TWI307207B - Quasi resonant type switching power supply unit and quasi resonant type switching power apparatus using the same - Google Patents

Description

1307207 九、發明說明： 相關申請的交又引用 . 於2005年3月1〇日申請的日本專利申請N〇. 2〇〇5_ 67373的整個公開，包括說明書、申請專利範圍、附圖和 摘要作為參考資料整體結合在此處。 .’【發明所屬之技術領域】 +本發明為有關配備有過電流保護電路的擬似共振型開 (quasi resonant type switching p〇wer supply) 〇 【先前技術】 如第7圖所示，習知的擬似共振型開關電源單元ι〇〇 包括被裝入在封裝體p中的積體電路Q、m〇sfet丨和m〇sfet 2。該擬似共振型開關電源單元1〇〇具有Vcc端子η、τ^ =子T2、FB端子T3、源極端子T4、汲極端子τ5和vref 端子τ6。该M0SFET 1的源極被連接到該源極端子T4。該 ^〇邡^ 1的汲極被連接到該汲極端子Τ5。該M0SFET 1的 汲極還被連接到該M0SFET 2的汲極。 作啼在f積肢電路9中’振盪電路3產生-個鋸齒狀振盪 广\充電控制信號被從整理電路⑴士_)4 候，MGSFET5切換到接通狀態，並且對在該振盤

的充雷士的電容器c充電。借助於這種安排，該電容器C cii_cu .日寸間可以被縮短。振盪邊緣電路（osci 1 lat ion edge 拖將该鋸齒狀信號轉換為脈衝信號，並且將該轉 矣的脈衝信號輸出給鎖存電路（lateh e⑽⑴9。 317977 5 1307207 該整理電路4產生作為施加於觸發信號TRG和頻率限 •制信號的邏輯運算結果的該充電控制信號。該觸發信號义 _ T R G響應從外部換能器的輔助繞組產生的信號被從該觸\务 器端子T2輸入。邊緣檢測電路6檢測該觸發信號TRg。該 振盪電路3的信號被反饋給該整理電路4。在該振盪信號 從高電位（H)切換到低電位（L)或者反之亦然之後，當 的時間已經過去的時候，該整理電路4產生該頻率限制二 號。 σ 參考電壓產生電路1G從該Vee端子T1接收電源電壓 Vcc’並且產生一參考電壓㈣。一個外部電容器被經由 VREF立而子T6連接到該擬似共振型開關電源單a工⑽。該電 源電壓Vcc被提供給該外部電容器，並且一個參考電嚴电 V r e f是從該外部電容器的充電電壓中獲得的。 土 低壓檢測電路1Ub較該電源電壓^與—個閾值電壓 t reshold V〇ltage)UVL。當該電源電壓小於 #該間值電壓飢的時候，該低壓檢測電路 停止 大於或等於閾值電壓路广當該電源電壓〜 的B寸候’5亥低壓檢測電路11輸出 ϊΓΙ8錢位（st°preset)信號給該錢電路3和該驅動 產生該振邊到—個停止信號，該振盡電路3就停止 重新啟動產：5" I且一旦接收到一個停止復位信號，就 路^呈有號。以這樣的方式，該低壓檢測電 /、有-個閾值電壓跳和則，以在開 該振盈信號兩者的過程中提供—個遲滞⑽伽:即生 317977 6 1307207 電壓差）。 二比較該電源—-個間值㈣ •壓於該閾值電㈣P的時候，該高 —止信號，該鎖存電路9二,5號給鎖存電路9。響應該停 •咕、电路9鎖存從該振盪邊緣電路δ產生的作 '號。過熱狀態檢測電路1 3 & j Μ / 44 α 〇 候，輸出一個停止作铼仏兮扯士士 又J t 態檢測電路13接收的;r °響應從該過熱狀 振盪邊緣電路8產生的信號。 I路9鎖存徒该 八」=電位比較電路15接收-個檢測電壓V⑽(即，包 負咖的和從該感： &人的電M) ’亚且將該檢測電壓v⑽愈從噹夂 提供㈣參考„Vref比較H檢 小於或等於該參考㈣Vrei的時候，該:盪電 輸出一個低電位復位信號。當該檢測電壓 V⑽大於該芩考電壓V f的時 輸出-個高電位復位信號 亥振-電位比較電路15 :寬調製電路16是一個具有設置端子s、 正反電路。已經通過該鎖存電路9的脈 =^^，117輸人給該脈寬調製電路16的設置 “制位崎電路15的輪出信號被饋送給該脈 == 復位端子"。從該脈寬調製電路16的輸 而Q產生的彳5唬被經由該驅動電路18提供給該 317977 7 1307207 Μ_ΕΤ 1的問電極和該M〇SFET 2的閉電極。 該習知的擬似共振型開關電源單幻⑽使用該電源電 雷厭：去對。亥電谷器充電’並且從該充電電壓獲得該參考 的^网如在足種情況下，需要的電容是在數百nF到幾pF ^ ,之内通吊，這樣大型的電容器不能結合在該擬似 開關電源單70刚中。因此，有必要提供該VREF 而子T6，該外部電容器被連接到該vref端子π。 通常’提供專用於該外部電容器的該讀端子提高了 /擬似“振型開關電源單纟i⑽％封裝尺寸。此外，當該 擬似共振型開關電源單元100安裝在電路上的時候，需要 用。於將電容器連接到該電路的處理過程，因此，該製造過 程變得複雜化，而且該製造成本增加。 此外，如果在習知的擬似共振型開關電源單元100中 負載被短路，連接到該VREF端子T6的該電容器被連續地 充電，並且該參考電壓Vref被保持在高電壓值上。因此， i該振盪電位比較電路丨5不能檢測出現在該電路中的問 題。因此，到該負載的電力供應不能被停止，並且該擬似 共振型開關電源單元100達到過載條件。 【發明内容】 本發明提供了一種包括開關元件的擬似共振型開關電 源單几，該開關元件導致反復性的切換，以周期性地提供 電能給外部換能器（external transducer)的初級繞組 (primary winding) ’從而提供電能給連接到該換能器的次 級繞組（secondary winding)的負載，該換能器的次級繞組 317977 8 1307207 被，磁地與該初級繞組相連接。該擬似共振型開關電源單 •凡匕括一個過電流限制電路和一個振盪電位比較带路各 開關元件處於斷路狀態的時候，該過電流限制電路接： =從被電磁地與初級繞組相連接的換能器的辅助繞组產 動勢，並且基於該反向電動勢產生-個階梯式 .:1亚且，°亥振盪電位比較電路接收一個盥提供 =負載的電能相對應的檢測電壓，並且當對應於該檢測

Π電壓大於該參考電壓的時候，產生一個控制信號， 八使得該開關元件進入斷路狀態。 J 【實施方式】 ，照本發明一個實施例的擬似共振型開關電源單元 匕括被裝入在封裝體s中的積體電路r、助邡ET i和 M0SFET 2，如菌1闇郎·- , 圖斤不。在弟1圖中，與那些在第7圖 了不的習知的擬似共振型開關電源單元刚中相同的部件 或者部分由相同的參考數字表示。 該擬似共振型開關電源單元200包括功率M〇SFET j、 感:m〇SFET2、振盪電路3、整理電路⑴以㈣咖⑴4、 a 5迨緣松測電路6、振盪邊緣電路8、鎖存電路9、 ^昼檢測電路11、高壓檢測電路12、過熱狀態檢測電路 振盈電位比較電路15、脈寬調製電路16、緩衝器17、 驅動電路18、間邊緣電路6〇、電位確定電路㈣參考電 壓產生電路64。 山ϋ亥擬似共振型開關電源單元200具有ycc端子Tl' TRG 抑鈿子T3、源極端子T4和汲極端子T5。該擬似 3)7977 9 1307207 共振型開關電源單元2〇〇不需要在第7圖中示出的常規的 .擬似共振型開關電源單元100配備的該VREF端子以。 该M0SFET 1的源極連接到該源極端子Τ4 ,並且該 M0SFET 1的汲極連接到該汲極端子Τ5。該m〇sfet i可以 -被作為開關元件使用。該M0SFET 1的汲極連接到該M〇SFET 2的〉及極。 ^该邊緣檢測電路6連接到該TRG端子T2。該邊緣檢測 籲龟路6與從5亥TRG端子T2輸入的信號的電壓電位從大於預 ，$值電壓vEG的狀態變換為低於該閾值電壓Veg的狀態的 疋時同步地輸出一個脈衝信號。如稍後所述，一個觸發信 號sTRC被輸入給該觸發器端子T2。從外部換能器的輔助繞 組產生的该觸發信號STRG具有類似於在M〇SFET !的汲極和 源極之間施加的電壓的波形。該觸發信號具有與從次 級繞組24產生的該電壓成比例的電壓值。該觸發信號Strg 的電壓和從該次級繞組24產生的電壓的比等於繞組比。從 籲该邊緣檢測電路6產生的該脈衝信號係提供給該整理電路 4 〇 除了從該邊緣檢測電路6提供的該脈衝信號之外，該 整理電路4接收一個從該振盪電路3返回的反饋信號，並 且產生一個充電控制信號。在該振盪信號從高電位（H)切換 到低電位（L)或者反之亦然之後，當預定的時間已經過去的 犄候，該整理電路4基於該振盪電路3的信號產生一個頻 率限制信號。此外，作為施加於從該邊緣檢測電路6提供 的該頻率限制信號和該脈衝信號的邏輯運算的結果，該整 317977 10 1307207 理電路4產生該充電控制信號。 當該充電控制信號被從該整理電路4輸入的時候，該 M0SFET 5變成接通狀態’以對在該振盡電路3中的電容器 C充電。借助於這種安排，料容器c的充電時間可以被 縮短。 ^該振盪電路3包括一個能夠產生鋸齒狀信號的振盪 ::邊C的充電電壓經由—個電阻器被施加給該振 =電路3。當停止復位信號被從該低塵檢測電路u輸入的 = 電路3產生一個具有對應於該電容器C的充 -ί率㈣齒狀振盪信號。更具體地說，該振盡電 =駿該邊緣檢測電路6產生的脈衝信號的㈣同步地 仏节振3^信號。該振盪電路3將該鑛齒狀信號提供 、，、口这撤盟邊緣電路8。 =已經接收到該鑛齒狀信號之後，該振盪邊緣電路8 二信一個邊緣’並且將該鑛齒狀信號變換 二nx i的脈齡號被發送給該鎖存電路9。 並且二：：路9從該振盪邊緣電路8接收該脈衝信號， 丄、、，。唬輸出給該緩衝器Π，並且除非苴已铖 尚壓檢測電路19 , . ^ ^ 于升匕该 -個停计’或者以過熱狀態檢測電路13接收到 另—方面=，其直接將該脈衝信號輸出給該緩衝器17。 檢測電路13田接已或者高遷檢測電@ 12，或者過熱狀態 輪出鎖存的二到一個停止信號的時候，該鎖存電路9 緩衝器17=、：?號。該鎖存電路9的輸出信號被經由該 η兔迗給該脈寬調製電路16。 317977 1307207 忒振盈電位比較電路15接收一個檢測電壓V⑽，其包 * 3彳文A FB鳊子T3輸入的負載電壓和從該感測奶2 •輸入的书壓’並且將該檢測電壓v⑽與從該參考電壓產生 電路提供的參考電壓Vref比較。當該檢測電壓u、 _於或寻於該參考電壓Vref的時候，該振盡電位比較電路 15輸出—個低電位復位信號。該振t電位比較電路15愈 ⑽超過該參考電壓Vref的定時同步地輸出一 與 在下面進一步描述的，按照當前的 貝把例，轉考電壓Vre f可以按照從該薦端子Η輸入 的觸發k號S—幅度設置為階梯式 送給該脈寬調製電路16。 L號被發 子電路16包括一個具有設置端子S、復位端 該嗖置：’二㈣以正反電路。從該鎖存電路9產生的 的設置端子s。從兮㈣心U脈見调製電路16 號被輸人給贿£ =^_路15產生物复位信 說，當該鎖存t：：^電路16的復位端子R。更具體地 時候，該脈寬調f電路號從低電位上升到高電位的 的輪出從低比較電路15 脈寬調製電路16 ’’^电位的疋時上變成低電位。從該 路職供給該產生的信號被經由該驅動電 M0SFET 2的閑電極。的閘電極Qate eleCtrode)和該 士口 费 ^L· _χ …該驅動電路1δ可以放大從該脈寬調製 317977 12 1307207 s電:二=='產生的該信號’並且輸出^^^^ „ 被發送給該_FET 1和M0贿2的問 :二及：适給該閘邊緣電路60。當該閘信號是處 成^ 中的時候，該·ET 1和MGSFET 2兩者被變 ，狀怨。當該閘信號S|)rv是處於低電位之中的時候， ::随FET 1和MG贿2兩者被變成斷路狀態m 個從該低壓檢測電路11提供的停止信號來 一拴希K亥驅動黾路i 8的輸出。 該低麼檢測電路u被連制該Vg 檢測電路11從該^端子T1接收電源電壓 =源職c與預定的間值電壓UVL比較。當該電二 二Γ/:或广該閾值電壓UVL的時候，該低壓檢測電 出—個停止信號給該《電路3和該驅動電路 厂亥電源電壓Vcc大於或等於閾值電壓㈣的時候， =壓檢測電路U輪出—個停錢位㈣給 路 一旦接收到該停止復位信號，該振= :3 ^開始產生該振隸號’並且—旦接收到該停正信 產线振盪信號。料樣的方式，該㈣檢測 '路11，、有二個閾值電壓肌和_’以在開始和 生该振I信號兩者的過程中提供—個遲滞（即，電壓差）。 該高壓檢測電路12被連接到該Vcc端子n。 檢測電路12從該^端子n接㈣電源電塵μ

=源广與預定的間值電壓_比較。當該電源 土 cc大於该閾值㈣〇νρ的時候，該高虔檢測電路U 317977 13 1307207 停止錢給該鎖存電路9。在接㈣該停止 ‘後=鎖存電路9鎖存從該織邊緣電路8產生的 °亥過熱狀態檢測電路13檢測該M # ；" 單元2nn沾、w 、， 双剕°亥擬似共振型開關電源 、’皿又，並且當該溫度大於預定的來考㈤产τ ':候，—個停止錢給該鎖存電路 .熱狀態檢測電路13接收的該停 :應;;“過 •從該振盈邊緣電路8產生的信號Q撕子電路9鎖存 $閘邊緣電路6 0從該驅動電路i 8接收—個閉信號 厂亚且在該間信號SDRV從高電位下 :改=門關閉(―邊緣信仏 文’又為低電位的脈衝信號，士。第2圖所示 緣信號SGQF被提供仏兮雷物被—士々c μ閘關閉邊 轳…、、广 亥電位確疋電路62。該門關閉邊緣信 儿WT以被作為一個復位信號使用，其在該M〇SFEn =斷路狀態的定時上終止在該振盪電位比較電路执達 置的該參考電壓Vref的設置階段。 。又 元件1如’：第3圖所示，該閘邊緣電路6G包括三個_ 、_ 和6〇C; 一個_元件⑼cl和一個低通濾 :态60e。,亥_元件6〇M 口 具有分別地接收該閑^ 、:::的輸:端子^觸了元件咖具有—個經由該低通 :波為，連接到該謝元件·的輸入端子的輸出端 子：了元件6。…〇c具有分別地連接到該難肋元件 的輸入端子的輸出端子。該閘邊緣電路6Q的電路 =局限於該公開的一種’據此可以被以多種方式修改 得該脈衝信號等等可以被與該隱ET 1變成斷路狀態的定 317977 14 1307207 時同步地傳送給該電位確定電路62。 該電位確定電路62接你Ρ # τηο 、，峪b2接收仗该TRG端子Τ2輸入的該觸 .，亚且確定該觸發信號^是否大於或等於—個 -甚^ΑΑ+β.、基於该觸發化號Sm與從該次級繞組24 •技成比例的事實’該電位禮定電路62 ▼以確定在 接下來的轉換周期中使用的該參考f壓Vl_ef。 ，第3圖所示的該電位衫電路Μ可以被作為一個包 如的邊緣檢測電路構成。例如，該電 包括比較器70、71和72、^ 電路W以及RS正反電路=73/口74、邊緣檢測 是，該電位確定電路62的電路布f :f 1〇Ρ)77和78。但 種’據此可以独多種方式修改，使===的— 以與-個預定的閾值電壓相比較兵二:…以可 以產生一個確定該參考電壓的控制信號:於5亥比較結果可 該比較H 70具有接收閾值電壓Vp的非反 ，和接收該觸發信號Sm的反相輪人端+子 :示：當該繼號s-小於或等於該閾值電壓二 s、：二=7〇產生—個高電位輸出，並且當該觸發作f卢 “大於_電壓Vp的時候，產生— 虎 比較器71具有接收該觸發信號^的非反相 2各 和接收閾值電壓Vm的反相輪入端子㈠。心二⑴ =蜀發信號S,“、於該閑值電壓Vm的時候，：’ 71產生一個低電位輸出，並且當該觸發信穿 二 於該閾值電壓“的時候，產生一個高電位輪出' 於或等 J5 317977 1307207 該比較器70的輸出C1和該比較器 入到該_元件73。因此，如第2圖所示 7峨出C1和該比較器71的輸出c2兩者是處於高電位 且=二，當該觸發信號Sm不小於該閨值電壓―，並 且不大於该閾值電壓Vp的時候，該mnd 低電位輸出N1。 兀件73產生一個 f i電路75輸人該麵_73的輪出W。如 緣檢測電路75與從低電位轉向高電位的 " 的疋時同步地輸出一個邊緣脈衝信號ρι。 Η 士如第3圖所示，該邊緣檢測電路二 個NOT元件75a、4 , 了以已括二 低通_.皮哭 ° C、一個或N〇T元件75d和一個 :^二。繼元件❿和❿具有分別地接收 該^ W的輪入端子。該而元件…具有—個經由該低 通濾、波Is 75e連接到哕Ν〇τ开杜7[^ ' 子。- Γ 的輸入端子的輸出端 件* 75C具有分別地連接到該或Ν0Τ元 件75d的輸入端子的輸出端子。 缘脈=p反電路7 7具有從該邊緣檢測電路7 5接收該邊 …1的設置端子S，和從該閘邊緣電路60接收 該門關閉邊緣作轳ς认# t 不电略ου按收 … σ ~ G°F ◊復位端子R(bar)。與將該觸發信 ==不小於閾值電壓Vth2並且不大於閾值電壓Vp的狀 = t於閾值電編'狀態或者大於閾值電壓VP的 ^ Ψ r ^ q 〜3正反黾路77將其輸出端子q的 ==從低電位轉向高電位。換句話說，該rs正反 私路77將其反相輸出端子Q(ba〇的輸出信號&從高電位 317977 16 1307207 轉向低電位。 - 然後，與將該門關閉邊緣信號 干 •電位的定時同步地，即，該閘 间电位改變為低 電位以使得該卿ET〗進入斷 RS正反電路77將其輪出端子Q的輪步地，該 位到低電位。換句話說，該RS 路；:㈣位復 端子Q (bar)的輸出信声 77私其反相輸出 該輪出"： 電位復位到高電位。 電路64中的該參考^ v f /崔疋在该翏考電壓產生 ^ #電壓Vref的控制信號。 如從第2圖令清晰可見 號被保持在大於該閾值電 1種原因該觸發信 的時間以後的時候，該心===更長 =广地從其反相輸出端子:產 位輪出）產生一個低電位輸出信號。 间笔 如果必須將該參考電壓Vref Γ級，可以增加比較器的總數。該哭^以上） :=一端子⑴和接 :入而子㈠。當該觸發信號‘小於該 = 候’該比較器72產生—個低電 ：㈣

Sm大於或等於該閾值電壓 田忒觸發信號 出。 的時候，產生-個高電位輪 此：，該比較器72的輪出C3被輸入給副 的fe入‘子。在該麵元件？4的另—個輸人 在高電位的條件之下，如果 而破保持 果及觸盔尨號Sm大於或等於該 317977 17 1307207 閾值電壓〜„，則該副1^件74產生_個低電位 扣該nand元件74接收該比較器70白勺輪㈣和該 斋72的輸出C3。因此，如第2圖所示，σ右Α Λ =出U和該比較器72的輸出C3兩個都處於高電； 的時候’即，當該觸發信號STRG不小於該閾值電壓％，並 且不大於該閾值電壓Vp的時候，該财膽元件一 低電位輸出N2。 生一個 籲一邊緣檢測電路76輸入該瞧元件74的輸出犯。如 弟^圖所示’該邊緣檢測電路76與從低電位轉向高電位的 輪出N2的定時同步地輪出一個邊緣脈衝信號p2。如第3 回所不’該邊緣檢測電路76可以包括與該邊緣檢測電路 H些相同的三個N0T元件恤、7此和1; 一個或 凡件76d ’和一個低通濾波器76e。 该RS正反電路78具有從該邊緣檢測電路76接收該 、：脈衝h號P2的設置端子s，和從該閘邊緣電路接收 籲，門關閉邊緣信號s，的復位端子R(bar)。與將觸發信號 二從不小於閾值電壓並且不大於㈣電壓b的狀態 ，換，小於閾值電壓“的狀態、或者大於閾值· Μ的狀 :的疋時同步地’該RS正反電路Μ將其反相輸出端子卩 ar的輪出^號&從高電位轉向低電位。 然後，與該閘關閉邊緣信號8⑽從高電位改變為低電 位的定時同步地，即，該間信號從高電位改變為低電 位以=得該M0SFET】進入斷路狀態的定時同步地，該Rs "弘路78將其反相輸出端子Q (bar)的輸出信號s2從低 317977 18 Ϊ307207 电位復位到向電位。該輪出信號&可以被 卞其可以設置在該參考電壓產生電路 ： .==。如從第2圖中清晰可見的， 弋被保持在大於該閾值電壓vp的狀態的二 生高= 反電路78連續地從其反相輸出端〜^ 係，實施例中使用的該間值電壓是處於預定的關 二二閾值％壓VTfiK閾值電壓Vth2〈閾值電壓Vp。例如， °“值電壓Vth]可以被設置為1.9V。該閾值電壓v 被号署氐<3 cnr 习值尾M Vth2可以 -置為3.8V。該閾值電壓Vp可以被設置為vcc_ 。 此外，比較器的總數可以被增加 以槌供邊麥考電壓Vref 過f個級，其可以被在與該觸發信號Sm比較的 k私中作為閾值電壓使用。 壓產生電路64接收該電位衫電路62的輸 麄該輪出信號S^S2產生該階梯 :考電壓Vref。如第4圖所示’該參考電壓產生電路 4包括-個恒流源80、電阻元件^至^以及電晶體郎 =但是該參考電壓產生電路64的安排不局限於公 ^、個’亚且可以相多種方式修改，使得該參考電壓 二：：按照從該電位破定電路62接收的該控制信號 I白梯式地輪出。 該電 被在其一 給該電阻 阻兀件R1 i R4 |順序地連接的。該電阻元件以 端D上連接到地。該愷流源80提供恒定電流Ic 兀件R1至R4。由該電阻元件R3和R4構成的串 317977 19 1307207 聯電路的兩端B和D被連接到該電晶體85的源極和汲極。 ,此外，該電阻元件R4的兩端C和D被連接到該電晶體86 的源極和汲極。該電晶體85具有一個閘電極，其從該電位 確定電路6 2接收該輸出信號S 2。該電晶體8 6具有一個閘 :電極，其從該電位確定電路62接收該輸出信號Si。該參 考電壓產生電路6 4可以從該電阻元件R1和該電阻元件R 2 的連接點A產生該參考電壓Vref。 ' 當該電位確定電路62的輸出信號S2被保持在高電位 鲁上的時候，該電晶體85的源極和汲極被短路，因此，該參 考電壓產生電路64產生一個參考電壓VrefF(R2x Vx)/ (R1+R2)。 當該電位確定電路62的輸出信號S2被保持在低電位 上，並且該電位確定電路62的輸出信號S!被保持在高電 位上的時候’該電晶體8 5的源極和〉及極被開路’並且該電 晶體8 6的源極和 >及極被短路’因此’該爹考電壓產生電路 φ 64 產生一個參考電壓 Vref2 = ((R2 + R3)x Vx)/(R1+R2 + R3)。 當該電位確定電路62的輸出信號Si和S2兩者變成低 電位的時候’相應的電晶體8 5和8 6的源極和〉及極被開路5 因此，該參考電壓產生電路64產生一個參考電壓Vref3= ((R2 + R3+R4)x Vx)V(Rl+R2 + R3 + R4)。該 Vx 的值取決於與 該電阻元件R1至R4並聯連接的二極體的反向偏壓。 充分地確定該電阻元件R1至R4可以滿足需要的關 係，即，參考電壓Vrefi〈參考電壓Vref2〈參考電壓Vrefs。 例如，設置實際的值 RHOOkD、R2 = 50kD、R3 = 100kQ、 20 317977 1307207 R4 = 3〇〇kQ以及Vx=5. 7V提供實際的參考電壓值矸以| =近 ―似地U4V、Vref2=近似地2· 44V以及Vref3 =近似地&㈣。 ，、該電位確定電路62和該參考電壓產生電路64協同構 j 一個過電流限制電路。該過電流限制電路不需要外部電 '谷态’亚且可以單獨地產生和輪出對應於該觸發信號、 .的幅度的參考電壓Vref給該振盪電位比較電路15。 . t該負載達到短路條件的時候，®好是該過電流限制 #電路產生-個最低的參考電壓。這可崎低甚至當該負載 被短路時，該開關元件被連續地保持在接通狀態的該時 段，從而確保保護該設備冑免過電流的結果。 該擬似共振型開關電源單元2 〇 0可以被結合進在第5 圖中不出的擬似共振型開關電源裝置中。 :波正流電路20被經由扼流圈21連接到市電…施 ;在:、之間的端子χ和端子γ。換能器22包括初級繞組 -人級繞組24和輔助繞組25。該初 =整流電路-的端子u的第-端子。該初二？ j連接到該擬似共振型„電源單元⑽的錄端子 振刑=^子。該全波整流電路2〇具有連接到該擬似共 _關電源單元_的源極端子T4的端子τ。 連接到力=23的乐二端子被經由電麼譜振電容器29 ^ j /、振型開關電源單元細的源極端子T4。_ 型開關可以通過調整該魏振電则的電 漣波渡波器電路（门卯lenitercircu⑴27被插入 317977 21 1307207 ㈣全波整流電路2〇的二個端子τ_συ之間。該漣波渡波 态電路27可以平滑在該全波整流電路2〇中整流的直：： 壓。在已經被在該全波整流電路2G中整流和在該漣波= 益電路27中平滑之後’該直流電墨被作為電源電壓Vcc •由啟動（start-up)電阻器28提供給該擬似共振型開關 電源單元200的Vcc端子π。該輔助繞組25具有—個經

由二極體30連接到該Vcc端子n的端子，以及還經由ς 阻器45連接到該TRG端子Τ2的端子。 山该換能器22的次級繞組24具有連接到該負載的接地 端子Ν的第一端子和連接到二極體31的正極的第二端子。 5亥二極體31的負極被連接到該負載。 此外，DC-OUT端子Μ被經由電容器32連接到該負載 的接地端子Ν。光耦合器33被經由電阻器連接到該dc;〇ut 端子Μ。該電阻器、光耦合器33、電晶體4〇和齊納二極體 43的串聯的電路被插入在該DC_〇UT端子Μ和該負載的接 地端子Ν之間。此外，電阻器41和電阻器42的另一個串 聯的電路被插入在該DC-OUT端子Μ和該負載的接地端子Ν 之間。 該光耦合器33大體上是發光二極體34和光電晶體35 的組合。該光耦合器33和電晶體4〇協同構成一個錯誤放 大黾路的基本邛分，其可以將提供給次級電路的負載的電 源饋送回初級電路。該發光二極體34具有一個經由該電阻 連接到該二極體31負極的正極。該發光二極體％具有— 個連接到该電晶體40的集極的負極。該電晶體具有— 317977 1307207 個經由該齊納二極體43連接 _ Λ , 我判巧員載的接地端子（即，到 .遠-人級纟兒組24的第一端子）的射極。 . 5亥電晶體40可以檢測在端子Μ乐7破工Μ ΒΗ 名甚+广 甘而卞M和知子IV之間施加的該 貞戟电壓的變化。該電晶體如且古. t 4U/、有—個連接到該電阻器 • 41和电阻器42的接合點的基極。嗲恭a - —子°亥电晶體40的集極被經 -曰雕μ 不电1且态42的接合點。該電 * ^40的射極被經由一個電阻器連接到該二極體w的負 •:換能器22的次級繞組24被電磁地與該辅助繞組Μ 。該辅助繞組25的第一端子被接地。該輔助繞組 助-二一二子被連接到該二極體3〇的正極^ 子弟一端子被經由該電阻器45連接到該TRG端 士一該二極體30的負極被連接到該Vcc端子η。此外， 该二極體30的負極被經由該光電晶體3 •阻器37的串聯電路接地。 口。此“ 由電容器38接地。 h亥一極體3〇的負極被經 隹該光電晶體35具有一個連接到該二極體如的負極的 =二光電晶體35具有—個連接到該電阻器％的射極。 X :曰曰體35具有一個光電地連接到提供在該次級電路 發光二極體34的基極。該電阻器％和電阻器Μ 勺接δ點被連接到該FB端子T3。 ，下來將參考第！圖至第6圖描述該擬似共振型開關 仏衣置的各種各樣的功能。第6圖是示出在該擬似共振 317977 23 1307207 型開關電源裝置的各種各樣的信號的瞬時變化的時 ‘ 施加在端子x和端子y之間的市電被在該全波敕二 .路20中整流和在該漣波滤、波器電路27中平滑。秋^ 2和平滑的電源被作為電源電壓Vcc經由該啟動電阻； 。28楗供給該封裝S的Vcc端子Τι。 。 當該電源電壓Vcc小於或等於該閾值電壓 電路U輸出一個停止信號以防止該振:電 路^生-個鑛齒狀信號。當該電源電壓…逐漸地增加 亚且大於該閾值電壓UVH的時候，哼 lb 響應施加於該VeC端子T1的該電源電壓VCC， 盪電位比較電路15。取低的茶考電m給該振 =號被輸入給該振盡邊緣電路8,其中該鑛 該鎖存電路9。在這衝信號被發送給 停止_ $ ^ f 丨月况下，该咼壓檢測電路12不產生 《衝信號被經由該鎖存電路和該 輪入給該脈寬調製電路16的設置端子S。 2脈衝信號被輪入給該脈寬調製電路 =::::r6從其輸出端子°產生-個 個操作條件之中;:種下，該驅動電路18是處於一 檢夠電路U輸入因為;個停止復位信號當前被從該低壓 調製電路16的輪二。該驅動電路18可以放大該脈寬 出而子Q的信號’並且可以將高電位信號 317977 1307207

Sdr'加，加、。該MOSFET 1的閑電極和該m〇Sfet 2的閘電極。 .s ^上升到南電位的時候，1¾ M0SFET 1和 .Μ刪T 2的每個達到接通狀態。因此，電流_由該換 能、的初級繞組2 3從兮、、芬代、* a , 亥/及極、飢動到該M0SFET 1的源極。 '及極-源極電壓VDS降低，如第6圖所示。該換能器22的次 _級繞組2 4按照施加於該換能器2 2的初級繞組2 3的電能產 .生次級電壓。、該次級電壓被通過該二極體31和該電容器 籲32』正肌和平π，亚且被施加於連接在端子Μ和端子N之間 的該負載。在該M0SFFT 1 ρ么树上、& Η逐漸地增加，如“圖所成二狀態之後，該電流 乐b圖所不。遠電流Id的斜率取決於 該初級繞組的電感值。 ' 在°玄負載中存在的端子M的電壓增加被除以該電阻器 H/2亚且破用於逐漸地提高該電晶體40的基極電壓。 U電曰曰肢40的增加的基極電壓，流經該發光二極體 提高。因此，該發光二極體34逐漸地提高該 _先無射強度。該光電晶體35的阻抗值降低。因此，如第6 =I〜加於§玄FB端子Π的該反饋電壓Vfb按照施加於 该負載的增加電壓而增加。

比較=電，被經由該FB端子T3饋送給該振I電位 。當檢測電壓V⑽超過該參考電壓V 中吻™)的時候，卿電二較 :出個復位信號給該脈寬調製電路16的復位端 。玄松測電壓VeGM包括該反饋電壓^和經由

編，電屋。因此，該脈寬調製電路16從其輸出端子Q 317977 25 1307207 產生一個低電位輸出 製電路16白… 路18按照在該脈寬調 .上的變化產生-個低電位閘信號 .由該驅動電^^電路16的輸出端子Q±的該變化被經 / M〇sm2_n 5議FET 1的閘電極和傳送給該 者達到因此’該M0SFET1和該助_2兩 •組23。 恶。沒有電能被提供給該換能器、22的初級繞 * 從J 下降到低電位的時候’與閉信號 產生二Η Γ低電位的定時同步地’該閘邊緣電路60 如第緣信號SG〇F作為降低到低電位的脈衝信號， 生的节:%組25產生的該電壓和從該次級繞組24產 有電等於該繞組比。當來自該初級繞組23的所 麵If 傳送給該次級繞組24的時候’由於該電壓 癱導致Γ ΓΓ 諧振功能，該卿ΕΤ1的汲極—源極電墨 一徊且古辰盪和具有余弦波形的衰減。該輔助繞組25產生 π。挺他類似m〇SFET 1的汲極—源極電塵波形的電 ΓΓ/、在TRG端子和GNP端子之間的該電阻器45和電容 :可：結合該輔助繞組25的電壓，因此，產生在第6 ㈣二：該觸發信號—信號^被輸入給該 二H： 測电路6從該TRG端子T2接收該觸發信號 亚且將其轉換為一個脈衝信號，其被傳送給該整理電 4和该電位確定電路μ。 317977 26 1307207 :電位確定電路62接收該觸發信號& .否该觸發信！虎Strg大於或等於一個預 卫且1疋疋 大㈣址 。5虎Sm攸不小於閾值電>1 VTHj並且$ 大於閾值電虔Vp的狀態 且不 者大於 岡值书屋Vnn的狀態或 、閾值-电壓Vp的狀態的定時 從高電位下降到低電位。 私幻處 與該觸發信f#uSm從不小於閾 閾值電壓Vn的助能姑& 土 亚且不大於 於閾值電墨Vp的=細值電仏的狀態或者大 電位轉換到低電位Γ❿同步地’該輪出信號&從高 "::、，：間值電輪以被設置為】，。該間值電 Vcc —15^°又置為。該閾值電壓VP可以被設置為 :第6圖所示，該參考電虔產生電路⑷安 ::::產生該參考電壓一以前描述的，在該二 >出4 5虎S2破保持在高電位^ 小於該H 即，在該觸發信號、 S “ i TH1的條件下，該參考電壓產生電路“ $ 生該^考電壓㈣i = (R2xVx)/(Rlm)。❺路64產 认Γ :電位確疋電路62保持低電位輸出信號S2和高電 ::t唬S)的時候’即’在該觸發信號Sm大於或等於 侧直她H1並且小於該閑值謝m的條件下，二、 :體85的源極和汲極在該觸發信號S痛嫩時上： 帝β並且4包晶體86的源極和沒極被短路。因此，該參 電壓產生電路64產生該參考電壓Vref2=((R2 + R3)x⑽/ 317977 27 1307207 (R1+R2+R3) 〇 • 富0亥輸出4吕號Si和S2 ·ί·Α ^c 兩们都處灰低電位的時候，即當 °哀觸么就StRG大於或驾:方/V J·亡日g A广 《值㈣Vm並且小於該閾 值電壓Vp的時候，該各電 , A B 85和86的源極和汲極被開 -夂 / °玄蒼考：壓產生電路64在該觸發信號Sm ' / _、疋％上產生該參考電壓Vref3 = ((R2 + R3 + R4)x Vx)) /(R1+R2+R3+R4)。 /外’當該觸發信號被保持在大於或等於該閾值 電M Vp白勺狀態一段相當方η個周期的相對短的時間的時 候’各電晶體85和86白勺源極和汲極在該觸發信號^提 高的定時上被開路。 —因此，該參考電壓產生電路64在該觸發信號提高 的疋牯上產生該參考電壓Vref3=((R2 + R3+R4)x νχ))/ (R1+R2+R3+R4)。接下來，直到該M〇SFET j變成斷路狀態 的定時’即，直到該閘關閉邊緣信號（gat_〇f f edge signai) φ Sgof婕成低電位，該麥考電壓Vref可以在該振盪電位比較 電路15中被設置。 例如’在第4圖中，設置實際的值R1=2〇〇kQ、R2 = 50k Ω、R3 = l〇〇kQ、R4 = 300kQ 以及 Vx=5. 7V 提供了實際的參 考電壓值Vref! =近似地1· 14V、Vrefz=近似地2. 44v以及 Vref3=近似地 3. 95V。 如上所述，在該MOSFET 1和MOSFET 2兩個都處於斷 路狀態之中的條件下，可以設置該參考電壓Vref去在下一 個轉換周期中使用，並且在該MOSFET 1從接通狀態轉換到 28 317977 1307207 斷路狀態之前，可以被連續地保持。 . 此外，該輔助繞組25按照在辅助繞組25和次級繞組 • “之間的繞組比產生一個與該次級電壓成比例的電眾。嗜 參考電壓Vref可以基於由反轉電動勢產生的該觸發，號 .咖在下-個周期中被階梯式地設置。例如，該參考電壓。 .ref在如第6圖所示的起動周期中階梯式地提高。因此， _ =得可能逐漸地提高施加給該負載的電能，其通常被稱 $為軟起動過程。 該擬似共振型開關電源單元2〇〇可以不依賴任何 =來設置該參考電屢Vrei。因此，不再需要以前對： 電容器連接到該設備需要的努力。該製造時間可以 被鈿紐，並且製造成本可以被降低。 此外，在該負㈣短路的情況下，該參考電麗Vref 可以被設置為最低的電位。因此， 免過電流或者過載的結果。 了从回保“設備避 此外’當該觸發信編被保持在大於或等 的狀態一段比1個周期更長的時間周期的時候，今 被產生。因此， ^保持在大於或等於該間值電"P的狀態可以實；^ 歇振盈和其他的處理。 、/ 3 另一方面’該整理電路4對在苴中 號和從該邊緣檢測電路6輸入的該脈衝信號施力信 异，亚且當兩個信號處於低電位之中的時候，輪出一個充 317977 29 1307207 電控制信號。該MOSFET 5響應充電電勢變成接通狀態，並 •且該電容器C被經由該M0SFET5充電。因此，該鑛齒狀信 .號的斜率提高。 該振盪邊緣電路8接收從該振盪電路3產生的該鑛齒 ；狀信號，並且將其轉換為一個脈衝信號，其被輸入到該脈 -.15周製電路16的設置端子S中。響應該脈衝信號，該脈寬 .调製電路16從其輸出端子Q產生一個高電位輸出信號。從 鲁該脈寬調製電路16的輸出端子q產生的該高電位輸出信號 被經由該驅動電路i 8提供給該M〇SFET i的閘電極和提供 給該M0SFET 2的閘電極。因此，該M0SFET丨和該m〇sfet 2兩者被再次接通。 如上所述’當該MOSFET 1和MOSFET 2處於斷路狀態 之中的時候，基於與從被電磁地與初級繞組23相連接的辅 助繞組25產生的反向電動勢相對應的該觸發信號s⑽，泉 考電壓Vref可以被階梯式地設置。然後，該m〇sfet工和 籲泫MOSFET 2的條件被轉換回到接通狀態。 ^在這種情況下，當包括該反饋電壓VFB (對應於提供給 =負載的電能）的該檢測電壓V⑽大於該參考電壓Vref的 時候，該MOSFET 1和MOSFET 2兩者被切換到斷路狀態。 通過重復以上所述的切換操作，電能可以被提供給該負载。 雖然已經參考示範的實施例描述了本發明，應該明 白，本發明不局限於該公開示範的實施例。以下的權利要 ^的乾圍將被給予最寬的解釋，使得其包含所有的修改、 寻效結構及其功能。 317977 30 1307207 【圖式簡單說明】 隨本說明查 .,_ ° 句的附圖舉例說明了本發明的一個實施例構 攻本S兒明書的— as ^ °丨刀，亚且與該說明書一起用來解釋本發 明的制4這麵时： 關+:1圖為表示按照本發明一個實施例的擬似共振型開 闕“早元的電路布置的方框圖； 弟2圖為多— 、β — ”、、衣不知照本發明實施例的擬似共振型開關電 源早兀的操作的時序圖； 第3圖兔表-,, ,^ ^ 〜、表不出按照本發明實施例的門邊緣電路和雷 位確定電路的電路圖； 革 的電：:圖為表示按照本發明實施例的參考電壓產生電路 源單按照本發明實施例的擬似共振型開關電 圖 t 1 3 5 8 源單本Γ實施例的擬似共振型開關電 第7圖為表不習知的擬似共振型開_電源單元的方樞 主要元件符號說明】 功率M0SFET 振盈電路 M0SFET 振盪邊緣電路 64參考電壓產生電路

2 感測 M0SFET 4 整理電路 6、7 5、7 6邊緣檢測電路 9 鎖存電路 11 低壓檢測電路 3ϊ7977 31 10 1307207 12 南壓檢測電路 13 過熱狀悲檢測電路 .15 振盪電位比較電路 16 脈寬調製電路 17 缓衝器 18 驅動電路 20 全波整流電路 21 扼流圈 /22 換能器 23 初級繞組 ；24 次級繞組 25 輔助繞組 27 漣波濾波器電路 28 啟動電阻器 '29 電壓諧振電容器 30 、31二極體 籲32、 38、C電容器 33 光麵合器 34 發光二極體 35 光電晶體 36 ' 37、41、42、45 電阻器 40 、85、86電晶體 43 齊納二極體 60 閘邊緣電路 60a 、60b 、 60c 、 75a 、 75b 、 75c 、 76a、76b、76c NOT 元件 60d 、73、74 NAND 元件 6 0 e、7 5 e、7 6 e低通滤波器 62 電位確定電路 70 、71、72比較器 φ75ά 、76d或NOT元件 77 、78 RS正反電路 80 十呈流源 100 、200擬似共振型開關電源單元 P 封裝體 Q 輸出端子 R 復位端子 R1 至R4電阻元件 S 設置端子 T1 Vcc端子 T2 TRG端子 T3 FB端子 T4 源極端子 T5 没極端子 T6 VREF端子 317977

Claims (1)

1307207 申睛專利範圍： -種包括開關元件的擬似共振。 ti ^ # , Γβ1 ,, ^ ^ ^ ： ；f ^ ^ ^ ㈣初級繞組，從而提供電能认、表2 η'給外部換能 繞組的負载，°接到该換能器的次級 组相連接包括f被電磁地與該初級繞

2. :電，電路，當該開關元件處於斷路狀態的時 ::、接收從被電磁地與所述初級繞組相連接的所述換 月匕窃的辅助繞組產生的 、 句电動勢，並且基於該反向電 動勢產生一個階梯式的參考電壓；和 振盛電位比較電路，其接收一個與提供給所述負载 的電能相對應的檢測電壓，並且當—個對應於該檢測電 昼的電壓超過所述參考電壓的時候，產生—個控制信 號，其使得該開關元件進入斷路狀態。 如申明專利範圍第1項的擬似共振型開關電源單元，其 中該過電流限制電路響應該開關元件的每個切換來更 新該參考電壓。 3，如申請專利範圍第！項的擬似共振型開關電源單元，其 中當該負載處於短路條件的時候，該過電流限制電路產 生一個最低的參考電壓。 4. 如申請專利範圍第2項的擬似共振塑開關電源單元，其 中當該負載處於短路條件的時候，該過電流限制電路產 生一個最低的參考電壓。 5. 如申請專利範圍第1項的擬似共振蜇開關電源單元，其 317977 1307207 中該過電流限制電路包括多個 技4 … ^串聯地連接的電阻元 件，和一個按照所述反向電動 s 1 月匕夠知·路該電阻:^杜66 至少一個的兩個終端的開關元件。 凡件的 “口申請專利範圍第2項的擬似共振型開關電 :該過電流限制電路包括多個“地連接的電” 件们和备照所述反向電動勢能夠短路該電阻 一個的兩個終端的開關元件。 主乂 7.:申請專利範圍第3項的擬似共振 中該過電流限制電路包括多個串聯地、=” 8· 件:和按照所述反向電動勢能夠短路該電阻元件的至少 一個的兩個終端的開關元件。 少 一種包括擬似共振型聞關蕾、Ε 00 、裉尘開關電源早兀和換能器的擬似丑 振型開關電源裝置，豆中兮概y u , , 八中5玄擬似共振型開關電源單元包 括開關元件，該開關元件導致 供電能給該換鮮，並性的切換以間歇地提 月“並且邊換能器包括連接到該開關元 件的初級繞组、電磁妯A 也共该初級繞組相連接以提供 給負載的次級繞組、在σ帝d , , t 助、繞纟 ’ 电磁地與該初級繞組相連接的輔 其中該擬似共振型開關電源單元包括： 匕電/爪限制屯路，當該開關元件處於斷路狀態的聍 候，其接收從該辅助繞組產生的反向電動勢，並且基於 該反向電動勢產生—個階梯式的參考電壓；# 、 振盡電位比較電路，其接收—個與提供給該負 電能相對應的檢測電屋，並且當—個對應於該檢測電壓 317977 1307207 的電壓超過該參考電壓的時候， 9使得該開關元件進入斷路狀態。-固控制信號，其 .一種包括擬似共振型開關電 振型開關電μ帛μ ^能器的擬似共 主開關包源裝置，其中該擬似共振 〇 括開關元件，該開關元件導致反:’，源皁元包 供電能仏节拖处谈拴的切換以間歇地提 广…亥換月"，亚且該換能器包括 件的初級繞組、電磁地與該初級结组相、鱼拉 開關70 給負载的-欠# @ έΗ $ + "°、、相連接以提供電能 助繞^ 電磁地與該初級繞組相連接的輔 其中忒擬似共振型開關電源單元包括·· 過電流限制電路，當兮π關—μ点 候，並接…： 牛處於斷路狀態的時 今反；組產生的反向電動勢，並且基於 -反向電動勢產生—個階梯式的參考電壓；和 位比較電路，其接收一個對應於提供給該負 =:=電壓’並且當-個對應於該檢_的 壓的時候，產生一個控制信號，其使 侍δ亥開關兀件進入斷路狀態； 其中該過電流限制電路響應該開關元件的每個切 換來更新該參考電壓。 10· 一種包括擬似共振型開關電源單元和換能器的擬似共 振型開關電源裝置，其中該擬似共振型開關電源單元包 括開關元件，該開關元件導致反復性的切換以間歇地提 :電能給該換能器’並且該換能器包括連接到該開關元 件的初級繞組、電磁地與該初級繞組相連接以提供電能 317977 35 1307207 給負載的次級繞組、和雷路 助繞組， ⑽地與该初級燒組相連接的輔 其中該擬似共振型開關電源單元包括： 過電流限制電路，當哕門ps _从占 挺#. 田孩開關几件處於斷路狀態的時 收從該輔助繞組產生的反向電動勢，並且基於 錢向㈣勢產生-個階梯式的參考電壓；和土於 振盪電位比較電路，t拉 Ψ ^ M t4 m Ah 一個與提供給該負载的 的檢測電壓’並且當—個對應於該檢測電壓 白㈣超過該參考電㈣時候，產生—個控制錢ί 使知該開關元件進入斷路狀態，· 儿/、 其中當該負載處於短路停件 電路產生-個最低的參考電^㈣電流限制 U.: =括擬似共振型開關電源單元和換能器的擬似丑 振型開關電源裝置，苴中哕 "、 ，、中挺似共振型開關電源單元包 元件導致反復性的城 供電能給該換能器，並且嗜拖处σ。 徒 ,,.,, 且°亥換此盗包括連接到該開關元 件的初、.及繞組、電磁地盘古玄如纽植& 4 ^ 給負載的次級繞组、和電磁二Γ 接以提供電能 助繞組， 、寿電磁地與该初級繞組相連接的輔 其中該擬似共振型開關電源單元包括： 過電流限制電路’當該開關元件處於斷路狀 候，其接收從該辅助繞組產生的反向電動勢，並且基於 該反_勢產生一個階梯式的參考㈣，·和 、 振i电位比較電路’其接收一個與提供給該負載的 317977 36 ，2〇7 電能相對應的檢測電壓， 的電壓超過該參考電壓的時：，：固對應於該檢測電壓 守候，產生一個控制仿缺甘 吏仔該開關元件進入斷路狀熊. 其中該過電流限制電路響應該開關 換來更新該參考電壓，並且^ 母们切 候，產生-個最低的參考f載處於短路條件的時

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