專利名稱：功率轉(zhuǎn)換器的控制器以及準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種準諧振功率轉(zhuǎn)換器 (quasi-resonant power converter)0
背景技術(shù)：
為了改善在高切換頻率時的效能并降低功率損耗，準諧振功率轉(zhuǎn)換器 (quasi-resonant power converter)是一種解決方式。準諧振功率轉(zhuǎn)換器的技術(shù)細節(jié)可 參閱現(xiàn)有技術(shù)-編號 7,426，120 且名稱為 “Switching Control CircuitHaving a Valley Voltage Detector to Achieve Soft Switching for a ResonantPower converter，，的美 國專利。然而，準諧振功率轉(zhuǎn)換器的缺點是在輕負載狀態(tài)下效率較低。準諧振功率轉(zhuǎn)換器 的切換頻率是根據(jù)其輸入電壓及輸出負載而變化。一旦輸入電壓增加或者輸出負載減少， 準諧振功率轉(zhuǎn)換器的切換頻率將會自然地增加。在輕負載下增加的切換頻率將會提高準諧 振功率轉(zhuǎn)換器的切換損耗，因此降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器。此控制器包括脈寬調(diào)制電路、檢測電 路、信號生成器、以及振蕩電路。脈寬調(diào)制電路生成切換信號。此切換信號切換功率轉(zhuǎn)換器 的變壓器，且反饋信號耦接至脈寬調(diào)制電路以禁用所述切換信號。檢測電路通過電阻器耦 接變壓器，且根據(jù)獲得自變壓器的檢測信號來生成波谷信號。信號生成器接收所述反饋信 號以及所述波谷信號以生成使能信號。振蕩電路生成最高頻率信號。此最高頻率信號結(jié)合 所述使能信號來生成脈沖信號，而此脈沖信號用來使能所述切換信號。所述反饋信號與功 率轉(zhuǎn)換器的輸出負載相關(guān)聯(lián)。所述脈沖信號的最高頻率被限制。所述控制器還包括突沖電路，其接收所述反饋信號以生成突沖信號來禁用所述切 換信號。此突沖電路包括具有磁滯特性的閾值信號以生成所述突沖信號。所述切換信號 的截止時間根據(jù)所述反饋信號的減少而增加。所述檢測電路包括檢測端、電壓箝制電路、電流檢測電路以及比較器。檢測端耦接 變壓器以接收所述檢測信號。電壓箝制電路箝制在檢測端上的最小電壓。電流檢測電路根 據(jù)流至檢測端的電流來生成電流信號。比較器則根據(jù)此電流信號來生成所述波谷信號，且 波谷信號只在切換信號被禁用時生成。本發(fā)明也提供一種控制準諧振功率轉(zhuǎn)換器的方法。此方法包括以下步驟生成切 換信號，此切換信號用來切換準諧振功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號來生成重置信號； 在所述切換信號的截止期間，根據(jù)獲得自變壓器的檢測信號來生成波谷信號；生成最高頻 率信號；根據(jù)所述反饋信號以及所述波谷信號來生成使能信號；以及根據(jù)所述使能信號以 及最高頻率信號來生成脈沖信號。所述重置信號用來禁用所述切換信號。所述脈沖信號則 用來使能所述切換信號。所述反饋信號與準諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載相關(guān)聯(lián)。所述波谷信號是通過耦接所述變壓器的電阻器而生成。此方法還包括根據(jù)所述反饋信號來生成突沖信號。此突沖信號用來禁用所述切換信號。此突沖信號根據(jù)所述反饋信 號與閾值信號而生成，且此閾值信號具有磁滯特性以生成所述突沖信號。所述切換信號的 截止時間根據(jù)所述反饋信號的減少而增加。該切換信號的最高頻率被限制。本發(fā)明還提供一種切換功率轉(zhuǎn)換器的方法，此方法包括以下步驟生成切換信號， 此切換信號用來切換功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號來生成重置信號；在所述切換信 號的截止期間，根據(jù)變壓器的信號波形來生成波谷信號；以及根據(jù)所述反饋信號以及所述 波谷信號來生成脈沖信號。所述脈沖信號的最高頻率被限制。所述重置信號用來禁用所述 切換信號。所述脈沖信號用來使能所述切換信號。所述反饋信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載 相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括生成最高頻率信號以生成所述脈沖信號。此最高頻率信號的頻 率根據(jù)所述反饋信號的減少而減少。所述波谷信號是通過耦接變壓器的電阻器而生成。所 述方法還包括根據(jù)所述反饋信號來生成突沖信號。此突沖信號用來禁用所述切換信號。 此突沖信號根據(jù)所述反饋信號與閾值信號而生成，且此閾值信號具有磁滯特性以生成所述 突沖信號。所述切換信號的截止時間根據(jù)所述反饋信號的減少而增加。所述切換信號的最 高頻率被限制。


圖1繪示準諧振功率轉(zhuǎn)換器；
圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制器；
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的控制器的突沖電路；
圖4繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的控制器的檢測電路；
圖5繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的控制器的信號生成電路；
圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的信號生成電路的振蕩電路；
圖7繪示根據(jù)本發(fā)明的--實施例的信號生成電路的電壓轉(zhuǎn)電流電路；
圖8繪示根據(jù)本發(fā)明一實施例，切換信號以及變壓器的反射信號的波形
圖9繪示操作在不同負載狀態(tài)下的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的主要信號波形；
圖IOA繪示當準諧振功率轉(zhuǎn)換器在重負載狀態(tài)下的主要信號波形；
圖IOB繪示當準諧振功率轉(zhuǎn)換器在輕負載狀態(tài)下的主要信號波形；
圖11繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的控制器的信號生成電路；以及
圖12繪示根據(jù)本發(fā)明的-一實施例，圖11的信號生成電路的振蕩電路。
附圖符號說明
圖1
10 變壓器；12 整流器；
15 電容器；20 晶體管；
31、32 電阻器；40 整流器；
45 電容器；50 控制器；
Na 輔助繞組；Np 初級繞組；
Ns 次級繞組；Spwm切 換信號；
Vaux 反射電壓；Vrc 供應(yīng)電壓；


Vfb 反饋信號； V。 輸出電壓； 圖2:
60 脈寬調(diào)制電路； 75 比較器； 80 觸發(fā)器； 100 突沖電路； 300 信號生成電路 RMP 斜坡信號； Sbt 突沖信號； Sv 波谷信號。 圖3
110 比較器； 120,125 開關(guān)； 圖4
210 電流源； 215、220、231、232 240 電阻器； 251 反相器； 270,280 與門； Vn、Vt2閾 值電壓； 圖5:
電壓轉(zhuǎn)電流電路 反相器； 電容器； 與門；
Vin 輸入電壓； Vs 檢測電壓。
65 反相器； 76 與門； 85 與門； 200 檢測電路 PLS 脈沖信號 RST 重置信號 St 放電時間信號；
115 反相器; VTA、Vtb 參考電壓。
213 電阻器；
晶體管
312 315 320 325
330 振蕩電路； Ic 充電電流；
,參考電壓
VR1 > V1
Rl、v R2
Smt 暫停信號； 圖6
340 電容器； 351,354 開關(guān)； 358 開關(guān)； 361、362、363 比較器 365,366 與非門； 371 或門； Se 充電信號; Sfd 快速放電信號；
250 比較器； 260 比較器； V24tl 電流信號； VS 控制器的檢測端。
313 電流源； 316 晶體管； 321,322 比較器； 3 或門；
工313、IFB 電幺丨匕；
Vtm 計時信號； Se 第一使能信號； Senb 使能信號。
350 電流源； 355 電流源； 359 電流源；
367,370 與門； 375,376 反相器；
SD、 放電信號； VH、八、Vm 閾值電壓t0071]圖7:0072]410 運算放大器；411 晶體管；0073]412 電阻器；421、422 晶體管；0074]430,435 電流源；I 輸出端點；0075]I411、I421、I435 電流；V 輸入端點。0076]圖8 0077]P1. ..P5 時間點；Spwm 切換信號；0078]St 放電時間信號；Ts 去磁時間；0079]Vaux 反射電壓。0080]圖9 0081]Sbt 突沖信號；Spwm 切換信號；0082]Tbst 突沖期間；Vaux 反射電壓。0083]圖 IOA 0084]PLS 脈沖信號；RMP 斜坡信號；0085]Spwm 切換信號；Sv 波谷信號；0086]Ts 去磁時間；νΗ、八、VM 閾值電壓0087]圖 IOB 0088]PLS 脈沖信號；RMP 斜坡信號；0089]Spwm 切換信號；Sv 波谷信號；0090]Td 延遲時間；Ts 去磁時間；0091]vH、\、vM 閾值電壓。0092]圖11 0093]312 電壓轉(zhuǎn)電流電路；313 電流源；0094]342 振蕩電路；0095]510、511、512、513、514 --晶體管；0096]工313、工510、IFB 電幺丨匕；Ich 充電電流；0097]Idh 放電電流；RMP 斜坡信號；0098]RST 重置信號；St 放電時間信號；0099]Sv 波谷信號。0100]圖12 0101]340 電容器；351,354 開關(guān)；0102]358 開關(guān)；359 電流源；0103]361,362,363 比較器；365,366 與非門；0104]367,370 與門；371 或門；0105]375、376 反相器；380 與門；0106]385 延遲電路。Ich 充電電流；0107]Idh 放電電流；& 充電信號；0108]SdAdm 放電信號；Sfd 快速放電信號；0109]vH、\、vM 閾值電壓。
具體實施例方式為使本發(fā)明的所述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并結(jié) 合附圖詳細說明如下。圖1繪示準諧振功率轉(zhuǎn)換器(quasi-resonant power converter)。變壓器10具 有初級繞組NP、輔助繞組Na、以及次級繞組Ns。初級繞組Np耦接輸入電壓VIN。整流器12與 電容器15串聯(lián)于輔助繞組Na與參考接地之間。次級繞組Ns通過整流器40與電容器45來 生成輸出電壓V。。為了調(diào)節(jié)輸出電壓V。，控制器50生成切換信號Spwm以通過晶體管20來 切換變壓器10。反饋信號Vfb與準諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vtj相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的一實 施例中，反饋信號Vfb與準諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載成比例地變化。反饋信號Vfb耦接控 制器50以生成切換信號Spwm,藉此調(diào)節(jié)準諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。。變壓器10的輔助 繞組Na的反射電壓Vaux可表示為
權(quán)利要求
1.一種控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器，包括脈寬調(diào)制電路，生成切換信號，其中，所述切換信號切換所述功率轉(zhuǎn)換器的變壓器，且 反饋信號耦接至所述脈寬調(diào)制電路以禁用所述切換信號；檢測電路，通過電阻器耦接所述變壓器，且根據(jù)獲得自所述變壓器的檢測信號來生成 波谷信號；信號生成器，接收所述反饋信號以及所述波谷信號以生成使能信號；以及 振蕩電路，生成最高頻率信號，其中，所述最高頻率信號結(jié)合所述使能信號來生成脈沖 信號，所述脈沖信號用來使能所述切換信號，所述反饋信號與所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載 相關(guān)聯(lián)，且所述脈沖信號的最高頻率被限制。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，還包括突沖電路，接收所述反饋信號以生成突沖信號 來禁用所述切換信號，其中，所述突沖電路包括具有磁滯特性的閾值信號以生成所述突沖 信號。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述切換信號的截止時間根據(jù)所述反饋信號的 減少而增加。
4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述檢測電路包括 檢測端，耦接所述變壓器以接收所述檢測信號；電壓箝制電路，箝制在所述檢測端上的最小電壓； 電流檢測電路，根據(jù)流至所述檢測端的電流來生成電流信號；以及 比較器，根據(jù)所述電流信號來生成所述波谷信號，其中，所述波谷信號只在所述切換信 號被禁用時生成。
5.一種準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，包括生成切換信號，所述切換信號用來切換所述準諧振功率轉(zhuǎn)換器的變壓器； 根據(jù)反饋信號來生成重置信號；在所述切換信號的截止期間，根據(jù)獲得自所述變壓器的檢測信號來生成波谷信號； 生成最高頻率信號；根據(jù)所述反饋信號以及所述波谷信號來生成使能信號；以及根據(jù)所述使能信號以及所述最高頻率信號來生成脈沖信號；其中，所述重置信號用來 禁用所述切換信號，所述脈沖信號用來使能所述切換信號，且所述反饋信號與所述準諧振 功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載相關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述波谷信號通過耦接 所述變壓器的電阻器而生成。
7.如權(quán)利要求5所述的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，還包括根據(jù)所述反饋信號來生成突沖信號，其中，所述突沖信號用來禁用所述切換信號，所述 突沖信號根據(jù)所述反饋信號與閾值信號而生成，且所述閾值信號具有磁滯特性以生成所述 突沖信號。
8.如權(quán)利要求5所述的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述切換信號的截止時 間根據(jù)所述反饋信號的減少而增加。
9.如權(quán)利要求5所述的準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述切換信號的最高頻 率被限制。
10.一種切換功率轉(zhuǎn)換器的方法，包括生成切換信號，所述切換信號用來切換所述功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號來生成重置信號；在所述切換信號的截止期間，根據(jù)所述變壓器的信號波形來生成波谷信號；以及根據(jù)所述反饋信號以及所述波谷信號來生成脈沖信號；其中，所述脈沖信號的最高頻 率被限制，所述重置信號用來禁用所述切換信號，所述脈沖信號用來使能所述切換信號，且 所述反饋信號與所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求10所述的切換功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，還包括生成最高頻率信號以生成所述脈沖信號，其中，所述最高頻率信號的頻率根據(jù)所述反 饋信號的減少而減少。
12.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述波谷信號是通過耦接所 述變壓器的電阻器而生成。
13.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，還包括根據(jù)所述反饋信號來生成突沖信號，其中，所述突沖信號用來禁用所述切換信號，所述 突沖信號根據(jù)所述反饋信號與閾值信號而生成，且所述閾值信號具有磁滯特性以生成所述 突沖信號。
14.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述切換信號的截止時間根 據(jù)所述反饋信號的減少而增加。
15.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述切換信號的最高頻率被 限制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器以及準諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法。該控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器。此控制器包括脈寬調(diào)制電路、檢測電路、信號生成器、以及振蕩電路。脈寬調(diào)制電路生成切換信號。此切換信號用以切換功率轉(zhuǎn)換器的變壓器。反饋信號耦接至脈寬調(diào)制電路以禁用切換信號。檢測電路通過電阻器耦接變壓器，且根據(jù)獲得自變壓器的檢測信號來生成波谷信號。信號生成器接收反饋信號以及波谷信號以生成使能信號。振蕩電路生成最高頻率信號。最高頻率信號結(jié)合使能信號來生成脈沖信號。反饋信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸出負載相關(guān)聯(lián)。脈沖信號的最高頻率被限制。
文檔編號H02M7/217GK102097960SQ201110039378
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者楊大勇, 林立, 陳榮升 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司