專利名稱：具有適應(yīng)性偏壓的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器，且更具體地說，本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
電源轉(zhuǎn)換器廣泛用于提供穩(wěn)定與調(diào)節(jié)輸出。為安全起見，電源轉(zhuǎn)換器必須在其初級側(cè)與次級側(cè)之間提供電性隔離(galvanic isolation)。通常，變壓器可用來提供隔離和能量轉(zhuǎn)移。圖1顯示具有變壓器10的傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器。當開關(guān)20導通時，能量存儲在變壓器10內(nèi)部。當開關(guān)20斷開時，能量將被釋放到電源轉(zhuǎn)換器的輸出端。電阻器21與所述開關(guān)20串聯(lián)連接，以感測變壓器10的切換電流，并產(chǎn)生用于切換控制的電流信號VS?？刂破?5耦接到變壓器10和電阻器21，以產(chǎn)生控制信號VG，以便控制開關(guān)20的導通/斷開，并調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)換器的輸出。變壓器10包括初級繞組NP、次級繞組NS和輔助繞組NA。當開關(guān)20斷開時，輔助繞組NA就會產(chǎn)生一反射電壓VF，所述反射電壓VF與輸出電壓VO相關(guān)。因此，反射電壓VF可用來反饋輸出電壓VO。在美國專利第4,302,803號“Rectifier-Converter Power Supply withMulti-Channel Flyback Inverter”中已揭示反射電壓控制技術(shù)。然而，此參照案的缺點是不能精確地測量反射電壓，尤其是在輕負載條件下。
圖2顯示電源轉(zhuǎn)換器在輕負載狀態(tài)下的多個電壓波形。變壓器的放電時間TDS由下式給出TDS=(VINVO+VD)×WNSWNP×TON-------------------------(1)]]>
其中，VIN是電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，WNP和WNS分別是變壓器10的初級繞組NP和次級繞組NS的匝數(shù)，VD是整流器15的正向電壓降，且TON是控制信號VG的導通時間(on-time)。在圖1中，反射電壓VF透過電阻器22連接到控制器25，而在控制器25中產(chǎn)生用于檢測反射電壓的電壓VDET。然而，寄生電容器23和電阻器22會對于反射電壓VF產(chǎn)生低通濾波的效果。除控制信號VG的導通時間TON和反射電壓VF的放電時間TDS在輕負載狀態(tài)下為很短的事實以外，圖2中顯示了電壓VDET的波形失真。因此，將會檢測到較低的反射電壓。故本發(fā)明的主要目的乃是克服上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種控制電路來檢測變壓器的反射電壓并調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)換器。所述控制電路包括一開關(guān)和一控制器，其中所述開關(guān)可切換變壓器，并將能量從變壓器的初級側(cè)轉(zhuǎn)移到次級側(cè)?？刂破靼ㄒ粰z測電路、一切換電路和一調(diào)整電路。檢測電路耦接到變壓器來檢測變壓器的反射電壓，并根據(jù)反射電壓而產(chǎn)生反饋信號。切換電路用于產(chǎn)生控制信號，并根據(jù)反饋信號而控制開關(guān)，并調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)換器的輸出。調(diào)整電路進一步使用反饋信號來產(chǎn)生調(diào)整信號。檢測電路包括一偏壓電路，以產(chǎn)生耦接到檢測電路的輸入端的偏壓信號，用于幫助檢測反射電壓并防止波形失真。所產(chǎn)生的偏壓信號與調(diào)整信號成比例。除了切換電路以外，可使用消隱電路根據(jù)控制信號而產(chǎn)生消隱信號。當控制信號導通時，消隱信號確保控制信號的最小導通時間?？刂菩盘柕淖钚〞r間產(chǎn)生反射電壓的最小脈沖寬度，其進一步有助于檢測反射電壓。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。


本發(fā)明提供附圖以對本發(fā)明進一步了解，且諸附圖被并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。諸

本發(fā)明的實施例，并連同以下描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1顯示傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；圖2顯示傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換器在輕負載狀態(tài)下的多個電壓波形示意圖；圖3顯示本發(fā)明一實施例的控制器的方塊示意圖；圖4顯示本發(fā)明一實施例的切換電路的示意圖；圖5顯示本發(fā)明一實施例的消隱電路的示意圖；。
圖6顯示本發(fā)明一實施例的檢測電路的示意圖；圖7顯示本發(fā)明一實施例的波形檢測器的電路示意圖；圖8顯示本發(fā)明一實施例的調(diào)整電路的示意圖；圖9顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的電源轉(zhuǎn)換器在輕負載狀態(tài)下的多個電壓波形示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路之特征及其功效，詳細說明如后。
請參照圖1，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路包括一開關(guān)20和一控制器25?？刂破?5產(chǎn)生控制信號VG來控制用于切換變壓器10的開關(guān)。圖3顯示本發(fā)明一實施例的控制器25的方塊示意圖?？刂破?5包括一切換電路30、一檢測電路50，和一調(diào)整電路55。參照圖1，將檢測電路50耦接到變壓器10，以檢測變壓器10的反射電壓VF，并根據(jù)反射電壓VF產(chǎn)生反饋信號VFB。切換電路30在控制器25的輸出端處產(chǎn)生控制信號VG，并根據(jù)反饋信號VFB而控制開關(guān)20并調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)換器的輸出。調(diào)整電路55進一步使用反饋信號VFB來產(chǎn)生調(diào)整信號IB。
圖4中顯示切換電路30，其中利用振蕩電路31來產(chǎn)生周期性的脈沖信號PLS。脈沖信號PLS耦接到觸發(fā)器32，以啟用控制信號VG。觸發(fā)器32的輸出端連接到AND門34的輸入端。AND門34的另一輸入端透過反相器33耦接到脈沖信號PLS，以提供控制信號VG的最大導通時間。AND門34的輸出端產(chǎn)生連接到控制器25的輸出端OUT的控制信號VG。在電流信號VS高于反饋信號VFB時，利用比較器36來禁用觸發(fā)器32。比較器36的輸出端連接到AND門35的輸入端。AND門35的另一輸入端連接到消隱電路40的輸出端?？刂菩盘朧G供應(yīng)于消隱電路40的輸入端。此外，AND門35的輸出端可用來重設(shè)觸發(fā)器32。
在圖5中顯示本發(fā)明一實施例的消隱電路40。當啟用控制信號VG時，控制信號VG可透過反相器42用以斷開晶體管46。在晶體管46進入斷開狀態(tài)時，電流源41就會開始對電容器47充電。電容器47透過反相器43進一步連接到NAND門45，而NAND門45的另一輸入端連接到控制信號VG。因此，NAND門45的輸出端根據(jù)控制信號VG的啟用而產(chǎn)生消隱信號VBLK。電流源41的電流值和電容器47的電容值可決定消隱信號VBLK的脈沖寬度。當控制信號VG導通時，消隱信號VBLK確?？刂菩盘朧G的最小導通時間。參照圖1和圖2，控制信號VG的最小導通時間進一步產(chǎn)生反射電壓VF的最小脈沖寬度，其有助于檢測反射電壓。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的檢測電路50。檢測電路50包括誤差放大器67、波形檢測器100和偏壓電路。參照圖3，偏壓電路產(chǎn)生偏壓信號VB添加到檢測電路50的輸入端DET，其用于幫助檢測反射電壓，并用于防止電壓VDET的波形失真。所產(chǎn)生的偏壓信號VB與調(diào)整信號IB成比例。偏壓電路包括晶體管65，其源極端耦接到檢測電路50的輸入端DET，以產(chǎn)生偏壓信號VB。電阻器60可用來接收調(diào)整信號IB，其用于在晶體管65的門極端處產(chǎn)生偏壓電壓。因此，所產(chǎn)生的偏壓信號VB與偏壓電壓成比例。為了補償晶體管65門極到源極的電壓，晶體管61串聯(lián)連接到電阻器60。晶體管61的門極端和漏極端(drain)連接到電阻器60。晶體管61的源極端接地。此外，電流源62進一步來偏壓晶體管61。
為了檢測反射電壓VF，波形檢測器100耦接到DET端來感測反射電壓VF，并根據(jù)反射電壓VF產(chǎn)生采樣信號VA。具有參考信號VREF的誤差放大器67根據(jù)采樣信號VA而產(chǎn)生反饋信號VFB。誤差放大器67是跨導(trans-conductance)放大器。誤差放大器67的輸出端耦接到控制器25的COM端。參照圖1，電容器24連接到COM端，來為誤差放大器67提供頻率補償。
圖7顯示本發(fā)明一實施例的波形檢測器100的電路示意圖。晶體管140具有一連接到電流源105的漏極端。放大器102具有一正輸入端，其連接到檢測電路50的輸入端DET，用于檢測反射電壓VF。放大器102的輸出端耦接到晶體管140的門極端。放大器102的負輸入端連接到晶體管140的源極端。電容器161連接到晶體管140的源極端。開關(guān)151與電容器161并聯(lián)連接，用來周期性地將電容器161放電。電容器160根據(jù)反射電壓VF而產(chǎn)生采樣信號VA。開關(guān)150受控于脈沖信號PLS，從電容器161到電容器160周期性采樣，以便將采樣信號VA保存在電容器160上。
圖8顯示調(diào)整電路55的電路示意圖。放大器80具有由閥值電壓VTH供應(yīng)的正輸入端。放大器81具有一連接到反饋信號VFB的正輸入端。放大器81的負輸入端連接到放大器81的輸出端，以形成緩沖器。晶體管90耦接到放大器80的輸出端，以便根據(jù)閥值電壓VTH和反饋信號VFB而產(chǎn)生電流I90。電阻器85從晶體管90連接到放大器81的輸出端。晶體管91和晶體管92形成電流鏡，以便根據(jù)電流I90產(chǎn)生調(diào)整信號IB。因此，可根據(jù)反饋信號VFB而產(chǎn)生調(diào)整信號IB，其中可并根據(jù)反射電壓VF而產(chǎn)生反饋信號VFB。
圖9顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的電源轉(zhuǎn)換器在輕負載狀態(tài)下的多個電壓波形，其中偏壓信號VB添加到輸入端DET。電壓VDET可表達為VDET=VF×(1-e-tR×C)+VB-----------------------(2)]]>t=R×C×ln(VFVF-VDET+VB)------------------------(3)]]>其中，R是電阻器22的電阻值，C是寄生電容器23的電容值，且t是將電壓VDET充電到反射電壓VF的周期。通過添加偏壓信號VB，可大幅地減少電壓VDET的上升時間。因此，可正確地檢測反射電壓VF。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換器的一控制電路，其特征在于包含一開關(guān)，耦接到一變壓器，而所述開關(guān)用于切換所述變壓器；一檢測電路，耦接到所述變壓器，而所述檢測電路用于檢測所述變壓器的一反射電壓，并根據(jù)所述反射電壓而產(chǎn)生一反饋信號；一切換電路，產(chǎn)生一控制信號，并根據(jù)所述反饋信號而控制所述開關(guān)并調(diào)節(jié)所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出；和一調(diào)整電路，產(chǎn)生一調(diào)整信號，所述調(diào)整信號與所述反饋信號成比例地產(chǎn)生，其中所述檢測電路包括一偏壓電路，用于產(chǎn)生一偏壓信號，而所述偏壓信號耦接到所述檢測電路的一輸入端，用于檢測所述反射電壓，其中所述偏壓信號與所述調(diào)整信號成比例地產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路，其特征在于，所述切換電路包含一消隱電路，并根據(jù)所述控制信號而產(chǎn)生一消隱信號，其中當所述控制信號導通時，所述消隱信號確保所述控制信號的一最小導通時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路，其特征在于，所述偏壓電路包含一晶體管，耦接到所述檢測電路的所述輸入端，以產(chǎn)生所述偏壓信號；和一電阻器，接收所述調(diào)整信號，以產(chǎn)生一偏壓電壓來控制所述晶體管；其中所述偏壓信號與所述偏壓電壓成比例地產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路，其特征在于，所述檢測電路進一步包含一波形檢測器，用于檢測所述反射電壓，并根據(jù)所述反射電壓而產(chǎn)生一采樣信號；和一誤差放大器，具有一參考信號，并根據(jù)所述采樣信號而產(chǎn)生一反饋信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路，其特征在于，所述波形檢測器包含一電流源；一緩沖晶體管，具有一第一端，連接到所述電流源；一放大器，具有一正輸入端、一輸出端與一負輸入端，其中所述正輸入端連接到所述檢測電路的所述輸入端，用于檢測所述反射電壓，而所述放大器的所述輸出端用以控制所述緩沖晶體管的一第二端，且所述放大器的所述負輸入端連接到所述緩沖晶體管的一第三端；一第一電容器，連接到所述緩沖晶體管的所述第三端；一第一開關(guān)，與所述第一電容器并聯(lián)連接，用于周期性地將所述第一電容器放電；一第二電容器，根據(jù)所述反射電壓產(chǎn)生所述采樣信號；和一第二開關(guān)，周期性地采樣所述第一電容器的一信號，并存儲到所述第二電容器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器的控制電路，其特征在于，所述調(diào)整電路包含一第一放大器，具有一正輸入端，而一閥值電壓可供應(yīng)到所述正輸入端；一第二放大器，具有一正輸入端，連接到所述反饋信號，且所述第二放大器的一負輸入端連接到所述第二放大器的一輸出端；一第一晶體管，耦接到所述第一放大器的一輸出端，并根據(jù)所述閥值電壓和所述反饋電壓而產(chǎn)生一第一晶體管電流；一第一電阻器，從所述第一晶體管連接到所述第二放大器的所述輸出端；和形成一電流鏡的一第二晶體管和一第三晶體管，根據(jù)所述第一晶體管電流而產(chǎn)生所述調(diào)整信號。
7.一種控制電路，其特征在于，包含一開關(guān)，耦接到一變壓器，而所述開關(guān)用于切換所述變壓器；一檢測電路，耦接到所述變壓器，而所述檢測電路用于檢測所述變壓器的一反射電壓；以及一切換電路，耦接到所述檢測電路，而所述切換電路用于產(chǎn)生一控制信號，用以控制所述開關(guān)，其中所述檢測電路包括一偏壓電路，耦接到所述切換電路，用于產(chǎn)生一偏壓信號，以檢測所述反射電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，進一步包含調(diào)整電路，并根據(jù)所述反射電壓而產(chǎn)生一調(diào)整信號，其中所述調(diào)整信號用以產(chǎn)生所述偏壓信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，所述切換電路進一步包含一消隱電路，并根據(jù)所述控制信號而產(chǎn)生一消隱信號，其中當所述控制信號導通時，所述消隱信號確保所述控制信號的一最小導通時間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，所述偏壓電路包含一晶體管，耦接到所述檢測電路的一輸入端，用于產(chǎn)生所述偏壓信號；和一電阻器，產(chǎn)生一偏壓電壓，以控制所述晶體管；其中所述偏壓信號與所述偏壓電壓成比例地產(chǎn)生。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制電路，其特征在于，所述檢測電路進一步包含一波形檢測器，用于檢測所述反射電壓，并根據(jù)所述反射電壓而產(chǎn)生一采樣信號；和一誤差放大器，具有一參考信號，并根據(jù)所述采樣信號而產(chǎn)生一反饋信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于，所述波形檢測器包含一電流源；一緩沖晶體管，具有一第一端，連接到所述電流源；一放大器，具有一正輸入端，連接到所述檢測電路的所述輸入端，用于檢測所述反射電壓，而所述放大器的一輸出端用以控制所述緩沖晶體管的一第二端，且所述放大器的一負輸入端連接到所述緩沖晶體管的一第三端；一第一電容器，連接到所述緩沖晶體管的所述第三端；一第一開關(guān)，與所述第一電容器并聯(lián)連接，用于周期性地將所述第一電容器放電；一第二電容器，根據(jù)所述反射電壓而產(chǎn)生所述采樣信號；和一第二開關(guān)，周期性地采樣所述第一電容器的一信號，并存儲到所述第二電容器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，所述調(diào)整電路包含一第一放大器，具有一正輸入端，而一閥值電壓供應(yīng)于所述正輸入端；一第二放大器，具有一正輸入端，連接到所述反饋信號，且所述第二放大器的一負輸入端連接到所述第二放大器的一輸出端；一第一晶體管，耦接到所述第一放大器的一輸出端，并根據(jù)所述閥值電壓和所述反饋電壓而產(chǎn)生一第一晶體管電流；一第一電阻器，從所述第一晶體管連接到所述第二放大器的所述輸出端；以及形成一電流鏡的一第二晶體管和一第三晶體管，用于根據(jù)所述第一晶體管電流而產(chǎn)生所述調(diào)整信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測變壓器的反射電壓的控制電路，檢測電路來采樣反射電壓。因為在輕負載狀態(tài)下，反射電壓的脈沖寬度較窄，所以可利用偏壓電路來產(chǎn)生偏壓信號，以幫助檢測反射電壓。此外，消隱電路(blanking circuit)確保反射電壓的最小脈沖寬度。
文檔編號G05F1/10GK101026340SQ20061000319
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者楊大勇, 李俊慶, 曹峰誠 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司