TWI601368B - 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法 - Google Patents

可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI601368B
TWI601368B TW105102001A TW105102001A TWI601368B TW I601368 B TWI601368 B TW I601368B TW 105102001 A TW105102001 A TW 105102001A TW 105102001 A TW105102001 A TW 105102001A TW I601368 B TWI601368 B TW I601368B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
valley
signal
switching period
cycle time
starting point
Prior art date
Application number
TW105102001A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201728067A (zh
Inventor
張智琦
鄒明璋
蔡孟仁
Original Assignee
通嘉科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 通嘉科技股份有限公司 filed Critical 通嘉科技股份有限公司
Priority to TW105102001A priority Critical patent/TWI601368B/zh
Priority to US15/407,338 priority patent/US9882494B2/en
Publication of TW201728067A publication Critical patent/TW201728067A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI601368B publication Critical patent/TWI601368B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法
本發明之實施例係相關於開關式電源供應器(switched mode power supply)，尤指可以進行波谷切換的開關式電源供應器。
開關式電源供應器一般採用一功率開關來控制流經一電感元件之一電流。跟其他一般電源供應器相較之下，開關式電源供應器具有較小的產品體積以及較優越的轉換效率，所以廣受業界的歡迎與採用。
在眾多中開關式電源供應器中，有一種操作於準諧振(quasi-resonance，QR)模式，稱為QR開關式電源供應器。QR開關式電源供應器可以使一功率開關，於其跨壓大致在最低時，從一關閉狀態，而變成導通狀態，所以理論上能降低該功率開關的開關損耗(switching loss)。因此，QR開關式電源供應器的轉換效率，尤其是重載時，一般是相當優秀的。
第1圖顯示一習知的QR開關式電源供應器10，其中變壓器為一電感元件，具有相電感耦合的一次側繞組PRM、二次側繞組SEC以及一輔助繞組AUX。QR開關式電源供應器10由輸入電壓VIN所供電，提供負載24一輸出電壓VOUT以及一輸出電流IOUT。QR控制器26產生脈波寬度調變(PWM)信號VGATE，透過驅動端GATE，來週期性的開關功率開關34。透過 分壓電阻28與30，QR控制器26偵測輔助繞組AUX的跨壓VAUX。第2圖顯示第1圖中的PWM信號VGATE、跨壓VAUX、波谷信號SQRD以及遮蔽時間TBLANK。在第2圖中，PWM信號VGATE的兩個上升緣之間為一個週期時間，其間的時間稱為週期時間TCYC，其由一個開啟時間TON與一個關閉時間TOFF所構成。開啟時間TON是功率開關34在一週期時間TCYC內的持續維持開啟的時間長度，也是PWM信號VGATE中的脈波寬度。如同第2圖所示，在關閉時間TOFF的後半部，因為電感元件放電完畢，跨壓VAUX開始震盪而有兩個信號波谷VL1與VL2。QR控制器26內部可提供一波谷信號SQRD，其大約在每個信號波谷出現時，產生相對應的一脈衝。QR控制器26可使週期時間TCYC大約結束於信號波谷VL2出現時。這樣在一個信號波谷出現時使週期時間TCYC結束的控制方式，一般稱為波谷切換(valley switching)。
QR開關式電源供應器10中，位於補償端COMP，有一補償電壓VCOMP，其受控於運算放大器20，而運算放大器20比較輸出電壓VOUT與目標電壓VTAR之間的差異。習知的QR控制器26中，補償電壓VCOMP大致同時決定了第2圖中的開啟時間TON以及一遮蔽時間TBLANK。在遮蔽時間TBLANK結束之後，QR控制器26才允許結束週期時間TCYC，以避免過早的波谷切換，導致開關頻率fCYC(=1/TCYC)過高而降低了轉換效率。如同第2圖所顯示的，當信號波谷VL1出現時，遮蔽時間TBLANK還沒有結束，所以功率開關34維持關閉。當信號波谷VL2出現時，遮蔽時間TBLANK已經結束，所以功率開關34立刻開啟，開始下一個週期時間。
習知的QR開關式電源供應器10可能有異音(audible noise)的問題。在一個固定的負載24時，補償電壓VCOMP可能震盪，使得QR控制器 26一會兒在一個信號波谷進行波谷切換，而在另一會兒在另一個相鄰的信號波谷進行波谷切換。這樣波谷切換不穩定的結果，可能使得QR開關式電源供應器10產生擾人的異音。會產生異音的電源供應器，一般是很難讓市場接受的。
本發明之一實施例提供一種控制方法，適用於一電源供應器。該電源供應器具有一電感元件以及一功率開關。於該功率開關關閉時，該電感元件之一跨壓震盪而提供一震盪信號。該震盪信號包含有至少一波谷。該控制方法包含有：提供一鎖谷數目；偵測該波谷的一出現數目；當該出現數目與該鎖谷數目符合一預設條件時，容許使該功率開關被開啟，而開始一週期時間，其中，該週期時間從一起始點開始；提供一期望切換時段；檢查該起始點是否落入該期望切換時段；以及，當該起始點沒有落入該期望切換時段內時，變更該鎖谷數目。
本發明之一實施例提供一種電源控制器，適用於一電源供應器。該電源供應器具有一電感元件以及一功率開關。於該功率開關關閉時，該電感元件之一跨壓震盪而提供一震盪信號，該震盪信號包含有至少一波谷，該電源控制器包含有一波谷偵測器以及一一波谷選擇器。該波谷偵測器耦接至該電感元件，用以偵測該波谷是否出現，以提供一波谷信號。該波谷選擇器接收該波谷信號，用以計算該波谷之一出現數目，且當該出現數目與一鎖谷數目符合一預設條件時，提供一通過信號。該通過信號可使該波谷信號觸發開啟該功率開關，而從一起始點開始一週期時間。該波谷選擇器檢查該起始點是否落入該期望切換時段，且當該起始點沒有落入該 期望切換時段內時，變更該鎖谷數目。
10‧‧‧QR開關式電源供應器
20‧‧‧運算放大器
24‧‧‧負載
26‧‧‧QR控制器
28、30‧‧‧分壓電阻
34‧‧‧功率開關
60‧‧‧開關式電源供應器
66、66a‧‧‧電源控制器
80‧‧‧波谷偵測器
82‧‧‧波谷選擇器
84‧‧‧補償電壓產生器
86‧‧‧邏輯控制閘
88‧‧‧比較器
90‧‧‧SR正反器
92‧‧‧驅動電路
94‧‧‧取樣持守電路
95‧‧‧運算放大器
96‧‧‧比較器
97‧‧‧緩衝電路
98‧‧‧及閘
101‧‧‧CCM控制器
103‧‧‧或閘
120‧‧‧計數器
122‧‧‧數位比較器
124‧‧‧時段產生器
128‧‧‧上下數計時器
140‧‧‧最小週期時間產生器
142‧‧‧延遲器
AUX‧‧‧輔助繞組
CK‧‧‧時脈端
COMP‧‧‧補償端
CS‧‧‧電流偵測端
DOWN‧‧‧下數控制端
FB‧‧‧回饋端
GATE‧‧‧驅動端
IOUT‧‧‧輸出電流
NVLY‧‧‧出現數目
NVLY_LCK‧‧‧鎖谷數目
PRM‧‧‧一次側繞組
R‧‧‧重置端
RO1、RO2‧‧‧電阻
S‧‧‧設定端
SEC‧‧‧二次側繞組
SGO‧‧‧通過信號
SMAX-f‧‧‧最高開關頻率信號
SMAX-fD‧‧‧延遲信號
SQRD‧‧‧波谷信號
SSW‧‧‧PWM信號
TBLANK‧‧‧遮蔽時間
TCYC‧‧‧週期時間
tCYC-END‧‧‧結束點
tCYC-STRT‧‧‧起始點
TGOOD‧‧‧期望切換時段
TLAG‧‧‧過晚時段
TLEAD‧‧‧過早時段
TMIN‧‧‧最小週期時間
tMIN-END‧‧‧結束點
TOFF‧‧‧關閉時間
TON‧‧‧開啟時間
UP‧‧‧上數控制端
VAUX‧‧‧跨壓
VCOMP‧‧‧補償電壓
VCS‧‧‧電流偵測信號
VFB‧‧‧回饋電壓
VGATE‧‧‧PWM信號
VIN‧‧‧輸入電壓
VL1、VL2‧‧‧信號波谷
VOUT‧‧‧輸出電壓
VSAMP‧‧‧取樣電壓
VTAR‧‧‧目標電壓
XN‧‧‧整數
第1圖顯示一習知的QR開關式電源供應器。
第2圖顯示第1圖中的PWM信號VGATE、跨壓VAUX、波谷信號SQRD以及遮蔽時間TBLANK。
第3圖為依據本發明之實施例所產生的一開關式電源供應器。
第4圖舉例顯示了第3圖中的電源控制器。
第5圖顯示第4圖中的波谷選擇器。
第6圖，其顯示第5圖中的一些信號之時序，用以解釋起始點tCYC-STRT是如何決定的。
第7A圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD之後的情形。
第7B圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD內的情形。
第7C圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD之前的情形。
第8圖顯示另一個電源控制器。
在本說明書中，有一些相同的符號，其表示具有相同或是類似之結構、功能、原理的元件，且為業界具有一般知識能力者可以依據本說明書之教導而推知。為說明書之簡潔度考量，相同之符號的元件將不再重述。
第3圖為依據本發明之實施例所產生的一開關式電源供應器60，其中電源控制器66可以是一積體電路，具有電源接腳VCC、接地接腳 GND、電流偵測接腳CS、補償接腳COMP、驅動接腳GATE、以及回饋接腳FB。而每個接腳，在電路中，也可以視為一個端點，因此，以下說明書中，會將這些接腳以端點來描述。只是，一端點可以是，但並不一定是一接腳。
當功率開關34關閉且變壓器(包含了一次側繞組PRM、二次側繞組SEC以及一輔助繞組AUX)釋能完畢時，跨壓VAUX開始震盪而產生至少一信號波谷。在一實施例中，電源控制器66提供一鎖谷數目，且透過回饋端FB來偵測信號波谷的出現數目。當出現數目等於鎖谷數目時，電源控制器66才進行波谷切換，使功率開關34開啟，於一起始點開始下一個週期時間。
電源控制器66檢查起始點是否適當。如果這個起始點落入一期望切換時段，表示當下的開關頻率大致是適當的。如果起始點在期望切換時段還沒有開始就出現，意味著當下的開關頻率過大，所以鎖谷數目增加，來增加下一次週期時間的長度，希望之後的開關頻率可以降低。相反的，如果起始點在期望切換時段結束後才出現，意味著當下的開關頻率過小，所以鎖谷數目減少，期望減少下一次週期時間的長度，來使之後的開關頻率增加。
第4圖舉例顯示了第3圖中的電源控制器66，包含有補償電壓產生器84、波谷偵測器80、波谷選擇器82、以及邏輯控制閘86。
補償電壓產生器84包含有一取樣持守電路(sample/hold circuit)94與運算放大器95。取樣持守電路94可以在一關閉時間TOFF內，對回饋端FB上的回饋電壓VFB取樣，產生取樣電壓VSAMP。運算放大器95依據取樣電壓VSAMP跟參考電壓VREF的比較結果，驅動補償端COMP，產生補償電 壓VCOMP。只要取樣持守電路94取樣的時間點適當，取樣電壓VSAMP可以相關於輸出電壓VOUT。因此，輸出電壓VOUT控制了補償電壓VCOMP。本發明之另一實施例中，亦可使用二次側控制方式(SSR)來進行，其控制方式是將補償端COMP透過一回授電路(例如，光耦合元件)耦接至輸出端，透過補償端COMP偵測到輸出端之電壓變化作為回授信號，進而控制開關34。
緩衝電路97將補償電壓VCOMP傳送給波谷選擇器82與電阻RO1。電阻RO1與RO2提供比例於補償電壓VCOMP的一個電壓準位給比較器88。
功率開關34開啟時，電流偵測端CS上的電流偵測信號VCS會隨著時間而增加。一旦電流偵測信號VCS高過補償電壓VCOMP所決定一電壓準位時，比較器88就重置(reset)SR正反器90，其透過驅動電路92以及驅動端GATE，關閉了功率開關34。驅動電路92的輸入與輸出分別為PWM信號SSW與VGATE。邏輯上來說，PWM信號SSW大約等同於PWM信號VGATE，儘管兩者可能具有不同的邏輯電壓準位。
波谷偵測器80、波谷選擇器82、以及邏輯控制閘86耦接於回饋端FB，用以控制SR正反器90的設定端S，可以大致決定下一週期時間TCYC的一起始點tCYC-STRT，也是前一週期時間的結束點tCYC-END。
波谷偵測器80中的比較器96比較回饋端FB上的回饋電壓VFB與一參考電壓，其大約是0V。透過回饋端FB，波谷偵測器80大約偵測跨壓VAUX低於0V的時間，也就是一波谷的出現，然後在關閉時間TOFF內，提供相對應的脈衝，作為波谷信號SQRD。
稍後將說明，波谷選擇器82會計算波谷信號SQRD之脈衝出現的次數，也就是波谷的出現數目NVLY。一旦出現數目NVLY跟波谷選擇器82 所提供的一鎖谷數目NVLY_LCK符合一預設條件時，波谷選擇器82會致能通過信號SGO。舉例來說，這個預設條件是鎖谷數目NVLY_LCK與出現數目NVLY相等。此時，波谷信號SQRD之脈衝就可以通過邏輯控制閘86，設置SR正反器90，透過驅動電路92，開啟了功率開關34。因此，一週期時間TCYC開始，其開始的時間，則稱為起始點tCYC-STRT。
第5圖顯示第4圖中的波谷選擇器82，包含有計數器120、時段產生器124、上下數計時器128、以及數位比較器122。同時參閱第6圖，其顯示第5圖中的一些信號之時序，用以解釋起始點tCYC-STRT是如何決定的。在一實施例中，上下數計時器128輸出的鎖谷數目NVLY_LCK之下限為0，而上限為7。第6圖中，假定在當下週期時間TCYC開始時，上下數計時器128記憶並提供的鎖谷數目NVLY_LCK為4。在開啟時間TON時，PWM信號SSW重置了計數器120，使出現數目NVLY為0。當開啟時間TON結束後，關閉時間TOFF開始。每當跨壓VAUX掉過約0V時，波谷信號SQRD就產生一個上升緣。每次波谷信號SQRD出現一上升緣時，計數器120就上數，使出現數目NVLY加1。所以出現數目NVLY代表的就是當下週期時間內，跨壓VAUX已經出現了幾個信號波谷。在第5圖中，數位比較器122比較了鎖谷數目NVLY_LCK與出現數目NVLY，當兩者相同時，致能通過信號SGO。如同第6圖所舉例的，當出現數目NVLY是0、1、2、3時，通過信號SGO都是邏輯上的”0”。當出現數目NVLY變成4，等於鎖谷數目NVLY_LCK時，通過信號SGO轉變成邏輯上的”1”。因此，經過一段信號傳遞延遲，波谷信號SQRD才能設置第4圖中的SR正反器90，來結束當下的週期時間，而開始下一個週期時間，其開始於起始點tCYC-STRT。
時段產生器124可以決定一期望切換時段TGOOD的起點以及 長度。上下數計時器128則檢查起始點tCYC-STRT是否落入期望切換時段TGOOD內，並對鎖谷數目NVLY_LCK進行相對應的控制。
第7A圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD之後的情形。在第7A圖中，鎖谷數目NVLY_LCK一開始是假設為XN，一個整數。
如同第5圖所示，時段產生器124包含有一最小週期時間產生器140以及一延遲器142。最小週期時間產生器140可以依據補償電壓VCOMP，來產生一最高開關頻率信號SMAX-f，其可指出一最小週期時間TMIN的一結束點tMIN-END。PWM信號SSW在開啟時間TON開始時，設置最高開關頻率信號SMAX-f，使其為邏輯上的”1”。最高開關頻率信號SMAX-f在結束點tMIN-END，由邏輯”1”轉為邏輯”0”。延遲器142在結束點tMIN-END出現，並延遲了一期望切換時段TGOOD之後，提供了延遲信號SMAX-fD，其為一步進信號(step signal)。PWM信號SSW在開啟時間TON開始時，重置延遲信號SMAX-fD，使其為邏輯上的”0”。如同第7A圖所示的，期望切換時段TGOOD緊接於最小週期時間TMIN，而延遲信號SMAX-fD在期望切換時段TGOOD後，就由邏輯上的”0”轉為邏輯上的”1”。如同第7A圖上所示，期望切換時段TGOOD的存在可以將關閉時間TOFF分割成三段：過早時段TLEAD、期望切換時段TGOOD、以及過晚時段TLAG。過早時段TLEAD在期望切換時段TGOOD之前，而過晚時段TLAG在期望切換時段TGOOD之後。
最高開關頻率信號SMAX-f直接連接到上下數計時器128的上數控制端UP，延遲信號SMAX-fD直接連接到上下數計時器128的下數控制端DOWN。當PWM信號SSW的上升緣出現在上下數計時器128的時脈端CK時，上下數計時器128依據最高開關頻率信號SMAX-f與延遲信號SMAX-fD而決 定鎖谷數目NVLY_LCK是否改變。舉例來說，如果PWM信號SSW的上升緣出現時最高開關頻率信號SMAX-f為邏輯上的”1”，那鎖谷數目NVLY_LCK就增加1。如果PWM信號SSW的上升緣出現時延遲信號SMAX-fD為邏輯上的”1”，那鎖谷數目NVLY_LCK就減少1。如果PWM信號SSW的上升緣出現時延遲信號SMAX-fD與最高開關頻率信號SMAX-f都為”0”，那鎖谷數目NVLY_LCK就維持不變。
如同先前所述的，鎖谷數目NVLY_LCK會決定起始點tCYC-STRT的位置，其可能是第一個波谷、第二個波谷、或是更後面的波谷。在第7A圖中，在起始點tCYC-STRT出現時，最高開關頻率信號SMAX-f為邏輯上的”0”，延遲信號SMAX-fD為邏輯上的”1”，因此，可以判定起始點tCYC-STRT出現於過晚時段TLAG(或是期望切換時段TGOOD之後)。所以，在新的週期時間開始後，鎖谷數目NVLY_LCK減少1，從XN變成XN-1。如此，下一個週期時間將會比較早結束，而之後的起始點tCYC-STRT將會進入或是靠近期望切換時段TGOOD。
第7B圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD內的情形。一樣的，在第7B圖中鎖谷數目NVLY_LCK一開始是假設為XN，一個整數。第7B圖與第7A圖相同之處，可以透過先前的教導而得知，不再累述。
在第7B圖中，期望切換時段TGOOD還沒有結束，起始點tCYC-STRT就出現了。在起始點tCYC-STRT出現時，最高開關頻率信號SMAX-F與延遲信號SMAX-FD都為邏輯上的”0”，所以可以判定起始點tCYC-STRT出現於期望切換時段TGOOD內。因此，在下一個週期時間中，鎖谷數目NVLY_LCK維持不變，還是為XN。
第7C圖顯示起始點tCYC-STRT落於期望切換時段TGOOD之前的情形。一樣的，在第7C圖中鎖谷數目NVLY_LCK一開始是假設為XN，一個整 數。第7C圖與第7A圖相同之處，可以透過先前的教導而得知，不再累述。
在第7C圖中，最小週期時間TMIN還沒有結束，起始點tCYC-STRT就出現了。在起始點tCYC-STRT出現時，最高開關頻率信號SMAX-F為邏輯上的”1”，而延遲信號SMAX-FD為邏輯上的”0”，因此可以判定起始點tCYC-STRT出現於過早時段TLEAD內。所以在下一個週期時間中，鎖谷數目NVLY_LCK增加1，從XN變成XN+1。如此，下一個週期時間將會比較晚結束，而之後的起始點tCYC-STRT將會進入或是靠近期望切換時段TGOOD。
在一實施例中，補償電壓VCOMP決定最小週期時間TMIN，而期望切換時段TGOOD的長度大致為一個常數，不隨著補償電壓VCOMP而改變。這樣的好處是設計上，只需要決定最小週期時間TMIN與補償電壓VCOMP的依附關係，而不用考慮期望切換時段TGOOD的長度與與補償電壓VCOMP之間的依附關係。
在另一個實施例中，補償電壓VCOMP同時決定最小週期時間TMIN與期望切換時段TGOOD的長度。
當鎖谷數目NVLY_LCK為下限的0時，電源控制器66將使得第3圖之開關式電源供應器60操作於第一個信號波谷出現時。但是本發明並不限於此。第8圖顯示另一個電源控制器66a，在一本發明之實施例中，可以取代第3圖中的電源控制器66。
第8圖之電源控制器66a與第4圖之電源控制器66相似或是一樣之處，可以透過先前教導而得知，不再累述。相較於電源控制器66，第8圖之電源控制器66a多增加了或閘103與CCM控制器101。CCM控制器101的輸出連接至或閘103，於開始時間TON時，CCM控制器101的輸出都重設為邏 輯上的”0”。
當鎖谷數目NVLY_LCK不為下限的0時，CCM控制器101一直提供邏輯為”0”的輸出，給予或閘103。因此，電源控制器66a的操作將會與第4圖之電源控制器66一樣，不再累述。
當鎖谷數目NVLY_LCK為下限之0時，CCM控制器101可以在延遲信號SMAX-fD所定義的期望切換時段TGOOD結束時，就使其輸出由邏輯”0”轉變為”1”，透過或閘103、SR正反器90，開啟功率開關34。因此，當鎖谷數目NVLY_LCK為0，電源控制器66a可能使整個電源供應器操作於第一信號波谷的波谷切換，或是操作於CCM，視波谷信號SQRD的第一上升緣先出現，還是延遲信號SMAX-fD的上升緣先出現。如果是操作於CCM，電源控制器66a所操控下的電源供應器，其開關頻率將大約是最小週期時間TMIN與期望切換時段TGOOD之合的倒數。
從以上分析可知，當第3圖中的負載24固定不變的穩態時，電源控制器66可以使整個開關式電源供應器60進行波谷切換，而波谷切換的時間點，由當下的鎖谷數目NVLY_LCK所決定，將落於當時的期望切換時段TGOOD內。負載24的變化將導致輸出電壓VOUT與補償電壓VCOMP改變，也改變了波谷切換的時間點。此時，電源控制器66會適當的維持或是調整鎖谷數目NVLY_LCK，使得穩態時，波谷切換的時間點落入期望切換時段TGOOD內。如此，波谷切換大約維持在一個固定的信號波谷，就不會有擾人的異音出現。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
82‧‧‧波谷選擇器
120‧‧‧計數器
122‧‧‧數位比較器
124‧‧‧時段產生器
128‧‧‧上下數計時器
140‧‧‧最小週期時間產生器
142‧‧‧延遲器
CK‧‧‧時脈端
DOWN‧‧‧下數控制端
NVLY‧‧‧出現數目
NVLY_LCK‧‧‧鎖谷數目
R‧‧‧重置端
S‧‧‧設定端
SGO‧‧‧通過信號
SMAX-f‧‧‧最高開關頻率信號
SMAX-fD‧‧‧延遲信號
SQRD‧‧‧波谷信號
SSW‧‧‧PWM信號
UP‧‧‧上數控制端
VCOMP‧‧‧補償電壓

Claims (15)

  1. 一種控制方法，適用於一電源供應器，其具有一電感元件以及一功率開關，其中，於該功率開關關閉時，該電感元件之一跨壓震盪而提供一震盪信號，該震盪信號包含有至少一波谷，該控制方法包含有：提供一鎖谷數目；偵測該波谷的一出現數目；當該出現數目與該鎖谷數目符合一預設條件時，容許使該功率開關被開啟，而開始一週期時間，其中，該週期時間從一起始點開始；提供一期望切換時段；檢查該起始點是否落入該期望切換時段；以及當該起始點沒有落入該期望切換時段內時，變更該鎖谷數目。
  2. 如申請專利範圍第1項之該控制方法，其中，當該起始點落入該期望切換時段內時，維持該鎖谷數目不改變。
  3. 如申請專利範圍第1項之該控制方法，其中，提供該期望切換時段的該步驟包含有：提供一最小週期時間；其中，該期望切換時段緊接該最小週期時間。
  4. 如申請專利範圍第3項之該控制方法，另包含有：當該鎖谷數目為一最小預設值時，於該最小週期時間結束時，就開啟該功率開關，使該電源供應器操作於一連續導通模式。
  5. 如申請專利範圍第1項之該控制方法，另包含有：當該起始點出現的比該期望切換時段早時，減少該鎖谷數目；以及 當該起始點出現的比該期望切換時段晚時，增加該鎖谷數目。
  6. 一種電源控制器，適用於一電源供應器，其具有一電感元件以及一功率開關，其中，於該功率開關關閉時，該電感元件之一跨壓震盪而提供一震盪信號，該震盪信號包含有至少一波谷，該電源控制器包含有：一波谷偵測器，耦接至該電感元件，用以偵測該波谷是否出現，以提供一波谷信號；以及一波谷選擇器，接收該波谷信號，用以計算該波谷之一出現數目，且當該出現數目與一鎖谷數目符合一預設條件時，提供一通過信號；其中，該通過信號可使該波谷信號觸發開啟該功率開關，而從一起始點開始一週期時間；其中，該波谷選擇器檢查該起始點是否落入二期望切換時段，且當該起始點沒有落入該期望切換時段內時，變更該鎖谷數目。
  7. 如申請專利範圍第6項之該電源控制器，另包含有一邏輯控制閘，接收該通過信號以及該波谷信號，當該出現數目與該鎖谷數目符合該預設條件時，該波谷信號可以通過該邏輯控制閘，而開啟該功率開關。
  8. 如申請專利範圍第6項之該電源控制器，其中，該波谷選擇器包含有一最小週期時間產生器，其可提供一最小週期時間，且該期望切換時段緊接於該最小週期時間之後。
  9. 如申請專利範圍第8項之該電源控制器，其中，該波谷選擇器另包含有一延遲器，耦接於該最小週期時間產生器，該延遲器於該最小週期時間結束後，延遲了該期望切換時段後，而產生一步階信號(step signal)。
  10. 如申請專利範圍第9項之該電源控制器，另包含有一上下數計數器，耦 接致該延遲器與該最小週期時間產生器，用以記憶並提供該鎖谷數目。
  11. 如申請專利範圍第6項之該電源控制器，其中，該波谷選擇器另包含有一上下數計數器，用以提供該鎖谷數目，其中，當該起始點早於該期望切換時段時，該上下數計數器上數，增加該鎖谷數目，且當該起始點晚於該期望切換時段時，該上下數計數器下數，減少該鎖谷數目。
  12. 如申請專利範圍第6項之該電源控制器，其中，當該鎖谷數目為一最小預設值時，該電源控制器可使該電源供應器操作於一連續導通模式(continuous conduction mode，CCM)。
  13. 如申請專利範圍第6項之該電源控制器，其中，該期望切換時段介於一開始點以及一結束點之間，而該開始點係依據一補償電壓而決定，該補償電壓係關聯於該電源供應器之一輸出電壓。
  14. 如申請專利範圍第13項之該電源控制器，其中，該期望切換時段的一長度大約為常數，獨立於該補償電壓。
  15. 如申請專利範圍第13項之該電源控制器，其中，該電源控制器另包含有一補償電壓產生器，透過該電感元件，偵測該輸出電壓，以產生該補償電壓。
TW105102001A 2016-01-22 2016-01-22 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法 TWI601368B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105102001A TWI601368B (zh) 2016-01-22 2016-01-22 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法
US15/407,338 US9882494B2 (en) 2016-01-22 2017-01-17 Switching-mode power supplies capable of operating at valley switching, and relevant control methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105102001A TWI601368B (zh) 2016-01-22 2016-01-22 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201728067A TW201728067A (zh) 2017-08-01
TWI601368B true TWI601368B (zh) 2017-10-01

Family

ID=59359898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105102001A TWI601368B (zh) 2016-01-22 2016-01-22 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9882494B2 (zh)
TW (1) TWI601368B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI601368B (zh) * 2016-01-22 2017-10-01 通嘉科技股份有限公司 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法
TWI605671B (zh) * 2016-09-01 2017-11-11 通嘉科技股份有限公司 具有改善的動態反應以及降低的開關損失之開關式電源供應器與相關之控制方法
US10056842B2 (en) 2016-09-12 2018-08-21 Semiconductor Components Industries, Llc Quasi-resonant valley lockout without feedback reference
TWI671982B (zh) * 2017-10-03 2019-09-11 偉詮電子股份有限公司 可提供不同保護之電源轉換器、電源控制器、以及相關之控制方法
US10491125B2 (en) 2018-02-12 2019-11-26 Silanna Asia Pte Ltd Switched-mode power controller with multi-mode startup
DE102018119333A1 (de) * 2018-08-08 2020-02-13 Tridonic Gmbh & Co. Kg Betriebsgerät und Steuerungsverfahren, insbesondere für LEDs
CN110677018B (zh) * 2019-10-31 2021-01-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和开关变换器
US10985665B1 (en) * 2020-01-03 2021-04-20 Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company Voltage sensing of an active clamp switching power converter circuit using an auxiliary winding having a same polarity as a primary winding
US11239740B2 (en) 2020-03-18 2022-02-01 Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company Voltage sensing of an active clamp switching power converter circuit using auxiliary winding having an opposite polarity as a primary winding
TWI743916B (zh) * 2020-07-31 2021-10-21 大陸商艾科微電子（深圳）有限公司 電源轉換裝置、控制模組及其操作方法
TWI796013B (zh) * 2021-11-26 2023-03-11 通嘉科技股份有限公司 電源轉換器的電源控制器與控制方法
CN117335642B (zh) * 2023-09-26 2024-04-12 成都智融微电子有限公司 功率管控制方法、控制系统和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120049822A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Yike Li Quasi-resonant controlled switching regulator and the method thereof
TW201223099A (en) * 2010-11-30 2012-06-01 Richtek Technology Corp Audio-skipping control method and circuit for a constant on-time power converter
WO2013034517A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-14 Nxp.B.V. Switched mode converter and methods of controlling switched mode converters

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2515426B1 (en) * 2011-04-20 2019-06-12 Nxp B.V. A switching circuit
US8884551B2 (en) * 2012-01-13 2014-11-11 Texas Instruments Incorporated Flyback switching regulator with primary side regulation
US9083250B2 (en) * 2012-07-27 2015-07-14 Stmicroelectronics S.R.L. Method and circuit for controlling a switching regulator
US9742288B2 (en) * 2014-10-21 2017-08-22 Power Integrations, Inc. Output-side controller with switching request at relaxation ring extremum
US9929657B2 (en) * 2015-02-17 2018-03-27 Semiconductor Components Industries, Llc Alternating valley switching for power converter
TWI601368B (zh) * 2016-01-22 2017-10-01 通嘉科技股份有限公司 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法
US10069428B2 (en) * 2016-02-24 2018-09-04 Infineon Technologies Austria Ag Power supply systems and feedback through a transformer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120049822A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Yike Li Quasi-resonant controlled switching regulator and the method thereof
TW201223099A (en) * 2010-11-30 2012-06-01 Richtek Technology Corp Audio-skipping control method and circuit for a constant on-time power converter
WO2013034517A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-14 Nxp.B.V. Switched mode converter and methods of controlling switched mode converters

Also Published As

Publication number Publication date
US20170214325A1 (en) 2017-07-27
TW201728067A (zh) 2017-08-01
US9882494B2 (en) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI601368B (zh) 可進行波谷切換的開關式電源供應器與相關之控制方法
EP1179884B1 (en) Method and apparatus for reducing audio noise in a switching regulator
TWI458229B (zh) 用於準諧振功率轉換器之具波谷鎖定切換與最大限制頻率的切換控制器及其方法
US9093909B2 (en) Switching mode power supply and the method thereof
US8970198B2 (en) Switch-mode power supply having reduced audible noise
KR101919625B1 (ko) 전류제어 모드 dc-dc 컨버터
KR20060064679A (ko) 스위칭모드 파워서플라이용 적응 지연제어회로
TW202110051A (zh) 同步整流控制器、自適應設定一斜率臨界值的方法、以及相關之控制方法
US8363429B2 (en) Digital dynamic delay modulator and the method thereof for flyback converter
CN111327196B (zh) 在功率转换器中同步多个控制器
TW201644161A (zh) 具改良脈衝寬度調變切換頻率同步切換功率轉換器
TWI460975B (zh) 具有負載補償之電源管理器以及控制方法
US20170250614A1 (en) Reduction of audible noise in a power converter
JP2000037074A (ja) スイッチモ―ド電源
TWI672894B (zh) 電源控制器與相關之控制方法
CN112260550B (zh) 隔离谐振变换器及其控制方法
TWI624146B (zh) 應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法
JPH04317561A (ja) 無電圧切換直流−直流コンバータ
WO2020202760A1 (ja) スイッチング制御回路、電源回路
TWI514742B (zh) 電源控制器以及相關之控制方法
TWI497894B (zh) 可使電源供應器在電壓波谷之谷底切換之電源控制器以及相關之控制方法
JP2003070247A (ja) スイッチング電源装置の制御回路
TWI514740B (zh) 電源控制器以及相關之控制方法
CN107086799B (zh) 可进行波谷切换的开关式电源供应器与相关的控制方法
KR102028066B1 (ko) 저전자파 유도가열 전기렌지