專利名稱：過載保護(hù)延遲電路及交換式電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交換式電源供應(yīng)器，并且更特別的是本發(fā)明涉及一種具 有過載保護(hù)功能的交換式電源供應(yīng)器，其中交換式電源供應(yīng)器包含過載保護(hù) 延遲電路，其能夠使交換式電源供應(yīng)器高度準(zhǔn)確地檢測(cè)過載問題。
背景技術(shù)：
圖1顯示現(xiàn)有的典型交換式電源供應(yīng)器的電路示意圖。如圖1所示，交換式電源供應(yīng)器100包含橋式整流器110、變壓器lll、次級(jí)側(cè)整流器112、 輸出濾波器113、 一反饋控制單元114、光耦合器115、脈沖寬度調(diào)制器 (PWM)116，以及開關(guān)裝置119。橋式整流器110設(shè)定為將輸入交流電壓Vin 整流成全波整流的直流電壓，該全波整流的直流電壓接著提供至變壓器111 的初級(jí)側(cè)繞組。開關(guān)裝置119通常以MOSFET裝置來實(shí)現(xiàn)并且與變壓器111 的初級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)。當(dāng)開關(guān)裝置119導(dǎo)通時(shí)，變壓器lll的初級(jí)側(cè)繞組自橋 式整流器110的輸出端接收輸入電流，由此儲(chǔ)存能量于其中。當(dāng)開關(guān)裝置119 截止時(shí)，儲(chǔ)存于變壓器111的初級(jí)側(cè)繞組中的能量傳送至變壓器111的次級(jí) 側(cè)繞組，由此在變壓器111的次級(jí)側(cè)繞組兩端感應(yīng)出交流電壓。在變壓器111 的次級(jí)側(cè)繞組兩端感應(yīng)出的交流電壓通過次級(jí)側(cè)整流器112整流成一個(gè)所需 的直流電壓，其中次級(jí)側(cè)整流器112—般而言由二極管整流器組成。由次級(jí) 側(cè)整流器112所輸出的直流電壓通過輸出濾波器113來濾波成輸出直流電壓 Vo，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載121。其中輸出濾波器113由濾波電容所組成。反饋控制單 元114連接至輸出電壓Vo的正電極端并且包含分壓器，其中分壓器由至少 兩個(gè)電阻元件所組成。反饋控制單元114用來產(chǎn)生代表輸出電壓Vo的反饋 信號(hào)VFB。反饋信號(hào)VpB經(jīng)由具有光敏晶體管122的光耦合器115傳送至脈 沖寬度調(diào)制器116的反饋信號(hào)輸入端FB，并且由此允許脈沖寬度調(diào)制器116 將輸出電壓Vo維持在預(yù)定電位上。特別是，脈沖寬度調(diào)制器116根據(jù)指定 的占空比(duty ratio)以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置119導(dǎo)通或截止。在正常運(yùn)作時(shí)，負(fù)載121會(huì)從交換式電源供應(yīng)器100的輸出端汲取電流來維持其運(yùn)作。在大部分的例子中，交換式電源供應(yīng)器100的輸出電壓Vo 是永遠(yuǎn)固定不變的，并且交換式電源供應(yīng)器100的輸出功率由流向負(fù)載121 的電流來決定。當(dāng)負(fù)載121所需求的輸出功率超過交換式電源供應(yīng)器100所 能夠提供的最大輸出功率時(shí)，交換式電源供應(yīng)器100會(huì)進(jìn)入過載狀態(tài) (overload state),此時(shí)，輸出電壓Vo會(huì)下降，并且會(huì)在交換式電源供應(yīng)器100 內(nèi)部以較大的電流流動(dòng)。這將會(huì)造成過熱效應(yīng)，因而損害交換式電源供應(yīng)器 100的電路元件，例如開關(guān)裝置119、次級(jí)側(cè)整流器112與負(fù)載121。為了克服過載或負(fù)載短路的問題，現(xiàn)有的脈沖寬度調(diào)制器會(huì)加入一個(gè)過 載保護(hù)機(jī)構(gòu)來保護(hù)交換式電源供應(yīng)器，使其避免遭受過載問題所導(dǎo)致的損 害。內(nèi)置于現(xiàn)有的脈沖寬度調(diào)制器的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)一般而言用來監(jiān)視經(jīng)由反 饋信號(hào)輸入腳位所輸入的反饋信號(hào)，并且將反饋信號(hào)與特定的閾值進(jìn)行比 較。若反饋信號(hào)超過該閾值，便假設(shè)發(fā)生了過載情況。在這種情況下，開關(guān) 停止信號(hào)便會(huì)傳送出去以停止脈沖寬度調(diào)制器的運(yùn)作，由此關(guān)閉交換式電源 供應(yīng)器。然而，這種過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的問題在于其可在負(fù)載瞬變(load transients)的 情形下被觸動(dòng)。當(dāng)負(fù)載瞬變發(fā)生時(shí)，交換式電源供應(yīng)器的輸出電壓會(huì)經(jīng)歷波 動(dòng)且反饋信號(hào)會(huì)瞬間上升。因此，即使負(fù)載所需求的功率并未超過交換式電 源供應(yīng)器所能夠提供的最大輸出功率，反饋信號(hào)可能會(huì)突然超過該特定閾值 且錯(cuò)誤地啟動(dòng)脈沖寬度調(diào)制器的內(nèi)部過載保護(hù)機(jī)構(gòu)。因此若欲解決這些問 題，則需在反饋信號(hào)上升與過載保護(hù)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)之間增加一個(gè)時(shí)間延遲，使得 反饋信號(hào)由于負(fù)載瞬變而導(dǎo)致的短暫上升可被脈沖寬度調(diào)制器所忽略。因此如何開發(fā)一個(gè)過載保護(hù)延遲電路以增加一個(gè)時(shí)間延遲給交換式電 源供應(yīng)器的反饋信號(hào)，以使交換式電源供應(yīng)器的內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器能夠準(zhǔn) 確地檢測(cè)過載問題的發(fā)生，實(shí)為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員目前所迫切需要解決的問 題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種過載保護(hù)延遲電路，用以使交換式電源供應(yīng) 器的內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器準(zhǔn)確保護(hù)交換式電源供應(yīng)器，避免由于過載問題而導(dǎo)致的損害。根據(jù)本發(fā)明，其提供一種過載保護(hù)延遲電路以便在交換式電源供應(yīng)器的 反饋信號(hào)到達(dá)一個(gè)小于閾值的限制值時(shí)，增加一個(gè)時(shí)間延遲給交換式電源供 應(yīng)器的反饋信號(hào)，該閾值設(shè)定為用來啟動(dòng)交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)機(jī) 構(gòu)，其中該交換式電源供應(yīng)器包含開關(guān)控制器以及光耦合器，該光耦合器用 以將反饋信號(hào)耦合至該開關(guān)控制器。在本發(fā)明的主要方案上，該過載保護(hù)延 遲電路由連接至開關(guān)控制器與光耦合器的能量?jī)?chǔ)存裝置所組成，并且該過載 保護(hù)延遲電路還包含充電控制器，連接于該能量?jī)?chǔ)存裝置與接地端之間，且 用來設(shè)定限制值以允許能量?jī)?chǔ)存裝置充電，以使該能量?jī)?chǔ)存裝置能夠產(chǎn)生時(shí) 間延遲。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種過載保護(hù)延遲電路，應(yīng)用于交換式電 源供應(yīng)器，該交換式電源供應(yīng)器包含開關(guān)控制器以及用來將反饋信號(hào)耦合至 該開關(guān)控制器的耦合裝置，該過載保護(hù)延遲電路包含能量?jī)?chǔ)存裝置，連接 至該開關(guān)控制器以及該耦合裝置；以及充電控制器，連接于該能量?jī)?chǔ)存裝置 與接地端之間，用以設(shè)定允許對(duì)該能量?jī)?chǔ)存裝置充電的限制值，以使該能量 儲(chǔ)存裝置能夠在該交換式電源供應(yīng)器的反饋信號(hào)到一個(gè)限制值時(shí)，增加一個(gè) 時(shí)間延遲給該反饋信號(hào)，其中該交換式電源供應(yīng)器的該反饋信號(hào)的限制值小 于設(shè)定為用來啟動(dòng)該交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值。如上所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該能量?jī)?chǔ)存裝置為電容。 如上所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該充電控制器為齊納二極管。 如上所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該耦合裝置為光耦合器，其具有光 敏晶體管。如上所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該耦合裝置連接至該開關(guān)控制器的 反饋信號(hào)輸入端。如上所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬度調(diào)制器。 本發(fā)明還提供一種交換式電源供應(yīng)器，其包含變壓器；開關(guān)裝置，連 接至該變壓器的初級(jí)側(cè)繞組；開關(guān)控制器，連接至該開關(guān)裝置，用以控制該 開關(guān)裝置的切換運(yùn)作；反饋控制單元，連接至該交換式電源供應(yīng)器的輸出端， 用以求得代表該交換式電源供應(yīng)器的輸出電壓的反饋信號(hào)；耦合裝置，連接 于該反饋控制單元與該開關(guān)控制器之間，用以將該反饋信號(hào)耦合至該開關(guān)控制器；以及過載保護(hù)延遲電路，連接于該耦合裝置與該開關(guān)控制器之間，用以在該反饋信號(hào)達(dá)到限制值時(shí)，增加一個(gè)時(shí)間延遲給該反饋信號(hào)，其中該限 制值小于設(shè)定用來啟動(dòng)該交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值。 如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該耦合裝置為具有光敏晶體管的光稱合器o如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該過載保護(hù)延遲電路包含能量?jī)?chǔ)存裝置，連接至該開關(guān)控制器與該耦合裝置；以及充電控制器，連接于該能量?jī)?chǔ)存裝置以及接地端之間，并且作為用來設(shè)定允許該能量?jī)?chǔ)存裝置充電的該限制值，以使該能量?jī)?chǔ)存裝置能夠產(chǎn)生該時(shí)間延遲。 如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該能量?jī)?chǔ)存裝置為電容。 如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該充電控制器為齊納二極管。 如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該耦合裝置連接至該開關(guān)控制器的反饋信號(hào)輸入端。如上所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬度調(diào)制器。 本發(fā)明的過載保護(hù)延遲電路可增加一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲給交換式電源 供應(yīng)器的反饋信號(hào)，從而使交換式電源供應(yīng)器能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行過載保護(hù)功 能，而不會(huì)受到負(fù)載瞬變的干擾。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與特征，可以通過下面實(shí)施 例配合下列附圖詳細(xì)說明得到更深入的了解。


圖1顯示現(xiàn)有的典型交換式電源供應(yīng)器的電路示意圖；以及圖2顯示本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器的電路示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下100,200交換式電源供應(yīng)器Vin輸入交流電壓110橋式整流器111變壓器112次級(jí)側(cè)整流器113 輸出濾波器114反饋控制單元115光耦合器116脈沖寬度調(diào)制器119開關(guān)裝置121負(fù)載122光敏晶體管210過載保護(hù)延遲電路ZD3齊納二極管C10電容具體實(shí)施方式
體現(xiàn)本發(fā)明的特征與優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)選實(shí)施例將在后面的說明中詳細(xì)敘述。須 注意的是相同的元件標(biāo)號(hào)指向相同的元件。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的 方案上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在 本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的交換式電源供應(yīng)器的電路示意圖。在圖2中，交 換式電源供應(yīng)器200包含橋式整流器110、變壓器lll、次級(jí)側(cè)整流器112、 輸出濾波器113、反饋控制單元114、光耦合器115、開關(guān)裝置119以及脈沖 寬度調(diào)制器116。須特別注意的是在本發(fā)明中，相同的電路元件以相同的元 件編號(hào)來表示。因此，橋式整流器IIO、變壓器lll、次級(jí)側(cè)整流器112、輸 出濾波器113、反饋控制單元114、光耦合器115、開關(guān)裝置119以及脈沖寬 度調(diào)制器116皆與圖1的相對(duì)應(yīng)元件具有相同的電路配置與操作原理。因此， 在此不再贅述關(guān)于這些電路元件的細(xì)節(jié)。在圖2中，交換式電源供應(yīng)器200還包含過載保護(hù)延遲電路210。該過 載保護(hù)延遲電路210連接于光耦合器115與脈沖寬度調(diào)制器116之間，且包 含充電控制器，例如齊納二極管(zenerdiode)ZD3，以及能量?jī)?chǔ)存裝置，例如， 電容CIO。電容C10連接于脈沖寬度調(diào)制器116的反饋信號(hào)輸入端FB與齊 納二極管ZD3的陽極之間，并且齊納二極管ZD3連接于電容C10的一端與 接地端之間。齊納二極管ZD3用來設(shè)定一個(gè)允許電容C10被充電的限制值。 接下來，本發(fā)明的過載保護(hù)延遲電路210的操作將會(huì)在下面詳細(xì)說明。在正常負(fù)載或尖峰負(fù)載的情形下，交換式電源供應(yīng)器200的輸出電壓VO固定于一個(gè)預(yù)定的電位上，并且齊納二極管ZD3的閾值設(shè)定于一個(gè)預(yù)定的電位上，例如3V。在過載的情形下，負(fù)載121所要求的功率已經(jīng)超過了 交換式電源供應(yīng)器200的最大輸出功率。在這種情形下，輸出電壓Vo會(huì)下 降且負(fù)載電流會(huì)上升至交換式電源供應(yīng)器200的最大允許電流。此時(shí)，光耦 合器115內(nèi)部的光敏晶體管122的電流會(huì)下降至零，并且光敏晶體管122的 集電極-發(fā)射極電壓會(huì)上升。因此，反饋信號(hào)Vra會(huì)上升。當(dāng)反饋信號(hào)Vre上 升至相等于齊納二極管的限制值的電位時(shí)，例如，齊納二極管ZD3的閾值 3V，齊納二極管ZD3會(huì)傳導(dǎo)電流并且此電容C10會(huì)由脈沖寬度調(diào)制器116 內(nèi)部的內(nèi)部電流源(未顯示)來充電。因?yàn)楣怦詈掀?15內(nèi)部的光敏晶體管 122的電流為零，反饋信號(hào)Vre會(huì)繼續(xù)上升。在反饋信號(hào)Vra達(dá)到由脈沖寬 度調(diào)制器116所設(shè)定的用來啟動(dòng)過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值之前，脈沖寬度調(diào)制器 116不會(huì)關(guān)閉直到反饋信號(hào)達(dá)到由脈沖寬度調(diào)制器116所設(shè)定的用來啟動(dòng)過 載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值。因此，電容C10提供了一個(gè)時(shí)間延遲，其時(shí)間延遲量可 容易地由將反饋信號(hào)VFB自齊納二極管ZD3所設(shè)定的限制值增加到由脈沖寬 度調(diào)制器116所設(shè)定的閾值所需要的時(shí)間來決定。然而，應(yīng)該注意的是，增 加至反饋信號(hào)VFB的時(shí)間延遲量取決于電容CIO的電容值。增加電容C10的 電容值可以得到較長(zhǎng)的延遲時(shí)間給反饋信號(hào)。因此，對(duì)增加電容C10的電容 值的選擇乃是決定交換式電源供應(yīng)器200的響應(yīng)時(shí)間(response time)的重要 因素?？偨Y(jié)來說，本發(fā)明提出一種連接于交換式電源供應(yīng)器的光耦合器與脈沖 寬度調(diào)制器之間的過載保護(hù)延遲電路。該過載保護(hù)延遲電路包含充電控制器 以及能量?jī)?chǔ)存裝置，其中充電控制器用來設(shè)定限制值以允許能量?jī)?chǔ)存裝置被 充電，從而使能量?jī)?chǔ)存裝置產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間延遲，該時(shí)間延遲在反饋信號(hào)達(dá)到 充電控制器的限制值時(shí)增加至反饋信號(hào)。因此，當(dāng)反饋信號(hào)達(dá)到充電控制器 的限制值的時(shí)間點(diǎn)以及反饋信號(hào)達(dá)到設(shè)定用來啟動(dòng)過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值的 時(shí)間點(diǎn)之間時(shí)，本發(fā)明的過載保護(hù)延遲電路可增加一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲給交 換式電源供應(yīng)器的反饋信號(hào)。因此，交換式電源供應(yīng)器便能夠準(zhǔn)確的執(zhí)行過 載保護(hù)功能，而不會(huì)受到負(fù)載瞬變的干擾。本發(fā)明可以由本領(lǐng)域人員進(jìn)行各種修飾，但都不脫離所附權(quán)利要求書所 要保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種過載保護(hù)延遲電路，應(yīng)用于交換式電源供應(yīng)器，該交換式電源供應(yīng)器包含開關(guān)控制器以及用來將反饋信號(hào)耦合至該開關(guān)控制器的耦合裝置，該過載保護(hù)延遲電路包含能量?jī)?chǔ)存裝置，連接至該開關(guān)控制器以及該耦合裝置； 以及充電控制器，連接于該能量?jī)?chǔ)存裝置與接地端之間，用以設(shè)定允許對(duì)該能量?jī)?chǔ)存裝置充電的限制值，以使該能量?jī)?chǔ)存裝置能夠在該交換式電源供應(yīng)器的反饋信號(hào)到一個(gè)限制值時(shí)，增加一個(gè)時(shí)間延遲給該反饋信號(hào)，其中該交換式電源供應(yīng)器的該反饋信號(hào)的限制值小于設(shè)定為用來啟動(dòng)該交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值。
2. 如權(quán)利要求1所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該能量?jī)?chǔ)存裝置為電谷。
3. 如權(quán)利要求1所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該充電控制器為齊納二 極管。
4. 如權(quán)利要求1所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該耦合裝置為光耦合 器，其具有光敏晶體管。
5. 如權(quán)利要求1所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該耦合裝置連接至該開 關(guān)控制器的反饋信號(hào)輸入端。
6. 如權(quán)利要求1所述的過載保護(hù)延遲電路，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬 度調(diào)制器。
7. —種交換式電源供應(yīng)器，其包含 變壓器；開關(guān)裝置，連接至該變壓器的初級(jí)側(cè)繞組；開關(guān)控制器，連接至該開關(guān)裝置，用以控制該開關(guān)裝置的切換運(yùn)作；反饋控制單元，連接至該交換式電源供應(yīng)器的輸出端，用以求得代表該 交換式電源供應(yīng)器的輸出電壓的反饋信號(hào)；耦合裝置，連接于該反饋控制單元與該開關(guān)控制器之間，用以將該反饋 信號(hào)耦合至該開關(guān)控制器；以及過載保護(hù)延遲電路，連接于該耦合裝置與該開關(guān)控制器之間，用以在該 反饋信號(hào)達(dá)到限制值時(shí)，增加一個(gè)時(shí)間延遲給該反饋信號(hào)，其中該限制值小于設(shè)定用來啟動(dòng)該交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的閾值。
8. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該耦合裝置為具有光敏 晶體管的光耦合器。
9. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該過載保護(hù)延遲電路包含能量?jī)?chǔ)存裝置，連接至該開關(guān)控制器與該耦合裝置；以及 充電控制器，連接于該能量?jī)?chǔ)存裝置以及接地端之間，并且作為用來設(shè)定允許該能量?jī)?chǔ)存裝置充電的該限制值，以使該能量?jī)?chǔ)存裝置能夠產(chǎn)生該時(shí)間延遲。
10. 如權(quán)利要求9所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該能量?jī)?chǔ)存裝置為電容。
11. 如權(quán)利要求9所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該充電控制器為齊納二極管。
12. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該耦合裝置連接至該 開關(guān)控制器的反饋信號(hào)輸入端。
13. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應(yīng)器，其中該開關(guān)控制器為脈沖 寬度調(diào)制器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于交換式電源供應(yīng)器的過載保護(hù)延遲電路以及交換式電源供應(yīng)器，以使交換式電源供應(yīng)器能夠高度準(zhǔn)確地檢測(cè)過載問題。該過載保護(hù)延遲電路連接于該交換式電源供應(yīng)器的光耦合器與脈沖寬度調(diào)制器之間，并且包含能量?jī)?chǔ)存裝置如電容，以及充電控制器如齊納二極管。充電控制器用來設(shè)定限制值，當(dāng)交換式電源供應(yīng)器的反饋信號(hào)達(dá)到該限制值時(shí)，能量?jī)?chǔ)存裝置便可為脈沖寬度調(diào)制器的內(nèi)部電流源充電。通過對(duì)能量?jī)?chǔ)存裝置進(jìn)行充電，一個(gè)時(shí)間延遲可增加至反饋信號(hào)使得脈沖寬度調(diào)制器能夠準(zhǔn)確地啟動(dòng)內(nèi)部的過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，而不會(huì)受到負(fù)載瞬變的干擾。
文檔編號(hào)H02M1/32GK101277057SQ20071010652
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者彭塔·艾皮紐, 提蘇馬蘭·雪勒米凱特, 雅各瓊哈艾威 申請(qǐng)人:泰商泰達(dá)電子公司