專利名稱：返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器及其控制器與控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于ー種功率轉(zhuǎn)換器，特別是關(guān)于ー種返馳式功率轉(zhuǎn)換器(flybackpower converter)的切換控制電路。
背景技術(shù)：
圖IA是表示已知返馳式功率轉(zhuǎn)換器。此功率轉(zhuǎn)換器包括橋式整流器35、輸入電容器36、控制器90、變壓器10、功率晶體管20、檢測(cè)電阻器31、整流器40、輸出電容器45與ニ次側(cè)反饋電路。變壓器10包括一次側(cè)線圈NP、二次側(cè)線圈Ns以及輔助線圈Na。二次側(cè)反饋電路包括電阻器52、齊納ニ極管(作為電壓調(diào)整器)60、以及光耦合器50。橋式整流器35將ー交流(alternating current,AC)輸入電壓Vac轉(zhuǎn)換為ー脈動(dòng)直流輸入電壓(pulsatingdirect current (DC) input voltage) Vino此輸入電壓Vin還通過(guò)輸入電容器36來(lái)進(jìn)行濾波，以變成近乎直流的輸入電壓Vin，其僅具有相對(duì)小的漣波(ripple)?？刂破?0生成一切換信號(hào)Sw，以通過(guò)功率晶體管20來(lái)切換變壓器10。整流器40以及輸出電容器45耦合變壓器10的二次側(cè)線圈Ns，以生成功率轉(zhuǎn)換器的ー輸出電壓I。切換信號(hào)Sw是根據(jù)一反饋信號(hào)Vfb而生成，用以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓\。反饋信號(hào)Vfb通過(guò)二次側(cè)反饋電路耦合至功率轉(zhuǎn)換器的輸出。因此，反饋信號(hào)Vfb與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vtj相關(guān)聯(lián)。輸入電容器36用來(lái)儲(chǔ)存能量，并提供一最小輸入電壓Vin以確保功率轉(zhuǎn)換器的適當(dāng)操作。當(dāng)沒(méi)有輸入電容器36的濾波作用時(shí),脈動(dòng)直流輸入電壓Vin將會(huì)導(dǎo)致較高的輸出線路鏈波以及非線性功率轉(zhuǎn)換操作。此外，輸入電容器36在功率轉(zhuǎn)換器中一般占用了頗大的空間。因此，如可免除輸入電容器36的使用，將會(huì)使得功率轉(zhuǎn)換器具有較長(zhǎng)壽命、較小尺寸、以及制造成本大大減低等優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)于相關(guān)產(chǎn)業(yè)而言，期望能有一種控制器，其能調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出，而不需使用輸入電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。此切換控制器包括切換電路、取樣維持電路、電壓檢測(cè)電路、振蕩器以及比較器。切換電路根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)。切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。取樣維持電路耦接切換電路，且根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持反饋信號(hào)。當(dāng)返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電平低于低閾值吋，電壓檢測(cè)電路生成維持信號(hào)。反饋信號(hào)是根據(jù)返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓而生成。振蕩電路限制切換信號(hào)的最大頻率。最大頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)的減少而增加。調(diào)制信號(hào)與輸入電壓的電平相關(guān)聯(lián)。一旦調(diào)制信號(hào)的電平低于ー閾值時(shí)，最大頻率增加。當(dāng)輸入電壓的電平低于極低閾值吋，比較器生成控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)被啟用以使返馳式功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。當(dāng)輸入電壓的電平高于極低閾值時(shí)，返馳式功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。本發(fā)明還提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器。此控制器包括切換電路、電壓檢測(cè)電路、振蕩電路、取樣維持電路以及比較器。切換電路根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)。切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。電壓檢測(cè)電路根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電平來(lái)生成調(diào)制信號(hào)。振蕩電路限制切換信號(hào)的最大頻率。反饋信號(hào)根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓而生成。最大頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)的減少而增加。當(dāng)調(diào)制信號(hào)的電平低于一閾值時(shí)，最大頻率增加。取樣維持電路根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持反饋信號(hào)。當(dāng)輸入電壓低于低閾值時(shí)，電壓檢測(cè)電路生成維持信號(hào)。當(dāng)輸入電壓的電平低于極低閾值時(shí)，比較器生成控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)被啟用以使功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。當(dāng)輸入電壓的電平高于極低閾值時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。 本發(fā)明又提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制電路。此控制電路包括切換電路、電壓檢測(cè)電路、比較器、振蕩電路以及取樣維持電路。切換電路根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)。切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。電壓檢測(cè)電路根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電平來(lái)生成調(diào)制信號(hào)。當(dāng)調(diào)制信號(hào)的電平低于閾值時(shí)，比較器生成控制信號(hào)。反饋信號(hào)根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓而生成。控制信號(hào)被啟用以使功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。當(dāng)輸入電壓的電平高于極低閾值時(shí)，功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。振蕩電路限制切換信號(hào)的最大頻率。最大頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)的減少而增加。調(diào)制信號(hào)與輸入電壓的電平相關(guān)聯(lián)。當(dāng)調(diào)制信號(hào)的電平低于閾值時(shí)，最大頻率增加。取樣維持電路根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持反饋信號(hào)。當(dāng)輸入電壓的電平低于低閾值時(shí)，電壓檢測(cè)電路生成維持信號(hào)。本發(fā)明的一目的是提供無(wú)需輸入電容器以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。本發(fā)明的另一目的是使功率轉(zhuǎn)換器在無(wú)輸入電容器時(shí)尚可降低輸出鏈波。本發(fā)明的又一目的是使功率轉(zhuǎn)換器不受輸入電壓脈動(dòng)直流的影響仍可以提供優(yōu)良輸出調(diào)節(jié)的性能。本發(fā)明的又一目的是降低功率轉(zhuǎn)換器的制造成本。


圖IA繪示已知具有一輸入電容器的返馳式功率轉(zhuǎn)換器；圖IB繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，不具有輸入電容器的返馳式功率轉(zhuǎn)換器；圖2繪示在圖IB的功率轉(zhuǎn)換器中，切換控制器的一實(shí)施例；圖3A繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，切換信號(hào)以及一次側(cè)切換電流的波形圖；圖3B繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，輸入電壓以及切換信號(hào)的波形圖；圖4繪示在圖2的切換控制器中，電壓檢測(cè)電路的實(shí)施例；圖5繪示在圖2的切換控制器中，脈沖生成電路的實(shí)施例；圖6繪示在圖5的脈沖生成電路中，振蕩器的實(shí)施例；圖7繪示根據(jù)本發(fā)明不具有輸入電容器的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的另一實(shí)施例。圖8繪示在圖7的功率轉(zhuǎn)換器中，切換控制器的一實(shí)施例；圖9繪示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的主要信號(hào)波形。[主要元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明]圖IA 10 變壓器；20 功率晶體管；
31 檢測(cè)電阻器；35 橋式整流器；36 輸入電容器；40 整流器；45 輸出電容器；50 光I禹合器；52 電阻器；60 齊納二極管；90 控制器；Ip 一次側(cè)切換電流；Na 輔助線圈；Np 一次側(cè)線圈；Ns 二次側(cè)線圈；Sw 切換信號(hào)；Vac 交流輸入電壓；Vfb 反饋信號(hào)；Vin 脈動(dòng)直流輸入電壓；V。 輸出電壓；Vs 檢測(cè)信號(hào)；圖IB 10 變壓器；20 功率晶體管；31 檢測(cè)電阻器；35 橋式整流器；40 整流器；45 輸出電容器；50 光稱合器；52 電阻器；60 齊納二極管；100 切換控制器；Ip 一次側(cè)切換電流；Na 輔助線圈；Np 一次側(cè)線圈；Ns 二次側(cè)線圈；Sw 切換信號(hào)；Vac 交流輸入電壓；Vfb 反饋信號(hào)；Vin 脈動(dòng)直流輸入電壓；V0 輸出電壓；Vs 檢測(cè)信號(hào)；圖2100 切換控制器；110 晶體管；115、116、117 電阻器；120 電阻器；125 電容器；150 比較器；170 觸發(fā)器；200 輸入電壓檢測(cè)電路；250 脈沖生成器；PLS 脈沖信號(hào)；Scm 控制信號(hào)；Sh 維持信號(hào)；Sw 切換信號(hào)；Vcc 供應(yīng)電源；Vs 檢測(cè)信號(hào)；Vb 信號(hào)；Vf 信號(hào)；Vfb 反饋信號(hào)；Vm 調(diào)制信號(hào)；Vsaw 鋸齒信號(hào)；圖3A-3B A、B 期間；Sw 切換信號(hào)；Ip 一次側(cè)切換電流；P1 第一輸出功率；P2 第二輸出功率；T 切換周期；Sff 切換信號(hào)；Ia 一次側(cè)切換電流初始值；Vin 脈動(dòng)直流輸入電壓；圖4
200 輸入電壓檢測(cè)電路；210 電壓檢測(cè)電路；215、126 比較器；Scm 控制信號(hào)；Sh 維持信號(hào)；Vm 調(diào)制信號(hào)；Vs 檢測(cè)信號(hào)；Vn 第一閾值；Vt2 第二閾值； 圖5250 脈沖生成器；261、262 運(yùn)算放大器；263 電阻器；270、271、272、273、274、275 晶體管；280 比較器；281 反相器；285 與門；291、292 電流源；300 振蕩器；Ic 充電電流；Id 放電電流；I273 第一充電電流；I275 第一放電電流；I291 第二充電電流；I292 第二放電電流；PLS 脈沖信號(hào)；Scm 控制信號(hào)；Sen 啟用信號(hào)；Sw 切換信號(hào)；Vcc 供應(yīng)電源；Vm 調(diào)制信號(hào)；Vs 檢測(cè)信號(hào)；Vt3 第三閾值；Vt4 第四閾值；圖6 300 振蕩器；340 電容器；351、354、358 開(kāi)關(guān)；359 電流源；361、362、363 比較器；365、366 與非門；367,370 與門；368、371 或門；375 反相器；376 緩沖器；Ic 充電電流；Id 放電電流；PLS 脈沖信號(hào)；RMP 斜坡信號(hào)；Sc 充電信號(hào)；Scm 控制信號(hào)；Sd 放電信號(hào)；Sdm 放電信號(hào)；Sen 啟用信號(hào)；Sfd 快速放電信號(hào)；Vcc 供應(yīng)電源；VH、VHL, Vl 閾值；圖7 10 變壓器；20 功率晶體管；31、32 檢測(cè)電阻器；35 橋式整流器；40 整流器；45 輸出電容器；500 切換控制器；Na 輔助線圈；Np 一次側(cè)線圈；Ns 二次側(cè)線圈；Sw 切換信號(hào)；Vac 交流輸入電壓；Vin 脈動(dòng)直流輸入電壓；V。 輸出電壓；
Vs 檢測(cè)信號(hào)；圖8 200 輸入電壓檢測(cè)電路；250 脈沖生成器；500 切換控制器；510 反射電壓檢測(cè)器；515 運(yùn)算放大器；516 濾波器；520 開(kāi)關(guān)；525 電容器；550 比較器；570 觸發(fā)器；PLS 脈沖信號(hào)；Sqi 控制信號(hào)；Sh 維持信號(hào)；Sw 切換信號(hào)；Vci; 供應(yīng)電源；Ver 輸出信號(hào)；Vm 調(diào)制信號(hào)；Vs 檢測(cè)信號(hào)；Vsaw 鋸齒信號(hào)；Vkef 參考信號(hào)；圖9:PLS 脈沖信號(hào)；RMP 斜坡信號(hào)；Sd 放電信號(hào)；Sen 啟用信號(hào)；Sff 切換信號(hào)；Vb 信號(hào)；VH, Vhl, Vl 閾值；Vs 檢測(cè)信號(hào)；Vsaw 鋸齒信號(hào)；Vt4 第四閾值。
具體實(shí)施例方式為使本發(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，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。圖IB是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的返馳式功率轉(zhuǎn)換器。圖IA與圖IB間的相異之處僅在于，圖IB的實(shí)施例是采用切換控制器100而不需使用圖IA中輸入電容器36，以執(zhí)行功率轉(zhuǎn)換器的一般輸出調(diào)整。返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸出功率Ptj可表示為
權(quán)利要求
1.一種返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器,包括 切換電路，根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)，其中，所述切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整所述返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 取樣維持電路，耦接所述切換電路，且根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持所述反饋信號(hào)；以及電壓檢測(cè)電路，當(dāng)所述返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電平低于低閾值時(shí)，生成所述維持信號(hào)； 其中，所述反饋信號(hào)是根據(jù)所述返馳式功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出信號(hào)而生成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，還包括 振蕩電路，限制所述切換信號(hào)的最大頻率； 其中，所述最大頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)的減少而增加，且所述調(diào)制信號(hào)與所述輸入電壓的電平相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，其中，一旦所述調(diào)制信號(hào)的電平低于閾值時(shí)，所述最大頻率增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，還包括 比較器，當(dāng)所述輸入電壓的電平低于極低閾值吋，生成控制信號(hào)； 其中，所述控制信號(hào)被啟用以使所述返馳式功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器，其中，當(dāng)所述輸入電壓的電平高于所述極低閾值時(shí)，所述返馳式功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作以及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
6.—種功率轉(zhuǎn)換器的控制器,包括 切換電路，根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)，其中，所述切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 電壓檢測(cè)電路，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓來(lái)生成調(diào)制信號(hào)；以及 振蕩電路，限制所述切換信號(hào)的最大頻率； 其中，所述反饋信號(hào)根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓而生成，且所述最大頻率根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)的減少而增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其中，當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)的電平低于閾值時(shí)，所述最大頻率增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制器，還包括 取樣維持電路，根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持所述反饋信號(hào)； 其中，當(dāng)所述輸入電壓低于低閾值時(shí)，所述電壓檢測(cè)電路生成所述維持信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制器，還包括 比較器，當(dāng)所述輸入電壓的電平低于極低閾值時(shí)，生成控制信號(hào)，其中，所述控制信號(hào)被啟用以使所述功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其中，當(dāng)所述輸入電壓的電平高于極低閾值時(shí)，所述功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作以及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
11.ー種功率轉(zhuǎn)換器的控制電路，包括 切換電路，根據(jù)反饋信號(hào)生成切換信號(hào)，其中，所述切換信號(hào)用來(lái)切換變壓器以調(diào)整所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；電壓檢測(cè)電路，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓來(lái)生成調(diào)制信號(hào)；以及 比較器，當(dāng)所述輸入電壓的電平低于極低閾值時(shí)，生成控制信號(hào)； 其中，所述反饋信號(hào)根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓而生成，且所述控制信號(hào)被啟用以使所述功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制電路，其中，當(dāng)所述輸入電壓的電平高于所述極低閾值時(shí)，所述功率轉(zhuǎn)換器在臨界電流模式操作以及/或非連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器的控制電路，還包括 振蕩電路，限制所述切換信號(hào)的最大頻率； 其中，所述最大頻率根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)的減少而增加，且所述調(diào)制信號(hào)與所述輸入電壓的電平相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換電路，其中，當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)的電平低于所述閾值時(shí)，所述最大頻率增加。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換電路，還包括 取樣維持電路，根據(jù)維持信號(hào)來(lái)維持所述反饋信號(hào)；其中，當(dāng)所述輸入電壓的電平低于低閾值時(shí)，所述電壓檢測(cè)電路生成所述維持信號(hào)。
全文摘要
一種返馳式功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。此切換控制器包括切換電路、取樣維持電路、電壓檢測(cè)電路、振蕩器以及比較器。當(dāng)返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的電平低于低閾值時(shí)，電壓檢測(cè)電路生成維持信號(hào)。反饋信號(hào)是根據(jù)返馳式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓而生成。振蕩電路限制切換信號(hào)的最大頻率。最大頻率根據(jù)調(diào)制信號(hào)的減少而增加。當(dāng)輸入電壓的電平低于極低閾值時(shí)，與輸入電壓的電平相關(guān)聯(lián)的調(diào)制信號(hào)用來(lái)生成控制信號(hào)?？刂菩盘?hào)被啟用以使返馳式功率轉(zhuǎn)換器在連續(xù)電流模式操作下運(yùn)作。因此，可免除使用輸入電容器，并節(jié)省制造成本。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102624238SQ20121007443
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者楊大勇, 林昭志, 林立 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司