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控制裝置制造方法

文檔序號(hào):6303092閱讀:231來(lái)源:國(guó)知局
控制裝置制造方法
【專利摘要】一種控制裝置,用以控制可編程功率轉(zhuǎn)換器。此控制裝置包括控制電路、切換控制器以及第一光耦合器。控制電路生成可編程電壓參考信號(hào),以調(diào)節(jié)可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓??刂齐娐钒ǚ答侂娐?,其檢測(cè)輸出電壓,以根據(jù)可編程電壓參考信號(hào)以及輸出電壓來(lái)生成反饋信號(hào)。切換控制器檢測(cè)該變壓器的切換電流,以根據(jù)反饋信號(hào)以及變壓器的切換電流來(lái)生成切換信號(hào)。切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以生成輸出電壓以及輸出電流。第一光耦合器將反饋信號(hào)由控制電路傳送至切換控制器??刂齐娐肺挥谧儔浩鞯拇渭?jí)側(cè),且切換控制器位于變壓器的初級(jí)側(cè)。
【專利說(shuō)明】控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可編程功率轉(zhuǎn)換器,特別是涉及一種初級(jí)側(cè)控制可編程功率轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今移動(dòng)式裝置(例如筆記型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話以及平板計(jì)算機(jī))的電源供應(yīng)器的制造商提出各種不同的設(shè)計(jì)以對(duì)具有不同電壓與電流特性的這些移動(dòng)式裝置進(jìn)行供電。因此,具有多個(gè)移動(dòng)式裝置的使用者經(jīng)常必須攜帶這些電源供應(yīng)器以提供電源給各個(gè)移動(dòng)裝置,這對(duì)于常攜帶這些移動(dòng)裝置的使用者而言造成很大的負(fù)擔(dān)。因此,用來(lái)解決上述問題的功率轉(zhuǎn)換器需求是能提供大范圍的輸出電壓與輸出電流(例如5V?20V以及0.5A?5A)的可編程能力。此電性特征可由使用者來(lái)選擇,以決定哪一移動(dòng)式裝置將被供電。然而,可編程功率轉(zhuǎn)換器一般難以達(dá)到較佳的效能,例如高效率、快速回路響應(yīng),以及較佳的回路穩(wěn)定性等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此,本發(fā)明的目的在于解決上述問題,且實(shí)現(xiàn)具有快速回路響應(yīng)、較佳回路穩(wěn)定性以及高效率的可編程功率轉(zhuǎn)換器。
[0004]本發(fā)明提供一種控制裝置,用以控制可編程功率轉(zhuǎn)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。控制電路生成可編程電壓參考信號(hào),以調(diào)節(jié)可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。控制電路包括反饋電路,其檢測(cè)輸出電壓,以根據(jù)可編程電壓參考信號(hào)以及輸出電壓來(lái)生成反饋信號(hào)。切換控制器檢測(cè)該變壓器的切換電流,以根據(jù)反饋信號(hào)以及變壓器的切換電流來(lái)生成切換信號(hào)。切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以生成輸出電壓以及輸出電流。第一光耦合器將反饋信號(hào)由控制電路傳送至切換控制器。控制電路位于變壓器的次級(jí)側(cè),且切換控制器位于變壓器的初級(jí)側(cè)??刂齐娐肪哂型ㄐ沤涌谝耘c復(fù)數(shù)外部裝置通信。切換控制器檢測(cè)變壓器的反射信號(hào),以根據(jù)變壓器的去磁化時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。切換控制器檢測(cè)反射信號(hào),以執(zhí)行在切換控制器內(nèi)的過(guò)電壓保護(hù)。第二光耦合器將控制電路的控制信號(hào)傳送至切換控制器。
[0005]控制電路還包括數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器、微控制器以及模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器。數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器生成可編程過(guò)電壓閾值,以執(zhí)行在控制電路內(nèi)的過(guò)電壓保護(hù)。反饋電路包括過(guò)電壓保護(hù)電路。過(guò)電壓保護(hù)電路藉由比較輸出電壓與可編程過(guò)電壓閾值來(lái)生成控制信號(hào)。每當(dāng)可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),可編程過(guò)電壓閾值將重置至最小值??刂菩盘?hào)用來(lái)生成過(guò)電壓信號(hào)以禁用切換信號(hào)。
[0006]微控制器編程可編程電壓參考信號(hào)以及控制信號(hào)。控制信號(hào)通過(guò)第二光耦合器來(lái)控制切換控制器。反饋電路還包括監(jiān)控計(jì)時(shí)器,接收來(lái)自微控制器的一支配信號(hào)。假使支配信號(hào)非周期性地及時(shí)生成,監(jiān)控計(jì)時(shí)器將生成逾時(shí)信號(hào)。可編程過(guò)電壓閾值將根據(jù)逾時(shí)信號(hào)而重置至最小值。模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測(cè)可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出耦接微控制器。微控制器具有內(nèi)存電路,且此內(nèi)存電路包括程序內(nèi)存以及數(shù)據(jù)內(nèi)存。控制電路生成控制信號(hào)以編程在切換控制器內(nèi)的過(guò)電壓閾值,以用于可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的過(guò)電壓保護(hù)。控制電路生成控制信號(hào)以控制在切換控制器內(nèi)的電流限制閾值,藉此調(diào)節(jié)可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。每當(dāng)可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),電流限制閾值以及過(guò)電壓閾值將重置為各自的最小值。假使控制信號(hào)沒有及時(shí)地生成,電流限制閾值以及過(guò)電壓閾值將被重置為各自的最小值。控制信號(hào)由脈沖位置調(diào)制方式來(lái)調(diào)制。每當(dāng)可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),可編程電壓參考信號(hào)將重置為初始值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器。
[0008]圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,初級(jí)側(cè)控制的可編程轉(zhuǎn)換器內(nèi)的控制電路。
[0009]圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,控制電路內(nèi)的反饋電路。
[0010]圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,反饋電路的誤差放大電路。
[0011]圖5表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,反饋電路內(nèi)的保護(hù)電路。
[0012]圖6表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,保護(hù)電路內(nèi)的計(jì)時(shí)器。
[0013]圖7表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。
[0014]圖8表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,切換控制器的脈寬調(diào)制電路。
[0015]圖9表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,切換控制器的可編程電路。
[0016]圖10表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,可編程電路內(nèi)的脈沖位置調(diào)制電路。
[0017]圖11表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,控制信號(hào)、斜坡信號(hào)、同步信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)以及解調(diào)信號(hào)的波形。
[0018]圖12表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,控制信號(hào)、重置信號(hào)以及保護(hù)信號(hào)的波形。
[0019]附圖符號(hào)說(shuō)明
[0020]圖1:
[0021]10?變壓器;
[0022]15、16?電阻器;
[0023]20?功率開關(guān);
[0024]25?感測(cè)電阻器;
[0025]30?整流器;
[0026]40、45?輸出電容器;
[0027]50?第一光稱合器;
[0028]51、61?電阻器;
[0029]60?第二光耦合器;
[0030]70?電容器;
[0031]75?外部裝置;
[0032]100?控制電路;
[0033]300?切換控制器;
[0034]I。?輸出電流;
[0035]Na?輔助線圈;[0036]Np?初級(jí)側(cè)線圈;
[0037]Ns?次級(jí)側(cè)線圈;
[0038]Vb?反饋信號(hào);
[0039]Vcs?電流信號(hào);
[0040]Vfb?反饋信號(hào);
[0041]V。?輸出電壓;
[0042]Vs?反射信號(hào);
[0043]Scomv?電壓反饋信號(hào);
[0044]Sff?切換信號(hào);
[0045]Sx?控制信號(hào);
[0046]Sy?控制信號(hào);
[0047]圖2:
[0048]75?外部裝置;
[0049]80?微控制器;
[0050]81、82?寄存器;
[0051]85?內(nèi)存電路;
[0052]86、87?電阻器;
[0053]91,92?數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器;95?模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器;
[0054]100?控制電路;
[0055]200?反饋電路;
[0056]ITF?通信界面;
[0057]Nb?總線信號(hào);
[0058]Scnt?支配信號(hào);
[0059]Scqmv?電壓反饋信號(hào);
[0060]Sx?控制信號(hào);
[0061]Vf?反饋電壓;
[0062]Vfb?反饋信號(hào);
[0063]V0?輸出電壓;
[0064]Vov?過(guò)電壓閾值;
[0065]Vw?電壓參考信號(hào);
[0066]圖3:
[0067]200?反饋電路;
[0068]210?誤差放大電路;
[0069]250?保護(hù)電路;
[0070]Nb?總線信號(hào);
[0071]Scnt?支配信號(hào);
[0072]Scqmv?電壓反饋信號(hào);
[0073]Sx?控制信號(hào);
[0074]Vf?反饋電壓;[0075]Vfb?反饋信號(hào);
[0076]V。?輸出電壓;
[0077]Vw?過(guò)電壓閾值;
[0078]Vw?電壓參考信號(hào);
[0079]圖4:
[0080]210?誤差放大電路;
[0081]Scomv?電壓反饋信號(hào);
[0082]Vf?反饋電壓;
[0083]Vfb?反饋信號(hào);
[0084]Vw?電壓參考信號(hào);
[0085]240?誤差放大電路;
[0086]245 ?緩沖器(0D);
[0087]圖5:
[0088]250?保護(hù)電路;
[0089]251?反相器;
[0090]252 ?與門;
[0091]253?觸發(fā)器;
[0092]256、257 ?電阻器;
[0093]260?多工器;
[0094]265?比較器;
[0095]271、272 ?晶體管;
[0096]280?計(jì)時(shí)器;
[0097]CLR?輸入信號(hào);
[0098]Nb?總線信號(hào);
[0099]RST?通電復(fù)位信號(hào);
[0100]Sgnt?支配信號(hào);
[0101]Sx?控制信號(hào);
[0102]Tmjt?逾時(shí)信號(hào);
[0103]V’。?經(jīng)衰減的輸出電壓;
[0104]V0?輸出電壓;
[0105]Vov?過(guò)電壓閾值;
[0106]Vt?閾值;
[0107]圖6:
[0108]280?計(jì)時(shí)器;
[0109]281?反相器;
[0110]282?晶體管;
[0111]283?電流源;
[0112]285?電容器;
[0113]290?比較器;[0114]CLR?輸入信號(hào);
[0115]Tout?逾時(shí)信號(hào);
[0116]Vth ?閾值;
[0117]圖7:
[0118]300?切換控制器;
[0119]310?電壓檢測(cè)電路;
[0120]315?比較器;
[0121 ] 320?電流檢測(cè)電路;
[0122]325?誤差放大器;
[0123]326?電容器;
[0124]331 ?或門;
[0125]335、337、338 ?電阻器;
[0126]336?晶體管;
[0127]350?脈寬調(diào)制電路;
[0128]400?可編程電路;
[0129]Iea?電流回路信號(hào);
[0130]Ifb?電流反饋信號(hào);
[0131]OFF?關(guān)閉信號(hào);
[0132]OV?過(guò)電壓信號(hào);
[0133]PRT?保護(hù)信號(hào);
[0134]REF_I?參考信號(hào);
[0135]REF_V?參考信號(hào);
[0136]RST?通電復(fù)位信號(hào);
[0137]Tds?放電時(shí)間信號(hào);
[0138]Va?次級(jí)側(cè)反饋信號(hào);
[0139]Vb?反饋信號(hào);
[0140]Vcs?電流信號(hào);
[0141]Vea?電壓回路信號(hào);
[0142]Vs?反射信號(hào);
[0143]Sw?切換信號(hào);
[0144]Sy?控制信號(hào);
[0145]圖8:
[0146]350?脈寬調(diào)制電路;
[0147]351?反相器;
[0148]360?振蕩器;
[0149]365、367 ?比較器;
[0150]370 ?與門;
[0151]375?觸發(fā)器;
[0152]Ifb?電流反饋信號(hào);[0153]OFF?關(guān)閉信號(hào);
[0154]PLS?時(shí)鐘信號(hào);
[0155]RMP?斜坡信號(hào);
[0156]RST?通電復(fù)位信號(hào);
[0157]Sw?切換信號(hào);
[0158]Va?次級(jí)側(cè)反饋信號(hào);
[0159]圖9:
[0160]400?可編程電路;
[0161]410?電流源;
[0162]415?比較器;
[0163]420、425 ?計(jì)時(shí)器;
[0164]421、427 ?反相器;
[0165]426 ?與門;
[0166]450?數(shù)字解碼器;
[0167]460、465 ?寄存器;
[0168]470、475?數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器;
[0169]480、485 ?加法器;
[0170]500?脈沖位置調(diào)制電路;
[0171]Ij?電流調(diào)整信號(hào);
[0172]Ikf?參考信號(hào);
[0173]Nm?數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);
[0174]PRT?保護(hù)信號(hào);
[0175]REF_I?參考信號(hào);
[0176]REF_V?參考信號(hào);
[0177]PSET?重置信號(hào);
[0178]RST?通電復(fù)位信號(hào);
[0179]Sm?解調(diào)信號(hào);
[0180]Spu?脈沖信號(hào);
[0181]Sy?控制信號(hào);
[0182]SYNC?同步信號(hào);
[0183]Vj?電壓調(diào)整信號(hào);
[0184]Vkf?參考信號(hào);
[0185]Vti ?閾值;
[0186]圖10:
[0187]500?脈沖位置調(diào)制電路;
[0188]510?晶體管;
[0189]511?電阻器;
[0190]512?電流源;
[0191 ]520?電容器;[0192]530?比較器;
[0193]570?觸發(fā)器;
[0194]580?脈沖生成電路;
[0195]SLP?斜坡信號(hào);
[0196]RST?通電復(fù)位信號(hào);
[0197]Sd?數(shù)據(jù)信號(hào);
[0198]Sm?解調(diào)信號(hào);
[0199]Spu?脈沖信號(hào);
[0200]SYNC?同步信號(hào);
[0201]Vt2 ?閾值;
[0202]圖11:
[0203]Sd?數(shù)據(jù)信號(hào);
[0204]Sm?解調(diào)信號(hào);
[0205]Sx?控制信號(hào);
[0206]Sy?控制信號(hào);
[0207]SLP?斜坡信號(hào);
[0208]SYNC?同步信號(hào);
[0209]Vt2 ?閾值;
[0210]圖11:
[0211]PRT?保護(hù)信號(hào);
[0212]Sx?控制信號(hào);
[0213]Sy?控制信號(hào);
[0214]SLP?斜坡信號(hào);
[0215]SYNC?同步信號(hào);
[0216]Τοτ、Τον ?期間;
[0217]Vt2 ?閾值;
【具體實(shí)施方式】
[0218]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,下文特舉一較佳實(shí)施例,并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0219]本發(fā)明提供一種控制裝置,用來(lái)控制初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器。可編程功率轉(zhuǎn)換器可提供寬范圍的輸出電壓\以及輸出電流V例如5V?20V以及0.5Α?5V。對(duì)于初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器而言,一般難以發(fā)展出具有成本效益的方法且難以實(shí)現(xiàn)較佳的保護(hù),例如過(guò)電流保護(hù)以及限電流保護(hù)。本發(fā)明的目的在于解決此問題,以實(shí)現(xiàn)初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器低成本以及較佳效能。
[0220]圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器包括變壓器10、分壓器、切換控制器300、功率開關(guān)20、感測(cè)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、第一光稱合器50以及第二光稱合器60。變壓器10具有初級(jí)側(cè)線圈ΝΡ、次級(jí)側(cè)線圈Ns以及輔助線圈Να。分壓器是由電阻器15與16所組成??刂齐娐?00用來(lái)檢測(cè)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vtj,以形成反饋回路。控制電路100生成反饋信號(hào)Vfb,其通過(guò)第一光耦合器50耦合至切換控制器300,藉以調(diào)節(jié)輸出電壓\??刂齐娐?00還生成控制信號(hào)Sx,其用通過(guò)第二光耦合器60來(lái)控制切換控制器300??刂菩盘?hào)Sx用來(lái)編程切換控制器300的多個(gè)參數(shù)并提供保護(hù)能力。電阻器51則是施加偏壓于第一光稱合器50以生成操作電流。電阻器61則用來(lái)限制第二光稱合器60的操作電流??刂齐娐?00包括通信接口 IFT (例如USB-PD、IEEE UPAMD1823、單線通信(one-wirecommunication)),以用來(lái)與一外部裝置(external device, ED) 75進(jìn)行通信,其中,夕卜部裝置75可以是移動(dòng)式電話、平板計(jì)算機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)等等。
[0221]第一光稱合器50將根據(jù)反饋信號(hào)Vfb來(lái)生成反饋信號(hào)VB。第二光稱合亦60將根據(jù)控制信號(hào)Sx來(lái)生成控制信號(hào)Sy。切換控制器300生成切換信號(hào)Sw,以切換變壓器10的初級(jí)側(cè)線圈Np以及由變壓器10的次級(jí)側(cè)線圈Ns通過(guò)整流器30與輸出電容器40來(lái)生成輸出電壓I以及輸出電流變壓器10還生成反射信號(hào)Vs,其由分壓器的共同接點(diǎn)耦合至切換控制器300。感測(cè)電阻器25用來(lái)感測(cè)變壓器10的切換電流,以生成耦合至切換控制器300的電流信號(hào)Ves。切換控制器300根據(jù)反饋信號(hào)Vb、控制信號(hào)SY、反射信號(hào)Vs以及電流信號(hào)Ves來(lái)生成切換信號(hào)Sw??刂齐娐?00位于變壓器10的次級(jí)側(cè),而切換控制器300位于變壓器10的初級(jí)側(cè)。
[0222]圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)的控制電路100??刂齐娐?00包括微控制器80、由電阻器86與87的分壓器、寄存器81與82、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器91與92、模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器95以及反饋電路200。微控制器80具有內(nèi)存電路85,其包括程序內(nèi)存以及數(shù)據(jù)內(nèi)存。微控制器80生成支配信號(hào)Scmt以及總線信號(hào)Nb??偩€信號(hào)Nb為雙向(輸入/輸出)。微控制器80耦接通信接口 ITF,以與外部裝置75通信??偩€信號(hào)Nb用來(lái)控制模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器95以及數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器91與92。數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器91與92由來(lái)自微控制器80的總線信號(hào)Nb分別通過(guò)寄存器81與82來(lái)控制。
[0223]分壓器檢測(cè)輸出電壓\且根據(jù)輸出電壓\來(lái)生成反饋電壓VF。反饋電壓Vf耦合至模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器95。因此,通過(guò)總線信號(hào)Nb,微控制器80可讀取輸出電壓\的信息。微控制器80控制數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器91與92的輸出。數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器91生成電壓參考信號(hào)Vw,以控制輸出電壓\。數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器92生成過(guò)電壓閾值Vw,用于功率轉(zhuǎn)換器的過(guò)電壓保護(hù)。電壓參考信號(hào)Vw以及過(guò)電壓閾值Vw為可編程的。每當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),過(guò)電壓閾值Vw將重置為初始值。微控制器80將根據(jù)輸出電壓\的電平來(lái)控制過(guò)電壓閾值Vw。當(dāng)控制電路100的電源開啟時(shí),寄存器81與82將重置為初始值。舉例來(lái)說(shuō),寄存器81的初始值將生成電壓參考信號(hào)Vkv的最小值,以生成5V的輸出電壓\。
[0224]反饋電路200根據(jù)電壓參考信號(hào)Vkv、過(guò)電壓閾值Vw、輸出電壓Vtj、反饋電壓Vf、支配信號(hào)Sot以及總線信號(hào)Nb來(lái)生成電壓反饋信號(hào)Sotv、反饋信號(hào)Vfb以及控制信號(hào)Sx。
[0225]圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,控制電路的反饋電路200。反饋電路200包括誤差放大電路210以及保護(hù)電路250。誤差放大電路210根據(jù)電壓參考信號(hào)Vkv以及反饋信號(hào)Vf來(lái)生成電壓反饋信號(hào)Sotv以及反饋信號(hào)VFB。保護(hù)電路250根據(jù)過(guò)電壓閾值Vw、輸出電壓Vtj、支配信號(hào)Scnt以及總線信號(hào)Nb來(lái)生成信號(hào)Sx。如此一來(lái),微控制器80可通過(guò)支配信號(hào)SeNT來(lái)編程控制信號(hào)Sx。
[0226]圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,反饋電路200的誤差放大電路210。誤差放大電路240根據(jù)反饋電壓Vf以及電壓參考信號(hào)Vrv生成電壓反饋信號(hào)Scxil^電壓反饋信號(hào)Scmmv稱合至電容器70以用于回路補(bǔ)償。電壓反饋信號(hào)Sotv還耦接緩沖器(OD)245,以生成反饋信號(hào)Vfb。緩沖器245的輸出為開路漏極型態(tài)。
[0227]圖5表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,反饋電路200的保護(hù)電路250。保護(hù)電路250包括多工器260、計(jì)時(shí)器280、反相器251、比較器265、晶體管271與272、與門252、觸發(fā)器253以及由電阻器256與257所組成的分壓器。支配信號(hào)Scnt通過(guò)反相器251來(lái)生成輸入信號(hào)CLR,以用來(lái)清除計(jì)時(shí)器280(其為監(jiān)控計(jì)時(shí)器(watchdog timer))。假使支配信號(hào)SeNT并非是周期性地生成,計(jì)時(shí)器280將生成逾時(shí)信號(hào)Tqut。逾時(shí)信號(hào)Tqut以及電復(fù)位(power-on-reset)信號(hào)RST通過(guò)與門252來(lái)重置觸發(fā)器253。觸發(fā)器253是由微控制器80通過(guò)總線信號(hào)Nb來(lái)設(shè)定。過(guò)電壓閾值Vqv以及閾值Vt通過(guò)多工器260耦合至比較器265。多工器260由觸發(fā)器253所控制。當(dāng)觸發(fā)器253被設(shè)定時(shí),過(guò)電壓閾值VtjJf耦合至比較器265的負(fù)端。假使觸發(fā)器253被重置,閾值Vt將耦合至比較器265的負(fù)端以用于過(guò)電壓保護(hù)。輸出電壓\被電阻器256與257所形成的分壓器衰減以成為經(jīng)衰減的輸出電壓V’ 0。經(jīng)衰減的輸出電壓V’ ο耦合至比較器265的正端。比較器265、晶體管271以及電阻器256與257組成的分壓器形成過(guò)電壓保護(hù)電路。閾值Vt是執(zhí)行過(guò)電壓保護(hù)的最小閾值。過(guò)電壓保護(hù)的過(guò)電壓閾值Vw由微控制80來(lái)編程。假使支配信號(hào)Scmt非周期性地實(shí)時(shí)生成,此過(guò)電壓閾值Vw將重置為其最小值。在本發(fā)明的一實(shí)施例中,對(duì)于12V的輸出電壓Vtj而言,過(guò)電壓閾值Vw將被編成為14V ;對(duì)于5V的輸出電壓\而言,過(guò)電壓閾值Vw將被編成為6V。假使支配信號(hào)Scnt沒有及時(shí)地由微控制器80生成,過(guò)電壓閾值Vw將重置為6V,即使輸出電壓\設(shè)定在12V。當(dāng)微控制器 80不正確地操作時(shí),上述機(jī)制將保護(hù)功率轉(zhuǎn)換器以避免非正常操作。比較器265的輸出驅(qū)動(dòng)晶體管271以生成控制信號(hào)Sx。支配信號(hào)Scnt也驅(qū)動(dòng)晶體管272來(lái)生成控制信號(hào)Sx。晶體管271與272的漏極彼此連接在一起以生成控制信號(hào)Sx。因此,控制信號(hào)Sx是用來(lái)保護(hù)可編程功率轉(zhuǎn)換器并控制切換控制器300。
[0228]圖6表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,保護(hù)電路250的計(jì)時(shí)器280。計(jì)時(shí)器280的功能操作如同一監(jiān)控計(jì)時(shí)器。計(jì)時(shí)器280包括反相器281、晶體管282、電流源283、電容器285以及比較器290。定電流源283用來(lái)對(duì)電容器285充電。被提供至計(jì)時(shí)器280的重置輸入的輸入信號(hào)CLR通過(guò)反相器281以及晶體管282來(lái)使電容器285放電。假使電容器285沒有及時(shí)地由輸入信號(hào)CLR來(lái)完全放電,當(dāng)跨越電容器285的電壓高于閾值Vth時(shí),比較器290將生成逾時(shí)信號(hào)Totjt。
[0229]圖7表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,初級(jí)側(cè)控制的可編程功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器300。切換控制器300包括電壓檢測(cè)電路310、電流檢測(cè)電路320、比較器315、誤差放大器325、或門331、電容器326、脈寬調(diào)制電路350、可編程電路400、晶體管336以及電阻器335、337與338。電壓檢測(cè)電路310根據(jù)反射信號(hào)Vs生成電壓回路信號(hào)Vea以及放電時(shí)間信號(hào)TDS。電壓回路信號(hào)Vea與輸出電壓Vo相關(guān)連。放電時(shí)間信號(hào)Tds則與變壓器10的去磁化時(shí)間相關(guān)連。電流檢測(cè)電路320根據(jù)電流信號(hào)Vcs以及放電時(shí)間信號(hào)Tds來(lái)生成電流回路信號(hào)IEA。電壓檢測(cè)電路310以及電流檢測(cè)電路320是涉及功率轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)(primary side regulation,PSR)的技術(shù)。初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容可以在一些已知技術(shù)中獲得,例如編號(hào)為 6,997,824 且名稱為” Control circuit for controlling outputcurrent at the primary side of a power converter”的美國(guó)專利、編號(hào)為 7,016,204且名稱為”Close-loop PWM controller for primary-side controlled power converters,,的美國(guó)專利以及編號(hào)為7,352,595且名稱為” Primary-side controlled switchingregulator”的美國(guó)專利。
[0230]電壓反饋信號(hào)Vea耦接比較器315。當(dāng)電壓反饋信號(hào)Vea的幅值大于參考信號(hào)REF_V的幅值時(shí),比較器315生成過(guò)電壓信號(hào)0V。參考信號(hào)REF_V也稱為過(guò)電壓閾值。電流回路信號(hào)Iea耦合至誤差放大器325。電流回路信號(hào)Iea與參考信號(hào)REF_I —起通過(guò)誤差放大器325生成電流反饋信號(hào)IFB。參考信號(hào)REF_I也稱為電流限制閾值。電容器326耦接電流反饋信號(hào)Ifb以用于回路補(bǔ)償??删幊屉娐?00根據(jù)控制信號(hào)Sy以及通電復(fù)位信號(hào)RST來(lái)生成參考信號(hào)REF_V與REF_I以及保護(hù)信號(hào)PRT。每當(dāng)可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),參考信號(hào)REF_V與REF_I將被重置為其各自的初始值。參考信號(hào)REF_V作為用于過(guò)電壓保護(hù)的過(guò)電壓閾值。此過(guò)電壓保護(hù)通過(guò)反射信號(hào)Vs的檢測(cè)而運(yùn)作。參考信號(hào)REF_I則作為電流參考信號(hào),用來(lái)調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流L。
[0231]保護(hù)信號(hào)PRT以及過(guò)電壓信號(hào)OV提供至或門331以生成關(guān)閉信號(hào)OFF。電阻器335用來(lái)拉高反饋信號(hào)VB。反饋信號(hào)Vb通過(guò)晶體管336以及電阻器337與338來(lái)生成次級(jí)側(cè)反饋信號(hào)\。脈寬調(diào)制電路350根據(jù)次級(jí)側(cè)反饋信號(hào)\、電流反饋信號(hào)Ifb、關(guān)閉信號(hào)OFF以及通電復(fù)位信號(hào)RST來(lái)生成切換信號(hào)Sw。
[0232]圖8表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,切換控制器300的脈寬調(diào)制電路350。脈寬調(diào)制電路350包括振蕩器360、比較器365與367、反相器351、與門370以及觸發(fā)器375。振蕩器360生成時(shí)鐘信號(hào)PLS以及斜坡信號(hào)RMP。時(shí)鐘信號(hào)PLS通過(guò)觸發(fā)器375來(lái)周期性地致能切換信號(hào)Sw。一旦斜坡信號(hào)RMP高于電流反饋信號(hào)Ifb,切換信號(hào)Sw將被禁用。或者,一旦斜坡信號(hào)RMP高于次級(jí)側(cè)反饋信號(hào)\,切換信號(hào)Sw將被禁用。關(guān)閉信號(hào)OFF也通過(guò)反相器351以及與門370來(lái)禁用切換信號(hào)Sw。
[0233]圖9表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,切換控制器300的可編程電路400??删幊屉娐?00包括電流源410、比較器`415、脈沖位置調(diào)制(pulse-position modulation)電路500、數(shù)字解碼器450、寄存器460與465、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器470與475、加法器480與485、反相器427與421、計(jì)時(shí)器420與425以及與門426。電流源410將控制信號(hào)Sy拉高。一但控制信號(hào)Sy低于閾值VT1,比較器415將生成脈沖信號(hào)SPU。脈沖位置調(diào)制電路500根據(jù)獲得自控制信號(hào)Sy的脈沖信號(hào)Spu來(lái)生成解調(diào)信號(hào)Sm以及同步信號(hào)SYNC。如此一來(lái),控制信號(hào)Sy通過(guò)脈沖位置調(diào)制方式來(lái)調(diào)制。解調(diào)信號(hào)Sm以及同步信號(hào)SYNC耦合至數(shù)字解碼器450以生成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Nm。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Nm儲(chǔ)存至寄存器460與寄存器465。寄存器460耦接數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器470,藉以生成電壓調(diào)整信號(hào)加法器480通過(guò)將參考信號(hào)Vkf與電壓調(diào)整信號(hào)Vj相加來(lái)生成參考信號(hào)REF_V。
[0234]寄存器465耦接數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器475以生成電流調(diào)整信號(hào)加法器485通過(guò)將參考信號(hào)Ikf與電流調(diào)整信號(hào)Ij相加來(lái)生成參考信號(hào)REF_I。因此,參考信號(hào)
REF_I可由微控制器80來(lái)編程。變壓器10的反射電壓Vs用于在切換控制器300內(nèi)的過(guò)電流保護(hù)。此過(guò)電流保護(hù)(對(duì)于輸出電壓%的過(guò)電流保護(hù))的閾值可在變壓器10的次級(jí)側(cè)由控制器100來(lái)編程。此外,輸出電流Itj的值可在變壓器10的次級(jí)側(cè)由控制器100來(lái)編程。
[0235]脈沖信號(hào)Sr^耦合至計(jì)時(shí)器420,用于檢測(cè)脈沖信號(hào)Spu的脈沖寬度。假使脈沖信號(hào)Spu的脈沖寬度超過(guò)期間Tqv,保護(hù)信號(hào)PRT將由計(jì)時(shí)器420通過(guò)反相器421來(lái)生成。此保護(hù)信號(hào)PRT耦合來(lái)禁用切換信號(hào)Sw。由于當(dāng)輸出電壓V。的過(guò)電壓狀態(tài)在變壓器10的次級(jí)側(cè)由控制電路100所檢測(cè)到時(shí),控制信號(hào)Sx (以及脈沖信號(hào)Spu)的脈沖寬度將大于期間Tw,所以一旦輸出電壓\的過(guò)電壓狀態(tài)被檢測(cè)到,切換信號(hào)Sw將被禁用。
[0236]計(jì)時(shí)器425通過(guò)反相器427接收脈沖信號(hào)SPU。一旦脈沖信號(hào)Spu的脈沖寬度沒有超過(guò)特定期間TQT,計(jì)時(shí)器425將通過(guò)與門426生成重置信號(hào)PSET。通電復(fù)位信號(hào)RST也通過(guò)與門426來(lái)生成重置信號(hào)PSET。重置信號(hào)PSET用來(lái)清除寄存器460與465以將電壓調(diào)整信號(hào)' 以及電流調(diào)整信號(hào)Ij的值重置為零。因此,一旦控制信號(hào)Sx沒有由控制電路100周期性地實(shí)時(shí)生成,參考信號(hào)設(shè)定為最小值(Vkf)以用于過(guò)電壓保護(hù)。此外,一旦控制信號(hào)SfS有由控制電路100周期性地實(shí)時(shí)生成,參考信號(hào)REF_I將設(shè)定為最小值(Ikf)以調(diào)節(jié)輸出電流I。。因此,假使微控制器80非適當(dāng)?shù)夭僮?,過(guò)電壓閾值REF_V以及電流限制閾值REF_I將重置為其各自的最小值。因此,由控制電路100所生成的控制信號(hào)Sx可用于:
[0237](I)當(dāng)在控制電路100檢測(cè)到過(guò)電壓狀態(tài)時(shí),用于過(guò)電壓保護(hù)。
[0238](2)在切換控制器300中的通信,以設(shè)定過(guò)電壓閾值(REF_V)以及電流限制閾值REF_I。
[0239](3)重置在切換控制器300內(nèi)的計(jì)時(shí)器420以確保控制電路100適當(dāng)?shù)夭僮?,除此之外,過(guò)電壓閾值REF_V以及電流限制閾值(電流參考信號(hào),REF_I)將重置為其各自的最小值,以保護(hù)并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。
[0240]圖10表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例,可編程電路400的脈沖位置調(diào)制電路。脈沖位置調(diào)制電路500操作如同解調(diào)器,適用于具有脈沖位置調(diào)制的輸入信號(hào)。脈沖位置調(diào)制電路500包括晶體管510、電阻器511、電流源512、電容器520、比較器530、觸發(fā)器570以及脈沖生成電路580。電流源512對(duì)電容器520充電。脈沖信號(hào)Spu通過(guò)晶體管510以及電阻器511來(lái)使電容器520放電。斜坡信號(hào)SLP由跨于電容器520兩端而生成。一旦斜坡信號(hào)SLP高于閾值\2,比較器530將生成數(shù)據(jù)信號(hào)SD。數(shù)據(jù)信號(hào)Sd將根據(jù)脈沖信號(hào)Spu來(lái)鎖存至觸發(fā)器570,以生成解調(diào)信號(hào)SM。觸發(fā)器570由通電復(fù)位信號(hào)RST重置。脈沖信號(hào)Spu還通過(guò)脈沖生成電路580來(lái)生成同步信號(hào)SYNC。
[0241]圖11表示控制信號(hào)Sx與SY、斜坡信號(hào)SLP、同步信號(hào)SYNC、數(shù)據(jù)信號(hào)Sd以及解調(diào)信號(hào)Sm的波形。這些波形表示出解調(diào)信號(hào)Sm根據(jù)控制信號(hào)Sx的脈沖位置而生成。
[0242]圖12表示控制信號(hào)Sx與SY、重置信號(hào)PSET以及保護(hù)信號(hào)PRT。假使控制信號(hào)SX的生成期間沒有長(zhǎng)于期間Tot,將生成重置信號(hào)PSET。假使控制信號(hào)Sx的脈沖寬度大于期間Tqv,將生成保護(hù)信號(hào)PRT。
[0243]本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭示如上,然其并非用以限定本發(fā)明的范圍,本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下,可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種控制裝置,用以控制可編程功率轉(zhuǎn)換器,包括: 控制電路,生成可編程電壓參考信號(hào),以調(diào)節(jié)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓; 其中,所述控制電路包括: 反饋電路,檢測(cè)所述輸出電壓,以根據(jù)所述可編程電壓參考信號(hào)以及所述輸出電壓來(lái)生成反饋信號(hào); 切換控制器,檢測(cè)變壓器的切換電流,以根據(jù)所述反饋信號(hào)以及所述變壓器的所述切換電流來(lái)生成切換信號(hào),其中,所述切換信號(hào)用來(lái)切換所述變壓器以生成所述輸出電壓以及輸出電流;以及 第一光耦合器,將所述反饋信號(hào)由所述控制電路傳送至所述切換控制器; 其中,所述控制電路位于所述變壓器的次級(jí)側(cè),且所述切換控制器位于所述變壓器的初級(jí)側(cè);以及 其中,所述控制電路具有通信接口以與復(fù)數(shù)外部裝置通信。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置,其中,所述切換控制器檢測(cè)所述變壓器的反射信號(hào),以根據(jù)所述變壓器的去磁化時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電流。
3.如權(quán)利要求1所述的控制裝置,其中,所述切換控制器檢測(cè)反射信號(hào),以執(zhí)行在所述切換控制器內(nèi)的過(guò)電壓保護(hù)。
4.如權(quán)利要求3所述的控制裝置,還包括: 第二光耦合器,將所述控制電路的控制信號(hào)傳送至所述切換控制器。
5.如權(quán)利要求4所述的控制裝`置,其中,所述控制電路還包括: 數(shù)字轉(zhuǎn)模擬轉(zhuǎn)換器,生成可編程過(guò)電壓閾值,以執(zhí)行在所述控制電路內(nèi)的過(guò)電壓保護(hù); 其中,所述反饋電路包括: 過(guò)電壓保護(hù)電路,藉由比較所述輸出電壓與所述可編程過(guò)電壓閾值來(lái)生成所述控制信號(hào); 其中,每當(dāng)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),所述可編程過(guò)電壓閾值將重置至最小值,以及所述控制信號(hào)用來(lái)生成過(guò)電壓信號(hào)以禁用所述切換信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的控制裝置,其中,所述控制電路還包括: 微控制器,編程所述可編程電壓參考信號(hào)以及所述控制信號(hào); 其中,所述控制信號(hào)通過(guò)所述第二光耦合器來(lái)控制所述切換控制器。
7.如權(quán)利要求6所述的控制裝置,其中,所述反饋電路還包括: 監(jiān)控計(jì)時(shí)器,接收來(lái)自所述微控制器的支配信號(hào); 其中,假使所述支配信號(hào)非周期性地及時(shí)生成,所述監(jiān)控計(jì)時(shí)器將生成逾時(shí)信號(hào);以及 其中,所述可編程過(guò)電壓閾值將根據(jù)所述逾時(shí)信號(hào)而重置至最小值。
8.如權(quán)利要求6所述的控制裝置,其中,所述控制電路還包括: 模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器,檢測(cè)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓; 其中,所述模擬轉(zhuǎn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出耦接所述微控制器。
9.如權(quán)利要求6所述的控制裝置,其中,所述微控制器具有內(nèi)存電路,且所述內(nèi)存電路包括程序內(nèi)存以及數(shù)據(jù)內(nèi)存。
10.如權(quán)利要求4所述的控制裝置,其中,所述控制電路生成所述控制信號(hào)以編程在所述切換控制器內(nèi)的過(guò)電壓閾值,以用于所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓的過(guò)電壓保護(hù)。
11.如權(quán)利要求10所述的控制裝置,其中,所述控制電路生成所述控制信號(hào)以控制在所述切換控制器內(nèi)的電流限制閾值,藉此調(diào)節(jié)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電流。
12.如權(quán)利要求11所述的控制裝置,其中,每當(dāng)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),所述電流限制閾值以及所述過(guò)電壓閾值將重置為各自的最小值。
13.如權(quán)利要求11所述的控制裝置,其中,假使所述控制信號(hào)沒有及時(shí)地生成,所述電流限制閾值以及所述過(guò)電壓閾值將被重置為各自的最小值。
14.如權(quán)利要求4所述的控制裝置,其中,所述控制信號(hào)由脈沖位置調(diào)制方式來(lái)調(diào)制。
15.如權(quán)利要求1所述的控制裝置,其中,每當(dāng)所述可編程功率轉(zhuǎn)換器的電源開啟時(shí),所述可編程電壓參考信號(hào)將重`置為初始值。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK103713571SQ201410008637
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月8日
【發(fā)明者】楊大勇 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司, 快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司
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