TWM579851U - 電源控制電路及電源轉換裝置 - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種電源控制電路，應用於電源轉換裝置。電源控制電路耦接至負載開關。負載開關設置於電源轉換電路與負載之間。電源控制電路包括第一接腳、第二接腳、第三接腳及保護單元。第一接腳耦接至負載開關的控制端。第二接腳耦接至負載開關與電源轉換電路之間。第三接腳耦接至負載開關與負載之間。保護單元分別耦接第一接腳、第二接腳及第三接腳。當第二接腳的電壓低於第一預設電壓時，保護單元透過第三接腳獲得操作電壓，且利用操作電壓來控制第一開關的操作，以關閉負載開關。

Description

電源控制電路及電源轉換裝置

本創作係與電源轉換有關，尤其是關於一種電源控制電路及電源轉換裝置。

請參照圖1，圖1繪示傳統的交流-直流隔離式電源轉換控制電路的示意圖。

在正常運作狀態下，位於二次側的電源控制電路6可偵測其供電接腳VCC的電壓。當供電接腳VCC之電壓逐漸下降而低於一參考電壓時，電源控制電路6會產生控制信號UVLO，用以關閉負載開關3。

上述習知技術的缺點在於：當供電接腳VCC因為斷裂或脫落而造成該處的電壓突然消失時，位於二次側的電源控制電路6會瞬間失能，使得電源控制電路6來不及透過開關接腳SW發出控制信號UVLO關閉負載開關3，將導致位於一次側的電源轉換電路1的輸出電壓VOUT持續上升，嚴重者甚至造成負載4毀損，此一問題亟待改善。

有鑑於此，本創作提出一種電源控制電路及電源轉 換裝置，以有效解決先前技術所遭遇到之上述問題。

依據本創作之一具體實施例為一種電源控制電路。於此實施例中，電源控制電路耦接至負載開關。負載開關設置於電源轉換電路與負載之間。電源控制電路包括第一接腳、第二接腳、第三接腳及保護單元。第一接腳耦接至負載開關的控制端。第二接腳耦接至負載開關與電源轉換電路之間。第三接腳耦接至負載開關與負載之間。保護單元分別耦接第一接腳、第二接腳及第三接腳。當第二接腳的電壓低於第一預設電壓時，保護單元透過第三接腳獲得操作電壓，且利用操作電壓來控制第一開關單元的操作，以關閉負載開關。

於一實施例中，保護單元包括第一開關及第二開關。第二接腳耦接第二開關的控制端。第三接腳耦接第二開關的輸入端及第一開關的控制端。當第二接腳的電壓低於第一預設電壓且操作電壓高於第二預設電壓時，第二開關關斷且第一開關導通。

於一實施例中，當第一開關導通時，於第一開關處產生第一下拉電流，使得第一接腳的電壓為零。

於一實施例中，電源控制電路還包括第四接腳，分別耦接保護單元及電源轉換電路。當第二開關關斷且第一開關導通時，保護單元於第四接腳產生第二下拉電流，以限制電源轉換電路之輸出電壓。

於一實施例中，保護單元包括第二開關及第三開 關。第二接腳耦接第二開關的控制端。第三接腳耦接第二開關的輸入端及第三開關的控制端。當第二接腳的電壓低於第一預設電壓且操作電壓高於第二預設電壓時，第二開關關斷，第三開關導通。

於一實施例中，當第三接腳的電壓高於第二預設電壓時，第三接腳的電壓用以導通第三開關，致使於第三開關處產生第二下拉電流，使得第四接腳的電壓為零。

依據本創作之另一具體實施例為一種電源轉換裝置。於此實施例中，電源轉換裝置耦接負載。電源轉換裝置包括電源轉換電路、開關、回授電路及電源控制電路。電源轉換電路接收輸入電壓並提供輸出電壓。開關耦接於電源轉換電路與該負載之間，且接收輸出電壓。回授電路耦接電源轉換電路與開關。電源控制電路分別耦接回授電路與開關。電源控制電路包括第一接腳、第二接腳、第三接腳及保護單元。第一接腳耦接至開關的控制端。第二接腳耦接至開關與電源轉換電路之間。第三接腳耦接至開關與負載之間。保護單元分別耦接第一接腳、第二接腳及第三接腳。當第二接腳的電壓低於第一預設電壓，保護單元透過第三接腳獲得操作電壓且利用操作電壓來控制一第一開關單元的操作，以關閉開關。

於一實施例中，當第二接腳的電壓低於第一預設電壓時，保護單元於第一接腳產生第一下拉電流，致使第一接腳的電壓為零。

於一實施例中，電源控制電路還包括第四接腳，分別耦接保護單元及回授電路，當第二接腳的電壓低於第一預設電壓時，保護單元於第四接腳產生第二下拉電流，以限制電源轉換電路之輸出電壓。

相較於先前技術，當供電接腳的電壓驟降時，本創作的電源控制電路中之保護單元會在負載開關的控制端產生下拉電流，使得負載開關的控制端電壓為0而關閉。此外，本創作的電源控制電路中之保護單元亦可產生另一下拉電流限制電源轉換電路之輸出電壓，使得負載端的電壓為0。

藉此，本創作的電源控制電路及電源轉換裝置能夠有效避免一次側的電源轉換電路的輸出電壓上升，亦可防止在負載開關完全關閉前負載受到過大的輸出電壓而毀損，藉以提供雙重保護的功效。

關於本創作之優點與精神可以藉由以下的創作詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

PWC‧‧‧電源轉換裝置

1‧‧‧電源轉換電路

2、6‧‧‧電源控制電路

3‧‧‧負載開關

4‧‧‧負載

5‧‧‧回授電路

20‧‧‧控制單元

22‧‧‧保護單元

VIN‧‧‧輸入電壓

VOUT‧‧‧輸出電壓

SW‧‧‧第一接腳

VCC‧‧‧第二接腳

VBUS‧‧‧第三接腳

OPTO‧‧‧第四接腳

V1‧‧‧第一接腳的電壓

V2‧‧‧第二接腳的電壓

V3‧‧‧第三接腳的電壓

V4‧‧‧第四接腳的電壓

IS1~IS2‧‧‧第一下拉電流~第二下拉電流

FB‧‧‧回授信號

UVLO‧‧‧控制信號

T1~T2‧‧‧時間

R1~R4‧‧‧第一電阻~第四電阻

M1~M3‧‧‧第一開關~第三開關

N1~N2‧‧‧第一接點~第二接點

VN1~VN2‧‧‧第一接點電壓~第二接點電壓

GND‧‧‧接地端

HV‧‧‧高位準

LV‧‧‧低位準

圖1繪示傳統的交流-直流隔離式電源轉換控制電路的示意圖。

圖2繪示根據本創作之一實施例的電源轉換裝置及其電源控制電路的示意圖。

圖3繪示圖2中之保護單元的一實施例。

圖4繪示當供電接腳突然掉電時，本創作的保護單元 中之第二接點電壓上升且大於第一開關的導通電壓而使其導通的時序圖。

現在將詳細參考本創作的示範性實施例，並在附圖中說明所述示範性實施例的實例。在圖式及實施方式中所使用相同或類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。

依據本創作之一具體實施例為一種電源轉換裝置。於此實施例中，電源轉換裝置可以是交流-直流隔離式電源轉換控制電路或直流-直流隔離式電源轉換控制電路，其包含位於一次側的電源轉換電路與位於二次側的電源控制電路，且電源轉換電路用以接收輸入電壓並提供輸出電壓，但不以此為限。

請參照圖2，圖2繪示此實施例中之電源轉換裝置及其電源控制電路的示意圖。

如圖2所示，電源轉換裝置PWC耦接負載4。電源轉換裝置PWC包含電源轉換電路1、電源控制電路2、負載開關3及回授電路5。

電源轉換電路1用以接收輸入電壓VIN並提供輸出電壓VOUT。負載開關3耦接於電源轉換電路1與負載4之間，且接收輸出電壓VOUT。回授電路5耦接電源轉換電路1與負載開關3，用以根據輸出電壓VOUT產生回授信號FB給電源轉換電路1。回授電路5可以為分壓電路或光耦合電路，但不以此為限。

電源控制電路2分別耦接回授電路5與負載開關3。電 源控制電路2包括第一接腳SW、第二接腳VCC、第三接腳VBUS、第四接腳OPTO、控制單元20及保護單元22。

第一接腳SW耦接至負載開關3的控制端。第二接腳VCC耦接至負載開關3與電源轉換電路1的輸出端之間。第三接腳VBUS耦接至負載開關3與負載4之間。第四接腳OPTO耦接回授電路5，用以接收輸出電壓VOUT或其相關信號。控制單元20分別耦接第一接腳SW、第二接腳VCC及第四接腳OPTO。保護單元22分別耦接第一接腳SW、第二接腳VCC、第三接腳VBUS及第四接腳OPTO。

請參照圖3，圖3繪示圖2中之保護單元22的一實施例。

如圖3所示，保護單元22包含第一開關M1、第二開關M2、第三開關M3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4。第一電阻R1與第二電阻R2串接於第二接腳VCC與接地端GND之間。第一接點N1位於第一電阻R1與第二電阻R2之間，且具有第一接點電壓VN1。第三電阻R3與第四電阻R4串接於第三接腳VBUS與接地端GND之間。第二接點N2位於第三電阻R3與第四電阻R4之間。

第二開關M2的輸入端及輸出端分別耦接第二接點N2及接地端GND，且第二開關M2的控制端耦接第一接點N1。第一開關M1的輸入端及輸出端分別耦接第一接腳SW及接地端GND，且第一開關M1的控制端耦接第二接點N2。第三開關M3的輸入端及輸出端分別耦接第四接腳OPTO及接地端GND，且第三開關M3的控制 端耦接第二接點N2。

當供電異常狀況發生時，例如位於二次側的電源控制電路2中之第二接腳VCC脫落使電源控制電路2失能，致使開關3未被關閉而使得一次側的電源轉換電路1繼續供電至第三接腳VBUS端，則保護單元22可透過第三接腳VBUS獲得操作電壓，並利用操作電壓來導通第一開關M1及第三開關M3，致使第一開關M1提供第一下拉電流IS1以關閉負載開關3以及致使第三開關M3提供第二下拉電流IS2以限制位於一次側的電源轉換電路1的輸出電壓VOUT。

實際上，保護單元22透過第三接腳VBUS獲得的操作電壓需高於第二預設電壓，且第二預設電壓為第一開關M1及第三開關M3的導通電壓，使得保護單元22能夠利用高於第二預設電壓的操作電壓來導通第一開關M1及第三開關M3，但不以此為限。

由於第三接腳VBUS位於負載開關3與負載4之間，為最接近負載4的接腳，因此，若利用第三接腳VBUS獲得操作電壓提供保護功能，應能有效避免各種元件誤動作的狀況。此外，利用提供下拉電流的方式可達到反應速度快且可避免元件延遲的影響等優點。

在正常運作狀態下，第一接點電壓VN1會大於第二開關M2的導通電壓而導通第二開關M2，導通的第二開關M2會將第二接點電壓VN2下拉至0，致使第一開關M1關閉。

如圖4所示，於時間T，供電異常狀況發生，供電接 腳VCC的電壓V2由高位準HV突然下降至低位準LV，由於第一接點N1的第一接點電壓VN1為供電接腳VCC的電壓V2的分壓，故第一接點電壓VN1亦會由高位準HV下降至低位準LV而低於第二開關M2的導通電壓，致使第二開關M2因而關閉。

此時，若第三接腳VBUS仍可供電，第三接腳VBUS的電壓V3維持於高位準HV，由於第二接點N2的第二接點電壓VN2為第三接腳VBUS的電壓V3的分壓，故第二接點電壓VN2會由低位準LV上升至高位準HV而高於第一開關M1的導通電壓，致使第一開關M1因而導通。

此時，導通的第一開關M1產生第一下拉電流IS1把第一接腳SW的電壓V1下拉至接地端GND的接地電壓。由於第一接腳SW耦接至負載開關3的控制端，所以負載開關3的控制端的電壓會變為接地端GND的接地電壓，故能達到關閉負載開關3的功效。

同理，由於第三開關M3亦耦接至第二接點N2，因此，在供電異常狀況發生時，第二接點電壓VN2會由低位準LV上升至高位準HV而高於第三開關M3的導通電壓，致使第三開關M3因而導通。

此時，導通的第三開關M3產生第二下拉電流IS2把第四接腳OPTO的電壓V4下拉至0，藉以限制位於一次側的電源轉換電路1的輸出電壓VOUT，使得靠近負載4處(亦即第三接腳VBUS耦接處)沒有輸出電壓VOUT。因此，即使在負載開關3尚未完全關閉時，亦不會由於過大的輸出電壓VOUT導致負載4毀損。

相較於先前技術，當供電接腳的電壓異常下降時，本創作的電源控制電路中之保護單元會在負載開關的控制端產生下拉電流，使得負載開關的控制端電壓為0而關閉。此外，本創作的電源控制電路中之保護單元亦可產生另一下拉電流限制電源轉換電路之輸出電壓，使得負載端的電壓為0。

藉此，本創作的電源控制電路及電源轉換裝置能夠有效避免一次側的電源轉換電路的輸出電壓上升，亦可防止在負載開關完全關閉前負載受到過大的輸出電壓而毀損，藉以提供雙重保護的功效。

Claims (9)

1. 一種電源控制電路，耦接至一負載開關，該負載開關設置於一電源轉換電路與一負載之間，該電源控制電路包括：一第一接腳，耦接至該負載開關的控制端；一第二接腳，耦接至該負載開關與該電源轉換電路之間；一第三接腳，耦接至該負載開關與該負載之間；以及一保護單元，分別耦接該第一接腳、該第二接腳及該第三接腳，其中，當該第二接腳的電壓低於一第一預設電壓時，該保護單元透過該第三接腳獲得一操作電壓，且利用該操作電壓來控制一第一開關的操作，以關閉該負載開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源控制電路，其中該保護單元包括該第一開關及一第二開關，該第二接腳耦接該第二開關的控制端，該第三接腳耦接該第二開關的輸入端及該第一開關的控制端，當該第二接腳的電壓低於該第一預設電壓且該操作電壓高於一第二預設電壓時，該第二開關關斷且該第一開關導通。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電源控制電路，其中當該第一開關導通時，於該第一開關處產生一第一下拉電流，致使該第一接腳的電壓為零。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電源控制電路，還包括：一第四接腳，分別耦接該保護單元及該電源轉換電路，其中當該第二開關關斷，該第一開關導通時，該保護單元於該第四接腳產生一第二下拉電流，以限制該電源轉換電路之一輸出 電壓。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電源控制電路，其中該保護單元包括一第二開關及一第三開關，該第二接腳耦接該第二開關的控制端，該第三接腳耦接該第二開關的輸入端及該第三開關的控制端，當該第二接腳的電壓低於該第一預設電壓且該操作電壓高於一第二預設電壓時，該第二開關關斷，該第三開關導通。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電源控制電路，其中當該第三接腳的電壓高於該第二預設電壓時，該第三接腳的電壓用以導通該第三開關，致使於該第三開關處產生該第二下拉電流，使得該第四接腳的電壓為零。
7. 一種電源轉換裝置，耦接一負載，該電源轉換裝置包括：一電源轉換電路，接收一輸入電壓並提供一輸出電壓；一開關，耦接於該電源轉換電路與該負載之間，且接收該輸出電壓；一回授電路，耦接該電源轉換電路與該開關；以及一電源控制電路，分別耦接該回授電路與該開關，其中該電源控制電路包括：一第一接腳，耦接至該開關的控制端；一第二接腳，耦接至該開關與該電源轉換電路之間；一第三接腳，耦接至該開關與該負載之間；以及 一保護單元，分別耦接該第一接腳、該第二接腳及該第三接腳，其中，當該第二接腳的電壓低於一第一預設電壓時，該保護單元透過該第三接腳獲得一操作電壓且利用該操作電壓來控制一第一開關單元的操作，以關閉該開關。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換裝置，其中當該第二接腳的電壓低於一第一預設電壓時，該保護單元於該第一接腳產生一第一下拉電流，致使該第一接腳的電壓為零。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換裝置，其中該電源控制電路還包括：一第四接腳，分別耦接該保護單元及該回授電路，其中當該第二接腳的電壓低於一第一預設電壓時，該保護單元於該第四接腳產生一第二下拉電流，以限制該電源轉換電路之一輸出電壓。