該變壓器的一第一二次線圈且 將被供應至該第一二次線圈之電流作為—個队電流輸出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 *裂--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472433 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 至一負載； 一個回授單元’其具有一個與該輸出單元的一輸出端 耦合之輸入端、接收來自該輸出單元之DC電流、及回授 該DC電流至該變壓器之該一次線圈； 一個電源單元，其在一系統的一初始驅動狀態中接收 該電源供應器之DC電源及形成一個預定準位之電壓源， 且在形成該電壓源後，藉由使用自該一次線圈所供應之電 源來形成一電壓源； 一個内部開關，其打開及關閉以連接或切斷一條在該 電源供應器及該電源單元間之電流路徑； 一個調節器，其根據該電源單元的電壓源準位而控制 該内部開關之打開/關閉操作； 一個與該一次線圈耦合之電晶體；及 一個供應PWM信號至該電晶體的一閘極之脈寬調變 (PWM)產生器。 6. 如申請專利範圍第5項之交換式電源供應器，其中該電 源供應器包含： 一個接收及整流該AC電流之橋接二極體； 一個第一電容器，其並聯耦合於該橋接二極體且將該 橋接二極體之一輸出電流平順化；及 一個變壓器之一次線圈。 7. 如申請專利範圍第5項之交換式電源供應器，其中該輸 出單元包含： 該變壓器之一個第一二次線圈； 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^--------訂---------線 I ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 472433 A8 B8 C8 一~______ D8_ ----------------------- 六、申請專利範圍 一個第一二極體，其具有一個與該第一二次線圈的_ 第一端部耦合之陽極：及 個第二電容器，其具有一與該第一二極體的一陰極 柄。之第端部及一與該第一二次線圈的一第二端部執 合之第二蠕部。 8. 如申請專利範圍第5項之交換式電源供應器，其中該電 源單元包含： —個第三電容器，其具有一與該内部開關的_端部耦 合之第一端部及具有一接地之第二端部； —個第二二極體，其具有一與該第三電容器的一端部 耦合.之陰極；及 該變壓器之一個第二二次線圈，其具有一與該第二二 極體的一陽極耦合之第一端部及一接地之第二端部。 9. 如申請專利範圍第5項之交換式電源供應器，其中該 SMPS進一步包含一個電流控制源，其接收自該電源供應 器輸出之該DC電流、將該DC電流降至一預定準位、及供 應該DC電流至該内部開關。 10·如申請專利範圍第9項之交換式電源供應器，其中該電 流控制源是一個接面場效電晶體（JFET)，其具有一與該電 源供應器的一輸出端耦合之汲極'一接地之閘極'及一與 該内部開關的一端部耦合之源極，該電流控制源與該内部 開關一起形成一電流路徑。 11 ·如申請專利範圍第9項之交換式電源供應器，其中該 SMPS進一步包含： 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（21〇 X 297公爱〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 会° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8

   472433 六、申請專利範圍 一個調整器，其根據該調節器之一輸出信號而輸出一 個間歇啟動彳S號，該輸出信號係在該電壓源之準位大於該 第二參考準位時被輸出； 一個保護器，其係於該電壓源大於該第二參考準位或 一過量之該回授電壓流動時，根據自該調整器所輸出之該 啟動信號而驅動該PWM產生器，而使該電晶體間歇操作； 一個決定該回授電壓的準位之起源/接收槽單元； 一個以一預定頻率振盪之振盪器； 一個前緣遮沒單元，其會使在自該電晶體導通時起之 一預定時間周期期間通過該電晶體之該電流不會被供應 至該P.WM產生器，且接收被供應至該第一電晶體的一閘極 之該PWM信號；及 多數個比較器。 12.如申請專利範圍第11項之交換式電源供應器，其中該 SMPS進一步包含： 個被疋置在5亥第一電晶體的一源極及接地點之間 之感測電阻器； 一個第一比較器，其具有一個接收在該感測電阻器的 電壓之非反相端及具有一個接收該參考電壓之反相端； 一個及閘，其接收該第一比較器之一輸出及該前緣遮 沒單元之一輸出，且執行一個邏輯AND運算； 一個第二電晶體，其具有一個與該電源供應器的一輸 出端柄合之汲極、一個接地之閘極、及一個與該内部開關 的一端部耦合之源極； 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂---------線 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ 472433 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 A8 B8 C8 ___ D8 ~ ............. 六、申請專利範圍 一個接收該回授單元的一輸出之起源/接收槽單 元；及 一個第二比較器，其具有一個與該起源/接收槽單元 的一輸出端耦合之反相端及具有—個與該振盪器的—輸 出端耦合之非反相端。· 13 ·如申請專利範圍第8項之交換式電源供應器，其中該 PWM產生器根據該第二比較器及該及閘的輸出來調整該 PWM信號之作用比’而調整該電晶體被導通期間之時間， 且根據該保護器的輸出來間歇地使該電晶體導通，使得該 電壓源的電壓準位被降至一臨界電壓以下。 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）