TWI624146B - 應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法 - Google Patents

應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI624146B
TWI624146B TW105141177A TW105141177A TWI624146B TW I624146 B TWI624146 B TW I624146B TW 105141177 A TW105141177 A TW 105141177A TW 105141177 A TW105141177 A TW 105141177A TW I624146 B TWI624146 B TW I624146B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
voltage
power converter
gate control
control signal
Prior art date
Application number
TW105141177A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201725846A (zh
Inventor
鄒明璋
張智琦
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
Publication of TW201725846A publication Critical patent/TW201725846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI624146B publication Critical patent/TWI624146B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/33507Conversion 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
    • H02M3/33523Conversion 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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
    • H02M3/325Conversion 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
    • H02M3/335Conversion 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
    • H02M3/33507Conversion 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054Transistor switching losses
    • H02M1/0058Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

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

Abstract

應用於電源轉換器的多模控制器包含一偵測區間產生模組和一閘極控制信號產生單元。該偵測區間產生模組是用以根據一參考電流,產生一比較電壓,以及根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號。當該偵測信號被一零交越信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振模式的閘極控制信號,以及當該偵測信號被該偵測區間產生模組另根據該比較電壓和一第二參考電壓所產生的一連續導通模式信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。

Description

應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法
本發明是有關於一種應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法,尤指一種利用軟切方式控制電源轉換器在準諧振模式和連續導通模式之間切換的多模控制器及其操作方法。
當耦接於電源轉換器的二次側的負載改變時,應用於該電源轉換器的控制器將控制該電源轉換器在準諧振(quasi-resonant)模式和連續導通(continuous-conduction)模式之間切換,其中該控制器是利用硬切(hard-switching)方式根據補償電壓使該電源轉換器在該準諧振模式和該連續導通模式之間切換,以及該補償電壓是有關於該電源轉換器的二次側的負載。然而因為該控制器是利用該硬切方式使該電源轉換器在該準諧振模式和該連續導通模式之間切換,所以該硬切方式可能使該電源轉換器的操作頻率大幅變動,導致該電源轉換器具有較高的切換損失和較大的雜訊以及產生音頻。
本發明的一實施例提供一種應用於電源轉換器的多模控制器。該多模控制器包含一偵測區間產生模組和一閘極控制信號產生單元。該偵測區間產 生模組是用以根據一參考電流,產生一比較電壓,以及根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號。當該偵測信號被一零交越信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振(quasi-resonant)模式的閘極控制信號,以及當該偵測信號被該偵測區間產生模組另根據該比較電壓和一第二參考電壓所產生的一連續導通(continuous-conduction)模式信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法,其中該多模控制器包含一偵測區間產生模組、一閘極控制信號產生單元和一零交越信號產生單元。該操作方法包含該偵測區間產生模組根據一參考電流,產生一比較電壓;該偵測區間產生模組根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號;當該偵測信號被一零交越信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振模式的閘極控制信號。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法,其中該多模控制器包含一偵測區間產生模組、一閘極控制信號產生單元和一零交越信號產生單元。該操作方法包含該偵測區間產生模組根據一參考電流,產生一比較電壓;該偵測區間產生模組根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號;當該偵測信號被該偵測區間產生模組另根據該比較電壓和一第二參考電壓所產生的一連續導通模式信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。
本發明提供一種應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法。該多模控制器及該操作方法是利用一偵測區間產生模組致能一偵測信號,以及當該偵測信號被一零交越信號產生單元所產生的零交越信號去能時,利用一閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振模式的閘極控制信號,或是當該偵測信號被該偵測區間產生模組所產生的連續導通模式信號去能時,利用該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。因此,相較於現有技術,因為本發明是利用一軟切方式控制該電源轉換器由一準諧振模式切換至一連續導通模式,以及由該連續導通模式切換至該準諧振模式,所以本發明具有較低的切換損失和較小的雜訊以及可避免音頻的產生。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧分壓電路
104‧‧‧功率開關
106‧‧‧電阻
200‧‧‧多模控制器
202‧‧‧偵測區間產生模組
204‧‧‧閘極控制信號產生單元
206‧‧‧零交越信號產生單元
208‧‧‧輔助接腳
210‧‧‧閘極接腳
212‧‧‧電流偵測接腳
214‧‧‧補償接腳
2022‧‧‧電流源
2024‧‧‧電容
2026‧‧‧金氧半電晶體
2028‧‧‧第一比較單元
2030‧‧‧第二比較單元
2032‧‧‧邏輯單元
AUX‧‧‧輔助繞組
CV‧‧‧比較電壓
CCMS‧‧‧連續導通模式信號
CCM‧‧‧連續導通模式
DS‧‧‧偵測信號
DV‧‧‧偵測電壓
FVA1、FVA2‧‧‧第一波谷
F‧‧‧頻率
FMAX‧‧‧最大操作頻率
FCCM‧‧‧操作頻率
GND‧‧‧地端
GCS‧‧‧閘極控制信號
IPRI‧‧‧電流
IREF‧‧‧參考電流
PRI‧‧‧一次側
QRD‧‧‧零交越信號
QRM‧‧‧準諧振模式
SEC‧‧‧二次側
T0-T5‧‧‧時間
VAUX‧‧‧輔助電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VCOMP‧‧‧補償電壓
VD‧‧‧電壓
VREF1‧‧‧第一參考電壓
VREF2‧‧‧第二參考電壓
VREF3‧‧‧第三參考電壓
V1‧‧‧第一電壓
400-412‧‧‧步驟
第1圖是本發明的第一實施例說明一種應用於電源轉換器的多模控制器的示意圖。
第2圖是說明閘極控制信號、比較電壓、偵測信號、電壓、連續導通模式信號、零交越信號的時序示意圖。
第3圖是說明閘極控制信號的頻率與補償電壓之間的關係示意圖。
第4圖是本發明的第二實施例說明一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法的流程圖。
請參照第1圖,第1圖是本發明的第一實施例說明一種應用於電源轉 換器100的多模控制器200的示意圖,其中多模控制器200包含一偵測區間產生模組202、一閘極控制信號產生單元204和一零交越信號產生單元206。如第1圖所示,偵測區間產生模組202包含一電流源2022、一電容2024、一金氧半電晶體2026、一第一比較單元2028、一第二比較單元2030及一邏輯單元2032。如第1圖所示,電流源2022具有一第一端和一第二端,其中電流源2022的第一端用以接收一第一電壓V1,電流源2022用以提供一參考電流IREF,且參考電流IREF隨電源轉換器100的操作頻率改變;電容2024具有一第一端和一第二端,其中電容2024的第一端耦接於電流源2022的第二端,電容2024的第二端耦接於一地端GND,以及電容2024是用以根據參考電流IREF,產生一比較電壓CV;金氧半電晶體2026具有一第一端、一第二端和一第三端,其中金氧半電晶體2026的第一端耦接於電容2024的第一端,金氧半電晶體2026的第二端耦接於地端GND,以及金氧半電晶體2026是一N型金氧半電晶體,但在本發明的另一實施例中,金氧半電晶體2026亦可為一P型金氧半電晶體或一傳輸閘;第一比較單元2028具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端,其中第一比較單元2028的第一輸入端耦接於電容2024的第一端,用以接收比較電壓CV,第一比較單元2028的第二輸入端用以接收一第一參考電壓VREF1,以及第一比較單元2028是用以根據比較電壓CV和第一參考電壓VREF1,致能一偵測信號DS;第二比較單元2030具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端,其中第二比較單元2030的第一輸入端耦接於電容2024的第一端,用以接收比較電壓CV,第二比較單元2030的第二輸入端用以接收一第二參考電壓VREF2,以及第二比較單元2030是用以根據比較電壓CV和第二參考電壓VREF2,產生一連續導通模式信號CCMS,其中第二參考電壓VREF2大於第一參考電壓VREF1;邏輯單元2032具有一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端,其中邏輯單元2032的第一輸入端耦接於零交越信號產生單元206,用以接收一零交越信號QRD,邏輯單元2032的第二輸入端耦接於第 二比較單元2030的輸出端,用以接收連續導通模式信號CCMS,以及邏輯單元2032是用以根據零交越信號QRD或連續導通模式信號CCMS,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS。
在電源轉換器100操作在準諧振模式(quasi-resonant mode,QRM)的期間中,當耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載(未繪示於第1圖)是輕載或中載時,零交越信號產生單元206是在一電壓VD的非第一波谷(例如電壓VD的第二波谷、第三波谷等,未繪示於第2圖)根據電壓VD與一第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD,其中零交越信號產生單元206是通過多模控制器200的輔助接腳208從耦接於電源轉換器100的一次側PRI的輔助繞組AUX的分壓電路102接收電壓VD,電壓VD是有關於輔助繞組AUX的輔助電壓VAUX,以及輔助電壓VAUX是有關於電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT。如第2圖所示,在一時間T0之前,電容2024所產生的比較電壓CV逐漸增加。在時間T0,當比較電壓CV大於第一參考電壓VREF1時,第一比較單元2028致能偵測信號DS,其中第一參考電壓VREF1是有關於電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX。在一時間T1時,因為耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載轉成重載,所以零交越信號產生單元206可在電壓VD的第一波谷FVA1(因為電源轉換器100的準諧振模式的操作頻率會隨著耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載的增加而增加)根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD(亦即在電壓VD的第一波谷FVA1,電壓VD可交越第三參考電壓VREF3,所以零交越信號產生單元206據以產生零交越信號QRD)。此時,邏輯單元2032根據零交越信號QRD,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,也就是在偵測信號DS致能時,如果零交越信號產生單元206產生零交 越信號QRD,則閘極控制信號產生單元204會根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX(如第3圖所示),且多模控制器200可通過一閘極接腳210傳送閘極控制信號GCS至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關104以控制功率開關104的開啟與關閉。因此,由於在電源轉換器100操作在準諧振模式的期間中,零交越信號產生單元206可基於耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載,根據電壓VD的不同波谷(例如電壓VD的第一波谷、第二波谷、第三波谷等)與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD,所以如第3圖所示,當電源轉換器100操作在準諧振模式時,對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS的頻率F是可變的。
在時間T1與一時間T2間,因為功率開關104開啟,所以一偵測電壓DV會逐漸增加,其中偵測電壓DV是由流經功率開關104的電流IPRI以及一電阻106所決定,且閘極控制信號產生單元204可通過多模控制器200的電流偵測接腳212接收偵測電壓DV。在時間T2,閘極控制信號產生單元204可根據偵測電壓DV和一補償電壓VCOMP,去能閘極控制信號GCS(亦即當偵測電壓DV大於補償電壓VCOMP時,閘極控制信號產生單元204去能閘極控制信號GCS),其中閘極控制信號產生單元204可通過多模控制器200的補償接腳214從電源轉換器100的二次側SEC接收補償電壓VCOMP,且補償電壓VCOMP是有關於電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT。
然而當耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載繼續增加時,因為閘極控制信號GCS的致能時間也隨電源轉換器100的二次側SEC的負載增加而增加,所以電壓VD在一時間T3與一時間T4之間,無法放電至低於第三參考電壓 VREF3(亦即零交越信號產生單元206不會根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD)。在時間T4,當比較電壓CV大於第二參考電壓VREF2時,第二比較單元2030產生連續導通模式信號CCMS,其中第二參考電壓VREF2是有關於電源轉換器100的連續導通模式的操作頻率FCCM。此時,邏輯單元2032根據連續導通模式信號CCMS,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據連續導通模式信號CCMS,產生對應電源轉換器100的連續導通模式(continuous-conduction mode,CCM)的閘極控制信號GCS,也就是在偵測信號DS致能時,如果零交越信號產生單元206未產生零交越信號QRD,則閘極控制信號產生單元204會根據連續導通模式信號CCMS,產生對應電源轉換器100的連續導通模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的連續導通模式的操作頻率FCCM(如第3圖所示),其中當電源轉換器100操作在連續導通模式時,對應電源轉換器100的連續導通模式的閘極控制信號GCS的頻率F是固定的。因此,如第3圖所示,在時間T4後,電源轉換器100離開準諧振模式進入連續導通模式。
另外,如第3圖所示,在一時間T5,當耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載逐漸減少時,因為電壓VD的放電時間隨耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載減少而減少,所以零交越信號產生單元206開始可在電壓VD的第一波谷FVA2(此時偵測信號DS還在致能)根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD。此時,邏輯單元2032根據零交越信號QRD,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX(如第3圖所示),也就是說在時間T5後,電源轉換器100離開連續導通模式 進入準諧振模式。
另外,如第3圖所示,由時間T2至時間T4可知,多模控制器200是平順地控制電源轉換器100由準諧振模式切換至連續導通模式,以及由時間T4至時間T5可知,多模控制器200也是平順地控制電源轉換器100由連續導通模式切換至準諧振模式。亦即在時間T2至時間T4之間,多模控制器200是通過一軟切(soft switching)方式控制電源轉換器100由準諧振模式切換至連續導通模式,以及由時間T4至時間T5可知,多模控制器200也是通過該軟切方式控制電源轉換器100由連續導通模式切換至準諧振模式。
請參照第1-4圖,第4圖是本發明的第二實施例說明一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法的流程圖。第4圖的操作方法是利用第1圖的電源轉換器100和多模控制器200說明,詳細步驟如下:步驟400:開始;步驟402:偵測區間產生模組202的電容2024根據參考電流IREF,產生比較電壓CV;步驟404:偵測區間產生模組202的第一比較單元2028根據比較電壓CV和第一參考電壓VREF1,致能偵測信號DS;步驟406:偵測信號DS是否被零交越信號QRD去能;如果是,進行步驟408;如果否,進行步驟410;步驟408:閘極控制信號產生單元204根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,跳回步驟402;步驟410:偵測區間產生模組202的第二比較單元2030根據比較電 壓CV和第二參考電壓VREF2,產生連續導通模式信號CCMS;步驟412:邏輯單元2032根據連續導通模式信號CCMS,去能偵測信號DS,以及閘極控制信號產生單元204根據連續導通模式信號CCMS,產生對應電源轉換器100的連續導通模式的閘極控制信號GCS,跳回步驟402。
在步驟402中,如第1圖所示,電容2024可根據參考電流IREF,產生比較電壓CV。在步驟404中,如第2圖所示,在時間T0之前,電容2024所產生的比較電壓CV逐漸增加。在時間T0,當比較電壓CV大於第一參考電壓VREF1時,第一比較單元2028致能偵測信號DS,其中第一參考電壓VREF1是有關於電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX。在步驟408中,如第2圖所示,在時間T1時,因為耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載轉成重載,所以零交越信號產生單元206可在電壓VD的第一波谷FVA1(因為電源轉換器100的準諧振模式的操作頻率會隨著耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載的增加而增加)根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD(亦即在電壓VD的第一波谷FVA1,電壓VD可交越第三參考電壓VREF3,所以零交越信號產生單元206據以產生零交越信號QRD)。此時,邏輯單元2032根據零交越信號QRD,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,也就是在偵測信號DS致能時,如果零交越信號產生單元206產生零交越信號QRD,則閘極控制信號產生單元204會根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX(如第3圖所示)。
在時間T1與時間T2中,因為功率開關104開啟,所以偵測電壓DV會 逐漸增加,其中偵測電壓DV是由流經功率開關104的電流IPRI以及電阻106所決定,且閘極控制信號產生單元204可通過多模控制器200的電流偵測接腳212接收偵測電壓DV。在時間T2,閘極控制信號產生單元204可根據偵測電壓DV和補償電壓VCOMP,去能閘極控制信號GCS,其中補償電壓VCOMP是有關於電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT。
如第2圖所示,當耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載繼續增加時,因為閘極控制信號GCS的致能時間也隨電源轉換器100的二次側SEC的負載增加而增加,所以電壓VD在時間T3與時間T4之間,無法放電至低於第三參考電壓VREF3(亦即零交越信號產生單元206不會根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD)。因此,在步驟410中,在時間T4,當比較電壓CV大於第二參考電壓VREF2時,第二比較單元2030產生連續導通模式信號CCMS,其中第二參考電壓VREF2是有關於電源轉換器100的連續導通模式的操作頻率FCCM。此時,在步驟412中,邏輯單元2032根據連續導通模式信號CCMS,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據連續導通模式信號CCMS,產生對應電源轉換器100的連續導通模式的閘極控制信號GCS,也就是在偵測信號DS致能時,如果零交越信號產生單元206未產生零交越信號QRD,則閘極控制信號產生單元204會根據連續導通模式信號CCMS,產生對應電源轉換器100的連續導通模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的連續導通模式的操作頻率FCCM(如第3圖所示)。因此,如第3圖所示,在時間T4後,電源轉換器100離開準諧振模式進入連續導通模式。
另外,如第3圖所示,在時間T5,當耦接於電源轉換器100的二次側 SEC的負載逐漸減少時,因為電壓VD的放電時間隨耦接於電源轉換器100的二次側SEC的負載減少而減少,所以零交越信號產生單元206開始可在電壓VD的第一波谷FVA2(此時偵測信號DS還在致能)根據電壓VD與第三參考電壓VREF3,產生零交越信號QRD。此時,邏輯單元2032根據零交越信號QRD,開啟金氧半電晶體2026以去能偵測信號DS,且閘極控制信號產生單元204根據零交越信號QRD,產生對應電源轉換器100的準諧振模式的閘極控制信號GCS,其中閘極控制信號GCS的頻率F是對應電源轉換器100的準諧振模式的最大操作頻率FMAX(如第3圖所示),也就是說在時間T5後,電源轉換器100離開連續導通模式進入準諧振模式。
綜上所述,本發明所提供的應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法是利用偵測區間產生模組致能偵測信號,以及當偵測信號被零交越信號產生單元所產生的零交越信號去能時,利用閘極控制信號產生單元根據零交越信號,產生對應電源轉換器的準諧振模式的閘極控制信號,或是當偵測信號被偵測區間產生模組所產生的連續導通模式信號去能時,利用閘極控制信號產生單元根據連續導通模式信號,產生對應電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。因此,相較於現有技術,因為本發明是利用軟切方式控制電源轉換器由準諧振模式切換至連續導通模式,以及由連續導通模式切換至準諧振模式,所以本發明具有較低的切換損失和較小的雜訊以及可避免音頻的產生。
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。

Claims (12)

  1. 一種應用於電源轉換器的多模控制器,包含:一偵測區間產生模組,用以根據一參考電流,產生一比較電壓,以及根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號;及一閘極控制信號產生單元,其中當該偵測信號被一零交越信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振(quasi-resonant)模式的閘極控制信號,以及當該偵測信號被該偵測區間產生模組另根據該比較電壓和一第二參考電壓所產生的一連續導通(continuous-conduction)模式信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。
  2. 如請求項1所述的多模控制器,另包含:一零交越信號產生單元,用以根據一電壓與一第三參考電壓,產生該零交越信號;及一輔助接腳,用以接收該電壓,其中該電壓是有關於該電源轉換器的一次側的輔助繞組的輔助電壓。
  3. 如請求項1所述的多模控制器,其中該參考電流隨該電源轉換器的操作頻率改變。
  4. 如請求項1所述的多模控制器,其中該第二參考電壓大於該第一參考電壓,且該第二參考電壓是有關於該電源轉換器的連續導通模式的操作頻率。
  5. 如請求項1所述的多模控制器,其中該第一參考電壓是有關於該電源轉換器的準諧振模式的最大操作頻率。
  6. 如請求項1所述的多模控制器,其中該偵測區間產生模組包含:一電流源,用以提供該參考電流;一電容,耦接於該電流源與一地端之間,用以根據該參考電流,產生該比較電壓;一金氧半電晶體,耦接於該電容的兩端;一第一比較單元,用以根據該比較電壓和該第一參考電壓,致能該偵測信號;一第二比較單元,用以根據該比較電壓和該第二參考電壓,產生該連續導通模式信號;及一邏輯單元,用以根據該連續導通模式信號或該零交越信號,開啟該金氧半電晶體以去能該偵測信號。
  7. 一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法,其中該多模控制器包含一偵測區間產生模組、一閘極控制信號產生單元和一零交越信號產生單元,該操作方法包含:該偵測區間產生模組根據一參考電流,產生一比較電壓;該偵測區間產生模組根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號;及當該偵測信號被一零交越信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該零交越信號,產生對應該電源轉換器的準諧振模式的閘極控制信號。
  8. 如請求項7所述的操作方法,另包含:該零交越信號產生單元根據一電壓與一第二參考電壓,產生該零交越信號,其中該電壓是有關於該電源轉換器的一次側的輔助繞組的輔助電壓。
  9. 一種應用於電源轉換器的多模控制器的操作方法,其中該多模控制器包含一偵測區間產生模組、一閘極控制信號產生單元和一零交越信號產生單元,該操作方法包含:該偵測區間產生模組根據一參考電流,產生一比較電壓;該偵測區間產生模組根據該比較電壓和一第一參考電壓,致能一偵測信號;及當該偵測信號被該偵測區間產生模組另根據該比較電壓和一第二參考電壓所產生的一連續導通模式信號去能時,該閘極控制信號產生單元根據該連續導通模式信號,產生對應該電源轉換器的連續導通模式的閘極控制信號。
  10. 如請求項9所述的操作方法,其中該第二參考電壓大於該第一參考電壓,且該第二參考電壓是有關於該電源轉換器的連續導通模式的操作頻率。
  11. 如請求項7或9所述的操作方法,其中該參考電流隨該電源轉換器的操作頻率改變。
  12. 如請求項7所述的操作方法,其中該第一參考電壓是有關於該電源轉 換器的準諧振模式的最大操作頻率。
TW105141177A 2016-01-07 2016-12-13 應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法 TWI624146B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662276187P 2016-01-07 2016-01-07
US62/276,187 2016-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201725846A TW201725846A (zh) 2017-07-16
TWI624146B true TWI624146B (zh) 2018-05-11

Family

ID=59275968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105141177A TWI624146B (zh) 2016-01-07 2016-12-13 應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10186973B2 (zh)
CN (1) CN106953518B (zh)
TW (1) TWI624146B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI687034B (zh) * 2018-09-18 2020-03-01 通嘉科技股份有限公司 可切換操作模式的主動鉗位反馳式電源轉換器
TWI672896B (zh) * 2018-09-28 2019-09-21 通嘉科技股份有限公司 主動鉗位反馳式電源轉換器與相關之控制方法
CN114006538B (zh) * 2021-11-17 2024-04-05 深圳市必易微电子股份有限公司 反激变换器的控制电路及控制方法以及反激变换器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180964A (en) * 1990-03-28 1993-01-19 Ewing Gerald D Zero-voltage switched FM-PWM converter
US5912552A (en) * 1997-02-12 1999-06-15 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho DC to DC converter with high efficiency for light loads
US6756771B1 (en) * 2003-06-20 2004-06-29 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Power factor correction method with zero crossing detection and adjustable stored reference voltage
US7969754B2 (en) * 2005-05-23 2011-06-28 Infineon Technologies Ag Control circuit for a switch unit of a clocked power supply circuit, and resonance converter
TW201505333A (zh) * 2013-07-23 2015-02-01 Leadtrend Tech Corp 用以降低電源轉換器的觸碰電流的控制電路及其操作方法
TW201530993A (zh) * 2014-01-23 2015-08-01 Leadtrend Tech Corp 應用於電源轉換器的控制電路及其操作方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6166926A (en) * 2000-01-11 2000-12-26 Thomson Licensing S.A. Zero voltage switching power supply with burst mode
US8879280B2 (en) * 2008-12-18 2014-11-04 Infineon Technologies Ag Techniques to reduce audible noise in a power supply transformer
KR101946386B1 (ko) * 2012-12-11 2019-02-11 삼성전자주식회사 전류 모드 펄스 폭 변조 부스트 변환기
CN103401429B (zh) * 2013-08-09 2015-08-26 杭州茂力半导体技术有限公司 一种开关电源及其控制电路和控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180964A (en) * 1990-03-28 1993-01-19 Ewing Gerald D Zero-voltage switched FM-PWM converter
US5912552A (en) * 1997-02-12 1999-06-15 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho DC to DC converter with high efficiency for light loads
US6756771B1 (en) * 2003-06-20 2004-06-29 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Power factor correction method with zero crossing detection and adjustable stored reference voltage
US7969754B2 (en) * 2005-05-23 2011-06-28 Infineon Technologies Ag Control circuit for a switch unit of a clocked power supply circuit, and resonance converter
TW201505333A (zh) * 2013-07-23 2015-02-01 Leadtrend Tech Corp 用以降低電源轉換器的觸碰電流的控制電路及其操作方法
TW201530993A (zh) * 2014-01-23 2015-08-01 Leadtrend Tech Corp 應用於電源轉換器的控制電路及其操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106953518B (zh) 2019-07-05
US10361635B2 (en) 2019-07-23
US10186973B2 (en) 2019-01-22
CN106953518A (zh) 2017-07-14
US20170201182A1 (en) 2017-07-13
TW201725846A (zh) 2017-07-16
US20180323718A1 (en) 2018-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11736030B2 (en) Switching circuit, synchronous rectification control circuit and control method thereof
CN105939098B (zh) 具有接近波谷开关的电源、电路和方法
TWI556545B (zh) Charge control circuit, flyback power conversion system and charging control method
US9608529B2 (en) Converter and method for controlling the same
US9337742B2 (en) Switching power-supply device
JP5736243B2 (ja) 電源回路
WO2015065603A1 (en) Reducing power consumption of synchronous rectifier controller
JP2017153350A5 (zh)
TWI624146B (zh) 應用於電源轉換器的多模控制器及其操作方法
US20150357925A1 (en) Controller for eliminating acoustic noise of a power converter and related method thereof
US10432098B2 (en) Switching device control with second assertion of drive signal during conduction phase
JP6142917B2 (ja) パワーデバイスの駆動回路
US20110254537A1 (en) Method and Apparatus for Detecting CCM Operation of a Magnetic Device
JP6053235B2 (ja) 電源装置
US10554139B2 (en) Synchronous rectifier applied to a secondary side of a power converter and operational method thereof
TWI722595B (zh) 應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法
US8934266B2 (en) Adaptive slope compensation programmable by input voltage of power converter
JP2003033021A (ja) 高圧電源装置
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
US10756639B2 (en) Secondary controller applied to a secondary side of a power converter and operation method thereof
JP6810150B2 (ja) スイッチング電源装置および半導体装置
TWI434497B (zh) 轉換電路之控制電路
JP6242004B2 (ja) スイッチング電源装置