專利名稱：以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于電源轉(zhuǎn)換控制器，特別是有關(guān)于應(yīng)用于不連續(xù)式(discontinuousmode) PFC (Power Factor Correction-功因修正)電能轉(zhuǎn)換的固定供電時間(fixed-on-time)控制器。
背景技術(shù)：
供電時間固定的電源轉(zhuǎn)換可在輸入電源電壓具全波整流波形且電源轉(zhuǎn)換模式為不連續(xù)式時提供不錯的功因修正效果。其原因如下令輸入電源為VIN(t) = |VAsin( t) |，固定供電時間Stw，電感值為L，及在供電時間終了的輸入電流為 IraPEAK(tX)，則 IraPEAK(tX) = (VIN (tx) /L) t0N = (|VAsin(wtx) |/L)t0N,其中tQN遠小于2 31 / CO。 由上式可知，由于輸入電流會在每一個供電期間跟隨輸入電源的電壓，該電源轉(zhuǎn)換乃可獲致良好的功因子值。要了解供電時間固定的不連續(xù)PFC電源轉(zhuǎn)換的工作原理，請參照圖1，其繪示包含一現(xiàn)有固定供電時間控制器的不連續(xù)PFC電源轉(zhuǎn)換器的方塊圖。如圖I所示，該不連續(xù)PFC電源轉(zhuǎn)換器包括一輸入整流電路101、一變壓器電路102、一輸出整流電路103、一負載104、一電阻105、以及一固定供電時間控制器110。輸入整流電路101是用以依一交流電源Vac產(chǎn)生一全波整流電壓VFm _。變壓器電路102是用以在固定供電時間控制器110的一驅(qū)動信號Vdkv的控制下，將電能由全波整流電壓Vfu^ave傳至輸出整流電路103。輸出整流電路103是用以提供一直流輸出電壓V。至負載104，而電阻105是用以提供一回授信號Vfb至固定供電時間控制器110。固定供電時間控制器110包含一誤差放大器111、一定電流源112、一電容113、一開關(guān)114、一比較器115、以及一固定供電時間驅(qū)動電路116。誤差放大器111具有一負輸入端以耦接該回授信號Vfb，一正輸入端以耦接一參考電壓Vkef,以及一輸出端以提供一臨界信號VroMP。定電流源112、電容113、以及開關(guān)114是用以產(chǎn)生一鋸齒波Vsw。比較器115具有一負輸入端以I禹接該臨界信號Votp,—正輸入端以f禹接該鋸齒波Vsff,以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號VoFF。固定供電時間驅(qū)動電路116是用以依來自比較器115的關(guān)斷信號Vqff以及來自變壓器電路102的一感測信號Vaux為變壓器電路102提供該驅(qū)動信號Vdkv以及為開關(guān)114提供一重置信號RESET，其中該感測信號Vaux是用以指出變壓器電路102的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號RESET的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號Vqff的作用時間點之后。于操作時，該驅(qū)動信號Vdkv的電壓會在該感測信號Vaux變?yōu)樽饔脿顟B(tài)后由一低電位爬升至一高電位，以及在該關(guān)斷信號V-變?yōu)樽饔脿顟B(tài)后由一高電位下降至一低電位。另夕卜，該驅(qū)動信號Vdkv維持在高電位的期間-變壓器電路102的供電時間-會被電源轉(zhuǎn)換的回授控制機制固定在一數(shù)值，以在每一轉(zhuǎn)換周期將特定大小的能量由該交流電源Va。傳至負載104，從而將Vfb調(diào)控在VKEF。然而，由于該驅(qū)動信號Vdkv維持在高電位的期間-為變壓器電路102的一固定供電時間，由負載104的一負載值及該交流電源\c的一線電壓決定-是在該鋸齒波Vsw觸及該臨界信號Votp時結(jié)束，該臨界信號Votp遂會在負載104的負載值或該交流電源\c的線電壓有巨大改變時大幅移動位準，以將所述固定供電時間由一短/長期間變?yōu)橐婚L/短期間。請參照圖2，其繪示圖I現(xiàn)有固定供電時間控制器110其與該交流電源Vac的一低線電壓及一高線電壓分別對應(yīng)的主要信號波形圖。如圖2所示，Vdkv, OT UNE(依該交流電源Vac的一低線電壓產(chǎn)生的驅(qū)動信號Vdkv)具有一固定供電時間tm,而VDKV,HreH—UNE (依該交流電源\c的一高線電壓產(chǎn)生的驅(qū)動信號Vdkv)具有一固定供電時間tM2，其中，因為相同的功率會被遞送至負載104，t0N1乃長于tM2。由于所述固定供電時間是于該鋸齒波Vsw-其爬升斜 率是由固定電流源112決定-觸及該臨界信號Votp時結(jié)束，所述固定供電時間乃受控于該臨界信號Vot的準位。因此，一較高的Votp, LOff_LINE (與該交流電源\c的所述低線電壓相對應(yīng)的臨界信號Votp)乃被產(chǎn)生以導(dǎo)致一較高的VSW,OT—UNE(與該交流電源\c的所述低線電壓相對應(yīng)的鋸齒波Vsaw),從而產(chǎn)生所述較長的twl ;而一較低的VroMP,HreH—UNE(與該交流電源Vac的所述高線電壓相對應(yīng)的臨界信號Votp)乃被產(chǎn)生以導(dǎo)致一較低的Vsw,HrcH UNE(與該交流電源Vac的所述高線電壓相對應(yīng)的鋸齒波Vsaw)，從而產(chǎn)生所述較短的tM2，其中Vtomp, LOff_LINE比
Vcomp, high—line 問出八 Vi。亦即，現(xiàn)有固定供電時間控制器110的AV1在負載104的負載值或該交流電源Vac的線電壓有巨大改變時會變成一個大數(shù)值。然而，大的會不利于誤差放大器111的設(shè)計。為使AV1極小化，一解決方案乃改變電容113的電容值以應(yīng)付該交流電源\c的振幅變化或負載104的負載值變化。然而，在該交流電源Va?；蜇撦d104被改變時改變電容113，是很惱人的程序；再者，此解決方案會不利于電容113與固定供電時間控制器110的整合。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于前述的問題，本發(fā)明乃提出應(yīng)用于不連續(xù)式PFC電能轉(zhuǎn)換的一新穎的固定供電時間控制器。本發(fā)明的一目的在于揭露應(yīng)用于不連續(xù)式PFC電能轉(zhuǎn)換的一固定供電時間控制器，其中適應(yīng)于輸入交流電源振幅變化或負載值變化的一鋸齒波會被產(chǎn)生以放寬該固定供電時間控制器內(nèi)一誤差放大器的性能要求。本發(fā)明的另一目的在于揭露應(yīng)用于不連續(xù)式PFC電能轉(zhuǎn)換的一固定供電時間控制器，其中適應(yīng)于輸入交流電源振幅變化或負載值變化的一鋸齒波會被產(chǎn)生以使承載該鋸齒波的一電容可被整合在該固定供電時間控制器內(nèi)。為達成前述目的，一以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器乃被提出，該控制器包括—誤差放大器，具有一負輸入端以I禹接一回授信號，一正輸入端以I禹接一參考電壓，以及一輸出端以提供一臨界信號；
一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，用以依該臨界信號產(chǎn)生一適應(yīng)電流源，其中該適應(yīng)電流源是隨該臨界信號變低/高而變大/小；一電容，以該適應(yīng)電流源為充電源，用以承載一鋸齒波；一開關(guān)，用以在一重置信號的 控制下將該電容放電；一比較器，具有一負輸入端以耦接該臨界信號，一正輸入端以耦接該鋸齒波，以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號；以及一固定供電時間驅(qū)動電路，用以依來自該比較器的所述關(guān)斷信號以及來自一外部變壓器電路的一感測信號為該外部變壓器電路提供一驅(qū)動信號以及為該開關(guān)提供該重置信號，其中該感測信號是用以指出該外部變壓器電路的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號的作用時間點之后。


圖I繪示包含一現(xiàn)有固定供電時間控制器的不連續(xù)PFC電源轉(zhuǎn)換器的方塊圖。圖2繪示圖I現(xiàn)有固定供電時間控制器其與該交流電源Vac的一低線電壓及一高線電壓分別對應(yīng)的主要信號波形圖。圖3繪示本發(fā)明以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器其一較佳實施例的方塊圖。圖4繪示圖3中適應(yīng)電流源產(chǎn)生器的一較佳實施例。圖5繪示圖3控制器其與一低線電壓交流電源及一高線電壓交流電源分別對應(yīng)的主要信號波形圖。
具體實施例方式為使貴審查委員能進一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例的詳細說明如后。請參照圖3，其繪示本發(fā)明固定供電時間控制器210-以適應(yīng)鋸齒波固定不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換的供電時間-其一較佳實施例的方塊圖。如圖3所示，固定供電時間控制器210包括一誤差放大器211、一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器212、一電容213、一開關(guān)214、一比較器215、以及一固定供電時間驅(qū)動電路216。誤差放大器211具有一負輸入端以I禹接一回授信號Vfb,—正輸入端以f禹接一參考電壓Vkef,以及一輸出端以提供一臨界信號VroMP。適應(yīng)電流源產(chǎn)生器212是用以依該臨界信號Votp產(chǎn)生一適應(yīng)電流源Is，其中該適應(yīng)電流源Is是隨該臨界信號Votp變低/高而變大/小。請參照圖4，其繪示適應(yīng)電流源產(chǎn)生器212的一較佳實施例。如圖4所示，適應(yīng)電流源產(chǎn)生器212包含一轉(zhuǎn)導(dǎo)運算放大器(Operational Transconductance Amplifier OTA) 2121,其具有一負輸入端以稱接該臨界信號Vcxmp,—正輸入端以f禹接一第一參考電壓Vkefi,以及一輸出端以提供該適應(yīng)電流源Is =ISo+Gm(Vkefi-Vtomp)，其中Istl是一靜態(tài)電流，而Gm為轉(zhuǎn)導(dǎo)運算放大器2121的轉(zhuǎn)導(dǎo)。電容213，通過該適應(yīng)電流源Is充電，是用以承載一鋸齒波Vsw。電容213較佳為整合在固定供電時間控制器210內(nèi)，但其亦可依需要成為一外部元件。開關(guān)214是用以在一重置信號RESET的控制下使電容213放電。
比較器215具有一負輸入端以I禹接該臨界信號Votp, —正輸入端以I禹接該鋸齒波Vsff,以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號VoFF。固定供電時間驅(qū)動電路216是用以依來自比較器215的所述關(guān)斷信號Vtw以及來自一外部變壓器電路的一感測信號Vaux為該外部變壓器電路提供一驅(qū)動信號Vdkv以及為開關(guān)214提供該重置信號RESET，其中該感測信號Vaux是用以指出該外部變壓器電路的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號RESET的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號Vqff的作用時間點之后。當固定供電時間控制器210用于一不連續(xù)PFC電源轉(zhuǎn)換，滿足該電源轉(zhuǎn)換-將電能由一交流電源送至一負載-的所需固定供電時間會導(dǎo)致該臨界信號Votp的一對應(yīng)準位及該適應(yīng)電流源Is的一對應(yīng)值，而Vtomp, L0W—L通與Vtomp, high_line的差值會變小，因為該適應(yīng)電流源Is-受Vtomp影響-會修改該鋸齒波Vsw的爬升斜率，以使Vtomp, LOff_LINE必須下降而V__—line必須上升以分別產(chǎn)生所需的tQN1及t0N2。請參照圖5，其繪示圖3固定供電時間控制器210其與該交流電源\c的一低線電 壓及一高線電壓分別對應(yīng)的主要信號波形圖。如圖5所示，Vdkv,M UNE(依該交流電源Vac的一低線電壓產(chǎn)生的驅(qū)動信號Vdkv)具有一固定供電時間tQN1,而VDKV,_—UNE(依該交流電源Vac的一高線電壓產(chǎn)生的驅(qū)動信號Vdkv)具有一固定供電時間t■，其中，因為相同的功率會被遞送至一負載，t0N1乃長于tW2。由于該鋸齒波Vsw在該臨界信號Votp處于較低/較高準位時會有較高/較低的爬升斜率，Vcomp, HIGH LINE遂會因電源轉(zhuǎn)換的負回授控制機制而上移以允許較高的VSWHrcH—UNE，從而提供所需的tM2 ;而Vcomp, LOff_LINE會因電源轉(zhuǎn)換的負回授控制機制而下
降以降低 Vsw, LOW—LINE， 從而提供所需的 t〇Nl，而 ^COMP,L0W_LINE 矛口 VcOMP，HIGH—LINE 的差距會由A V1縮小
為 av2。由以上的說明可知，通過利用該適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，可使該固定供電時間控制器其誤差放大器的實施變得容易許多，且用以承載該鋸齒波的電容亦可被整合到該固定供電時間控制器內(nèi)，故本發(fā)明確已改進了現(xiàn)有控制器的缺失，應(yīng)可獲得專利。本案所揭示，乃較佳實施例，舉凡局部的變更或修飾而源于本發(fā)明的技術(shù)思想而為熟悉該項技藝的人所易于推知，俱不脫本發(fā)明的專利權(quán)范疇。
權(quán)利要求
1.一種以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，具有 一誤差放大器，具有一負輸入端以I禹接一回授信號，一正輸入端以I禹接一參考電壓，以及一輸出端以提供一臨界信號； 一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，用以依該臨界信號產(chǎn)生一適應(yīng)電流源，其中該適應(yīng)電流源是隨該臨界信號變低/高而變大/小； 一電容，以該適應(yīng)電流源為充電源，用以承載一鋸齒波； 一開關(guān)，用以在一重置信號的控制下將該電容放電； 一比較器，具有一負輸入端以耦接該臨界信號，一正輸入端以耦接該鋸齒波，以及一輸 出端以提供一關(guān)斷信號；以及 一固定供電時間驅(qū)動電路，用以依來自該比較器的所述關(guān)斷信號以及來自一外部變壓器電路的一感測信號為該外部變壓器電路提供一驅(qū)動信號以及為該開關(guān)提供該重置信號，其中該感測信號是用以指出該外部變壓器電路的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號的作用時間點之后。
2.如權(quán)利要求I所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，該適應(yīng)電流源產(chǎn)生器具有一轉(zhuǎn)導(dǎo)運算放大器。
3.—種以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，具有 一誤差放大器，具有一負輸入端以I禹接一回授信號，一正輸入端以I禹接一參考電壓，以及一輸出端以提供一臨界信號；以及 一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，用以依該臨界信號產(chǎn)生一適應(yīng)電流源以對一外部電容充電，從而產(chǎn)生一鋸齒波，其中該適應(yīng)電流源是隨該臨界信號變低/高而變大/小。
4.如權(quán)利要求3所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，進一步具有一開關(guān)，用以在一重置信號的控制下使該外部電容放電。
5.如權(quán)利要求4所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，進一步具有一比較器，該比較器具有一負輸入端以耦接該臨界信號，一正輸入端以耦接該鋸齒波，以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號。
6.如權(quán)利要求5所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，進一步具有一固定供電時間驅(qū)動電路，用以依來自該比較器的所述關(guān)斷信號以及來自一外部變壓器電路的一感測信號為該外部變壓器電路提供一驅(qū)動信號以及為該開關(guān)提供該重置信號，其中該感測信號是用以指出該外部變壓器電路的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號的作用時間點之后。
7.如權(quán)利要求3所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，該適應(yīng)電流源產(chǎn)生器具有一轉(zhuǎn)導(dǎo)運算放大器。
8.—種以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，具有 一誤差放大器，具有一負輸入端以I禹接一回授信號，一正輸入端以I禹接一參考電壓，以及一輸出端以提供一臨界信號； 一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，用以依該臨界信號產(chǎn)生一適應(yīng)電流源，其中該適應(yīng)電流源是隨該臨界信號變低/高而變大/??； 一電容，以該適應(yīng)電流源為充電源，用以承載一鋸齒波； 一開關(guān)，用以在一重置信號的控制下將該電容放電；以及 一比較器，具有一負輸入端以耦接該臨界信號，一正輸入端以耦接該鋸齒波，以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號。
9.如權(quán)利要求8所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，進一步具有一固定供電時間驅(qū)動電路，用以依來自該比較器的所述關(guān)斷信號以及來自一外部變壓器電路的一感測信號為該外部變壓器電路提供一驅(qū)動信號以及為該開關(guān)提供該重置信號，其中該感測信號是用以指出該外部變壓器電路的一電感電流放電結(jié)束的時間點，而該重置信號的作用時間點則追隨于該關(guān)斷信號的作用時間點之后。
10.如權(quán)利要求8所述的以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其特征在于，該適應(yīng)電流源產(chǎn)生器具有一轉(zhuǎn)導(dǎo)運算放大器。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種以適應(yīng)鋸齒波固定供電時間的不連續(xù)功因修正轉(zhuǎn)換控制器，其具有一誤差放大器，具有一負輸入端以耦接一回授信號，一正輸入端以耦接一參考電壓，以及一輸出端以提供一臨界信號；一適應(yīng)電流源產(chǎn)生器，用以依該臨界信號產(chǎn)生一適應(yīng)電流源；一電容，以該適應(yīng)電流源為充電源，用以承載一鋸齒波；一開關(guān)，用以依一重置信號的控制使該電容放電；一比較器，具有一負輸入端以耦接該臨界信號，一正輸入端以耦接該鋸齒波，以及一輸出端以提供一關(guān)斷信號；以及一固定供電時間驅(qū)動電路，用以依該關(guān)斷信號及一感測信號提供一驅(qū)動信號及該重置信號。
文檔編號H02M1/42GK102739031SQ20111008170
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者朱豫平 申請人:綠達光電股份有限公司