TWI453564B - 隔離式電源轉換器的回授電路及控制方法 - Google Patents

隔離式電源轉換器的回授電路及控制方法 Download PDF

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Description

隔離式電源轉換器的回授電路及控制方法
本發明係有關一種隔離式電源轉換器，特別是關於一種隔離式電源轉換器的回授電路及控制方法。
圖1顯示習知的隔離式電源轉換器10，其中整流電路12將交流電壓VAC轉換為直流電壓Vin，電壓Vin經緩衝器(snubber)16供應至變壓T1的一次側線圈Lp，功率開關18連接變壓器T1的一次側線圈Lp，控制器14根據回授信號Vcomp及感測信號Vcs產生控制信號Vgate切換功率開關18，以將電壓Vin轉換為輸出電壓Vout，感測信號Vcs正比於通過一次側線圈Lp的電流Ip，控制器14具有電源輸入端VDD供接收電源電壓Vcc，回授電路20偵測輸出電壓Vout以產生回授信號Vcomp給控制器14。回授裝置20包括光耦合器(opto-coupler)22以及作為分流調節器(shunt regulator)的齊納二極體(zener diode)24。光耦合器22根據輸出電壓Vout產生電流Icomp以決定回授信號Vcomp，光耦合器22包含作為輸入端的發光二極體24以及作為輸出端的電晶體26，正比於輸出電壓Vout的電流Id經發光二極體24及齊納二極體28流向接地端，光耦合器22放大通過發光二極體24的電流Id產生電流Icomp通過電晶體26。齊納二極體28連接發光二極體24，用以限制發光二極體24陰極上的最大電壓值。
當電源轉換器10的負載變為輕載時，輸出電壓Vout上升使得通過發光二極體24的電流Id上升，因此通過電晶體26的電流Icomp也跟著上升，此時回授信號Vcomp將被大電流Icomp拉至較低的準位以減少功率開關18打開(turn on)的時間。然而，電流Id及Icomp的上升也意味著能量的消耗，這將導致電源轉換器10在輕載時的效能降低。
因此，一種改善隔離式電源轉換器輕載效能的裝置及方法， 乃為所冀。
本發明的目的，在於提出一種改善隔離式電源轉換器輕載效能的回授電路及控制方法。
根據本發明，一種隔離式電源轉換器的回授電路，該隔離式電源轉換器包含一控制器切換一功率開關以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該回授電路包括：光耦合器耦接該隔離式電源轉換器的輸出端，放大一第一電流產生一第二電流，該第一電流與該輸出電壓相關；電流電壓轉換電路連接該光耦合器，根據該第二電流產生第一電壓；相反極性調節器連接該光耦合器，用以在輕載期間使該第一電流隨該輸出電壓上升而下降；電壓源提供第二電壓；以及啟動電路耦接該電流電壓轉換電路及第二電壓源，由該第一及第二電壓中選取其中之一作為一回授信號給該控制器。
根據本發明，一種隔離式電源轉換器輕載的控制方法，該隔離式電源轉換器包含一控制器切換一功率開關以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該控制方法包括藉由光耦合器放大一與該輸出電壓相關的第一電流產生一第二電流，控制該第一電流在輕載期間隨該輸出電壓上升而下降，接著根據該第二電流產生第一電壓，以及由該第一電壓及預設的第二電壓中選取其中之一作為回授信號給該控制器。
由於在光耦合器中的第一電流及第二電流在輕載期間隨輸出電壓上升而減少，故能改善該隔離式電源轉換器的輕載效能。
10‧‧‧電源轉換器
12‧‧‧整流電路
14‧‧‧控制器
16‧‧‧緩衝器
18‧‧‧功率開關
20‧‧‧回授電路
22‧‧‧光耦合器
24‧‧‧發光二極體
26‧‧‧電晶體
28‧‧‧齊納二極體
30‧‧‧回授電路
32‧‧‧啟動電路
34‧‧‧比較器
36‧‧‧磁滯比較器
38‧‧‧正反器
40‧‧‧光耦合器
42‧‧‧電晶體
44‧‧‧發光二極體
46‧‧‧電流電壓轉換器
48‧‧‧相反極性調節器
50‧‧‧BJT電晶體
52‧‧‧齊納二極體
54‧‧‧PMOS電晶體
56‧‧‧運算放大器
圖1顯示習知的隔離式電源轉換器；圖2顯示本發明的回授電路；以及圖3顯示圖2中相反極性調節器的另一實施例。
圖2顯示本發明的回授電路30。參照圖1及圖2，在回授電路30中，光耦合器40包括電晶體42作為輸出端連接在電源電壓Vcc及電 流電壓轉換器46之間以及發光二極體44耦接電源轉換器10的輸出端，通過發光二極體44且與輸出電壓Vout相關的電流Id被光耦合器40放大產生電流Icomp通過電晶體42，相反極性調節器(reversed polarity regulator)48連接光耦合器40，用以控制電流Id使其隨輸出電壓Vout的上升或下降而減少或增加，電流電壓轉換器46包括電阻Rco根據光耦合器40所輸出的電流Icomp產生電壓VA，啟動電路32用以確保電源轉換器10可以啟動，在電源轉換器10啟動期間，啟動電路32選擇電壓Vbias作為回授信號Vcomp給控制器14，在電源轉換器10啟動後，啟動電路32選擇電壓VA作為回授信號Vcomp給控制器14。
在啟動電路32中，開關SW1連接在電壓源Vbias及控制器14之間，開關SW2接在電流電流轉換器46及控制器14之間，比較器34接收及比較電壓Vbias及VA以產生比較信號Sc1，磁滯比較器36接收及比較電源電壓Vcc及參考電壓Vref1產生比較信號Sc2，正反器38的設定端S及重設端R分別接收比較信號Sc1及Sc2，正反器38根據比較信號Sc1及Sc2切換開關SW1及SW2。當電源轉換器10啟動時，電壓VA及電源電壓Vcc皆為零，故比較器34送出低準位的比較信號Sc1，而磁滯比較器36送出高準位的比較信號Sc2，因此正反器38將輸出低準位的信號以打開開關SW1並關閉(turn off)開關SW2，此時電壓Vbias供應至控制器14以作為回授信號Vcomp，進而使輸出電壓Vout、電壓VA及電源電壓Vcc開始上升。當電壓VA大於電壓Vbias時，比較信號Sc1轉為高準位以使正反器38輸出高準位的信號以關閉開關SW1並打開開關SW2，此時電壓VA供應至控制器14以作為回授信號Vcomp。
在相反極性調節器48中，BJT電晶體的集極及射極分別耦接電源轉換器10的輸出端及發光二極體44，齊納二極體52連接在BJT電晶體的基極及接地端之間，齊納二極體52用以限制BJT電晶體基極上的最大電壓。當電源轉換器10的負載轉為輕載時，輸出電壓Vout上升，因此BJT電晶體集極及射極上的電壓上升，又BJT電晶體基極上的電壓被齊納二極體52限制，所以BJT電晶體的基極及射極之間的電壓VBE將隨輸出電壓Vout的上升而下降，根據BJT電晶體50的電流公式，電流 Id=Is×e(VBE/VT) 公式1其中，Is為比例電流(scale current)，VT為熱電壓。從公式1可知，電流Id隨著電壓VBE的下降而減少。換言之，在輕載時，隨著輸出電壓Vout的上升，電流Id將減少使得電流Icomp也減少，故作為回授信號Vcomp的電壓VA也跟著下降以減少功率開關18打開的時間。
圖3顯示圖2中相反極性調節器48的另一實施例，其包括PMOS電晶體54、運算放大器56以及電阻Rd1及Rd2，參照圖1及圖3，PMOS電晶體54連接在電源轉換器10的輸出端及光耦合器40的發光二極體44之間，電阻Rd1及Rd2分壓輸出電壓Vout產生電壓Vd，運算放大器56根據參考電壓Vref2及電壓Vd控制PMOS電晶體54的通道厚度。當電源轉換器10的負載轉為輕載時，電壓Vd上升將隨輸出電壓Vout上升而增加，因此運算放大器56輸出較大的電壓至PMOS電晶體54的閘極，使得PMOS電晶體的通道厚度減少，進而使電流Id及Icomp下降。
使用本發明回授電路30的隔離式電源轉換器10在輕載時，光耦合器40上的電流Id及Icomp將隨輸出電壓Vout的上升而減少，因此在輕載時具有較佳的效能。
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。
30‧‧‧回授電路
32‧‧‧啟動電路
34‧‧‧比較器
36‧‧‧磁滯比較器
38‧‧‧正反器
40‧‧‧光耦合器
42‧‧‧電晶體
44‧‧‧發光二極體
46‧‧‧電流電壓轉換器
48‧‧‧相反極性調節器
50‧‧‧BJT電晶體
52‧‧‧齊納二極體

Claims (7)

  1. 一種隔離式電源轉換器的回授電路，該隔離式電源轉換器包含一控制器切換一功率開關以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該回授電路包括：光耦合器，耦接該隔離式電源轉換器的輸出端，放大一第一電流產生一第二電流，該第一電流與該輸出電壓相關；電流電壓轉換電路，連接該光耦合器，根據該第二電流產生第一電壓；相反極性調節器，連接該光耦合器，用以在輕載期間使該第一電流隨該輸出電壓上升而下降；電壓源，提供第二電壓；以及啟動電路，耦接該電流電壓轉換電路及第二電壓源，由該第一及第二電壓中選取其中之一作為一回授信號給該控制器；其中，當選擇該第二電壓作為該回授信號時，該第一電壓與該第二電壓之間以及該第一電壓與該控制器之間皆為斷開狀態。
  2. 如請求項1之回授電路，其中該電流電壓轉換器包括一電阻因應該第二電流產生該第一電壓。
  3. 如請求項1之回授電路，其中該相反極性調節器包括：BJT電晶體，具有一集極耦接該隔離式電源轉換器的輸出端、一射極耦接該光耦合器的輸入端以及一基極耦接該該隔離式電源轉換器的輸出端；以及齊納二極體，連接在該BJT電晶體的基極及射極之間，用以限制該BJT電晶體基極上的最大電壓。
  4. 如請求項1之回授電路，其中該相反極性調節器包括：PMOS電晶體，連接在該隔離式電源轉換器的輸出端及該光耦合器 的輸入端之間；運算放大器，連接該PMOS電晶體的閘極，在該輸出電壓增加時，控制該PMOS電晶體的通道厚度減少。
  5. 一種隔離式電源轉換器輕載的控制方法，該隔離式電源轉換器包含一控制器切換一功率開關以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該控制方法包括下列步驟：(A)藉由光耦合器放大一與該輸出電壓相關的第一電流產生一第二電流；(B)控制該第一電流在輕載期間隨該輸出電壓上升而下降；(C)根據該第二電流產生第一電壓；(D)提供一第二電壓；以及(E)由該第一及第二電壓中選取其中之一作為回授信號給該控制器；其中，當選擇該第二電壓作為該回授信號時，該第一電壓與該第二電壓之間以及該第一電壓與該控制器之間皆為斷開狀態。
  6. 如請求項5之控制方法，其中該步驟B包括：利用BJT電晶體控制該第一電流的大小；以及限制該BJT電晶體基極的電壓之最大值，以使該第一電流在輕載期間隨該輸出電壓的上升而減少。
  7. 如請求項5之控制方法，其中該步驟B包括：利用PMOS電晶體控制該第一電流的大小；以及在輕載期間，隨著該輸出電壓上升而減少該PMOS電晶體的通道厚度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI567522B (zh) * 2015-06-25 2017-01-21 立錡科技股份有限公司 電壓轉換電路以及電壓轉換控制器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5157269A (en) * 1991-01-31 1992-10-20 Unitrode Corporation Load current sharing circuit
US6125046A (en) * 1998-11-10 2000-09-26 Fairfield Korea Semiconductor Ltd. Switching power supply having a high efficiency starting circuit
TW583820B (en) * 2001-08-15 2004-04-11 System General Corp PWM controller having off-time modulation for power converter
US6795321B2 (en) * 2001-07-20 2004-09-21 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for sensing current and voltage in circuits with voltage across an LED
TW200832872A (en) * 2007-01-23 2008-08-01 System General Corp Control circuit of power converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5157269A (en) * 1991-01-31 1992-10-20 Unitrode Corporation Load current sharing circuit
US6125046A (en) * 1998-11-10 2000-09-26 Fairfield Korea Semiconductor Ltd. Switching power supply having a high efficiency starting circuit
US6795321B2 (en) * 2001-07-20 2004-09-21 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for sensing current and voltage in circuits with voltage across an LED
TW583820B (en) * 2001-08-15 2004-04-11 System General Corp PWM controller having off-time modulation for power converter
TW200832872A (en) * 2007-01-23 2008-08-01 System General Corp Control circuit of power converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI567522B (zh) * 2015-06-25 2017-01-21 立錡科技股份有限公司 電壓轉換電路以及電壓轉換控制器

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