交替式波谷切換控制器以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種功率轉(zhuǎn)換器，特別設(shè)及一種具有交替式波谷切換的功率轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率轉(zhuǎn)換器使用來將一未調(diào)節(jié)的電壓原轉(zhuǎn)換為一經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓或電流。功率轉(zhuǎn)換 器一般包括具有初級側(cè)線圈與次級側(cè)線圈的變壓器，W提供隔離。連接初級側(cè)線圈的切換 裝置控制能量由初級側(cè)線圈轉(zhuǎn)移至次級側(cè)線圈。操作在高頻的功率轉(zhuǎn)換器提供了尺寸與重 量的減少。然而，切換裝置的切換操作產(chǎn)生了切換損失與電磁干擾(electric-magnet ic-interference，EMI)。因此，發(fā)展出功率轉(zhuǎn)換器的波谷切換，W減少切換損失與電磁干擾。在 現(xiàn)有的技術(shù)中，波谷被鎖定W切換功率轉(zhuǎn)換器的切換裝置。然而，當(dāng)波谷被鎖定時，功率轉(zhuǎn) 換器則必須操作在低操作頻率下W維持輸出功率。因此，具有波谷鎖定操作的功率轉(zhuǎn)換器 可能無法操作在高頻率下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種交替式波谷切換控制器。此交替式波谷切換控制器包括波谷檢測 電路與交替電路。波谷檢測電路禪接變壓器的輔助線圈，W產(chǎn)生一波谷檢測信號。交替電路 根據(jù)遮沒窗信號W及波谷檢測信號來使切換信號的多個切換期間交替發(fā)生。遮沒窗信號在 運些切換期間中在第一電壓電平與第二電壓電平之間切換。運些切換期間包括至少兩個第 一期間與至少兩個第二期間，而此至少兩個第一期間與此至少兩個第二期間反應(yīng)于遮沒窗 信號的第一電壓電平與第二電壓電平而交替地發(fā)生。
[0004] 本發(fā)明提供一種交替式波谷切換控制器。此交替式波谷切換控制器包括交替電 路。交替電路根據(jù)波谷檢測信號來使切換信號的多個切換期間交替發(fā)生。波谷檢測信號由 變壓器的輔助線圈所產(chǎn)生。交替電路在運些切換期間中交替地操作在第一電壓電平與第二 電壓電平。運些切換期間包括至少兩個第一期間與至少兩個第二期間，而此至少兩個第一 期間與此至少兩個第二期間反應(yīng)于第一電壓電平與第二電壓電平而交替地發(fā)生
[0005] 本發(fā)明提供一種控制方法，用于功率轉(zhuǎn)換器的交替式波谷切換。此控制方法包括 W下步驟:使切換信號的多個切換期間交替發(fā)生；W及根據(jù)切換信號來切換功率轉(zhuǎn)換器的 功率開關(guān)。運些切換期間包括至少兩個第一期間與至少兩個第二期間，而此至少兩個第一 期間與此至少兩個第二期間交替地發(fā)生。電流信號的多個峰值的電壓電平相同，而電流信 號是根據(jù)流經(jīng)功率開關(guān)的切換電流而產(chǎn)生的。
【附圖說明】
[0006] 圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的功率轉(zhuǎn)換器。
[0007] 圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實施例，在圖1中功率轉(zhuǎn)換器的切換控制器。
[000引圖3表示根據(jù)本發(fā)明一實施例，在圖2中切換控制器的波谷檢測電路。
[0009]圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實施例，在圖2中切換控制器的振蕩器。
[0010]圖5表示根據(jù)本發(fā)明一實施例，在圖I中功率轉(zhuǎn)換器的主要信號。 [00川【符號說明】
[0012] 圖1:
[0013] 10~變壓器； 15~電阻器；
[0014] 20~電壓調(diào)節(jié)器； 40~光禪合器；
[0015] 100~切換控制器； Co~輸出電容器；
[0016] Cq~寄生電容； Cst~電容器；
[0017] Da、Ds~整流器； Na~輔助線圈；
[001引 Np~初級側(cè)線圈； 化~次級側(cè)線圈；
[0019] Qi~功率開關(guān)； 化S~電流感測電阻器；
[0020] 化1、化2~電阻器； Va~電壓；
[0021 ] Vcs~電流信號； Vfb~反饋信號；
[0022] Vin~輸入電壓； Vg~切換信號；
[0023] Vo~輸出電壓； Vs~電壓檢測信號；
[0024] 圖2:
[00巧]100~切換控制器； 110~D型觸發(fā)器；
[00%] 120~波谷檢測電路； 130~振蕩器；
[0027] 140~分壓器； 150~比較器；
[0028] 160~交替電路；
[0029] TURN_0N_TRG ~致能信號；
[0030] Vb~反饋電壓； Vcc~操作電壓；
[0031] Vcs~電流信號； Vd~波谷檢測信號；
[0032] Vdis~禁能信號； Vg~切換信號；
[0033] Zfb~電阻器；
[0034] 圖3:
[0035] 120~波谷檢測電路； 300、310、320~晶體管；
[0036] 330~比較器； 340~運算放大器；
[0037] Na~輔助線圈； Rm、Rsi、Rs2~電阻器；
[0038] Vcc~操作電壓； Vd~波谷檢測信號；
[0039] Vm~電壓信號； Vref~參考電壓；
[0040] Vs~電壓檢測信號； Vti~臨界值；
[0041] 圖4:
[0042] 110~D型觸發(fā)器； 130~振蕩器；
[0043] 200~T型觸發(fā)器； 205、210~開關(guān)；
[0044] 215、220~電壓源； 225~比較器；
[0045] 235~與口； 240~開關(guān)；
[0046] 245~電流源； 250~電容器；
[0047] 255~比較器； 260~SR觸發(fā)器；
[004引 TURN_0N_TRG~致能信號；
[0049] Isd~電流； RE沈T~重置信號；
[00加]Vavs~差距電壓； Vbnk~遮沒窗信號；
[0051 ] Vcc~操作電壓；； Vct~銀齒信號；
[0052] Vd~波谷檢測信號； Vdw~檢測窗信號；
[0053] Vt2~臨界值；
[0化4] 圖5:
[0055] OFF~關(guān)閉狀態(tài)； ON~導(dǎo)通狀態(tài)；
[0化6] RE沈T~重置信號； TURN_0N_TRG~致能信號；
[0化7] tAVS~交替波谷時間； tBNK~遮沒窗期間；
[0化引tsl、ts2~期間（切換期間）；
[0化9] Vavs~差距電壓； Vb~反饋電壓；
[0060] Vbnk~遮沒窗信號； Vcs~電流信號；
[0061] Vct~銀齒信號； Vd~波谷檢測信號；
[0062] Vdw~檢測窗信號； Vs~電壓檢測信號；
[006；3] Vti、Vt2 ~臨界值。
【具體實施方式】
[0064] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配 合附圖，作詳細說明如下。
[0065] 圖1表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的功率轉(zhuǎn)換器。在圖1實施例中的功率轉(zhuǎn)換器為一反 馳式功率轉(zhuǎn)換器。參閱圖1，變壓器(磁性裝置HO禪接功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓ViN。功率轉(zhuǎn)換 器包括初級側(cè)線圈Np、次級側(cè)線圈Ns、W及輔助線圈Na。切換控制器100包括反饋端FB、電流 感測端CS、輸入端VS、電源端V孤、W及輸出端OUT。功率開關(guān)化禪接初級側(cè)線圈Np。切換控制 器100產(chǎn)通過輸出端OUT產(chǎn)生切換信號Vg, W控制（導(dǎo)通或關(guān)閉）功率開關(guān)化。功率開關(guān)化受切 換信號Vc所控制W切換變壓器10,藉此產(chǎn)生與調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vo。由于變壓器10 的切換，導(dǎo)致流經(jīng)功率開關(guān)化與電流感測電阻器Rcs的切換電流。電流信號Vcs反應(yīng)于切換電 流與電流感測電阻器Rcs而產(chǎn)生，且通過電流感測端CS而切換控制器100所接收。變壓器10的 次級側(cè)線圈化通過整流器化與輸出電容器Co禪接功率轉(zhuǎn)換器的輸出。光禪合器40通過電阻 器15與電壓調(diào)節(jié)器20禪接功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vo。光禪合器40配置來根據(jù)輸出電壓Vo產(chǎn) 生反饋信號Vfb。切換控制器100的反饋端FB接收反饋信號Vfb。輔助線圈Na通過另一整流器Da 與電容器Cst來提供電源給切換控制器100。電阻器Rsi與Rs2串聯(lián)禪接于輔助線圈Na與接地之 間，W形成一分壓器。通過此分壓器的操作，電壓檢測信號Vs根據(jù)輔助線圈Na的電壓Va而產(chǎn) 生于在電阻器化1與化2之間的接合點上。切換控制器100通過輸入端VS接收電壓檢測信號Vs。
[0066] 圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的切換控制器100。如圖2所示，切換控制器100包括 波谷檢測電路120、包括D型觸發(fā)器110與振蕩器130的交替電路160、分壓器140、W及比較器 150。波谷檢測電路120與振蕩器130操作來產(chǎn)生致能信號TURN_0N_TRG，W控制導(dǎo)通切換信 號Vc的時序。分壓器140與比較器160操作來產(chǎn)生一禁能信號Vdis, W控制關(guān)閉切換信號Vc的 時序。D型觸發(fā)器110具有接收操作電壓Vgg的輸入端D、接收致能信號TURN_0N_TRG的時鐘端 CK、接收禁能信號Vdis的重置端R、W及產(chǎn)生切換信號Vg的輸出端Q。如上所述，電流信號Vcs是 反應(yīng)于流經(jīng)功率開關(guān)化的切換電流而產(chǎn)生的。因此，電流信號Vcs能表示切換信號Vg的狀態(tài)。 如圖5所示，切換控制器100在多個切換期間內(nèi)產(chǎn)生切換信號Vc。在一實施例中，W交替發(fā)生 的兩個期間tsi與兩個期間ts2作為此多個切換期間的一示范例。在每一切換期間中，當(dāng)切換 信號Vc處于導(dǎo)通狀態(tài)(ON)時，電流信號Vcs的電壓電平從一初始電平逐漸地上升；而當(dāng)切換 信號Vg處于關(guān)閉狀態(tài)(OFF)時，電流信號Vcs的電壓電平重置為上述的初始電平。參閱圖5,對 于每一切換信號而言，當(dāng)切換信號Vc處于關(guān)閉狀態(tài)時，由于功率開關(guān)化的寄生電容Cq與變壓 器10的初級側(cè)線圈Np的漏感，而在電壓檢測信號Vs上引起共振。
[0067] 波谷檢測電路120配置來在切換信號Vc的關(guān)閉期間檢測由共振所引起的波谷。參 閱圖3,波谷檢測電路120包括晶體管300、310、與320、比較器330、運算放大器340、W及電阻 器Rm。晶體管310與320形成一電流鏡電路。
[0068] 運算放大器340的負輸入端禪接輸入端VSW接收電壓檢測信號Vs。運算放大器340 的鄭輸入端接收參考電壓Vref。運算放大器34的輸出則控制晶體管300的柵極。晶體管300的 源極禪接輸入端VS。如此一來，輸入端VS的最小電壓被調(diào)節(jié)在參考電壓Vref。由晶體管310與 320所形成的電流鏡電路禪接晶體管300的漏極，W反應(yīng)于流經(jīng)電阻器Rm的電流而在電阻器 Rm產(chǎn)生電壓信號Vm。比較器330比較電壓信號Vm與臨界值Vti,且根據(jù)比較結(jié)果來產(chǎn)生波谷檢 測信號Vd。電壓信號Vm超過臨界值Vti的情況是表示一波谷發(fā)生在電壓檢測信號Vs。在此時， 波谷檢測信號Vd具有一脈沖（即是，波谷檢測信號Vd處于一高電壓電平）。為了說明波谷檢 ，圖5顯示電壓檢測信號Vs與臨界值Vti之間的關(guān)系。通過波谷檢測電路120的操作，當(dāng)電壓 檢測信號Vs低于臨界值Vti時，電壓檢測信號Vs的一波谷被檢測到，且波谷檢測信號Vd發(fā)生一 脈沖。
[0069] 圖4表示根據(jù)本發(fā)明一實施例的交替電路160的振蕩器30。如圖4所示，振蕩器30包 括T型觸發(fā)器200、開關(guān)205與210、電壓源215與220、比較器225、與口235、開關(guān)240、電流源 245、電容器250、比較器255、W及SR觸發(fā)器260。開關(guān)240、電流源245、與電容器2