TWI528691B - 控制裝置 - Google Patents

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TWI528691B
TWI528691B TW102142593A TW102142593A TWI528691B TW I528691 B TWI528691 B TW I528691B TW 102142593 A TW102142593 A TW 102142593A TW 102142593 A TW102142593 A TW 102142593A TW I528691 B TWI528691 B TW I528691B
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楊大勇
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崇貿科技股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop

Description

控制裝置
本發明系關於一種可程式化功率轉換器，特別是有關於一種一次側控制可程式化功率轉換器。
現今行動式裝置(例如筆記型電腦、移動電話以及平板電腦)的電源供應器的製造商提出各種不同的設計以對具有不同電壓與電流特性的這些行動式裝置進行供電。因此，具有多個行動式裝置的使用者經常必須攜帶這些電源供應器以提供電源給各個移動裝置，這對於常攜帶這些移動裝置的使用者而言造成很大的負擔。因此，用來解決上述問題的功率轉換器需求是能提供大範圍的輸出電壓與輸出電流(例如5V~20V以及0.5A~5A)的可程式化能力。此電性特徵可由使用者來選擇，以決定哪一行動式裝置將被供電。然而，可程式化功率轉換器一般難以達到較佳的效能，例如高效率、快速回路回應，以及較佳的回路穩定性等等。
因此，本發明之目的在於解決上述問題，且實現具有快速回路回應、較佳回路穩定性以及高效率的可程式化功率轉換器。
本發明提供一種控制裝置，用以控制可程式化功率 轉換器。此控制裝置包括控制電路、切換控制器、第一光耦合器以及第二光耦合器。控制電路產生可程式化電壓參考信號，以調節可程式化功率轉換器的輸出電壓。控制電路包括回授電路，其檢測輸出電壓，以根據可程式化電壓參考信號以及輸出電壓來產生回授信號。切換控制器檢測該變壓器的切換電流，以根據回授信號以及變壓器的切換電流來產生切換信號。切換信號用來切換變壓器以產生輸出電壓以及輸出電流。第一光耦合器將回授信號由控制電路傳送至切換控制器。控制電路位在變壓器的二次側，且切換控制器位在變壓器的一次側。控制電路具有通信介面以與複數外部裝置通信。切換控制器檢測變壓器的反射信號，以根據變壓器的去磁化時間來調節可程式化功率轉換器的輸出電流。切換控制器檢測反射信號，以執行在切換控制器內的過電壓保護。第二光耦合器將控制電路的控制信號傳送至切換控制器。
控制電路更包括數位轉類比轉換器、微控制器以及類比轉數位轉換器。數位轉類比轉換器產生可程式化過電壓臨界值，以執行在控制電路內的過電壓保護。回授電路包括過電壓保護電路。過電壓保護電路藉由比較輸出電壓與可程式化過電壓臨界值來產生控制信號。每當可程式化功率轉換器的電源開啟時，可程式化過電壓臨界值將重置至最小值。控制信號用來產生過電壓信號以禁能切換信號。
微控制器編程可程式化電壓參考信號以及控制信號。控制信號透過第二光耦合器來控制切換控制器。回授電路更包括監控計時器，接收來自微控制器的一支配信號。假使支配信號非週期性地及時產生，監控計時器將產生逾時信號。可程式化 過電壓臨界值將根據逾時信號而重置至最小值。類比轉數位轉換器檢測可程式化功率轉換器的輸出電壓。類比轉數位轉換器的輸出耦接微控制器。微控制器具有記憶體電路，且此記憶體電路包括程式記憶體以及資料記憶體。控制電路產生控制信號以編程在切換控制器內的過電壓臨界值，以用於可程式化功率轉換器的輸出電壓的過電壓保護。控制電路產生控制信號以控制在切換控制器內的電流限制臨界值，藉此調節可程式化功率轉換器的輸出電流。每當可程式化功率轉換器的電源開啟時，電流限制臨界值以及過電壓臨界值將重置為各自的最小值。假使控制信號沒有及時地產生，電流限制臨界值以及過電壓臨界值將被重置為各自的最小值。控制信號由脈波位置調變方式來調變。每當可程式化功率轉換器的電源開啟時，可程式化電壓參考信號將重置為初始值。
圖1：
10‧‧‧變壓器
15、16‧‧‧電阻器
20‧‧‧功率開關
25‧‧‧感測電阻器
30‧‧‧整流器
40、45‧‧‧輸出電容器
50‧‧‧第一光耦合器
51、61‧‧‧電阻器
60‧‧‧第二光耦合器
70‧‧‧電容器
75‧‧‧外部裝置
100‧‧‧控制電路
300‧‧‧切換控制器
IO‧‧‧輸出電流
NA‧‧‧輔助線圈
NP‧‧‧一次側線圈
NS‧‧‧二次側線圈
VB‧‧‧回授信號
VCS‧‧‧電流信號
VFB‧‧‧回授信號
VO‧‧‧輸出電壓
VS‧‧‧反射信號
SCOMV‧‧‧電壓回授信號
SW‧‧‧切換信號
SX‧‧‧控制信號
SY‧‧‧控制信號
圖2：
75‧‧‧外部裝置
80‧‧‧微控制器
81、82‧‧‧暫存器
85‧‧‧記憶體電路
86、87‧‧‧電阻器
91、92‧‧‧數位轉類比轉換器
95‧‧‧類比轉數位轉換器
100‧‧‧控制電路
200‧‧‧回授電路
ITF‧‧‧通信介面
NB‧‧‧匯流排信號
SCNT‧‧‧支配信號
SCOMV‧‧‧電壓回授信號
SX‧‧‧控制信號
VF‧‧‧回授電壓
VFB‧‧‧回授信號
VO‧‧‧輸出電壓
VOV‧‧‧過電壓臨界值
VRV‧‧‧電壓參考信號
圖3：
200‧‧‧回授電路
210‧‧‧誤差放大電路
250‧‧‧保護電路
NB‧‧‧匯流排信號
SCNT‧‧‧支配信號
SCOMV‧‧‧電壓回授信號
SX‧‧‧控制信號
VF‧‧‧回授電壓
VFB‧‧‧回授信號
VO‧‧‧輸出電壓
VOV‧‧‧過電壓臨界值
VRV‧‧‧電壓參考信號
圖4：
210‧‧‧誤差放大電路
SCOMV‧‧‧電壓回授信號
VF‧‧‧回授電壓
VFB‧‧‧回授信號
VRV‧‧‧電壓參考信號
240‧‧‧誤差放大電路
245‧‧‧緩衝器(OD)
圖5：
250‧‧‧保護電路
251‧‧‧反相器
252‧‧‧及閘
253‧‧‧正反器
256、257‧‧‧電阻器
260‧‧‧多工器
265‧‧‧比較器
271、272‧‧‧電晶體
280‧‧‧計時器
CLR‧‧‧輸入信號
NB‧‧‧匯流排信號
RST‧‧‧通電重置信號
SCNT‧‧‧支配信號
SX‧‧‧控制信號
TOUT‧‧‧逾時信號
V’O‧‧‧經衰減的輸出電壓
VO‧‧‧輸出電壓
VOV‧‧‧過電壓臨界值
VT‧‧‧臨界值
圖6：
280‧‧‧計時器
281‧‧‧反相器
282‧‧‧電晶體
283‧‧‧電流源
285‧‧‧電容器
290‧‧‧比較器
CLR‧‧‧輸入信號
TOUT‧‧‧逾時信號
VTH‧‧‧臨界值
圖7：
300‧‧‧切換控制器
310‧‧‧電壓檢測電路
315‧‧‧比較器
320‧‧‧電流檢測電路
325‧‧‧誤差放大器
326‧‧‧電容器
331‧‧‧或閘
335、337、338‧‧‧電阻器
336‧‧‧電晶體
350‧‧‧脈寬調變電路
400‧‧‧可程式化電路
IEA‧‧‧電流回路信號
IFB‧‧‧電流回授信號
OFF‧‧‧關閉信號
OV‧‧‧過電壓信號
PRT‧‧‧保護信號
REF_I‧‧‧參考信號
REF_V‧‧‧參考信號
RST‧‧‧通電重置信號
TDS‧‧‧放電時間信號
VA‧‧‧二次側回授信號
VB‧‧‧回授信號
VCS‧‧‧電流信號
VEA‧‧‧電壓回路信號
VS‧‧‧反射信號
SW‧‧‧切換信號
SY‧‧‧控制信號
圖8：
350‧‧‧脈寬調變電路
351‧‧‧反相器
360‧‧‧振盪器
365、367‧‧‧比較器
370‧‧‧及閘
375‧‧‧正反器
IFB‧‧‧電流回授信號
OFF‧‧‧關閉信號
PLS‧‧‧時鐘信號
RMP‧‧‧斜坡信號
RST‧‧‧通電重置信號
SW‧‧‧切換信號
VA‧‧‧二次側回授信號
圖9：
400‧‧‧可程式化電路
410‧‧‧電流源
415‧‧‧比較器
420、425‧‧‧計時器
421、427‧‧‧反相器
426‧‧‧及閘
450‧‧‧數位解碼器
460、465‧‧‧暫存器
470、475‧‧‧數位轉類比轉換器
480、485‧‧‧加法器
500‧‧‧脈波位置調變電路
IJ‧‧‧電流調整信號
IRF‧‧‧參考信號
NM‧‧‧數位資料
PRT‧‧‧保護信號
REF_I‧‧‧參考信號
REF_V‧‧‧參考信號
PSET‧‧‧重置信號
RST‧‧‧通電重置信號
SM‧‧‧解調變信號
SPU‧‧‧脈波信號
SY‧‧‧控制信號
SYNC‧‧‧同步信號
VJ‧‧‧電壓調整信號
VRF‧‧‧參考信號
VT1‧‧‧臨界值
圖10：
500‧‧‧脈波位置調變電路
510‧‧‧電晶體
511‧‧‧電阻器
512‧‧‧電流源
520‧‧‧電容器
530‧‧‧比較器
570‧‧‧正反器
580‧‧‧脈波產生電路
SLP‧‧‧斜坡信號
RST‧‧‧通電重置信號
SD‧‧‧資料信號
SM‧‧‧解調變信號
SPU‧‧‧脈波信號
SYNC‧‧‧同步信號
VT2‧‧‧臨界值
圖11：
SD‧‧‧資料信號
SM‧‧‧解調變信號
SX‧‧‧控制信號
SY‧‧‧控制信號
SLP‧‧‧斜坡信號
SYNC‧‧‧同步信號
VT2‧‧‧臨界值
圖11：
PRT‧‧‧保護信號
SX‧‧‧控制信號
SY‧‧‧控制信號
SLP‧‧‧斜坡信號
SYNC‧‧‧同步信號
TOT、TOV‧‧‧期間
VT2‧‧‧臨界值
圖1表示根據本發明一實施例，一次側控制的可程式化功率轉換器。
圖2表示根據本發明一實施例，一次側控制的可程式化轉換器內的控制電路。
圖3系表示根據本發明一實施例，控制電路內的回授電路。
圖4表示根據本發明一實施例，回授電路的誤差放大電路。
圖5表示根據本發明一實施例，回授電路內的保護電路。
圖6表示根據本發明一實施例，保護電路內的計時器。
圖7表示根據本發明一實施例，一次側控制的可程式化功率轉 換器的切換控制器。
圖8表示根據本發明一實施例，切換控制器的脈寬調變電路。
圖9表示根據本發明一實施例，切換控制器的可程式化電路。
圖10表示根據本發明一實施例，可程式化電路內的脈波位置調變電路。
圖11表示根據本發明一實施例，控制信號、斜坡信號、同步信號、資料信號以及解調變信號的波形。
圖12表示根據本發明一實施例，控制信號、重置信號以及保護信號的波形。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
本發明提供一種控制裝置，用來控制一次側控制的可程式化功率轉換器。可程式化功率轉換器可提供寬範圍的輸出電壓VO以及輸出電流IO，例如5V~20V以及0.5A~5V。對於一次側控制的可程式化功率轉換器而言，一般難以發展出具有成本效益的方法且難以實現較佳的保護，例如過電流保護以及限電流保護。本發明的目的在於解決此問題，以實現一次側控制的可程式化功率轉換器低成本以及較佳效能。
圖1系表示根據本發明一實施例的一次側控制的可程式化功率轉換器。功率轉換器包括變壓器10、分壓器、切換控制器300、功率開關20、感測電阻器25、整流器30、輸出電容器40與45、控制電路100、電容器70、電阻器51與61、第一光耦合器50 以及第二光耦合器60。變壓器10具有一次側線圈NP、二次側線圈NS以及輔助線圈NA。分壓器系由電阻器15與16所組成。控制電路100用來檢測功率轉換器的輸出電壓VO，以形成反饋回路。控制電路100產生回授信號VFB，其透過第一光耦合器50耦合至切換控制器300，藉以調節輸出電壓VO。控制電路100更產生控制信號SX，其用透過第二光耦合器60來控制切換控制器300。控制信號SX系用來編程切換控制器300的多個參數並提供保護能力。電阻器51則是施加偏壓於第一光耦合器50以產生操作電流。電阻器61則用來限制第二光耦合器60的操作電流。控制電路100包括通信介面IFT(例如USB-PD、IEEE UPAMD 1823、單線通信(one-wire communication))，以用來與一外部裝置(external device，ED)75進行通信，其中，外部裝置75可以是行動式電話、平板電腦、筆記型電腦等等。
第一光耦合器50將根據回授信號VFB來產生回授信號VB。第二光耦合亦60將根據控制信號SX來產生控制信號SY。切換控制器300產生切換信號SW，以切換變壓器10的一次側線圈NP以及由變壓器10的二次側線圈NS透過整流器30與輸出電容器40來產生輸出電壓VO以及輸出電流IO。變壓器10更產生反射信號VS，其由分壓器的共同接點耦合至切換控制器300。感測電阻器25系用來感測變壓器10的切換電流，以產生耦合至切換控制器300的電流信號VCS。切換控制器300根據回授信號VB、控制信號SY、反射信號VS以及電流信號VCS來產生切換信號SW。控制電路100位於變壓器10的二次側，而切換控制器300位於變壓器10的一次側。
圖2系表示根據本發明一實施例，一次側控制的可程 式化功率轉換器內的控制電路100。控制電路100包括微控制器80、由電阻器86與87的分壓器、暫存器81與82、數位轉類比轉換器91與92、類比轉數位轉換器95以及回授電路200。微控制器80具有記憶體電路85，其包括程式記憶體以及資料記憶體。微控制器80產生支配信號SCNT以及匯流排信號NB。匯流排信號NB為雙向(輸入/輸出)。微控制器80耦接通信介面ITF，以與外部裝置75通信。匯流排信號NB用來控制類比轉數位轉換器95以及數位轉類比轉換器91與92。數位轉類比轉換器91與92由來自微控制器80的匯流排信號NB分別透過暫存器81與82來控制。
分壓器檢測輸出電壓VO且根據輸出電壓VO來產生回授電壓VF。回授電壓VF耦合至類比轉數位轉換器95。因此，透過匯流排信號NB，微控制器80可讀取輸出電壓VO的資訊。微控制器80控制數字轉類比轉換器91與92的輸出。數位轉類比轉換器91產生電壓參考信號VRV，以控制輸出電壓VO。數位轉類比轉換器92產生過電壓臨界值VOV，用於功率轉換器的過電壓保護。電壓參考信號VRV以及過電壓臨界值VOV為可程式化的。每當功率轉換器的電源開啟時，過電壓臨界值VOV將重置為初始值。微控制器80將根據輸出電壓VO的電平來控制過電壓臨界值VOV。當控制電路100的電源開啟時，暫存器81與82將重置為初始值。舉例來說，暫存器81的初始值將產生電壓參考信號VRV的最小值，以產生5V的輸出電壓VO。
回授電路200根據電壓參考信號VRV、過電壓臨界值VOV、輸出電壓VO、回授電壓VF、支配信號SCNT以及匯流排信號NB來產生電壓回授信號SCOMV、回授信號VFB以及控制信號SX。
圖3系表示根據本發明一實施例，控制電路的回授電路200。回授電路200包括誤差放大電路210以及保護電路250。誤差放大電路210根據電壓參考信號VRV以及回授信號VF來產生電壓回授信號SCOMV以及回授信號VFB。保護電路250根據過電壓臨界值VOV、輸出電壓VO、支配信號SCNT以及匯流排信號NB來產生信號SX。如此一來，微控制器80可透過支配信號SCNT來編程控制信號SX。
圖4系表示根據本發明一實施例，回授電路200的誤差放大電路210。誤差放大電路240根據回授電壓VF以及電壓參考信號VRV產生電壓回授信號SCOMV。電壓回授信號SCOMV耦合至電容器70以用於回路補償。電壓回授信號SCOMV更耦接緩衝器(OD)245，以產生回授信號VFB。緩衝器245的輸出為開路漏極型態。
圖5系表示根據本發明實施例，回授電路200的保護電路250。保護電路250包括多工器260、計時器280、反相器251、比較器265、電晶體271與272、及閘252、正反器253以及由電阻器256與257所組成的分壓器。支配信號SCNT透過反相器251來產生輸入信號CLR，以用來清除計時器280(其為監控計時器(watchdog timer))。假使支配信號SCNT並非是週期性地產生，計時器280將產生逾時信號TOUT。逾時信號TOUT以及電重定(power-on-reset)信號RST透過及閘252來重置正反器253。正反器253系由微控制器80透過匯流排信號NB來設定。過電壓臨界值VOV以及臨界值VT透過多工器260耦合至比較器265。多工器260由正反器253所控制。當正反器253被設定時，過電壓臨界值VOV將耦合至比較器265的負端。假使正反器253被重置，臨界值VT將耦合至比較器265的負端以用於過電壓保護。輸出電壓VO被電阻器256與257所形成的分壓器衰減 以成為經衰減的輸出電壓V’O。經衰減的輸出電壓V’O耦合至比較器265的正端。比較器265、電晶體271以及電阻器256與257組成的分壓器形成過電壓保護電路。臨界值VT是執行過電壓保護的最小臨界值。過電壓保護的過電壓臨界值VOV由微控制80來編程。假使支配信號SCNT非週期性地即時產生，此過電壓臨界值VOV將重置為其最小值。在本發明的一實施例中，對於12V的輸出電壓VO而言，過電壓臨界值VOV將被編成為14V；對於5V的輸出電壓VO而言，過電壓臨界值VOV將被編成為6V。假使支配信號SCNT沒有及時地由微控制器80產生，過電壓臨界值VOV將重置為6V，即使輸出電壓VO設定在12V。當微控制器80不正確地操作時，上述機制將保護功率轉換器以避免非正常操作。比較器265的輸出驅動電晶體271以產生控制信號SX。支配信號SCNT也驅動電晶體272來產生控制信號SX。電晶體271與272的漏極彼此連接在一起以產生控制信號SX。因此，控制信號SX系用來保護可程式化功率轉換器並控制切換控制器300。
圖6系表示根據本發明一實施例，保護電路250的計時器280。計時器280的功能操作如同一監控計時器。計時器280包括反相器281、電晶體282、電流源283、電容器285以及比較器290。定電流源283系用來對電容器285充電。被提供至計時器280的重置輸入的輸入信號CLR透過反相器281以及電晶體282來使電容器285放電。假使電容器285沒有及時地由輸入信號CLR來完全放電，當跨越電容器285的電壓高於臨界值VTH時，比較器290將產生逾時信號TOUT。
圖7系表示根據本發明一實施例，一次側控制的可程 式化功率轉換器的切換控制器300。切換控制器300包括電壓檢測電路310、電流檢測電路320、比較器315、誤差放大器325、或閘331、電容器326、脈寬調變電路350、可程式化電路400、電晶體336以及電阻器335、337與338。電壓檢測電路310根據反射信號VS產生電壓回路信號VEA以及放電時間信號TDS。電壓回路信號VEA系與輸出電壓VO相關連。放電時間信號TDS則與變壓器10的去磁化時間相關連。電流檢測電路320根據電流信號VCS以及放電時間信號TDS來產生電流回路信號IEA。電壓檢測電路310以及電流檢測電路320是涉及功率轉換器的一次側調節(primary side regulation，PSR)的技術。一次側調節技術的詳細內容可以在一些已知技術中獲得，例如編號為6,997,824且名稱為”Control circuit for controlling output current at the primary side of a power converter”的美國專利、編號為7,016,204且名稱為”Close-loop PWM controller for primary-side controlled power converters”的美國專利以及編號為7,352,595且名稱為”Primary-side controlled switching regulator”的美國專利。
電壓回授信號VEA耦接比較器315。當電壓回授信號VEA的幅值大於參考信號REF_V的幅值時，比較器315產生過電壓信號OV。參考信號REF_V也稱為過電壓臨界值。電流回路信號IEA耦合至誤差放大器325。電流回路信號IEA與參考信號REF_I一起透過誤差放大器325產生電流回授信號IFB。參考信號REF_I也稱為電流限制臨界值。電容器326耦接電流回授信號IFB以用於回路補償。可程式化電路400根據控制信號SY以及通電重置信號RST來產生參考信號REF_V與REF_I以及保護信號PRT。每當可程式化功率轉換 器的電源開啟時，參考信號REF_V與REF_I將被重置為其各自的初始值。參考信號REF_V作為用於過電壓保護的過電壓臨界值。此過電壓保護透過反射信號VS的檢測而運作。參考信號REF_I則作為電流參考信號，用來調節功率轉換器的輸出電流IO。
保護信號PRT以及過電壓信號OV提供至或閘331以產生關閉信號OFF。電阻器335用來拉高回授信號VB。回授信號VB透過電晶體336以及電阻器337與338來產生二次側回授信號VA。脈寬調變電路350根據二次側回授信號VA、電流回授信號IFB、關閉信號OFF以及通電重置信號RST來產生切換信號SW。
圖8系表示根據本發明一實施例，切換控制器300的脈寬調變電路350。脈寬調變電路350包括振盪器360、比較器365與367、反相器351、及閘370以及正反器375。振盪器360產生時鐘信號PLS以及斜坡信號RMP。時鐘信號PLS透過正反器375來週期性地致能切換信號SW。一旦斜坡信號RMP高於電流回授信號IFB，切換信號SW將被禁能。或者，一旦斜坡信號RMP高於二次側回授信號VA，切換信號SW將被禁能。關閉信號OFF也透過反相器351以及及閘370來禁能切換信號SW。
圖9系表示根據本發明一實施例，切換控制器300的可程式化電路400。可程式化電路400包括電流源410、比較器415、脈波位置調變(pulse-position modulation)電路500、數位解碼器450、暫存器460與465、數位轉類比轉換器470與475、加法器480與485、反相器427與421、計時器420與425以及及閘426。電流源410將控制信號SY拉高。一但控制信號SY低於臨界值VT1，比較器415將產生脈波信號SPU。脈波位置調變電路500根據獲得自控制信號 SY的脈波信號SPU來產生解調變信號SM以及同步信號SYNC。如此一來，控制信號SY透過脈波位置調變方式來調變。解調變信號SM以及同步信號SYNC耦合至數位解碼器450以產生數位資料NM。數位資料NM儲存至暫存器460與暫存器465。暫存器460耦接數位轉類比轉換器470，藉以產生電壓調整信號VJ。加法器480透過將參考信號VRF與電壓調整信號VJ相加來產生參考信號REF_V。
暫存器465耦接數位轉類比轉換器475以產生電流調整信號IJ。加法器485透過將參考信號IRF與電流調整信號IJ相加來產生參考信號REF_I。因此，參考信號REF_V與REF_I可由微控制器80來編程。變壓器10的反射電壓VS系用於在切換控制器300內的過電流保護。此過電流保護(對於輸出電壓VO的過電流保護)的臨界值可在變壓器10的二次側由控制器100來編程。此外，輸出電流IO的值可在變壓器10的二次側由控制器100來編程。
脈波信號SPU更耦合至計時器420，用於檢測脈波信號SPU的脈波寬度。假使脈波信號SPU的脈波寬度超過期間TOV，保護信號PRT將由計時器420透過反相器421來產生。此保護信號PRT系耦合來禁能切換信號SW。由於當輸出電壓VO的過電壓狀態在變壓器10的二次側由控制電路100所檢測到時，控制信號SX(以及脈波信號SPU)的脈波寬度將大於期間TOV，所以一旦輸出電壓VO的過電壓狀態被檢測到，切換信號SW將被禁能。
計時器425透過反相器427接收脈波信號SPU。一旦脈波信號SPU的脈波寬度沒有超過特定期間TOT，計時器425將透過及閘426產生重置信號PSET。通電重置信號RST也透過及閘426來產生重置信號PSET。重置信號PSET用來清除暫存器460與465以將電 壓調整信號VJ以及電流調整信號IJ的值重置為零。因此，一旦控制信號SX沒有由控制電路100週期性地即時產生，參考信號REF_V將設定為最小值(VRF)以用於過電壓保護。此外，一旦控制信號SX沒有由控制電路100週期性地即時產生，參考信號REF_I將設定為最小值(IRF)以調節輸出電流IO。因此，假使微控制器80非適當地操作，過電壓臨界值REF_V以及電流限制臨界值REF_I將重置為其各自的最小值。因此，由控制電路100所產生的控制信號SX可用於：
(1)當在控制電路100檢測到過電壓狀態時，用於過電壓保護。
(2)在切換控制器300中的通信，以設定過電壓臨界值(REF_V)以及電流限制臨界值REF_I。
(3)重置在切換控制器300內的計時器420以確保控制電路100適當地操作，除此之外，過電壓臨界值REF_V以及電流限制臨界值(電流參考信號，REF_I)將重置為其各自的最小值，以保護並調節功率轉換器。
圖10系表示根據本發明一實施例，可程式化電路400的脈波位置調變電路。脈波位置調變電路500操作如同解調變器，適用於具有脈波位置調變的輸入信號。脈波位置調變電路500包括電晶體510、電阻器511、電流源512、電容器520、比較器530、正反器570以及脈波產生電路580。電流源512對電容器520充電。脈波信號SPU透過電晶體510以及電阻器511來使電容器520放電。斜坡信號SLP由跨於電容器520兩端而產生。一旦斜坡信號SLP高於臨界值VT2，比較器530將產生資料信號SD。資料信號SD將根據脈波信 號SPU來閂鎖至正反器570，以產生解調變信號SM。正反器570由通電重置信號RST重置。脈波信號SPU更透過脈波產生電路580來產生同步信號SYNC。
圖11表示控制信號SX與SY、斜坡信號SLP、同步信號SYNC、資料信號SD以及解調變信號SM的波形。這些波形表示出解調變信號SM根據控制信號SX的脈波位置而產生。
圖12表示控制信號SX與SY、重置信號PSET以及保護信號PRT。假使控制信號SX的產生期間沒有長於期間TOT，將產生重置信號PSET。假使控制信號SX的脈波寬度大於期間TOV，將產生保護信號PRT。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。
10‧‧‧變壓器
15、16‧‧‧電阻器
20‧‧‧功率開關
25‧‧‧感測電阻器
30‧‧‧整流器
40、45‧‧‧輸出電容器
50‧‧‧第一光耦合器
51、61‧‧‧電阻器
60‧‧‧第二光耦合器
70‧‧‧電容器
75‧‧‧外部裝置
100‧‧‧控制電路
300‧‧‧切換控制器
IO‧‧‧輸出電流
NA‧‧‧輔助線圈
NP‧‧‧一次側線圈
NS‧‧‧二次側線圈
VB‧‧‧回授信號
VCS‧‧‧電流信號
VFB‧‧‧回授信號
VO‧‧‧輸出電壓
VS‧‧‧反射信號
SCOMV‧‧‧電壓回授信號
SW‧‧‧切換信號
SX‧‧‧控制信號
SY‧‧‧控制信號

Claims (15)

  1. 一種控制裝置，用以控制一可程式化功率轉換器，包括：一控制電路，產生一可程式化過電壓臨界值以執行該可程式化功率轉換器的一輸出電壓的一過電壓保護、藉由比較該輸出電壓與該可程式化過電壓臨界值來產生一控制信號、以及檢測該輸出電壓以根據一可程式化電壓參考信號以及該輸出電壓來產生一回授信號，其中，每當該可程式化功率轉換器的電源開啟時，該可程式化過電壓臨界值將重置至一最小值；一切換控制器，檢測一變壓器的一切換電流，以根據該回授信號以及該變壓器的該切換電流來產生一切換信號，其中，該切換信號用來切換該變壓器以產生該輸出電壓以及一輸出電流；以及一第一光耦合器，將該回授信號由該控制電路傳送至該切換控制器；其中，該控制電路位在該變壓器的二次側，且該切換控制器位在該變壓器的一次側；以及其中，該控制電路具有通信介面以與複數外部裝置通信。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該切換控制器檢測該變壓器的一反射信號，以根據該變壓器的一去磁化時間來調節該可程式化功率轉換器的該輸出電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，該切換控制器檢測一反射信號，以執行該過電壓保護。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之控制裝置，更包括：一第二光耦合器，將該控制電路的該控制信號傳送至該切換控制器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之控制裝置，其中，該控制信號用來產生過電壓信號以禁能該切換信號。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之控制裝置，其中，該控制電路更包括：一微控制器，編程該可程式化電壓參考信號以及該控制信號；其中，該控制信號透過該第二光耦合器來控制該切換控制器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之控制裝置，其中，該控制電路更包括：一監控計時器，接收來自該微控制器的支配信號；其中，假使該支配信號非週期性地及時產生，該監控計時器將產生一逾時信號；以及其中，該可程式化過電壓臨界值將根據該逾時信號而重置至最小值。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之控制裝置，其中，該控制電路更包括： 一類比轉數位轉換器，檢測該可程式化功率轉換器的該輸出電壓；其中，該類比轉數位轉換器的一輸出耦接該微控制器。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之控制裝置，其中，該微控制器具有一記憶體電路，且該記憶體電路包括一程式記憶體以及一資料記憶體。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之控制裝置，其中，該控制電路產生該控制信號以編程在該切換控制器內的一過電壓臨界值，以用於該過電壓保護。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之控制裝置，其中，該控制電路產生該控制信號以控制在該切換控制器內的一電流限制臨界值，藉此調節該可程式化功率轉換器的該輸出電流。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之控制裝置，其中，每當該可程式化功率轉換器的電源開啟時，該電流限制臨界值以及該過電壓臨界值將重置為各自的最小值。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之控制裝置，其中，假使該控制信號沒有及時地產生，該電流限制臨界值以及該過電壓臨界值將被重置為各自的最小值。
  14. 如申請專利範圍第4項所述之控制裝置，其中，該控制信號由脈波位置調變方式來調變。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之控制裝置，其中，每當該可程式化功率轉換器的電源開啟時，該可程式化電壓參考 信號將重置為一初始值。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140239882A1 (en) 2013-02-26 2014-08-28 System General Corporation Apparatus for charging battery through programmable power adapter
US9318963B2 (en) 2013-03-13 2016-04-19 Dialog Semiconductor Inc. Switching power converter with secondary to primary messaging
US9379625B2 (en) * 2013-12-26 2016-06-28 Dialog Semiconductor Inc. Current meter for load modulation communication receiver architecture
US9887564B2 (en) 2014-02-13 2018-02-06 Infineon Technologies Austria Ag Switched mode power supply circuit
TWI538379B (zh) * 2014-04-04 2016-06-11 立錡科技股份有限公司 具有可程式功能的隔離式電源供應電路及其控制方法
US9559615B2 (en) * 2014-06-02 2017-01-31 Magtech Industries Corporation Fully variable power supply controller
CN105226964A (zh) * 2014-06-16 2016-01-06 黄伟智 交流/直流转换器
US9342086B2 (en) * 2014-08-27 2016-05-17 Intersil Americas LLC Current mode control modulator with combined control signals and improved dynamic range
KR102131468B1 (ko) * 2015-01-07 2020-07-08 솔루엠 (허페이) 세미컨덕터 씨오., 엘티디. 어댑터의 psr 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법
US9831782B2 (en) * 2015-02-10 2017-11-28 Infineon Technologies Austria Ag Switched mode power supply with secondary-side power regulation
US10396571B2 (en) * 2015-02-17 2019-08-27 Fairchild Semiconductor Corporation Adaptive overvoltage protection for adaptive power adapters
US10153707B2 (en) 2015-04-10 2018-12-11 Epc Power Corporation Reconfigurable power converter
DE102015109692A1 (de) * 2015-06-17 2016-12-22 Infineon Technologies Austria Ag Schaltwandler mit Signalübertragung von Sekundärseite zu Primärseite
KR20170025743A (ko) 2015-08-31 2017-03-08 한국전기연구원 플라이백 컨버터의 전류 제한 회로 및 그 방법
US10868473B2 (en) * 2015-11-30 2020-12-15 Semiconductor Components Industries, Llc Secondary side controlled control circuit for power converter with synchronous rectifier
US10236779B2 (en) * 2016-04-19 2019-03-19 Fairchild Semiconductor Corporation Semiconductor device and method therefor
US9887630B2 (en) * 2016-05-27 2018-02-06 Apple Inc. Gain adjustment circuit to enhance stability of multiple-output AC/DC converters
US10222402B2 (en) 2017-05-18 2019-03-05 Cypress Semiconductor Corporation Current sensing in a USB power control analog subsystem
US10228742B2 (en) 2017-05-18 2019-03-12 Cypress Semiconductor Corporation USB power control analog subsystem architecture
US10784784B2 (en) 2017-05-23 2020-09-22 Semiconductor Components Industries, Llc DC-DC converter with dynamic feedback loop
US10326371B2 (en) 2017-08-23 2019-06-18 Semiconductor Components Industries, Llc Providing adaptive output power
US10320301B2 (en) 2017-09-15 2019-06-11 Semiconductor Components Industries, Llc Power converter responsive to device connection status
US10141830B1 (en) 2017-10-31 2018-11-27 Semiconductor Components Industries, Llc Burst operation of a switching controller having a plurality of foldback curves
US11509227B2 (en) * 2019-07-19 2022-11-22 Texas Instruments Incorporated Active clamp flyback converter
TWI721593B (zh) * 2019-10-09 2021-03-11 產晶積體電路股份有限公司 功率偵測電源控制器
CN112748675A (zh) * 2019-10-16 2021-05-04 重庆禾瑞佳森物联网科技有限责任公司 兼容多类型从机的单片机系统
US11366174B2 (en) * 2020-09-11 2022-06-21 Analog Devices, Inc. Predicting failures in feedback network of power supplies using a secondary servo loop

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5205294A (en) * 1991-02-19 1993-04-27 Pacific Communications, Inc. Apparatus and methodology for digital telemetry of biomedical signals
US6487282B1 (en) * 2000-07-31 2002-11-26 Firstpoint Energy Corp. Apparatus and method for an inbound telemetry device to sense telephone line status
JP2004088959A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Sharp Corp スイッチング電源装置
US6836415B1 (en) * 2003-06-18 2004-12-28 Systems General Corp. Primary-side regulated pulse width modulation controller with improved load regulation
US6906934B2 (en) * 2003-09-04 2005-06-14 System General Corp. Integrated start-up circuit with reduced power consumption
US6977824B1 (en) 2004-08-09 2005-12-20 System General Corp. Control circuit for controlling output current at the primary side of a power converter
US7016204B2 (en) 2004-08-12 2006-03-21 System General Corp. Close-loop PWM controller for primary-side controlled power converters
CN100397765C (zh) * 2004-11-29 2008-06-25 崇贸科技股份有限公司 一种切换式控制装置
US7352595B2 (en) 2005-11-08 2008-04-01 System General Corp. Primary-side controlled switching regulator
CN1929280B (zh) * 2006-08-28 2010-09-01 崇贸科技股份有限公司 功率转换器的切换控制电路
CN101232237B (zh) * 2007-01-26 2011-05-25 艾默生网络能源系统北美公司 一种多路输出电源
US7633183B2 (en) * 2007-02-16 2009-12-15 System General Corporation Switching controller for power sharing of parallel power supplies
CN101400206A (zh) * 2007-09-27 2009-04-01 台达电子工业股份有限公司 电源供应器、调光电路及调光方法
US8466628B2 (en) * 2009-10-07 2013-06-18 Lutron Electronics Co., Inc. Closed-loop load control circuit having a wide output range
CN103270813B (zh) * 2010-12-21 2016-04-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于限制灯驱动器中的电流过冲和欠冲的方法和装置
US8953341B2 (en) * 2011-05-09 2015-02-10 Infineon Technologies Ag Converter with reduced power consumption

Also Published As

Publication number Publication date
CN103713571B (zh) 2016-05-04
US20140192566A1 (en) 2014-07-10
US9343982B2 (en) 2016-05-17
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KR101632324B1 (ko) 2016-06-21
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CN103713571A (zh) 2014-04-09
KR20150096638A (ko) 2015-08-25

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