返馳式電源供應(yīng)電路及其二次側(cè)控制電路與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種返馳式電源供應(yīng)電路及其二次側(cè)控制電路與控制方法，特別是指一種根據(jù)負(fù)載電流，適應(yīng)性調(diào)整補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)(zero)的頻率或/及中頻增益的返馳式電源供應(yīng)電路及其二次側(cè)控制電路與控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在馬達(dá)或發(fā)光元件電路的電源供應(yīng)電路的應(yīng)用中，為了達(dá)到功率因子校正(powerfactor correct1n, PFC)，與輸出電壓可調(diào)整的功能(如可切換于5V、12V、24V等不同的電位之間)，往往需要兩級(jí)式的電源供應(yīng)電路。舉例而言，如圖1A所示，交流電源30產(chǎn)生交流電壓Vac，電源供應(yīng)電路100包含第一級(jí)功率因子校正(power factor correct1n, PFC)電路10與第二級(jí)的直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換電路20。其中，第一級(jí)PFC電路10將交流電壓Vac轉(zhuǎn)換成直流的輸出電壓Vout，而第二級(jí)的直流-直流轉(zhuǎn)換電路20便將第一級(jí)PFC電路10輸出的輸出電壓Vout轉(zhuǎn)換為負(fù)載電流Iload，以提供負(fù)載電路40使用，負(fù)載電路40例如為馬達(dá)或發(fā)光元件電路。其中，第一級(jí)PFC電路10通常為了達(dá)到輸出電壓Vout與交流電壓Vac隔離，大部分會(huì)使用隔離式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。而第二級(jí)的直流-直流轉(zhuǎn)換電路20，根據(jù)輸出功率及成本考慮，切換式電源供應(yīng)電路或線性穩(wěn)壓器均可被使用，而發(fā)光元件電路調(diào)光功能也可以在此級(jí)實(shí)現(xiàn)。
[0003]舉例而言，電源供應(yīng)電路100例如顯示一種可調(diào)光的隔離式發(fā)光元件電源供應(yīng)電路示意圖，其中第一級(jí)PFC電路10操作在不連續(xù)導(dǎo)通模式(discontinuous conduct1nmode, DCM)，讓第一級(jí)PFC電路10達(dá)到高功率因子和隔離的效果。而第二級(jí)的直流-直流轉(zhuǎn)換電路20是利用線性穩(wěn)壓器，來(lái)調(diào)整負(fù)載電流Iload，進(jìn)而調(diào)整發(fā)光元件電路的亮度。
[0004]但在前述的電路操作下，當(dāng)負(fù)載電流Iload變小時(shí)，也就是負(fù)載電路40為輕載時(shí)，如果電路的控制系統(tǒng)的補(bǔ)償方式仍是固定不變，也就是采用負(fù)載電路40為重載時(shí)的補(bǔ)償方式；則電路在輕載狀態(tài)下可能會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的情形，如圖1B顯示輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload的波形示意圖，其輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload在輕載時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)的導(dǎo)通與不導(dǎo)通現(xiàn)象，因而讓發(fā)光元件電路產(chǎn)生閃爍(flicker)，而讓使用者產(chǎn)生不適的情況。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種返馳式電源供應(yīng)電路及其二次側(cè)控制電路與控制方法，可以解決輕載時(shí)電路不穩(wěn)定的情形，例如讓發(fā)光元件電路即使在輕載時(shí)仍能維持相同亮度且不會(huì)閃爍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種返馳式電源供應(yīng)電路及其二次側(cè)控制電路與控制方法，可以解決輕載時(shí)電路不穩(wěn)定的情形，例如讓發(fā)光元件電路即使在輕載時(shí)仍能維持相同亮度且不會(huì)閃爍。
[0007]為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種返馳式電源供應(yīng)電路，用以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，并供應(yīng)一負(fù)載電流予一負(fù)載電路，該返馳式電源供應(yīng)電路包含:一變壓器電路，包括一主要繞組(primary winding)、一次要繞組(secondarywinding)與一第三繞組(tertiary winding)，其中該主要繞組用以接收該輸入電壓，該次要繞組用以于一輸出端產(chǎn)生該輸出電壓，該第三繞組用以根據(jù)該輸出電壓，產(chǎn)生一電壓感測(cè)訊號(hào)；一功率開(kāi)關(guān)電路，與該主要繞組耦接，用以根據(jù)一操作訊號(hào)而操作其中一功率開(kāi)關(guān)，進(jìn)而將該輸入電壓轉(zhuǎn)換為該輸出電壓；一開(kāi)關(guān)電流感測(cè)電路，與該功率開(kāi)關(guān)電路親接，用以根據(jù)流經(jīng)該功率開(kāi)關(guān)的一開(kāi)關(guān)電流，產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)電流感測(cè)訊號(hào)；一一次側(cè)控制電路，與該第三繞組、該開(kāi)關(guān)電流感測(cè)電路、與該功率開(kāi)關(guān)電路耦接，用以根據(jù)該電壓感測(cè)訊號(hào)、該開(kāi)關(guān)電流感測(cè)訊號(hào)、與一回授訊號(hào)，產(chǎn)生該操作訊號(hào)；以及一二次側(cè)控制電路，與該輸出端及該一次側(cè)電路耦接，用以根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該回授訊號(hào)，并根據(jù)該負(fù)載電流適應(yīng)性調(diào)整一補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)(zero)的頻率或/及中頻增益，以使該返馳式電源供應(yīng)電路的一系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益(system open loop gain)函數(shù)在低于一交越頻率(crossoverfrequency)的狀況下，其極點(diǎn)(pole)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)I。
[0008]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該返馳式電源供應(yīng)電路還包含一光耦合電路，耦接于該一次側(cè)電路與該二次側(cè)電路之間，用以根據(jù)回授訊號(hào)，產(chǎn)生一光耦合訊號(hào)，以輸入該一次側(cè)控制電路。
[0009]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該二次側(cè)控制電路包括:一電流調(diào)節(jié)電路，用以與該負(fù)載電路耦接，而調(diào)節(jié)該負(fù)載電流；一負(fù)載電流感測(cè)電路，與該電流調(diào)節(jié)電路耦接，用以根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生一負(fù)載電流感測(cè)訊號(hào)；一跨導(dǎo)放大器，與該負(fù)載電流感測(cè)電路耦接，用以根據(jù)該負(fù)載電流感測(cè)訊號(hào)、一調(diào)節(jié)參考訊號(hào)與一補(bǔ)償訊號(hào)，產(chǎn)生該回授訊號(hào)；以及一補(bǔ)償電路，與該跨導(dǎo)放大器耦接，用以根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)；其中，該補(bǔ)償電路根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)，以適應(yīng)性調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益，以使該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益函數(shù)在低于該交越頻率的狀況下，其極點(diǎn)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)I。
[0010]在前述實(shí)施例中，該補(bǔ)償電路較佳地具有:一可變RC電路，與該跨導(dǎo)放大器耦接，用以根據(jù)一負(fù)載判斷訊號(hào)，調(diào)整其中一 RC參數(shù)，而調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益；以及一負(fù)載判斷電路，根據(jù)該負(fù)載電流與一負(fù)載參考訊號(hào)，產(chǎn)生該負(fù)載判斷訊號(hào)。
[0011 ] 在前述實(shí)施例中，該補(bǔ)償電路較佳地還包括一磁滯電路，與該可變RC電路及該負(fù)載判斷電路耦接，用以磁滯調(diào)整該負(fù)載判斷訊號(hào)。
[0012]在前述實(shí)施例中，該負(fù)載判斷電路較佳地根據(jù)該負(fù)載電流，判斷該負(fù)載電路為一輕載或一重載，并于判斷該負(fù)載電路為該重載時(shí)，使可變RC電路調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率，以消除一預(yù)設(shè)重載的一未補(bǔ)償系統(tǒng)回路增益函數(shù)的極點(diǎn)；當(dāng)判斷該負(fù)載電路為該輕載時(shí)，使可變RC電路調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益，以使該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益函數(shù)在低于該交越頻率的狀況下，其極點(diǎn)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)
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[0013]為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種返馳式電源供應(yīng)電路的控制方法，該返馳式電源供應(yīng)電路用以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，并供應(yīng)一負(fù)載電流予一負(fù)載電路，該返馳式電源供應(yīng)電路的控制方法包含:根據(jù)一操作訊號(hào)，操作一功率開(kāi)關(guān)以將該輸入電壓轉(zhuǎn)換為該輸出電壓，并提供該負(fù)載電流；根據(jù)該輸出電壓，產(chǎn)生一電壓感測(cè)訊號(hào)；根據(jù)流經(jīng)該功率開(kāi)關(guān)的一開(kāi)關(guān)電流，產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)電流感測(cè)訊號(hào)；根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生一回授訊號(hào)；根據(jù)該電壓感測(cè)訊號(hào)、該開(kāi)關(guān)電流感測(cè)訊號(hào)、與該回授訊號(hào)，產(chǎn)生該操作訊號(hào)；以及根據(jù)該負(fù)載電流，適應(yīng)性調(diào)整一補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)(zero)的頻率或/及中頻增益，以使該返馳式電源供應(yīng)電路的一系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益(system open loop gain)函數(shù)在低于一交越頻率(crossover frequency)的狀況下，其極點(diǎn)(pole)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)1
[0014]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該根據(jù)該回授訊號(hào)，產(chǎn)生該操作訊號(hào)的步驟包括:根據(jù)回授訊號(hào)，產(chǎn)生一光親合訊號(hào)；以及根據(jù)該光親合訊號(hào)，產(chǎn)生該操作訊號(hào)。
[0015]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該根據(jù)該負(fù)載電流，適應(yīng)性調(diào)整一補(bǔ)償電路增益的零點(diǎn)(zero)的頻率或/及中頻增益的步驟包括:調(diào)節(jié)該負(fù)載電流；根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生一負(fù)載電流感測(cè)訊號(hào)；根據(jù)該負(fù)載電流感測(cè)訊號(hào)、一調(diào)節(jié)參考訊號(hào)與一補(bǔ)償訊號(hào)，產(chǎn)生該回授訊號(hào)；以及根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)；其中，該補(bǔ)償電路根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)，以適應(yīng)性調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益，以使該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益函數(shù)在低于該交越頻率的狀況下，其極點(diǎn)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)I。
[0016]在前述實(shí)施例中，該根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)的步驟較佳地包括:根據(jù)一負(fù)載判斷訊號(hào)，調(diào)整一 RC參數(shù)，而調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益；以及根據(jù)該負(fù)載電流與一負(fù)載參考訊號(hào)，產(chǎn)生該負(fù)載判斷訊號(hào)。
[0017]在前述實(shí)施例中，該根據(jù)該負(fù)載電流，產(chǎn)生該補(bǔ)償訊號(hào)的步驟較佳地還包括:磁滯調(diào)整該負(fù)載判斷訊號(hào)。
[0018]在前述實(shí)施例中，該根據(jù)該負(fù)載電流與一負(fù)載參考訊號(hào)，產(chǎn)生該負(fù)載判斷訊號(hào)的步驟較佳地包括:根據(jù)該負(fù)載電流，判斷該負(fù)載電路為一輕載或一重載；其中，于判斷該負(fù)載電路為該重載時(shí)，調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率，以消除一預(yù)設(shè)重載的一未補(bǔ)償系統(tǒng)回路增益函數(shù)的極點(diǎn)；其中，當(dāng)判斷該負(fù)載電路為該輕載時(shí)，調(diào)整該補(bǔ)償電路增益函數(shù)的零點(diǎn)的頻率或/及中頻增益，以使該系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益函數(shù)在低于該交越頻率的狀況下，其極點(diǎn)總數(shù)減去零點(diǎn)總數(shù)之差不超過(guò)I。
[0019]為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種返馳式電源供應(yīng)電路的二次側(cè)控制電路，該返馳式電源供應(yīng)電路用以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，并供應(yīng)一負(fù)載電流予一負(fù)載電路，且該返馳式電源供應(yīng)電路包括:一變壓器電路，包括一主要繞組(primary winding)、一次要繞組(secondary winding)與一第三繞組(tertiarywinding)，其中該主要繞組用以接收該輸入電壓，該次要繞組用以于一輸出端產(chǎn)生該輸出電壓，該第三繞組用以根據(jù)該輸出電壓，產(chǎn)生一電壓感測(cè)訊號(hào)；一功率開(kāi)關(guān)電路，與該主要繞組耦接，用以根據(jù)一操作訊號(hào)而操作其中一功率開(kāi)關(guān)，進(jìn)而將該輸入電壓轉(zhuǎn)換為該輸出電壓；一開(kāi)關(guān)電流感測(cè)電路，與該功率開(kāi)關(guān)電路耦接，用以根據(jù)流經(jīng)該功率開(kāi)關(guān)的一開(kāi)關(guān)電流，產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)電流感測(cè)訊號(hào)；一一次側(cè)控制電路，與該第三繞組、該開(kāi)關(guān)電流感測(cè)電路、該二次側(cè)控制