TWI331446B - Control circuit of multi-channels power converter - Google Patents

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Description

1331446 ‘ Cl 17 21〇42twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明疋有Μ於-種功轉糾，且特別是有關於 一種開關功率轉換器的控制電路。 【先前技術】 多通道(multi-channels)功率轉換器用來將未經調整的電源 φ 轉換成經調整的電壓和/或電流源。多通道功率轉換器的控 制電路產生開關佗號，用於穩定調節輸出端。也就是說， 根據功率轉換斋的輸出來調變開關信號的工作週期（^说丫 cycle)。開關彳s號需要同步，以減少開關雜訊和電磁干擾 (EMI)。然而，在輕載或無載情況下，開關以同步進行 會產生較高的功率消耗。在最近的研究中，針對功率轉換 器提出了許多在輕載情況下節省其功率損耗的控制電路， 例如 Yang 中請“PWM controller having off-time m〇dulati〇n for power converter”的美國專利第 6,545,882 號，和 Yang ® 等人申請“PWM controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise”的美國專利第 6,781,356 號。這些現有技術的開關頻率會依據負載的變化而變化， 使得控制電路難以同步開關信號。 【發明内容】 本發明提供一種多通道功率轉換器的控制電路，用來控 制開關信號的開關頻率以節省功率。 1331446 C117 21042twf.doc/n 本發明提供-種多通道功率轉換器 f載情況下節省功率。該控制電軸 出’以產生第-開關信號和第二開 =轉換杰的輸 器的輸出處產生第一輸出和第二輸出。率轉換 開關信號是分別依據第一回饋信號 二第二 的。第-回·號和第二回饋錢是根 而產生的。該控制電路包括調變電路和㈣出 開關信號關關鮮來節省功率。軸變電路二= 信號和第二_錢而產生調變錄。振盪電 = =路，以根據調變信號來控制第—開關信號和第；關^ 的開關頻率。當啟用第二關信號時，第—開關彳ι / 降低。當停用第二開:二關 第開關彳§5虎間歇操作以進一步省電。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂 牛較佳實施例，並配合所關式，作詳細說明如下。， 【實施方式】 β圖1繪不具有兩個開關通道的功率轉換器。第一通道 疋備用電源供應器（standby p_r supply)的第 — ”含開關信號Sl，以在功率轉換器的輸出產\= 二道Ϊ第二轉換器’第二轉換器包含開關信號S2， ^換盗的輸出產生另一輸出V°2。輸入信號Cnt可對 -i出V。2進行開關導通/戴止。輸入信號c町連接到控制電路 100以啟用或停用開關信號S2。控制電路100進一步搞合到
7 1331446
Cl 17 21〇42twf.doc/n r而’以分別依據回饋信號饋信號 VFB2而產生開關健Sl和開關信號S”回饋作號Vfbi和回饋 由，r制電路7〇產生。回饋控制電路_合到 二率ϊΐί的輸出’為功率轉換器的回饋控制提供誤差放大 益。根據輸出V〇1和ν〇2產生回饋信號Vfbi和回饋信號Vfb2。 圖2繪不根據本發明的控制電路1〇〇的優選實施例。控 制電路100包括調變電路2〇〇和振盡電路3〇〇，用於省電。 調變，路200用於依據回饋信號Vfbi和回饋信號^產生調 變信號SM和間歇信號Sn。當調變信號、低於間歇臨界值 (bursMhreshdd)時’啟用間歇信號Sn。控制電路1〇〇的輸入 端子ΟΝ/OFF接收輸入信號Cnt。當啟用輸入信號&時，啟 用開關信號&。振盪電路300耦合到調變電路2〇〇，以根據 調變信號Sm產生振盈信號PLS1。振盪信號pLS1用以啟用 觸發器115。比較器11〇用來依據回饋信號、與斜坡 信號RAMP1的比較而停用s/R觸發器115。振盪電路300 產生斜坡½號RAMP1。S/R觸發器115的輸出連接到AND 閘117的輸入。AND閘117的另一輸入通過反相器us柄合 到振盪信號PLS1。AND閘117的輸出產生開關信號Sl。 振盪電路300進一步產生同步信號Sw，其連接到信號 產生益350以產生脈衝信號PLS2和斜坡信號。因 此’脈衝信號PLS2與振盪信號PLS1同步。脈衝信號PLS2 用以啟用S/R觸發器125。比較器120用來依據回饋信號Vfb2 與斜坡信號RAMP2的比較而停用S/R觸發器125°S/R觸發 器125的輸出連接到AND閘127的輸入。AND閘127的另 1331446
Cl 17 21〇42twf.doc/n 一輸^通過反相器126耦合到脈衝信號pLS2。閘127 的第二輸入連接到輸人信號Cnt。因此，當啟用輸人信號^ 時，AND閘127的輪出將產生開關信號&。因此，振盪信 號PLS1控制開關信號&的開關頻率與開關信號&的開關頻 率。開關信號S2與開關信號Si同步。 圖3是調變電路200的優選實施例。當回饋信號VFm高 於第一臨界值乂1^時，運算放大器230、運算放大器231、電 阻器236和電晶體235形成第一電壓到電流轉換器，以產生 第一電流信號。當回饋信號Vfbz高於第二臨界值VT2時，運 算放大器210、運算放大器211、電阻器216和電晶體215 形成第二電壓到電流轉換器’以產生第二電流信號。第一臨 界值Vti和第二臨界值Vt2是用於輕载的臨界值。電晶體237 和238形成第一電流鏡，以依據第一電流信號而產生第三電 流信號。電晶體217和218形成第二電流鏡，以通過開關219 接收第二電流信號。輸入信號Cnt控制開關219的開關導通/ 截止。接著，當啟用輸入信號Cnt時’第二電流鏡將依據第 二電流信號而產生第四電流信號。與第四電流信號相連的第 三電流信號被傳輸到第三電流鏡。電晶體250、251和252 形成第三電流鏡以產生第五電流信號和調變信號〜。因此， 調變信號Sm依據回饋信號Vfb!和回饋信號Vfb2的降低而降 低。 第五電流信號與恒定電流206進行比較，以在第五電流 信號低於恒定電流206時產生間歇信號SN。恒定電流206代 表間歇臨界值。間歇信號Sn用以避免音頻雜訊並節省功率
9 〆 ^ V 1331446 C117 21 〇42twf.doc/n 而產生。恒定電流205用於向第—電流鏡和第二電流鏡提供 電流。因此，恒定電流205限制調變信號Sm的最大值。 圖4是根據本發明的振盪電路3〇〇的優選實施例。恒定 電流310經過開關311為電容器320充電。電容器320通過 開關316放电。具有作用點電壓(trip_p〇int v〇itage)vH的比較 斋325和具有作用點電壓Vl的比較器326連接到電容器 320。比較器325、326的輸出連接到由NAND閘341、342 形成的閃鎖電路(latch circuit)。在NAND閘341的輸出端產 生振盪信號PLS1。在電容器320上產生斜坡信號RAMP1。 振盪信號PLS1進一步通過反相器333用以控制開關311。 AND閘332對開關316進行控制。振盪信號PLS1連接到AND 閘332的輸入。AND閘332的另一輸入連接到〇R閘331。 OR閘331的輸入是輸入信號Cnt。〇R閘331的另一輸入通 過反相器330耦合到間歇信號SN。恒定電流315連接到開關 316。此外’調變信號Sm連接到開關316，以使電容器320 放電。當啟用輸入信號Cnt時，恒定電流315為開關信號S! 和S2提供有限的開關頻率(limited switching frequency)。因 此’當停用輸入信號Cnt時，電容器320的放電也將受到間 歇信號SN的控制，其中開關信號S!的開關頻率可降低到低 於有限開關頻率。恒定電流310結合恒定電流315決定振盈 信號PLS1的最小頻率。如圖3所示的恒定電流205結合恒 定電流315控制振盪信號PLS1的最大頻率。比較器327連 接到電容器320，以在斜坡信號RAMP1高於臨界值Vr時產 生同步信號S™。同步信號Sw在AND閘345的輸出處產生。 1331446 C117 21042twf.doc/n AND閘345的輸入分別連接到比較器327和NAND閘342。 圖5繪示信號產生器350的電路示意圖。恒定電流36〇、 電容器365、電晶體362和NOR閘形成單觸發電路(〇ne_sh〇t circuit)，以依據同步信號Syn的上升邊緣(rising e(ige)而產生 脈衝信號PLS2。同步信號Sw通過反相器361輕合到電晶體 362。在AND閘382的輸出處產生脈衝信號pls2。AND問 382的輸入通過輸入信號Cnt和NOR閘381的輸出而連接。 恒疋電流370、電谷器375和電晶體372形成斜坡信號產生 器(ramp signal generator) ’以依據同步信號Syn的啟用而產生 斜坡信號RAMP2。電晶體372通過反相器361耦合到同步 信號Syn。圖6繪示振盪信號PLS1、脈衝信號PLS2和斜坡 信號RAMP1、RAMP2的信號波形。當啟用輸入信號Cnt時， 依據調變信號Sm而調變開關信號S!和開關信號&的開關頻 率。當停用輸入信號Cnt時，依據調變信號sM和間歇信號 SN而調變開關信號S!的開關頻率。開關信號s!* S2的最^ 導通時間(maximum on time)是固定的。增加開關信號&和& 的截止時間將降低開關信號3,和S2的開關頻率。 雖然已參考本發明的優選實施例特別繪示和描述了本 發明’但所屬領域的普通技術人員將瞭解，可在不違背附加 權利要求書中所界定的本發明的精神和範疇的前提下對其 進行各種形式和細節上的變化。 、 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明’任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤都， 1331446 C117 21〇42twf.doc/n 因此本發明之保護範圍 為準。 當視後附之”專彳所界ϋ
【圖式簡單說明】 圖1繪示多通道功率轉換器的實例電路。 圖2繪示根據本發明的多通道功率轉換器的 的優選實施例。 圖3是根據本發明的調變電路的優選實施例。 圖4疋根據本發明的振盡電路的優選實施例。 圖5繪示根據本發明實施例的信號產生器。 圖6繪示根據本發明實施例的控制電路的信號波形。 【主要元件符號說明】 10、20、215、217、218、235、237、238、250、251、 252、362、372 :電晶體 15、25、50 :變壓器 30、35、40 :二極體 55、60、320、365、375 :電容器 70 :回饋控制電路 100 :控制電路 110、120、325、326、327 :比較器 115、 125 : S/R 觸發器 116、 126、330、333、361 :反相器 117、 127、332、382 : AND 閘 200 :調變電路
12 1331446 C117 21042twf.doc/n 205、206、310、315、360、370 :恒定電流 210、211、230、231 :運算放大器 216、236 :電阻 219、311、316 :開關 300 :振盪電路 331 : OR 閘 341、342、345 : NAND 閘 350 :信號產生器 381 : NOR 閘 V〇i 、V〇2 .輸出 vIN :工作電壓
Cnt .輸入信號 ΟΝ/OFF :輸入端子 RAMP1、RAMP2 :斜坡信號 PLS1 :振盪信號 PLS2 :脈衝信號 SM :調變信號
Syn .同步信5虎 SN :間歇信號
Vfbi、VfB2 ·回饋信號
Si、S2 :開關信號 VT1 :第一臨界值 VT2 :第二臨界值 VH、Vl :作用點電壓 VR :臨界值 13

Claims (1)

1331446 Cl 17 21〇42tw£doc/n 十、申請專利範固： 1· 一種多通道功率轉檢w 合到該多通道功率轉換=的控制電路’該控制電路轉 -第二開關信號，用於在 以產生-第-_信號和 生一第一輸出和一第二輪；轉換器的該輸出處產 開關信號是分別依據—第—Θ、:弟—開關信號和該第二 產生的，該第一回饋信號和該第而 功率轉換㈣雜“纽的，雜道 用於依據該第—回饋信號和該第二回饋 W而產生-調變信號和1歇信號， 2 低於一臨界值時致能該間歇信號；/、田以H讀 -輸入端子’麟魏―輪^錢 信號由該輸入信號控制；以及 =盪電路1合·調㈣路，用於根據該調變传 遗而產生-振盧信號’其中該振勉號用來控制該第 關仏號的：開關頻率和該第二開關信號的一開關頻率； 其中當致能該輸入信號時，該第_開關信號和該第二 開關信號的該開關頻率依據該調變信號而受到調變，以及 #該輸入信號停用時’該第-開關信號的該開關頻率 該調變信號和該間歇信號而受到調變。 2. 如申請專利範圍第！項所述之多通道功率轉換器的 控制電路’其中該調變信號依據該第1饋信號和該第二回 饋信號的降低而降低。 3. 如申請專利範圍第1項所述之多通道功率轉換器的 1331446 Cl 17 21〇42twf.doc/n 控制電路’其巾該間歇信號用以避免音頻雜訊並節省功率而 產生。 4·如申請專利範圍第丨項所述之多通道功率轉換器的 路’其中該第—開關信號和第二開關信號的最大導通 關頻及該第1關信號和第二開關信號的該開 增加而二瞧號和第二開關信號的截止時間的 5. —種多通道功率轉換器的控制電路，該 奐器的輸出，以產生—第1 輸出和-第二輪出；其中該第一開關信號 生苐- 是分別依據-第-回饋信號和一第二回:第—開關信號 及其中該第-回饋信號和該第二回饋^^而產生的；以 換器的該輸“產生的；該㈣電路包;^根據該功率轉 一調變電路，用於依據該第—回 信號而產生-調變信號；以及 。遮和該第二回饋 一振盪電路，耦合到該調變電路， =控制該第-開關信號的-開關頻率用=該= 旒的一開關頻率； 通弟一開關仏 其中當致能該第二開關信號時，今势 開關頻率依據該多通道功率轉換器；*一開關信號的該 低，以及當該第二開關信號停用時Γ該、載的降低而降 操作。 Μ弟一開關信號間歇 6·如申請專利範圍第5項所述之多通道功率轉換器的 15 1331446 C117 21042twfdoc/n 控制電路’其中該調變信號依據該第一回饋信號和該第二回 饋信號的降低而降低。 7. 如申睛專利範圍第5項所述之多通道功率轉換器的 控制電路’其中該第一開關信號和第二開關信號的最大導通 時間是固定的’以及該第一開關信號和第二開關信號的該開 關頻率隨著開關信號的截止時間的增加而降低。 8. —種功率轉換器的控制電路，該控制電路耦合到該
功率轉換器的輪出，以產生—第—開關信號和—第二開關信 號，用於在該功率轉換器的該輪出處產生一第一輸出和一第 一，出’其巾該S —開關信號和該第二開關魏是分別依據 - ^ 了回饋=號和—第二回饋信號而產生的以及該第一回 饋仏號和該第二回齡號是根據該功轉鮮的該輸出而 產生的，該控制電路包括： 一調變電路’用於依據該第—_信號而產生調變信 號；以及
一振盈電路’合龍織電路’驗根據該調變信 號而控制該第i關信號的開關頻率； 其中當啟用該第二開關信號時，該第 ，頻率依據該功率轉換器的負載的降低而降低 知用該第二開關信號時，該第一開關信號間歇操作。 9.如U利範㈣8項所述之功率轉換器的 =開^=用步該第二開關信號時’該第二開關信號_第 10·如申請專利範圍第8項所述之功率轉換器的控制電
16 1331446 Cl 17 21042twf.doc/n 路該第一開關信號的最大導通時間是固a 開關#號的該開關頻率隨 弋的，該第一 增加而降低。 $ _㈣_止時間的 η·種電源供應器的控制電路， 率轉換器的輸出，路轉合到功 ^用^功率轉換器的該輸出處產生開關信 第-回饋信號和—第二；1關錢是分别依據- 回饋k唬而產生的，以及該第 Μ和該紅回饋信號是根據該 =回饋 生的’該控制電路包括： 輪出而產 —調變電路’用於依據該第— 信號而產生—調變信號；以及 。和料―回饋 於而^丨^^合職織魏，祕轉該調變偉 號，控制科—_信號__率和 : 的開關頻率； ]關彳5 5虎 ㈣^當啟用該第二開關信號時，該第―開關信號的該 開關頻率依據該功率轉換器的負載的降低而降低，以及冬 停用該第二開關信號時，該第—開關信號的 : 於有限的開關頻^ _羊低 12.如申請專利範圍第u項所述之電源供應器的控制 ，路，中該第-開關信號和第二開關信號的最大導通時間 ^固=的’該第一開關信號和第二開關信號的該開關頻率隨 著該第一開關信號和第二開關信號的截止時間的增加而 低。 17
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