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) 換器必須在其初級側(cè)與次級側(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側(cè)調(diào)節(jié)器的情況下控 制功率轉(zhuǎn)換器在初級側(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。放大器根據(jù)傳感信號以及參考信號產(chǎn)生反 饋信號。脈沖寬度調(diào)制電路根據(jù)反饋信號產(chǎn)生切換信號，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)反饋信號控制參考信號。功率管理電路包括用于確定 一時間區(qū)間的計時器，并且在此時間區(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， 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：通過對變壓器的反射電 壓取樣來產(chǎn)生反饋信號；根據(jù)反饋信號產(chǎn)生切換信號，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側(cè) 調(diào)節(jié)器的情況下控制功率轉(zhuǎn)換器在初級側(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?！靖綀D說明】本發(fā)明的示例性實施例，并且與描述一起解釋本發(fā)明的原理。
[0009] 圖1示出本發(fā)明的一個實施例的自適應(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)明的一個實施例的脈沖寬度調(diào)制電路產(chǎn)生的切換信號的波形圖；
[0013] 圖5示出本發(fā)明的一個實施例的自適應(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)明的一個實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 :計數(shù)器；
[0034] Na:輔助繞組；
[0035] Np:初級繞組；
[0036] Ns:次級繞組；
[0037] Vin :輸入電壓；
[0038] V。:輸出電壓；
[0039] Vs:反射信號；
[0040] VR:參考信號；
[0041] Sw:切換信號；
[0042] Sx:控制信號；
[0043] RP:參考信號；
[0044] LD:閾值信號；
[0045] CS :傳感電流信號；
[0046] CMP :反饋信號；
[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:最小的接通時間；
[0055] Tp:時間區(qū)間；
[0056] S610 ~S630 :步驟。
【具體實施方式】
[0057] 圖1示出本發(fā)明的一個實施例的自適應(yīng)功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖。根據(jù)本發(fā)明的本實 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包括初級繞組（primary winding)NP、輔 助繞組（auxiliary winding)Na以及次級繞組Ns。晶體管20經(jīng)配置以切換變壓器10的初 級繞組N P。控制電路100產(chǎn)生切換信號Sw，切換信號Sw經(jīng)配置以驅(qū)動晶體管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，變壓器電流I t將通過電阻器25產(chǎn)生傳 感電流信號CS。傳感電流信號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，以用于檢測以及產(chǎn)生反射信號Vs，并且反射信號％連接到控制電路100。反 射信號％表不變壓器10的反射電壓。反射信號V s的電平與在變壓器10的去磁時間區(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Vs另外產(chǎn)生的，用于產(chǎn)生切換信號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?？刂齐娐?00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V s的電壓與在變壓器10 的去磁時間區(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CMP上用于反饋回路補(bǔ)償。控制電路 100通過對變壓器10的反射電壓V s取樣來產(chǎn)生反饋信號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在一時間區(qū)間內(nèi)在功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。下 檢測到輕負(fù)載（即，負(fù)載90)時，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R P的電平而減小。
[0062] 圖2示出本發(fā)明的另一實施例的自適應(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)