TWI337794B - Multi-channels power converter with switching frequency modulation circuit for power saving - Google Patents

Description

C116 21041twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種功率轉換器’且特別是有關於一 種切換式功率轉換器的控制電路。 【先前技術】 多通道(muW-channels)功率轉換器用於將未經調節的 電源轉換成經調節的電壓和/或電流源。多通道功率轉換器 的控制電路產生切換信號，用於穩定調節輸出端。也就是 說，根據功率轉換器的輸出來調變該切換信號的工作週期 Wuty cycle)。該切換信號取同步是需要的’以便減少切換雜 讯和EMI (電磁干擾）。然而，同步切換在輕載和無載條件 下產生較高的功率消耗。在近來的發展中，許多控制電路已 相繼提出祕神轉換H，以便在輕祕件下節省功率損 失’例如，Yang 的“PWM contr〇Uer having 〇制咖 m〇duiad〇n ^ P_r c〇nverter” ’美國專利申請案第6 545 882號；μ ^ Α^,-PWM controller having a modulator for saving power and reducmg acoustic n〇ise”，美國專利申請案第 號1些現有技術的切換頻率隨著負载 致控制電路難以使切換信號同步。 艾化 【發明内容】 $，種用於多通道功率轉換11的控制電 曰上制切換信號的切換頻率以達到省電。 路，ί:二提：一種用於多通道功率轉換器的控制電 路便在輕載條件下節省功率。多通道功率轉換器包含 CU6 21〇41twf.doc/n ㈣，其㈣—切換信號控制，以便產生功率轉換 Γ ? 變壓11由第二切換信號控制，以便產 功率轉換n的第二輪出。控制電路私到功率轉換器的 j出，以便分別雜第-回傭號和第二回饋信號而產生 第-切換信號和第二切換錢。控制電路包括調變電路和 振盈電路，用來調變切換信號的切換解，讀達到省電。 調變電路依據第-回饋信號和第二回饋信號而產生調變信 號U電雜合_變電路，以便娜輕錢來控制 第一切換“號和第二切換信號的切換頻率。當第二切換信 唬被致能時，第一切換信號的切換頻率依據負載的減小而 線性減小。一旦第二切換信號被禁用時，第一切換信號就 會間歇操作(burst operation)，以進一步節省功率。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【實施方式】 圖1繪示具有兩個切換通道的功率轉換器。第一通道 疋用於待機電源（standby power supply)的反馳式轉換器 (flyback converter)，其包含變壓器25，切換信號§〗透 過電晶體20進行控制變壓器25，以便在功率轉換器的輸 出處產生輸出V01。第二通道是包含變麼器15的順向式轉 換器（forward converter )。切換信號S2透過電晶體丨〇進 行控制變壓器15,以便在功率轉換器的輪出處產生另一輸 出V〇2。輸出V〇2可通過輸入信號CNT來導通/截止。輸入 信號CNT連接到控制電路100，以便致能或禁用切換信號

Cl 16 2]〇41t*wf.doc/n s2。控制電路1GG進-步耗合到功率轉換器的輸出，以便 分別依據回饋信號vFB1和回饋信號Vfb2而產生切換作號 s】和切換信號s2。回饋信號Vfbi和回饋信號％由回饋ϋ 控制電路70產生。回饋控制電路7〇耦合到功率轉換器的 輸出’以便為功率轉換ϋ的回饋控制提供誤差放大器和隔 離作用。根據輸出ν01#σ 乂02而產生回饋信號Vfbi和回饋 信號VFB2。 圖2繪示根據本發明貫施例的控制電路1〇〇。控制電 路100包括用於節省能源的調變電路200和振盪電路 300。調變電路2GG用來依據_信號Vfb丨和_信號％ 而產生周受k號Sm和間歇信號（burst signal) SN。當調變 仏號SM低於間歇閾值(burst-threshold)時，致能間歇信號 sN。控制電路1〇〇的輸入端ON/OFF接收輪入信號Cnt。 當致能輸入信號CNT時，切換信號受到致能。振盪電路 300耦合到調變電路200，以便根據調變信號8]^來產生振 盈#號PLS1。振邊信號PLS1用以致能S/R正反器115。 比較器11〇用於依據回饋信號vFBi與斜坡信號（ramp signal) RAMP1的比較結果而禁用s/R正反器115。振盪 電路300產生斜坡信號RAMp卜S/R正反器n5的輸出連 接到AND閘117的輸入。AND閘117的另一輸入經由反 相器116而耦合到振盪信號PLS1。AND閘1Π的輸出產 生切換信號Si。 振逢電路300進一步產生同步信號Syn，其連接到信 號產生器350以便產生脈衝信號PLS2和斜坡信號

Cl 16 21〇41twf.doc/n RAMP2。因此’脈衝信號pLS2與振盪信號plsi同步。 脈衝信號PLS2用以致能S/R正反器125。比較器120用於 依據回饋信號vfb2與斜坡信號RAMP2的比較結果而禁用 S/R正反器1254/R正反器125的輸出連接到AND閘127 的輸入。AND閘127的另一輸入經由反相器126而耦合到 脈衝信號PLS2。AND閘127的第三輸入連接到輸入信號 CNT。因此’當輸入信號cNT受到致能時，AND閘127的 輸出將產生切換信號S2。振盪信號PLS1因而控制切換信 號S]的切換頻率和切換信號S2的切換頻率。切換信號S2 與切換信號S〗同步。 圖3是根據本發明實施例的調變電路200。運算放大 器230、運算放大器23卜電阻器236和電晶體235形成第 —電壓到電流轉換器，以便在回饋信號vFB1高於第一閾值 VT1時產生第一電流信號。運算放大器21〇、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，以便在回饋信號VFB2高於第二閾值VT2時產生第二電 流信號。第一閾值VT1和第二閾值VT2是用於輕載的閾值。 電晶體237和238形成第一電流鏡，以便依據第一電流信 號而產生第三電流信號。電晶體217和218形成第二電流 鏡’以便經由開關219來接收第二電流信號。開關219的 導通/截止由輸入信號CNT控制。接著，當致能輸入信號 cNT時，第二電流鏡依據第二電流信號而產生第四電流信 號。連接到第四電流信號的第三電流信號傳輸到第三電流 鏡。電晶體250、251和252形成第三電流鏡，以便產生第 五電流信號和調變信號SM。因此，調變信號sM依據回饋

Cl 16 21〇4Itwf.doc/i k號vFB1和回饋信號VfB2兩者的減小而減少。 將第五電流信號與恒定電流206進行比較，以便在第 五電流信號低於恒定電流2G6時產生間歇信號％。恒定電 ，206代表間歇閾值。間歇信號、是用以避免音頻雜訊並 k供附加的省電功成而產生的。利用掉定雷、;& 9 Μ將番，& 提供到第-電流鏡和第二電流鏡。因此 制調變信號SM的最大值。 圖4是根據本發明實施例的振盪電路3〇〇。通過開關 311的恒定電流310對電容器320進行充電。電容器32〇 經由開關316進行放電。具有作用點電壓（trip_p〇int voltage)VH的比較器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34卜342形成的閂鎖電路（iatch circuit)。在 NAND閘341的輸出端產生振盈信號pls 1。在電容器320 上產生斜坡信號RAMP1。振盪信號PLS1進一步經由反相 器333來控制開關311。開關316由AND閘332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OR閘331。OR閘331的輸入是輸入信號 CNT。OR閘331的另一輸入通過反相器330而耗合到間歇 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以便對電容器320進行放電。因此，當 禁用輸入信號Cmt時’電容器320的放電也將由間歇信號 SN控制。恒定電流310結合恒定電流315用來確定振盡信 號PLS1的最小頻率。恒定電流315結合如圖3中所示的 恒定電流205，用來控制振盪信號PLS1的最大頻率。比較 C116 21041twf.doc/n 器327連接到電容器320，以便在斜坡信號RAMP1高於 閾值乂!^寺產生同步信號SYN。在AND閘345的輸出端產 生同步信號SYN。AND閘345的輸入分別連接到比較器327 和 NAND 閘 342。 圖5繪示根據本發明實施例的信號產生器350的示意 性電路。恒定電流360、電容器365、電晶體362和NOR 閘381形成單觸發電路（one-Sh〇t circuit)，以便依據同步 信號SYN的上升邊緣(rising edge)而產生脈衝信號PLS2。 同步信號SYN通過反相器361而耦合到電晶體362。在AND 閘382的輸出端產生脈衝信號PLS2。and閘382的輸入 由輸入信號CN7^〇 NOR閘381的輸出端來連接。恒定電 流370、電容器375和電晶體372形成斜坡信號產生器 (ramp signal generator) ’以便依據同步信號Sw的致能而產 生斜坡信號RAMP2。電晶體372經由反相器361而耦合 到同步信號SYN。 圖6繪示振盪信號PLS1、脈衝信號1>1^2和斜坡信號 I^MPl、RAMP2的信號波形。當輸入信?虎&受到致能 時，依據調變信號Sm而調變切換信號S1和切換信號S2的 切換頻率。—旦輸人信號CM被禁时，就依據調變信號 、和間歇信號SN而調變切換信號&的切換頻率。切換信 號&^/2的最大導通時間（maximum on time)固定。增加 !^和&的戴止時間(Qff time)將減少切換信號Si 和S2的切換頻率。 1 1337794 C116 21041 twf.doc/n 為準。 保〜靶圍當視後附之申請專利範圍所界定者 【圖式簡單說明】 圖1繪示多通道功率轉換器的實例電路。 制電^纟會示根據本發明實施例的多通道功率轉換器的控

圖3疋根據本發明實施例的調變電路。 曰4疋根據本發明實施例的振盈電路。 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、235、217、218、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 正反器 116、 126、330、333、361 :反相器 117、 127、332、382 : AND 閘 200 :調變電路 12 1337794

Cl 16 21041 twf.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 .輸入彳έ號 ΟΝ/OFF :輸入端 RAMP1、RAMP2 :斜坡信號 PLS1 :振盪信號 PLS2 :脈衝信號 • SM:調變信號 sYN :同步信號 . SN :間歇信號 VFB1、VFB2 : 回饋信號 ' 切換信號 VT1 :第一閬值 VT2 :第二閾值 VH、VL :作用點電壓 VR :閾值 13

Claims (1)

1337794 Cl 16 21041twf.d〇c/n 十、申請專利範圍： 換器的控制電路，該多通道功率轉 状。。巴秸.一第一變壓态，由—第— ^ 生該功率轉換器的一第一輸出;一第二變厂; 換仏遽控制’以便產生該功轉換二 電路耗合_功率轉換H_第—輪出和第二輸出::二心 別依據-第-回饋信號和—第二回饋信號而產生該第—ς

換信號和該第三切換信號，其中根據該功率轉換器的該第— 2二輪出來產生該第-回齡號和該第二回饋 制電路包括： 上。—調變電路，用於依據該第一回饋信號和該第二回饋 l號而產生一調變彳§號和一間歇信號，其中當該調變信號 低於一閾值時，該間歇信號被致能； ϋ 一輸入端，用於接收一輸入信號，其中當該輸入信號 被致能時’該第二切換信號也被致能；以及

一振盪電路’耦合到該調變電路，以便根據該調變信 遽來產生一振盪信號’其中利用該振盪信號來控制該第一 切換信號的一切換頻率，以及該第二切換信號的一切換頻 率，其中當該輸入信號被致能時’依據該調變信號而調整 該第一切換信號和該第二切換信號的該切換頻率，且—旦 該輸入信號禁用時，就依據該調變信號和該間歇信號而調 整該第一切換信號的該切換頻率。 2.如申請專利範圍第1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一回饋信號和該第二回饋 14 1337794 C116 21041twf.doc/n 信號的減小而減少。 3. 如申請專利範圍第1項所述之多通道功率轉換器的控 制電路’其中該間歇信號用以避免音頻雜訊並提供省電的功 能而產生。 4. 如申請專利範圍第丨項所述之多通道功率轉換器的控 制電路’其中該通信號的最大導通時卿定，且通過增加 該切換信號的截止時間來減小該切換信號的切換頻率。 5. —種多通道功率轉換器的控制電路，該多通道功率轉 換器包括：-第-變壓器，由—第__切換信號控制，以便產 ^力率轉換器的-第-輸出；一第二變壓器，由一第二切換 信號控制，以便產生該功率轉換器的_第二輸出；該控制電 路耗合龍功轉換器_第—輸出和該第二輸出，以便分 =依據-第-回饋信號和—第二回饋信號而產生該第一切 =遽和該第二切換信號’其中根據該功率轉換器的該第一 。^和第二輸出來產生該第_回饋錢和該第二回饋传 唬，該控制電路包括： ° 一調變電路，用於依據該第—回饋信號和該第二回饋 仏旎而產生一調變信號；以及 號來調變電路，以便根據該調變信 換彳5唬的一切換頻率，以及該第二切換 ^虎的-切換頻率，其中當該第二切換信號被致 、 信㈣該切換解依據該功率轉換 信號就會間歇操作第—切換信號禁用時，該第一切換 15