本發(fā)明主要是關(guān)于電壓轉(zhuǎn)換的電子裝置,更確切地說,是實(shí)時(shí)感測(cè)用作功率切換的變壓器的次級(jí)側(cè)的輸出電壓或輸出電流,而產(chǎn)生瞬態(tài)響應(yīng)的控制信號(hào),并利用耦合元件將控制信號(hào)傳輸?shù)接糜诠β是袚Q的變壓器的初級(jí)側(cè),來控制初級(jí)側(cè)繞組的關(guān)斷或?qū)ā?/p>
背景技術(shù):
在現(xiàn)有的電壓轉(zhuǎn)換器中,無一不是采集負(fù)載側(cè)的電壓或電流,并利用反饋網(wǎng)絡(luò)將采集到的負(fù)載側(cè)的反饋信號(hào)回饋到電壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)組件,例如典型的脈沖脈寬調(diào)制方式或脈沖頻率調(diào)制方式等,驅(qū)動(dòng)組件利用反饋信號(hào)來決定電壓轉(zhuǎn)換器中在導(dǎo)通與關(guān)斷之間切換的主開關(guān)的占空比,從而尺度化電壓轉(zhuǎn)換器在負(fù)載側(cè)的輸出電壓的多寡。業(yè)界具有本領(lǐng)域通常知識(shí)者皆知道,電壓轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)組件用來驅(qū)動(dòng)主開關(guān),但是驅(qū)動(dòng)組件并不會(huì)直接從負(fù)載側(cè)擷取實(shí)時(shí)變化的負(fù)載電壓,反而依賴反饋網(wǎng)絡(luò)來感知負(fù)載電壓,這種反饋方式必然會(huì)產(chǎn)生延遲效應(yīng),不良后果是,驅(qū)動(dòng)組件因?yàn)樵撗訒r(shí)而無法與負(fù)載電壓的變化狀態(tài)保持同步來實(shí)時(shí)切換主開關(guān),所以會(huì)造成輸出給負(fù)載的當(dāng)前輸出電壓值與負(fù)載所需的實(shí)際電壓值之間存在偏差,這種滯后給輸出電壓帶來潛在的不穩(wěn)定性。為了克服該問題,由本發(fā)明后續(xù)的詳細(xì)說明和所附的權(quán)利要求中,在結(jié)合本發(fā)明伴隨著的圖式和先前技術(shù)的基礎(chǔ)之上,本發(fā)明揭示的特征和方案將變得清晰。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在一個(gè)可選實(shí)施例中,披露了一種電源供應(yīng)裝置,其中一個(gè)變壓器的一次側(cè)繞組和一個(gè)主開關(guān)串聯(lián)在一個(gè)輸入電壓和一個(gè)接地端之間,該變壓器的二次側(cè)繞組連接在向負(fù)載提供輸出電壓的一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)和一個(gè)參考地電位之間;以及一個(gè)第一控制器,用于產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)來驅(qū)動(dòng)主開關(guān)在導(dǎo)通與關(guān)斷之間切換;一個(gè)第二控制器,將一個(gè)表征輸出電壓大 小和/或表征負(fù)載電流大小的偵測(cè)電壓和一個(gè)第一參考電壓比較,藉由比較結(jié)果決定其所產(chǎn)生的一個(gè)控制信號(hào)的邏輯狀態(tài);一個(gè)耦合元件,連接在第一、第二控制器之間,其將控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)傳遞到第一控制器,使第一控制器依據(jù)控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)判定第一脈沖信號(hào)的邏輯狀態(tài)。其中,第二控制器包括用于產(chǎn)生第二控制信號(hào)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊,驅(qū)動(dòng)模塊還用于檢測(cè)變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電位,當(dāng)?shù)谝幻}沖信號(hào)關(guān)斷主開關(guān)使變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的節(jié)點(diǎn)的電位跌落至低于第一閾值電壓時(shí),第二脈沖信號(hào)從第二邏輯狀態(tài)(低電平)翻轉(zhuǎn)到第一邏輯狀態(tài)(高電平)接通同步開關(guān),直至變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的節(jié)點(diǎn)的電位變化至大于第二閾值電壓時(shí),第二脈沖信號(hào)從第一邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到第二邏輯狀態(tài)藉此關(guān)斷同步開關(guān)。
上述電源供應(yīng)裝置,在驅(qū)動(dòng)模塊中,第一感測(cè)比較器的反相輸入端和第二感測(cè)比較器的正相輸入端耦合到變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的節(jié)點(diǎn),在第一感測(cè)比較器的正相輸入端輸入該第一閾值電壓而在第二感測(cè)比較器的反相輸入端輸入該第二閾值電壓;第一感測(cè)比較器的比較結(jié)果、一個(gè)第一RS觸發(fā)器輸出的信號(hào)、一個(gè)第二RS觸發(fā)器產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)分別輸入到一個(gè)第一與門的數(shù)個(gè)輸入端;第二感測(cè)比較器的比較結(jié)果、控制信號(hào)的反相信號(hào)、第二RS觸發(fā)器產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)分別輸入到一個(gè)第二與門的數(shù)個(gè)輸入端;控制信號(hào)輸入到第一RS觸發(fā)器的置位端而第二RS觸發(fā)器產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)的延時(shí)信號(hào)輸入到第一RS觸發(fā)器的復(fù)位端,以及第一、第二與門各自的輸出端對(duì)應(yīng)分別連接到第二RS觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端。
上述電源供應(yīng)裝置,在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi),當(dāng)?shù)谝幻}沖信號(hào)從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平接通主開關(guān)時(shí)還使第一RS觸發(fā)器輸出的信號(hào)從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平,第一脈沖信號(hào)的高電平狀態(tài)結(jié)束并翻轉(zhuǎn)到低電平關(guān)斷主開關(guān)時(shí),使變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的節(jié)點(diǎn)的電位跌落至低于第一閾值電壓,則第一與門的數(shù)個(gè)輸入端均為高電平從而置位第二RS觸發(fā)器使第二脈沖信號(hào)開始從低電平的第二邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到高電平的第一邏輯狀態(tài)以接通同步開關(guān);高電平的第二脈沖信號(hào)經(jīng)過延時(shí)后輸入到第一RS觸發(fā)器的復(fù)位端使得第一RS觸發(fā)器輸出的信號(hào)從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平,以及同步開關(guān)接通后當(dāng)變壓器的二次側(cè)繞組和同步開關(guān)互連處的節(jié)點(diǎn)的電位抬升到大于第二閾值電壓時(shí),則第二與門的數(shù)個(gè)輸入端 均為高電平并復(fù)位第二RS觸發(fā)器使得第二脈沖信號(hào)翻轉(zhuǎn)到低電平。第二RS觸發(fā)器產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過延時(shí)后再輸入到第一與門的一個(gè)輸入端;和/或第二RS觸發(fā)器產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)經(jīng)過延時(shí)后再輸入到第二與門的一個(gè)輸入端。
上述的電源供應(yīng)裝置,在第二控制器的第一比較器的反相輸入端輸入偵測(cè)電壓而在同相輸入端輸入第一參考電壓;偵測(cè)電壓低于第一參考電壓時(shí),第一比較器的高電平比較結(jié)果置位第二控制器的第三RS觸發(fā)器,使第三RS觸發(fā)器輸出的控制信號(hào)從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平;第二控制器的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器從控制信號(hào)自低電平翻轉(zhuǎn)到高電平的上升沿的時(shí)刻開始計(jì)時(shí),至預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束的時(shí)刻完成計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)完成時(shí)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器輸出的信號(hào)由低電平翻轉(zhuǎn)到高電平并復(fù)位第三RS觸發(fā)器,使控制信號(hào)從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平。
上述的電源供應(yīng)裝置,第二控制器中的一個(gè)偏壓電路和參考地電位之間串聯(lián)有第一、第二開關(guān),其中第一、第二開關(guān)互連于一個(gè)公共節(jié)點(diǎn),第一開關(guān)由控制信號(hào)驅(qū)動(dòng),而第二開關(guān)由控制信號(hào)的反相信號(hào)驅(qū)動(dòng);第一控制器中的第二比較器的正相輸入端和該公共節(jié)點(diǎn)之間連接有屬于耦合元件的一個(gè)第一電容,第二比較器的反相輸入端輸入第二參考電壓,第二比較器正相輸入端和接地端之間連接有一個(gè)電阻,屬于耦合元件的一個(gè)第二電容連接在接地端和參考地電位之間。
上述的電源供應(yīng)裝置,控制信號(hào)為高電平時(shí)第一開關(guān)導(dǎo)通而第二開關(guān)關(guān)斷,偏壓電路提供的電壓施加在公共節(jié)點(diǎn)處,由耦合元件拉高第二比較器正相輸入端的電壓至大于第二參考電壓,第二比較器輸出高電平的第一脈沖信號(hào);控制信號(hào)為低電平時(shí)第一開關(guān)關(guān)斷而第二開關(guān)接通,將該公共節(jié)點(diǎn)處的電位鉗制到參考地電位,由耦合元件拉低第二比較器正相輸入端的電壓至低于第二參考電壓,第二比較器輸出為低電平的第一脈沖信號(hào)。
上述的電源供應(yīng)裝置,耦合元件為脈沖變壓器,控制信號(hào)通過第二控制器中的一個(gè)耦合電容傳輸?shù)矫}沖變壓器的初級(jí)側(cè)繞組的一端,初級(jí)側(cè)繞組的另一端連接到參考地電位;第一控制器中的一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)與脈沖變壓器的次級(jí)側(cè)繞組的一端之間連接有一個(gè)耦合電容,次級(jí)側(cè)繞組的相對(duì)另一端連接到接地端,從而在該信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)保持一致的第一脈沖信號(hào)。
上述的電源供應(yīng)裝置,在該信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)和接地端之間連接有并聯(lián)設(shè)置的一個(gè)電阻和 一個(gè)二極管,該二極管的陰極連接在信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)而陽(yáng)極則連接在接地端。
上述電源供應(yīng)裝置,整流二極管的陽(yáng)極連接到變壓器的二次側(cè)繞組的一端,整流二極管的陰極連接到輸出節(jié)點(diǎn),變壓器的二次側(cè)繞組的相對(duì)另一端則直接連接到參考地電位。
上述的電源供應(yīng)裝置,變壓器的二次側(cè)繞組的一端直接連接到輸出節(jié)點(diǎn),變壓器的二次側(cè)繞組的相對(duì)另一端和參考地電位之間連接有一個(gè)同步開關(guān),同步開關(guān)受由第二控制器產(chǎn)生的與第一脈沖信號(hào)互為反相信號(hào)的一個(gè)第二脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng),在主開關(guān)導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷該同步開關(guān)及在主開關(guān)關(guān)斷時(shí)接通該同步開關(guān)。或者,仍然使同步開關(guān)受由第二控制器產(chǎn)生的一個(gè)第二脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng),此時(shí)在第一脈沖信號(hào)(例如處于低電平)控制將主開關(guān)關(guān)斷的階段,由第二脈沖信號(hào)(例如也處于低電平)控制將該同步開關(guān)也予以關(guān)斷,也就是主開關(guān)和同步開關(guān)都斷開而進(jìn)入死區(qū)時(shí)間。
上述的電源供應(yīng)裝置,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的一個(gè)采樣保持器在主開關(guān)接通但同步開關(guān)關(guān)斷的階段,采樣和保持變壓器的二次側(cè)繞組的與同步開關(guān)相連的一端的電壓值,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器的一個(gè)電壓電流轉(zhuǎn)換器將采樣的電壓值轉(zhuǎn)換成電流而給導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的一個(gè)充電電容進(jìn)行充電;導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的一個(gè)第三開關(guān)和充電電容并聯(lián)在一個(gè)充電節(jié)點(diǎn)和接地端之間,將充電節(jié)點(diǎn)處的電壓輸入到導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的第三比較器的正相輸入端而在第三比較器的反相輸入端輸入一個(gè)第三參考電壓;以及由控制信號(hào)的上升沿觸發(fā)第二控制器的一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生高電平的暫態(tài)脈沖信號(hào),該暫態(tài)脈沖信號(hào)除了在控制信號(hào)的上升沿的時(shí)刻為高電平之外而在其余時(shí)間均為低電平,從而由暫態(tài)脈沖信號(hào)在控制信號(hào)的上升沿的時(shí)刻接通第三開關(guān)對(duì)充電電容瞬態(tài)放電;充電電容在瞬態(tài)放電后開始進(jìn)行充電時(shí)段的計(jì)時(shí),直至充電節(jié)點(diǎn)的電壓大于第三參考電壓導(dǎo)致第三比較器的比較結(jié)果由低電平翻轉(zhuǎn)到高電平計(jì)時(shí)才結(jié)束,第三比較器的高電平比較結(jié)果觸發(fā)第三RS觸發(fā)器復(fù)位,該計(jì)時(shí)的時(shí)間段作為接通主開關(guān)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間。
上述電源供應(yīng)裝置,輸入電壓趨于增大導(dǎo)致采樣的電壓值隨之增大時(shí),預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間趨于減??;或輸入電壓趨于減少導(dǎo)致采樣的電壓值隨之減少時(shí),預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間趨于增大。
上述的電源供應(yīng)裝置,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的第三開關(guān)和充電電容并聯(lián)連接在一個(gè)充電節(jié)點(diǎn)和接地端之間,將充電節(jié)點(diǎn)處的電壓輸入到導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器中的第三比較器的正相輸 入端并在反相輸入端輸入第三參考電壓;導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器包括一個(gè)固定電流源和多個(gè)附加電流源用于為充電電容進(jìn)行充電,每個(gè)附加電流源的電流輸出端和充電節(jié)點(diǎn)之間均連接有一個(gè)電子開關(guān);由控制信號(hào)的上升沿觸發(fā)第二控制器中的一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生高電平的暫態(tài)脈沖信號(hào),該暫態(tài)脈沖信號(hào)除了在控制信號(hào)的上升沿的時(shí)刻為高電平以外在其余時(shí)間均為低電平,從而由暫態(tài)脈沖信號(hào)在控制信號(hào)的上升沿接通第三開關(guān)對(duì)充電電容瞬態(tài)放電;充電電容在瞬態(tài)放電后開始進(jìn)行充電時(shí)段的計(jì)時(shí),直至充電節(jié)點(diǎn)的電壓大于第三參考電壓導(dǎo)致第三比較器的比較結(jié)果由低電平翻轉(zhuǎn)到高電平計(jì)時(shí)才結(jié)束,第三比較器的高電平比較結(jié)果觸發(fā)第三RS觸發(fā)器復(fù)位,該計(jì)時(shí)的時(shí)間段作為接通主開關(guān)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間。
上述的電源供應(yīng)裝置,偵測(cè)電壓波動(dòng)時(shí),設(shè)定在預(yù)設(shè)時(shí)段的起始時(shí)刻該偵測(cè)電壓低于第一參考電壓,并通過第一脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)周期后使偵測(cè)電壓在預(yù)設(shè)時(shí)段結(jié)束時(shí)被調(diào)制至超過第一參考電壓;預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)暫態(tài)脈沖信號(hào)各自的頻率值按出現(xiàn)的先后時(shí)間順序,由導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器的一個(gè)頻率比較器分別與上頻率臨界值、下頻率臨界值進(jìn)行比較,當(dāng)任意一個(gè)頻率值大于上頻率臨界值時(shí)使導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器的一個(gè)計(jì)數(shù)器設(shè)置的二進(jìn)制初始計(jì)數(shù)值減去1,或者當(dāng)任意一個(gè)頻率值小于下頻率臨界值時(shí)使計(jì)數(shù)器設(shè)置的初始計(jì)數(shù)值加上1,所有頻率值比較完后計(jì)數(shù)器計(jì)算得到一個(gè)總計(jì)數(shù)值;總計(jì)數(shù)值大于計(jì)數(shù)器設(shè)置的上臨界計(jì)數(shù)值時(shí)定義總計(jì)數(shù)值等于上臨界計(jì)數(shù)值,或總計(jì)數(shù)值小于計(jì)數(shù)器設(shè)置的下臨界計(jì)數(shù)值時(shí)定義總計(jì)數(shù)值等于下臨界計(jì)數(shù)值,二進(jìn)制的總計(jì)數(shù)值中的每一個(gè)表征了高電平或低電平的碼元相應(yīng)用來接通或關(guān)斷一個(gè)電子開關(guān)。
上述的電源供應(yīng)裝置,在任意相鄰的兩個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段中,前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的總計(jì)數(shù)值大于初始計(jì)數(shù)值,使后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量要比前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量多,則后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間小于前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間;或前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的總計(jì)數(shù)值小于初始計(jì)數(shù)值,使后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量要比前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量少,則后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間大于前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間;或前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的總計(jì)數(shù)值等于初始計(jì)數(shù)值,使后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量和前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)被接通的電子開關(guān)的數(shù)量相等,則后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的預(yù) 設(shè)導(dǎo)通時(shí)間等于前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間。
上述電源供應(yīng)裝置,該變壓器還包括一個(gè)與二次側(cè)繞組繞向相同的輔助繞組,輔助繞組的一端與一個(gè)輔助電容的一端之間連接有一個(gè)二極管,輔助繞組和輔助電容各自的另一端連接到接地端,當(dāng)二次側(cè)繞組有電流通過時(shí)其與輔助電容之間的二極管正向?qū)ú⑶伊鹘?jīng)輔助繞組的電流向該輔助電容充電,由輔助電容為第一控制器提供電源電壓。
上述電源供應(yīng)裝置,第一控制器中的一個(gè)上電啟動(dòng)模塊具有一個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管和一個(gè)控制開關(guān),控制開關(guān)連接在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的控制端和接地端之間,且控制開關(guān)在輔助電容的電壓未達(dá)到一個(gè)啟動(dòng)電壓水準(zhǔn)時(shí)是接通的但在達(dá)到啟動(dòng)電壓水準(zhǔn)時(shí)是關(guān)斷的;在該電源供應(yīng)裝置開始接入交流電壓的上電階段,交流電壓經(jīng)由一個(gè)整流電路整流后輸入到該結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極,使自結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管源極流出的電流通過一個(gè)二極管為該輔助電容充電,直至輔助電容的電壓達(dá)到啟動(dòng)電壓水準(zhǔn)以完成上電啟動(dòng)程序,上電啟動(dòng)程序完成后關(guān)斷控制開關(guān)并在輔助繞組導(dǎo)通的階段由輔助繞組向該輔助電容充電。
上述電源供應(yīng)裝置,包括分壓器,偵測(cè)電壓是分壓器在輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)輸出電壓擷取的分壓值并表征了輸出電壓的大小。包括感測(cè)電阻,感測(cè)電阻與負(fù)載串聯(lián)在輸出節(jié)點(diǎn)和參考地電位之間,偵測(cè)電壓是感測(cè)電阻兩端的壓降并表征了流經(jīng)負(fù)載的負(fù)載電流的大小。
上述的電源供應(yīng)裝置,包括一個(gè)分壓器,藉由該分壓器在輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)帶有紋波的輸出電壓擷取一個(gè)分壓值作為反饋電壓;還包括一個(gè)感測(cè)電阻,感測(cè)電阻與負(fù)載串聯(lián)在輸出節(jié)點(diǎn)和參考地電位之間,藉由感測(cè)電阻兩端的壓降作為表征了負(fù)載電流大小的感測(cè)電壓;以及還包括濾波器、放大器及加法器,濾波器用于濾除反饋電壓中的直流成分但保留交流成分的電壓值,放大器用于放大感測(cè)電壓,濾波器輸出的屬交流成分的電壓值和放大器輸出的感測(cè)電壓的放大電壓值由加法器相加后作為該偵測(cè)電壓。
附圖說明
閱讀以下詳細(xì)說明并參照以下附圖之后,本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見:
圖1是本發(fā)明涉及到的電壓轉(zhuǎn)換器的基本架構(gòu)。
圖2是電壓轉(zhuǎn)換器采用TL431進(jìn)行回饋的反饋網(wǎng)絡(luò)。
圖3~4是耦合元件分別采用電容和脈沖變壓器的示意圖。
圖5是初級(jí)側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)器帶有的啟動(dòng)模塊。
圖6A是次級(jí)側(cè)的第二控制器用電容耦合元件向第一驅(qū)動(dòng)器傳輸控制信號(hào)的方式。
圖6B是基于圖6A隨著輸出電壓或電流大小變化而產(chǎn)生第一、第二脈沖信號(hào)。
圖6C是基于圖6A在第二控制器中實(shí)現(xiàn)主開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間可調(diào)節(jié)的模式。
圖6D是基于圖6C調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間的波形圖。
圖7A是次級(jí)側(cè)的第二控制器用脈沖變壓器向第一驅(qū)動(dòng)器傳輸控制信號(hào)的方式。
圖7B是基于圖7A隨著輸出電壓或電流大小變化而產(chǎn)生第一、第二脈沖信號(hào)。
圖7C是基于圖7A將引入的濾波器和放大器的輸出結(jié)果疊加后再與參考電壓比較。
圖8是以次級(jí)側(cè)的整流二極管代替次級(jí)側(cè)的同步開關(guān)。
圖9是當(dāng)負(fù)載變輕時(shí)調(diào)節(jié)主開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間的方式。
圖10是基于圖9由前一個(gè)控制信號(hào)鉗制后一個(gè)控制信號(hào)所決定的主開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。
圖11是第二控制器中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊用來驅(qū)動(dòng)同步開關(guān)。
圖12A是第二控制器中驅(qū)動(dòng)模塊的一個(gè)可選實(shí)施例。
圖12B是驅(qū)動(dòng)模塊中各元件輸出的信號(hào)響應(yīng)于負(fù)載電壓/電流變化的脈沖波形。
圖12C是第二控制器中驅(qū)動(dòng)模塊的另一個(gè)可選實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合各實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的闡述,但所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明用作敘述說明所用的實(shí)施例而非全部的實(shí)施例,基于該等實(shí)施例,本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
參見圖1,以交流轉(zhuǎn)直流的反激FLYBACK電壓轉(zhuǎn)換器(Voltage Converter)為例來闡明本發(fā)明的發(fā)明精神,電壓轉(zhuǎn)換器包括用于電壓轉(zhuǎn)換的功率級(jí)變壓器T,該變壓器T主要具有初級(jí)側(cè)或稱一次側(cè)繞組LP和具有次級(jí)側(cè)或稱二次側(cè)繞組LS,初級(jí)側(cè)繞組LP的第一端如同名端在輸入節(jié)點(diǎn)N10處接收輸入電壓VIN而初級(jí)側(cè)繞組LP相對(duì)的第二端如異名端則與接地端GND之間連接有一個(gè)主開關(guān)Q1?;镜墓ぷ鳈C(jī)制體現(xiàn)在,主開關(guān)Q1受 到初級(jí)側(cè)控制器或稱第一控制器104的驅(qū)動(dòng)而在導(dǎo)通和關(guān)斷之間切換,當(dāng)主開關(guān)Q1接通時(shí),初級(jí)側(cè)的電流流經(jīng)初級(jí)側(cè)繞組LP和主開關(guān)Q1并流向接地端GND,但是此階段次級(jí)側(cè)繞組LS沒有電流流過,并且初級(jí)側(cè)繞組LP開始儲(chǔ)存能量;一旦主開關(guān)Q1被關(guān)斷,初級(jí)側(cè)的電流停止,所有的繞組的極性都反向,并且變壓器T開始將能量傳遞到次級(jí)側(cè)繞組LS,使得次級(jí)側(cè)繞組LS在主開關(guān)Q1關(guān)斷的階段向負(fù)載18提供工作電壓和電流,并在輸出節(jié)點(diǎn)N20處向輸出電容COUT充電和儲(chǔ)存電荷,在次級(jí)側(cè)繞組LS沒有電流流過無法直接向負(fù)載18提供工作電流時(shí)輸出電容COUT可以繼續(xù)向負(fù)載18提供工作電壓。在一些實(shí)施例中變壓器T還具有一個(gè)輔助繞組LAUX,輔助繞組LAUX的線圈繞向和次級(jí)側(cè)繞組LS的繞向相同,也就是說,一旦主開關(guān)Q1被關(guān)斷,產(chǎn)生流經(jīng)輔助繞組LAUX的電流實(shí)質(zhì)上可以向一個(gè)電容CAUX進(jìn)行充電并作為第一驅(qū)動(dòng)器104的工作電壓源。
參見圖1,先行利用整流器101整流交流電,橋式整流器101包括圖示的二極管D11至D14等四個(gè)二極管。通常是在一對(duì)輸入線也即母線12、14上輸入常規(guī)市電的正弦交流電壓VAC,橋式整流器101充分利用原始交流電正弦波形的正半周、負(fù)半周這兩部份,將交流電完整的正弦波形轉(zhuǎn)換成同一極性來輸出。當(dāng)該正弦交流電壓VAC經(jīng)過橋式整流器101的全波整流后,被整流轉(zhuǎn)化為帶有交流成分的脈動(dòng)電壓,為了進(jìn)一步減小脈動(dòng)電壓的紋波,交流電被整流后還進(jìn)一步利用一個(gè)CLC型濾波器來濾除整流后電壓的紋波而得到輸入電壓VIN。在圖1中可以觀察到,CLC型濾波器的電感L1的一端連接于整流器101的二極管D11、D13各自的陰極,電感L1的相對(duì)另一端在節(jié)點(diǎn)N10處耦合到初級(jí)側(cè)繞組LP的第一端,而CLC濾波器的一個(gè)電容C11連接在電感L1的一端和接地端GND之間,CLC濾波器的另一個(gè)電容C12連接在電感L1的另一端和接地端GND之間。橋式整流器101的二極管D12、D14各自的陽(yáng)極連接到接地端GND,其中母線12連接到二極管D11的陽(yáng)極和D12的陰極以及母線14連接到二極管D13的陽(yáng)極和D14的陰極。
參見圖1,電壓轉(zhuǎn)換器還包括與初級(jí)側(cè)繞組LP并聯(lián)的一個(gè)RCD箝位電路或關(guān)斷緩沖電路103。關(guān)斷緩沖電路103中包括相互并聯(lián)的電容和電阻,該兩者各自的一端連接到節(jié)點(diǎn)N10而它們各自的另一端連接到關(guān)斷緩沖電路103中的一個(gè)二極管的陰極,該二極管的陽(yáng)極則連接到初級(jí)側(cè)繞組LP的第二端。關(guān)斷緩沖電路103的作用是限制主開關(guān)Q1 在關(guān)斷時(shí)高頻變壓器漏感的能量引起的尖峰電壓和次級(jí)線圈反射電壓的疊加,疊加電壓產(chǎn)生的時(shí)機(jī)是在主開關(guān)Q1由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)向關(guān)斷的過程中,漏感中的能量可通過關(guān)斷緩沖電路103的二極管向它的電容充電,而該電容上的電壓可能沖到反電動(dòng)勢(shì)與漏感電壓的疊加值,電容的作用則是將該部分的能量吸收掉。在初級(jí)側(cè)繞組LP和主開關(guān)Q1由截止?fàn)顟B(tài)再次進(jìn)入導(dǎo)通階段時(shí),關(guān)斷緩沖電路103的電容上的能量經(jīng)關(guān)斷緩沖電路103的電阻來釋放,直到電容上的電壓達(dá)到下次主開關(guān)Q1關(guān)斷之前的反電動(dòng)勢(shì)。
參見圖1,次級(jí)側(cè)繞組LS的第一端如異名端連接到輸出節(jié)點(diǎn)N20而次級(jí)側(cè)繞組LS的相對(duì)第二端如同名端則連接到一個(gè)同步開關(guān)Q2的第一端,并且該同步開關(guān)Q2的第二端連接到參考地電位VSS。輸出電容COUT連接于輸出節(jié)點(diǎn)N20和參考地電位VSS之間,在輸出節(jié)點(diǎn)N20處可以為負(fù)載18提供輸出電壓VO作為負(fù)載18的工作電壓。需要注意的是限制開關(guān)Q1、Q2中一者接通另一者必須斷開,如初級(jí)側(cè)的主開關(guān)Q1在接通階段要求次級(jí)側(cè)的同步開關(guān)Q2被關(guān)斷,反之亦然,初級(jí)側(cè)的主開關(guān)Q1在關(guān)斷的階段要求次級(jí)側(cè)的同步開關(guān)Q2被接通。主開關(guān)Q1和同步開關(guān)Q2各自均具有第一、第二端和一個(gè)控制端,它們作為電子開關(guān),由施加在控制端的信號(hào)的高低邏輯電平?jīng)Q定第一端和第二端之間是導(dǎo)通的還是斷開的。在電壓轉(zhuǎn)換器的正常工作階段,初級(jí)側(cè)的第一控制器104產(chǎn)生的第一脈沖信號(hào)S1用于驅(qū)動(dòng)主開關(guān)Q1在關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)之間切換,次級(jí)側(cè)的第二控制器105產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2用于驅(qū)動(dòng)同步開關(guān)Q2在關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)之間切換。另外在同步開關(guān)Q2受由第二控制器105產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2的驅(qū)動(dòng)階段,主開關(guān)Q1和同步開關(guān)Q2之間還存在著死區(qū)時(shí)間(dead time),所以也可能發(fā)生在第一脈沖信號(hào)S1控制主開關(guān)Q1關(guān)斷的階段第二脈沖信號(hào)S2控制將同步開關(guān)Q2予以關(guān)斷的情況。
參見圖1,除了次級(jí)側(cè)繞組LS外,一個(gè)額外設(shè)置的輔助繞組LAUX的第一端如異名端連接到一個(gè)二極管DAUX的陽(yáng)極,該二極管DAUX的陰極對(duì)應(yīng)連接到電容CAUX的一端,并且該電容CAUX的另一端連接到接地端GND,以及輔助繞組LAUX的相對(duì)第二端如同名端連接到接地端GND。在主開關(guān)Q1導(dǎo)通時(shí),次級(jí)側(cè)繞組LS和輔助繞組LAUX它們的異名端相對(duì)同名端為負(fù)并且無電流流通,輸出電容COUT給負(fù)載18供電。反之,在主開關(guān)Q1關(guān)斷時(shí),次級(jí)側(cè)繞組LS和輔助繞組LAUX的極性反向,它們各自的異名端相對(duì)同名端為正 并且均有電流流通,初級(jí)側(cè)繞組LP的能量傳送到次級(jí)側(cè)繞組LS和輔助繞組LAUX,換言之,在主開關(guān)Q1關(guān)斷時(shí)不僅次級(jí)側(cè)繞組LS向負(fù)載18提供負(fù)載電流還給輸出電容COUT充電,輔助繞組LAUX也還給充當(dāng)電源的輔助電容CAUX充電。在圖1中,電容CAUX一端保持的電壓VCC即作為第一控制器104的電源電壓。電容CY是連接于初級(jí)側(cè)接地端GND和次級(jí)側(cè)參照地電位VSS之間的安全電容,可濾除初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)繞組間的分布電容產(chǎn)生的噪聲電壓,或說濾除初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)繞組間耦合電容產(chǎn)生的共模干擾。
參見圖1,次級(jí)側(cè)的第二控制器105實(shí)時(shí)擷取節(jié)點(diǎn)N20處輸出電壓VO變化狀況或者實(shí)時(shí)感測(cè)流經(jīng)負(fù)載18的負(fù)載電流IO(即輸出電流)變化狀況,并藉此產(chǎn)生控制信號(hào)SQ,而初級(jí)側(cè)的第一控制器104需要利用控制信號(hào)SQ的高低邏輯電平的狀態(tài)來進(jìn)一步產(chǎn)生一路第一脈沖信號(hào)S1,并據(jù)此藉由第一脈沖信號(hào)S1決定主開關(guān)Q1是需要導(dǎo)通還是需要關(guān)斷。因?yàn)榈诙刂破?05產(chǎn)生控制信號(hào)SQ相對(duì)于電壓VO或電流IO的變化幾乎是瞬態(tài)響應(yīng)的,第一控制器104產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)S1即時(shí)響應(yīng)于控制信號(hào)SQ的變化,則第一脈沖信號(hào)S1相當(dāng)于也是實(shí)時(shí)跟蹤電壓VO或電流IO的變化。至于第二控制器105是如何來產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)SQ,以及第二控制器105、第一控制器104之間是如何利用耦合元件106來交互傳遞信息等內(nèi)容在后續(xù)的下文中將詳細(xì)介紹。
參見圖2,在TL431反饋網(wǎng)絡(luò)中,電阻R1和R2對(duì)輸出電壓VO分壓取樣,電阻R3用作環(huán)路增益調(diào)整,電容C1和C2是補(bǔ)償電容以及電阻R5是補(bǔ)償電阻。大體工作原理是:輸出電壓VO升高時(shí),TL431中三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的控制端(相當(dāng)于一個(gè)電壓誤差放大器的反向輸入端)由于輸入了電阻R1和R2的分壓值,所以也隨著輸出電壓VO上升而增大,但是三端可編程并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的陰極(相當(dāng)于電壓誤差放大器的輸出端)的電壓會(huì)下降,導(dǎo)致流經(jīng)光耦合器17中連接于并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的陰極和電阻R3之間的發(fā)光元件的原邊電流ID增大,連帶著光耦合器17中另一側(cè)的接收光強(qiáng)的晶體管中流過的輸出電流也隨之增大,所以初級(jí)側(cè)控制器16的反饋端口COMP的電壓下降從而促使控制主開關(guān)Q1的脈沖信號(hào)的占空比減小,來實(shí)現(xiàn)輸出電壓VO的減小。反之亦然,當(dāng)輸出電壓VO降低時(shí),調(diào)節(jié)過程相類似但是各個(gè)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)狀態(tài)的趨勢(shì)相反,最終促使控制主開關(guān)Q1的脈沖信號(hào)的占空比增大,來實(shí)現(xiàn)輸出電壓VO的抬升。電阻R4的作用是對(duì)TL431 額外注入一個(gè)電流,避免TL431因注入電流過小而不能正常工作,如果電阻值R3適當(dāng)選取阻值則電阻R4可以省略。圖2的反饋網(wǎng)絡(luò)必須預(yù)留足夠的增益和相位裕度和來保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,例如開環(huán)增益至少留出45°的相位裕度,通常允許的范圍是45°到75°。顯而易見,這種補(bǔ)償形式存在的最大問題是控制方式復(fù)雜而且延遲效應(yīng)非常明顯,初級(jí)側(cè)控制器16無法實(shí)時(shí)檢測(cè)次級(jí)側(cè)的情況,而本發(fā)明則主張摒棄這種反饋網(wǎng)絡(luò)。
參見圖3,圖1中的耦合元件106具體采用了耦合電容,參見圖4,圖1中的耦合元件106具體采用了脈沖變壓器。除此之外,其他的壓電元件或光耦合元件等也適用于作為耦合元件106,只要能夠在初級(jí)側(cè)控制器或稱第一控制器104和次級(jí)側(cè)控制器或稱第二控制器105之間交互數(shù)據(jù)信息即可。
參見圖5,輸入線12、14之間連接有一個(gè)安全電容CX,可用來抑制差模型干擾并濾除高頻雜波信號(hào),在該減省示意圖中,一個(gè)輸入電容CIN連接在輸入節(jié)點(diǎn)和接地端GND之間,輸入給該一組輸入線12、14的交流電壓VAC藉由上文介紹的橋式整流器101整流后再由輸入電容CIN進(jìn)行濾波,得到輸入電壓VIN。電壓轉(zhuǎn)換器將輸入電壓VIN經(jīng)過功率級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換后在一組輸出線22、24上向負(fù)載提供輸出電壓VO。本發(fā)明中另外還設(shè)置有一個(gè)整流電路連接在輸入線12、14上,整流電路的一個(gè)整流二極管D21的陽(yáng)極連接到輸入線12上,整流電路的另一個(gè)整流二極管D22的陽(yáng)極則連接到輸入線14上。此外二極管D21和D22各自的陰極互連并都連接到屬于第一控制器104的一個(gè)高壓?jiǎn)?dòng)元件JFET的漏極端,也可以在JFET的漏極端和二極管D21和D22各自的陰極之間連接一個(gè)如圖1所示的限流電阻R21,結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管JFET的源極端連接到一個(gè)二極管D31的陽(yáng)極,二極管D31的陰極連接到上文提及的作為電源的輔助電容CAUX的未接地的一端,而JFET的柵極控制端和源極端之間連接有一個(gè)限流電阻R31,以及JFET的柵極和接地端GND之間連接有一個(gè)控制開關(guān)SW31,控制開關(guān)SW31的第一端連接到JFET的柵極而第二端連接到接地端GND。當(dāng)輸入線12、14插上市電而接入交流電時(shí),施加在控制開關(guān)SW31的柵極上切換信號(hào)CTRL開始驅(qū)動(dòng)控制開關(guān)SW31進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),所以控制開關(guān)SW31的柵極會(huì)接到地電位GND而接通負(fù)臨界電壓的JFET,因此產(chǎn)生的電流自JFET的漏極流向源極通過二極管D31對(duì)電容CAUX的未接地的一端充電。電阻R31兩端的正向壓 降會(huì)上升,但JFET柵極到源極間的電壓下降,最終JFET源極和柵極間的電壓大約會(huì)平衡于一個(gè)JFET的夾斷電壓(Pinch off)的電壓值,相當(dāng)于由JFET柵極G到源極S方向的實(shí)際壓降等于這個(gè)夾斷值的負(fù)數(shù)。當(dāng)JFET對(duì)電容CAUX充電直至其儲(chǔ)存的電壓VCC上升達(dá)到啟動(dòng)電壓水準(zhǔn)時(shí),一個(gè)未示意出的驅(qū)動(dòng)控制模塊被觸發(fā)進(jìn)入工作狀態(tài),驅(qū)動(dòng)控制模塊用于產(chǎn)生初始脈沖信號(hào),并使得主開關(guān)Q1被該初始脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)在導(dǎo)通和關(guān)斷之間切換而開始工作,至此則電壓轉(zhuǎn)換器完成啟動(dòng)Start-Up程序。啟動(dòng)程序結(jié)束之后,依靠輔助繞組LAUX通過連接于它的第一端的二極管DAUX對(duì)電容CAUX進(jìn)行充電。另外,雖然圖1沒有示意出,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,還可以在輔助繞組LAUX的第一端和接地端GND之間連接一個(gè)分壓器,將分壓器采樣的分壓輸入給第一控制器104,從而第一控制器104利用該分壓器來實(shí)施次級(jí)側(cè)繞組的電流過零(ZCD)檢測(cè)或者是對(duì)次級(jí)側(cè)的輸出電壓進(jìn)行過壓檢測(cè)。以及主開關(guān)Q1的第一端如漏極連接到初級(jí)側(cè)繞組LP的一個(gè)第二端,主開關(guān)Q1的第二端如源極與接地端GND之間還連接有一個(gè)感應(yīng)電阻RS,流經(jīng)初級(jí)側(cè)繞組LP的電流值乘以感應(yīng)電阻RS的電阻值便可得到表示流經(jīng)初級(jí)側(cè)的電流大小的電壓VS,如果將該電壓VS輸入給第一控制器104,第一控制器104將這個(gè)電壓VS限定在一個(gè)預(yù)設(shè)的限制電壓VLIMIT范圍內(nèi),就可以對(duì)初級(jí)側(cè)的電流進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。
參見圖1,在完成啟動(dòng)程序使主開關(guān)Q1首次在導(dǎo)通和關(guān)斷之間切換后,一旦當(dāng)主開關(guān)Q1被關(guān)斷,次級(jí)側(cè)繞組LS的第一端即異名端極性為正,則在次級(jí)側(cè)繞組LS的第一端擷取的電壓可以作為啟動(dòng)電壓ST來開啟次級(jí)側(cè)的第二控制器105。第二控制器105實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)次級(jí)側(cè)的輸出電壓VO和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)負(fù)載18的電流IO,具體的方式例如,利用由串聯(lián)在輸出節(jié)點(diǎn)N20和次級(jí)側(cè)的參考地電位VSS之間的電阻RD1和RD2構(gòu)成的分壓器來獲取的一個(gè)分壓值,這個(gè)分壓值實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生于電阻RD1和RD2兩者互連處的節(jié)點(diǎn)并作為一個(gè)反饋電壓VFB回饋到第二控制器105。以及在輸出節(jié)點(diǎn)N20和次級(jí)側(cè)的參考地電位VSS之間串聯(lián)設(shè)置負(fù)載18和一個(gè)感測(cè)電阻RC,則流經(jīng)負(fù)載18的電流IO可以用感測(cè)電阻RC上的感測(cè)壓降VCS除以感測(cè)電阻RC的阻值來表示,換言之,感測(cè)壓降VCS可用來表征流經(jīng)負(fù)載18和感測(cè)電阻RC的負(fù)載電流值的大小。
參見圖6A,展示了第一控制器104和第二控制器105的部分組件,來達(dá)成上文提及 的由感測(cè)壓降VCS和反饋電壓VFB的變化來實(shí)時(shí)控制主開關(guān)Q1的導(dǎo)通或關(guān)斷的目的。第一控制器104和第二控制器105依靠耦合元件106進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互,耦合元件106包括兩個(gè)耦合電容C21和C22,下文將介紹第一、第二控制器104、105的工作機(jī)理。先行申明,第一控制器104和第二控制器105在以下內(nèi)容作為范例的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅僅是用于解釋本發(fā)明的發(fā)明精神,該等實(shí)施例有多種等價(jià)的變形形式,任何基于該等實(shí)施例而在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
在第二控制器105中,具有一個(gè)第一開關(guān)SW41和一個(gè)第二開關(guān)SW42,它們各自均包括第一端和第二端及控制端,作為電子開關(guān),控制端所施加的信號(hào)的高低邏輯狀態(tài)決定了第一端和第二端之間是關(guān)斷的還是導(dǎo)通的。該兩者串聯(lián)在偏壓電路105d和參照地電位VSS之間,例如第一開關(guān)SW41的第一端連接到偏壓電路105d而第二端連接到第二開關(guān)SW42的第一端,第二開關(guān)SW42的第二端則連接到參照地電位VSS,第一開關(guān)SW41和第二開關(guān)SW42受控于一個(gè)RS觸發(fā)器105a的Q輸出端(其中該RS觸發(fā)器的Q端口定義為輸出端、QN端口定義為Q非端或互補(bǔ)輸出端)產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ,例如控制信號(hào)SQ耦合到第一開關(guān)SW41的控制端,控制信號(hào)SQ通過反相器105e產(chǎn)生的反相信號(hào)耦合到第二開關(guān)SW42的控制端,當(dāng)然控制信號(hào)SQ也還可以通過一個(gè)緩沖器后再耦合到第一開關(guān)SW41的控制端。也就是說,第一開關(guān)SW41接通時(shí)第二開關(guān)SW42應(yīng)當(dāng)關(guān)斷或者第一開關(guān)SW41關(guān)斷時(shí)第二開關(guān)SW42應(yīng)當(dāng)接通。
針對(duì)第二控制器105而言,由分壓器的電阻RD1和RD2分壓擷取到輸出電壓VO的一個(gè)分壓值即反饋電壓VFB,將反饋電壓VFB輸入到第二控制器105中的一個(gè)第一比較器A1的反相輸入端,而在第一比較器A1的同相輸入端輸入一個(gè)第一參考電壓VREF?;蛘咦鳛槿〈答侂妷篤FB的方式,由與負(fù)載18串聯(lián)的感測(cè)電阻RC擷取到表征流經(jīng)負(fù)載18大小的感測(cè)電壓VCS,將感測(cè)電壓VCS輸入到第二控制器105中的第一比較器A1的反相輸入端。此外第一比較器A1的輸出端則連接到RS觸發(fā)器105a的置位端S,第二控制器105中的一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c輸出的信號(hào)SON輸入到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端R,而一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(One-Shot)或單擊電路105b則連接在RS觸發(fā)器105a的Q輸出端和導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c之間。在第二控制器105中位于第一開關(guān)SW41和第二開 關(guān)SW42到參照地電位VSS的一個(gè)支路上,該節(jié)點(diǎn)N2是第一開關(guān)SW41的第二端和第二開關(guān)SW42的第一端互連處的一個(gè)公共節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)N4連接到參照地電位VSS,并且節(jié)點(diǎn)N4是第二開關(guān)SW42的第二端處的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
針對(duì)第一控制器104而言,包括一個(gè)第二比較器A2,還具有與第二比較器A2的正相輸入端相連的一個(gè)節(jié)點(diǎn)N1,和具有一個(gè)連接于接地端GND的節(jié)點(diǎn)N3,還設(shè)置有連接在節(jié)點(diǎn)N1和節(jié)點(diǎn)N3之間的一個(gè)電阻R41。在第二比較器A2的反相輸入端輸入一個(gè)第二參考電壓VTH。其中第一控制器104的節(jié)點(diǎn)N1和第二控制器105的節(jié)點(diǎn)N2之間連接有屬于耦合元件106的一個(gè)電容C21,在第一控制器104的節(jié)點(diǎn)N3和第二控制器105的節(jié)點(diǎn)N4之間連接有屬于耦合元件106的一個(gè)電容C22。雖然耦合元件106和以太網(wǎng)的雙絞線結(jié)構(gòu)完全不同,但是它們有著相類似的數(shù)據(jù)傳輸功效,譬如節(jié)點(diǎn)N1實(shí)質(zhì)上可以視作第一控制器104的接收接口RX1+,節(jié)點(diǎn)N3可以視作第一控制器104的接收接口RX2-,與之相對(duì)應(yīng)的是,節(jié)點(diǎn)N2實(shí)質(zhì)上可以視作第二控制器105的發(fā)送接口TX1+,節(jié)點(diǎn)N4可以視作第二控制器105的發(fā)送接口TX2-。
現(xiàn)在從系統(tǒng)的角度來討論第一控制器104和第二控制器105之間的相互配合來產(chǎn)生控制主開關(guān)Q1的第一脈沖信號(hào)S1的實(shí)施方式,這需要借助圖6A和圖6B來解釋。當(dāng)?shù)诙刂破?05中第一比較器A1反相端單獨(dú)輸入反饋電壓VFB或單獨(dú)輸入感測(cè)電壓VCS時(shí),其中當(dāng)反饋電壓VFB或是感測(cè)電壓VCS開始比正相端的第一參考電壓VREF低時(shí),也即圖6B中發(fā)生于T1時(shí)刻的事件,第一比較器A1的輸出結(jié)果為邏輯高電平,所以RS觸發(fā)器105a被置位,使輸出端Q輸出的控制信號(hào)SQ跳轉(zhuǎn)到邏輯高電平,從而控制信號(hào)SQ接通圖6A中的第一開關(guān)SW41,但是控制信號(hào)SQ通過反相器105e反相后的信號(hào)為邏輯低電平所以會(huì)關(guān)斷第二開關(guān)SW42。由于第一開關(guān)SW41接通時(shí)第二開關(guān)SW42關(guān)斷,參照地電位VSS電位可低于接地端GND電位,所以從第二控制器105到第一控制器104之間傳遞信號(hào),會(huì)在沿著由偏壓電路105d、第一開關(guān)SW41、節(jié)點(diǎn)N2、電容C21、節(jié)點(diǎn)N1、電阻R41、節(jié)點(diǎn)N3、電容C22、節(jié)點(diǎn)N4、參照地電位VSS這樣的一個(gè)回路LOOP1上形成電流通路,此時(shí)偏壓電路105d提供的正電壓源開始沿著通過導(dǎo)通的第一開關(guān)SW41和節(jié)點(diǎn)N2給耦合元件106中的電容C21充電,那么節(jié)點(diǎn)N2處也即發(fā)送接口TX1+處的充 電電壓VTX1的變化狀況如圖6B所示,逐步上升。以及節(jié)點(diǎn)N1處也即接收接口RX1+處的充電電壓VRX1的變化狀況也如圖6B所示,由于電容C21兩端的電壓不能突變,所以T1時(shí)刻電壓VRX1幾乎具有最大值,而隨著電容C21的極板間電壓逐步抬升所以接收接口RX1+處的電壓VRX1逐步降低。此階段因?yàn)楣?jié)點(diǎn)N1處也即接收接口RX1+處的充電電壓VRX1大于第二參考電壓VTH,導(dǎo)致第二比較器A2的輸出結(jié)果也即產(chǎn)生的第一脈沖信號(hào)S1為邏輯高電平,從而由第一脈沖信號(hào)S1耦合到主開關(guān)Q1的控制端來接通主開關(guān)Q1。需要注意的是,因?yàn)榈谝幻}沖信號(hào)S1已經(jīng)開始來控制主開關(guān)Q1,所以在電壓轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)(Start-Up)階段,第一控制器104中的驅(qū)動(dòng)控制電路所輸出的用來控制主開關(guān)Q1的初始脈沖信號(hào)便停止產(chǎn)生,而開始完全由第一脈沖信號(hào)S1控制主開關(guān)Q1,除非是電壓轉(zhuǎn)換器重新啟動(dòng)上電而再次需要利用初始脈沖信號(hào)來啟動(dòng)主開關(guān)Q1。
參見圖6B,T1時(shí)刻導(dǎo)致的第一脈沖信號(hào)S1這種狀態(tài)持續(xù)到T2時(shí)刻,到了T2時(shí)刻,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c設(shè)定的導(dǎo)通時(shí)間TON結(jié)束,使得導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c會(huì)產(chǎn)生一個(gè)邏輯高電平的信號(hào)SON作為復(fù)位信號(hào)輸送到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端S,以至于RS觸發(fā)器105a的Q輸出端輸出的控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)成邏輯低電平,從而控制信號(hào)SQ關(guān)斷圖6A中的第一開關(guān)SW41,但是控制信號(hào)SQ通過反相器105e反相后的信號(hào)為邏輯高電平所以會(huì)接通第二開關(guān)SW42。由于第一開關(guān)SW41關(guān)斷時(shí)第二開關(guān)SW42接通,從第二控制器105到第一控制器104,會(huì)在沿著由節(jié)點(diǎn)N2、第二開關(guān)SW42、節(jié)點(diǎn)N4、電容C22、節(jié)點(diǎn)N3、電阻R41、節(jié)點(diǎn)N1、電容C21回到節(jié)點(diǎn)N2形成閉合的回路LOOP2,電容C21和電容C22充電儲(chǔ)存的一部分電荷會(huì)抵消中和以及被電阻R41消耗。所以從T2時(shí)刻開始,電容C21釋放電荷導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)N2處也即發(fā)送接口TX1+處的充電電壓VTX1逐步減小,在T2時(shí)刻因?yàn)殡娙軨21的電壓不能突變所以導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)N1處也即接收接口RX1+處的電壓VRX1被拉低到短暫出現(xiàn)的負(fù)值,隨著電容C21和電容C22釋放電荷導(dǎo)致接收接口RX1+處的電壓VRX1接近T3時(shí)刻靜態(tài)的零電位,而且節(jié)點(diǎn)N2處也即發(fā)送接口TX1+處的電壓VTX1也接近T3時(shí)刻靜態(tài)的零電位,此階段由于節(jié)點(diǎn)N1處也即接收接口RX1+處的電壓VRX1小于例如接近零電位的第二參考電壓VTH,導(dǎo)致第二比較器A2的輸出結(jié)果也即產(chǎn)生的第一脈沖信號(hào)S1為邏輯低電平,從而由第一脈沖信號(hào)S1來關(guān)斷主開關(guān)Q1。從圖6B中觀 察,T1時(shí)刻到T2時(shí)刻之間的導(dǎo)通時(shí)間TON是主開關(guān)Q1接通的階段,T2時(shí)刻到T3時(shí)刻之間的關(guān)斷時(shí)間TOFF是主開關(guān)Q1關(guān)斷的階段,再參見圖1,上文已經(jīng)交代第二脈沖信號(hào)S2是第一脈沖信號(hào)S1或者說是控制信號(hào)SQ的反相信號(hào),所以第二脈沖信號(hào)S2在導(dǎo)通時(shí)間TON和在關(guān)斷時(shí)間TOFF的邏輯狀態(tài)和第一脈沖信號(hào)S1相反,可以由第二控制器件105來產(chǎn)生該第二脈沖信號(hào)S2用于控制次級(jí)側(cè)的同步開關(guān)Q2。
在主開關(guān)Q1導(dǎo)通的階段,初級(jí)側(cè)電流流經(jīng)初級(jí)側(cè)繞組LP進(jìn)行儲(chǔ)能,此時(shí)由于同步開關(guān)Q2被關(guān)斷所以次級(jí)側(cè)繞組LS沒有電流通過,輸出電容COUT給負(fù)載18供電。在主開關(guān)Q1關(guān)斷的階段,初級(jí)側(cè)電流降低到零初級(jí)側(cè)繞組LP釋放能量,初級(jí)側(cè)繞組LP的能量傳送到次級(jí)側(cè)繞組LS和輔助繞組LAUX,此時(shí)同步開關(guān)Q2導(dǎo)通所以次級(jí)側(cè)繞組LS以及同步開關(guān)Q2中有電流通過,次級(jí)側(cè)繞組LS向負(fù)載18提供負(fù)載電流還給輸出電容COUT充電,輔助繞組LAUX也給充當(dāng)電源的電容CAUX充電。關(guān)于導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c決定該導(dǎo)通時(shí)間TON延時(shí)量度的方式,結(jié)合圖6A和圖6B,例如可以由RS觸發(fā)器105a輸出的控制信號(hào)SQ在T1時(shí)刻的上升沿Rising-edge來觸發(fā)一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生持續(xù)納秒級(jí)別的一個(gè)暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1,需要注意的是,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或單擊電路輸出的脈沖信號(hào)CLK通常具有暫態(tài)(Temporary State)和穩(wěn)態(tài)(Steady State)兩種邏輯狀態(tài),窄暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1僅僅是在控制信號(hào)SQ的上升沿的時(shí)刻為高電平(暫態(tài)階段),其他時(shí)間(穩(wěn)態(tài)階段)是低電平。高電平的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1通知導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c開始計(jì)時(shí),導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c在計(jì)時(shí)恰好到預(yù)設(shè)的導(dǎo)通時(shí)間TON結(jié)束的時(shí)刻,由導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c發(fā)送一個(gè)高電平信號(hào)SON來復(fù)位RS觸發(fā)器105a,因此這種控制模式實(shí)質(zhì)上可以認(rèn)為是恒定導(dǎo)通時(shí)間Constantly On Time的控制模式,基于本發(fā)明的發(fā)明精神,每個(gè)開關(guān)周期內(nèi),預(yù)設(shè)的恒定導(dǎo)通時(shí)間TON所持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)也可以調(diào)節(jié),例如可以設(shè)計(jì)出符合要求的最小恒定導(dǎo)通時(shí)間TON-MIN或最大恒定導(dǎo)通時(shí)間TON-MAX。
參見圖6C,是一種基于圖6A的可選實(shí)施方式??紤]到主開關(guān)Q1的開關(guān)頻率f隨著輸入電壓VIN增大而減小或隨著輸入電壓VIN減小而增大,且頻率f隨著導(dǎo)通時(shí)間TON增大而減小或隨著導(dǎo)通時(shí)間TON減小而增大,如果開關(guān)頻率f過小就會(huì)導(dǎo)致變壓器T的磁芯磁通發(fā)生無法恢復(fù)到磁滯回線的起始點(diǎn)使得磁芯過度飽和,例如輸入電壓VIN增大引起開 關(guān)頻率f過小就會(huì)導(dǎo)致變壓器T飽和,此時(shí)一旦磁芯無法承受電壓就容易燒毀。在該實(shí)施例中,將克服這個(gè)問題。在主開關(guān)Q1接通但是同步開關(guān)Q2關(guān)斷的時(shí)候,次級(jí)側(cè)繞組LS沒有電流通過,但是可以從次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端如同名端和同步開關(guān)Q2的第一端互連的一個(gè)節(jié)點(diǎn)處擷取這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓采樣量VSAM,而次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端在該時(shí)段的電壓VSAM大約是等于次級(jí)側(cè)繞組LS的匝數(shù)NS比上初級(jí)側(cè)繞組LP的匝數(shù)NP再將比值NS/NP乘以輸入電壓VIN所得到的計(jì)算結(jié)果,也就是說電壓VSAM與輸入電壓VIN的大小存在著關(guān)聯(lián)性?;谶@種關(guān)聯(lián)性,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c感知電壓VSAM的大小,藉此作為依據(jù),來產(chǎn)生合適的導(dǎo)通時(shí)間TON用以抑制開關(guān)頻率f減小到異常狀態(tài)所引起的磁芯飽和。正如圖6C、6D所示,感測(cè)壓降VCS或反饋電壓VFB比第一參考電壓VREF小就會(huì)導(dǎo)致第一比較器A1輸出高電平給RS觸發(fā)器105a的置位端S,RS觸發(fā)器105a的Q輸出端產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平,控制信號(hào)SQ輸出給單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b就會(huì)促使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b在控制信號(hào)SQ由低電平翻轉(zhuǎn)為高電平的上升沿的時(shí)刻產(chǎn)生高電平暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c包括一個(gè)采樣保持器(S/H)105c-1和一個(gè)電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2,還包括一個(gè)第三開關(guān)SW51以及一個(gè)電容CT,其中采樣保持器105c-1的輸入端連接到次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端如同名端,采樣保持器105c-1的輸出端連接到電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2的電壓輸入端,電源電壓VDD為電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2提供工作電壓,電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2的電流輸出端與電容CT的一端連接到節(jié)點(diǎn)NT,電容CT的相對(duì)另一端連接到接地端GND。第三開關(guān)SW51的第一端連接到節(jié)點(diǎn)NT而第二端連接到接地端GND從而使得第三開關(guān)SW51與電容CT是關(guān)系并聯(lián),第三開關(guān)SW51的控制端輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c還包括一個(gè)第三比較器A3,將第三比較器A3的正相輸入端連接到電容CT的一端也即充電節(jié)點(diǎn)NT,而在第三比較器A3的反相輸入端輸入一個(gè)第三參考電壓VP。
參見圖6C,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間TON的工作機(jī)制在于,利用采樣保持器105c-1采樣次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端如同名端的電壓VSAM,其采樣的時(shí)機(jī)例如是可以是主開關(guān)Q1導(dǎo)通而同步開關(guān)Q2關(guān)斷的時(shí)間,如果輸入電壓VIN越大則采樣保持器105c-1保持的電壓值就越大,導(dǎo)致電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2輸出的電流就越大。反之亦然, 輸入電壓VIN越小則采樣保持器105c-1保持的電壓值就越小,導(dǎo)致電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2輸出的電流就越小。由于用于驅(qū)動(dòng)第三開關(guān)SW51的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1僅僅在RS觸發(fā)器105a產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ的上升沿的時(shí)刻為高電平,其他時(shí)間為低電平,以至于控制信號(hào)SQ的上升沿的時(shí)刻第三開關(guān)SW51被瞬態(tài)接通,則電容CT存儲(chǔ)在其一端也即節(jié)點(diǎn)NT處的電荷在第三開關(guān)SW51被接通的這個(gè)時(shí)刻釋放掉,所以第三比較器A3的輸出端在此時(shí)會(huì)產(chǎn)生和輸出為低電平的信號(hào)SON。在圖6D中,控制信號(hào)SQ的上升沿的時(shí)刻,是一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET開始的時(shí)刻??刂菩盘?hào)SQ的上升沿這一動(dòng)作結(jié)束之后暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1又翻轉(zhuǎn)到低電平,只要第三開關(guān)SW51接通后被斷開,電容CT再次利用電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2輸出的電流進(jìn)行充電。一旦電容CT在導(dǎo)通時(shí)段TON內(nèi)持續(xù)充電,在導(dǎo)通時(shí)段TON結(jié)束后的關(guān)斷時(shí)段TOFF內(nèi)使節(jié)點(diǎn)NT處的電壓開始比第三參考電壓VP大。最終的結(jié)果是,使第三比較器A3的輸出端產(chǎn)生的信號(hào)SON由導(dǎo)通時(shí)段TON內(nèi)的低電平抬升到關(guān)斷時(shí)段TOFF內(nèi)的高電平,而信號(hào)SON又被輸入到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端R,所以高電平的信號(hào)SON會(huì)復(fù)位RS觸發(fā)器105a,讓其Q輸出端產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ由導(dǎo)通時(shí)段TON內(nèi)的高電平跌落到關(guān)斷時(shí)段TOFF內(nèi)的低電平。控制信號(hào)SQ在關(guān)斷時(shí)段TOFF內(nèi)持續(xù)為低電平,一直到關(guān)斷時(shí)段TOFF結(jié)束后還延續(xù)為低電平,除非下一次感測(cè)壓降VCS或反饋電壓VFB比第一參考電壓VREF小,第一比較器A1再次發(fā)出高電平來置位RS觸發(fā)器105a輸出高電平。而第三比較器A3的輸出端產(chǎn)生的信號(hào)SON在關(guān)斷時(shí)段TOFF內(nèi)持續(xù)為高電平,一直到關(guān)斷時(shí)段TOFF結(jié)束后還延續(xù)為高電平,除非直到下一次控制信號(hào)SQ具有上升沿,從而使暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1出現(xiàn)高電平來接通第三開關(guān)SW51,以至讓電容CT的節(jié)點(diǎn)NT瞬態(tài)放電,第三比較器A3才會(huì)再次產(chǎn)生低電平的信號(hào)SON。
參見圖6C,輸入電壓VIN越大則采樣保持器105c-1保持的電壓值也就越大,并導(dǎo)致電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2輸出的電流值就越大,從而減少充電時(shí)間,很快讓電容CT一端的節(jié)點(diǎn)NT處的電壓超過第三參考電壓VP,相當(dāng)于在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)縮短時(shí)段TON的時(shí)長(zhǎng),而該時(shí)段TON內(nèi)控制信號(hào)SQ是高電平且是主開關(guān)Q1的接通時(shí)間,所以當(dāng)輸入電壓VIN越大時(shí)導(dǎo)通時(shí)間TON卻被縮短,與之對(duì)應(yīng),時(shí)段TOFF內(nèi)控制信號(hào)SQ是低電平且是主開關(guān)Q1的關(guān)斷時(shí)間。換言之,雖然輸入電壓VIN增大意欲降低開關(guān)頻率f,但是接通時(shí)間 TON被縮短的效果是抑制了開關(guān)頻率f的降低程度。反之亦然,一旦輸入電壓VIN越小,則采樣保持器105c-1保持的電壓值就越小,導(dǎo)致電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2輸出的電流值就越小,而拖延充電時(shí)間,最后以比較慢的速度才讓電容CT一端的節(jié)點(diǎn)NT處的電壓超過第三參考電壓VP,相當(dāng)于在整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)是適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)了時(shí)段TON的時(shí)間長(zhǎng)度,所以輸入電壓VIN越小而導(dǎo)致主開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間TON卻被延長(zhǎng)。換言之,雖然輸入電壓VIN降低意欲增大開關(guān)頻率f,但是接通時(shí)間TON被延長(zhǎng)的效果是抑制了開關(guān)頻率f的增大程度。顯然,本發(fā)明的這種實(shí)施例能夠極佳的保障開關(guān)頻率f的相對(duì)穩(wěn)態(tài)。
例如非連續(xù)DCM模式下開關(guān)頻率f=(2×IO×L×VO)÷{(VIN)2×(TON)2},其中L是變壓器T的等效電感值,按照本發(fā)明上文提供的方案,顯然無論是輸入電壓VIN降低還是增加,函數(shù)關(guān)系中的(VIN)2×(TON)2這一項(xiàng)計(jì)算值的變化尺度并不大,都可以抑制開關(guān)頻率f的變化量/幅度從而避免變壓器T進(jìn)入飽和被損壞。
參見圖7A,較之圖6A的實(shí)施例,最主要的區(qū)別是改變了耦合元件106的組件類型而其他的特征則基本相同。耦合元件106是脈沖變壓器PT,其中第二控制器105的電路和產(chǎn)生控制信號(hào)SQ的方式在上文中已經(jīng)解釋,不再贅述。在這個(gè)實(shí)施例中,該脈沖變壓器PT作為第一控制器104和第二控制器105之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)交互的傳輸媒介,具有初級(jí)側(cè)或稱一次測(cè)繞組LPT1和次級(jí)側(cè)或稱二次側(cè)繞組LPT2,初級(jí)側(cè)繞組LPT1連接到第二控制器105,次級(jí)側(cè)繞組LPT2連接到第一控制器104。初級(jí)側(cè)繞組LPT1具備的第一端如同名端用來接收RS觸發(fā)器105a所產(chǎn)的控制信號(hào)SQ以及第二端如異名端耦合到參照地電位VSS,次級(jí)側(cè)繞組LPT2具備的第一端如同名端可以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)主開關(guān)Q1的第一脈沖信號(hào)S1以及第二端如異名端用來耦合到接地端GND。雖然在初級(jí)側(cè)繞組LPT1的第一端直接輸入控制信號(hào)SQ,而將次級(jí)側(cè)繞組LPT2的第一端的輸出結(jié)果直接作為第一脈沖信號(hào)S1在理論上是可行的,但是為了保障信號(hào)不傳錯(cuò),本發(fā)明提供了圖7A的實(shí)施例??刂菩盘?hào)SQ可以傳輸?shù)浇o一個(gè)緩沖器A4的輸入端,緩沖器A4的輸出端即節(jié)點(diǎn)N5處和初級(jí)側(cè)繞組LPT1的第一端之間連接一個(gè)電容C52,初級(jí)側(cè)繞組LPT1的第二端在節(jié)點(diǎn)N7處連接到一個(gè)較低的電位或說是參照地電位VSS。次級(jí)側(cè)繞組LPT2的第一端和一個(gè)用于輸出第一脈沖信號(hào)S1的信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)NS之間連接一個(gè)電容C51,次級(jí)側(cè)繞組LPT2的第二端 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)N6處連接到接地端GND。并且可選的將一個(gè)二極管D51的陰極連接到節(jié)點(diǎn)NS而陽(yáng)極在節(jié)點(diǎn)N6處連接到接地端GND,以及可選的還可以在節(jié)點(diǎn)NS和節(jié)點(diǎn)N6之間連接一個(gè)電阻R51。脈沖變壓器PT的工作機(jī)制體現(xiàn)在,電容C52隔離直流電,當(dāng)控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)為高電平時(shí)給電容C52充電,也會(huì)抬升初級(jí)側(cè)繞組LPT1的第一端如同名端的電位。如圖7B的位于初級(jí)側(cè)繞組LPT1第一端節(jié)點(diǎn)處的發(fā)送接口TX1+的電壓VTX1的粗略波形,初級(jí)側(cè)繞組LPT1第二端的節(jié)點(diǎn)處視為發(fā)送接口TX2-,脈沖變壓器PT將控制信號(hào)SQ傳遞到次級(jí)側(cè)繞組LPT2,次級(jí)側(cè)繞組LPT2的第一端如同名端的電位也抬升,如圖7B的位于次級(jí)側(cè)繞組LPT2第一端節(jié)點(diǎn)處的接收接口RX1+的電壓VRX1的粗略波形,次級(jí)側(cè)繞組LPT2第二端的節(jié)點(diǎn)處視為接收接口RX2-。該過程中由于電容C51的耦合作用也會(huì)將節(jié)點(diǎn)NS的電位同步抬升起來,如果采用肖特基二極管D51則二極管D51的箝位效應(yīng)還可以使得節(jié)點(diǎn)NS的電位迅速增大,從而在節(jié)點(diǎn)NS處輸出高電平的第一脈沖信號(hào)S1。與之相反的是,一旦當(dāng)控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)為低電平時(shí)電容C52就會(huì)通過初級(jí)側(cè)繞組LPT1放電,電容C51也通過次級(jí)側(cè)繞組LPT2和電阻R51放電,使得信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)NS的電位迅速跌落,從而在信號(hào)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)NS處產(chǎn)生低電平的第一脈沖信號(hào)S1,第一脈沖信號(hào)S1隨著控制信號(hào)SQ的邏輯狀態(tài)翻轉(zhuǎn)而同步變化。第二脈沖信號(hào)S2是第一脈沖信號(hào)S1的反相信號(hào),波形圖如圖7B。
參見圖7C,該實(shí)施例與圖7A略有區(qū)別,在圖7A的實(shí)施例中第二控制器105中的第一比較器A1的反相輸入端被輸入了反饋電壓VFB或者感測(cè)電壓VCS其中之一,但圖7C的實(shí)施例中濾波器105g的輸出和放大器105h的輸出通過一個(gè)加法器105i相加后再送入到第一比較器A1的反相輸入端。在圖1中輸出節(jié)點(diǎn)N20處或者是在后文即將詳細(xì)介紹的如圖8所示的實(shí)施例的輸出節(jié)點(diǎn)N20處的實(shí)際紋波電壓Ripple的波形帶有交流成分和直流成分,紋波電壓的平均電壓值相當(dāng)于直流成分的電壓水準(zhǔn),而總的紋波電壓減去直流成分的電壓值實(shí)質(zhì)上就等于交流成分的電壓值。反饋電壓VFB因?yàn)槭禽敵龉?jié)點(diǎn)N20處擷取的分壓值,所以其本質(zhì)上也是實(shí)際紋波電壓的一個(gè)分壓。另外感測(cè)電壓VCS表征的是負(fù)載電流IO的大小,呈現(xiàn)出交直流特性的負(fù)載電流IO帶有的直流電流成分遠(yuǎn)大于它帶有的交流電流成分,所以感測(cè)電壓VCS也是交直流信號(hào),它的平均電壓值等于它的直流成分的電壓 值。在圖7C中,實(shí)際紋波電壓被輸送至一個(gè)濾波器105g,該濾波器用于濾除實(shí)際紋波電壓的直流成分而僅僅保留和輸出交流成分,可認(rèn)為濾波器105g將反饋電壓VFB的的總電壓值減去它當(dāng)中直流成分的電壓值便得到它當(dāng)中的交流成分的電壓值。在圖7C中,負(fù)載電流IO在感測(cè)電阻RC上產(chǎn)生的壓降即感測(cè)電壓VCS被輸送至一個(gè)放大器105h,感測(cè)電壓VCS由放大器105h放大后輸出。濾波器105g將濾除反饋電壓VFB的直流成分而得到的交流成分的信號(hào)輸出給加法器105i,放大器105h將感測(cè)電壓VCS處理放大的帶有交流成分和直流成分的信號(hào)輸出給加法器105i,加法器105i將濾波器105g輸出的信號(hào)和放大器105h輸出的信號(hào)相加后再送入到第一比較器A1的反相輸入端。圖7C的實(shí)施例除了第一比較器A1的反相輸入端不是直接的反饋電壓VFB或感測(cè)電壓VCS之外,其他的與圖7A完全相同。并且加法器105i將濾波器105g輸出的信號(hào)和放大器105h輸出的信號(hào)相加后輸入到第一比較器A1的反相輸入端這種方案,來取代第一比較器A1的反相輸入端的反饋電壓VFB或感測(cè)電壓VCS,還適用于圖6A和圖6C的實(shí)施例。
參見圖8,該實(shí)施例與圖1的最大區(qū)別是次級(jí)側(cè)繞組LS的第一端如異名端通過一個(gè)整流二極管DREC連接到輸出節(jié)點(diǎn)N20。并且圖1中的同步開關(guān)Q2也可以被摒棄,此時(shí)次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端如同名端可以直接耦合到參照地電位VSS。整流二極管DREC的陽(yáng)極連接到次級(jí)側(cè)繞組LS的第一端而陰極連接到輸出節(jié)點(diǎn)N20,啟動(dòng)電壓ST可以從整流二極管DREC的陰極處擷取。如果同步開關(guān)Q2被取消則無需再產(chǎn)生第二脈沖信號(hào)S2,除此之外,圖8的運(yùn)作工作機(jī)制與圖1相同,這里不予贅述。
在電壓轉(zhuǎn)換器中,如果負(fù)載18變輕或空載時(shí),負(fù)載電流IO就會(huì)顯著降低,這同樣也會(huì)導(dǎo)致主開關(guān)Q1的開關(guān)頻率f降低,這里提及的負(fù)載18的輕載Light load情況或者是空載Empty load是相對(duì)它的重載Heavy load情況而言。而且開關(guān)頻率f與電壓轉(zhuǎn)換器是否進(jìn)入音頻區(qū)息息相關(guān),如果開關(guān)頻率f過低會(huì)產(chǎn)生寄生振蕩,例如電器使用者如果聽到變壓器發(fā)出的嘯叫聲可能就是開關(guān)頻率f降低到20Hz左右。
參見圖9,在該實(shí)施例中將會(huì)介紹電壓轉(zhuǎn)換器自適應(yīng)的決解開關(guān)頻率f降低引起的音頻不適感。無論是圖6A還是圖7A或是圖7C的實(shí)施例,將反饋電壓VFB或感測(cè)電壓VCS或加法器105i輸出的信號(hào)其中之一視為偵測(cè)信號(hào)DE,因此偵測(cè)信號(hào)DE可以用于表征提 供給負(fù)載18的輸出電壓VO和/或負(fù)載電流IO的實(shí)時(shí)大小情況。此偵測(cè)信號(hào)DE輸入到第一比較器A1的反相輸入端,第一參考電壓值VREF輸入到第一比較器A1的正相輸入端,當(dāng)偵測(cè)信號(hào)DE低于第一參考電壓值VREF時(shí),第一比較器A1輸出的高電平使RS觸發(fā)器105a的置位端S置位,RS觸發(fā)器105a開始輸出高電平的控制信號(hào)SQ,當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c產(chǎn)生高電平的信號(hào)SON輸送到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端R時(shí)RS觸發(fā)器105a開始輸出低電平的控制信號(hào)SQ,這在上文中已經(jīng)詳細(xì)介紹,不予贅述。在圖9的實(shí)施例中,僅僅示意出了電壓轉(zhuǎn)換器的一部分組件,同時(shí)還特意展示了導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c的一種可選但非必須的實(shí)施例。在圖9和圖10中,一旦當(dāng)偵測(cè)信號(hào)DE低于第一參考電壓值VREF,控制信號(hào)SQ從低電平跳變到高電平的上升沿的時(shí)刻觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b發(fā)出暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK。在圖10的實(shí)施例中,以偵測(cè)信號(hào)DE低于第一參考電壓值VREF的兩個(gè)相鄰時(shí)段為例進(jìn)行闡明,譬如,在一個(gè)第一時(shí)段TIME1發(fā)生了偵測(cè)信號(hào)DE(例如某一個(gè)偵測(cè)信號(hào)DE1)低于第一參考電壓值VREF的情況,此時(shí)刻電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)通過產(chǎn)生控制信號(hào)SQ1接通主開關(guān)Q1來調(diào)制增大輸出電壓VO和/或負(fù)載電流IO,從而藉由電壓調(diào)制使得第一時(shí)段TIME1結(jié)束點(diǎn)偵測(cè)信號(hào)DE恰好回歸到大于第一參考電壓值VREF的狀態(tài),后來在一個(gè)第二時(shí)段TIME2又發(fā)生了偵測(cè)信號(hào)DE(例如某一個(gè)偵測(cè)信號(hào)DE2)再次低于第一參考電壓值VREF的情況,電壓轉(zhuǎn)換器需要再次通過產(chǎn)生控制信號(hào)SQ2控制接通主開關(guān)Q1來調(diào)制增大輸出電壓VO和/或負(fù)載電流IO,經(jīng)電壓調(diào)制使得第二時(shí)段TIME2結(jié)束點(diǎn)偵測(cè)信號(hào)DE恰好回歸到大于第一參考電壓值VREF,如此循環(huán)。
參見圖10,在第一時(shí)段TIME1內(nèi)偵測(cè)信號(hào)DE1低于第一參考電壓值VREF,在第一時(shí)段TIME1起始時(shí)刻,第一比較器A1的高電平比較結(jié)果使RS觸發(fā)器105a置位產(chǎn)生高電平的控制信號(hào)SQ1,此一時(shí)刻,控制信號(hào)SQ1由之前的低電平翻轉(zhuǎn)到高電平的上升沿使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b被單擊發(fā)出高電平的窄脈沖也即暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL1,該過程可以結(jié)合圖6A和圖7A或圖7C來理解。由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL1觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c開始進(jìn)行導(dǎo)通時(shí)間TON1的計(jì)時(shí),在主開關(guān)Q1接通的導(dǎo)通時(shí)間TON1內(nèi)第三比較器A3發(fā)出的信號(hào)SON1持續(xù)為低電平。至導(dǎo)通時(shí)間TON1結(jié)束后,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c中的第三比較器A3發(fā)出高電平的信號(hào)SON1作為復(fù)位信號(hào),讓RS觸發(fā)器 105a復(fù)位并使控制信號(hào)SQ1翻轉(zhuǎn)到低電平狀態(tài)。在第一時(shí)段TIME1內(nèi),主開關(guān)Q1可以有多個(gè)開關(guān)周期而不止圖示的數(shù)量,一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A從第一時(shí)段TIME1的起始時(shí)間點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)開關(guān)周期直至在該預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A結(jié)束時(shí),偵測(cè)電壓DE按照預(yù)期的設(shè)想要大于第一參考電壓VREF,此時(shí)控制信號(hào)SQ1為低電平,而且該時(shí)刻又因?yàn)闀簯B(tài)脈沖信號(hào)CLK1后續(xù)的下一個(gè)高電平的窄暫態(tài)脈沖信號(hào)還沒出現(xiàn),所以電容CT還沒有瞬態(tài)放電,則第三比較器A3輸出的信號(hào)SON1維持在高電平。
參見圖10,在第一時(shí)段TIME1結(jié)束之后,由于電壓轉(zhuǎn)換器的電壓調(diào)制效果,使得偵測(cè)信號(hào)DE回歸到大于第一參考電壓值VREF的狀態(tài),此時(shí)第一比較器A1的比較結(jié)果為低電平。間隔一段時(shí)間后,后來在一個(gè)第二時(shí)段TIME2偵測(cè)信號(hào)DE2再次低于第一參考電壓值VREF,在第二時(shí)段TIME2起始時(shí)刻,第一比較器A1的高電平比較結(jié)果使RS觸發(fā)器105a置位產(chǎn)生高電平的控制信號(hào)SQ2,此一時(shí)刻,控制信號(hào)SQ2由之前的低電平翻轉(zhuǎn)到高電平的上升沿,使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b被單擊而發(fā)出高電平的窄脈沖也即暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL2。由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL2觸發(fā)電容CT放電而低于第三參考電壓VP,此時(shí)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c開始進(jìn)行導(dǎo)通時(shí)間TON2的計(jì)時(shí),在主開關(guān)Q1接通的導(dǎo)通時(shí)間TON2內(nèi)第三比較器A3發(fā)出的信號(hào)SON2持續(xù)為低電平。至導(dǎo)通時(shí)間TON2結(jié)束后,電容CT充電至超過第三參考電壓VP,導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c中的第三比較器A3發(fā)出高電平的信號(hào)SON2作為復(fù)位信號(hào),讓RS觸發(fā)器105a復(fù)位并使控制信號(hào)SQ2翻轉(zhuǎn)到低電平狀態(tài)。同樣在第二時(shí)段TIME2內(nèi),主開關(guān)Q1也可以有多個(gè)開關(guān)周期而不止圖示的數(shù)量,一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B從第二時(shí)段TIME2的起始時(shí)間點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)開關(guān)周期直至在該預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B結(jié)束時(shí),偵測(cè)電壓DE按照預(yù)期的設(shè)想會(huì)大于第一參考電壓VREF來滿足負(fù)載需求,此時(shí)控制信號(hào)SQ2為低電平,而且該時(shí)刻又因?yàn)闀簯B(tài)脈沖信號(hào)CLK2后續(xù)的下一個(gè)高電平的窄暫態(tài)脈沖信號(hào)還沒出現(xiàn),所以電容CT還沒有瞬態(tài)放電,則第三比較器A3輸出的信號(hào)SON2維持在高電平。
參見圖9,下文將以相鄰的前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A和后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B所發(fā)生的反饋電壓VFB或感測(cè)電壓VCS或加法器105i的輸出信號(hào)低于第一參考電壓VREF的情況為例,來闡明在開關(guān)頻率f過低時(shí),本發(fā)明是如何避免變壓器T嘯叫并引導(dǎo)開關(guān)頻率f脫 離音頻區(qū)的。反饋電壓VFB或感測(cè)電壓VCS或加法器105i的輸出信號(hào)任意之一視為偵測(cè)信號(hào)DE。在圖9和圖10中,前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)控制信號(hào)SQ1時(shí)刻產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1具有頻率值F,因?yàn)樵摃r(shí)間段內(nèi)暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的高電平窄脈沖的數(shù)量可能不止一次,所以頻率值F也可能會(huì)存在著一個(gè)或多個(gè)的情況。在圖9中,提供的一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生器113至少包括振蕩器113a和分頻器113b,振蕩器113a產(chǎn)生振蕩信號(hào)并且輸出給分頻器113b,而分頻器113b則改變振蕩信號(hào)的頻率來提供一個(gè)上頻率臨界值FH和一個(gè)下頻率臨界值FL輸出給頻率比較器114作為參考頻率,藉此該頻率比較器114可將控制信號(hào)SQ1上升沿觸發(fā)的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1所具有的頻率值F與上頻率臨界值FH和該下頻率臨界值FL進(jìn)行比較。計(jì)數(shù)器115帶有加法計(jì)算器和減法計(jì)數(shù)器,并且計(jì)數(shù)器115的初始計(jì)數(shù)值可以預(yù)先賦值,在某一個(gè)頻率值F大于上頻率臨界值FH時(shí)限定計(jì)數(shù)器115在被賦值的計(jì)數(shù)初始值的基礎(chǔ)上減1,在某一個(gè)頻率值F低于下頻率臨界值FL時(shí)限定計(jì)數(shù)器115在被賦值的計(jì)數(shù)初始值的基礎(chǔ)上加1,至于是執(zhí)行加運(yùn)算還是執(zhí)行減運(yùn)算全由頻率比較器114的比較結(jié)果決定,比較結(jié)果傳遞至計(jì)數(shù)器115,計(jì)數(shù)器115藉由該結(jié)果執(zhí)行先前定義的運(yùn)算規(guī)則。在預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi),按照每一個(gè)高電平窄暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的所對(duì)應(yīng)的頻率值F的大小與參考頻率的比對(duì)結(jié)果,使得計(jì)數(shù)器115依序要么加1要么減1,而且基于頻率值F對(duì)應(yīng)的種類數(shù)目(如5個(gè)不同的頻率值)而使計(jì)數(shù)器115執(zhí)行的相同數(shù)目(如計(jì)數(shù)5次)的計(jì)數(shù)次數(shù),最終計(jì)數(shù)器115會(huì)產(chǎn)生一個(gè)總計(jì)數(shù)值。此外計(jì)數(shù)器115還有定義有計(jì)數(shù)條件,即給計(jì)數(shù)器115限定一個(gè)上臨界計(jì)數(shù)值和一個(gè)下臨界計(jì)數(shù)值,一旦當(dāng)總計(jì)數(shù)值超過上臨界計(jì)數(shù)值時(shí)則定義總計(jì)數(shù)值等于上臨界計(jì)數(shù)值,或者當(dāng)總計(jì)數(shù)值低于下臨界計(jì)數(shù)值時(shí)則定義總計(jì)數(shù)值等于下臨界計(jì)數(shù)值。或當(dāng)總計(jì)數(shù)值等于上臨界計(jì)數(shù)值或下臨界計(jì)數(shù)值其中之一時(shí),定義總計(jì)數(shù)值無需改變。
為了方便理解,假定在示范性但非限制性的實(shí)施例中,在預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)數(shù)個(gè)高電平窄暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1對(duì)應(yīng)具有五種不同的頻率,也可以認(rèn)為暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的頻率值F的總數(shù)目為五。在這種情況下,計(jì)數(shù)器115的計(jì)數(shù)初始值以體現(xiàn)為兩位的二進(jìn)制的碼元BIT[00]為例,下臨界計(jì)數(shù)值被定義為兩位的二進(jìn)制的碼元BIT[00],而上臨界計(jì)數(shù)值被定義為兩位的二進(jìn)制的碼元BIT[11]。暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的頻率值F的總數(shù)目 為五時(shí),每個(gè)頻率值按照出現(xiàn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)先后跟上頻率臨界值FH和該下頻率臨界值FL進(jìn)行比較,由頻率比較器114來執(zhí)行,前后比較得到的結(jié)果假定分別是:第一個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL、第二個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH、第三個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL、第四個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH、第五個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL,按照上文定義的計(jì)數(shù)規(guī)則,計(jì)數(shù)器115對(duì)數(shù)個(gè)高電平窄暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的數(shù)目計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器115在計(jì)數(shù)初始值BIT[00]的基礎(chǔ)上前后五次執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟體現(xiàn)在:第一個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第二個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第三個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第四個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第五個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1,所以計(jì)數(shù)初始值BIT[00]逢二進(jìn)一經(jīng)過依序前后合計(jì)五次計(jì)數(shù)后得到的總計(jì)數(shù)值是BIT[01]。在另外一個(gè)范例中,假定上文提及的計(jì)數(shù)初始值BIT[00]和下臨界計(jì)數(shù)值BIT[00]和上臨界計(jì)數(shù)值BIT[11]不變,但是五個(gè)頻率值的范圍發(fā)生了改變,計(jì)數(shù)器115在計(jì)數(shù)初始值BIT[00]的基礎(chǔ)上前后五次執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟體現(xiàn)在:第一個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第二個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第三個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第四個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第五個(gè)頻率值高于上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1,在這種情況下總計(jì)數(shù)值小于下臨界計(jì)數(shù)值BIT[00],所以被賦值的下臨界計(jì)數(shù)值BIT[00]最終就視為總計(jì)數(shù)值。在另外一個(gè)相反的范例中,假定計(jì)數(shù)初始值BIT[00]和下臨界計(jì)數(shù)值BIT[00]和上臨界計(jì)數(shù)值BIT[11]不變,但是五個(gè)頻率值的范圍發(fā)生了改變,計(jì)數(shù)器115在計(jì)數(shù)初始值BIT[00]的基礎(chǔ)上前后五次執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟體現(xiàn)在:第一個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比 較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第二個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第三個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第四個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第五個(gè)頻率值低于下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1,在這種情況下五次計(jì)數(shù)后的總計(jì)數(shù)值大于上臨界計(jì)數(shù)值BIT[11],所以被賦值的上臨界計(jì)數(shù)值BIT[11]最終就視為總計(jì)數(shù)值。
參見圖9和圖10,上文介紹的計(jì)數(shù)器115對(duì)暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的頻率值F的計(jì)數(shù)發(fā)生在上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi),而且總計(jì)數(shù)值最后被計(jì)數(shù)器115傳輸和編碼/燒錄到一個(gè)寄存器116中儲(chǔ)存。在上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)計(jì)數(shù)頻率值F的意義在于,使相鄰的下一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間TON2相對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間TON1被調(diào)整,而實(shí)施調(diào)整的依據(jù)就是頻率值F所對(duì)應(yīng)的總計(jì)數(shù)值。調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間TON2的方式參見圖9,在圖9的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c中,主要包括一個(gè)固定電流源110和兩個(gè)可選的附加電流源111、112,還包括一個(gè)第三開關(guān)SW51以及一個(gè)電容CT,電源電壓VDD為固定電流源110和兩個(gè)附加電流源111、112提供工作電壓。其中固定電流源110輸出的電流I0直接輸送到CT的一端節(jié)點(diǎn)NT處而可以持續(xù)為電容CT充電,電容CT的相對(duì)另一端連接到接地端GND。但是附加電流源111與電容CT一端的節(jié)點(diǎn)NT之間連接到一個(gè)第四開關(guān)SW61,第四開關(guān)SW61的第一端接收附加電流源111輸出的電流I1而第二端連接到節(jié)點(diǎn)NT,只有第四開關(guān)SW61的控制端在接收到高電平而使得該第四開關(guān)SW61導(dǎo)通時(shí),附加電流源111輸出的電流I1才會(huì)從節(jié)點(diǎn)NT處為電容CT充電。同理,另一個(gè)附加電流源112與電容CT一端的節(jié)點(diǎn)NT之間連接到另一個(gè)第五開關(guān)SW62,第五開關(guān)SW62的第一端接收附加電流源112輸出的電流I2而第二端連接到節(jié)點(diǎn)NT,只有第五開關(guān)SW62的控制端在接收到高電平使得該第五開關(guān)SW62導(dǎo)通時(shí),附加電流源112輸出的電流I2才會(huì)從節(jié)點(diǎn)NT處為電容CT充電。電壓電流轉(zhuǎn)換器105c-2中的一個(gè)第三開關(guān)SW51的第一端連接到節(jié)點(diǎn)NT而第二端連接到接地端GND從而使得第三開關(guān)SW51與電容CT是關(guān)系并聯(lián),第三開 關(guān)SW51的控制端輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b在上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)由控制信號(hào)SQ1的上升沿來形成的高電平暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1,第三開關(guān)SW51被瞬態(tài)接通,則電容CT存儲(chǔ)在其一端也即節(jié)點(diǎn)NT處的電荷在第三開關(guān)SW51被接通的這個(gè)時(shí)刻釋放掉,所以第三比較器A3的輸出端在此時(shí)會(huì)產(chǎn)生低電平的信號(hào)SON1??刂菩盘?hào)SQ1的上升沿之后暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK1的高電平窄脈沖回落到低電平,固定電流源110開始向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電,如果第四開關(guān)SW61被接通則附加電流源111和固定電流源110一起向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電,如果第五開關(guān)SW62被接通則附加電流源112也和固定電流源110一起向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電。由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL1觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c開始進(jìn)行導(dǎo)通時(shí)間TON1的計(jì)時(shí),在主開關(guān)Q1接通的導(dǎo)通時(shí)間TON1內(nèi)第三比較器A3發(fā)出的信號(hào)SON1持續(xù)為低電平。一旦電容CT在導(dǎo)通時(shí)段TON1內(nèi)持續(xù)充電,在導(dǎo)通時(shí)段TON1結(jié)束后電容CT的節(jié)點(diǎn)NT處的電壓開始比第三參考電壓VP大使得第三比較器A3的輸出端產(chǎn)生的信號(hào)SON1在導(dǎo)通時(shí)段TON1結(jié)束時(shí)翻轉(zhuǎn)到關(guān)斷時(shí)段TOFF1內(nèi)的高電平,而信號(hào)SON1又被輸入到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端R,所以高電平的信號(hào)SON1會(huì)復(fù)位RS觸發(fā)器105a,讓Q輸出端產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ1由導(dǎo)通時(shí)段TON1內(nèi)的高電平跌落到關(guān)斷時(shí)段TOFF1內(nèi)的低電平,從而關(guān)斷主開關(guān)Q1。如果主開關(guān)Q1在第一個(gè)開關(guān)周期之后偵測(cè)電壓DE仍然低于第一參考電壓VREF,則主開關(guān)Q1將開始執(zhí)行第二個(gè)開關(guān)周期,以此類推,直至預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A結(jié)束時(shí)偵測(cè)電壓DE按照預(yù)期的設(shè)想要大于第一參考電壓VREF。按照這種開關(guān)模式,主開關(guān)Q1在導(dǎo)通時(shí)段TON1內(nèi)被接通而在關(guān)斷時(shí)段TOFF1內(nèi)被關(guān)斷的動(dòng)作,在整個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)可以循環(huán)多次。
第二控制器105根據(jù)上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)計(jì)數(shù)器115的總計(jì)數(shù)值,來產(chǎn)生下一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)的控制信號(hào)SQ2及其上升沿的時(shí)刻的高電平窄脈沖CLK2。這種工作機(jī)制體現(xiàn)在:如果上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)開關(guān)頻率f過低導(dǎo)致變壓器T進(jìn)入嘯叫的音頻區(qū),使得計(jì)數(shù)器115最終的總計(jì)數(shù)值因?yàn)槔奂拥乃惴ǘ笥陬A(yù)設(shè)的初始計(jì)數(shù)值,該總計(jì)數(shù)值被存儲(chǔ)在寄存器116中,并且寄存器116所寫入的二進(jìn)制碼元被作為控制電子開關(guān)也即第四開關(guān)SW61和第五開關(guān)SW62是否接通的控制信號(hào),一旦開關(guān)頻率f過低使總計(jì)數(shù)值大于初始計(jì)數(shù)值,例如寄存器116寫入的總計(jì)數(shù)值是比特BIT[01],或?qū)懭胍暈? 總計(jì)數(shù)值的上臨界計(jì)數(shù)值BIT[11],它們比計(jì)數(shù)初始值碼元BIT[00]大。
按照上文介紹的例子,總計(jì)數(shù)值BIT[01]被作為第四開關(guān)SW61和第五開關(guān)SW62的控制信號(hào),較高位的0控制第四開關(guān)SW61關(guān)斷,較低位的1控制第五開關(guān)SW62接通?;蚩傆?jì)數(shù)值BIT[11]被作為第四開關(guān)SW61和第五開關(guān)SW62的控制信號(hào),較高位的1控制第四開關(guān)SW61接通,較低位的1控制第五開關(guān)SW62接通。值得注意的是,圖9中導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c僅僅是展示了模型化的示意圖,有些常識(shí)性的內(nèi)容并沒有展示,例如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知,寄存器的控制信號(hào)數(shù)據(jù)在某些實(shí)施例中需要先行通過譯碼器譯碼后再利用一組譯碼信號(hào)來有效接通或關(guān)斷相應(yīng)的開關(guān)。
在下一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)發(fā)生偵測(cè)電壓DE低于第一參考電壓VREF時(shí),這個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)的控制信號(hào)SQ2的上升沿觸發(fā)的高電平窄脈沖的暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK2一旦讓第三開關(guān)SW51被瞬態(tài)接通,電容CT存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)NT處的電荷藉由第三開關(guān)SW51釋放掉,所以第三比較器A3的輸出端在此時(shí)會(huì)產(chǎn)生低電平的信號(hào)SON2??刂菩盘?hào)SQ2的上升沿之后暫態(tài)脈沖信號(hào)CLK2的高電平窄脈沖回落到低電平,固定電流源110開始向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電,如果第四開關(guān)SW61被接通則附加電流源111也和固定電流源110一起向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電,如果第五開關(guān)SW62被接通則附加電流源112也和固定電流源110一起向電容CT的節(jié)點(diǎn)NT充電。寄存器116的總計(jì)數(shù)值BIT[01]控制第四開關(guān)SW61關(guān)斷而控制第五開關(guān)SW62接通,所以附加電流源112輸出的電流I2和固定電流源110輸出的電流I0直接輸送到電容CT的一端節(jié)點(diǎn)NT處為電容CT充電,顯然電流之和(I0+I2)相對(duì)于單純的電流I0充電速度更快,所以下一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)相對(duì)于上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A可以很快就將電容CT充滿,速度更快。相同的道理,寄存器116的總計(jì)數(shù)值BIT[11]控制第四開關(guān)SW61、第五開關(guān)SW62接通,所以附加電流源111輸出的電流I1、附加電流源112輸出的電流I2和固定電流源110輸出的電流I0直接輸送到電容CT的一端節(jié)點(diǎn)NT處為電容CT充電,顯然電流之和(I0+I1+I2)相對(duì)于單純的電流I0充電速度更快,所以下一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)相對(duì)于上一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A可以很快就將電容CT充滿,速度更快。由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器105b產(chǎn)生的暫態(tài)脈沖信號(hào)CKL2觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器105c開始進(jìn)行導(dǎo)通時(shí)間TON2的計(jì)時(shí),在主開關(guān)Q1接通的導(dǎo)通時(shí)間TON2內(nèi)第 三比較器A3發(fā)出的信號(hào)SON2持續(xù)為低電平。一旦電容CT在導(dǎo)通時(shí)段TON2內(nèi)持續(xù)充電,在導(dǎo)通時(shí)段TON2結(jié)束后電容CT的節(jié)點(diǎn)NT處的電壓開始比第三參考電壓VP大使得第三比較器A3的輸出端產(chǎn)生的信號(hào)SON2在導(dǎo)通時(shí)段TON2結(jié)束時(shí)翻轉(zhuǎn)到關(guān)斷時(shí)段TOFF2內(nèi)的高電平,而信號(hào)SON2又被輸入到RS觸發(fā)器105a的復(fù)位端R,所以高電平的信號(hào)SON2會(huì)復(fù)位RS觸發(fā)器105a,讓其Q輸出端產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ2由導(dǎo)通時(shí)段TON2內(nèi)的高電平跌落到關(guān)斷時(shí)段TOFF2內(nèi)的低電平,從而關(guān)斷主開關(guān)Q1。如果主開關(guān)Q1在第一個(gè)開關(guān)周期之后偵測(cè)電壓DE仍然低于第一參考電壓VREF,則主開關(guān)Q1將開始執(zhí)行第二個(gè)開關(guān)周期,以此類推,直至預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B結(jié)束時(shí)偵測(cè)電壓DE按照預(yù)期的設(shè)想要大于第一參考電壓VREF。按照這種開關(guān)模式,主開關(guān)Q1在導(dǎo)通時(shí)段TON2內(nèi)被接通而在關(guān)斷時(shí)段TOFF2內(nèi)被關(guān)斷的動(dòng)作,在整個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)可以循環(huán)多次。
毫無疑慮,在預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A先行不引入額外的電流源111和/或電流源112,但在預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)引入了額外的電流源111和/或電流源112,使得預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)導(dǎo)通時(shí)段TON2因?yàn)槌潆婋娏鞲螅娙軨T的充電時(shí)間速度相對(duì)于導(dǎo)通時(shí)段TON1更快而很快讓節(jié)點(diǎn)NT處的電壓比第三參考電壓VP大,其結(jié)果就是導(dǎo)致后面的導(dǎo)通時(shí)段TON2小于導(dǎo)通時(shí)段TON1??紤]到主開關(guān)Q1的開關(guān)頻率f隨著導(dǎo)通時(shí)段TON增大而減小或隨著導(dǎo)通時(shí)段TON減小而增大,當(dāng)負(fù)載18為輕載或空載,導(dǎo)通時(shí)段TON1階段的開關(guān)頻率f因?yàn)檫^小而讓變壓器T進(jìn)入嘯叫音頻區(qū)時(shí),因?yàn)楹髞淼膶?dǎo)通時(shí)段TON2變小了,也即適當(dāng)增加了開關(guān)頻率f的值,讓變壓器T脫離嘯叫音頻區(qū)。
實(shí)質(zhì)上導(dǎo)通時(shí)段TON1和導(dǎo)通時(shí)段TON2的相對(duì)大小關(guān)系與計(jì)數(shù)器115的計(jì)數(shù)初始值非常相關(guān)。假如在示范性但非限制性的實(shí)施例中,在預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A階段計(jì)數(shù)器115的計(jì)數(shù)初始值是BIT[01]或BIT[10],則第四開關(guān)SW61或第五開關(guān)SW62其中之一會(huì)被接通而另一者被關(guān)閉,那么附加電流源111輸出的電流I1或者附加電流源112輸出的電流I2會(huì)和固定電流源110的電流I0一起在導(dǎo)通時(shí)段TON1階段為電容CT充電,合計(jì)的總充電電流值是(I1+I0)或(I2+I0),以其中的計(jì)數(shù)初始值是BIT[01]為例,在計(jì)數(shù)初始值BIT[01]的基礎(chǔ)上,按不同頻率出現(xiàn)的先后時(shí)間順序前后五次執(zhí)行的計(jì)數(shù)步驟為:第一個(gè)頻率值>上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、 第二個(gè)頻率值<下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第三個(gè)頻率值>上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1、第四個(gè)頻率值<下頻率臨界值FL時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的加法計(jì)數(shù)器有效并加1、第五個(gè)頻率值>上頻率臨界值FH時(shí)頻率比較器114的比較結(jié)果觸發(fā)計(jì)數(shù)器115的減法計(jì)數(shù)器有效并減1,在這種情況下最終的總計(jì)數(shù)值為BIT[00],也就是導(dǎo)通時(shí)段TON2階段為電容CT充電合計(jì)的總充電電流值是I0,所以電容CT在導(dǎo)通時(shí)段TON2階段充電需要的總時(shí)間要大于電容CT在導(dǎo)通時(shí)段TON1階段充電的時(shí)間,相當(dāng)于導(dǎo)通時(shí)段TON2被調(diào)整到大于導(dǎo)通時(shí)段TON1,從而導(dǎo)致開關(guān)頻率f從預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A的較大值調(diào)整到預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B的較小值。
綜上所述,在圖10中的前一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A,次級(jí)側(cè)的第二控制器105的控制信號(hào)SQ1通過耦合元件106傳遞到初級(jí)側(cè)的第一控制器104,使得第一控制器104產(chǎn)生的第一脈沖信號(hào)S1控制主開關(guān)Q1在開關(guān)周期中具有導(dǎo)通時(shí)間TON1。在圖10中的后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B,次級(jí)側(cè)的第二控制器105的控制信號(hào)SQ2通過耦合元件106傳遞到初級(jí)側(cè)的第一控制器104,使得第一控制器104產(chǎn)生的第一脈沖信號(hào)S1控制主開關(guān)Q1在開關(guān)周期中具有導(dǎo)通時(shí)間TON2。當(dāng)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-A內(nèi)計(jì)數(shù)器115對(duì)控制信號(hào)SQ1的上升沿觸發(fā)的CLK1的頻率值F的數(shù)目按照計(jì)數(shù)規(guī)則,所計(jì)算得到最終的總計(jì)數(shù)值大于初始計(jì)數(shù)值時(shí),使得后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間TON2<導(dǎo)通時(shí)間TON1。反之亦然,當(dāng)所計(jì)算得到最終的總計(jì)數(shù)值小于初始計(jì)數(shù)值時(shí),使得后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間TON2>導(dǎo)通時(shí)間TON1。當(dāng)所計(jì)算得到最終的總計(jì)數(shù)值等于初始計(jì)數(shù)值時(shí),使得后一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)段TSET-B內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間TON2=導(dǎo)通時(shí)間TON1。其緣由在于,每經(jīng)歷一次偵測(cè)電壓DE低于第一參考電壓VREF的事件時(shí),總計(jì)數(shù)值都會(huì)被更新一次,而總計(jì)數(shù)值中的碼元直接決定著開關(guān)SW61、SW62的接通與否。也即當(dāng)下一次發(fā)生偵測(cè)電壓DE低于第一參考電壓VREF的事件時(shí),上一次偵測(cè)電壓DE低于第一參考電壓VREF的階段計(jì)算出的總計(jì)數(shù)值決定了下一次發(fā)生偵測(cè)電壓DE低于第一參考電壓VREF的階段的導(dǎo)通時(shí)間。值得注意的是,雖然本發(fā)明是以兩位碼元和兩個(gè)額外的附加電流源111、112作為范例來解釋本發(fā)明的發(fā)明精神,但是在實(shí)際的拓?fù)洚?dāng)中,計(jì)數(shù)初始值和上下計(jì)數(shù)臨界值其實(shí)并不受兩位 碼元數(shù)量的限制,同時(shí)附加電流源的數(shù)量也不受兩個(gè)支路這樣數(shù)量的限制。
在上文披露的發(fā)明內(nèi)容中,詳細(xì)地闡明了帶有電壓轉(zhuǎn)換器的一個(gè)電源供應(yīng)裝置的具體拓?fù)浼軜?gòu)和運(yùn)作機(jī)制。而且驅(qū)動(dòng)主開關(guān)Q1在導(dǎo)通和關(guān)斷間切換的第一脈沖信號(hào)S1和驅(qū)動(dòng)同步開關(guān)Q2在導(dǎo)通和關(guān)斷間切換的第二脈沖信號(hào)S2各自的產(chǎn)生機(jī)理也已經(jīng)有較為詳細(xì)的闡釋,在接下來的后文中將給出產(chǎn)生它們的其他可選實(shí)施例。
參見圖11,可以從變壓器T的次級(jí)側(cè)繞組LS的第二端如同名端和同步開關(guān)Q2的第一端互連的一個(gè)節(jié)點(diǎn)處擷取這個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓采樣量VSAM,作為一個(gè)參考量來確定第二脈沖信號(hào)S2的邏輯狀態(tài),藉此為依據(jù)來控制同步開關(guān)Q2的關(guān)斷和導(dǎo)通時(shí)機(jī)。其原理請(qǐng)參見圖11所示,第二控制器105還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊120,驅(qū)動(dòng)模塊120主要利用一個(gè)電壓采樣量VSAM和控制信號(hào)SQ作為輸入信號(hào),而驅(qū)動(dòng)模塊120產(chǎn)生的信號(hào)SR_GATE則作為第二脈沖信號(hào)S2輸送到同步開關(guān)Q2的柵極。驅(qū)動(dòng)模塊120檢測(cè)變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電位,這是因?yàn)?,?dāng)?shù)谝幻}沖信號(hào)S1接通主開關(guān)Q1時(shí)電壓采樣量VSAM為正電壓值。但是當(dāng)?shù)谝幻}沖信號(hào)S1關(guān)斷主開關(guān)Q1時(shí),變壓器T的各個(gè)繞組的極性反向,導(dǎo)致變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn)的電位跌落到負(fù)值,當(dāng)電壓采樣量VSAM低于預(yù)設(shè)的一個(gè)第一閾值電壓VZD1時(shí),驅(qū)動(dòng)模塊120產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2從第二邏輯狀態(tài)(如低電平)翻轉(zhuǎn)到第一邏輯狀態(tài)(如高電平),以此接通同步開關(guān)Q2。因?yàn)橥介_關(guān)Q2被接通,所以該變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn)的電位由負(fù)值逐步抬升,由于變壓器T的漏感和開關(guān)晶體管的寄生電容導(dǎo)致該電位在上升的期間也會(huì)有電壓上升又下降的寄生振蕩,但總的趨勢(shì)是上升,直至變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn)的電位變化至大于第二閾值電壓VZD2時(shí),第二脈沖信號(hào)S2方才從第一邏輯狀態(tài)(高電平)翻轉(zhuǎn)到第二邏輯狀態(tài)(低電平)藉此關(guān)斷同步開關(guān)Q2。值得注意的是,在圖11中雖然我們僅僅是以圖6A作為范例進(jìn)行闡釋,但是還應(yīng)當(dāng)理解,圖11中的驅(qū)動(dòng)模塊120同樣也還適用于圖1和圖3~4以及圖6C和圖7A、圖7C、圖9等實(shí)施例。另外,參見圖11所示,雖然這里第二控制器105主要將電壓采樣量VSAM和RS觸發(fā)器105a產(chǎn)生的控制信號(hào)SQ視為輸入信號(hào),但這里的控制信號(hào)SQ其實(shí)還可以替換成第一控制信號(hào)S1或者替換成第二 控制器105的發(fā)送接口(TX1+)處產(chǎn)生的信號(hào),如圖6A和圖7A。
參見圖12A,驅(qū)動(dòng)模塊120具有第一感測(cè)比較器121a和第二感測(cè)比較器121b,其中該第一感測(cè)比較器121a的反相輸入端和第二感測(cè)比較器121b的正相輸入端設(shè)置為耦合到變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn),用于感測(cè)電壓采樣量VSAM。此外,還在第一感測(cè)比較器121a的正相輸入端輸入該第一閾值電壓VZD1而在第二感測(cè)比較器121b的反相輸入端輸入該第二閾值電壓VZD2。除了圖12A所示的范例之外,還可以通過在第一感測(cè)比較器121a的反相端和該節(jié)點(diǎn)間連接電阻或者電壓跟隨器等各種可選元件,和/或通過在第二感測(cè)比較器121b和該節(jié)點(diǎn)間連接電阻或者電壓跟隨器等各種可選元件,從而由這些元件在該節(jié)點(diǎn)處感測(cè)擷取到電壓采樣量VSAM。
參見圖12A,在該實(shí)施例中,第一與門AND1的連接關(guān)系為:將第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1輸入到第一與門AND1的第二輸入端,將第一RS觸發(fā)器122的Q輸出端輸出的信號(hào)SM(其中RS觸發(fā)器的Q端口定義為輸出端及QN端口定義為Q非端或互補(bǔ)輸出端)輸入到第一與門AND1的一個(gè)第一輸入端。
參見圖12A,在該實(shí)施例中,第二與門AND2的連接關(guān)系體現(xiàn)在:將第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2輸入到第二與門AND2的第二輸入端,控制信號(hào)SQ的反相信號(hào)則輸入到第二與門AND2的第一輸入端。如控制信號(hào)SQ通過反相器123反相后再輸入到第二與門AND2的第一輸入端。在該實(shí)施例中,控制信號(hào)SQ也可以替換成第一控制信號(hào)S1或者替換成第二控制器105的發(fā)送接口(TX1+)處產(chǎn)生的信號(hào),也就是說還可以將第一控制信號(hào)S1或發(fā)送接口(TX1+)處產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)由反相器123反相后再輸入到第二與門AND2的第一輸入端。
參見圖12A,控制信號(hào)SQ輸入到第一RS觸發(fā)器122的置位端S,而第二RS觸發(fā)器124產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2的延時(shí)信號(hào)輸入到第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R。具體而言,第一控制信號(hào)S1或發(fā)送接口(TX1+)處產(chǎn)生的信號(hào)可替代成控制信號(hào)SQ輸入到第一RS觸發(fā)器122的置位端S,而第二RS觸發(fā)器124輸出的第二脈沖信號(hào)S2具有高電平的邏輯狀態(tài)時(shí),其經(jīng)過延時(shí)單元125略微延時(shí)后再輸入到第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R。此時(shí)高電平的第二脈沖信號(hào)S2延時(shí)后,第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R才接 收到高電平的復(fù)位信號(hào)。并且第一與門AND1的輸出端連接到第二RS觸發(fā)器124的置位端S,第二與門AND2的輸出端對(duì)應(yīng)連接到第二RS觸發(fā)器124的復(fù)位端R。
參見圖12B,圖示的各個(gè)脈沖波形對(duì)應(yīng)于圖12A中驅(qū)動(dòng)模塊120的運(yùn)作機(jī)制。例如在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi),一旦偵測(cè)電壓VFB/VCS低于第一參考電壓VREF導(dǎo)致第二控制器105響應(yīng)于該偵測(cè)電壓的變化趨勢(shì)而試圖接通主開關(guān)Q1時(shí)(T1時(shí)刻),意味著控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)成高電平也即第一脈沖信號(hào)S1從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平,從而接通主開關(guān)Q1,此時(shí)控制信號(hào)SQ的高電平同步還使第一RS觸發(fā)器122置位導(dǎo)致其Q輸出端輸出的信號(hào)SM從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平。直至預(yù)設(shè)的導(dǎo)通時(shí)間TON結(jié)束(T2時(shí)刻)使得控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)成低電平,也即第一脈沖信號(hào)S1翻轉(zhuǎn)到低電平關(guān)斷主開關(guān)Q1,此時(shí)變壓器T的二次側(cè)繞組LS的第二端如同名端和同步開關(guān)Q2的第一端互連處的節(jié)點(diǎn)的電位極性反向而導(dǎo)致該電位急劇降低,例如為低于零的負(fù)值,當(dāng)它跌落至低于第一閾值電壓VZD1時(shí),第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1為高電平(但是該節(jié)點(diǎn)處的電位會(huì)迅速回升至大于第一閾值電壓VZD1而導(dǎo)致S_COM1再次回落到低電平)。在T1~T2階段因?yàn)榈诙S觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的信號(hào)SR_GATE(視為第二脈沖信號(hào)S2)為低電平,所以第二RS觸發(fā)器124的QN輸出端輸出的第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)為高電平。一旦T2時(shí)刻起比較結(jié)果S_COM1為高電平,就會(huì)導(dǎo)致第一與門AND1的第一、第二這兩個(gè)輸入端都為高電平,也意味著第一與門AND1的輸出結(jié)果此刻為高電平,從而會(huì)置位第二RS觸發(fā)器124,使得第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的SR_GATE大約自T2時(shí)刻起開始從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平,并開始接通同步開關(guān)Q2,產(chǎn)生流經(jīng)變壓器T二次側(cè)繞組LS的電流。而且T2時(shí)刻高電平的SR_GATE信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元125的延時(shí)后,產(chǎn)生的高電平延時(shí)信號(hào)SD輸入到第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R。也即信號(hào)SR_GATE翻轉(zhuǎn)到高電平時(shí)(T2時(shí)刻),高電平狀態(tài)的信號(hào)SR_GATE經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后才將高電平結(jié)果輸入給第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R,使第一RS觸發(fā)器122自接收到高電平的延時(shí)信號(hào)SD時(shí)它輸出的信號(hào)SM就會(huì)從高電平復(fù)位翻轉(zhuǎn)到低電平。
仍然參見圖12B和圖11,因?yàn)門2時(shí)刻起同步開關(guān)Q2被接通,隨著變壓器T儲(chǔ)存的能量逐步減少而且二次側(cè)繞組LS的電流也逐步降低,但變壓器T的二次側(cè)繞組LS的第 二端如同名端和同步開關(guān)Q2的第一端互連處的節(jié)點(diǎn)的電位卻從最小的負(fù)值逐步增大,一旦該處的電位抬升到大于第二閾值電壓VZD2時(shí)(T3時(shí)刻),則此時(shí)起第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2開始為高電平。但變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn)的電位因?yàn)榧纳袷幍木壒?,可能發(fā)生其電位短暫低于第二閾值電壓VZD2的情形和短暫低于第一閾值電壓VZD1的情形,故第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1在大約T3時(shí)刻可能會(huì)發(fā)生短暫高電平的狀態(tài),第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2大約在T3時(shí)刻可能會(huì)發(fā)生短暫低電平的狀態(tài)。在T3時(shí)刻一旦比較結(jié)果S_COM2開始產(chǎn)生高電平,就會(huì)讓第二與門AND2的第一、第二兩個(gè)輸入端都為高電平,也意味著第二與門AND2的輸出結(jié)果為高電平(T3時(shí)刻),從而復(fù)位第二RS觸發(fā)器124,使得第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的SR_GATE信號(hào)大約自T3時(shí)刻起開始從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平,并開始關(guān)斷同步開關(guān)Q2。正如圖12B所示,在電流斷DCM模式下T3~T4之間的時(shí)間為死區(qū)時(shí)段,此階段控制信號(hào)SQ及第一脈沖信號(hào)S1和SR_GATE信號(hào)(視為第二脈沖信號(hào)S2)均為低電平,此時(shí)主開關(guān)Q1和同步開關(guān)Q2都被關(guān)斷,如果后續(xù)偵測(cè)電壓VFB/VCS仍然低于第一參考電壓VREF則導(dǎo)致第二控制器105再次響應(yīng)于該偵測(cè)電壓的變化趨勢(shì)而試圖接通主開關(guān)Q1,重復(fù)T1~T4時(shí)段的動(dòng)作直至偵測(cè)電壓達(dá)到預(yù)期值。在與DCM對(duì)應(yīng)的一種電流連續(xù)CCM模式下,與之最大的區(qū)別是沒有死區(qū)時(shí)間,除此之外驅(qū)動(dòng)模塊120的其他運(yùn)作機(jī)制與DCM基本類似,所以不予贅述。
參見圖12C,與圖12A略有差異,第一與門AND1多了一路輸入,體現(xiàn)在:第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1輸入到第一與門AND1的第二輸入端,第一RS觸發(fā)器122的Q輸出端輸出的信號(hào)SM(其中RS觸發(fā)器的Q端口定義為輸出端及QN端口定義為Q非端或互補(bǔ)輸出端)輸入到第一與門AND1的一個(gè)第一輸入端,而第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)輸入到第一與門AND1的余下的一個(gè)第三輸入端,注意第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)可以直接從第二RS觸發(fā)器124的QN輸出端(也即Q非端或互補(bǔ)輸出端)擷取產(chǎn)生。
參見圖12C,與圖12A略有差異,第二與門AND2多了一路輸入,體現(xiàn)在:第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2輸入到第二與門AND2的第二輸入端,此外第二RS 觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的第二脈沖信號(hào)S2輸入到第二與門AND2的一個(gè)第三輸入端,而控制信號(hào)SQ的反相信號(hào)則輸入到第二與門AND2的余下第一輸入端,例如控制信號(hào)SQ通過反相器123反相后再輸入到第二與門AND2的第一輸入端。
圖12C的實(shí)施例與圖12A的區(qū)別方案是,主張將第二RS觸發(fā)器124產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)(在QN輸出端即Q非端或互補(bǔ)輸出端擷取)輸入到第一與門AND1一個(gè)第三輸入端,但是第二RS觸發(fā)器124的QN輸出端產(chǎn)生的第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過一個(gè)延時(shí)單元127延時(shí)后才輸送到第一與門AND1的第三輸入端,也即第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)翻轉(zhuǎn)到高電平時(shí),該高電平狀態(tài)的互補(bǔ)信號(hào)經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后才將高電平結(jié)果輸入給第一與門AND1的第三輸入端。按照同樣的原理,在圖12C的實(shí)施例中,第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的信號(hào)SR_GATE(視為第二脈沖信號(hào)S2)也不是直接輸入到第二與門AND2的一個(gè)第三輸入端,實(shí)質(zhì)上該信號(hào)SR_GATE經(jīng)過延時(shí)單元128延時(shí)后才輸送到第二與門AND2的第三輸入端,也即信號(hào)SR_GATE翻轉(zhuǎn)到高電平時(shí),該高電平狀態(tài)的信號(hào)SR_GATE經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后才將高電平結(jié)果輸入給第二與門AND2的第三輸入端。
參見圖12C中驅(qū)動(dòng)模塊120的運(yùn)作機(jī)制。在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi),一旦偵測(cè)電壓VFB/VCS低于第一參考電壓VREF,導(dǎo)致第二控制器105響應(yīng)于該偵測(cè)電壓的變化而試圖接通主開關(guān)Q1時(shí)(T1時(shí)刻),意味著控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)成高電平也即第一脈沖信號(hào)S1從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平,接通主開關(guān)Q1,此時(shí)控制信號(hào)SQ的高電平同步還使第一RS觸發(fā)器122置位導(dǎo)致其Q輸出端輸出的信號(hào)SM從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平。直至預(yù)設(shè)的導(dǎo)通時(shí)間TON結(jié)束(T2時(shí)刻)使得控制信號(hào)SQ翻轉(zhuǎn)成低電平,也即第一脈沖信號(hào)S1翻轉(zhuǎn)到低電平關(guān)斷主開關(guān)Q1,此時(shí)變壓器T的二次側(cè)繞組LS的第二端和同步開關(guān)Q2的第一端互連處的節(jié)點(diǎn)的電位極性反向而導(dǎo)致該電位急劇降低,當(dāng)它跌落至低于第一閾值電壓VZD1時(shí),第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1為高電平(該節(jié)點(diǎn)處的電位會(huì)迅速回升至大于第一閾值電壓VZD1導(dǎo)致S_COM1再次回落到低電平)。在T1~T2階段因?yàn)榈诙S觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的信號(hào)SR_GATE為低電平,所以QN輸出端輸出的第二脈沖信號(hào)S2的互補(bǔ)信號(hào)為高電平,該高電平的互補(bǔ)信號(hào)藉由延時(shí)單元127延時(shí)后才輸入到第一 與門AND1的第三輸入端。一旦T2時(shí)刻起比較結(jié)果S_COM1為高電平,就會(huì)導(dǎo)致第一與門AND1的三個(gè)輸入端都為高電平,意味著第一與門AND1的輸出結(jié)果為高電平,從而置位第二RS觸發(fā)器124,使得第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的SR_GATE信號(hào)大約自T2時(shí)刻起開始從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平,開始接通同步開關(guān)Q2,產(chǎn)生流經(jīng)二次側(cè)繞組LS的電流。T2時(shí)刻高電平的SR_GATE信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元125的延時(shí)后,產(chǎn)生的延時(shí)信號(hào)SD輸入到第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R。也即信號(hào)SR_GATE翻轉(zhuǎn)到高電平時(shí)(T2時(shí)刻),高電平狀態(tài)的信號(hào)SR_GATE經(jīng)過一段預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間后才將高電平結(jié)果輸入給第一RS觸發(fā)器122的復(fù)位端R,使第一RS觸發(fā)器122自接收到高電平的延時(shí)信號(hào)SD時(shí)它輸出的信號(hào)SM就會(huì)從高電平復(fù)位翻轉(zhuǎn)到低電平。
參見圖12C,T2時(shí)刻起同步開關(guān)Q2被接通,隨著二次側(cè)繞組LS的電流降低,變壓器T的二次側(cè)繞組LS的第二端和同步開關(guān)Q2的第一端互連處的節(jié)點(diǎn)的電位從最小的負(fù)值逐步增大,一旦該處的電位抬升到大于第二閾值電壓VZD2時(shí)(T3時(shí)刻),則此時(shí)起第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2開始為高電平。變壓器T的二次側(cè)繞組LS和同步開關(guān)Q2互連處的節(jié)點(diǎn)的電位因?yàn)榧纳袷幍木壒?,可能發(fā)生其電位短暫低于第二閾值電壓VZD2的情形和短暫低于第一閾值電壓VZD1的情形,故第一感測(cè)比較器121a的比較結(jié)果S_COM1在大約T3時(shí)刻可能會(huì)發(fā)生短暫高電平的狀態(tài),第二感測(cè)比較器121b的比較結(jié)果S_COM2大約在T3時(shí)刻可能會(huì)發(fā)生短暫低電平的狀態(tài)。并且第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸送的為高電平的SR_GATE信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元128的延時(shí)后輸送到第二與門AND2的第三輸入端(SR_GATE大致在T2時(shí)刻起就翻轉(zhuǎn)成高電平),控制信號(hào)SQ通過反相器123反相后輸入到第二與門AND2的反相信號(hào)也為高電平(控制信號(hào)SQ的反相信號(hào)在T2時(shí)刻起就翻轉(zhuǎn)成高電平),所以第二與門AND2的三個(gè)輸入端都為高電平,意味著第二與門AND2的輸出結(jié)果為高電平(T3時(shí)刻),從而復(fù)位第二RS觸發(fā)器124,使得第二RS觸發(fā)器124的Q輸出端輸出的SR_GATE大約自T3時(shí)刻起開始從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平,開始關(guān)斷同步開關(guān)Q2。在電流斷DCM模式下T3~T4之間的時(shí)間為死區(qū)時(shí)段,此階段控制信號(hào)SQ及第一脈沖信號(hào)S1和SR_GATE信號(hào)(視為第二脈沖信號(hào)S2)均為低電平,此時(shí)主開關(guān)Q1和同步開關(guān)Q2都關(guān)斷,如果偵測(cè)電壓VFB/VCS仍然低于第 一參考電壓VREF則導(dǎo)致第二控制器105再次響應(yīng)于該偵測(cè)電壓的變化趨勢(shì)而試圖接通主開關(guān)Q1,重復(fù)T1~T4時(shí)段的動(dòng)作直至偵測(cè)電壓達(dá)到預(yù)期值。在與DCM對(duì)應(yīng)的一種電流連續(xù)CCM模式下,與之最大的區(qū)別是沒有死區(qū)時(shí)間,除此之外驅(qū)動(dòng)模塊120的其他運(yùn)作機(jī)制與DCM基本類似,所以不予贅述。
以上,通過說明和附圖,給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例,上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例,但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言,閱讀上述說明后,各種變化和修正無疑將顯而易見。因此,所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容,都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。