TWI279966B - Three-terminal, low voltage pulse width modulation controller IC - Google Patents

Three-terminal, low voltage pulse width modulation controller IC Download PDF

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TWI279966B TW092105421A TW92105421A TWI279966B TW I279966 B TWI279966 B TW I279966B TW 092105421 A TW092105421 A TW 092105421A TW 92105421 A TW92105421 A TW 92105421A TW I279966 B TWI279966 B TW I279966B
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A7 B7 !279966 五、發明說明（1 ) 相關申諳案之交互參考 本申請案有關於與本案於相同曰期提出申請之發明名 稱為 “CMOS Digital Pulse Width Modolation Controller” 之共同受讓且共同待審之美國專利申請案第l〇/〇99,7〇3 5 號，其所揭示之内容在此併入作為參考。 發明所屬之拮街領娀 本發明是有關於脈衝寬度調變（PWM)控制器。更 特別的是，本發明是關於三端子低電壓脈衝寬度調變 10 (PWM)控制器積體電路UC)，用於提供電路例如離線 切換式電源、DC至DC增壓轉換器或馬達控制器中之切 換元件之電源控制。 先前技術 15 供低功率應用例如將使用於可攜式消費裝置例如娛樂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 單元、個人數位助理以及行動電話中之電池單元與電池充 電之低成本離線切換式電源之成本、大小以及功率消耗最 小化是令人非常期望的。欲達成此等令人期望目標之一種 方法是使用標準封裝之一或數個積體電路，不論是雙列直 20線（DIP)或二接腳式，以製成脈衝寬度調變（pwM)控 制器以控制電源切換工作週期。 PWM控制器典型地是設計以調節切換式電源之輸出 電壓。PWM切換式電源須要可變之脈衝寬度；其由將實 際輸出電壓與精確的參考電壓比較所導出之誤差信號所控 92094-發明說明 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規^71〇 χ 297公楚） 1279966 五、發明說明（2) 制。此切換㈣之脈衝寬度亦必須被限制於最大與最小之 ΐ間中=所實施之限制是用於正確之PWM之電源或馬 達驅動裔操作。 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 傳統之三接腳PWM控制器積體電路之例可見於美國 專利第5,313,38!號。雖然此習知方法在當時顯得令乂滿 意’但它有數個缺點。首先’它使用雙載子與聰技 術，並且因此添加製程複雜性。其次，它包括一在電路板 上之南壓功率切換式場效應電晶體（FET)。此高壓切換 ㈣占用晶片大約_半之面積，且所剩餘用於其他電路之 面積受到限制。因為此高壓切換FET是在晶片上，在晶片 的設計與製造中必須遵守特殊的步驟以容許在切換式=路 操作期間在晶片所出現之高壓變化。而且’此高壓切換 FET須要相當大的Ic封裝能夠符合此沿面卜代卬叫^須求 以及將熱傳導至外部散熱裝置，例如具有散熱片之τ〇_ 220三端子封裝，且具有散熱極限其終將會限制所使用習 知技術在切換式電源中所可切換功率之實際數量，不論外 部散熱之配置。此外，由於在啟始時在切換式電源之次級 (seconday)側並無可供使用之電壓，此習知技術必須在此 高壓FET結構中提供特殊低壓來源，以便獲得初級 (primary)側之啟始電壓。 因此，迄今未解決之對於低成本低電壓pWM控制器 1C之需求仍然存在，此控制器IC取決其應用而可封襞於 各種可供使用之低成本1C封裝，以克服習知技術方法之 限制與缺點。 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 x 297公釐）
五、發明說明（3) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1279966 本考x明之一般目的是提供二端子低成本低電壓PWm 控制裔1C結構，以克服習知技術之限制與缺點。 本發明之另一目的是提供低電壓PWM控制器ic，用 以提供例如高壓切換電晶體之外部電流調整電路元件之源 極控制。 “、 本發明之另一目的是提供低電壓PWM控制器IC，其 不須要尚壓隔離亦不須將多餘的熱傳導至外部周圍，且其 10因此可以封裝於各種低成本塑膠封裝（包括三端子封裝) 中。 本發明之另一目的是提供切換式電源初級側結構，其 被設計以有效地使用本發明之低電壓pWM控制器IC。 本發明之另一目的是提供晶片上啟始電路用於提供最 15初啟始電源以啟動本發明之PWM控制器，而不須要額外 的高壓裝置。 本發明之另一目的是提供PWM控制器，其可利用低 電壓1C製程予以製成積體電路。 本發明另一個目的是提供三端子低電壓PWM控制器 20 1C ,其響應多個異常參數以產生寬度調變控制脈衝，例如 輸出電壓回饋與内部切換電流以控制外部電路。 根據本發明之原理，將三端子低電壓脈衝寬度調變 (PWM)控制器在單一的積體電路(Ic)中實施。此電路包 括：第一端子，提供輸入節點用於接收操作之偏壓電流供 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公楚）
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心、及接收與由數位pWM控制器所控制電路之輸出來 ^關Γ饋控制信號；第二端子，提供連接至數位輸出 開關之輸出即點，而以一控制脈衝率提供數位寬度調變之 控制脈衝，以控制該被控制電路之工作週期，此數位寬度 5調變之控制脈衝是相關於回饋控制值而作寬度調變；第三 端子，提供接地連接；經時脈控制之脈衝寬度調變電路， 響應在第一端子與第三端子之間之電流與回饋控制值，以 控制數位輸出開關於一控制脈衝率；以及回饋信號分離電 路’用於將回饋控制信號與操作之偏壓電流供應分離，極 10，是與數位輸出開_及接地端子_聯之電流感測電阻 ’用於感測在第二端子與第三端子之間流動之電流作為 電壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作為本發明之一觀點，此低電壓PWM控制器1C包 括一啟始電路，用於在一開始將第二端子連接至第一端 15子，而允許在初始存在於第二端子之電壓將連接至此第一 端子之外部儲存電容器充電，一直到在第一端子出現操作 之偏壓電流供應為止。此啟始電路極佳包括在從第二端子 至第一端子之導電通路中之第一電晶體與二極體，用於控 制第一電晶體之閘極電極之第二電晶體，此第二電晶體是 20由邏輯電路對在第一端子所出現之操作之偏壓電流供應響 應所控制。此邏輯電路極佳包括高壓比較器，用於將在第 一端子之電壓位準與參考高壓位準比較；以及包括由此高 壓比較器重新設定之閂鎖器（latch)。此閂鎖器直接控制第 二電晶體之閘極電極。此邏輯電路亦可包括低壓比較器， 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 x 297公楚） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1279966 五、發明說明 用於將在第一端子之電壓位準與參考低壓位準比較，以致 於如果在第一端子感測到低壓情況之存在，此閂鎖器將由 低壓比較器設定，以便將第一電晶體導通且重新建立從第 二端子至第一端子之導電通路。 5 作為本發明之另一觀點，此三端子低電壓PWM控制 器是封裝於三導線之TO-92微型塑膠封裝中，供以通孔方 式女裝於被控制電路之電路板中，而第一導線對應於第一 知子，第二導線對應於第二端子，以及第三導線對應於第 三端子。 10 作為本發明之再一觀點，此被控制電路是具有設定於 共同閘極模式中之切換N-通道FET之切換式電源。在此 配置中，將第二端子直接連接至切換FET之源極電極。 在本發明又一觀點中，此被控制電路為DC至DC切 換式增壓轉換器，且連接此第二端子將儲存能量之電感器 15 並聯接地。 本發明之此等與其他的目的、優點、觀點以及特性將 由參考較佳實施例之詳細說明以及所附圖式而獲得更佳瞭 解。 本發明藉由圖式而說明。 20 實施方式 圖1顯示離線(off-line)切換式電源，與低電壓PWM 控制器1C 10,其例如根據從次級側所接收之回饋與流經 初級側外部高壓切換場效應電晶體(FET)之源極電流，在 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21Qx297公髮）
A7 B7 1279966 五、發明說明（6) 電源的初級側提供源極模式PWM控制。 如圖1所示，此低電壓PWM控制器IC具有四個連 接端子45、46、47以及48，但例如圖3所示，可以使用 個端子之配置中。偏壓接腳47使得在開機期間與正 5常操作期間能將偏壓功率提供給1C 1〇。在開機期間，啟 始偏壓與超過/不足電壓邏輯電路42將外部高壓切換 FET 124之源極連接至偏壓接腳，因此將連接至偏壓接腳 的外部電容器143充電（參考圖2與圖3)。當此在偏壓接 腳47之偏壓到達操作1C 10所須之最小臨界電壓時，則產 10生PWM脈衝且外部高壓M〇SFET 124開始切換，經由變 壓裔之繞組110與鐵心將電力提供給次級繞組112與第三 繞組113 ’經由整流器141與整平電容器143將偏壓提供 給偏壓接腳。一旦到達最小臨界電壓，則將此啟始電路42 去能。低壓PWM 1C 10所須要之所有參考與操作電壓是 15由偏壓接腳47所供應之偏壓電源導出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖1所示，此離線切換式電源1〇〇經由適當之連接 或連接器配置，由商用AC電力網接收能量。熔絲1〇2保 羞電源100防止故障情況。此二極體橋1〇4將所輸入之 AC功率作全波整流成為脈動之dc，且濾波電容器1〇6降 20低AC漣波。將此所產生之直流(DC)電壓施加於接地與例 如降壓變壓器108之儲存能量之初級繞組ι1〇之間。雖然 在圖1的例子中顯示降壓馳返轉換器，但此電源可以提供 升壓變壓器、單端初級感應轉換器（SEPIC)、升壓轉換 器、反向轉換器、或降壓轉換器。這些在習知技術之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 1279966 at ____ B7 五、發明說明（7 ) PWM電源中為人所熟知。 如以上說明，變壓器108亦包括次級繞組H2，其饋 給二極體整流器114、儲存電容器116、輸出濾波電感器 118、以及輸出濾波電容器120。此等組件構成電源1〇〇之 5 “次級側”（secondary side)。由於電源1〇〇之初級側 (primary side)直接連接至典型離線切換式電源之AC電壓 線或幹線，必須將此次級側與初級側隔離至典型為3000V 峰值之適當電壓隔離位準或裕度。次級側之接地並不連接 至初級側之接地，且在第1圖中使用不同的接地符號以顯 10 示初級側接地連接與次級側接地連接之分開。 在此例中，在PWM控制器晶片1〇之外部之高壓 MOS切換電晶體124使得切換式電源1〇〇能夠傳送大電 流，而以例如大約130 kHz預先設定相當高的頻率交替地 讓流經此切換變壓器初級繞組11〇之電流通過與阻擋。此 15高壓電晶體只有在高壓切換應用中須要；在低壓應用中可 以省略此外部高壓電晶體124。阻尼電路128保護切換電 晶體124防止在初級線圈11〇中出現之反向崩潰過高電壓 尖峰。將電晶體124之工作週期調變，以便準確地調整電 源1〇〇之操作，而以經調整之輸出電壓與電流將電能傳送 20 給由次級側所連接且供應之負載。 根據本發明之一觀點，此低電壓PWM控制器1C 1〇 提供咼壓切換電晶體124之源極控制。在此PWM控制器 10之結構中，此高壓切換電晶體124是以在電源中之 共同閘極式源極切換設計佈局連接與操作。在此設計佈局
計 線
經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 -9-
1279966 A7 B7 五、發明說明（8) -- 中，此電晶體124之源極電壓是在稍微小於閘極電壓與接 地電位之’由操作PWM控制g 1()而切換，而使得能 夠使用低壓PWM控制器ic 1〇。此用於高壓切換電晶體 124之閘極偏壓，是由例如&⑽二極體⑵以例如正 5丨25伏之在初級側接地電位以上之額定低壓建立。而經由 例如電阻器127而從經整流之高壓DC獲得將此zener二 極體125偏壓成反向（調整）導電之電壓。電容器126將藉 由Zener 一極體125之反向崩潰特徵所建立之dc閘電壓 進一步地整平。因此，在圖丨之源極控制配置中，此 10 PWM控制器ic例如只須要在〇與15伏之間切換。 如圖1所示，此初級側CM〇s數位PWM控制器IC 10包括與外部高壓切換電晶體124串聯之電流承載低壓切 換FET20,而由寬度調變之脈衝與連接至初級側接地之低 值電流超載感測電阻器22所控制。寬度調變之脈衝是由 15閘極驅動24施加至FET 20之閘極，因此控制流經高壓外 部切換電晶體124之切換電流。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此施加於電晶體20閘極之控制可以根據在相關專利 申明案（其發明名稱為：CMOS Digital Pulse Width Modulation Controller)所教示之内容以數位方式產生，或 20可以使用在此技術中所知之其他方法產生。在第丨圖中顯 示用於產生源極控制切換之其他方法。 如圖1所示，此初級側控制器1C 10從兩個來源接收 控制資訊。一個來源是來自經由適當隔離裝置之電源次級 側之輸出回饋。須要此隔離裝置以提供分開電源！〇〇之初 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1279966 五 發明說明（9 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 級側與次級側之跨越電壓(例如3_v)隔離阻障之隔離。 在圖"1所不之結構中，光電隔離器5〇作為隔離裝置而提 供在次級（負載)側與初級(離線)側之間之隔離。此圖！之 電路所/、有之優點為：越}㈣提供給貞載之輸出電壓， 以產H光電崎115G之回饋控制錢。光電隔離器 50之發，态52連接至包括電阻器54(其連接至整流器 114、電容器116與整平電感器118之共同節點)與放大器/ 電壓參考裳置58(其連接至次級側之接地)之串聯網路之^ 同節點。此誤差放大器/電壓參考裝置58提供準確之參^ 電歷，並提供介於參考霞以及自連接介於:欠級側輸^與 次級接地之間之電阻H 6G與62之串聯電_路所獲得比 例輸出電壓之間之誤差整合。此由元件52通過至光電偵 測器元件64之光線位準，提供在饋給外部負載之電源 之DC輸出所出現電壓之測量。此相對於參考操作電壓之 輸出電壓中之變化導致光線位準中之改變，以及導致在回 饋輸入節點46回饋至PWm控制器1C之誤差信號中之改 變。 此次級側輸出電源線亦可包括電流感夠電阻器，使得 能夠感測供應至負載之輸出電流之大小。可以將由所感^ 負載電流所導出之誤差電壓與由所感測電髮所導出之誤差 電壓組合，且將此合成之誤差電壓以已知的方式回饋，以 控制初級側PWM控制器10之操作。 除了閘FET 20、源極電流感測電阻器22與驅動器24 之外，此初級側PWM控制器1C 10包括：準確電壓參考 -11- I紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 〜 ---- 計 線 A7 B7 I279966 五、發明說明（10) 產生裔電路26 ’用於產生至少一參考電壓；誤差放大器 28 ’用於將在接腳46所接收之誤差信號放大與調整；以 及回饋比較30,其將回饋電壓與藉由感測跨電阻器22 所產生變壓器108之初級側電流所產生鋸齒波形作比較。 5當此經調整與放大之回饋電壓大於鋸齒波形之尖峰時，此 pWM控制邏輯將外部高壓切換FEt 1：24關閉(turn 〇ff)。 此外部電晶體124將保持關閉一直到由時脈產生器4〇所 產生之下一個時脈週期為止。抑制(blanking)產生器32在 抑制期間將回饋比較器30與過電流比較器34之輸入抑 1〇制。此抑制期間包括在各切換期間前緣之最初高電流尖 峰’其由於依據在圖1中所示佈局設計之切換式電源之初 級側中寄生電容之耦合而典型地出現。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此低壓PWM控制1C 10亦包括電流感測比較器34， 其在當由感測電阻器22所感測電流(在抑制期間除外)超過 15預先確定之電流極限時發出超過電流邏輯位準，在該點則 不論此次級側之回饋位準，將外部電晶體124關閉。為了 提供優先於回饋電壓之過度電流控制，將比較器3〇與34 之邏輯結果在AND閘36中組合，而使用此所組合成之誤 差位準將正反器38重新設定，其決定各PWM期間而具 20有由時脈4〇之時脈期間所決定之導通一關閉總期間。正 反為38之邏輯輸出藉由閘驅動器24而施加，以控制FET 20之閘極。 提供外部高壓FET 124之源極控制而不是傳統閘極控 制之技術具有以下之優點：首先，此通常在切換電晶體之 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 1279966 A7 B7
五、發明說明（U 源極電極所實施之過度電流感測功能可以與驅動接腳組 合，因此將接腳數量減少至三而同時提供雙回饋控制，且 有利於1C 10之低接腳數目、低成本之封裝。其次，此 PWM控制器1C只須要足夠大之偏壓以驅動此在共同閘極 5 式源極切換結構中之外部切換電晶體124。由於可以將内 部FET閘20之導通臨界電壓設計成較切換外部fet I% 所須之臨界電壓低很多，此以源極控制所須之偏壓較傳統 閘極控制方法所須之偏壓低很多，且此結果允許對於低壓 CMOS 1C使用較低成本之製程，而實質降低了元件成本。 10 在圖1之例子中，1C封裝12之外部接腳極佳包括： 初級側接地接腳45、次級側回饋接腳46、偏壓接腳47、 以及直接連接至外部切換電晶體124源極電極之輸出驅動 接腳48。在工廠之IC封裝製程期間，將此等接腳電性佈 線或連接至1C 10之適當接合墊。 15 在圖1之電路中，將初級側控制器1C接地接腳45接 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 地至初級側接地(其典型地與次級側接地55隔離，以提供 在離線初級側與在次級側電壓輸出之間所欲之電壓隔 離）。在由圖2與圖3所提供之3端子1C封裝例子中，此 晶片供應電壓與回饋誤差電壓是在偏壓接腳47 一起出 20現，且經由包括在偏壓接腳47與初級側接地45之間串聯 電阻器36與38之内部電阻網路而以内部方式分離。 在圖1中所顯示的結構中，此初級侧PWM控制器10 包括封包於多接腳_封裝12中之積體電路陣列，此封 裝例如是4、6或8接腳之Dlp或s〇IC，其設計用於傳統 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2i〇X297公爱) 1279966 A7 B7 五、發明說明（U) 之通孔或表面安裝以及電性連接。雖較佳為4或8接腳封 裝以降低成本，而其他之封裝配置(例如3接腳或6接腳 封裝）可以使用於初級側低壓PWM控制器1〇之實施。 此在電晶體124中之電流受限於晶片1〇且被充分保 5護防止電流過度事件。本發明之3端子封裝實施是令人期 望地適用與使用於低功率切換電源之應用，在該處ic 1〇 之在晶片上之輸出切換FET 20是與FET 124之源極電極 串耳外’而能夠將在切換事件期間所產生之熱散佈至外部周 圍環境。 10 根據本發明之觀點，藉由將1C晶片10之輸出墊選擇 性地連接至連接接腳，而可將初級側控制器1C設計且使 用作為3接腳裝置11(圖2)，或作為4或更多接腳裝置 12(圖1)。此接腳/封裝結構是在當將ic 10封包於所選擇 之封裝中時以及當將其導線電性連接至1C晶片之接合終 15端墊時在工廠實施，且將此特殊晶片合適地設計用於特殊 應用/所想要之特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖2之虛線矩形方塊中所示，此最初啟始電路42 包括：具有閘極拉起(pull-up)電阻器142之P-通道FET 140、用於將驅動接腳48與偏壓接腳47隔離之二極體 20 144、具有閘極拉起電阻器147之N-通道FET 146、過度 電壓比較器150、電壓不足比較器152、以及具有控制電 晶體146閘極之輸出之閂鎖器148。 圖2說明當將低壓PWM控制器10使用於增壓結構 切換式轉換器101中時之啟始電路42，而未失去其一般適 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A7 B7 1279966 五、發明說明（i3) α 用性。當最初將直流電供應至轉換器101之Vin輸入時， 電源流經電感器103、二極體105，且跨電容器107而儲 存。在此最初時點，將P-通道FET 140與N-通道FET 146 偏壓至導電狀態，因為電壓現在出現於驅動接腳48。當 5 FET 140與146均導電，此來自驅動接腳48之電壓通過單 向二極體144與偏壓接腳47而儲存於外部電容器143 中。在此過程期間，建立内部參考電壓，其設定比較器 150之最大參考電壓以及比較器152之最小參考電壓。當 在偏壓接腳47之電壓到達高參考電壓時，比較器150將 10閂鎖148重設且將NMOS FET 146關閉。當FET 146停止 導電時，因為電阻器142，故在FET 140之閘極電壓上升 至在驅動接腳48之電壓位準，且將PM〇s FET 14〇關 閉’因此將從驅動接腳48至偏壓接腳47之最初啟始電壓 路徑中斷。在此點，PWM控制器IC: 1〇開始運作，且繼 15續由儲存於電容器14:3中之能量提供電力，一直到轉換器 101之輸出電壓上升至提供電力給IC 10所須之位準為 止。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在增壓轉換器101之正常操作期間，此控制器IC 1〇 將”於電感器103與二極體105之間節點之電位降低至接 20地，位，因此導致能量儲存於電感器ι〇3 +。當此節點回 到冋位準時，此所儲存之能量經由二極體1〇5通過且以傳 統之方式儲存於電容器IG7 +。此種配置使得能夠將輸出 電壓提升至在輸入Vin出現位準以上之位準。 如果在1C 10之接腳47之輸出偏壓以任何原因降低 -15-
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1279966 A7 _ _ B7 五、發明說明（Η) 而低於較低電壓參考位準，則低電壓比較器152將閂鎖器 Η8設定，並且將NMOS FET Η6回復導通以藉由將 PMOS FET Η0導通而重新啟動此最初啟始路徑及處理。 圖3顯示連接於圖丨之切換式電源1〇〇之三接腳結構 5中之低壓PWM控制器1C。在此結構中並未使用回饋端子 46。此輸出電壓/電流回饋控制信號是經由包括内部電阻 器36與38之電阻分割網路而獲得，此等電阻器是内部連 接介於晶片10之偏壓接腳47與接地接腳45之間。電阻 器36與38之共同節點以内部的方式連接至回饋接腳牝 10且提供回饋信號。將1C 10之内部偏壓電流消耗製成得儘 可能恆定，以致於在放大器28輸入之電壓只對在輸出所 感測之電壓改變響應。此三端子結構封裝u與低壓控制 器1C 10使得能夠使用低成本電晶體似的封裝，例如標準 的TO-92封裝等。 15 在以上已經說明本發明之較佳實施例，現在應瞭解已 完全達成本發明之目的，且熟習此項技術之人士瞭解可以 對本發明作許多結構之改變以及作相當不同的實施例與應 用而不會偏離本發明之精神與範圍。因此，在此所作之揭 示與說明僅例示，而非意為任何限制。 20 圖式簡單說明 圖1為具有根據本發明原理之低電壓四端子pWM控 制器ic之離線切換式電源之邏輯方塊與概要電路圖。 圖2為一切換式電源之邏輯方塊與電路概要圖，其依 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(〇sjS)A4規格（210x297公釐）
A7 1279966 B7 五、發明說明（15) 據增壓結構，且包括啟始電路用於根據本發明原理設計為 三端子封裝之低電壓CMOS PWM控制器1C。 圖3為一離線切換式電源之邏輯方塊與概要電路圖， 其使用圖2所示3端子封裝之CMOS PWM控制器1C。 5 主要元件之對照表
10 低電壓PWM控制器1C 11 三端子結構封裝 12 多接腳塑膠封裝
10 20 切換 FET 22 感測電阻器 24 閘驅動器 26 參考電壓產生電路 28 誤差放大器 15 30 回饋比較器 32 抑制產生器 34 過電流比較器 36 AND 閘 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 38 正反器 20 40 時脈產生器 42 啟始偏壓與超過/不足電壓邏輯電路 45 接地端子 46 回饋端子 47 偏壓端子 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1279966 Λ7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
五、發明說明 /IV
10 15 20 48 驅動端子 50 光電隔離器 52 發光器 54 電阻器 55 接地 58 誤差放大器/電壓參考裝置 60 電阻器 62 電阻器 100 離線切換式電源 101 增壓轉換器 102 溶絲 103 電感器 104 -^極體橋 105 二極體 106 電容器 107 電容器 108 變壓器 110 線圈 113 第三線圈 114 二極體整流器 116 電容器 118 電感 124 切換FET 125 Zener二極體 18-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1279966 at B7 五、發明說明（17) 126 電容器 127 電阻器 140 場效應電晶體 141 整流器 5 142 電阻器 143 整平電容器 144 二極體 146 場效應電晶體 147 電阻器 10 148 閂鎖器 150 比較器 152 比較器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

Claims (1)

  1. I279966 、申請專利範圍 10 15 2· 20 3· 一種在單體積體電路(1C)中實施之三端子低電塵脈衝 寬度調變(PWM)控制器，包括： ⑻第-端子，提供輸入節點用於接收操作之偏壓電 流供應以及接收與由PWM控制器所控制電路之 輸出參數有關之回饋控制信號； (b) 第二端子，提供輸出節點其連接至以一控制脈衝 率提供數位寬度調變之控制脈衝之數位輸出開 關’以控制該被控制電路之工作週期，此數位寬 度調變之控制脈衝是寬度調變； (c) 第三端子，提供接地連接； (d) 經時脈控制之脈衝寬度調變電路，對在第二端子 與第三端子之間之電流以及回饋控制值響應，而 用於控制由數位輸出開關以該控制脈衝率所提供 之寬度調變之脈衝；以及 (e) 回饋分離電路，用於將回饋控制信號與操作之偏 壓電流供應分離。 如申睛專利範圍第1項之三端子低電壓脈衝寬度調變 控制器，包括： 與數位輸出開關以及接地端子串聯之電流感測電阻 器，用於感測在第二端子與第三端子之間流動之電流 作為電壓。 如申請專利範圍第1項之三端子低電壓脈衝寬度調變 控制器，更包括： 啟始電路，用於在最初將第二端子連接至第一端子， -20 -
    92094-專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1279966 六、申請專利範圍 ， 一直到在第一端子出現操作之偏壓電流供應為止。 4. 如申請專利範圍第3項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，其中啟始電路包括在從第二端子至第一 端子之導電路徑中之第一電晶體與二極體，且具有 5 控制電路對所出現之操作之偏壓電流供應響應，用 於將第一電晶體關閉（turn off)。 5. 如申請專利範圍第4項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，其中控制電路包括第二電晶體，用於控 制第一電晶體之閘極電極，此第二電晶體是由邏輯 10 電路對出現於第一端子之操作之偏壓電流供應響應 所控制。 6. 如申請專利範圍第5項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，其中邏輯電路包括： 高壓比較器，用於將在第一端子之電壓位準與高壓 15 參考位準比較；以及 由此高壓比較器所重新設定之閂鎖器，此閂鎖器直 接控制第二電晶體之閘極電極。 7. 如申請專利範圍第6項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，其中邏輯電路更包括低壓比較器，用於 20 將在第一端子電壓位準與低壓參考位準比較，此閂 鎖器由低壓比較器設定，以便將第一電晶體導通， 且重新建立從第二端子至第一端子之導電路徑。 8. 如申請專利範圍第1項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，該控制器被封包於三導線之TO-92微型 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X297公釐）
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1279966 ^ C8 _D8_ 六、申請專利範圍 塑膠封裝中，供以通孔方式安裝於該被控制電路之 電路板中，而第一導線對應於第一端子，第二導線 對應於第二端子，以及第三導線對應於第三端子。 9. 如申請專利範圍第1項之三端子低電壓脈衝寬度調 5 變控制器，其中被控制電路包括切換式電源，該電 源具有設定於共同閘極模式中之切換FET，且其中 此第二端子連接至切換FET之源極電極。 10. 如申請專利範圍第1項之三端子低電壓脈衝寬度調 變控制器，其中被控制電路包括DC至DC切換式 10 增壓轉換器，且連接第二端子而將儲存能量之電感 器並聯接地。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）
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