TWI382641B - 返馳電源轉換器的二次側電路以及穩定返馳電源轉換器的輸出電流的方法 - Google Patents

返馳電源轉換器的二次側電路以及穩定返馳電源轉換器的輸出電流的方法 Download PDF

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Description

返馳電源轉換器的二次側電路以及穩定返馳電源轉換器的輸出電流的方法
本發明係有關一種電源轉換器，特別是關於一種在返馳電源轉換器的二次側電路補償溫度效應的電路及方法。
雙極性接面電晶體(BJT)，其基-射極電壓(VBE )一般為0.7伏特，但在環境溫度升高時，VBE 會因為環境溫度的上升而降低，導致系統不穩定，因此只能應用在可容忍大變動範圍的系統上，在設計需要穩定電流的系統時，會避免在某些電路使用BJT。例如在返馳電源轉換器中，如果使用BJT反應返馳電源轉換器的輸出電流作輸出回授，則在溫度變動時，會造成該輸出電流超越規範以外。使用切換式的架構提供輸出電流控制可以提供較穩定的輸出電流，但是其使用的元件較多、電路較複雜且控制方式也較困難，成本又較高，因此本發明提出一種以BJT架構實現之具溫度補償能力的回授控制電路及方法。
本發明的目的之一，在於提出一種在返馳電源轉換器的二次側電路補償溫度效應的電路及方法。
根據本發明，一種返馳電源轉換器含有電容連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電流，以及變壓器的二次側線圈提供二次側電流對該電容充電。該返馳電源轉換器的二次側電路包括電阻網路連接在該輸出電流的路徑上，根據該輸出電流產生電壓，以及雙極性接面電晶體具有基極連接該電阻網路，接受該電壓以提供集極信號作輸出回授。該電阻網路具有隨溫度變化的電阻值，以補償該雙極性接面電晶體的基-極電壓對該輸出電流的溫度效應。
根據本發明，一種穩定返馳電源轉換器的輸出電流的方法包括讓該輸出電流經過電阻網路而產生電壓，以及將該電壓施加至雙極性接面電晶體的基極，以提供集極信號作輸出回授。該電阻網路具有隨溫度變化的電阻值，以補償該雙極性接面電晶體的基-極電壓對該輸出電流的溫度效應。
圖1係根據本發明之實施例的示意圖，方塊10是返馳電源轉換器的二次側電路。返馳電源轉換器的一次側電路包含控制器切換功率開關而控制變壓器Tx的一次側電流，因而產生二次側電流對電容C充電，進而供應電流Io給負載。輸出回授係透過光耦合器12提供，其偏壓點係透過穩壓器(shunt regulator)14設定。定電流電路16包含電流感測電阻Rsense連接在返馳電源轉換器的接地端GND及變壓器Tx的二次側線圈之間，藉以產生電壓施加到BJT 18的基極，BJT 18的集極連接到光耦合器12，以提供集極信號調整光耦合器12偏壓點。為了補償BJT 18的基射極電壓VBE 因為溫度變化而產生的變動效應，將串聯的電阻R1及熱敏電阻RNTC 並聯電流感測電阻Rsense，構成的電阻網路20具有等效電阻值
RTOTAL =(R1+RNTC )//Rsense，　式1
因此
VBE =Io×RTOTAL 。　式2
熱敏電阻RNTC 具有負溫度係數，在環境溫度升高時，電壓VBE 會下降，但電阻RTOTAL 因為RNTC 的下降而下降，因此電流
Io=VBE ÷RTOTAL 　式3
保持穩定。換言之，在VBE 因為溫度變化而改變時，RTOTAL 相應改變而補償了Io因為VBE 的變動所導致的變動。
在環境溫度變動時，熱敏電阻RNTC 的阻值下降的速度過快，因此本實施例增加電阻R1與其串聯，再和電阻Rsense並聯，以獲得較線性的補償及過補償。在其他實施例中，可以將熱敏電阻RNTC 與電流感測電阻Rsense串聯，或使用其他配置組成電阻網路20，使得電阻網路20的等效電阻RTOTAL 與溫度成負相關，以補償電壓VBE 對溫度的負相關效應。
表1係比較未使用溫度補償及使用溫度補償的實驗結果，圖2係根據此實驗結果繪出輸出電流Io對溫度的關係圖。在室溫(25℃)時，電阻Rsense為2Ω，電阻R1設為4.3Ω，熱敏電阻RNTC 為10Ω。表1的數據和圖2的曲線明顯顯示，使用熱敏電阻RNTC 提供溫度補償，獲得較穩定的輸出電流Io。以工作溫度90℃為例，不使用RNTC 獲得的輸出電流Io比標準狀況下跌約20.3%；使用RNTC 者，輸出電流Io只下跌了6.5%，亦即，將掉了約20%的輸出電流Io提升約14%。
本發明提出之溫度補償電路及方法使得原本輸出電流變動範圍大的BJT架構可以提供更穩定的定電流輸出，在精確計算補償能力後，可以取代控制方式較複雜、成本較高的交換式架構。
以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的，而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。
10．．．二次側電路
12．．．光耦合器
14．．．穩壓器
16．．．定電流電路
18．．．BJT
20．．．電阻網路
圖1係根據本發明之實施例的示意圖；
圖2係未使用溫度補償及使用溫度補償時，輸出電流對環境溫度的曲線圖。
10．．．二次側電路
12．．．光耦合器
14．．．穩壓器
16．．．定電流電路
18．．．BJT
20．．．電阻網路

Claims (1)

  1. 一種返馳電源轉換器的二次側電路，該返馳電源轉換器含有電容連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電流，以及變壓器的二次側線圈提供二次側電流對該電容充電，該二次側電路包括：電阻網路，連接在該輸出電流的路徑上，根據該輸出電流產生電壓，該電阻網路包含：電流感測電阻，連接在該接地端與該電容之間；以及串聯的電阻及熱敏電阻，與該電流感測電阻並聯；以及雙極性接面電晶體，具有基極連接該電阻網路，接受該電壓以提供集極信號作輸出回授；其中，該電阻網路具有隨溫度變化的電阻值，以補償該雙極性接面電晶體的基-極電壓對該輸出電流的溫度效應。
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