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      功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及其方法

      文檔序號(hào):9398837閱讀:413來源:國知局
      功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及其方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制技術(shù),尤其涉及一種用于初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)功率 轉(zhuǎn)換器以在輕負(fù)載操作過程中節(jié)省功率的功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及其方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 各種功率轉(zhuǎn)換器已經(jīng)廣泛用于提供穩(wěn)定電壓和電流。為了安全起見,離線功率轉(zhuǎn) 換器必須在其初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間提供電氣隔離(galvanic isolation)。本發(fā)明的目的是 編程和減小功率轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載以及空載條件下的輸出電壓。
      [0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于在不需要光耦合器以及次級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)器的情況下控 制功率轉(zhuǎn)換器在初級(jí)側(cè)的輸出電壓以及輸出電流的控制模塊。因此,功率轉(zhuǎn)換器的尺寸可 以減小并且降低其成本。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及其方法,以減小功率轉(zhuǎn)換器的尺寸。
      [0005] 本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制電路,包括輸入電路、放大器、脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulation,簡(jiǎn)稱PffM)電路以及功率管理電路。輸入電路耦接到變壓器以 產(chǎn)生與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓有關(guān)的傳感信號(hào)。放大器根據(jù)傳感信號(hào)以及參考信號(hào)產(chǎn)生反 饋信號(hào)。脈沖寬度調(diào)制電路根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生切換信號(hào),用于切換變壓器以及調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn) 換器的輸出電壓。功率管理電路根據(jù)反饋信號(hào)控制參考信號(hào)。功率管理電路包括用于確定 一時(shí)間區(qū)間的計(jì)時(shí)器,并且在此時(shí)間區(qū)間中當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器的輸出功率小于輕負(fù)載閾值時(shí), 減小功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
      [0006] 本發(fā)明另外提供一種用于控制功率轉(zhuǎn)換器的方法,包括:通過對(duì)變壓器的反射電 壓取樣來產(chǎn)生反饋信號(hào);根據(jù)反饋信號(hào)產(chǎn)生切換信號(hào),用于切換變壓器以及調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換 器的輸出電壓;在一時(shí)間區(qū)間中,在功率轉(zhuǎn)換器的輕負(fù)載條件下減小功率轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓。
      [0007] 本發(fā)明提供的功率轉(zhuǎn)換器的控制電路及其方法,可在不需要光耦合器以及次級(jí)側(cè) 調(diào)節(jié)器的情況下控制功率轉(zhuǎn)換器在初級(jí)側(cè)的輸出電壓以及輸出電流的控制模塊,因而可減 小功率轉(zhuǎn)換器的尺寸并且降低其成本。
      【附圖說明】
      [0008] 附圖被包含在內(nèi)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,且并入在本說明書中并構(gòu)成本說 明書的一部分。【附圖說明】本發(fā)明的示例性實(shí)施例,并且與描述一起解釋本發(fā)明的原理。
      [0009] 圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖;
      [0010] 圖2示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖;
      [0011] 圖3示出本發(fā)明的實(shí)施例的圖1以及圖2中的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的控制電路的方 塊圖;
      [0012] 圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的脈沖寬度調(diào)制電路產(chǎn)生的切換信號(hào)的波形圖;
      [0013] 圖5示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的功率管理電路的方塊圖;
      [0014] 圖6示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于控制功率轉(zhuǎn)換器的方法的流程圖。
      [0015] 附圖標(biāo)記說明:
      [0016] 10:變壓器;
      [0017] 20:晶體管;
      [0018] 25、31、32、35、36、51、52、127 :電阻器;
      [0019] 38、45、65 :電容器;
      [0020] 40、60 :整流器;
      [0021] 70:電感器;
      [0022] 90、95 :負(fù)載;
      [0023] 100:控制電路;
      [0024] 110 :取樣保持電路(S/H);
      [0025] 120 :誤差放大器;
      [0026] 125、126:電流源;
      [0027] 130 :開路漏極緩沖器;
      [0028] 135 :反相器;
      [0029] 141、142:切換器;
      [0030] 150 :脈沖寬度調(diào)制電路(PffM);
      [0031] 200:功率管理電路;
      [0032] 210:比較器;
      [0033] 250 :計(jì)數(shù)器;
      [0034] Na:輔助繞組;
      [0035] Np:初級(jí)繞組;
      [0036] Ns:次級(jí)繞組;
      [0037] Vin :輸入電壓;
      [0038] V。:輸出電壓;
      [0039] Vs:反射信號(hào);
      [0040] VR:參考信號(hào);
      [0041] Sw:切換信號(hào);
      [0042] Sx:控制信號(hào);
      [0043] RP:參考信號(hào);
      [0044] LD:閾值信號(hào);
      [0045] CS :傳感電流信號(hào);
      [0046] CMP :反饋信號(hào);
      [0047] Ιτ:變壓器電流;
      [0048] KVO :反饋電壓;
      [0049] fsw :切換頻率;
      [0050] fz :最小的切換頻率;
      [0051] Ρ?:輕負(fù)載閾值;
      [0052] ΡΗ:閾值;
      [0053] Ρ。:輸出功率;
      [0054] Tqn:最小的接通時(shí)間;
      [0055] Tp:時(shí)間區(qū)間;
      [0056] S610 ~S630 :步驟。
      【具體實(shí)施方式】
      [0057] 圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖。根據(jù)本發(fā)明的本實(shí) 施例示出了隔離式回掃(isolated flyback)功率轉(zhuǎn)換器,其包含變壓器10、晶體管20、負(fù) 載90、控制電路100、電阻器25、31、32、35和36、電容器38和45以及整流器40。變壓器 10連接到功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓V in。變壓器10包括初級(jí)繞組(primary winding)NP、輔 助繞組(auxiliary winding)Na以及次級(jí)繞組Ns。晶體管20經(jīng)配置以切換變壓器10的初 級(jí)繞組N P。控制電路100產(chǎn)生切換信號(hào)Sw,切換信號(hào)Sw經(jīng)配置以驅(qū)動(dòng)晶體管20并用于調(diào) 節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。。當(dāng)晶體管20接通時(shí),變壓器電流I t將通過電阻器25產(chǎn)生傳 感電流信號(hào)CS。傳感電流信號(hào)CS耦接到控制電路100。電阻器31和32耦接到變壓器10 的輔助繞組N a,以用于檢測(cè)以及產(chǎn)生反射信號(hào)Vs,并且反射信號(hào)%連接到控制電路100。反 射信號(hào)%表不變壓器10的反射電壓。反射信號(hào)V s的電平與在變壓器10的去磁時(shí)間區(qū)間 (demagnetizing period)中的輸出電壓V。的電平相關(guān)。因此,反饋電壓KVO是根據(jù)反射信 號(hào)Vs另外產(chǎn)生的,用于產(chǎn)生切換信號(hào)S w。反饋電壓KVO與功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。相互關(guān) 聯(lián)。
      [0058] 變壓器10的次級(jí)繞組Ns將產(chǎn)生通過整流器40以及電容器45的輸出電壓V。。負(fù) 載90連接到輸出電壓V。上。控制電路100如公式⑴調(diào)節(jié)(regulate)輸出電壓V。。
      [0059]
      (!)
      [0060] 參數(shù)R31和R32分別是電阻器31和32的電阻。反射信號(hào)V s的電壓與在變壓器10 的去磁時(shí)間區(qū)間中輸出電壓V。的電平相關(guān)。
      [0061] 電容器38連接到控制電路100的反饋信號(hào)CMP上用于反饋回路補(bǔ)償??刂齐娐?100通過對(duì)變壓器10的反射電壓V s取樣來產(chǎn)生反饋信號(hào)CMP。電容器38的電容將確定反 饋回路的帶寬(bandwidth),用于調(diào)節(jié)輸出電壓V。。反饋信號(hào)CMP的電平與功率轉(zhuǎn)換器的 輸出功率的電平成正比。當(dāng)控制電路100在一時(shí)間區(qū)間內(nèi)在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。下 檢測(cè)到輕負(fù)載(即,負(fù)載90)時(shí),控制電路100可減小輸出電壓V。,以用于節(jié)省功率。第一 電阻器36產(chǎn)生閾值信號(hào)LD,以用于產(chǎn)生以及確定輕負(fù)載閾值。第二電阻器35調(diào)節(jié)、編程以 及產(chǎn)生經(jīng)施加以確定在輕負(fù)載條件下的輸出電壓V。的參考信號(hào)R P。因此,如果功率轉(zhuǎn)換器 的輸出功率在小于輕負(fù)載閾值下操作,則輸出電壓V。將根據(jù)參考信號(hào)R P的電平而減小。
      [0062] 圖2示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖。在本發(fā)明的本實(shí)施 例中,所述功率轉(zhuǎn)換器是非隔離式高電壓降壓式轉(zhuǎn)換器(non-isolated high voltage buck converter),其包含晶體管20、負(fù)載95、控制電路100、電阻器35、36、51和52、電容器38和 65、電感器70以及整流器60。非隔離式高電壓降壓式轉(zhuǎn)換器的控制電路100的技術(shù)與在圖 1中描述的隔離式回掃功率轉(zhuǎn)換器類似。
      [0063] 圖3示出本發(fā)
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