TWI414124B - 電源控制器及其方法 - Google Patents

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TWI414124B TW097104672A TW97104672A TWI414124B TW I414124 B TWI414124 B TW I414124B TW 097104672 A TW097104672 A TW 097104672A TW 97104672 A TW97104672 A TW 97104672A TW I414124 B TWI414124 B TW I414124B
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Description

電源控制器及其方法
本發明一般有關於電子裝置，以及更特定而言，有關於形成半導體裝置裝置與結構之方法。
在過去，使用各種組態來形成電源控制器，電源控制器通過控制流過變壓器的初級側的電流而控制變壓器的次級側上的輸出電壓。在一些情況中，使用光耦合器來檢測輸出電壓的值，並且形成用於控制通過初級側的電流的回授信號。然而，這樣增加了系統的成本。在其他情況中，變壓器包括輔助線圈，自變壓器的初級側感應產生電壓進入該輔助線圈。輔助線圈上的信號用於控制連接至變壓器的初級側的電源控制器。在2006年9月5日授權給Reinhard等人的美國專利號7,102,899中揭示一個這樣的控制電路。這些現有電路的一個問題在於當將輔助線圈用作控制信號時輸出電壓調整的準確度。一般，準確度小於大約10%。另一問題在於將次級線圈中電流的值限制至最大值。如果不直接地連接至次級線圈，難以限制次級電流的值。
因此，期望具有一種降低系統成本的控制方法，其不使用光耦合器來形成回授信號，提高了準確度，並且限制了次級電流的值。
為解決以上問題，本發明提供一種電池充電器及電源 控制器的形成方法。
本發明之一實施例係關於一種電池充電器，包括：切換控制器，其組態成形成適於控制功率切換的切換控制信號，以控制通過變壓器的初級電感器的電流；虛擬產生器電路，其組態成從所述變壓器的輔助線圈接收輔助電壓，並產生表示通過所述變壓器的次級線圈的電流的電流感測信號；以及電流限制電路，其組態成接收該電流感測信號，並回應於該電流感測信號的第一值而終止該開關的導通週期。
本發明之另一實施例係關於一種電源控制器的形成方法，包括：組態切換控制器以形成適於控制功率切換的切換控制信號，從而控制通過變壓器的初級電感器的電流，進而調整該變壓器的次級線圈上的輸出電壓；組態該電源控制器以接收代表來自該變壓器的輔助線圈的輔助電壓的感測信號，並形成代表通過該次級線圈的電流的電流感測信號；以及組態電流限制電路以接收該電流感測信號並響應於該電流感測信號的第一值而使得該功率切換被去能。
本發明之另一實施例係關於一種形成電源控制器的方法，包括：組態切換控制器以形成適於控制功率切換的切換控制信號，從而控制通過變壓器的初級電感器的電流以調整該變壓器的次級線圈上的輸出電壓；組態組態該電源控制器以使用來自該變壓器的輔助線圈的輔助電壓，從而形成具有實質上與通過該次級線圈的電流的零 交叉相同的零交叉的電流感測信號；以及組態該電源控制器以使用該電流感測信號來將通過該次級線圈的該電流的值限制為不大於第一值。
第1圖概要顯示以準諧振回掃(quasi-resonant flyback)結構連接的電源系統10的一部分的實施例的概要結構。系統10在功率輸入11和功率返回12之間接收電能例如DC電壓，並且形成用於各種應用的調整輸出電壓，例如給電池24充電。系統10的變壓器17具有初級側電感器或線圈18、次級側電感器或線圈19以及輔助電感器或輔助線圈21。次級線圈19用於在輸出13和輸出返回14之間形成調整輸出電壓。負載電流或次級電流20流過線圈19。整流二極體22和電容器23用於對由線圈19形成的電壓進行整流並形成實質上的DC輸出電壓。系統10的切換電源控制器40用於控制功率開關36的導通或切斷，以調整輸出13和返回14之間的輸出電壓。連接電流感測電阻器37以接收來自電晶體36的電流35，並在用於限制通過電感器18的電流35值的節點38上形成電流控制(CC)信號。
電晶體36的導通或切斷在線圈21的端子27上引起輔助(AX)電壓，並產生流過線圈21的輔助電流26。連接二極體28和電容器29以接收AX電壓，並在功率端子30和返回12之間形成用於操作控制器40的操作電壓。電阻器32和電容器33從端子27接收輔助(AX)電壓，並在輸出34上形成去磁或Dmag(DM)信號。Dmag(DM)的值和波形實質上 與跨線圈21兩端的電壓的值和波形相同，但在時間上由電阻器32和電容器33的時間常數所延遲。
因為變壓器17的線圈磁性地耦合在一起，線圈19和21每個產生形狀上彼此相同的電壓，但是值與其各自的圈數成比例。所以，對線圈21上的電壓進行調整使得對線圈19上的電壓產生調整。有效的輸出電壓等於線圈19上產生的電壓減去二極體22的前向電壓降。因此，系統10將輸出電壓值調整至在目標值附近的值的範圍內的目標值。例如，目標值可以為10伏特(10V)，而值的範圍可以加上或減去5伏特左右的5%。
控制器40連接至系統10的初級側，並且控制器40的電壓參考初級側。為了判斷輸出電壓的值並調整輸出電壓，切換控制器40組態成接收來自輔助線圈21的輔助(AX)電壓，並在節點81處產生擬似電流感測(PS)信號，其表示電流20的值和波形。擬似電流感測(PS)信號用於控制控制器40對輔助電壓值進行取樣並判斷輸出電壓值的時間。此外，輔助電壓的取樣值用於形成幫助控制器40調整輸出電壓值的誤差信號(ES)。誤差信號(ES)還用於形成擬似電流感測(PS)信號。產生PS信號允許控制器40調整輸出電壓，而不直接地連接至次級線圈19或電參考於次級線圈19。
控制器40經連接以通過電壓輸入41和電壓返回42接收來自輸出30和返回12的能量。輸入41和返回42一般分別連接至輸出30和返回12。控制器40還包括經連接接收輔 助(AX)電壓的感測輸入43、連接至控制電晶體36的輸出45、電流控制(CC)輸入46、Dmag(DM)輸入44和感測輸入47。輸入44一般連接至Dmag(DM)輸出34，以接收DM信號。連接輸入47以接收通過外部電阻器16的AX電壓。
控制器40的切換控制部分50包括比較器51、切換控制鎖定器54、緩衝驅動器61、磁滯比較器58和參考電壓發生器或參考或ref 59。控制器40的信號處理部分包括輔助(AX)取樣電路66、擬似信號發生器電路65以及誤差放大器74，誤差放大器74除了包括包含電阻器75和電容器78的頻率補償器件之外還包括回授和增益控制電阻器76和77。電阻器75和電容器78形成了用於穩定系統10的操作的電極。參考發生器電路或ref 72為放大器74提供了參考電壓。AX取樣電路66包括諸如電晶體68的取樣開關以及諸如電容器67的記憶元件。擬似信號發生器電路65包括諸如電晶體80的取樣開關、諸如電容器86的第二記憶元件、衰減匹配電路82、負邊緣檢測器73、電流限制電路126以及零交叉檢測電路或零交叉檢測器或ZCD 87。ZCD 87包括比較器88、參考發生器或ref 89、以及正邊緣檢測電路90。電流限制電路126包括比較器128、參考發生器或ref 127、以及包括電容器132和電阻器130和131的積分器。衰減匹配電路82包括由電流鏡連接電晶體83和84形成的電流鏡。外部電流整形電阻器16輔助電路82的操作。控制器40的單元例如切換控制部分50、放大器74、ZCD 87和電路65一般經連接以接收輸入41和返回42之間 的操作功率。
第2圖為具有圖示地顯示系統10中的一些信號的曲線圖的圖表。橫坐標表示時間，而縱坐標表示所示信號的增加值。曲線91顯示節點62上的切換控制(SC)信號。曲線92顯示通過次級線圈19的電流20。曲線93顯示端子27上的AX電壓。曲線94顯示邊緣檢測器73的輸出上的傳送(TR)信號。曲線95顯示節點81上的PS信號，而曲線96顯示邊緣檢測器90輸出上的取樣信號(SP)。該說明參考第1圖和第2圖。
操作時，因為次級電流20流過二極體22，通過二極體22的電壓降使得輸出電壓依賴於電流20的值。因此，輔助電壓和DM信號因為跨二極體22兩端的電壓值而不同於輸出電壓。對於大值的電流20，跨二極體22兩端的電壓降也大，並且當電流22的值降低時，跨二極體22兩端的前向電壓降也降低。在二極體22中的電流20實質上達到零時，跨二極體22兩端的前向電壓降等於二極體22的最小前向電壓，並且跨二極體22兩端的電壓變為實質上恒定在二極體22的最小前向電壓降。此時，AX電壓值表示輸出電壓加上跨二極體22兩端的前向電壓降的恒定值。因此，AX電壓的值能夠用作回授信號以表示輸出電壓。控制器40使用取樣(SP)信號來取樣AX電壓，並在電流26的值實質上等於零時在電容器67上形成取樣信號。因為AX電壓與跨線圈19兩端的電壓成比例，並且具有相同的波形，在電流20實質上等於零時，對AX電壓進行取樣。 取樣信號表示輔助(AX)電壓的值，因而當電流20的值實質上等於零時其表示輸出電壓。誤差放大器74使用來自電容器67的取樣值來形成誤差(ES)信號，誤差信號表示輸出電壓值和輸出電壓的期望值之間的差異。切換控制器50使用ES信號來形成切換控制(SC)信號並控制電晶體36。當切換控制信號(SC)降低以禁止電晶體36時，擬似信號發生器電路65在電容器86上儲存誤差(ES)信號的值。衰減電路82以實質上等於電流20衰減速率的速率對電容器86放電，所以PS信號的值和波形與電流20的值和波形成比例。電流限制電路126在節點133上形成信號，其表示電流20的平均值，並回應於電流20的值不小於期望值而限制電流20的值。
當切換控制(SC)信號為高以導通電晶體36時，電流35流過電感器18。出於解釋的目的，假定之前電容器67儲存的值與AX電壓值成比例。誤差放大器74接收儲存值並形成表示輸出電壓和輸出電壓的期望值之間差異的誤差(ES)信號。ES信號的值儲存在電容器78上。控制器50將ES信號與CC信號進行比較以判斷禁止電晶體36的電流35的適當值。此時，ES和CC信號的值交叉並且比較器51的輸出升高以復位鎖定器54。如曲線91的T0時刻所示，來自鎖定器54的低電壓使得SC信號為低以開始禁止電晶體36並抑制電流35。如曲線92的T0時刻所示，電流35的變化使得電流20流過次級線圈19，並使得電流26流過輔助線圈21。電流35的變化產生跨線圈19兩端的次級電壓。二極 體22和電容器23整流並過濾次級電壓以在輸出13和返回14之間形成輸出電壓。如曲線93所示，電流35的變化還在端子27和返回12之間產生輔助(AX)電壓。二極體28和電容器29整流並過濾輔助電壓以在輸出30上形成工作電壓。電阻器32和電容器33接收輔助電壓，並在輸出34和返回12之間形成Dmag(DM)信號。
輔助(AX)電壓還被施加通過電阻器16的電阻以及電晶體83的導通電阻，這樣形成了流過電晶體83的電流。電阻器16的值典型地大於電晶體83的導通電阻，使得電阻器16和輔助電壓的值決定流過電晶體83的電流值。電晶體83和84以電流鏡像結構連接，使得通過電晶體84的電流85的值按照電晶體83和84之間的尺寸比與通過電晶體83的電流值成比例。因此，通過電晶體84的電流85表示AX電壓。電流85用於對電容器86上儲存的電壓放電。因為電流85表示AX電壓，所以在節點81處形成的擬似信號(PS)表示電流20的值和波形。因為PS信號與電流20成比例，如曲線圖92和95的T1時刻所示，在電流20達到零的同時擬似(PS)信號實質上達到零。當PS信號達到零時，零交叉檢測器87的輸出升高。邊緣檢測器90檢測來自比較器88的上升邊緣，並形成窄帶脈衝，其導通電晶體68以在電容器67上儲存回授(FB)信號，回授信號表示輔助(AX)電壓，因此，表示輸出電壓。FB信號由通過電阻器15和25組態的分壓器形成。誤差放大器74使用電容器67上的取樣信號來形成ES信號。來自邊緣檢測器90的脈衝 剛好足夠寬地導通電晶體一段時間，從而足以將電容器68充電至FB信號的值。
電流限制電路126形成表示電流20的平均值的信號，並回應於電流20的平均值大於期望值而減少電晶體36的導通時間。ref 127的輸出值代表期望值。電阻器130和131與電容器132一起整合PS信號以在節點133處形成表示電流20的平均值的整合信號。如果整合信號的值小於ref 127的值，那麼比較器128的輸出的值不影響來自比較器51輸出的信號。如果整合信號大於ref 127的值，那麼比較器128的輸出升高並且將鎖定器54的復位輸入拉高。將比較器的輸出拉高使得鎖定器54復位，並且縮短了電晶體36的導通時間，從而降低了次級電流20的值。典型地，比較器128的輸出驅動器由於高側電晶體而不是低側電晶體而具有開路汲極輸出(open drain output)，使得輸出僅僅可以將比較器51的輸出拉高而不是降低。
隨後，當Dmag(DM)信號的值降低至比參考59的值小時，比較器58的輸出升高以置位鎖定器54，並使得切換控制(SC)信號再次為高。高的SC信號將開關36致能，並使得電流35再初級流過電感器18。電晶體36保持導通，直到ES信號與再次置位元鎖定器54的CS信號的值相交。來自鎖定器54的低向信號(low going signal)使得邊緣檢測器73形成短脈衝，其再次暫時地導通電晶體80以將儲存在電容器78上的信號傳送至電容器86。
擬似(PS)信號和電流20之間的關係如下列等式所示： I20=(I35peak )/Np)-(((VO+VF)/LS)*Toff)
其中，I20-電流20的值；I35peak -電流35的峰值；Np=N20/N18-線圈20與線圈18的匝數比；VO-輸出電壓的值；VF-跨二極體22兩端的前向電壓；LS-線圈19的感應係數；以及Toff-電流變為零所要求的時間。
當電晶體36由控制器40切斷時，輸入46上電流控制(CS)信號的值和誤差信號(ES)的值等於如下所示：Ves=Vcc=R37*I35peak
其中，Ves-誤差信號ES的值；Vcc-輸入46上的電流控制信號CC的值；以及R37-電阻器37的值。
解出I35的Ves式，並將其帶入I20的式，得到：I20=((Ves/(R37*Np))-(((VO+VF)/LS)*Toff)
當電晶體36切斷時，如T0時刻所示，AX電壓增加到峰值。T0時刻時，如曲線93所示，跨二極體22兩端的電壓等於最大值。當電流20降低時，跨二極體22兩端的電壓減小。AX電壓不具有由二極體22引起的變化，所以AX電壓開始處於比通過電感器19的電壓更大的值。因為電流85由AX電壓形成，儲存在電容器86上的電壓開始根據以 下等式衰減：PS=Ves-(I85/C86)*T
電流85可以表達為：I85=Vax/R16*SR83
並且Vax可以表示為：Vax=(N2)(VO+VF)
其中，PS-PS信號的值；I85-通過電晶體84的電流85的值；C86-電容器86的值；T-對電容器C86放電的時間；Vax-端子27上的AX電壓的值；SR83-電晶體83和84之間的尺寸比；以及N2-電感器19和21之間的匝數比(N19/N21)。
將Vax的等式帶入I85的等式並且將I85的等式帶入PS的等式中，得到：PS=Ves-((N2(VO+VF))/(R16*C86)).
解出PS的以上式和I19的式的共同項Ves，並使得式彼此相等，得到：((R37*Np)/(R16*C86))=(1/L19)
針對經選擇控制PS信號的外部元素，解上式，得到：R16*C86=R37*Np*L19
典型地，難以選擇匝數比的值和變壓器17的感應係數。因此，可以選擇電容器86的值和電阻器16和37的值 以便為PS信號提供期望的行為。在較佳實施例中，控制器40形成在半導體晶粒上，並且電容器86形成在相同的半導體晶粒上。在該較佳實施例中，電阻器16和37的值可以選擇成使得上述式平衡，並控制系統10的操作以使得PS信號的值和波形實質上與電流20的值和波形成比例。這樣使得控制器40在電流20實質零交叉處使用輸出電壓的值，以調整輸出電壓的值。
電阻器15的第一端子一般連接至線圈21的端子27和電阻器16的第一端子。電阻器16的第二端子連接至輸入47。輸入47一般連接至電晶體83的汲極和閘極以及電晶體84的閘極。電晶體83的源極一般連接至電晶體84的源極和返回42。電晶體84的汲極一般連接至節點81、比較器88的反向輸入、電阻器131的第一端子、電容器86的第一端子和電晶體80的源極。電容器86的第二端子連接至返回42。電阻器131的第二端子一般連接至電阻器130的第一端子、電容器132的第一端子以及比較器128的反向輸入。電阻器130的第二端子一般連接至電容器132的第二端子並連接至返回42。比較器128的非反向輸入連接至ref 127的輸出。比較器128的輸出連接至比較器51的輸出。電晶體80的汲極一般連接至節點79、比較器51的非反向輸入、電容器78的第一端子和電阻器75的第一端子。電容器78的第二端子連接至返回42。電阻器75的第二端子一般連接至放大器74的輸出和電阻器76的第一端子。電阻器76的第二端子一般連接至電阻器77的第一端 子和放大器74的反向輸入。放大器74的非反向輸入連接至ref 72的輸出。電阻器77的第二端子一般連接至電容器67的第一端子和電晶體68的源極。電容器67的第二端子連接至返回42。電晶體68的汲極連接至輸入43。電晶體68的閘極連接至邊緣檢測器90的輸出。邊緣檢測器90的輸入連接至比較器88的輸出。比較器88的非反向輸入連接至ref 89的輸出。電晶體80的閘極連接至邊緣檢測器73的輸出，邊緣檢測器73的輸入一般連接至鎖定器54的Q輸出和緩衝器61的輸入。緩衝器61的輸出連接至輸出45。鎖定器54的置位輸入連接至比較器58的輸出。比較器58的反向輸入連接至輸入46，而比較器58的非反向輸入連接至ref 59的輸出。鎖定器54的復位輸入連接至比較器51的輸出。比較器51的反向輸入連接至輸入46。控制器40的輸入43一般連接至電阻器15的第一端子和電阻器25的第一端子。電阻器25的第二端子連接至返回12。電阻器15的第二端子連接至線圈21的端子27。
第3圖概要顯示以準諧振回掃結構連接的一部分電源系統115的實施例的概要結構。系統115以不連續模式操作。系統115為第1圖和第2圖的說明中項之系統10的可選實施例。系統115類似於系統10，但是具有回授網路，並且包括作為第1圖和第2圖的說明中項之控制器40的可選實施方例的控制器116。回授網路包括電阻器120和121、齊納二極體119和光耦合器122，光耦合器122具有光發射器123和諸如光子電晶體124的光檢測器。回授(FB)網路形 成表示輸出電壓值的回授(FB)信號。其他眾所周知的回授網路可以用來代替第3圖中所示的回授網路。控制器116在FB輸入49上接收FB信號。控制器116包括與第1圖和第2圖的說明中項之電路65類似的擬似信號發生器電路125，但是電路125不包括ZCD 87。此外，控制器116不包括取樣電路66和誤差放大器74。
不是使用來自放大器74的誤差(ES)信號來形成PS信號，控制器116使用在輸入49上接收的FB信號。控制器116將回授(FB)信號值儲存在電容器78上。當切換控制信號(SC)降低以禁止電晶體36時，擬似信號發生器電路125將FB信號儲存值從電容器78傳送至電容器86。衰減匹配電路82以實質上等於電流20衰減速率的速率對電容器86放電，所以PS信號的值和波形與電流20的值和波形成比例。如上在第1圖和第2圖中對於電路125所描述一樣，電路126使用PS信號來限制電流20的值。
熟習此技術人士應該認識到，如果電流20的值超過期望值，只要積體電路整合PS信號的值並使得電晶體36的導通時間降低，積體電路125就可以具有各種實施例。例如，比較器128和ref 127可以由發射極連接至返回42的雙極電晶體所代替。基極可以連接至節點133或者通過另一電阻器連接至節點133。
第4圖概要顯示是第3圖的說明中所解釋的系統115的可選實施例的一部分電源系統100的實施例的概要結構。系統100類似於系統115，除了系統100組態成用電流控制以 固定頻率和連續傳導模式操作。系統100包括電源控制器101，電源控制器101為在第3圖的說明中解釋的控制器116的可選實施例。控制器101類似於控制器116，除了控制器101包括擬似信號電路102和切換控制部件109，擬似信號電路102是電路125的可選實施例。切換控制部分109類似於部分50，除了部分109包括固定頻率振盪器107並且不使用比較器58、ref 59和輸入44。電路102類似於電路125，除了電路102包括負邊緣檢測器103和諸如電晶體104的開關。當SC信號升高時，負邊緣檢測器103形成短脈衝，這樣導通電晶體104一段時間，在這段時間內足以對電容器86放電。這樣允許系統100以連續傳導模式操作，而不是如系統115所使用的不連續傳導模式。
熟習此技術人士應認識到，通過選擇變壓器17的感應系數值以提供這樣的操作，該系統100還可以以不連續傳導模式操作。
第5圖概要顯示形成在半導體晶粒111上的半導體裝置或積體電路110的一部分實施例的放大的平面視圖。控制器40或者可選的控制器116形成在晶粒111上。晶粒111還可以包括出於簡化附圖的目的而未在第5圖中顯示的其他電路。控制器40和裝置或積體電路110通過對於熟習此技術人士而言眾所周知的半導體製備技術形成在晶粒111上。
鑒於上述內容，顯然，揭示一種新穎的裝置和方法。包括在其中的其他特徵在於形成了一種控制器，以在次 級電流的大致零交叉處使用AX電壓的值，從而形成用於調整輸出電壓的回授信號。回授信號的值還用於形成用於判斷次級電流零交叉的擬似信號。該擬似信號的使用提供了對於次級電壓的精確判斷。使用在零交叉處的輔助電壓去除了次級側整流二極體的影響並提高了調整的準確度。
儘管使用具體的較佳實施例描述了本發明的主旨，但是明顯地對於半導體領域的技術人員而言，很多可選項和變化顯而易見。例如，擬似信號發生器電路65可以具有各種其他的實施例，例如類比-數位轉換器。此外，記憶體件例如電容器86可以作為數位記憶體件來實施。另外，為了清楚地描述，在全文中使用詞語"連接(connect)"，但是，其意味著與詞語"耦合(couple)"具有相同的意思。因此，應該將"連接"解釋為包括直接連接或間接連接。
為了簡單明瞭，圖中的元件不一定按照比例，並且在不同的圖中相同的參考號代表相同的元件。此外，為了說明的簡要，省略了眾所周知的步驟和元件的說明和細節。本文中使用的載流電極是指裝置的元件，例如，MOS電晶體的源極或汲極、或雙極電晶體的射極或集極、或二極體的正極或負極，其承載通過裝置的電流，控制電極是指裝置的元件，例如，MOS電晶體的閘極或者雙電極電晶體的基極，其控制通過裝置的電流。雖然本文中把裝置解釋為確定的N-溝道或P-溝道裝置，本領域 的普通技術人員應該理解根據本發明互補裝置也是可能的。本領域的普通技術人員應該理解，本文中的辭彙"在...期間"、"在...的時候"、以及"當...時"不是表示一旦開始操作馬上就會出現反應的準確術語，而是可能會在被初始操作激起的反應之間有一些微小但合理的延遲，例如傳播延遲。辭彙的使用實質上是指元件的值具有期望非常接近於規定值或位置的參數。然而，正如本領域所眾所周知，一直存在阻止值或位置如規定的精確的較小變化。在本領域中確認高達大約10%的變化被認為是自所描述的精確的理想值的合理變化。
10、100、115‧‧‧電源系統
11‧‧‧功率輸入
12‧‧‧功率返回
13、34、45、49‧‧‧輸出
14‧‧‧輸出返回
15、16、25、32、37、75、76、77、120、121、130、131‧‧‧電阻器
17‧‧‧變壓器
18‧‧‧線圈
19‧‧‧次級側電感器或線圈
20、35、85‧‧‧電流
21‧‧‧輔助電感器或輔助線圈
22‧‧‧整流二極體
23、29、33、67、78、86、132‧‧‧電容器
24‧‧‧電池
26‧‧‧輔助電流
27‧‧‧端子
28‧‧‧二極體
30‧‧‧功率端子
36、68、80、83、84‧‧‧電晶體
38、62、79、81、133‧‧‧節點
40‧‧‧控制器
41‧‧‧電壓輸入
42‧‧‧電壓返回
43‧‧‧感測輸入
44‧‧‧Dmag輸入
46‧‧‧電流控制輸入
47‧‧‧感測輸入
50、109‧‧‧切換控制部分
51、58、88、128‧‧‧比較器
54‧‧‧切換控制鎖定器
59、72、89、127‧‧‧參考電壓產生器或參考或ref
61‧‧‧緩衝驅動器或緩衝器
65‧‧‧擬似信號產生器電路
66‧‧‧輔助取樣電路
73、103‧‧‧負邊緣檢測器
74‧‧‧放大器
82‧‧‧衰減匹配電路
87‧‧‧零交叉檢測電路或零交叉檢測器或ZCD
90‧‧‧邊緣檢測器
91、92、93、94、95、96‧‧‧曲線
102‧‧‧擬似信號電路
107‧‧‧固定頻率振盪器
111‧‧‧晶粒
116、101‧‧‧控制器
119‧‧‧齊納二極體
122‧‧‧光耦合器
123‧‧‧光發射器
124‧‧‧光子電晶體
125‧‧‧擬似信號發生器電路
126‧‧‧電流限制電路
第1圖為根據本發明第一實施例之電源控制器之概要電路圖；第2圖為第1圖中電源控制器中各種信號之波形圖；第3圖為根據本發明第二實施例之電源控制器之概要電路圖；第4圖為根據本發明第三實施例之電源控制器之概要電路圖；以及第5圖為包括第1圖中電源控制器之一部份之半導體裝置之放大平面圖。
10‧‧‧電源系統
11‧‧‧功率輸入
12‧‧‧功率返回
13、34、45‧‧‧輸出
14‧‧‧輸出返回
15、16、25、32、37、75、76、77、130、131‧‧‧電阻器
17‧‧‧變壓器
18‧‧‧線圈
19‧‧‧次級側電感器或線圈
20、35、85‧‧‧電流
21‧‧‧輔助電感器或輔助線圈
22‧‧‧整流二極體
23、29、33、67、78、86、132‧‧‧電容器
24‧‧‧電池
26‧‧‧輔助電流
27‧‧‧端子
28‧‧‧二極體
30‧‧‧功率端子
36、68、80、83、84‧‧‧電晶體
38、62、79、81、133‧‧‧節點
40‧‧‧控制器
41‧‧‧電壓輸入
42‧‧‧電壓返回
43‧‧‧感測輸入
44‧‧‧Dmag輸入
46‧‧‧電流控制輸入
47‧‧‧感測輸入
50‧‧‧切換控制部分
51、58、88、128‧‧‧比較器
54‧‧‧切換控制鎖定器
59、72、89、127‧‧‧參考電壓產生器或參考或ref
61‧‧‧緩衝驅動器或緩衝器
65‧‧‧擬似信號產生器電路
66‧‧‧輔助取樣電路
73‧‧‧負邊緣檢測器
74‧‧‧放大器
82‧‧‧衰減匹配電路
87‧‧‧零交叉檢測電路或零交叉檢測器或ZCD
90‧‧‧邊緣檢測器
126‧‧‧電流限制電路

Claims (15)

  1. 一種電池充電器，其包括：一切換控制器，其經組態以形成適於控制功率切換的一切換控制信號，以控制通過一變壓器的一初級電感器的電流；一虛擬產生器電路，其經組態以從該變壓器的一輔助線圈接收輔助電壓，並產生表示通過該變壓器的一次級線圈的電流的一電流感測信號；一取樣電路，其經組態以在該電流感測信號實質上零交叉處對該輔助電壓進行取樣，並形成一取樣信號以回應於該電流感測信號；一誤差放大器，其經耦合以接收該取樣信號並形成一誤差信號，其中該切換控制器使用該誤差信號來形成該切換控制信號，且其中該虛擬產生器電路係經耦合以接收該誤差信號並儲存表示該誤差信號的一第一信號，並且經組態成以一第一速率衰減該第一信號，該第一速率代表通過該次級線圈的該電流的一衰減速率；及一電流限制電路，其經組態以接收該電流感測信號，並回應於該電流感測信號的一第一值而終止該開關的導通週期。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池充電器，其中該切換控制器和該輔助電壓具有共同的參考。
  3. 如申請專利範圍第1項之電池充電器，其中該虛擬產生器電路將代表一輸出電壓的回授信號儲存 在一第一電容器上，將一第二電容器充電至表示儲存在該第一電容器上的該誤差信號的值，並且以該第一速率對該第二電容器放電。
  4. 如申請專利範圍第1項之電池充電器，更包括：一取樣電路，其經組態以形成表示來自誤差放大器的該誤差信號的一第一儲存信號，對該第一儲存信號取樣並形成代表該第一儲存信號的一第二儲存信號，以及以代表通過該次級線圈的該電流的該衰減速率的速率衰減該第二儲存信號。
  5. 如申請專利範圍第1項之電池充電器，其中該電流限制電路包括一積分器，該積分器可操作地耦合成整合該電流感測信號，並回應於該第一值終止該切換控制信號的該導通週期。
  6. 如申請專利範圍第5項之電池充電器，更包括：一比較器，其經組態以將該電流感測信號的該整合的結果與參考值進行比較。
  7. 一種形成一電源控制器的方法，其包括：組態一切換控制器以形成適於控制功率切換的一切換控制信號，以控制通過一變壓器的一初級電感器的電流，進而調整該變壓器的一次級線圈上的輸出電壓；組態該電源控制器以接收代表來自該變壓器的一輔助線圈的輔助電壓的一感測信號，並形成代表通過該次級線圈的電流的一電流感測信號，組態該電源控制器以形成該電流感測信號的步驟包括：組態該電源控制器以儲 存來自一誤差放大器的一誤差信號，以形成一儲存值並以一速率衰減該儲存值，該速率代表通過該次級線圈的該電流的一衰減速率；以及組態一電流限制電路以接收該電流感測信號並回應於該電流感測信號的一第一值而去能該功率切換。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中組態該電流限制電路以接收電流感測信號的步驟包括：可操作地耦合該電流感測信號以形成該電流感測信號的一平均值，並將該平均值與參考值比較。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，更包括：組態該電源控制器以接收代表該輸出電壓的一回授信號並使用該回授信號形成該電流感測信號。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中組態該電流限制電路以接收該電流感測信號的步驟包括：可操作地耦合該電流感測信號以形成該電流感測信號的平均值，並將該平均值與參考值比較。
  11. 一種形成一電源控制器的方法，包括：組態一切換控制器以形成適於控制功率切換的一切換控制信號，從而控制通過一變壓器的一初級電感器的電流以調整該變壓器的一次級線圈上的輸出電壓；組態組態該電源控制器以使用來自該變壓器的一輔助線圈的輔助電壓，從而形成一電流感測信號，其具有實質上與通過該次級線圈的電流的零交叉相同的零交叉；組態該電源控制器以儲存該輔助電壓於該零交叉之一 值，以作為表示該輸出電壓之一值的一回授信號；及組態該電源控制器以使用該電流感測信號來將通過該次級線圈的該電流的值限制為不大於一第一值。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中組態該電源控制器以使用該輔助電壓的步驟包括：將該切換控制器組態成參考該輔助線圈所參考的共同電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，更包括：組態一誤差放大器以使用來自該輔助線圈的該輔助電壓來形成代表該輸出電壓與該輸出電壓的期望值的差異的一誤差信號，並組態該電源控制器以使用該誤差信號來形成該電流感測信號。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，更包括：組態該電源控制器以接收代表該輸出電壓的一回授信號，以及組態該電源控制器以使用該回授信號來形成該電流感測信號。
  15. 如申請專利範圍第11項之方法，其中組態該電源控制器以使用該電流感測信號的步驟包括：可操作地耦合一電流限制電路以接收該電流感測信號，形成代表該電流感測信號的平均值的信號，以及將該平均值與代表該第一值的信號進行比較。
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