專利名稱：切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路及變頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換型電源系統(tǒng)，且特別涉及一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路及變頻方法。
而當(dāng)相反的狀況產(chǎn)生時(shí)，也就是當(dāng)切換型電源系統(tǒng)在處理極輕載或空載(No_Load)時(shí)，一般會(huì)有節(jié)省電力(power_saving)的要求。要滿足此種要求，一般公知技術(shù)是在輕載時(shí)直接將電源系統(tǒng)切換為低頻操作，以減少切換組件切換時(shí)所造成的能量損失。
請(qǐng)參照

圖1，是公知技術(shù)所使用的切換型電源系統(tǒng)中的控制集成電路100及外部的相關(guān)電路。其中，切換型電源系統(tǒng)的輸出在處理之后，經(jīng)過反饋電路120傳送到反饋輸入端130中。而通過這樣的反饋過程，控制集成電路100就可以得知負(fù)載的程度并借以調(diào)整系統(tǒng)輸出的能量。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載大于一設(shè)定值時(shí)(由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者調(diào)整)，控制集成電路110腳的電壓會(huì)切換為5伏特，此時(shí)系統(tǒng)的操作頻率會(huì)較高。而當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載小于此設(shè)定值時(shí)，控制集成電路110腳的電壓則為高阻抗(High_Z)，此時(shí)就會(huì)使操作頻率降低。然而，這樣的方法僅有高低兩種頻率作階梯式的切換，在切換時(shí)容易引起震蕩，且無法有效的滿足瞬間重載的需求。
綜上所述，公知技術(shù)有數(shù)項(xiàng)缺陷，現(xiàn)略述如下1.公知技術(shù)大多直接將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可負(fù)荷瞬間重載的狀態(tài)，也就是，加大能量轉(zhuǎn)換組件的容量。然而，如此一來將使系統(tǒng)體積變大且整體效率降低。此外，還會(huì)引發(fā)其它的問題，如噪聲及成本控制等；2.部分公知技術(shù)所使用的切換型電源系統(tǒng)雖然具有兩種操作頻率，然而僅有高低兩種頻率作階梯式的切換，在切換時(shí)容易引起震蕩，且無法有效的滿足瞬間重載的需求。
此外，時(shí)鐘控制發(fā)生電路可以包括一個(gè)時(shí)鐘控制電路與一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路。而時(shí)鐘控制電路又包括一個(gè)取樣電路及一個(gè)頻率調(diào)整電路。其中，取樣電路輸出對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行取樣所得的取樣結(jié)果。頻率調(diào)整電路則接收來自取樣電路所輸出的取樣結(jié)果，并根據(jù)此取樣結(jié)果，調(diào)整輸出至?xí)r鐘發(fā)生電路的控制信號(hào)。
本發(fā)明也提出一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻方法，適用于具有一個(gè)控制集成電路的切換型電源系統(tǒng)上，且此控制集成電路具有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端。本輕重載變頻方法首先從切換型電源系統(tǒng)的輸出得到一個(gè)反饋信號(hào)。再參考此反饋信號(hào)調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路的時(shí)鐘頻率。
綜上所述，本發(fā)明利用時(shí)鐘控制電路，結(jié)合系統(tǒng)中原有的反饋電路以改變控制集成電路所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率，使得此時(shí)鐘的頻率與輸出的負(fù)載間產(chǎn)生相關(guān)性，進(jìn)而使切換型電源系統(tǒng)能夠隨著負(fù)載的變動(dòng)而自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的操作頻率。
圖中標(biāo)號(hào)分別為100、235、320、420、520、620、720控制集成電路120、225、310、410、510、610、710光耦合器130反饋輸入端
200切換型電源系統(tǒng)205輸入整流濾波器210變壓器215輸出整流濾波器220控制電路230時(shí)鐘控制發(fā)生電路330、530時(shí)鐘控制電路340、450時(shí)鐘發(fā)生電路540、640、740電容545、630、730、745電阻430取樣電路440頻率調(diào)整電路請(qǐng)參照?qǐng)D3，是本發(fā)明中時(shí)鐘控制電路與控制集成電路的關(guān)系圖。在輕重載變頻電路300中，包括一個(gè)控制集成電路320，一個(gè)時(shí)鐘控制電路330，以及一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路340。此外，上述的反饋電路在此僅以光耦合器310來表示，但不能因此限制本發(fā)明的范圍。其中，反饋電路(光耦合器310)以前述的方法將切換型電源系統(tǒng)的輸出經(jīng)處理后所得的反饋信號(hào)Vx，反饋至控制集成電路320的反饋輸入端F.B.。在此同時(shí)，時(shí)鐘控制電路330電性耦接于反饋輸入端F.B.上，并根據(jù)此反饋信號(hào)改變所輸出的控制信號(hào)。時(shí)鐘發(fā)生電路340則電性耦接于時(shí)鐘控制電路330上以接收此控制信號(hào)，并根據(jù)此控制信號(hào)調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct上的時(shí)鐘頻率。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，是本發(fā)明中時(shí)鐘控制電路的詳細(xì)方框圖與控制集成電路的關(guān)系圖。輕重載變頻電路400包括一個(gè)控制集成電路420，一個(gè)取樣電路430，一個(gè)頻率調(diào)整電路440，以及一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路450。取樣電路430一端電性耦接至反饋輸入端F.B.，另一端則電性耦接至頻率調(diào)整電路440，用以對(duì)反饋輸入端F.B.上的反饋信號(hào)進(jìn)行取樣。而頻率調(diào)整電路440有一端電性耦接至取樣電路430，另一端則電性耦接至?xí)r鐘發(fā)生電路450。此外，時(shí)鐘發(fā)生電路450則在時(shí)鐘信號(hào)端Rt/Ct上產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。其中，頻率調(diào)整電路440是根據(jù)延遲取樣電路430的取樣結(jié)果，調(diào)整輸出到時(shí)鐘發(fā)生電路450上的控制信號(hào)的。
接下來請(qǐng)參照?qǐng)D5，是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的輕重載變頻電路的電路圖。在輕重載變頻電路500中，包括一個(gè)控制集成電路520，一個(gè)時(shí)鐘控制電路530，以及用以做為圖3所示的時(shí)鐘發(fā)生電路340的電阻電容電路。此電阻電容電路包括一個(gè)電阻545以及一個(gè)電容540。電阻545的兩端分別電性耦接至參考電壓點(diǎn)550與時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct及電容540。電容540的另一端則接地。此外，上述的反饋電路在此僅以光耦合器510來表示，但不應(yīng)因此限制本發(fā)明的范圍。由于時(shí)鐘控制電路530會(huì)根據(jù)反饋信號(hào)而改變所輸出的控制信號(hào)，而且在本實(shí)施例中，時(shí)鐘控制電路530所輸出的控制信號(hào)會(huì)直接累加(Superposition)在電阻545，電容540與時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct三者相電性耦接處的時(shí)鐘信號(hào)上。因此，當(dāng)反饋信號(hào)變大而導(dǎo)致控制信號(hào)也變大時(shí)，就會(huì)使得時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率變快。反之，當(dāng)反饋信號(hào)變小而導(dǎo)致控制信號(hào)也變小時(shí)，就會(huì)使得時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率變慢。據(jù)此，就能以反饋信號(hào)的大小來改變時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
接下來請(qǐng)參照?qǐng)D6，是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的輕重載變頻電路的電路圖。在輕重載變頻電路600中，包括一個(gè)控制集成電路620，一電阻電路630以及一電容640。其中電阻電路630即圖3中的時(shí)鐘控制電路330且與電容640形成圖3中的時(shí)鐘發(fā)生電路340。此外，上述的反饋電路在此僅以光耦合器610來表示，但不應(yīng)因此限制本發(fā)明的范圍。由于反饋電路(光耦合器610)所反饋的反饋信號(hào)與切換型電源系統(tǒng)的輸出負(fù)載成正比關(guān)系，負(fù)載越大，反饋信號(hào)越高(有一定的上限)；負(fù)載小，反饋信號(hào)也較小。由于此反饋信號(hào)直接通過時(shí)鐘控制電路(在本實(shí)施例中為電阻630)而影響控制集成電路620的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct，同時(shí)也成為時(shí)鐘發(fā)生電路(在本實(shí)施例中為電阻630與電容640)的工作電壓。故當(dāng)負(fù)載大，反饋信號(hào)的電壓高的時(shí)候，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct上的時(shí)鐘電壓變化速率就會(huì)變高，所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率也就隨之加高。反之，當(dāng)負(fù)載小，反饋信號(hào)的電壓變低的時(shí)候，所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率也就會(huì)隨之降低。
接下來請(qǐng)參照?qǐng)D7，是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的輕重載變頻電路的電路方框圖。在本實(shí)施例中，輕重載變頻電路700包括一個(gè)控制集成電路720，一個(gè)用來做為時(shí)鐘控制電路的電阻730，以及用來做為時(shí)鐘發(fā)生電路的電阻電容電路。此電阻電容電路包括一個(gè)電阻745以及一個(gè)電容740。其中，電阻的兩端分別電性耦接至控制集成電路720的參考電壓端Vref，以及時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端Rt/Ct與電容740的一端上。電容740的另一端則接地(或接到控制集成電路720的接地端GND)。當(dāng)由反饋電路(光耦合器710)所傳輸?shù)姆答佇盘?hào)隨負(fù)載大小成正比改變時(shí)，此反饋信號(hào)與控制集成電路的參考電壓Vref同時(shí)對(duì)時(shí)鐘發(fā)生電路產(chǎn)生疊加影響作用。因?yàn)樨?fù)載越大，反饋信號(hào)的電壓越高(有一定的上限)；負(fù)載小，反饋信號(hào)的電壓也較小。因此控制集成電路720所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率也會(huì)因負(fù)載較大而較高頻，負(fù)載較小而較低頻。
必須注意的是，雖然在圖7中的參考電壓點(diǎn)為控制集成電路720上的參考電壓點(diǎn)Vref，但這并非限定參考電壓點(diǎn)必須是控制集成電路720上的電壓點(diǎn)。也就是，參考電壓點(diǎn)也可以是控制集成電路720之外的電壓點(diǎn)，就如同圖5中的參考電壓點(diǎn)550一般。此外，雖然在上述的實(shí)施例中，時(shí)鐘控制電路僅是簡(jiǎn)單電阻電路，其取樣電路與頻率控制電路已無法分辨，然而這并非用以限定本發(fā)明。事實(shí)上，任何可以接受反饋信號(hào)并影響時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘頻率的電路都可使用在本發(fā)明中。例如，類似晶體管等可對(duì)電路進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作的組件，也可以用在本發(fā)明的輕重載變頻電路中的各電路中，例如時(shí)鐘控制電路與時(shí)鐘發(fā)生電路。
綜上所述，現(xiàn)將本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)略述如下。本發(fā)明利用時(shí)鐘控制電路與時(shí)鐘發(fā)生電路調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘頻率，使得切換型電源系統(tǒng)能夠隨著負(fù)載的變動(dòng)，自動(dòng)地調(diào)整操作頻率。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的各種調(diào)整與潤(rùn)飾，均未脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍，而本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所限定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路，適用于切換型電源系統(tǒng)上，其特征在于包括一控制集成電路，包括一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端與一反饋輸入端，該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端用以產(chǎn)生一時(shí)鐘信號(hào)；一反饋電路，處理該切換型電源系統(tǒng)的輸出，并將處理后所得的一反饋信號(hào)反饋至該反饋輸入端中；一時(shí)鐘控制發(fā)生電路，電性耦接于該反饋輸入端上，并根據(jù)反饋信號(hào)所產(chǎn)生的一控制信號(hào)，調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1述的輕重載變頻電路，其特征在于該時(shí)鐘控制發(fā)生電路，包括一時(shí)鐘控制電路，電性耦接于該反饋輸入端上，以根據(jù)該反饋信號(hào)改變所輸出的該控制信號(hào)；一時(shí)鐘發(fā)生電路，電性耦接于該時(shí)鐘控制電路上以接收該控制信號(hào)，并根據(jù)該控制信號(hào)以調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端所產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕重載變頻電路，其特征在于該時(shí)鐘控制電路是一電阻電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕重載變頻電路，其特征在于該時(shí)鐘控制電路是一電阻電容電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輕重載變頻電路，其特征在于該時(shí)鐘控制電路包括一取樣電路，輸出對(duì)該反饋信號(hào)進(jìn)行取樣所得的取樣結(jié)果；一頻率調(diào)整電路，該頻率調(diào)整電路接收來自該取樣電路所輸出的取樣結(jié)果，并根據(jù)該取樣電路的取樣結(jié)果，調(diào)整輸出的該控制信號(hào)。
6.一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路，適用于切換型電源系統(tǒng)上，其特征在于包括一控制集成電路，包括一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端與一反饋輸入端，該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端用以產(chǎn)生一時(shí)鐘信號(hào)；一反饋電路，處理該切換型電源系統(tǒng)的輸出，并將處理后所得的一反饋信號(hào)反饋至該反饋輸入端中；一電阻，一端電性耦接于該反饋輸入端上，另一端則電性耦接至該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端；一電容，一端電性耦接于該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端，另一端則接地。
7.一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路，適用于切換型電源系統(tǒng)上，其特征在于包括一控制集成電路，包括一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端與一反饋輸入端，該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端用以產(chǎn)生一時(shí)鐘信號(hào)；一反饋電路，處理該切換型電源系統(tǒng)的輸出，并將處理后所得的一反饋信號(hào)反饋至該反饋輸入端中；一第一電阻，一端電性耦接于該反饋輸入端上，另一端則電性耦接至該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端；一第二電阻，一端電性耦接于一參考電壓，另一端則電性耦接至該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端；一電容，一端電性耦接于該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端，另一端則接地。
8.一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻方法，適用于切換型電源系統(tǒng)上，該切換型電源系統(tǒng)具有一控制集成電路，該控制集成電路具有一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端，其特征在于該輕重載變頻方法包括從該切換型電源系統(tǒng)的輸出得到一反饋信號(hào)；參考該反饋信號(hào)，以調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輕重載變頻方法，其特征在于參考該反饋信號(hào)以調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘信號(hào)的步驟，包括取樣該反饋信號(hào)，得到一取樣結(jié)果；將該取樣結(jié)果傳輸至該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輕重載變頻方法，其特征在于參考該反饋信號(hào)以調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘信號(hào)的步驟，包括取樣該反饋信號(hào)，得到一取樣結(jié)果；根據(jù)該取樣結(jié)果調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的輕重載變頻方法，其特征在于根據(jù)該取樣結(jié)果調(diào)整該時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的該時(shí)鐘的變換頻率，是根據(jù)該取樣結(jié)果而改變?cè)摃r(shí)鐘信號(hào)發(fā)生電路所需的工作電壓。
12.一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻方法，適用于切換型電源系統(tǒng)上，該切換型電源系統(tǒng)具有一控制集成電路，該控制集成電路具有一時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端，該輕重載變頻方法包括從該切換型電源系統(tǒng)的輸出得到一反饋信號(hào)；取樣該反饋信號(hào)，得到一取樣結(jié)果；將該取樣結(jié)果經(jīng)處理后，對(duì)時(shí)鐘發(fā)生端的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生疊加作用。
全文摘要
一種切換型電源系統(tǒng)的輕重載變頻電路及變頻方法，適用于切換型電源系統(tǒng)上。本輕重載變頻電路具有一個(gè)控制集成電路，一個(gè)反饋電路，以及一個(gè)時(shí)鐘控制發(fā)生電路。其中，控制集成電路包括一個(gè)時(shí)鐘信訊號(hào)發(fā)生端與一個(gè)反饋輸入端，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端用以產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。反饋電路處理切換型電源系統(tǒng)的輸出，并將處理后所得的反饋信號(hào)反饋至反饋輸入端。時(shí)鐘控制發(fā)生電路電性耦接于反饋輸入端，并根據(jù)反饋信號(hào)改變所產(chǎn)生的控制信號(hào)，并根據(jù)此控制信號(hào)以調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生端的時(shí)鐘頻率。
文檔編號(hào)H02M7/00GK1396698SQ0112029
公開日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2001年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者王國(guó)榮 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司