專(zhuān)利名稱(chēng)：用于功率轉(zhuǎn)換器的具有可編程反饋電路的切換控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器(power converter),且更明確而言，涉及功率 轉(zhuǎn)換器的切換控制器(switching controller )。
背景技術(shù)：
圖l繪示升壓功率轉(zhuǎn)換器(boost power converter)的電路圖。輸入電 壓VrN供應(yīng)至電感器20。整流器30連接于電感器20與升壓功率轉(zhuǎn)換器的 輸出端之間，以提供輸出電壓Vo。輸出電壓Vo為經(jīng)升壓的電壓，其高于 輸入電壓ViN。輸出電壓V。用于對(duì)負(fù)載46供電，負(fù)載46舉例來(lái)說(shuō)，可為 脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)切換電路。功率開(kāi)關(guān)10耦 接至電感器20與整流器30的接點(diǎn)執(zhí)行能量切換以調(diào)整輸出電壓Vo。
在現(xiàn)有的升壓功率轉(zhuǎn)換器中，如果輸入電壓V!N為卯VDC時(shí)，不論負(fù) 載條件為何，輸出電壓Vo將升壓至大約380 VDC。亦即，現(xiàn)有的升壓功率 轉(zhuǎn)換器在負(fù)載46降低至輕負(fù)載條件時(shí)，其輸出電壓Vo仍維持在380 VDC。 然而在輕負(fù)載條件下，輸出電壓Vo僅需(例如)300 VDC的電平即可滿(mǎn)足 負(fù)載端的需求。因此，如上所述輕載時(shí)輸出電壓維持不變將降低轉(zhuǎn)換效率。 冗余的功率將消耗在功率開(kāi)關(guān)10的切換損失及整流器30的功率損失上。
為了避免如上文所提及的冗余功率消耗，圖2繪示用以解決此問(wèn)題的 現(xiàn)有切換控制器100a的示意圖。同時(shí)請(qǐng)參見(jiàn)圖1，升壓功率轉(zhuǎn)換器包括切 換控制器100。切換控制器100的反饋端FB經(jīng)由分壓器50耦接至升壓功 率轉(zhuǎn)換器的輸出端。分壓器50包括兩個(gè)電阻器51及52，其串聯(lián)連接于升 壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出端與接地參考之間。電容器40并聯(lián)連接至分壓器50。 而在電阻器51與52的接點(diǎn)產(chǎn)生在反饋端FB處接收到的輸出信號(hào)VFB。
圖2繪示升壓功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器100a的電路圖。切換控制器 100a包括切換控制電路。切換控制電路包括振蕩器110、非門(mén)150、觸發(fā)器 155、與門(mén)160以及比較器250。振蕩器110產(chǎn)生脈沖信號(hào)PLS及斜坡信號(hào) RMP。觸發(fā)器155接收供應(yīng)電源Vcc,且觸發(fā)器155由脈沖信號(hào)PLS經(jīng)由非門(mén)150計(jì)時(shí)，以在端點(diǎn)SW處啟用切換信號(hào)Vsw。輸出信號(hào)。輸出信號(hào) Vra經(jīng)由反饋端FB供應(yīng)至誤差放大器200a的負(fù)輸入端。第一開(kāi)關(guān)120的 第一端及第二開(kāi)關(guān)130的第一端皆連接至誤差放大器200a的正輸入端。第 一開(kāi)關(guān)120的第二端供應(yīng)有第一參考電壓VH。第二開(kāi)關(guān)130的第二端供應(yīng) 有第二參考電壓VL。第二參考電壓VL低于第一參考電壓VH。第一開(kāi)關(guān)120 由節(jié)能信號(hào)SE經(jīng)由非門(mén)140控制。第二開(kāi)關(guān)130受節(jié)能信號(hào)Se控制。誤差 放大器200a產(chǎn)生反饋信號(hào)VC0M，反饋信號(hào)VcoM輸送至連接至電容器45 的補(bǔ)償端COM。比較器250將斜坡信號(hào)RMP與反饋信號(hào)VC0M進(jìn)行比較。 一旦斜坡信號(hào)RMP高于反饋信號(hào)VC0M,便復(fù)位(reset)觸發(fā)器155,且停用 切換信號(hào)Vsw。
切換控制器100a還包括比較器380,用以將反饋信號(hào)VCOM與輕負(fù)載閾 值VTH進(jìn)行比較。在正常或重負(fù)載條件下，第一開(kāi)關(guān)120接通，且誤差放 大器200a的正輸入端供應(yīng)有第一參考電壓VH。隨著負(fù)載46的負(fù)載條件降 低，輸出信號(hào)VFB相應(yīng)地增加，此將使反饋信號(hào)Vcom降低。 一旦反饋信號(hào) VcoM低于輕負(fù)載閾值Vra,比較器380便產(chǎn)生節(jié)能信號(hào)SE，以接通第二開(kāi) 關(guān)130。節(jié)能信號(hào)SE亦經(jīng)由非門(mén)140斷開(kāi)第一開(kāi)關(guān)120。因此，誤差放大 器200a的正輸入端改由第二參考電壓VL所供應(yīng)。此情況進(jìn)一步產(chǎn)生與誤 差放大器200a的正輸入端供應(yīng)第一參考電壓VH時(shí)的反饋信號(hào)Vcom相比一
較低的反饋信號(hào)VC0M。這個(gè)較低的反饋信號(hào)VcoM使得切換信號(hào)Vsw的接
通時(shí)間縮短。因此，輸出電壓Vo降低至(例如)300VDC,同時(shí)并足以供 電給負(fù)載46。
當(dāng)誤差放大器200a的負(fù)輸入端處的輸出信號(hào)VpB隨著負(fù)載46的增加
而降低時(shí)，反饋信號(hào)VcoM即相應(yīng)地增高。
一旦反饋信號(hào)VcoM高于輕負(fù)載
閾值Vra時(shí)，便停用節(jié)能信號(hào)SE，且誤差放大器200a的正輸入端再次由第 一參考電壓VH所供應(yīng)。
此進(jìn)一步增高反饋信號(hào)VC0M。使切換信號(hào)Vsw的接通時(shí)間得以擴(kuò)展， 且輸出電壓Vo再次升壓至(例如)380VDC，充分地為負(fù)載46供電。
如上文所提及，現(xiàn)有技術(shù)能夠解決輕負(fù)載條件時(shí)升壓功率轉(zhuǎn)換器的冗 余功率消耗的問(wèn)題。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，在輕負(fù)載條件時(shí)，輸出電壓Vo
的預(yù)定電平因?yàn)槭芮度肭袚Q控制器100a中的參考電壓VJ艮制而為一固定 值。此將限制升壓功率轉(zhuǎn)換器滿(mǎn)足其實(shí)際節(jié)能要求，即令輕負(fù)載條件時(shí)輸出電壓V。的預(yù)定電平進(jìn)一步從例如300 VDC降低至260 VDC。顯然的，
上述的現(xiàn)有技術(shù)未能針對(duì)其負(fù)載所需的輸出電壓電平予以編程而達(dá)到實(shí)際
的節(jié)能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，其不僅能夠在不同負(fù) 載條件下自適應(yīng)地調(diào)整升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，同時(shí)并能于切換控制 器外部對(duì)輸出電壓的預(yù)定電平予以編程。
本發(fā)明提出 一種用于升壓功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，包括切換控制電 路及可編程反饋電路。切換控制電路用于產(chǎn)生切換信號(hào)?？删幊谭答侂娐?則經(jīng)由分壓器耦接至所述升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出端?？删幊谭答侂娐吩谳p 負(fù)載條件時(shí)對(duì)分壓器提供可編程電流，且可依據(jù)所述可編程電流調(diào)整所述 分壓器比率，而對(duì)所述升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出端處的輸出電壓的預(yù)定電平 進(jìn)行編程。
本發(fā)明還提出另 一種用于功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，包括切換控制電 路、誤差放大器、電流源、開(kāi)關(guān)及電源管理電路。切換控制電路用于產(chǎn)生 切換信號(hào)，誤差放大器的第一端經(jīng)由分壓器耦接至功率轉(zhuǎn)換器的輸出端， 以接收輸出信號(hào)。且誤差放大器的第二端接收反饋閾值。其中誤差放大器
響應(yīng)輸出信號(hào)及反々赍閾值而產(chǎn)生反^t信號(hào)。此外，電流源產(chǎn)生可編程電流， 而開(kāi)關(guān)受控于節(jié)能信號(hào)，其中開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)可編程電流，使得可編程電流由電 流源流向分壓器，以在輕負(fù)載條件下對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。并且，電源管 理電路耦接至切換控制電路及誤差放大器，并產(chǎn)生節(jié)能信號(hào)。
本發(fā)明針對(duì)升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓預(yù)定電平，在外部對(duì)所述電平 進(jìn)行編程，以在輕負(fù)載條件下滿(mǎn)足實(shí)際節(jié)能要求，擴(kuò)充了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的彈性。 本發(fā)明進(jìn)一步針對(duì)在輕負(fù)載條件下減少轉(zhuǎn)換損失并提升效率，且無(wú)需增加 額外的電路與生產(chǎn)成本。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配 合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖l繪示升壓功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。
6圖2繪示升壓功率轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有切換控制器的電路圖。
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升壓功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。
圖4繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的切換控制器的電源管理電路。
10:功率開(kāi)關(guān)
100、 100a、 100b:切換控制器
110:振蕩器
120:第一開(kāi)關(guān)
130:第二開(kāi)關(guān)
140:非門(mén)
150:非門(mén)
155、 310-340:觸發(fā)器 160:與門(mén) 20:電感器
200a、 200b:誤差放大器
210:電流源
215:開(kāi)關(guān)
250:比較器
30:整流器
300:電源管理電路
350:延遲電路
380:比較器
390:比較電路
40:電容器
45:電容器
46:負(fù)載
50:分壓器
51、 52:電阻器
COM:補(bǔ)償端
FB:反饋端
Iq:可編程電 流
PLS:脈沖信號(hào)RMP:斜坡信號(hào) SE:節(jié)能信號(hào) SW:端點(diǎn) Vcc:供應(yīng)電源 VC0M:反饋信號(hào) VFB:輸出信號(hào) VH:第一參考電壓 Vin:輸入電壓 VL:第二參考電壓 V0:輸出電壓 VR:反饋閾值 Vsw:切換信號(hào) VTH:輕負(fù)載閾值
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參見(jiàn)圖3 ，其繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的升壓功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器 100b。切換控制器100b包括切換控制電路，切換控制電路包含振蕩器110、 非門(mén)150、觸發(fā)器155、與門(mén)160及比較器250。圖3中的切換控制電路的 操作已在圖2中闡釋?zhuān)以诖耸÷浴?br> 如圖3所示，切換控制器100b的反饋端FB連接至誤差放大器200b 的負(fù)輸入端。誤差放大器200b的正輸入端供應(yīng)反饋閾值VR。誤差放大器 200b接收輸出信號(hào)Vra及反饋閾值VR，以產(chǎn)生反饋信號(hào)VC0M。切換控制 器100b還包括可編程反饋電路?？删幊谭答侂娐钒ㄕ`差放大器200b、電 流源210、開(kāi)關(guān)215及電源管理電路300。誤差放大器200b耦接至切換控 制電路以對(duì)切換信號(hào)Vsw進(jìn)^"調(diào)制。開(kāi)關(guān)215連接于電流源210與切換控 制器100b的反饋端FB之間。開(kāi)關(guān)215受控于節(jié)能信號(hào)SE。
圖4繪示電源管理電路300的實(shí)施例。電源管理電路300包括比較電 路390及延遲電路350。在本實(shí)施例中，延遲電路350由多個(gè)串接的觸發(fā)器 310 340所形成，延遲電路350由脈沖信號(hào)PLS所供應(yīng)，以提供延遲周期。 比較電路3卯將反饋信號(hào)VcoM與輕負(fù)載閾值Vra進(jìn)行比較。當(dāng)反饋信號(hào) VcoM低于輕負(fù)載閾值VTH時(shí)(此情況表示進(jìn)入輕負(fù)載條件)，比較電路390啟用延遲電路350。延遲電路350接著在延遲電路350的延遲周期之后產(chǎn)生 節(jié)能信號(hào)SE。反饋信號(hào)VcoM的電平亦代表在圖1中負(fù)載46的負(fù)載條件。 因此，僅在功率轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載條件的持續(xù)時(shí)間比延遲電路350的延遲周 期長(zhǎng)時(shí)，才產(chǎn)生節(jié)能信號(hào)SE。延遲周期有助于穩(wěn)定升壓功率轉(zhuǎn)換器隨不同 負(fù)載條件相應(yīng)輸出不同電壓電平間的切換動(dòng)作。
請(qǐng)同時(shí)參見(jiàn)圖3及圖4，電流源210的一端由供應(yīng)電源Vcc所供應(yīng)。電 流源210的另一端經(jīng)由開(kāi)關(guān)215耦接至反饋端FB。在反饋信號(hào)Vcom高于 輕負(fù)載閾值VTH時(shí)，表示此時(shí)為正?；蛑刎?fù)載條件。在正常或重負(fù)載條件 下，串接的觸發(fā)器310至340由比較電路390復(fù)位，且節(jié)能信號(hào)SE保持停 用。對(duì)切換信號(hào)Vsw的接通時(shí)間進(jìn)行調(diào)制，以滿(mǎn)足正?；蛑刎?fù)載時(shí)的切換 要求。
請(qǐng)同時(shí)參見(jiàn)圖1，當(dāng)圖1中負(fù)載46的負(fù)載條件降低時(shí)，反饋信號(hào)VcoM 響應(yīng)于輸出信號(hào)VFB的增加而減小。 一旦反饋信號(hào)VC0M下降至低于輕負(fù)載 閾值VTH (表示此時(shí)進(jìn)入輕負(fù)載條件)，便在延遲電路350的延遲周期之后 啟用節(jié)能信號(hào)Se。 一旦節(jié)能信號(hào)SE在輕負(fù)載條件下接通開(kāi)關(guān)215，電流源 210的可編程電流Iq便自供應(yīng)電源Vcc流向分壓器50,此將使輸出信號(hào)VFB 增高，因而降低了輸出電壓Vo。
由切換控制器100b調(diào)整的升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vo可表達(dá)為
、, Rsi + Rs2 、, Vo =-x Vr
R52 陽(yáng)-...........----------..........畫(huà)——(1)
wfRsi + Rs2 rw R5ixR52、"
Rs2 R51 + R51 — .................(2)
其中R5 i及R5 2分別為電阻器51及5 2的電阻，電阻器51及5 2形成分 壓器50; VR為供應(yīng)至誤差放大器200b的反饋閾值。
等式(1)說(shuō)明停用節(jié)能信號(hào)Se時(shí)的輸出電壓Vo的電平。等式(2) 說(shuō)明啟用節(jié)能信號(hào)SE時(shí)的輸出電壓V0的電平。輸出電壓V0可經(jīng)由可編程 電流lQ與調(diào)整分壓器50的等效電阻比率來(lái)編程。
根據(jù)等式(2)，在輕負(fù)載條件下，輸出電壓Vo可被編程至預(yù)定電平。 此外，輕負(fù)載條件下輸出電壓Vo的預(yù)定電平可在切換式控制器外部調(diào)整， 此大幅擴(kuò)張了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的彈性，可適應(yīng)地滿(mǎn)足實(shí)際的節(jié)能要求。此外，本 發(fā)明也可在輕負(fù)載條件下減少轉(zhuǎn)換損失并提升效率，且無(wú)需增加額外的電 路與生產(chǎn)成本。
9雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本 發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種用于功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，包括切換控制電路，其用于產(chǎn)生切換信號(hào)；以及可編程反饋電路，其經(jīng)由分壓器耦接至所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出端，其中所述可編程反饋電路在輕負(fù)載條件下對(duì)所述分壓器提供可編程電流，且所述分壓器可調(diào)節(jié)以用于依據(jù)所述可編程電流，對(duì)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出端處的輸出電壓的預(yù)定電平進(jìn)行編程。
2. 如權(quán)利要求1所述的切換控制器，所述可編程反饋電路包括 誤差放大器，其具有第一端，其所述第一端用以自所述分壓器接收輸出信號(hào)，所述誤差放大器還具有第二端，其所述第二端由反饋閾值所供應(yīng)， 其中所述誤差放大器依據(jù)所述輸出信號(hào)及所述反饋閾值而產(chǎn)生反饋信號(hào)； 電流源，用以產(chǎn)生所述可編程電流；開(kāi)關(guān)，受控于節(jié)能信號(hào)，其中所述開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)所述可編程電流，將所述 可編程電流由所述電流源流向所述分壓器，以在所述輕負(fù)載條件下產(chǎn)生所 述節(jié)能信號(hào)時(shí)，對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；以及電源管理電路，耦接至所述切換控制電路及所述誤差放大器，用于產(chǎn) 生所述節(jié)能信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的切換控制器，所述電源管理電路包括 比較電路，比較所述反饋信號(hào)及輕負(fù)載閾值，其中當(dāng)所述反饋信號(hào)低于所述輕負(fù)載閾值時(shí)，代表進(jìn)入輕負(fù)載條件。
4. 如權(quán)利要求3所述的切換控制器，所述電源管理電路還包括 延遲電路，自所述切換控制電路接收脈沖信號(hào)以提供延遲周期，其中當(dāng)所述輕負(fù)載條件的持續(xù)時(shí)間比所述延遲周期長(zhǎng)時(shí)，所述延遲電路產(chǎn)生所 述節(jié)能信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求2所述的切換控制器，其中所述誤差放大器耦接至所述 切換控制電路，用以對(duì)所述切換信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
6. 如權(quán)利要求1所述的切換控制器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器為升壓功率 轉(zhuǎn)換器。
7. —種用于功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，包括 切換控制電路，用于產(chǎn)生切換信號(hào)；誤差放大器，具有第一端，其所述第一端經(jīng)由分壓器耦接至所述功率 轉(zhuǎn)換器的輸出端，以接收輸出信號(hào)，所述誤差放大器還具有第二端，其所 述第二端由反饋閾值所供應(yīng)，其中所述誤差放大器依據(jù)所述輸出信號(hào)及所述反饋閾值而產(chǎn)生反饋信號(hào)； 電流源，產(chǎn)生可編程電 流;開(kāi)關(guān)，受控于節(jié)能信號(hào)，其中所述開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)所述可編程電流，將所述 可編程電流由所述電流源流向所述分壓器，以在輕負(fù)載條件下對(duì)所述輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)制；以及電源管理電路，耦接至所述切換控制電路及所述誤差放大器，用以產(chǎn) 生所述節(jié)能信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的切換控制器，其中所述分壓器可依據(jù)所述可編 程電流而在所述切換控制器外部調(diào)整，而對(duì)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出端 處的輸出電壓的預(yù)定電平進(jìn)行編程。
9. 如權(quán)利要求7所述的切換控制器，其中當(dāng)所述反饋信號(hào)低于輕負(fù)載 閾值時(shí)，表示進(jìn)入輕負(fù)載條件。
10. 如權(quán)利要求9所述的切換控制器，所述電源管理電路包括 比較電路，比較所述反饋信號(hào)與所述輕負(fù)載閾值。
11. 如權(quán)利要求IO所述的切換控制器，所述電源管理電路還包括 延遲電路，由所述切換控制電路接收脈沖信號(hào)，以提供延遲周期，其中所述延遲周期可穩(wěn)定所述功率轉(zhuǎn)換器隨不同負(fù)載條件相應(yīng)輸出不同電壓 電平間的切換動(dòng)作。
全文摘要
用于功率轉(zhuǎn)換器的具有可編程反饋電路的切換控制器。該切換控制器用于升壓功率轉(zhuǎn)換器，包含切換控制電路及可編程反饋電路。所述可編程反饋電路經(jīng)由分壓器耦接至所述升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出?？删幊谭答侂娐钒罱又灵_(kāi)關(guān)的電流源。在輕負(fù)載條件下，節(jié)能信號(hào)接通所述開(kāi)關(guān)。所述開(kāi)關(guān)將傳導(dǎo)由所述電流源朝所述分壓器供應(yīng)的可編程電流。此外，所述分壓器可在所述切換控制器外部調(diào)節(jié)，用以在所述輕負(fù)載條件時(shí)，規(guī)劃所述升壓功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的預(yù)定電平。此外，本發(fā)明除擴(kuò)充了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的彈性，可滿(mǎn)足實(shí)際上的節(jié)能要求，且不需增加額外的電路及成本。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101483383SQ20091000998
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者徐乾尊, 楊大勇, 江定達(dá), 陳振松 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司