TWI364241B - Capacitor charging methods and apparatus - Google Patents

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1364241 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於電容器充電電路，尤其是相關於充電 相機閃光燈電容器之方法和裝置。 【先前技術】 已知使用用以充電諸如相機閃光燈等電容負載之習知 開關模式電源或變換器電路。U. S.專利號碼6,5 1 8,73 3的 Schenkel等人之標題爲”電容器充電電路之電路和技術”說 明此種電路的各種特徵。例如，在依據變壓器一次繞組電 流和二次繞組電流控制主要變換器開關的’ 73 3專利中說明 開關控制設計。尤其是，控制接通時間以反應感測的一次 繞組電流，及控制板斷時間以反應感測的二次繞組電流。 上述參照專利又說明從具有比較器的變壓器之一次側感測 變換器輸出電壓，以決定電容器何時充電到想要的位準。 因爲當開關關閉不是實際輸出電壓的指示時所出現的電壓 峰値，所以在開關的各個空閒時間一開始，單觸發電路系 統被用於使比較器的輸出失效一段期間。 【發明內容】 根據本發明，用以量測具有包括耦合於開關的一次繞 組和二次繞阻之變壓器的電容器充電電路的輸出電壓之裝 置包括比較器，反應開關電壓和參考電壓；電流感測電 路；用以感測二次側電流位準；和邏輯閘極，耦合於比較

-5- (2) (2)1364241 器的輸出和電流感測電路。只有當符合下列條件：（a ) 開關電壓超過參考電壓；和（b )二次側電流位準到達大 約零安培時，邏輯閘極提供表示電容器充電電路已到達想 要位準之控制信號。 根據另一實施例，用以量測電容器充電電路的輸出電 壓包括第一比較器，反應開關電壓和第一參考電壓；延遲 元件’耦合於第一比較器，用以提供比較器輸出信號的延 遲版：和第二比較器，反應開關電壓和第二參考電壓。另 外設置邏輯閘極，具有耦合於延遲元件的輸出之第一輸 入：和耦合於第二比較器的輸出之第二輸入；和輸出，只 有當符合下列條件：（a)因爲開關電壓超過第一參考電 壓，所以延遲已發生；和（b)第二參考電壓超過開關電 壓時，提供表示電容器充電電路的輸出電壓已到達輝要位 準之控制信號。 利用這些配置，電容器充電電路被設置有一次側輸出 電壓感測電路，用以產生指示輸出電壓是否已到達想要位 準之控制信號。有利的是，控制信號未被發生於開關關閉 時的開關電壓上之電壓峰値所影響。 另外說明用以充電電容器並且具有包括經由二極體耦 合於主要開關的一次繞組和耦合於電容器的二次繞組之變 壓器的裝置。裝置包括輔助開關，與主要開關平行耦合並 且被設計成經過電容器的電流小於預定位準時接通而電容 器電流大於預定位準時關閉。利用此配置，到達二極體的 反向回復時間，藉以加速電容器的充電。 -6- (3) 1364241 【實施方式】

參考圖1’電容器充電電路10包括輸入電壓源14、 具有一次繞組18a和二次繞組18b之變壓器18、主要開關 22二極體24、及如圖示一般被耦合以供應到負載30之輸 出電容器26。電路10具有返馳拓撲。在圖解實施例中， 負載3 0是相機閃光燈，因此，電路1 〇可稱做閃光燈充電 器或充電電路。典型閃光燈電壓需求變化大約從0到300 伏特。輸入電壓源1 4例如在圖解實施例中可以是提供大 約1·8和5.0伏特之間範圍的電壓之蓄電池，諸如鹼性、 NiMH'或鋰蓄電池等。 在操作時，當開關22是接通時，能量儲存在變壓器 的一次繞組18a中。在此期間，二極體24以反向爲主， 並且沒有電流被運送到輸出電容器26。當開關關閉時，二 極體24變成以正向爲主，並且能量從變壓器二次繞組18b 移轉到輸出電容器26。 電容器充電電路10包括開關控制電路28，用以爲可 以是MOSFET裝置的開關22產生控制信號。控制信號使 開關能夠接通或關閉，直到電容器26各處的輸出電壓 Vout到達想要的位準，諸如圖解實施例中的3 00伏特等， 最好是在適合的比率而非固定頻率。一旦輸出電壓 Vout 到達想要位準，則典型上提供可啓動閃光燈3 0的指示給 相機使用者。當使用者啓動閃光燈30時，能量從輸出電 容器26移轉到負載。 (4) (4)1364241 開關控制器電路28包括第一比較器32，具有在節點 38耦合於開關電壓Vsw的反向輸入，並且反應於參考電 壓Vrefl的非反向輸入。正反器或鎖定器36具有由比較 器32的輸出信號所提供的設定輸入。第二比較器34具有 耦合於被設置用以感測一次繞組電流之反向輸入的電阻器 42之非反向輸入，和反應於參考電壓Vref2的反向輸入。 比較器34的輸出耦合於鎖定器36的重設輸入。如圖示， 鎖定器36的輸出耦合於開關22的閘極。 在操作時，各個開關循環的接通時間部分係由電阻器 42所感測的一次繞組電流位準所控制。尤其是，當一次繞 組電流到達預定位準時，如同參考電壓 Vref2所建立一 般，比較器34的輸出變高，藉以重設鎖定器36並且使開 關控制信號能夠變低以關閉開關22。選擇參考電壓位準 Vref2 (實際上可以是使用者可選擇的），以便提供特定 輸入電流限制。當開關電壓Vsw降到參考電壓Vrefl的位 準時，比較器32的輸出變高，使鎖定器輸出能夠變高並 且打開開關22。 選擇提供到比較器32的參考電壓Vrefl，使得一旦二 次電流變得不連續（即通過零安培）時，開關22能夠打 開，以便具有接近連續/不連續邊界的電路操作，藉以達 成高返馳變換效率。雖然參考電壓Vrefl的位準未與任何 特定二次電流位準有關聯，但是確保只有在二次電流變得 不連續之後比較器32的輸出移轉而選擇參考電壓Vrefl。 事實上，開關電壓Vsw到達參考電壓Vrefl時所發生的二 -8- 1364241 6 壓峰値可歸因於經過開關22的變壓器洩漏電感和寄生電 容之電流振鈴。電路節點46中的已過濾電壓由二極體66 和電容器70樣本化和保持以提供DC電壓，V sense，其在 開關22關閉時與輸出電壓V out成比例，並且在開關22 關閉時不受電路節點38中發生的電壓峰値影響。組件64 及62 (與電容器70)用以過濾或塑形節點44中的電壓， 使得準確指示輸出電壓Vout中的Vsense電壓已減少洩漏 電感振鈴和開關電壓Vs w上的最後電壓峰値之影響。精於 本技藝之人士將明白電阻器64可被實現當作電阻器54和 5 8的組合。

Vsense電壓耦合於比較器 82以比較參考電壓 Vref3，用以提供指示輸出電壓Vout是否已到達想要完全 充電位準之控制信號84。控制信號84設定鎖定器88，其 輸出提供脈衝行是的”充電完成”信號Vcd 86，用以只有反 應於諸如如圖示一般的上升邊緣等控制信號84之其中一 邊緣才指示完全充電電容器狀況。參考電壓Vref3被選定 成當輸出電壓Vout到達想要位準時Vsense電壓超過參考 電壓。 在一圖解實施例中，當充電完成信號Vcd指示輸出電 壓已到達想要位準時’充電器10關閉。應明白可採取其 他適當動作反應充電完成信號Vcd，諸如實施上面所參考 的U.S.專利號碼6,518,733中所說明之更新特徵等。 電阻器64和電容器62及70的値被選定成平均節點 44中的位準移動開關電壓，以去除至少開關關閉時發生的 -10- (7) (7)1364241 大部分電壓峰値。考量何時選擇過濾器組件的値之其他因 素包括標稱輸出電壓位準、參考電壓Vref3位準、變壓器 的匝數比率、及組件是否分開或合倂在一積體電路（因爲 在後面例子中，保持小的電容器値是必要的）等。在一圖 解實施例中，由於電阻器54，58，64和電容器62及70的 平行組合以達到Vref3所產生的RC時間週期被選定成在 標稱關閉時間的四分之一等級上。 另外被稱作峰値充電電路的樣本和保持二極體66和 電容器70可是比較器82的速度加以減少。若比較器82 夠快，則節點46中的時間變化平順信號可直接耦合於比 較器輸入。然而，在較佳實施例中，如圖示一般，峰値充 電元件66及70被用於提供DC Vsense電壓到比較器82 的輸入^ 如圖示一般，諸如可以是MOSFET裝置等的開關74 例如與電容器70平行耦合。開關74由控制信號78打 開，藉以每當下列狀況之一：（1 )啓動閃光燈3 0 ;或 (2)如同由 Vsense電壓超過參考電壓 Vref3所決定一 般，輸出電壓Vout到達想要位準發生時，使電容器7〇放 電。 另外參考圖1A，圖示各種波形以圖解輸出電壓Vout 尙未到達想要位準時之電壓感測電路40的操作。波形44 表示電路節點44中的位準移動開關電壓，波形46表示電 路節點46中的已過濾電壓，及波形68表示節點68中的 峰値充電Vsense電壓。另外所示的是參考電壓Vref3大 • 11 - (10) (10)

1364241 式的充電完成信號Vcd 138，諸如可被用於關閉 等。 另外參考圖2A，圖示與電路80相關連的矣 圖解說明輸出電壓Vout尙未到達想要位準時二 電路110的操作。尤其是，波形130表示節點】 準移動開關電壓及波形132表示電容器電流I 134表示比較器114的輸出信號，波形136奏 122的輸出信號，及波形112表示AND閘1 1 8贫 控制信號U 2。 另外圖示的是，一旦開關22關閉時所發兰 値已散逸，則參考電壓 Vrefl大於位準移動 1 3 0 ’藉以指示輸出電壓Vout尙未到達想要位驾 電壓峰値的一些尖峰確實超過參考電壓Vrefl， 圖示一般’比較器114的輸出信號134因此移II 器電流1 3 2變得非常小時，比較器1 2 2的輸出信 高。然而，因爲比較器114的輸出信號134是伯 控制信號112維持是低的，如同輸出電壓V〇ut 想要位準一般的理想。 另外參考圖2B，圖示與圖2A相同的波形。 處，輸出電壓已到達想要位準，如同開關電壓1 考電壓Vrefl所指示一般。因此，反應於時間A 峰値’比較器114的輸出信號134轉移，然後一 値已散逸’則保持高的。在稍後時間中（此 B)，電容器電流I c a p 1 3 2減少到小値，使得以 充電器80 產個波形以 L電壓感測 :3 0中的位 cap »波形 ί示比較器 ]輸出中之 L的電壓峰 開關電壓 !。然而， 因此，如 ^。當電容 '號136變 i的，所以 尙未到達 然而在此 3 0超·過參 時的電壓 -旦電壓峰 處爲時間 L較器122 -14- (11) 1364241 的輸出信號136變高。因爲比較器114的輸出信號134在 時間B時也是高的，所以AND閘118的輸出信號112變 局，如圖示一般。 利用此配置，避免當關閉開關22時典型發生在開關 電壓Vsw之電壓峰値影響控制信號112和充電完成信號 Vcd 138。這是因爲只有當電容器電流變得非常小，藉此 產生電壓峰値的振鈴時間將已散逸，控制信號Π 2能夠變 高，指示輸出電壓已到達想要位準。如此，即使當輸出電 壓未到達想要位準，開關電壓1 3 0上的電壓峰値使比較器 114的輸出信號134變高，控制信號112仍將不會變高， 因爲電容器電流1 3 2尙未到達想要的小値。 應明白儘管電路110響應電阻器36各處的電壓，但 是用以感測輸出電容器電流的其他設計或二次繞組電流可 被用於提供輸入到比較器122，以決定電容器電流何時降 低到想要位準》 參照圖3，圖示另一電容器充電電路實施例140，其 中相同參考號碼表示相同元件。電路140包括輸入電壓源 14、變壓器18、開關22、開關控制電路28 (再一次，簡 化以利圖解）、二極體24、及輸出電容器26。電路140 不同於圖2的充電器80之處在於電路140包括另一其他 輸出電壓感測電路1 44。分別像圖1及2的輸出電壓感測 電路40和1 10 —樣，藉由響應當關閉開關22時發生在開 關電壓Vsw上的電壓峰値確保不正確感測不發生之方式， 電路144感測來自變壓器18的一次側之輸出電壓。 -15- ㊣ (13) (13)1364241

Vout已到達想要位準之控制信號164。控制信號164設定 鎖定器154,其輸出提供脈衝形式的”充電完成”信號Vcd 166，藉以只有響應諸如上升邊緣等控制信號164的其中 一邊緣才指示完全充電電容器狀況。在一圖解實施例中， 當充電完成信號Vcd 166變高，指示電容器26完全充電 時，關閉充電器140。 參考圖3A，圖示與電路140相關連的某些波形以圖 解說明當輸出電壓Vout尙未到達想要位準時的電壓感測 電路144之操作。波形142表示關於參考電壓Vrefl及 Vref2的節點142中之位準移動開關電壓Vsw。波形150 表示比較器148的輸出信號，波形158表示延遲元件152 的輸出信號，波形162表示比較器160的輸出信號，及波 形104表示AND閘156的輸出中之控制信號。 在操作時，當節點1 42中的位準移動開關電壓到達參 考電壓 Vrefl的位準時，比要器輸出信號150變高。此 處，如圖示一般，即使輸出電壓 Vout尙未到達想要位 準，在開關關閉時發生在節點142中的電壓峰値仍使比較 器148的輸出信號150能夠變換幾次。 如圖示一般，一旦節點142中的位準移動開關電壓降 到第二參考電壓Vref2以下，則比較器160的輸出信號 162變高。只有當延遲信號158和比較器輸出信號162二 者都高’ AND閘156的輸出信號164才變高。此處，因爲 延遲信號158和比較器輸出信號162未在同時都變高，所 以控制信號1 64仍維持低的，藉以準確地指示輸出電壓 -17- (14) 1364241 V out尙未到達想要位準。 另外參考圖3B，圖示與圖3A相同的波形。然而 此處，輸出電壓Vout已到達想要位準，如此，因爲 電壓上的電壓峰値橫越參考電壓Vrefl，所以比較器 的輸出信號150變換幾次，並且一旦電壓峰値已散逸 維持高的。然而，在此處，如圖示一般，當開關電壓 並且橫越參考電壓Vref2時，使比較器160的輸出 162變高，AND閘156的輸出信號164也變高，藉以 地指示輸出電壓Vout已到達想要位準。 由延遲元件152提供的延遲被選定成對應於至少 1 42的位準移動開關電壓時間以從其高原期下降到參 壓Vref2。然而，延遲應足夠短以防止節點142中的 峰値導致錯誤指示電容器完全充電。在一圖解實施例 延遲元件152在諸如100十億分之一秒等60和150 分之一秒之間的等級上提供延遲。習知電路模擬技術 用於精鍊最佳延遲。 參考圖4，圖示另一電容器充電電路170，其中 參考號碼表示相同元件。如圖示一般，電路170包括 電壓源14、變壓器18、開關22、二極體24、和耦合 載3〇之電容器26。電路170包括耦合於開關節點38 出電壓感測電路176，如可採用圖1，2,及3的電路 110,及144之任何形式當作例子。 充電器170也包括與電容器26串聯耦合在一起 測電容器電流leap之電阻器1 78，和開關控制電路1 ，在 開關 148 ，仍 下降 信號 準確 節點 考電 電壓 中， 十億 可被 相同 輸入 於負 之輸 40, 以感 74。 -18- (15) (15)1364241 開關控制電路1 74提供另一開關控制設計給上述連同圖1 的電路28。此處，各個開關週期的接通時間部分被控制響 應感測到的一次繞組電流，而關閉時間部分被控制響應感 測到的輸出電容器電流leap。如圖示一般，利用親合於輸. 出電容器26和接地之間的電阻器178感測輸出電容器電 流。 精於本技藝之人士將明白除了爲了開關控制電路174 感測輸出電容器電流leap所用之外還有其他理由。其中 一此種理由係由輸出電壓感測電路所使用，如同連同圖2 所示和說明作例子一般。感測電容器電流的另一理由係由 圖6之電路所使用，如將說明一般，用於加速電容器充 電。 開關控制電路174包括第一比較器182，具有適於接 收參考電壓Vrefl之反向輸入和耦合於電阻器190之非反 向輸入。電阻器190各處的電壓與一次繞組電流Ipri成比 例。如此，當一次繞組電流Ipri大於如同參考電壓Vrefl 所設定的第一預定電流位準時，比較器182的輸出信號是 在高邏輯位準，而當一次繞組電流Ipri低於第一預定位準 時，是在低邏輯位準。 如圖示一般，開關控制電路174另外包括第二比較器 184，具有適於接收參考電壓Vref2之非反向輸入和耦合 於電阻器178之反向輸入。如此，當輸出電容器電流leap 大於如同參考電壓Vref2所設定的第二預定電流位準時， 比較器184的輸出信號是在低邏輯位準，而當輸出電容器 -19- (16) (16)1364241 電流位準leap低於第二預定位準時，是在高邏輯位準。 如圖示一般，比較器182的輸出信號耦合於正反器或 鎖定器188的重設輸入，而比較器184的輸出信號耦合於 鎖定器188的設定輸入。鎖定器188的輸出信號提供控制 信號到開關22的閘極。 在操作時，當一次繞組電流Ipri到達如同參考電壓 Vrefl所建立的第一預定位準時，重設鎖定器188並且關 閉開關22。一旦輸出電容器電流lcap降到如同參考電壓 Vref2所建立的第二預定位準以下，則設定鎖定器188並 且接通開關22。藉由適當選擇參考電壓Vref2，可製作用 於在連續和不連續操作之間的邊界狀況中操作之電路 170° 上述開關控制電路174提供充電電容負載30之高效 率設計，尤其是在負載需要廣泛電壓範圍之圖解閃光燈充 電器應用中。而且，此設計利用比以往所使用更簡化的電 路系統達成高效率性能。這是因爲使用耦合於輸出電容器 26之電阻器178以感測電容器電流。在上文所參考的U.S 專利號碼6,5 1 8,73 3中，因爲經過感測電阻器的二次電流 之方向’所以負壓好比參考電壓。 另外參考圖5，圖示另一充電電路實施例200，其中 相同參考號碼表示相同組件。如此，電路200包括如圖示 一般耦合之輸入電壓源14、變壓器18、開關22、二極體 24、及輸出電容器26。也圖示輸出電壓感測電路176。 充電電路200又包括耦合於輸出電容器26和接地之 -20- (17) (17)1364241 間的電阻器178，在其各處提供指示經過輸出電容器的電 流leap之電壓。在此處，如同在圖4的實施例中一般， 感測輸出電容器電流給開關控制電路使用》 充電電路200不同於圖4的電路170之處在於開關控 制電路2 0 2。開關控制電路2 0 2達成與開關控制電路1 7 4 相同的適當比率控制類型，但卻不需要電阻器1 90 (圖 4)。如此，各個開關週期的接通時間部分被控制響應感 測到的一次繞組電流Ipri，而關閉時間部分被控制響應感 測到輸出電容器電流leap。當開關22打開時，電阻器 178各處的電壓指示一次繞組電流Ipri。這是因爲當開關 22打開時，二次電流不流動，所以流經電阻器1 78的唯一 電流是一次電流Ipri。反之，當開關22關閉時，電阻器 178各處的電壓指示輸出電容器電流leap。 如圖示一般，開關控制電路202包括第一比較器 2 04，具有事於接收參考電壓 Vrefl之反向輸入和耦合於 電阻器1 7 8之非反向輸入。如此，當一次繞組電流Ipri大 於如同參考電壓Vrefl所設定的第一預定位準時，比較器 2 04的輸出信號是在高邏輯位準，而當一次繞組電流低於 第一預定位準時，是在低邏輯位準。 如圖所示，開關控制電路202另外包括第二比較器 208，具有適於接收參考電壓 Vref2之非反向輸入和耦合 於電阻器178之反向輸入。如此，當輸出電容器電流leap 大於如同參考電壓Vref2所設定的第二預定位準時，比較 器20 8的輸出信號是在低邏輯位準’而當輸出電容器電流 -21 - (18) (18)1364241 低於第二預定位準時，是在高邏輯位準。 如圖所示’比較器204的輸出信號耦合於正反器或鎖 定器212的重設輸入，而比較器2〇 8的輸出信號耦合於設 定輸入。鎖定器212的輸出信號耦合於開關22的閘極。· 在操作時，當一次繞組電流到達如同參考電壓Vrefl 所建立之第一預定位準時，重設鎖定器212並且關閉開關 22° —旦輸出電容器電流Icap降到如同參考電壓Vref2所 建立之第二預定位準以下’則設定鎖定器212並且接通開 關22。 參考圖6’圖示另一電容器充電電路220，其中相同 參考號碼表示相同元件。如此，如圖所示，充電器22〇包 括輸入電壓源14、變壓器18、開關22'開關控制電路28 (此處簡化以利圖解）、二極體24、及耦合於負載30之 電容器26。應明白分別如同連同圖4及5 —起說明一般， 可選擇性由電路174及2 02的其中之一提供開關控制電路 28 ° 電路220另外包括輔助開關224，此處被設置作 MOSFET裝置；及相關電路系統，用於減少二極體24的 反向回復時間並且加速二次繞組寄生電容的放電。包括變 壓器18的寄生元件之返馳變壓器18的模型也圖示在圖 6，以圖解說明輔助開關224的有利點。尤其是，圖示變 壓器磁化電感18c、有效寄生電容I8d、和漏電感18e。 希望減少二極體反向回復時間的理由係因爲在反向回 復時間期間，經過寄生電容的電流和反映於一次側的二極 -22- (19) (19)

1364241 體（即因爲開關22關閉，所以此電 18c )使負電流能夠在開關22打開時 (圖6中的18c和18a迴路中之順時 及負原有開關電流。利用輸出電壓增 強度。負開關電流限制最小的開關週期 器26的充電變慢。藉由減少二極體反 有電流被降低並且切換週期變得較短， 快充電電容器26。例如，使用輔助開關 充電時間6%-8%等級。 輔助開關224與主要開關22並聯牵, 的汲極耦合於開關22的汲極，並且開 於開關22的源極和耦合於接地。當開 關節點3 8經由開關2 2 4親合於接地。 關224從開關節點38退耦。開關224 器228的輸出。開關224被選定成具年 的Rdson和比其低的電容，以具有比開 如圖所示，比較器228具有耦合於 測電阻器178之反向輸入和耦合於接地 輸出電容器電流leap降到零安培以下丨 輸出變高，藉以打開輔助開關224。這 的開始。 當開關224打開時，由於二極體回 壓器的二次繞組1 8 b之電流反映的電流 到接地。此使得節點3 8中的開關電壓 ，主要流經磁化電感 流經磁化電感18c :方向流過的電流） 丨負一次電流擺動的 ，並且因此使電容 向回復時間，負原 因此比其他方法更 丨224可減少電容器 I合，使得開關224 關224的源極稱合 關224打開時，開 當開關關閉時，開 的閘極耦合於比較 ί比主要開關2 2高 關22快的反應。 •輸出電容器電流感 之非反向輸入。當 時，比較器228的 是二極體回復間隔 復時間而從流經變 Ipri流經開關224 V s w較快崩潰，並 -23- (20) (20)1364241 且能夠以較短的延遲發生下一開關循環的初始化，藉以減 少電容器26的整個充電時間。 參考圖6A，藉由圖示諸如圖6的電路220等電路的 操作但是去除輔助開關224，提供各種波形以圖解輔助開 關224的優點。也就是說，圖6A的波形38，232，234,及 238圖解未使用輔助開關224之電路220的操作。尤其 是’波形38表示節點38中的開關電壓Vsw，波形232表 示輸出電壓Vout，波形2 3 4表示流經變壓器漏電感18e的 一次電流Ipri，及波形238表示二次電流Isec。 明顯地，當二次電流I s e c 2 3 8在時間A到達零安培， 並且開關22打開時，二極體24花費114個十億分之一秒 回復，因此節點3 8中的開關電壓在時間B降到輸入電壓 位準，使得正一次電流可開始流動。在各個週期期間的此 1 1 4個十億分之一秒反向回復間隔加上一次電流lpri從尖 峰負電流成躍立到零的時間限制最小開關週期，或另一選 擇是最大切換頻率，因此使輸出電容器26的充電變慢。 利用從電路220所省略的開關224，花上76μ$等級完全充 電電容器26。 另外參考圖6Β，波形38, 232, 234,及238圖解具有如 上述作用之輔助開關224的電路220之操作。尤其是，波 形38表示節點38中的開關電壓，波形232表示輸出電 壓，波形234表示流經變壓器漏電感1 8e之一次電流 lpri，及波形238表示二次電流Isec。藉由使用如上述操 作的輔助開關224，當二次電流238在時間A到達零安培 -24 - (21) (21)1364241 時，輔助開關224以足夠的速度打開。較大強度的回復電 流流經二次繞組，因此減少回復時間，使得開關節點電壓 較快崩潰及負一次電流擺動較低。尤其是，二極體24只 花上58個十億分之一秒等級回復，因此節點38中的電壓 在時間B降到輸入電壓位準，使得一次電流可開始從較小 負電流流動。如此，輔助開關224減少各個開關週期，藉 以與未具有輔助開關的電路比較，可減少充電電容器26 所花費的時間。利用此配置，電容器26充電較快，諸如 快於其中一圖解實施例6%-8%等級等。藉由使用輔助開關 224於電路220中，只花70μ5等級完全充電電容器26。 已說明本發明的較佳實施例，現在精於本技藝之人士 應明白可使用結合他們的槪念之其他實施例。 例如，精於本技藝之人士應明白本文所說明之不同的 發明特徵可組合用於電容器充電電路或可選擇性和個別使 用。例如，圖1，2,及3中各自的輸出電壓感測電路40, 110,及144可單獨用於其他習知電容器充電電路中，或另 —選擇是可用於也倂入諸如連同圖4-6—起討論的那些等 本文所討論的其他發明槪念之充電電路中。 也應明白儘管爲了解釋發明槪念說明特定電路元件和 甚至邏輯信號位準，但是本發明的實施例並不侷限於所揭 示的實施例，而應只由附錄於後的申請專利範圍之精神和 範疇加以限制。 【圖式簡單說明】 -25- (22) (22)1364241 連同下面的詳細說明和附圖將更明白本發明的^& 灰點和 觀點，其中 圖1爲根據本發明的一觀點之具有一次側輸出®@ 測電路之電容器充電電路的槪要圖； 圖1A爲當輸出電壓尙未到達想要位準時之與_ 充電電路相關連之幾個波形； 圖1B爲當輸出電壓已到達想要位準時之與圖 電電路相關連之幾個波形； 圖2爲具有另——次側輸出電壓感測電路之圖1的_ 容器充電電路的另一實施例槪要圖； 圖2A爲當輸出電壓尙未到達想要位準時之與圖 充電電路相關連之幾個波形； 圖2B爲當輸出電壓已到達想要位準時之與圖2的$ 電電路相關連之幾個波形； 圖3爲具有另——次側輸出電壓感測電路之圖1的電 容器充電電路的另一實施例槪要圖； 圖3A爲當輸出電壓尙未到達想要位準時之與圖3的 充電電路相關連之幾個波形； 圖3B爲當輸出電壓已到達想要位準時之與圖3的充 電電路相關連之幾個波形； 圖4爲包括根據本發明的另一觀點之感測輸出電容器 電流的電路和反應感測的輸出電容器電流之電容器充電電 路的槪要圖； 圖5爲包括感測輸出電容器電流的電路和反應感測的 -26- (23) (23)1364241 輸出電容器電流之另一開關控制電路的圖4之電容器充電 電路的另一實施例之槪要圖； 圖6爲包括根據本發明的另一觀點之減少電容器充電 時間的電路之電容器充電電路的槪要圖； 圖6A爲與大致類似於圖6的充電電路但未具有輔助 開關之充電電路相關連的幾個波形；及 圖6B爲與具有輔助開關的圖6之充電電路相關連之 幾個波形。 【主要元件符號說明】 10:電容器充電電路 1 4 :輸入電壓源 18 :變壓器 1 8 a :—次繞組 18b :二次繞組 18c :變壓器磁化電感 1 8 d :有效寄生電容 18e :變壓器漏電感 22 :主要開關 24 :二極體 26 :輸出電容器 28 :開關控制電路 3〇 :負載 3 2 :第一比較器 -27- (24) (24)1364241 3 4 :第二比較器 36 :正反器 3 8 :電路節點 40 :輸出電壓感測電路 42 :電阻器 4 4 :電路節點 4 6 :節點 46 :.波形 5 0 :加法元件 5 4 :電阻器 5 8 :電阻器 62 :電容器 64 :電阻器 66 :二極體 6 8 :節點 70 :電容器 74 :開關 7 8 :控制信號 80=電容器充電電路 80 :充電器 82 :比較器 8 4 :控制信號 86 :充電完成信號 8 8 :鎖定器 -28 ㊣ (25) (25)1364241 9 Ο :加法元件 9 2 :電阻器 94 :電阻器 1 1 〇 :輸出電壓感測電路 1 1 2 :控制信號 1 12 :波形 1 1 4 :第一比較器 1 16 :鎖定器 1 1 8 : AND 閘 122 :第二比較器 1 3 0 :節點 1 3 0 :波形 1 3 2 :電容器電流 1 3 2 :波形 1 3 4 :輸出信號 1 3 4 :波形 1 3 6 :輸出信號 1 3 6 :波形 1 3 8 :充電完成信號 140:電容器充電電路 142 :節點 1 4 4 :輸出電壓感測電路 1 4 8 :第一比較器 150 :輸出信號 -29 (26)1364241 152： 154 ： 15 6： 158： 160： 162： 164：

168： 170： 174： 176: 178： 182： 184：

188： 190 ： 200 ： 202 ： 204 ： 208 ： 2 12： 212 ： 延遲元件 鎖定器 AND閘 延遲信號 第二比較器 加法元件 電阻器 充電完成信號 電阻器 電容器充電電路 開關控制電路 輸出電壓感測電路 電阻器 第一比較器 第二比較器 正反器 鎖定器 電阻器 充電電路 開關控制電路 第一比較器 第二比較器 正反器 鎖定器 -30 (27) 1364241 220:電容器充電電路 224 :輔助開關 2 2 8 :比較器 ‘ 2 3 2 :波形 ' 2 3 4 :波形 2 3 8 :二次電流 ' 2 3 8 :波形

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Claims (1)

1364241 啊年t ,:1丨曰修(更)正本 —---- ——· i_ ________ « I 十、申請專利範圍 附ί牛5 A . , 第95 1 1 3 802號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國99年6月1日修正 1. 一種量測電容器充電電路的輸出電壓之裝置，該電 容器充電電路具有包括耦合於開關的一次繞組和耦合於輸 出電容器的二次繞組之變壓器，提供該電容器充電電路的 φ 該輸出電壓橫跨該輸出電容器，該裝置包含： 一過濾器，耦合於該開關，用以過濾在該開關及在該 一次繞組的電壓以提供已過瀘信號；及 一比較器，具有一第一輸入，反應該已過濾信號，一 第二輸入，耦合於參考電壓，和一輸出，提供指示橫跨該 輸出電容器的該電容器充電電路的該輸出電壓是否已增加 到想要位準之控制信號。 2 .根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該過濾器包 • 含一電阻器和一電容器。 3 ·根據申請專利範圍第1項之裝置，另外包含一樣本 和保持電路，耦合於該過濾器，用以提供具有大致等於該 已過濾信號的尖峰電壓的位準之DC電壓’其中該DC電 壓耦合於該比較器的該第一輸入。 4 .根據申請專利範圍第3項之裝置’其中該樣本和保 持電路包含一二極體和一電容器。 5 .根據申請專利範圍第1項之裝置’另外包含位準移 動器，耦合於該開關和該過濾器之間’用以移動該開關電 1364241 壓的該位準。 6.根據申請專利範圍第5項之裝置，其中該位準移勤 器包含一電阻器分壓器。 -2-