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    一種控制器，用於一功率轉換器，其包括一回授電路、一輸出電路、以及一限制電路。回授電路，根據功率轉換器之輸出產生一回授信號。輸出電路根據回授信號來產生一切換信號，以調整功率轉換器之輸出。限制電路在一第一負載狀態下限制回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制回授信號為低於一第二位準。限制電路包括一計時電路。計時電路決定回授信號由第一位準增加至第二位準的改變速率，且第二位準高於第一位準。
    公开号:TW201312918A
    申请号:TW101118660
    申请日:2012-05-25
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Ta-Yung Yang；Keun-Eui Hong；Jung-Sheng Chen；Juh-Yun Kim
    申请人:System General Corp；
    IPC主号:H02M3-00
    专利说明:
    控制器
    本發明係有關於一種功率轉換器，特別是有關於一種用來限制功率轉換器之切換電流的控制器。
    功率轉換器通常係執行電壓以及/或電流調整。為了控制電流，其需要形成用於電流控制之一電流迴路。然而，一般而言，電流迴路在電路操作上較為緩慢。因此，在負載改變期間會產生較高的切換電流，尤其是當輸出負載輕負載改變為重負載，或者是當輸出處於短路電路中時。
    因此，期望提供一種控制器，用來限制最大切換電流，以解決上述問題。
    本發明提供一種控制器，用於一功率轉換器，其包括一回授電路、一輸出電路、以及一限制電路。回授電路，根據功率轉換器之輸出產生一回授信號。輸出電路根據回授信號來產生一切換信號，以調整功率轉換器之輸出。限制電路在一第一負載狀態下限制回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制回授信號為低於一第二位準。限制電路包括一計時電路。計時電路決定回授信號由第一位準增加至第二位準的改變速率，且第二位準高於第一位準。
    本發明另提供一種控制器，用以限制一功率轉換器之一切換電流，其包括一回授電路、一輸出電路、一限制電路、以及一電流限制臨界值。回授電路根據功率轉換器之輸出產生一回授信號。輸出電路根據回授信號產生一切換信號，以調整功率轉器之輸出。限制電路在一第一負載狀態下限制回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制回授信號為低於一第二位準。電流限制臨界值用來限制功率主換器之切換電流。限制電路包括計時電路。計時電路決定回授信號由第一位準增加至第二位準的改變速率，且第二位準高於第一位準。
    本發明更提供一種控制器，用以限制一功率轉換器之一切換電流，其包括一回授電路、一輸出電路、以及一電流限制臨界值。回授電路根據功率轉換器之輸出產生一回授信號。輸出電路根據回授信號產生一切換信號，以調整功率轉器之輸出。電流限制臨界值用來限制功率主換器之切換電流。切換信號用來切換一變壓器以調整功率轉換器之輸出，且電流限制臨界值根據功率轉換器之一輸入電壓的改變而變化。
    為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
    第1圖係表示根據本發明實施例之功率轉換器。如第1圖所示，功率轉換器包括變壓器10、功率電晶體20、電阻器25、電容器30、電阻器31與32、橋式整流器35、整流器40、電容器45、光耦合器50、電阻器52、基納二極體60、以及控制器100。橋式整流器35將輸入AC電壓VAC整流為DC輸入電壓VIN，且DC輸入電壓VIN產生於電容器30之一端。變壓器10之主線圈NP接收DC輸入電壓VIN。因此，DC輸入電壓VIN可透過變壓器10來被偵測到。控制器100產生切換信號SW，其透過功率電晶體20來切換變壓器10。切換信號SW係根據一回授信號來產生獲得的，藉此調整功率轉換器之輸出。整流器40以及電容器45耦接於變壓器10之次線圈NS，以產生功率轉換器之輸出電壓VO。換句話說，電阻器42、基納二極體60、以及光耦合器50產生耦接至控制器之電壓回授信號VFB。電壓回授信號VFB係與輸出電壓VO之位準相關聯。
    電阻器31與32耦接於變壓器10之輔助線圈與控制器100之間以產生信號VS。在變壓器10之切換期間，控制器100透過信號VS來偵測輸出電壓VO。信號VS也相關於變壓器10之去磁時間(demagnetizing time)。與電流感測信號VCS相關聯之變壓器10之去磁時間可用來控制輸出電流IO。變壓器10之切換電流IP流經產生電流感測信號VCS之電阻器25，且電流感測信號VCS耦接至控制器100以限制切換電流IP。
    第2圖係表示根據本發明一實施例之控制器100。控制器100包括電晶體120、加法電路125、電壓偵測電路(V-DET)300、位準移位電路、限制電路、以及輸出電路。電壓偵測電路300用來偵測信號VS以產生臨界值VT(電流限制臨界值)。比較器150與151、及閘160、正反器170、以及脈波產生電路250組合成上述輸出電路。臨界值VT耦接至比較器151，以與電流感測信號VCS進行比較。根據前述，臨界值VT係根據信號VS所產生，且信號VS係由變壓器10之主線圈NP所轉換獲得的。因此，臨界值VT(電流限制臨界值)是隨著功率轉換器之輸入電壓VIN的改變而改變。臨界值VT之位準並由輸出電壓VO來決定。位準移位電路接收電壓回授信號VFB以產生電壓迴路回授信號SV。電晶體110以及電阻器115、116、117、與118組成位準移位電路。由於電壓回授信號VFB係與輸出電壓VO之位準相關聯，位準移位電路也稱為回授電路，其根據功率轉換器之輸出(例如輸出電壓VO)來產生電壓迴路回授信號SV。電壓迴路回授信號SV耦接比較器150，以與電流感測信號Vcs進行比較。比較器150根據比較結果來產生一信號，且為了切換信號SW之關閉狀態，此信號透過及閘160來重置正反器170。正反器170由脈波信號PLS來開啟，以產生切換信號SW。脈波信號PLS係由脈波產生器250根據信號VS所產生的。一旦電流感測信號VCS高於臨界值VT(也稱為電流限制臨界值)，藉由比較器151比較臨界值VT與電流感測信號VCS將引起正反器170的重置以及切換信號號SW的關閉狀態。臨界值VT係用來限制功率轉換器之最大切換電流IP。
    限制電路包括電晶體120、加法電路125、以及計時電路200。限制電路係用於電壓回授迴路，以限制電壓迴路回授信號SV之位準。電晶體120耦接位準移位電路之電晶體110。信號VX耦接電晶體120以決定電壓迴路回授信號SV之最大位準。信號VX係由參考信號VR1與調整信號VM透過加法電路125所產生的(VX=VR1+VM)。計時電路200產生調整信號VM。計時電路200包括類比轉數位電路(A/D)220、計數器215、以及比較器210。由類比轉數位電路220所產生之最大數值係由參考信號VR所設定的，換句話說，調整信號VM之最大位準係由參考信號VR所設定的。比較器210用來清除(重置)計數器215。比較器210則用來比較電壓回授信號VFB與參考信號VR2。切換信號SW用來計時計數器215。因此，當電壓回授信號VFB低於參考信號VR2時，信號VX等於參考信號VR1。一旦電壓回授信號VFB高於參考信號VR2，計數器215將開始根據切換信號SW來執行，以增加其計數值。透過類比轉數位電路220，調整信號VM將逐漸地增加。因此，一旦電壓回授信號VFB高於參考信號VR2時，信號VX也逐漸地增加。在計時電路200之一延遲時間後，信號VX之最大值將為”VR1+VR”。上述延遲時間係由切換信號SW之頻率以及計數器215來決定。
    第3圖係表示根據本發明實施例之電壓偵測電路300。偵測電路300包括開關310與320、電容器315與325、比較器350、反向器361與362、脈波產生器371與372、反向器380、以及開關390與395。開關310接收信號VS，且當切換信號SW關閉時，將信號VS儲存在電容器315，以作為信號VSL。開關320用來將電容器315之信號VSL切換至電容器325。電容器315與325間的信號切換發展出低通濾波，以用感測信號VS。信號VEA產生於電容器325，且此信號VEA係與輸出電壓VO之位準相關聯。切換信號SW透過反向器361與脈波產生器371來產生出第一取樣信號S371。第一取樣信號S371用來控制開關310。第一取樣信號S371透過反向器362以及脈波產生器372來產生出第二取樣信號S372。第二取樣信號S372用來控制開關320。信號VEA耦接至比較器350，以與臨界值VTH進行比較，藉以透過反向器380以及開關390與395來產生臨界值VT。當信號VEA高於臨界值VTH時，臨界值VT將等於臨界值VT1。當信號VEA低於臨界值VTH時，臨界值VT將等於臨界值VT2。其中，臨界值VT1大於臨界值VT2(VT1>VT2)。因此，一旦輸出電壓VO低於一特定值(由臨界值VTH所決定)時，臨界值VT之位準將變為較低，這將使得在功率轉換器之輸出處於短路電路的期間，限制了最大切換電流IP(由臨界值VT2所決定)。根據上述，信號VS係透過電阻器31與32以及變壓器10之輔助線圈而產生的。
    第4圖係表示根據本發明另一實施例之控制器100。第與4圖之相異之處在於，第4圖之控制器100包括電流回授電路(I-LOOP)400，其取代了第3圖中的電壓偵測電路300。電流回授電路400用來偵測電流感測信號VCS以及信號VS，以產生電流迴路回授信號SI。比較器151比較電流迴路回授信號SI與電流感測信號VCS，以產生一信號，且為了切換信號SW之關閉狀態，此信號透過及閘160來重置正反器170。
    電流回授電路400可具有較慢的響應。為了達到迴路穩定，電流回授電路400之操作頻寬可設定為較低頻率。因此，對於負載改變的迴路響應較慢。第5圖係表示輸出電流之波形當功率轉換器之輸出負載(LOAD)改變時，輸出電流II包括在期間TD內的過衝電流(overshoot current)。期間TD係有關於電流回授電路400之迴路響應。藉由加入限制電路，輸出電流I2逐漸地增加，且沒有任何過衝電流會因為根據負載改變而產生。如上所述，限制電路包括電晶體120、加法電路125、以及計時電路200。輸出電流IO(I1與I2)係與切換電流IP相關聯。
    因此，在第一負載狀態下，電壓迴路回授信號SV被限制低為於第一位準(由信號VX與VR1所決定)。當負載改變而需要較高的輸出電流時(第二負載狀態)，電壓回授迴路信號SV可逐漸地增加，以增加切換電流IP以及輸出電流IO。計時電路200則是決定增加切換電流IP以及輸出電流IO的改變速率。根據本發明實施例，電壓回授信號VFB之位準可用來判斷第一負載狀態與第二負載狀態。
    本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 第1圖：
    10‧‧‧變壓器
    20‧‧‧功率電晶體
    25‧‧‧電阻器
    30‧‧‧電容器
    31、32‧‧‧電阻器
    35‧‧‧橋式整流器
    40‧‧‧整流器
    45‧‧‧電容器
    50‧‧‧光耦合器
    52‧‧‧電阻器
    60‧‧‧基納二極體
    100‧‧‧控制器
    IAC‧‧‧輸入AC電流
    IO‧‧‧輸出電流
    IP‧‧‧切換電流
    NP‧‧‧主線圈
    NS‧‧‧次線圈
    SW‧‧‧切換信號
    VAC‧‧‧輸入AC電壓
    VCS‧‧‧電流感測信號
    VFB‧‧‧電壓回授信號
    VIN‧‧‧DC輸入電壓
    VO‧‧‧輸出電壓
    VS‧‧‧信號 第2圖：
    110‧‧‧電晶體
    115、116、117、118‧‧‧電阻器
    120‧‧‧電晶體
    125‧‧‧加法電路
    150、151‧‧‧比較器
    160‧‧‧及閘
    170‧‧‧正反器
    200‧‧‧計時電路
    215‧‧‧計數器
    210‧‧‧比較器
    220‧‧‧類比轉數位比電路(A/D)
    250‧‧‧脈波產生電路
    300‧‧‧電壓偵測電路(V-DET)
    PLS‧‧‧脈波信號
    SV‧‧‧電壓迴路回授信號
    SW‧‧‧切換信號
    VCC‧‧‧供電電壓
    VCS‧‧‧電流感測信號
    VFB‧‧‧電壓回授信號
    VM‧‧‧調整信號
    VR、VR1、VR2‧‧‧參考信號
    VS‧‧‧偵測信號
    VT‧‧‧臨界值
    VX‧‧‧信號 第3圖：
    300‧‧‧電壓偵測電路
    310與320‧‧‧開關
    315與325‧‧‧電容器
    350‧‧‧比較器
    361、362‧‧‧反向器
    371、372‧‧‧脈波產生器
    380‧‧‧反向器
    390、395‧‧‧開關
    S371‧‧‧第一取樣信號
    S372‧‧‧第二取樣信號
    SW‧‧‧切換信號
    VEA‧‧‧信號
    VS‧‧‧偵測信號
    VSL‧‧‧信號
    VT、VT1、VT2‧‧‧臨界值
    VTH‧‧‧臨界值 第4圖：
    110‧‧‧電晶體
    115、116、117、118‧‧‧電阻器
    120‧‧‧電晶體
    125‧‧‧加法電路
    150、151‧‧‧比較器
    160‧‧‧及閘
    170‧‧‧正反器
    200‧‧‧計時電路
    215‧‧‧計數器
    210‧‧‧比較器
    220‧‧‧類比轉數位電路(A/D)
    250‧‧‧脈波產生電路
    400‧‧‧電流回授電路(I-LOOP)
    PLS‧‧‧脈波信號
    SV‧‧‧電壓迴路回授信號
    SW‧‧‧切換信號
    VCC‧‧‧供電電壓
    VCS‧‧‧電流感測信號
    VFB‧‧‧電壓回授信號
    VM‧‧‧調整信號
    VR、VR1、VR2‧‧‧參考信號
    VS‧‧‧偵測信號
    VT‧‧‧臨界值
    VX‧‧‧信號 第5圖：
    I1、I2‧‧‧輸出電流
    LOAD‧‧‧輸出負載
    TD‧‧‧期間
    第1圖表示根據本發明實施例之功率轉換器；第2圖表示第1圖所示功率轉換器之控制器的一示範實施例；第3圖表示第1圖所示功率轉器之電壓偵測電路的一示範實施例；第4圖表示第1圖所示功率轉換器之控制器的另一示範實施例；以及第5圖表示僅受第1圖中電流回授電路所控制之輸出電流的波形圖，以及受第1圖中電流回授電路以及限制電路所控制之輸出電流的波形圖。
    110‧‧‧電晶體
    115、116、117、118‧‧‧電阻器
    120‧‧‧電晶體
    125‧‧‧加法電路
    150、151‧‧‧比較器
    160‧‧‧及閘
    170‧‧‧正反器
    200‧‧‧計時電路
    215‧‧‧計數器
    210‧‧‧比較器
    220‧‧‧類比轉數位電路(D/A)
    250‧‧‧脈波產生電路
    300‧‧‧電壓偵測電路(V-DET)
    PLS‧‧‧脈波信號
    SV‧‧‧電壓迴路回授信號
    SW‧‧‧切換信號
    VCC‧‧‧供電電壓
    VCS‧‧‧電流感測信號
    VFB‧‧‧電壓回授信號
    VM‧‧‧調整信號
    VR、VR1、VR2‧‧‧參考信號
    VS‧‧‧偵測信號
    VT‧‧‧臨界值
    VX‧‧‧信號
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] 一種控制器，用於一功率轉換器，包括：一回授電路，根據該功率轉換器之輸出產生一回授信號；一輸出電路，根據該回授信號來產生一切換信號，以調整該功率轉換器之輸出；以及一限制電路，在一第一負載狀態下限制該回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制該回授信號為低於一第二位準；其中，該限制電路包括一計時電路，且該計時電路決定該回授信號由該第一位準增加至該第二位準的改變速率，該第二位準高於該第一位準。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該切換信號用來切換一變壓器，以調整該功率轉換器之輸出。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該限制電路之該第一負載狀態與該第二負載狀態由一電壓回授信號之位準來決定。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，該計時電路包括：一計數器，根據該切換信號來執行一計數操作以產生一計數值；一類比轉數位電路，耦接該計數器，且根據該計數值來產生一調整信號以限制該回授信號；以及一比較器，比較一電壓回授信號與一參考信號以清除該計數器，其中，該電壓回授信號與該功率轉換器之輸出相關聯。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之控制器，其中，更包括一電流回授迴路或一電壓回授迴路。
    [6] 一種控制器，用以限制一功率轉換器之一切換電流，包括：一回授電路，根據該功率轉換器之輸出產生一回授信號；一輸出電路，根據該回授信號產生一切換信號，以調整該功率轉器之輸出；一限制電路，在一第一負載狀態下限制該回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制該回授信號為低於一第二位準；以及一電流限制臨界值，用來限制該功率主換器之該切換電流；其中，該限制電路包括一計時電路，且該計時電路決定該回授信號由該第一位準增加至該第二位準的改變速率，該第二位準高於該第一位準。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之控制器，其中，該切換電流用來切換一變壓器，以調整該功率轉換器之輸出。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之控制器，其中，該電流限制臨界值隨著該功率轉換器之一輸入電壓的改變而變化。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之控制器，其中，該輸入電壓係透過一變壓器來偵測獲得。
    [10] 如申請專利範圍第6項所述之控制器，其中，該限制電路之該第一負載狀態與該第二負載狀態由一電壓回授信號之位準來決定。
    [11] 如申請專利範圍第6項所述之控制器，其中，該計時電路包括：一計數器，根據該切換信號來執行一計數操作以產生一計數值；一類比轉數位電路，耦接該計數器，且根據該計數值來產生一調整信號以限制該回授信號；以及一比較器，比較一電壓回授信號與一參考信號以清除該計數器，其中，該電壓回授信號與該功率轉換器之輸出相關聯。
    [12] 一種控制器，用以限制一功率轉換器之一切換電流，包括：一回授電路，根據該功率轉換器之輸出產生一回授信號；一輸出電路，根據該回授信號產生一切換信號，以調整該功率轉器之輸出；以及一電流限制臨界值，用來限制該功率主換器之該切換電流；其中，該切換信號用來切換一變壓器以調整該功率轉換器之輸出，且該電流限制臨界值隨著該功率轉換器之一輸入電壓的改變而變化。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述之控制器，其中，該輸入電壓係透過該變壓器來偵測獲得。
    [14] 如申請專利範圍第12項所述之控制器，更包括：一限制電路，在一第一負載狀態下限制該回授信號為低於一第一位準，且在一第二負載狀態下限制該回授信號為低於一第二位準；以及一電流限制臨界值，用來限制該功率主換器之該切換電流；其中，該限制電路包括一計時電路，且該計時電路決定該回授信號由該第一位準增加至該第二位準的改變速率，該第二位準高於該第一位準。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述之控制器，其中，該計時電路包括：一計數器，根據該切換信號來執行一計數操作以產生一計數值；一類比轉數位電路，耦接該計數器，且根據該計數值來產生一調整信號以限制該回授信號；以及一比較器，比較一電壓回授信號與一參考信號以清除該計數器，其中，該電壓回授信號與該功率轉換器之輸出相關聯。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    US201161534550P| true| 2011-09-14|2011-09-14||
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