專(zhuān)利名稱(chēng)：自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之開(kāi)關(guān)操作方法及自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種自發(fā)(free-running)或類(lèi)共振(quasi-resonant)開(kāi)關(guān)模式電源之開(kāi)關(guān)操作方法，如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1項(xiàng)前言所述之特征，以及，本發(fā)明系有關(guān)于一種自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源之開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第14項(xiàng)前言所述之特征。
背景技術(shù)：
自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源已經(jīng)問(wèn)世多年，用以將直流(DC)電壓供應(yīng)至各種負(fù)載裝置，諸如計(jì)算機(jī)、監(jiān)視器、電視、或類(lèi)似裝置。這類(lèi)開(kāi)關(guān)模式電源的基本設(shè)計(jì)及操作模式，舉例來(lái)說(shuō)，可以參考德國(guó)專(zhuān)利號(hào)碼DE 197 32 169 A1。另外，集成電路通常則可以用來(lái)操作其開(kāi)關(guān)，進(jìn)而控制這類(lèi)電源單元的功率消耗，其包括TDA4605或TDA 16846類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)模塊，亦可以由本發(fā)明申請(qǐng)人提供。
為了協(xié)助了解本發(fā)明，其將會(huì)利用下文進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，習(xí)知自發(fā)(free-running)返馳轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)模式電源的基本設(shè)計(jì)及基本操作方法將會(huì)配合第1圖及第2圖，首先進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
這個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源具有輸入端點(diǎn)EK1、EK2，用以施加整流過(guò)的輸入電壓Uin；及具有輸出端點(diǎn)AK1、AK2，用以提供負(fù)載裝置的輸出電壓Uout。變壓器Tr則是用來(lái)將輸入電壓Uin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uout，其中，變壓器Tr的主要線(xiàn)圈Lp會(huì)串連于輸入端點(diǎn)EK1、EK2間的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)T1，變壓器Tr的次要線(xiàn)圈Ls則會(huì)經(jīng)由整流電路GL連接至輸出端點(diǎn)AK1、AK2。在這種返馳轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)模式電源中，主要線(xiàn)圈Lp會(huì)在開(kāi)關(guān)T1封閉時(shí)，由輸入電壓Uin流進(jìn)能量、并在開(kāi)關(guān)T1再次封閉時(shí)，將能量經(jīng)由次要線(xiàn)圈Ls及整流電路GL釋放至負(fù)載裝置。
這類(lèi)電源單元的主要目的乃是將輸出電壓Uout大致維持不變，無(wú)論負(fù)載裝置的功率消耗是否出現(xiàn)波動(dòng)。另外，控制回路乃是用來(lái)控制這個(gè)輸出電壓Uout或這個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的電壓消耗，其具有由這個(gè)輸出電壓Uout推導(dǎo)出來(lái)的控制信號(hào)RS、并且掌管這個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的功率消耗。這個(gè)控制信號(hào)RS會(huì)施加至驅(qū)動(dòng)電路IC，藉以提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS，進(jìn)而利用時(shí)脈方式操作其開(kāi)關(guān)T1。
這個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS會(huì)具有序列的驅(qū)動(dòng)脈沖，其中，各個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)間周期(也就是說(shuō)，這個(gè)開(kāi)關(guān)T1的開(kāi)啟時(shí)間)會(huì)取決于這個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS、并隨著這個(gè)負(fù)載裝置的功率消耗增加而增加，藉以使這個(gè)輸出電壓Uout維持不變。在自發(fā)(free-running)/類(lèi)共振(quasi-resonant)開(kāi)關(guān)模式電源中，這個(gè)開(kāi)關(guān)T1的關(guān)閉時(shí)間乃是利用這個(gè)主要線(xiàn)圈Lp釋放先前儲(chǔ)存能量至這個(gè)次要線(xiàn)圈Ls、并因而去磁(demagnetized)的時(shí)間掌管。這類(lèi)主要線(xiàn)圈Lp的磁化狀態(tài)乃是利用輔助線(xiàn)圈Lh偵測(cè)，其將會(huì)耦接至這個(gè)主要線(xiàn)圈Lp、并同樣地耦接至這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路IC。
舉例來(lái)說(shuō)，第2圖乃是表示這個(gè)主要線(xiàn)圈Lp的驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS、功率消耗Pin、磁化狀態(tài)M的時(shí)間波形，其中，各種例子的信號(hào)波形會(huì)在左手邊表示這個(gè)控制信號(hào)RS的第一數(shù)值、并在手邊表示這個(gè)控制信號(hào)RS的第二數(shù)值。其中，第一控制信號(hào)數(shù)值RS會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)度ton1的開(kāi)啟周期、而第二控制信號(hào)數(shù)值則會(huì)得到長(zhǎng)度ton2的開(kāi)啟周期。
當(dāng)開(kāi)關(guān)T1關(guān)閉時(shí)，各種例子的輸入電流Iin會(huì)由零開(kāi)始線(xiàn)性增加。功率消耗Pin會(huì)正比于流進(jìn)電流、并具有第2圖所示的斜面(ramp)波形，假設(shè)這個(gè)輸入電壓Uin是維持不變的。利用對(duì)應(yīng)的方式，磁化M將會(huì)在開(kāi)啟后線(xiàn)性增加、并在關(guān)閉后再度線(xiàn)性下降(在時(shí)間周期toff1、toff2期間)，而這個(gè)開(kāi)關(guān)T1則會(huì)在磁化降低至零的時(shí)候再度開(kāi)啟。在這種例子中，去磁時(shí)間會(huì)正比于磁化時(shí)間。
驅(qū)動(dòng)周期T、T’乃是利用兩連續(xù)開(kāi)啟脈沖的起點(diǎn)間的時(shí)間周期掌管。這個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源的消耗能量會(huì)正比于功率消耗Pin曲線(xiàn)下的面積、且正比于磁化M曲線(xiàn)下的面積。平均消耗功率則是經(jīng)由各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期的消耗能量得到。假設(shè)這個(gè)輸入電壓Uin會(huì)在數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)維持不變，則這個(gè)平均功率位準(zhǔn)將會(huì)正比于開(kāi)啟周期ton1、ton2，并因而正比于這個(gè)控制信號(hào)RS。
相對(duì)于具有固定時(shí)脈的開(kāi)關(guān)模式電源的情況中，自發(fā)(free-running)/類(lèi)共振(quasi-resonant)開(kāi)關(guān)模式電源的實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)頻率會(huì)隨著這個(gè)負(fù)載裝置的功率消耗變動(dòng)，其中，功率消耗的相關(guān)信息會(huì)經(jīng)由這個(gè)控制信號(hào)回饋給這個(gè)開(kāi)關(guān)T1的驅(qū)動(dòng)電路。因此，自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源將會(huì)特別適用于電視(其中，由于經(jīng)常變化的畫(huà)面信息及動(dòng)態(tài)范圍的語(yǔ)音信號(hào)，這個(gè)負(fù)載裝置的功率消耗亦會(huì)經(jīng)常變動(dòng))，藉以使這個(gè)電源單元的開(kāi)關(guān)頻率可以連續(xù)變動(dòng)、且這個(gè)開(kāi)關(guān)模式電源對(duì)于窄頻接收電路(諸如調(diào)諧器等等)的電磁干擾亦僅會(huì)作用極短時(shí)間，而不致干擾到這個(gè)畫(huà)面。
自發(fā)(free-running)返馳轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)模式電源的另一個(gè)好處是高效率。因此，這種電源已經(jīng)逐漸應(yīng)用在密閉塑料外殼的微型電源單元，因?yàn)檫@類(lèi)塑料外殼所能夠釋放的最大熱能均有嚴(yán)格限制。在這類(lèi)負(fù)載裝置(諸如筆記型計(jì)算機(jī)、平面屏幕、充電器、及電子音樂(lè)設(shè)備)的例子中，功率消耗可能會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)維持不變，其表示這個(gè)開(kāi)關(guān)電源的操作頻率亦必須在長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)對(duì)應(yīng)地維持不變。然而，這樣卻可能會(huì)在特定頻道產(chǎn)生高位準(zhǔn)的尖波(peak)，其將會(huì)需要應(yīng)用額外的壓制濾波器，藉以使這個(gè)尖波(peak)不會(huì)超過(guò)釋放電磁干擾的最大可允許數(shù)值。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的便是提供一種開(kāi)關(guān)操作方法，藉以控制自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源的功率消耗，以及提供一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，藉以控制自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源的功率消耗，使釋放電磁干擾能夠在不需要任何負(fù)載防護(hù)手段的前提下降低，即使是連接這個(gè)電源單元的負(fù)載裝置的功率消耗必須在長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)維持不變。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)成上述及其它目的，本發(fā)明乃提出申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)操作方法，及申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第14項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。另外，本發(fā)明的細(xì)部改良則會(huì)揭露在申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的各個(gè)附屬項(xiàng)。
根據(jù)本發(fā)明，在一自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源中，操作一開(kāi)關(guān)之方法，其中，功率消耗乃是利用一控制信號(hào)進(jìn)行掌管，系包括提供一調(diào)變信號(hào)、以及提供該開(kāi)關(guān)之一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉以使該驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有一遞歸脈沖序列，其中，該遞回脈沖序列至少具有一第一脈沖周期之一第一開(kāi)啟脈沖、及至少一第二開(kāi)啟脈沖，其及時(shí)跟隨在該至少一第一開(kāi)啟脈沖后面且具有一第二脈沖周期，其中，至少一該等開(kāi)啟脈沖之脈沖周期系基于該調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，且該調(diào)變信號(hào)系位于該控制信號(hào)預(yù)先決定之一范圍內(nèi)。在這個(gè)例子中，該遞歸脈沖序列之該第一開(kāi)啟脈沖及該第二開(kāi)啟脈沖之整體開(kāi)啟時(shí)間系取決于該控制信號(hào)，藉以使各個(gè)遞歸脈沖序列之輸入端點(diǎn)消耗之一平均功率位準(zhǔn)至少大致維持不變，假設(shè)該控制信號(hào)亦維持不變的話(huà)。
如先前所述，各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期之能量(也就是說(shuō)，自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之各個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖或開(kāi)啟脈沖)會(huì)取決于該開(kāi)關(guān)之開(kāi)啟時(shí)間。根據(jù)習(xí)知的自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源，假設(shè)功率消耗要維持不變的話(huà)，則產(chǎn)生之驅(qū)動(dòng)信號(hào)僅會(huì)具有相同脈沖周期之周期性遞歸開(kāi)啟脈沖，但是，根據(jù)本發(fā)明的方法，一驅(qū)動(dòng)周期會(huì)至少具有兩個(gè)開(kāi)啟脈沖，其中，一個(gè)開(kāi)啟脈沖的脈沖周期會(huì)基于該調(diào)變信號(hào)進(jìn)行變動(dòng)，即使該控制信號(hào)在各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期間維持不變，而另一開(kāi)啟脈沖則會(huì)匹配于第一開(kāi)啟脈沖之調(diào)變脈沖周期，藉以使各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期消耗之平均功率位準(zhǔn)至少能夠大致維持不變。至少一該等第一及第二開(kāi)啟脈沖的開(kāi)啟時(shí)間最好能夠彼此匹配，藉以使各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期消耗的平均功率位準(zhǔn)能夠小于1％波動(dòng)，相對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)決定的平均功率位準(zhǔn)。
該等第一及第二開(kāi)啟脈沖的脈沖周期在各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期間的變動(dòng)意謂著該開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率在各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期間的變動(dòng)，根據(jù)本發(fā)明方法，該開(kāi)關(guān)會(huì)串連于開(kāi)關(guān)模式電源的主要線(xiàn)圈，因此，釋放電磁干擾便可以散布在較寬的頻率范圍，即使在功率消耗維持不變的情況下，且特別是，這樣亦可以避免釋放干擾的窄頻尖波。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，至少一第一開(kāi)啟脈沖的脈沖周期會(huì)正比于該控制信號(hào)，且至少一第二開(kāi)啟脈沖的脈沖周期會(huì)正比于第一脈沖周期，其中，第二脈沖周期取決于第一脈沖周期的正比因子會(huì)利用該調(diào)變信號(hào)調(diào)變至預(yù)定界限內(nèi)。第二脈沖周期取決于第一脈沖周期的正比因子及這個(gè)正比因子利用調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變的范圍最好能夠進(jìn)行選擇，藉以使第二開(kāi)啟脈沖期間的能量消耗能夠小于第一開(kāi)啟脈沖期間的能量消耗。在這種情況中，第二開(kāi)啟脈沖的脈沖周期可以進(jìn)行調(diào)變以變動(dòng)開(kāi)關(guān)頻率，其中，第二開(kāi)啟脈沖期間的功率消耗波動(dòng)僅會(huì)對(duì)平均功率消耗造成相當(dāng)有限的影響。
這個(gè)遞歸脈沖序列最好能夠包括m個(gè)第一脈沖周期的第一開(kāi)啟脈沖、及n個(gè)第二脈沖周期的第二開(kāi)啟脈沖，藉以利用這個(gè)比例m/n設(shè)定第二開(kāi)啟脈沖期間消耗能量及整個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)消耗能量的正比關(guān)系。較佳者，m＝2且n＝1。
根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的方法，其具有兩個(gè)第一開(kāi)啟脈沖及一個(gè)第二開(kāi)啟脈沖，第二脈沖周期取決于第一脈沖周期的正比因子最好能夠介于0.3及0.5之間、并且可以利用調(diào)變信號(hào)在這個(gè)范圍內(nèi)變動(dòng)。
這個(gè)調(diào)變信號(hào)，其乃是用來(lái)將這個(gè)遞歸脈沖序列的至少一開(kāi)啟脈沖的脈沖周期調(diào)變?cè)陬A(yù)定界限內(nèi)，最好能夠是隨機(jī)信號(hào)或偽隨機(jī)信號(hào)。
自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源的最大功率消耗乃是利用這個(gè)變壓器的飽和磁化掌管。根據(jù)本發(fā)明的方法，這個(gè)電源單元的最大功率消耗會(huì)較低，因?yàn)闆](méi)有使用飽和磁化的緣故(至少時(shí)在驅(qū)動(dòng)周期的遞回脈沖序列的一個(gè)開(kāi)啟脈沖期間)，其乃是由于第一脈沖周期及第二脈沖周期間、用來(lái)調(diào)變開(kāi)關(guān)頻道的時(shí)間差異所導(dǎo)致。為了增加最大的功率消耗，因此，本發(fā)明較佳實(shí)施例所提供的范圍將會(huì)包含這個(gè)遞歸脈沖序列中、至少一驅(qū)動(dòng)脈沖開(kāi)啟時(shí)間的范圍，其脈沖周期乃是利用這個(gè)調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變、并且取決于各個(gè)開(kāi)啟程序的主要線(xiàn)圈的最大磁化。若各個(gè)開(kāi)啟程序的最大磁化由于負(fù)載裝置的功率消耗增加而增加，則這個(gè)調(diào)變范圍便會(huì)降低、并在需要功率消耗很高，進(jìn)而達(dá)到這個(gè)變壓器的最大磁化(飽和)時(shí)趨近于零。當(dāng)功率消耗具有最大數(shù)值的時(shí)候，這個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)將不會(huì)利用這個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變。
根據(jù)本發(fā)明，在一自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源中，一開(kāi)關(guān)之驅(qū)動(dòng)電路，其中，該開(kāi)關(guān)系串連于一變壓器之一主要線(xiàn)圈，系包括一第一輸入端點(diǎn)，用以供應(yīng)一控制信號(hào)，其中，該控制信號(hào)系決定該電源單元之功率消耗，一第二輸入端點(diǎn)，用以供應(yīng)一磁化信號(hào)，其中，該磁化信號(hào)系取決于該主要線(xiàn)圈之磁化狀態(tài)，一輸出端點(diǎn)，用以提供一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，一信號(hào)產(chǎn)生電路，供應(yīng)該磁化信號(hào)及取決于該控制信號(hào)之一參考信號(hào)，該信號(hào)產(chǎn)生電路系提供一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)系包括一序列之開(kāi)啟脈沖，在各種情況中，一開(kāi)啟脈沖之起點(diǎn)系利用該磁化信號(hào)預(yù)先決定，且一開(kāi)啟脈沖之周期系利用該參考信號(hào)預(yù)先決定。一參考信號(hào)產(chǎn)生電路系用以產(chǎn)生該參考信號(hào)，其供應(yīng)該控制信號(hào)、并具有一信號(hào)產(chǎn)生器，用以提供一調(diào)變信號(hào)。該參考信號(hào)產(chǎn)生電路亦具有一加權(quán)電路，供應(yīng)該控制信號(hào)及該調(diào)變信號(hào)、并用以提供一控制信號(hào)，其中，該控制信號(hào)系基于該調(diào)變信號(hào)進(jìn)行加權(quán)；以及具有一變換開(kāi)關(guān)，基于該開(kāi)關(guān)位置，該控制信號(hào)或該加權(quán)控制信號(hào)系提供做為該參考信號(hào)，提供給該信號(hào)產(chǎn)生電路。取決于該參考信號(hào)產(chǎn)生電路中該變換開(kāi)關(guān)之開(kāi)關(guān)位置，該信號(hào)產(chǎn)生電路系產(chǎn)生第一開(kāi)啟脈沖，其第一脈沖周期系取決于該控制信號(hào)，或產(chǎn)生第二開(kāi)啟脈沖，其第二脈沖周期系取決于利用該調(diào)變信號(hào)進(jìn)行加權(quán)之該控制信號(hào)。在這種情況中，該調(diào)變信號(hào)系用以掌管該第二脈沖周期及該第一脈沖周期間之正比因子。該變換開(kāi)關(guān)，舉例來(lái)說(shuō)，系利用一計(jì)算器進(jìn)行操作，藉以計(jì)數(shù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)之開(kāi)啟脈沖、并周期地切換該開(kāi)關(guān)，藉以產(chǎn)生由第一開(kāi)啟脈沖及第二開(kāi)啟脈沖形成之一預(yù)先決定序列圖案。在本發(fā)明之較佳實(shí)施例中，該計(jì)數(shù)器會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以將該開(kāi)關(guān)加載至一開(kāi)關(guān)位置(該控制信號(hào)會(huì)供應(yīng)至該信號(hào)產(chǎn)生電路之位置)達(dá)兩個(gè)開(kāi)啟脈沖之周期，進(jìn)而產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)脈沖；及切換該開(kāi)關(guān)至一開(kāi)關(guān)位置(該加權(quán)控制信號(hào)會(huì)供應(yīng)至該信號(hào)產(chǎn)生電路之位置)達(dá)一個(gè)開(kāi)啟脈沖之周期，進(jìn)而產(chǎn)生第二開(kāi)啟脈沖。


本發(fā)明將利用各個(gè)較佳實(shí)施例、并配合所附圖式詳細(xì)說(shuō)明如下，其中第1圖系表示根據(jù)習(xí)知技術(shù)之自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之電路圖；第2圖系表示根據(jù)習(xí)知技術(shù)之自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之選擇信號(hào)之時(shí)間波形圖；第3圖系表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)之時(shí)間波形圖，其中，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)系具有遞歸脈沖序列，具有第一開(kāi)啟脈沖及第二開(kāi)啟脈沖、及表示在開(kāi)關(guān)模式電源中，變壓器之主要線(xiàn)圈之驅(qū)動(dòng)信號(hào)在三個(gè)不同驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)造成之磁化；第4圖系表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)之開(kāi)關(guān)頻率之示意圖，其系第3圖所示驅(qū)動(dòng)信號(hào)中，第一脈沖周期及第二脈沖周期間之時(shí)間差異之函數(shù)；第5圖系表示第一脈沖周期及第二脈沖周期之變化之示意圖，其系控制信號(hào)之函數(shù)；第6圖系表示決定第一脈沖周期及第二脈沖周期之排列之示意圖，其系控制信號(hào)及調(diào)變信號(hào)之函數(shù)；第7圖系表示脈沖序列之時(shí)間波形圖，其具有第一脈沖周期之兩個(gè)第一開(kāi)啟脈沖及具有第二脈沖周期之一個(gè)第二開(kāi)啟脈沖(第7a圖)、及表示此脈沖序列之主要線(xiàn)圈磁化之時(shí)間波形圖(第7b圖)；
第8圖系表示自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之消耗功率之示意圖，其系第7a圖所示脈沖序列中，第一脈沖周期及第二脈沖周期之函數(shù)；第9圖系表示自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源之電路示意圖，其系具有根據(jù)本發(fā)明之驅(qū)動(dòng)電路，用以產(chǎn)生開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此驅(qū)動(dòng)電路系串連于此電源單元之變壓器；以及第10圖系表示產(chǎn)生開(kāi)啟脈沖之時(shí)間關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
除非另外說(shuō)明，各個(gè)圖式之相同圖式符號(hào)將會(huì)用來(lái)表示相同組件及信號(hào)、且具有相同意義。關(guān)于自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源的基本設(shè)計(jì)，本發(fā)明的操作方法及本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路將會(huì)配合第1圖及其圖式符號(hào)，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下。
根據(jù)本發(fā)明，在一自發(fā)(free-running)開(kāi)關(guān)模式電源中，操作一開(kāi)關(guān)之方法，其中，該開(kāi)關(guān)系串連于一變壓器之一主要線(xiàn)圈，系利用一驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS進(jìn)行該開(kāi)關(guān)T1之操作，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)系具有一遞歸脈沖序列，具有第一脈沖周期之至少一第一開(kāi)啟脈沖、及具有第二脈沖周期之至少一第二開(kāi)啟脈沖，其中，至少一該等脈沖周期系利用一調(diào)變信號(hào)之一函數(shù)進(jìn)行調(diào)變。
第3圖系表示一驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS之時(shí)間波形圖，其中，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS系具有一遞歸脈沖序列，其具有一第一開(kāi)啟脈沖及一第二開(kāi)啟脈沖、及表示該主要線(xiàn)圈Lp由于該等脈沖序列所得到之磁化M。第3圖系表示該驅(qū)動(dòng)信號(hào)在三個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)之脈沖序列，其中，各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期之脈沖序列均不相同，藉以在這些脈沖序列間進(jìn)行區(qū)別。如第3圖所示，AS(1)系表示一第一驅(qū)動(dòng)周期之脈沖序列，AS(2)系表示一第二驅(qū)動(dòng)周期之脈沖序列，而AS(3)則表示一第三驅(qū)動(dòng)周期之脈沖序列。在該第一驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)，磁化M及脈沖序列之時(shí)間波形系利用第3圖中之實(shí)線(xiàn)表示。在該第二驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)，磁化M及脈沖序列之時(shí)間波形系利用第3圖中之虛線(xiàn)表示。另外，在該第三驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)，磁化M及脈沖序列之時(shí)間波形系利用第3圖中之點(diǎn)線(xiàn)表示。括號(hào)數(shù)目(1)、(2)、(3)系用以區(qū)分各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期之信號(hào)，其將會(huì)配合下文進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在這個(gè)例子中，各個(gè)該等脈沖序列系具有一第一開(kāi)啟脈沖P1及一第二開(kāi)啟脈沖P2，其將會(huì)及時(shí)跟隨在該第一開(kāi)啟脈沖P1后面。該主要線(xiàn)圈Lp會(huì)進(jìn)行磁化、并在各個(gè)開(kāi)啟脈沖內(nèi)隨后進(jìn)行去磁，其中，去磁周期系正比于各個(gè)開(kāi)啟脈沖之周期。在下文中，該第二開(kāi)啟脈沖P1之周期加上額外之去磁時(shí)間系稱(chēng)為第一脈沖周期T1，而第二開(kāi)啟脈沖P2之周期加上額外之去磁時(shí)間則是稱(chēng)為第二脈沖周期T2。Tp系表示具有該第一開(kāi)啟脈沖P1及該第二開(kāi)啟脈沖P2之脈沖序列之周期，在這個(gè)例子中，該脈沖序列之周期系由第一脈沖周期T1加上第二脈沖周期T2以得到。
在第3圖所示之較佳實(shí)施例中，第一脈沖周期T1系基于一調(diào)變信號(hào)，在各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期間調(diào)變于預(yù)先決定之界限內(nèi)?；谠摰谝婚_(kāi)啟脈沖P1所消耗之能量系正比于磁化曲線(xiàn)之面積，磁化曲線(xiàn)系一三角波形，其中，第3圖所示之M1系表示磁化曲線(xiàn)中、該第一開(kāi)啟脈沖P1所得到之段落；第3圖所示之M2則表示磁化曲線(xiàn)中、該第二開(kāi)啟脈沖P2所得到之段落。該能量，其系對(duì)應(yīng)于磁化曲線(xiàn)下方之積分，可以表示如下W＝(1/2)·a+T12+(1/2)·a·T22(1)其中，W系該能量、而a則是考量磁化曲線(xiàn)之梯度及電路常數(shù)(諸如該變壓器之電感及該輸入電壓Uin)之常數(shù)。
各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期所消耗之平均功率位準(zhǔn)Pm可以表示如下Pm＝W/Tp(2)其中，這個(gè)消耗之平均功率位準(zhǔn)系利用該負(fù)載裝置之功率消耗掌管，且該功率消耗之相關(guān)信息系包括在該控制信號(hào)RS中。如此，在根據(jù)本發(fā)明之方法中，該第二開(kāi)啟脈沖P2之第二脈沖周期T2便可以匹配于該第一開(kāi)啟脈沖P1之第一脈沖周期T1，藉以使消耗之平均功率位準(zhǔn)Pm能夠維持不變，假設(shè)該控制信號(hào)RS亦維持不變的話(huà)。第二脈沖周期T2之?dāng)?shù)值，其系利用該調(diào)變信號(hào)對(duì)第一脈沖周期T1之?dāng)?shù)值進(jìn)行調(diào)變以得到，可以根據(jù)上述等式(1)及(2)輕易決定。第一脈沖周期T1之變動(dòng)對(duì)于第二脈沖周期T之基本作用，在消耗平均功率位準(zhǔn)仍維持不變之情況下，系表示于第3圖中。磁化曲線(xiàn)之實(shí)線(xiàn)波形系表示具有第一脈沖周期T1(1)及第二脈沖周期T2(1)之一第一開(kāi)啟周期。若第一脈沖周期因調(diào)變動(dòng)作而變大，如第二驅(qū)動(dòng)周期之虛線(xiàn)波形所示，則該第一開(kāi)啟脈沖P1期間之功率消耗亦會(huì)對(duì)應(yīng)地增加。因此，第二脈沖周期T2必須對(duì)應(yīng)地縮小，藉以使整個(gè)周期Tp內(nèi)之消耗平均功率能夠維持不變。當(dāng)?shù)诙}沖期間T2系基于等式(1)及(2)決定時(shí)，這必須考量到第二脈沖周期T2之縮短所導(dǎo)致之第二開(kāi)啟脈沖P2期間之能量降低，但是，這亦會(huì)使整體周期Tp降低一期間ΔT(1)，相較于實(shí)線(xiàn)所示之情況。
若第一脈沖周期降低，如第三驅(qū)動(dòng)周期之點(diǎn)線(xiàn)所示，則第二脈沖周期必須要變大，藉以使第三脈沖周期Tp(3)之整體消耗能量能夠維持不變。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，這會(huì)使第三脈沖周期Tp(3)增大，相較于第一脈沖周期Tp(1)。該等脈沖周期T1及T2，在任何情況中，均會(huì)彼此匹配，藉以使脈沖周期Tp內(nèi)之消耗平均功率均能夠維持不變，其中，脈沖周期會(huì)利用調(diào)變方式產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而得到頻率調(diào)變之驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即使在該控制信號(hào)維持不變之情況、且功率消耗亦會(huì)因此維持不變。
第4圖系表示該開(kāi)關(guān)頻道f之變化，相對(duì)于第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2間之一正規(guī)化差異。這可以清楚地表示調(diào)變第一脈沖周期T1及匹配第二脈沖周期T2以將平均功率消耗維持不變將會(huì)導(dǎo)致該驅(qū)動(dòng)信號(hào)之開(kāi)關(guān)頻率之頻率變動(dòng)。因此，來(lái)自該驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS之釋放電磁干擾將可以利用本發(fā)明之方法，”涂布”在預(yù)先決定的頻率范圍上，即使該負(fù)載裝置之功率消耗亦能夠在長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)維持不變。
第5圖系表示第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2分別相對(duì)于該控制信號(hào)RS及該負(fù)載裝置之消耗功率之相關(guān)性。這可以清楚地表示第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2會(huì)隨著該控制信號(hào)RS之增加而變大，進(jìn)而增加其功率消耗，其中，該等脈沖周期T1、T2之相對(duì)比例乃是在第一脈沖周期T1變大時(shí)縮短第二脈沖周期T2，反之亦然，藉以使平均功率消耗能夠維持不變。第5圖所示之Δt乃是表示第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2間之時(shí)間差異。這個(gè)時(shí)間差異最好能夠隨著功率消耗之增加而縮小，且該控制信號(hào)RS最好亦能因而變大，直到第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2，在最大功率消耗時(shí)，能夠具有相同周期，進(jìn)行利用該電源單元之最大功率消耗，其乃是經(jīng)由該變壓器之飽和狀態(tài)所限定。
該開(kāi)關(guān)模式電源之功率消耗乃是利用第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2掌管，其中，至少一脈沖周期系利用一調(diào)變信號(hào)MS進(jìn)行調(diào)變。也因此，各個(gè)驅(qū)動(dòng)周期之消耗功率及這個(gè)開(kāi)關(guān)之整體開(kāi)啟時(shí)間亦是經(jīng)由控制信號(hào)RS掌管。
第6圖系表示一處理單元10，其系供應(yīng)該控制信號(hào)RS以掌管功率消耗、及供應(yīng)該調(diào)變信號(hào)MS以調(diào)變至少一開(kāi)啟脈沖之脈沖周期，并且，該控制信號(hào)RS及該調(diào)變信號(hào)MS系經(jīng)由第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2決定。該處理單元10，舉例來(lái)說(shuō)，可以具有一查表，其具有第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2對(duì)應(yīng)于各種控制信號(hào)及各種調(diào)變信號(hào)之兩對(duì)關(guān)連數(shù)值。另外，該處理單元10亦可以是一計(jì)算單元，其系基于先前所述之等式(1)及(2)，根據(jù)一預(yù)先決定控制信號(hào)RS及經(jīng)由該調(diào)變信號(hào)MS掌管之第一脈沖周期以決定該第二脈沖周期。
第7a圖系表示一脈沖序列，其具有第一脈沖周期T1之兩個(gè)第一開(kāi)啟脈沖P1、及具有第二脈沖周期T2之一個(gè)第二開(kāi)啟脈沖P2。第7b圖系表示一驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)，這類(lèi)脈沖序列之主線(xiàn)線(xiàn)圈Lp之磁化波形。該自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源所消耗之平均功率位準(zhǔn)系表示于第8圖，其系取決于第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2。第8圖系表示復(fù)數(shù)個(gè) 圓曲線(xiàn)，其中，各個(gè)曲線(xiàn)所消耗之平均功率消耗系維持不變，且其中，功率消耗會(huì)隨著個(gè)別曲線(xiàn)及原點(diǎn)間之距離增加而增加。第8圖所示之曲線(xiàn)系清楚地表示第一脈沖周期T1及第二脈沖周期T2可以在寬廣范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，藉以達(dá)成預(yù)先決定之平均功率消耗，且，在這種情況中，各個(gè)第一脈沖周期T1之關(guān)連第二脈沖周期T1亦可以利用這些曲線(xiàn)決定。第8圖所示之曲線(xiàn)，舉例來(lái)說(shuō)，可以利用第6圖之排列，儲(chǔ)存在一表格中，藉以，舉例來(lái)說(shuō)，決定第一脈沖周期T1之關(guān)連第二脈沖周期T2，其乃是利用，舉例來(lái)說(shuō)，調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變。
本發(fā)明較佳實(shí)施例之第一脈沖周期T1系設(shè)定為該控制信號(hào)RS之函數(shù)、并因此匹配于該負(fù)載裝置之功率消耗，其中，第二脈沖周期T2系正于于第一脈沖周期T1，且該正比因子系在預(yù)先決定之界限內(nèi)，隨著一調(diào)變信號(hào)之一函數(shù)變動(dòng)，藉以使整體開(kāi)啟時(shí)間能夠不僅取決于該控制信號(hào)RS、并且亦取決于該調(diào)變信號(hào)MS，藉以提供該驅(qū)動(dòng)信號(hào)之頻率頻率。
由原點(diǎn)開(kāi)始，第8圖系表示三條放射線(xiàn)，其中，第一條放射線(xiàn)乃是表示第二脈沖周期T2為第一脈沖周期之0.3倍或30％時(shí)之功率消耗數(shù)值、第二條放射線(xiàn)乃是表示第二脈沖周期T2為第一脈沖周期之0.4倍或40％時(shí)之功率消耗數(shù)值、而第三條放射線(xiàn)則是表示第二脈沖周期T2為第一脈沖周期之0.5倍或50％時(shí)之功率消耗數(shù)值。若考量這些放射線(xiàn)間的橢圓功率曲線(xiàn)，則這個(gè)區(qū)域內(nèi)之功率曲線(xiàn)大致上系水平行進(jìn)，其表示在第一脈沖周期T1之預(yù)先決定數(shù)值下，第二脈沖周期T2，其介于第一脈沖周期T1之30％及50％間范圍，之波動(dòng)并不會(huì)對(duì)平均功率消耗造成任何重要變動(dòng)。本發(fā)明較佳實(shí)施例系利用此特征，其中，第一脈沖周期T1會(huì)排他的設(shè)定為該控制信號(hào)RS之函數(shù)，且第二脈沖周期T2亦會(huì)排他的設(shè)定為第一脈沖周期T1及該調(diào)變信號(hào)的函數(shù)，其中，該調(diào)變信號(hào)乃是用來(lái)掌管第二脈沖周期T2之波動(dòng)范圍。這個(gè)波動(dòng)范圍最好能夠在具有兩個(gè)第一開(kāi)啟脈沖及一個(gè)第二開(kāi)啟脈沖的脈沖序列中，涵蓋第一脈沖周期的30％至50％范圍。當(dāng)然，在脈沖序列中，第一開(kāi)啟脈沖P1及第二開(kāi)啟脈沖P2之時(shí)序亦可以視需要變動(dòng)，而不必取決于第7a圖所示之較佳實(shí)施例。
當(dāng)然，遞歸脈沖序列亦可以具有任意數(shù)目的m個(gè)第一脈沖P1及n個(gè)第二脈沖P2，其中，各個(gè)組合亦會(huì)產(chǎn)生不同之功率曲線(xiàn)、并得到不同之變動(dòng)范圍，藉以使第二脈沖周期能夠獨(dú)立于第一脈沖周期地進(jìn)行波動(dòng)，而不會(huì)造成平均功率消耗之嚴(yán)重變動(dòng)。
第9圖系表示一開(kāi)關(guān)T1之驅(qū)動(dòng)電路20，其中，該開(kāi)關(guān)T1系串連于自發(fā)電路段落之一變壓器Tr之一主要線(xiàn)圈Lp，該驅(qū)動(dòng)電路20會(huì)產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS，其具有一遞歸脈沖序列，包括至少一第一開(kāi)啟脈沖及至少一第二開(kāi)啟脈沖。在這個(gè)例子中，一開(kāi)啟脈沖之脈沖周期會(huì)取決于一控制信號(hào)RS，而另一開(kāi)啟脈沖之脈沖周期則會(huì)取決于第一開(kāi)啟脈沖之脈沖周期、并利用一調(diào)變信號(hào)MS進(jìn)行調(diào)變。
這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路20會(huì)具有一第一連接端點(diǎn)K1，施加一控制信號(hào)RS，用以決定該電源單元之功率消耗。這個(gè)控制信號(hào)RS乃是利用已知方式或先前所述方式，經(jīng)由該輸出電壓Uout決定，舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考第1圖。在第9圖所示之較佳實(shí)施例中，這個(gè)控制信號(hào)RS乃是利用一穩(wěn)壓器RL提供，其供應(yīng)一參考電壓Vref及取決于該輸出電壓Uout之一回授信號(hào)FS、用以決定該參考電壓Vref及該回饋信號(hào)FS間之任何差異。這個(gè)穩(wěn)壓器RL，舉例來(lái)說(shuō)，乃是一正比穩(wěn)壓器、一正比積分穩(wěn)壓器、或一積分穩(wěn)壓器。這個(gè)控制信號(hào)RS，在本較佳實(shí)施例中，會(huì)隨著該負(fù)載裝置之功率消耗增加而增加，其中，該負(fù)載裝置系連接于該等輸出端點(diǎn)AK1、AK2，且功率消耗乃是基于該輸出電壓Uout及該參考電壓Vref間之差異以決定。
另外，這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路20亦具有一第二輸入端點(diǎn)K2，其供應(yīng)一磁化信號(hào)S21。這個(gè)磁化信號(hào)乃是利用一輔助線(xiàn)圈Lh決定，其系耦接至該主要線(xiàn)圈Lp及一比較器KMP，其中，這個(gè)比較器KMP系比較這個(gè)輔助線(xiàn)圈Lh之電壓及參考地點(diǎn)電位、并在該主要線(xiàn)圈Lp去磁后、在該輔助線(xiàn)圈Lh之電壓落至參考地點(diǎn)電位GND時(shí)產(chǎn)生磁化信號(hào)S21之上升側(cè)翼。
另外，這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路20亦具有一傳統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生電路，其具有提供該驅(qū)動(dòng)信號(hào)AS之一分割器電路212、一RS正反器211、及一比較器210。在這個(gè)例子中，該正反器211的設(shè)定輸入S會(huì)供應(yīng)該磁化信號(hào)S21，使該正反器211能夠利用該磁化信號(hào)S21的各個(gè)上升側(cè)翼進(jìn)行設(shè)定，藉以將一功率晶體管T1開(kāi)啟，舉例來(lái)說(shuō)，N信道金氧半場(chǎng)效晶體管(N-MOSFET)。另外，該正反器211會(huì)基于該比較器210之輸出信號(hào)進(jìn)行重設(shè)，藉以將該晶體管T1關(guān)閉。為了產(chǎn)生重設(shè)信號(hào)，該比較器210的負(fù)輸入會(huì)供應(yīng)一參考電壓S22(經(jīng)由一參考電壓產(chǎn)生電路22產(chǎn)生，其將會(huì)詳細(xì)說(shuō)明如下)及一斜面信號(hào)S24。此斜面信號(hào)S24會(huì)正比于該輸入電流Iin，其在該晶體管T1關(guān)閉時(shí)亦是一斜面信號(hào)，且在這個(gè)較佳實(shí)施例中，可以是串連該主要線(xiàn)圈Lp之電阻Rs之電壓。這個(gè)斜面信號(hào)S24會(huì)在該晶體管T1開(kāi)啟時(shí)由零點(diǎn)開(kāi)始、并隨著時(shí)間線(xiàn)性上升，直到該斜面信號(hào)S24超過(guò)參考信號(hào)S22后才會(huì)將該正反器211重設(shè)、并將該晶體管T1關(guān)閉。
第10圖系表示斜面信號(hào)S24之梯度、參考信號(hào)S22之振幅、及晶體管T1之開(kāi)啟時(shí)間ton間之關(guān)系。這可以清楚地表示該開(kāi)啟時(shí)間ton會(huì)正比于該參考信號(hào)S22，假設(shè)斜面信號(hào)之梯度亦維持不變的話(huà)。再一次，該斜面信號(hào)S24的梯度會(huì)取決于該輸入電壓Uin，雖然這個(gè)梯度亦可以假設(shè)為常數(shù)(至少在很多個(gè)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi))。若該輸入電壓增加，則該控制信號(hào)RS便會(huì)縮小，藉以使功率消耗能夠維持不變。
為了提供該參考信號(hào)S22，這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路20會(huì)具有一參考信號(hào)產(chǎn)生電路22，包括一信號(hào)產(chǎn)生器221(用以提供一調(diào)變信號(hào)MS)、及一加權(quán)電路222。這個(gè)參考信號(hào)產(chǎn)生電路22亦可以具有一變換開(kāi)關(guān)223，其可以利用一計(jì)數(shù)裝置220進(jìn)行操作、并提供該控制信號(hào)RS或一加權(quán)控制信號(hào)S23(經(jīng)由加權(quán)電路222提供)以做為該參考信號(hào)S22。這個(gè)加權(quán)電路222會(huì)具有一電壓分割器222，藉以分割控制信號(hào)RS、并具有一分接頭以產(chǎn)生一加權(quán)控制信號(hào)S23。根據(jù)利用該控制信號(hào)RS或利用該加權(quán)控制信號(hào)S23做為該參考信號(hào)S22，藉以決定信號(hào)產(chǎn)生電路21之開(kāi)啟周期，該信號(hào)產(chǎn)生電路之輸出便可以產(chǎn)生開(kāi)啟脈沖，其周期會(huì)正比于該控制信號(hào)RS、或可以產(chǎn)生開(kāi)啟脈沖，其周期會(huì)正比于該加權(quán)控制信號(hào)S23。若信號(hào)波形具有兩個(gè)第一脈沖P1及一個(gè)第二脈沖P2，則這個(gè)信號(hào)S22基于該調(diào)變信號(hào)MS之變動(dòng)范圍便會(huì)如第8圖所示，藉以使該加權(quán)控制信號(hào)S23的振幅對(duì)應(yīng)于該控制信號(hào)RS的30％至50％振幅。在這個(gè)例子中，這個(gè)計(jì)數(shù)器電路220會(huì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以將該變換開(kāi)關(guān)223保留在一開(kāi)關(guān)位置(該控制信號(hào)RS會(huì)供應(yīng)至該信號(hào)產(chǎn)生電路21以做為該參考信號(hào)S22)達(dá)兩開(kāi)啟脈沖之周期，藉以產(chǎn)生兩個(gè)第一開(kāi)關(guān)脈沖P1，其周期取決于該控制信號(hào)RS；以及藉以將該變換開(kāi)關(guān)S23改變至一開(kāi)關(guān)位置(該加權(quán)控制信號(hào)S23會(huì)供應(yīng)至該信號(hào)產(chǎn)生電路21以做為該參考信號(hào)S22)達(dá)一開(kāi)啟脈沖之周期，藉以產(chǎn)生一個(gè)第二開(kāi)啟脈沖P2。
在利用其它脈沖序列的例子中，其具有不同數(shù)目的第一脈沖及不同數(shù)目的第二脈沖，這個(gè)計(jì)數(shù)器220亦可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，藉以切換這個(gè)變換開(kāi)關(guān)223，進(jìn)而達(dá)成想要的脈沖序列。
20→驅(qū)動(dòng)電路21→信號(hào)產(chǎn)生電路210→比較器211→RS正反器212→驅(qū)動(dòng)電路22→參考信號(hào)產(chǎn)生電路220→計(jì)數(shù)器221→信號(hào)產(chǎn)生器222→加權(quán)電路223→轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)AK1、AK2→輸出端點(diǎn)AS→驅(qū)動(dòng)信號(hào)C1→電容器D1→二極管EK1、EK2→輸入端點(diǎn)f→頻率FS→回授信號(hào)GL→整流電路GND→參考地點(diǎn)電位IC→驅(qū)動(dòng)電路Iin→輸入電流KMP→電容器Lh→輔助線(xiàn)圈Lp→主要線(xiàn)圈Ls→次要線(xiàn)圈Ms→調(diào)變信號(hào)OK→光耦合器P1→第一開(kāi)啟脈沖P2→第二開(kāi)啟脈沖RL→穩(wěn)壓器
RS→控制信號(hào)Rs→電阻器S21→磁化信號(hào)S22→參考信號(hào)S23→加權(quán)控制信號(hào)T1→第一脈沖周期T1→半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)T2→第二脈沖周期Tp→時(shí)間周期TR→變壓器Uin→輸入電壓Uout→輸出電壓Vref→參考電壓Load→負(fù)載裝置Relative frequency→相對(duì)頻率Modulation→調(diào)變
權(quán)利要求
1.一種在一自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源中，操作一開(kāi)關(guān)(T1)之方法，該開(kāi)關(guān)(T1)系串連于一變壓器(Tr)之一主要線(xiàn)圈(Lp)，其中，該主要線(xiàn)圈(Lp)系經(jīng)由該主要線(xiàn)圈(Lp)及該開(kāi)關(guān)(T1)形成之串連電路施加一輸入電壓(Uin)，且其中，該變壓器(Tr)之一次要線(xiàn)圈(Ls)系耦接至產(chǎn)生一輸出電壓(Vout)之輸出端點(diǎn)(AK1、AK2)、決定功率消耗之一控制信號(hào)(RS)系提供、且在各種情況中，該開(kāi)關(guān)(T1)系在該主要線(xiàn)圈(Lp)到達(dá)一預(yù)定磁化狀態(tài)時(shí)開(kāi)啟，其特征在于提供一調(diào)變信號(hào)(MS)；以及提供該開(kāi)關(guān)(T1)之一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)具有一遞歸脈沖序列，其中，該遞回脈沖序列至少具有一第一脈沖周期之一第一開(kāi)啟脈沖(P1)、及至少具有一第二脈沖周期之一第二開(kāi)啟脈沖(P2)，且其中，至少一該等開(kāi)啟脈沖(P1、P2)之脈沖周期系利用該調(diào)變信號(hào)(MS)進(jìn)行調(diào)變，且該調(diào)變信號(hào)(MS)系位于該控制信號(hào)(RS)預(yù)先決定之一范圍內(nèi)。
2.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1項(xiàng)所述之方法，其中，該等開(kāi)啟脈沖(P1、P2)之整體開(kāi)啟時(shí)間系，其等于該脈沖序列之所有脈沖之開(kāi)啟時(shí)間總和，并系取決于該調(diào)變信號(hào)(MS)。
3.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第2項(xiàng)所述之方法，其中，至少一該等第一及第二開(kāi)啟脈沖(P1、P2)之該等開(kāi)啟時(shí)間及該調(diào)變信號(hào)(MS)間之關(guān)系會(huì)進(jìn)行選擇，藉以使各個(gè)遞歸脈沖序列之一平均功率位準(zhǔn)至少能夠大致維持不變，假設(shè)該控制信號(hào)(RS)亦維持不變的話(huà)，其中，該平均功率位準(zhǔn)系經(jīng)由該等輸入端點(diǎn)(EK1、EK2)進(jìn)行記錄。
4.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第2項(xiàng)所述之方法，其中，至少一該等第一及第二開(kāi)啟脈沖(P1、P2)之該等開(kāi)啟時(shí)間及該調(diào)變信號(hào)(MS)間之關(guān)系會(huì)進(jìn)行選擇，藉以使各個(gè)遞歸脈沖序列之一平均功率位準(zhǔn)相對(duì)于兩個(gè)或更多個(gè)遞歸脈沖序列之平均功率位準(zhǔn)之一平均數(shù)值，至少能夠具有小于1％之波動(dòng)，假設(shè)該控制信號(hào)(RS)亦維持不變的話(huà)，其中，該平均功率位準(zhǔn)系經(jīng)由該等輸入端點(diǎn)(EK1、EK2)進(jìn)行記錄。
5.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第1至4項(xiàng)之任何一項(xiàng)所述之方法，其中該第一開(kāi)啟脈沖之該第一脈沖周期系正比于該控制信號(hào)(RS)、且該第二開(kāi)啟脈沖之該第二脈沖周期系正比于該第一開(kāi)啟周期，其中，該第二脈沖周期取決于該第一脈沖周期之一正比因子系調(diào)變至該調(diào)變信號(hào)(MS)之預(yù)定界限內(nèi)。
6.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第5項(xiàng)所述之方法，其中，該第二脈沖周期變動(dòng)之該等界限系進(jìn)行選擇，藉以使該開(kāi)關(guān)模式電源消耗之該平均功率位準(zhǔn)大致維持不變，假設(shè)該控制信號(hào)(RS)亦維持不變的話(huà)。
7.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第5項(xiàng)所述之方法，其中，該第二開(kāi)啟周期變動(dòng)之該等界限系進(jìn)行選擇，藉以使該開(kāi)關(guān)模式電源消耗之該平均功率位準(zhǔn)能夠具有小于1％之波動(dòng)，假設(shè)該控制信號(hào)(RS)亦維持不變的話(huà)。
8.如前述申請(qǐng)專(zhuān)利范圍任何一項(xiàng)所述之方法，其，中該脈沖序列系具有該第一脈沖周期之m個(gè)第一開(kāi)啟脈沖(P1)、及具有該第二脈沖周期之n個(gè)第二開(kāi)啟脈沖(P2)。
9.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第8項(xiàng)所述之方法，其中，m＝2且n＝1。
10.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第8或9項(xiàng)所述之方法，其中，該第二脈沖周期利用該調(diào)變信號(hào)(MS)進(jìn)行調(diào)變之范圍系介于該第一脈沖周期之0.3倍至0.5倍間。
11.如前述申請(qǐng)專(zhuān)利范圍任何一項(xiàng)所述之方法，其中，該調(diào)變信號(hào)(MS)系一隨機(jī)或偽隨機(jī)信號(hào)。
12.如前述申請(qǐng)專(zhuān)利范圍任何一項(xiàng)所述之方法，其中，該遞歸脈沖序列之至少一該等驅(qū)動(dòng)脈沖(P1、P2)之開(kāi)啟周期范圍系取決于各個(gè)開(kāi)啟程序之該主要線(xiàn)圈之最大磁化，其中，脈沖周期系利用該調(diào)變信號(hào)(MS)進(jìn)行調(diào)變。
13.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第12項(xiàng)所述之方法，其中當(dāng)該功率消耗很高，進(jìn)而達(dá)到該主要線(xiàn)圈(Lp)之最大磁化(飽和)時(shí)，該第一及該第二脈沖周期間之差異會(huì)趨近于零。
14.一種在一自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源中，一開(kāi)關(guān)(T1)之驅(qū)動(dòng)電路，其中，該開(kāi)關(guān)(T1)系串連于一變壓器(Tr)之一主要線(xiàn)圈(Lp)，該驅(qū)動(dòng)電路系具有下列特征一第一輸入端點(diǎn)(K1)，用以供應(yīng)一控制信號(hào)(RS)，其中，該控制信號(hào)(RS)系掌管功率消耗，一第二輸入端點(diǎn)(K2)，用以供應(yīng)一磁化信號(hào)(S21)，其中，該磁化信號(hào)(S21)系取決于該主要線(xiàn)圈(Lp)之磁化狀態(tài)，一輸出端點(diǎn)(AK)，用以提供一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)，一信號(hào)產(chǎn)生電路(21)，供應(yīng)該磁化信號(hào)(S21)及取決于該控制信號(hào)(RS)之一參考信號(hào)(S22)，該信號(hào)產(chǎn)生電路(21)系提供一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)，其中，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)系包括一序列之開(kāi)啟脈沖，在各種情況中，一開(kāi)啟脈沖之起點(diǎn)系利用該磁化信號(hào)(S21)預(yù)先決定，且一開(kāi)啟脈沖之周期系利用該參考信號(hào)(S22)預(yù)先決定，其特征在于一參考信號(hào)產(chǎn)生電路(22)，供應(yīng)該控制信號(hào)(RS)，該參考信號(hào)產(chǎn)生電路(22)系提供該參考信號(hào)(S22)、并具有下列特征一信號(hào)產(chǎn)生器(221)，用以提供一調(diào)變信號(hào)(MS)；一加權(quán)電路(222)，供應(yīng)該控制信號(hào)(RS)及該調(diào)變信號(hào)(MS)，該加權(quán)電路(222)系提供一控制信號(hào)(S23)，其中，該控制信號(hào)(S23)系基于該調(diào)變信號(hào)(MS)進(jìn)行加權(quán)；一變換開(kāi)關(guān)(223)，基于該開(kāi)關(guān)位置，該控制信號(hào)(RS)或該加權(quán)控制信號(hào)(S23)系提供做為該參考信號(hào)(S22)。
15.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第14項(xiàng)所述之驅(qū)動(dòng)電路，其中，該參考信號(hào)產(chǎn)生電路(22)系具有一計(jì)數(shù)器(220)，用以操作該變換開(kāi)關(guān)(S23)、并計(jì)數(shù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AS)之該等驅(qū)動(dòng)脈沖。
16.如申請(qǐng)專(zhuān)利范圍第14或15項(xiàng)所述之驅(qū)動(dòng)電路，其中，該加權(quán)電路會(huì)具有一信號(hào)分割器(222)，該信號(hào)分割器(222)之分割比例會(huì)設(shè)定在該調(diào)變信號(hào)(MS)之預(yù)定界限內(nèi)、該信號(hào)除法器(222)會(huì)供應(yīng)該控制信號(hào)(RS)、且該信號(hào)除法器(222)會(huì)具有一信號(hào)分接頭，藉以分接該加權(quán)控制信號(hào)(S23)。
全文摘要
本發(fā)明系有關(guān)于一種在一自發(fā)開(kāi)關(guān)模式電源中，操作一開(kāi)關(guān)之方法，該開(kāi)關(guān)系串連于一變壓器之一主要線(xiàn)圈。該方法系包括提供一調(diào)變信號(hào)；以及提供該開(kāi)關(guān)之一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有一遞歸脈沖序列，其中，該遞回脈沖序列至少具有一第一脈沖周期之一第一開(kāi)啟脈沖、及至少具有一第二脈沖周期之一第二開(kāi)啟脈沖，且其中，至少一該等開(kāi)啟脈沖之脈沖周期系利用該調(diào)變信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，且該調(diào)變信號(hào)系位于該控制信號(hào)(RS)預(yù)先決定之一范圍值內(nèi)。
文檔編號(hào)H02M3/338GK1492568SQ0315881
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者M·菲爾德科爾勒, M 菲爾德科爾勒 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司