偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的裝置及相關(guān)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的裝置及相關(guān)的方法。該裝置包含一電流產(chǎn)生單元、一第一電壓產(chǎn)生單元、一第一電流鏡單元及一第二電流鏡單元。該電流產(chǎn)生單元根據(jù)一中間電壓，產(chǎn)生一第一充電電流；該第一電壓產(chǎn)生單元根據(jù)該第一充電電流、一第一放電電流、一放電時(shí)間與一反相的放電時(shí)間，產(chǎn)生一第一節(jié)點(diǎn)電壓；該第一電流鏡單元根據(jù)該第一節(jié)點(diǎn)電壓，產(chǎn)生一第一電流，和根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生有關(guān)該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流的一第二電壓；該第二電流鏡單元根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生該第一放電電流。因此，本發(fā)明不僅可實(shí)時(shí)偵測該平均輸出電流，也可根據(jù)該第二電壓，限制該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的偵測電壓或?qū)υ撘淮蝹?cè)執(zhí)行過電流保護(hù)。
【專利說明】偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的裝置及相關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開一種偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的裝置及偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的方法，尤指一種可實(shí)時(shí)得到有關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流的動(dòng)態(tài)信息的裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]請參照圖1和圖2，圖1是為現(xiàn)有技術(shù)說明一種電源轉(zhuǎn)換器100的示意圖，以及圖2是為說明一柵極控制信號GCS、電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)稱接一重載時(shí)的一次側(cè)PRI的電流IP和電源轉(zhuǎn)換器100的二次側(cè)耦接一輕載時(shí)的一次側(cè)PRI的電流IP的示意圖。如圖1所示，控制器可通過一電流偵測接腳CSP偵測一次側(cè)PRI的電流IP，以及根據(jù)電流IP和一偵測電阻RS所產(chǎn)生的偵測電壓VD，產(chǎn)生柵極控制信號GCS。然后，控制器可通過一柵極接腳GATE傳送柵極控制信號GCS至電源轉(zhuǎn)換器100的一次側(cè)PRI的功率開關(guān)102，以控制功率開關(guān)102的開啟與關(guān)閉。
[0003]如圖2所示，電源轉(zhuǎn)換器100可根據(jù)能量守恒原理、式⑴和式(2)，分別計(jì)算出電源轉(zhuǎn)換器100在二次側(cè)耦接輕載時(shí)的輸出功率P0UTDCM和在二次側(cè)耦接重載時(shí)的輸出功率P0UTCCM:
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種偵測電源轉(zhuǎn)換器的輸出電流的控制器，其特征在于，包含: 一比較單元，用以根據(jù)一偵測電壓、一中間電壓與該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)的開啟時(shí)間，產(chǎn)生一第一可變開啟時(shí)間，其中一第二可變開啟時(shí)間是等于該開啟時(shí)間減去該第一可變開啟時(shí)間；及 一中間電壓產(chǎn)生單兀，稱接于該比較單兀、一充電電流與一放電電流，用以根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，調(diào)整該中間電壓，其中該輸出電流和該中間電壓有關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間等于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，該中間電壓是等于該偵測電壓在該開啟時(shí)間的一最大值與一最小值的和的一半。
3.如權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于，另包含: 一起始設(shè)定電路，用以當(dāng)該電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，設(shè)定該中間電壓介于該最大值與該最小值之間。
4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，當(dāng)該中間電壓大于該偵測電壓在該開啟時(shí)間的一最大值與一最小值的和的一半時(shí)，該第一可變開啟時(shí)間小于該第二可變開啟時(shí)間，以及當(dāng)該中間電壓小于該最大值與該最小值的和的一半時(shí)，該第一可變開啟時(shí)間大于該第二可變開啟時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間大于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，該中間電壓產(chǎn)生單元根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，增加該中間電壓；當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間小于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，該中間電壓產(chǎn)生單元根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，降低該中間電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該充電電流大于該放電電流。
7.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該中間電壓產(chǎn)生單元包含: 一第一開關(guān)，耦接于該充電電流，用以根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間開啟與關(guān)閉； 一第二開關(guān)，耦接于該放電電流與該第一開關(guān)之間，用以根據(jù)該開啟時(shí)間開啟與關(guān)閉； 一第一電容，稱接于該第一開關(guān)、該第二開關(guān)與一地端； 一第三開關(guān)，耦接于該第一開關(guān)、該第二開關(guān)與該第一電容，用以根據(jù)該第二可變開啟時(shí)間開啟與關(guān)閉； 一第二電容，耦接于該第三開關(guān)與該地端； 一第四開關(guān)，耦接于該第三開關(guān)與該第二電容，用以根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間開啟與關(guān)閉；及 一第三電容，耦接于該第四開關(guān)與該地端。
8.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，該比較單元包含: 一比較器，用以根據(jù)該偵測電壓和該中間電壓，產(chǎn)生一比較信號 '及 一與門，用以根據(jù)該比較信號和該開啟時(shí)間，產(chǎn)生該第一可變開啟時(shí)間。
9.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，另包含: 一電流偵測接腳，用以根據(jù)流經(jīng)該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的電流，產(chǎn)生該偵測電壓。
10.一種偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的裝置，其特征在于，包含: 一電流產(chǎn)生單元，用以根據(jù)一中間電壓，產(chǎn)生一第一充電電流，其中該中間電壓是有關(guān)于該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流； 一第一電壓產(chǎn)生單兀，稱接于該電流產(chǎn)生單兀，用以根據(jù)該第一充電電流、一第一放電電流、一放電時(shí)間與一反相的放電時(shí)間，產(chǎn)生一第一節(jié)點(diǎn)電壓； 一第一電流鏡單兀，稱接于該第一電壓產(chǎn)生單兀，用以根據(jù)該第一節(jié)點(diǎn)電壓，產(chǎn)生一第一電流，以及根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生一第二電壓，其中該第二電壓是有關(guān)于該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流；及 一第二電流鏡單兀，稱接于該第一電流鏡單兀，用以根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生該第一放電電流。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該放電時(shí)間是該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的放電時(shí)間。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置,其特征在于,該第一充電電流大于該第一放電電流。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該電流產(chǎn)生單元包含: 一放大器，具有一第一輸入端，用以接收該中間電壓，一第二輸入端，及一輸出端；一第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，用以接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，耦接 于該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第二端； 一第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接于該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第二端，及一第三端； 一第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，耦接于該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第三端，一第二端，耦接于該放大器的輸出端，及一第三端，耦接于該放大器的第二輸入端； 一第一電阻，具有一第一端，稱接于該放大器的第二輸入端，及一第二端，稱接于一地端，其中該第一電阻根據(jù)該中間電壓，產(chǎn)生一對應(yīng)電流，且該第一充電電流是該對應(yīng)電流的一第一預(yù)定倍數(shù)；及 一第五開關(guān)，具有一第一端，耦接于該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第三端，一第二端，用以接收該放電時(shí)間，及一第三端，耦接于該第一電壓產(chǎn)生單元，其中該第五開關(guān)是用以根據(jù)該放電時(shí)間開啟與關(guān)閉。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該第一電壓產(chǎn)生單元包含: 一第四電容，具有一第一端，稱接于該電流產(chǎn)生單兀，及一第二端，稱接于一地端；一第六開關(guān)，具有一第一端，耦接于該第四電容的第一端，一第二端，用以接收該反相的放電時(shí)間，及一第三端，其中該第六開關(guān)是用以根據(jù)該反相的放電時(shí)間開啟與關(guān)閉；一第五電容，具有一第一端，耦接于該第六開關(guān)的第三端，及一第二端，耦接于該地端; 一第七開關(guān)，具有一第一端，耦接于該第五電容的第一端，一第二端，用以接收該放電時(shí)間，及一第三端，其中該第七開關(guān)是用以根據(jù)該放電時(shí)間開啟與關(guān)閉；及 一第六電容，具有一第一端，耦接于該第七開關(guān)的第三端，及一第二端，耦接于該地端。
15.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該第一電流鏡單元包含: 一第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，用以接收一第一電壓，一第二端，及一第三端，耦接于該第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第二端； 一第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接于該第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第二端，及一第三端，耦接于該第二電流鏡單元，其中該第四P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是用以鏡像該第一電流，產(chǎn)生一第二電流； 一第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，耦接于該第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第三端，一第二端，耦接于該第一電壓產(chǎn)生單元，及一第三端； 一第二電阻，具有一第一端，耦接于該第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第三端，及一第二端，耦接于該地端，其中該第二電阻、該第一節(jié)點(diǎn)電壓和該第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的臨界電壓是用以產(chǎn)生該第一電流；及 一第五P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，用以接收該第一電壓，一第二端，耦接于該第三P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第二端，及一第三端，用以輸出該第二電壓，其中該第五P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是用以鏡像該第一電流，產(chǎn)生一第三電流，且該第三電流是該第一電流的一第三預(yù)定倍數(shù)；及 一第三電阻，具有一第一端，耦接于該第五P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第三端，及一第二端，耦接于一地端，其中該第三電阻根據(jù)該第三電流，產(chǎn)生該第二電壓。
16.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該第二電流鏡單元包含: 一第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，耦接于該第一電流鏡單元，用以接收一第二電流，一第二端，耦接于該第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第一端，及一第三端，耦接于一地端；及 一第四N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有一第一端，耦接于該第一電壓產(chǎn)生單元，一第二端，耦接于該第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的第一端，及一第三端，耦接于該地端，其中該第四N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是用以鏡像該第二電流，產(chǎn)生該第一放電電流，且該第一放電電流是該第二電流的一第二預(yù)定倍數(shù)。
17.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，另包含: 一峰值限制器，包含: 一限制電壓產(chǎn)生電路，包含: 一第一比較器，用以根據(jù)該第二電壓和一峰值參考電壓，產(chǎn)生一第一比較信號； 一電荷幫浦，耦接于該第一比較器，用以根據(jù)該第一比較信號與該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)的柵極控制信號，產(chǎn)生一限制電壓 '及 一預(yù)定電壓產(chǎn)生器，耦接于該電荷幫浦，用以于該裝置開機(jī)時(shí)，根據(jù)一參考電壓，設(shè)定該電荷幫浦的輸出端于該參考電壓；及一柵極控制信號產(chǎn)生器，包含: 一第二比較器，用以根據(jù)一偵測電壓和該限制電壓，產(chǎn)生一第二比較信號；及一 D型正反器，用以根據(jù)該第二比較信號、一頻率及一輸入信號，產(chǎn)生該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)的柵極控制信號。
18.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，另包含: 一過電流保護(hù)單元，包含: 一第三比較器，用以根據(jù)一過電流保護(hù)電壓和該第二電壓，產(chǎn)生一第三比較信號 '及一計(jì)數(shù)器，用以計(jì)數(shù)該第三比較信號，并據(jù)以產(chǎn)生一過電流保護(hù)信號至該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)。
19.一種偵測電源轉(zhuǎn)換器平均輸出電流的方法，其特征在于，包含: 根據(jù)一中間電壓，產(chǎn)生一第一充電電流，其中該中間電壓是有關(guān)于該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流； 根據(jù)該第一充電電流、一第一放電電流、一放電時(shí)間與一反相的放電時(shí)間，產(chǎn)生一第一節(jié)點(diǎn)電壓； 根據(jù)該第一節(jié)點(diǎn)電壓，產(chǎn)生一第一電流； 根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生該第一放電電流 '及 根據(jù)該第一電流，產(chǎn)生一第二電壓，其中該第二電壓是有關(guān)于該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的平均輸出電流。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，該放電時(shí)間是該電源轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)的放電時(shí)間。
21.如權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,該第一充電電流大于該第一放電電流。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，另包含: 當(dāng)該電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，設(shè)定該中間電壓介于一偵測電壓在該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)的開啟時(shí)間中的一最大值與一最小值之間； 根據(jù)該偵測電壓、該中間電壓與該開啟時(shí)間，產(chǎn)生一第一可變開啟時(shí)間，其中一第二可變開啟時(shí)間是等于該開啟時(shí)間減去該第一可變開啟時(shí)間；及 根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、一充電電流與一放電電流，調(diào)整該中間電壓，其中該平均輸出電流和該中間電壓有關(guān)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該充電電流大于該放電電流。
24.一種偵測電源轉(zhuǎn)換器的輸出電流的方法，其特征在于，包含: 當(dāng)該電源轉(zhuǎn)換器開機(jī)時(shí)，設(shè)定一中間電壓介于一偵測電壓在該電源轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)的功率開關(guān)的開啟時(shí)間中的一最大值與一最小值之間； 根據(jù)該偵測電壓、該中間電壓與該開啟時(shí)間，產(chǎn)生一第一可變開啟時(shí)間，其中一第二可變開啟時(shí)間是等于該開啟時(shí)間減去該第一可變開啟時(shí)間；及 根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、一充電電流與一放電電流，調(diào)整該中間電壓，其中該輸出電流和該中間電壓有關(guān)。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，根據(jù)該偵測電壓、該中間電壓與該開啟時(shí)間，產(chǎn)生該第一可變開啟時(shí)間包含: 根據(jù)該偵測電壓和該中間電壓，產(chǎn)生一比較信號 '及 根據(jù)該比較信號和該開啟時(shí)間，產(chǎn)生該第一可變開啟時(shí)間。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，調(diào)整該中間電壓包含: 當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間大于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，增加該中間電壓。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，增加該中間電壓包含:根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，增加一節(jié)點(diǎn)的電壓；及 根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的電壓，增加該中間電壓。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該第二可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，調(diào)整該中間電壓包含: 當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間小于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，根據(jù)該第一可變開 啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，降低該中間電壓。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該 第二可變開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，增加該中間電壓包含: 根據(jù)該第一可變開啟時(shí)間、該開啟時(shí)間、該充電電流與該放電電流，降低一節(jié)點(diǎn)的電壓；及 根據(jù)該節(jié)點(diǎn)的電壓，降低該中間電壓。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，當(dāng)該第一可變開啟時(shí)間等于該第二可變開啟時(shí)間時(shí)，該中間電壓是等于該最大值與該最小值的和的一半。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，當(dāng)該中間電壓大于該最大值與該最小值的和的一半時(shí)，該第一可變開啟時(shí)間小于該第二可變開啟時(shí)間，以及當(dāng)該中間電壓小于該最大值與該最小值的和的一半時(shí)，該第一可變開啟時(shí)間大于該第二可變開啟時(shí)間。
32.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，該充電電流大于該放電電流。
【文檔編號】H02M1/08GK103973120SQ201410031807
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】蔡孟仁, 張智琦, 鄒明璋 申請人:通嘉科技股份有限公司