TW583821B - Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter - Google Patents

Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter Download PDF

Info

Publication number
TW583821B
TW583821B TW091112877A TW91112877A TW583821B TW 583821 B TW583821 B TW 583821B TW 091112877 A TW091112877 A TW 091112877A TW 91112877 A TW91112877 A TW 91112877A TW 583821 B TW583821 B TW 583821B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
output
current
input
pulse width
Prior art date
Application number
TW091112877A
Other languages
English (en)
Inventor
Ta-Yung Yang
Original Assignee
System General Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by System General Corp filed Critical System General Corp
Application granted granted Critical
Publication of TW583821B publication Critical patent/TW583821B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

08074twfl.doc/006 修正日期92.12.26 年 月 ：., ULilJi.s葡充丨 —! 玖、發明說明： 發明領域 本發明是有關於一種切換模式電源供應器，尤其是關 於切換模式電源供應器的脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation，簡稱 PWM)。 發明背景 PWM爲用於切換模式電源供應器中的一種傳統技 術’以控制輸出功率及達成調節爲目的。大部分的電子設 備，如電視、電腦、印表機等，係使用PWM電源供應器。 基於環境保護的限制，電腦及其他的設備等產品一直致力 於符合電源管理及節約能源的需求。電源管理的原則就是 管理系統，使其只在運作期間消耗功率，而在非運作（睡 眠模式)期間消耗極少的功率。近十年來，PWM控制積體 電路’ 3842家族’已被廣泛地應用於電源供應器中。其包 括3842、38U、3844及3845，在切換式電源供應器中扮 演不可或缺的角色。然而，其並未包括節省能量的功能。 對於電源管理應用的電源供應器，乃是以如何能在無載或 輕載的情況中節省能源爲主要的必備條件。經由PWM控 制中的頻率調變，此發明可降低在輕載及無載的情況中的 功率消耗。 圖1繪示的是包括3842 PWM控制器1〇〇的反馳 (flyback)電源供應器的電路圖。電晶體300係用來切換變 壓器400。時間常數電阻210及電容260針對應用裝置的 不同而指定不同的切換頻率。當電晶體300關閉時，變壓 08074twfl .doc/006
修正日期92.12.26 益400的漏la感仍會保持電流在電晶體300中流動一^段時 間。這部分的電流會繼續流入緩慢關閉的電晶體300，而 其餘的電流會經由二極體310而流入電容275。電容275 所充的能量將經由電阻235放電。二極體310、電阻235、 以及電容275則構成了一箝位(ciamp)電路，用來降低漏電 感的尖峰（spike)及避免電晶體300的崩潰。在電晶體300 的導通的瞬間，輸出整流器320會關閉，並出現指數式的 衰減震盪或「振鈴（ring)」。振鈴的頻率，乃由關閉的整 流器320的寄生電容値及變壓器400的次級(secondary)電 感値來決定。振鈴的振幅及持續時間係由整流器320的輸 出電流及反恢復時間來決定。振鈴會造成射頻干擾（radio frequency interference，簡稱RFI)的問題，但其能輕易地 藉由跨接在輸出整流器320上的緩衝（snubber)電阻240及 緩衝電容280來消除。在輕載的情況中，影響功率轉換的 損失之主要因素係列舉如下： (1) 電晶體3〇〇的切換損失，Pq可表示爲 (Ιι/τ)(ί%χ/Μ)，或 pQ= Fsx w ，其中 τ 爲 切換週期，Fs爲切換頻率，而t()1爲電壓vQ及電流Ip重# 的持續時間。Ip爲變壓器400的初級(primary)電流，而VQ 爲跨接電晶體300的電壓。 (2) 輸出整流器320及330的切換損失，PD可表示爲 (trr/T)(㈣X膽），或 PD = Fsx trrX 働），其中 k 爲整流器的反恢復時間。Vd爲當整流器關閉時跨接在其 上的電壓。Id則受限於變壓器400的次級電感。 08074twfl.doc/006 ； 修正日期92.12.26 (3) 變壓器400的鐵芯(core)損失，Ρτ，與磁通量密度 Bm、鐵芯體積Vv及切換頻率Fs成比例。PT=KQx Bmx Vv x Fs，其中κ。爲常數。 (4) 緩衝器的功率損失，PR係表示爲PR =(1/2) x Cx Vd2x Fs，其中C爲緩衝器的電容値，如電容280。 (5) 漏電感的功率損失，PL可表示爲PL =(1/2) X Ltx Ip2x Fs，其中Lt爲變壓器400的初級漏電感。而電阻235 係用以消耗Lt所產生的能量。 我們可以發現所有的損失皆與切換頻率Fs成正比。 然而爲了縮小體積，特別是變壓器的體積，電源供應器會 設計以較高的頻率來運作。爲避免變壓器的飽和，必須控 制電壓時間比（Vinx Tcm)，以限制變壓器的磁通量密度 Bm 〇
Bm=(Vinx Ton)/(Npx Ae)，其中Vin爲電源供應器的 輸入電壓，Ton爲導通時間’ Np爲變壓器的初級匝（turn) 數，Ae爲變壓器的截面積。（Npx Ae)的値係意味著變壓 器的尺寸大小。較高的頻率可以獲致較低的Ton極大値及 較小尺寸的變壓器。 以返馳電源供應器爲例；輸出功率ρο等於（1/2T)x LP X Ip2,其中Lp爲變壓器400的初級電感値。因爲Ip=(Vin/Lp) X Ton，所以可表示爲 P〇=(Vin2x T〇n2)/(2x Lpx T)。從此 方程式可知，在輕載狀況期間’ Ton短且顯然允許我們增 加Τ(降低Fs)。在輕載狀況及無載狀況中，隨著切換頻率 Fs的降低，電源供應器的功率消耗亦將大幅降低。圖2繪 08074twfl.doc/006
修正日期92.12.26 示的是3842 PWM控制器的電路圖。圖1中的電阻210係 從接腳VRC連接到參考電壓接腳VREF，接腳Vrc上的電容 260連接到地。圖3係顯示圖2電路的波形。電容260上 的電壓會被充電直到比較器1〇的作用點(tdp-point)(作用 點電壓Vx)。比較器10與反及(NAND)閘17，18會產生一 放電訊號Vp以導通電晶體23,藉著定電流源24使電容260 放電。連續放電，直到電容260上的電壓低於充放電波形 的低點電壓Vy，此時比較器11被致能。電阻210、電容 260、比較器10，11、電流源24、電晶體23、以及反及閘 17，18構成一振盪器，並產生一定頻訊號，作爲正反器20 的計時時脈。當接腳Vs的電壓高於回授訊號VFB時，比 較器I2會將正反器20重置。電阻230會將變壓器400的 電流資訊轉換成電壓訊號，其爲斜波訊號，而其斜率乃由 輸入電壓Vin及變壓器400的電感所決定，VR23Q=R23Qx (Vin x Ton)/Lp。電阻230上的電壓VR23G，經由電阻225及電 容270的組成的濾波器輸入至接腳Vs。回授訊號VFB乃由 誤差放大器14的輸出經由電阻RA，RB及位準移位二極體 21，22衰減後而得。VFB的電位主要是由控制電壓回授迴 路的輸出功率來決定。電容260的放電時間（當Vp爲高電 位時）決定了 PWM訊號39的截止(dead)時間，同時也決定 了 PWM控制器1〇〇的最大工作週期。一旦Vs的電壓高 於VFB，PWM訊號就會關閉，因此最大的VFB會設定在IV， 以限制最大輸出功率。由於當Vs>lV時，輸出的功率將 隨著Vin的升高而變大，因此跨接在Vin及Vs端的電阻 O^t^doc/O^ 丫 " 丨 修正日期 92.i2.26 I …二‘二一二二-... ' 220則用以補償過功率狀況的限制，在正常的操作狀況下， 透過電壓回授迴路，爲了保持相同的Ton及同等的功率輸 出，在Vs腳上的補償會使VFB的電壓自動增加，由於這 樣，VFB的電壓不只由輸出功率所決定，也會受到接腳Vs 的DC偏壓的影響。基於此觀察，因應在輕載及無載的狀 況下的低VFB，切換頻率Fs也將跟著降低。此外，爲了以 VFB爲參考，必須將接腳Vs的DC偏壓作偏移。本發明的 目的之一就是在傳統的3842 PWM控制器之中加入頻率調 變的功能。之後，不需重新設計，在輕載及無載的情況中， 大部分配置有3842的電源供應器皆可達到節省能源的目 標。 發明槪要 本發明提出PWM控制器的頻率調變，用以降低在輕 載及無載狀況中的切換頻率。頻率調變係藉由調變振盪器 的作用點（trip-point)電壓來達成。增加作用點電壓會降低 切換頻率。從電壓回授迴路中誤差放大器的輸出回授電壓 則被視爲一指標。感應電壓爲PWM控制器之電流感應輸 入的電壓，其亦表示變壓器之初級電流的資訊。在pWM 訊號關閉的期間，取樣電壓會從感應電壓來取樣。作用點 電壓爲回授電壓及取樣電壓的函數。啓始電壓爲取樣電壓 與入口電壓之和。入口電壓爲常數，其定義了切換頻率開 女口降低時的輕載輸出功率的位準。一旦回授電壓低於啓始 電壓，作用點電壓增加，切換頻率降低。當回授電壓高於 啓始電壓時，作用點電壓則由主電壓來決定，其決定了在 08074twfl.doc/006 \ ， 修正日期 92.12.26 i-:. -V·.'· ..........-··-； - ·.......' - ... ,, .ΤΛ-, ^ .. --r/ 正常負載及高載情況下的切換頻率。啓始電壓與回授電壓 相減之差被放大器放大。透過限幅器，放大訊號會與主電 壓相加而變成作用點電壓。限幅器會將放大訊號箝位於零 電壓與上限電壓間。主電壓與上限電壓的和會決定出電源 供應器之最低的切換頻率。 有助益的是，在PWM控制器中的頻率調變可在輕載 及無載的情況中，降低電源供應器的功率消耗。且在正常 負載及高負載情況下的PWM運作相同，且不受頻率調變 的影響。 可以知道的是，前述的一般說明及以下的詳細說明爲 範例，對本發明的申請專利範圍作更進一步的解釋。 圖式簡單說明= 所包括的附圖係用來針對此發明作更進一步的了解， 並合倂與組成此說明書的一部分。圖式係繪示此發明的實 例，並且與說明結合，用來解釋此發明的原理。在圖式中： 圖1繪示的是包含有3842 PWM控制器的返馳電源供 應器電路圖； 圖2繪示的是3842 PWM控制器的電路圖； 圖3係顯示圖2中的電路之波形； 圖4係槪略地繪示根據本發明實例之一，針對頻率調 變的作用點電壓調節器的方塊圖； 圖5繪示的是如圖4所繪示之作用點電壓調節器的 範例電路； 圖6繪示的是如圖4所繪示之作用點電壓調節器的 583821 08074twfl.doc/006 年修正曰期 92.12.26 1 92.1-^,;;：；^ 另一範例電路。 重要元件標號： 100 : 3842 PWM 控制器 210、215、220、225、230、235、240、245、250 :電阻 260、265、270、275、280、285、75、290 :電容 300、23、63 卜 632、633、635、636、637、640、64 卜 650、 651 :電晶體
310、320、330、21、22 :二極體 10、11、12、81、82 :比較器
14 :誤差放大器 17，18 :反及閘 20 :正反器 24 :電流源 39 : PWM訊號 51，53 :放大器 60、62、64 :加法器 55 :限幅器 70 :開關 85 :及閘 510、520、610、620 :運算放大器 較佳實施例之敘述= 圖4係槪略地繪示根據本發明一較佳實例，用於頻率 調變的作用點（trip-point)電壓調節器（composer)的方塊 圖。 11 583821 08074twfl.doc/006| 修正日期92.12.26
感應電壓（電流感應輸入的電壓）乃藉由取樣保持脈波 VHD來取樣並保持於電容75之中。增益爲G1的放大器51 會將儲存於電容75中的取樣電壓VSH放大。加法器62會 將放大器51的輸出與入口（entry)電壓VA相加。透過加法 器60，加法器62的輸出會減去回授電壓vFB。增益爲G2 的放大器53會將加法器60的輸出放大。放大器53的輸 出會連接到限幅器55的輸入。限幅器55的輸出會透過加 法器64而與主電壓VB相加，其中主電壓γΒ係用來決定 正常負載及高載狀況中的切換頻率。加法器64的輸出即 是PWM控制器的振盪器之作用點電壓Vx。限幅器55可 定義爲： 0<Vlimit<Vup
限制器55的輸入會被截去，同時輸出viimit會被箝 位於〇到上限電壓Vup。而作用點電壓Vx等於 Vlimit=(VA+Glx VSH-VFB)x G2 若 Vlimit<0V，Vlimit=0V ;以及 若 Vlimit^Vup，Vlimit=Vup ;
Vx=VB+ Viimit 增益G2係決定了因應於VFB下降之切換頻率的下降 斜率。在PWM訊號關閉的期間，取樣保持脈波VHD會被 致能且開關70導通。取樣保持脈波VHD史及(AND)閘85 的輸出。及閘85的輸入包括了 PWM控制器的放電訊號 Vp、比較器81的輸出及比較器82的輸出。PWM控制器 的接腳VRC同時連接到比較器81的負輸入及比較器82的 12 583821 -.·； O8074twfl.d〇c/〇〇6^ ’ 修正日期 92.12.26 J ' 1 i , .；,,· , .... - _，〜...： 正輸入。比較器81的正輸入爲定値電壓Vc。比較器82 的負輸入爲定値電壓vd。Vc及VD係假設爲VB> Vc >VD〉Vy 0 圖5繪示的是如圖4所繪示之用於頻率調變之作用 點電壓調節器的範例電路。保持電壓VSH的電容75連接 至運算放大器510的正輸入。電阻R1係從運算放大器510 的負輸入連接到地。電阻R2則配置於運算放大器510的 負輸入與輸出之間。運算放大器510的輸出係經由電阻R3 而連接至運算放大器520的正輸入。運算放大器520爲開 路集極輸出。電阻R4從運算放大器520的正輸入連接到 參考電壓VREF。回授電壓VFB係經由電阻R5而輸入至運 算放大器520的負輸入。電阻R6係連接於運算放大器520 的負輸入與輸出之間。作用點電壓Vx係從運算放大器520 的輸出經由電阻R7產生。電阻R8係從作用點電壓Vx 連接到參考電壓VREF。藉此，作用點電壓Vx可表示爲 VR4=VREFX [R3/(R3+R4)]+Vshx [(R2+R1)/R1]； 當運算放大器520的輸出定義爲Vlimit時，我們可得 Vlimit= VR4x [R6+R5)/R5]-Vfbx (R6/R5)； «(R6/R5)x (VR4- Vfb) KVa+G1x VSH - VFB)x G2 其中 VA = VREFx [R3/(R3+R4)] ; G1 =[(R2+R1)/R1]; G2=(R6/R5)； 作用點電壓Vx爲 Vx=VB+ Vlimit 13 583821 08074twfl.doc/006 年月 Q9 12·
修正日期92.12.26 其中 VB = VREFx [R7/(R7+R8)] 因爲運算放大器的輸出爲開路集極，所以最大Vlimit會受 限且最大Vx爲
Vx(max.)« VREFx [(R5+R6+R7)/( R5+R6+R7+R8)]； 圖6繪示的是如圖4所繪示之用於頻率調變之作用 點電壓調節器之另一範例電路。電容75連接至運算放大 器610的正輸入。運算放大器610的輸出會驅動電晶體631 產生電流13。電晶體631的源極經電阻R11而連接至地。 運算放大器610的負輸入係連接至電晶體631的源極。電 晶體631的汲極係連接於電晶體632的汲極及閘極。電晶 體632與電晶體633共同組成一電流鏡。電晶體633的閘 極係連接至電晶體632的閘極。電晶體632及633的源極 係連接在一起，並連接至參考電壓VREF。定電流源IA電 流會同電晶體633的汲極電流14 一起輸出到由電晶體640 及641所組成的電流鏡。電流鏡的輸入爲電晶體640的汲 極，且其與電晶體640, 641的閘極連接在一起。電晶體640 及641的源極爲接地。電流15會流入電晶體641的汲極。 回授電壓VFB係連接至運算放大器620的正輸入。運算放 大器620的輸出會驅動電晶體635而產生電流II。電晶 體635的源極係經電阻R12而連接到地。運算放大器620 的負輸入係連接至電晶體635的源極。電晶體635的汲極 係連接至電晶體636的汲極及閘極。電晶體636與電晶體 637共同組成一電流鏡。電晶體637的閘極係連接至電晶 體636的閘極。電晶體636及637的源極係連接在一起， 14 583821 修正日期92.12.26 08074twf 1 .doc/006 5 並且連接至參考電壓VREF。在電晶體637的汲極電流12 係連接至電晶體641的汲極。電晶體650及電晶體651共 同組成一^電流鏡。電晶體6 5 0及電晶體6 51的源極係連接 在一起。電晶體650，651的閘極及電晶體650的汲極係 連接在一起，並且連接至電晶體641的汲極。定電流IB會 同電晶體651的汲極電流17 —起輸出到電阻R15。作用點 電壓係藉由電流19流入電阻R15而產生。根據圖6中的 電路，我們可發現 I1=VFB/R12 ; I3=VSH/R11 ; 16=15-12 ; I9=I7+IB及Vx =I9x R15。電流鏡的輸出係假設爲I2=M1 X II ; I4=M2x 13 ; I5=M3x (I4+IA)及 I7=M4x 16 ;然後 Vx =R15 x {Ib+M4 x [M3 x (IA+M2 x VSH/R11)-M1 x Vfb/R12]};或 Vx =R15x Ib+M4x [R15x M3x (Ia+M2x Vsh/R11)- R15x Mix Vfb/R12]； 並且將此帶入下列等式 Vx=VB+ Vlimit ；
Vlimit=(VA+Glx VSH_VFB) x G2 ； 其中 VB =IBx R15 ; G2=M4 ; VA=M3x R15x IA ; Gl=M3x M2x (R15/Rll)x VSH ;以及 Mix (R15/R12)=l。
Vx的範圍係箝位於R15x IB與Vlimit(max.)+ R15x IB之 間。因爲VFB的偏移係相等於VSH(Vs的直流偏壓），所以 G1 X VSH係設計用來補償VFB的直流偏壓。因此， Vlimit(max.)=M4x M3x IAx R15 〇 如上所述，具有本發明頻率調變的PWM控制器可在 輕載及無載的情況中，降低功率轉換器的功率消耗。 15 583821 08074twfl.doc/006 ：； ' : 、 修正日期 92.12.26 'Λ …一’ 顯然可知的是，熟習此項技術者在不脫離本發明的範 圍或精神之下，可使本發明的結構做各種修飾及變化。鑑 於上述的觀點，其意指本發明涵蓋落於以下的申請專利範 圍及其等效內之本發明的修飾及變化。 16

Claims (1)

  1. 583821 08074twfl.doc/006
    修正日期92.12.26 拾、申請專利範圍： 1· 一種用以降低輕載狀況及無載狀況中的切換頻率 之具有頻率調變的脈衝寬度調變(PWM)控制器，係接收一 回授電壓與一感應電壓，該脈衝寬度調變控制器包括： 一作用點電壓調節器，提供一調變作用點電壓，以決 定該脈衝寬度調變控制器的切換頻率，而切換頻率會隨著 該調變作用點電壓的增加而降低；
    其中’該回授電壓係來自於電源供應器的電壓回授迴 路’且該感應電壓在該脈衝寬度調變控制器的脈衝寬度調 變訊號關閉的期間，係藉由來自於該脈衝寬度調變控制器 的電流感應輸入取樣開關來取樣。 2·如申請專利範圍第1項所述之用以降低輕載狀況 及無載狀況中的切換頻率之具有頻率調變的脈衝寬度調變 控制器，該回授電壓係決定該調變作用點電壓，當該回授 電壓低於一啓始電壓，該調變作用點電壓將隨著該回授電 壓的降低而開始增加；其中一入口電壓係一常數，用以定 義輕載功率的準位且該啓始電壓係該入口電壓及該感應電 壓的和。 3·如申請專利範圍第1項所述之用以降低輕載狀況 及無載狀況中的切換頻率之具有頻率調變的脈衝寬度調變 控制器，該作用點電壓調節器包括了： 一取樣開關，用以取樣該脈衝寬度調變控制器之一電 流感應輸入的電壓，其中該取樣開關係藉由一取樣訊號來 17 583821 08074twfl .doc/006 修正日期92.12.26 L 致能； 一保持電容，用以保持感應電壓，其係藉由該取樣開 關來取樣； 一緩衝放大器，用以放大該感應電壓； 一第一加法器，用以將該緩衝放大器的輸出與一入口 電壓相加而產生一啓始電壓； 一第二加法器，其將第一加法器的輸出減去一回授電 壓； 一斜率放大器，用以放大該第二加法器的輸出，其中 該斜率放大器的增益係決定了對應於該回授電壓的降低之 切換頻率的下降斜率； 一限幅器’用以箝位該斜率放大器的輸出振幅； 一第三加法器，用以將該限制器的輸出與一主電壓相 加’並且該第三加法器的輸出係用於該脈衝寬度調變控制 器的該調變作用點電壓，其中該調變作用點電壓係決定該 脈衝寬度調變控制器的切換頻率，其中該主電壓係一常 數，用以決定在正常狀況及高載狀況中的切換頻率；以及 一及閘’相連於一高側比較器及一低側比較器，用以 產生取樣訊號，其中該及閘有三個輸入，該及閘的第一輸 入係連接至該脈衝寬度調變控制器的一脈波訊號，其表示 一脈衝寬度5周變訊號的關閉’該及聞的第二輸入及第二輸 入係連接至該高側比較器的輸出及該低側比較器的輸出， 一高定電壓係連接至該高側比較器的正輸入，一低定電壓 係連接至該低側比較器的負輸入，該高側比較器的負輸入 18 583821 修正曰期92.12.26 08074twfl.doc/006 ^ 及該低側比較器的正輸入係連接在一起且連接至該脈衝寬 度調變控制器的RC輸入，其中rc輸入係用來連接時間 常數電阻及時間常數電容，用以決定切換頻率。
    4·如申請專利範圍第1項所述之用以降低輕載狀況 及無載狀況中的切換頻率之具有頻率調變的脈衝寬度調變 控制器，該作用點電壓調節器具有一範例電路，包括： 一取樣開關’用以取樣該脈衝寬度調變控制器之一電 流感應輸入的電壓，其中該取樣開關係藉由一取樣訊號來 致能； 一保持電容，用以保持一其藉由取樣開關來取樣的 感應電壓； 一輸入運算放大器，其正輸入係連接至該保持電容； 一第一緩衝電阻與一第二緩衝電阻，決定了該輸入運 算放大器的增益，其中該第一緩衝電阻係從該輸入運算放 大器的負輸入連接至地，而該第二緩衝電阻係配置於該輸 入運算放大器的負輸入與輸出之間；
    一輸出運算放大器及一第一輸出電阻，其中該輸出運 算放大器的輸出會經由該第一輸出電阻而產生用於該脈衝 寬度調變控制器的調變作用點電壓； 一第一限制電阻，連接於該輸入運算放大器的輸出與 該輸出運算放大器的正輸入之間； 一第二限制電阻，從該輸出運算放大器的正輸入連接 至該脈衝寬度調變控制器的參考電壓； 第一增益電阻與一第二增益電阻，決定了該輸出運算 19 583821 08074twfl.doc/006
    修正曰期92.12.26 放大器的增益，其巾錄_賴賴縫接於該輸出運算 放大益β傾輸人與’輯壓之間，其巾該第二增益電阻 係連接於#輸出賴放大器的錢人麵出之間；以及 一第一輸出電阻’從該調變作用點電壓連接至該脈衝 寬度調變控，_考_，腦產生主電壓。 5·如申5F3專利範園第1項所述之用以降低輕載狀況 及無載狀$巾的切換頻率之具有頻率調變的脈衝寬度調變 控制器，該作用點電壓調節器具有一範例電路，包括： 一取樣開關’用以取樣該脈衝寬度調變控制器之一電 流感應輸入中的電壓’其中該取樣開關係藉由一取樣訊號 來致能； 一保持電容’用以保持一藉由取樣開關取樣的感應電 壓； 一感應運算放大器、一感應電阻及一第一 VI電晶體， 組成一了第一 V-I轉換器’用以將該感應電壓轉換成一感 應電流，其中該感應運算放大器的正輸入係連接至該保持 電容，該感應運算放大器的負輸入係連接至該第一 電 晶體的源極及感應電阻’該感應電阻係連接至地’而第一 VI電晶體的閘極係藉由該感應運算放大器的輸出來驅動； 一第一鏡電晶體與一第二鏡電晶體，組成一第一電流 错，宜由琴咸声電流係驅動該第一電流鏡的輸入； 流源，與該第—電流鏡的輸出相加’用以 產生一^入口電流， 一第二鏡電晶體與一第四鏡電晶體，組成一第二電流 20 583821 - ί 08074twfl.doc/006 Γ Ί 修ΙΕ日期 92.12.26 1 ' · ' · ί 鏡及輸出一啓始電流，其中該第二電流鏡的輸入係藉由該 入口電流來驅動； 一回授運算放大器、一回授電阻及一第二VI電晶體， 組成一第二V-I轉換器，用以將一回授電壓轉換成一回授 電流，其中該回授運算放大器的正輸入係連接至該保持電 容，該回授運算放大器的負輸入係連接至該第二VI電晶 體的源極及該回授電阻，該回授電阻係連接至地，該第二 VI電晶體的閘極係由該回授運算放大器的輸出驅動； 一第五鏡電晶體與一第六鏡電晶體，組成一第三電流 鏡及輸出一邊緣電流，其中該第三電流鏡的輸入係藉由該 回授電流來驅動； 一第七鏡電晶體與一第八鏡電晶體，組成一第四電流 鏡，其中該第四電流鏡的輸入係由該啓始電流減去該邊緣 電流的電流來驅動，其中該第四電流鏡的增益係決定了對 應於回授電壓的降低之切換頻率的下降斜率； 一第一定電流源，與該第四電流鏡的輸出相加，用以 產生一作用點電流；以及 一作用點電阻與該作用點電流，用以產生該調變作用 點電壓。 21
TW091112877A 2001-08-15 2002-06-13 Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter TW583821B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/931,641 US6597159B2 (en) 2001-08-15 2001-08-15 Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW583821B true TW583821B (en) 2004-04-11

Family

ID=25461130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW091112877A TW583821B (en) 2001-08-15 2002-06-13 Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6597159B2 (zh)
CN (1) CN100414828C (zh)
TW (1) TW583821B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI571038B (zh) * 2012-07-16 2017-02-11 崇貿科技股份有限公司 功率轉換器之具有輸出纜線補償的調整電路
US9590613B2 (en) 2014-06-23 2017-03-07 Microchip Technology Inc. Circuit and method for active crosstalk reduction in multiple-channel power supply controllers
TWI587612B (zh) * 2015-03-10 2017-06-11 立錡科技股份有限公司 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

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6882552B2 (en) * 2000-06-02 2005-04-19 Iwatt, Inc. Power converter driven by power pulse and sense pulse
US6894911B2 (en) * 2000-06-02 2005-05-17 Iwatt, Inc. Method of driving a power converter by using a power pulse and a sense pulse
WO2003047079A2 (en) * 2001-11-29 2003-06-05 Iwatt Power converters with primary-only feedback
US6768657B1 (en) * 2003-03-19 2004-07-27 System General Corp. Current-driven PWM controller having a power saving means
CN100355191C (zh) * 2003-08-29 2007-12-12 沛亨半导体股份有限公司 直流对直流转换器的控制电路、控制方法及时序产生器
AT501424B1 (de) * 2003-10-31 2008-08-15 Fronius Int Gmbh Verfahren für einen wechselrichter und wechselrichter, insbesondere solarwechselrichter
US6967851B2 (en) * 2003-12-15 2005-11-22 System General Corp. Apparatus for reducing the power consumption of a PFC-PWM power converter
CN1938924B (zh) * 2004-04-13 2010-04-28 崇贸科技股份有限公司 具有用于节省功率和减少噪声的调制器的pwm控制器
US7573250B2 (en) * 2004-08-24 2009-08-11 International Rectifier Corporation Method and apparatus for calibrating a ramp signal
US20060133115A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Phadke Vijay G Adaptive blanking of transformer primary-side feedback winding signals
US7298121B2 (en) * 2005-04-21 2007-11-20 Adc Dsl Systems, Inc. Circuit and method for increasing the stability of switch-mode power supplies
KR101159820B1 (ko) 2006-04-04 2012-07-03 페어차일드코리아반도체 주식회사 듀티 변동이 억제되는 공진형 인버터
JP2008035609A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Sharp Corp スイッチング電源回路
CN101127495B (zh) * 2006-08-16 2010-04-21 昂宝电子（上海）有限公司 用于为开关式电源提供控制的系统和方法
US7855899B2 (en) * 2007-01-23 2010-12-21 System Genreal Corp. Controller with loop impedance modulation for power converter
JP5191671B2 (ja) * 2007-02-17 2013-05-08 セイコーインスツル株式会社 加算器及び電流モード型スイッチングレギュレータ
US8031492B2 (en) * 2007-06-14 2011-10-04 System General Corp. PWM controller for compensating a maximum output power of a power converter
KR101425668B1 (ko) * 2007-07-26 2014-08-04 페어차일드코리아반도체 주식회사 주파수 변조 장치 및 이를 이용하는 스위치 모드 파워서플라이
US8451627B2 (en) 2007-11-16 2013-05-28 Itron, Inc. Devices and methods for converting alternating current (AC) power to direct current (DC) power
US7847433B2 (en) * 2007-11-27 2010-12-07 Rain Bird Corporation Universal irrigation controller power supply
US20100141307A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Ta-Yung Yang Frequency multiplier and method for frequency multiplying
US8143845B2 (en) * 2008-12-17 2012-03-27 Fairchild Semiconductor Corporation Cable voltage drop compensation for battery chargers
KR101598071B1 (ko) * 2008-12-29 2016-02-26 주식회사 동부하이텍 Ａｍｏｌｅｄ를 위한 전원 공급 장치 및 방법
US7911286B2 (en) * 2009-04-02 2011-03-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multiplexed voltage and current signaling
US8228027B2 (en) * 2009-10-13 2012-07-24 Multi-Fineline Electronix, Inc. Wireless power transmitter with multilayer printed circuit
US8773869B2 (en) * 2010-03-29 2014-07-08 Itron, Inc. System and method for conversion of high voltage AC to low voltage DC using input voltage gating
GB201018303D0 (en) * 2010-10-29 2010-12-15 Dymo Nv Printer
JP5729990B2 (ja) * 2010-11-30 2015-06-03 キヤノン株式会社 スイッチング電源装置、及び、スイッチング電源装置を備えた画像形成装置
TW201229706A (en) * 2011-01-07 2012-07-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Voltage regulator circuit
US8716999B2 (en) 2011-02-10 2014-05-06 Draker, Inc. Dynamic frequency and pulse-width modulation of dual-mode switching power controllers in photovoltaic arrays
CN102255526B (zh) * 2011-06-23 2013-04-17 深圳市富满电子有限公司 一种ac-dc电源转换芯片及电源转换电路
TW201308841A (zh) * 2011-08-03 2013-02-16 Yue-Mei Qiu 電源轉換器脈寬調變控制電路及其控制方法
JP5978575B2 (ja) * 2011-09-13 2016-08-24 富士電機株式会社 スイッチング電源装置の制御回路およびスイッチング電源装置
GB201200342D0 (en) * 2012-01-10 2012-02-22 Texas Instr Cork Ltd Hybrid peak/average current mode control using digitally assisted analog control schemes
US9270184B2 (en) * 2012-10-01 2016-02-23 System General Corp. Control circuit and terminal for cable compensation and wake-up of primary-side regulated power converter
US9502982B2 (en) 2013-07-30 2016-11-22 Fairchild (Taiwan) Corporation Method and apparatus of frequency modulation for power saving of adaptive power converter
US9954451B2 (en) 2013-10-28 2018-04-24 Semiconductor Components Industries, Llc Programmable frequency decrease circuit for a programmable power supply
US9806707B2 (en) * 2014-02-07 2017-10-31 Qualcomm Incorporated Power distribution network (PDN) conditioner
CN104779799B (zh) * 2015-04-28 2017-05-31 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器
US11695283B2 (en) * 2018-05-11 2023-07-04 Texas Instruments Incorporated Shoot-through current limiting circuit
GB2589183B (en) * 2019-08-16 2021-11-24 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd Voltage control
US10855258B1 (en) 2019-08-16 2020-12-01 Cirrus Logic, Inc. Voltage control
TWI703800B (zh) * 2019-12-24 2020-09-01 群光電能科技股份有限公司 電壓轉換裝置
CN112072945B (zh) * 2020-08-25 2022-06-14 南京工业大学 一种具有超高重复频率的ipop系统构架式高压微秒脉冲电源

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4179647A (en) * 1977-12-02 1979-12-18 General Motors Corporation Dual output battery charging system
JP2767781B2 (ja) 1993-09-17 1998-06-18 東光株式会社 Ａｃ−ｄｃコンバータ
US5568044A (en) 1994-09-27 1996-10-22 Micrel, Inc. Voltage regulator that operates in either PWM or PFM mode
US5745352A (en) 1994-10-27 1998-04-28 Sgs-Thomson Microelectronics S.R.L. DC-to-DC converter functioning in a pulse-skipping mode with low power consumption and PWM inhibit
JPH08186995A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Syst Hoomuzu:Kk 周波数変換装置
US5747977A (en) 1995-03-30 1998-05-05 Micro Linear Corporation Switching regulator having low power mode responsive to load power consumption
US5903138A (en) 1995-03-30 1999-05-11 Micro Linear Corporation Two-stage switching regulator having low power modes responsive to load power consumption
US5949226A (en) 1995-04-10 1999-09-07 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakush DC/DC converter with reduced power consumpton and improved efficiency
US5640317A (en) * 1995-06-15 1997-06-17 Supertax, Inc. High voltage start-up circuit and method therefor
US5790391A (en) 1996-11-29 1998-08-04 General Signal Corporation Standby power system
JP3506913B2 (ja) 1997-09-22 2004-03-15 セイコーインスツルメンツ株式会社 スイッチングレギュレータ
US5929618A (en) * 1998-06-04 1999-07-27 Lucent Technologies Inc. System and method for synchronizing and interleaving power modules
JP3589086B2 (ja) * 1999-05-17 2004-11-17 松下電器産業株式会社 電源装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI571038B (zh) * 2012-07-16 2017-02-11 崇貿科技股份有限公司 功率轉換器之具有輸出纜線補償的調整電路
US9590613B2 (en) 2014-06-23 2017-03-07 Microchip Technology Inc. Circuit and method for active crosstalk reduction in multiple-channel power supply controllers
TWI578680B (zh) * 2014-06-23 2017-04-11 微晶片科技公司 積體電路及控制多個切換式電力轉換器之方法
TWI587612B (zh) * 2015-03-10 2017-06-11 立錡科技股份有限公司 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

Also Published As

Publication number Publication date
US6597159B2 (en) 2003-07-22
CN100414828C (zh) 2008-08-27
CN1405961A (zh) 2003-03-26
US20030034764A1 (en) 2003-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW583821B (en) Pulse width modulation controller having frequency modulation for power converter
CN108604860B (zh) Pfc转换器、led驱动器和相关方法
US5768118A (en) Reciprocating converter
US9847732B2 (en) Synchronous rectification
US8971060B2 (en) Method and apparatus for controlling a switching mode power supply during transition of load conditions to minimize instability
US5764495A (en) Variable-frequency variable-input-voltage converter with minimum frequency limit
TW474059B (en) A power factor correction circuit
CN105634287B (zh) 用于谐振变换器的充电模式控制设备
US9265110B2 (en) LED power supply with small dimming ratio control and control method thereof
US7218532B2 (en) Switching mode power supply
US7944722B2 (en) Switch mode power supply controller with feedback signal decay sensing
US8824167B2 (en) Self synchronizing power converter apparatus and method suitable for auxiliary bias for dynamic load applications
US7208985B2 (en) Semiconductor device for controlling switching power supply
US9716437B2 (en) Power converter for a switching power supply and manner of operation thereof
US20130128625A1 (en) Apparatus and method for sensing of isolated output
US20180007751A1 (en) Control method and device employing primary side regulation in a quasi-resonant ac/dc flyback converter without analog divider and line-sensing
US20100246216A1 (en) Switch mode power supply controllers
JP2012105424A (ja) スイッチング電源装置
CN209748411U (zh) 电子系统和用于操作转换器的控制器
CN108702086B (zh) Dc/dc谐振转换器和使用谐振转换器的功率因数校正以及对应的控制方法
US20200204065A1 (en) Power factor improvement circuit and semiconductor apparatus
US20050094341A1 (en) Switching power supply apparatus
TW202019078A (zh) 開關電源用半導體裝置以及交流－直流轉換器
Qu et al. A fully soft switched point-of-load converter for resource constraint drone applications
JP4218862B2 (ja) フライバックコンバータの同期整流回路

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees