專利名稱：功率轉換器的具有前饋補償?shù)膯与娐返闹谱鞣椒?br> 技術領域：
本發(fā)明是有關于一種功率轉換器，特別是指一種切換式功率轉換器的控制電路。
背景技術：
按，切換式功率轉換器為一種傳統(tǒng)技術，用于控制輸出功率以達到調(diào)整的目的。一般而言，功率轉換器內(nèi)建有多種保護功能，例如過電壓保護與過電流保護等，以保護功率轉換器及所連接的電路而避免受到永久性損害。輸出功率限制功能一般常用于過負載保護與短路保護。
請參閱圖1，其為一傳統(tǒng)切換式功率轉換器的電路圖。如圖所示，傳統(tǒng)切換式功率轉換器是使用一控制電路50。當電源開啟，一輸入電壓VDC經(jīng)由一串聯(lián)的啟動電阻30充電一啟動電容65，以提供一供應電壓VCC。啟動電容65耦接于控制電路50的供應端VCC。供應電壓VCC達到臨界電壓時，功率轉換器會開始運作且控制電路50的輸出端OUT開始輸出輸出一切換訊號VPWM而驅動功率轉換器。功率轉換器啟動之后，一變壓器20的輔助繞組透過一整流器60提供供應電壓VCC。
一功率電晶體10，其耦接于變壓器20的一次側繞組與控制電路50的輸出端OUT，功率電晶體10依據(jù)切換訊號VPWM切換變壓器20，以控制功率轉換器的輸出功率。一電阻15，其串聯(lián)于功率電晶體10，而決定功率轉換器的最大輸出功率。此方法是耦接一電阻40于控制電路50的電流感測端VS。若電壓VS超過一最大臨界值，控制電路50將會禁能切換訊號VPWM，以限制功率轉換器的最大輸出功率。然而，最大輸出功率會受到一回應時間TD影響，此時間是指位在電流感測端VS的電壓VS被偵測高于最大臨界值時，控制電路50的切換訊號VPWM會再經(jīng)過一延遲時間TD后才截止。延遲時間TD是依據(jù)輸入電壓VDC的變化而造成不同的過功率保護。
一電阻35，其耦接于輸入電壓VDC與電流感測端VS之間，以用于前饋補償。前饋補償用以補償輸入電壓VDC與延遲時間TD所造成的輸出功率不一致。藉由恰當選擇電阻35的電阻值，即可在低線電壓(low line voltage)與高線電壓(high line voltage)輸入時取得一致的輸出功率限制。由于電阻30與電阻35會造成明顯的功率損耗，特別是在高線電壓輸入時。所以現(xiàn)今提議使用一電阻進行前饋補償與啟動，其揭露于楊先生等人所提出的美國專利第6,611,439號的「PWM controller for controllingoutput power limit of a power supply」。此外，楊先生等人所提出的美國專利第6,906,934號的「Integrated start-upcircuit with reduced power consumption」，更可降低功率損耗。然而，美國專利第6,906,934號所揭露的技術無法應用于美國專利第6,611,439所揭露的電路。
因此，本發(fā)明提出一種功率轉換器的啟動電路，以解決上述習用技術問題，本發(fā)明為了節(jié)省功率與減少元件數(shù)目，是使用一電阻達成啟動、前饋補償與安規(guī)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種功率轉換器的啟動電路，其藉由使用一電阻達成啟動、前饋補償與安規(guī)，以達到節(jié)省功率轉換器的功率損耗與減少元件數(shù)量的目的。
本發(fā)明為了節(jié)省功率與降低元件數(shù)量，本發(fā)明使用一泄放電阻進行啟動和前饋補償?；诎惨?guī)，功率轉換器必須設置泄放電阻，以泄放功率轉換器的電磁干擾濾波器。本發(fā)明的電路包含一輸入端而耦接泄放電阻以用于啟動；一分壓電路，其耦接于輸入端；一取樣保存電路，其耦接分壓電路，以從分壓電路取樣與保存一電壓訊號；之后，一低通濾波器，其用于過濾線頻漣波以及依據(jù)電壓訊號產(chǎn)生一偏移訊號，低通過濾器為一取樣過濾器。偏移訊號是傳送至一限制電路，以產(chǎn)生一限制訊號，限制訊號用以限制功率轉換器的一切換電流。
本發(fā)明的有益效果是使用一電阻達成啟動、前饋補償與安規(guī)，可以節(jié)省功率轉換器的功率損耗和減少元件數(shù)量。


圖1為一傳統(tǒng)切換式功率轉換器的電路圖；圖2為本發(fā)明的切換式功率轉換器的電路圖；圖3為本發(fā)明具前饋補償?shù)膯与娐返碾娐穲D；圖4為本發(fā)明產(chǎn)生取樣信號的產(chǎn)生電路的電路圖；
圖5為本發(fā)明的取樣信號的波形圖。
圖號說明10功率電晶體15電阻17功率電晶體19電阻20變壓器25變壓器30啟動電阻 35電阻40電阻 50控制電路51齊納二極體53電阻55光耦合器 57整流器59濾波電容 60整流器65啟動電容 67二極體69啟動電容 70泄放電阻90橋式電路 100 控制電路110 第一比較器120 第二比較器150 振蕩器160 反及閘180 正反器200 啟動電路205 二極體207 分壓電路210 電阻 220 電阻225 開關 230 取樣保存電路231 第一取樣開關 235 第一電容240 低通濾波器241 第二取樣開關245 第二電容 250 限制電路255 加法器260 參考電壓
300 計數(shù)器 310及閘350 第一單擊電路360第二單擊電路FB回授端 GND接地端IP切換電流NS二次側繞組OUT 輸出端 PLS脈波訊號S1第一取樣訊號S2第二取樣訊號T1延遲時間T2脈波寬度VAC輸入電壓VCC供應電壓VIN輸入端 VLIMIT限制訊號V0輸出電壓VPWM切換訊號VS感測電壓VCC供應端VS電流感測端具體實施方式
為使審查員對本發(fā)明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，謹佐以較佳的實施例及配合詳細的說明，說明如后請參閱圖2，其是本發(fā)明的切換式功率轉換器的電路圖。如圖所示，一控制電路100包含一啟動電路200、一第一比較器110、一第二比較器120、一反及閘160、一正反器180與一振蕩器150。其中，振蕩器150提供一脈波訊號PLS至正反器180?；诎惨?guī)規(guī)定，功率轉換器必須設置一泄放電阻(bleeding resistor)70，用于泄放功率轉換器的電磁干擾濾波器(EMI filter)。
為了節(jié)省功率與降低元件數(shù)量，本發(fā)明進一步使用泄放電阻70于啟動和前饋補償。泄放電阻70是耦接于一輸入電壓VAC與控制電路100的一輸入端VIN之間以用于啟動。一橋式電路90，其耦接于輸入電壓VAC與泄放電阻70之間，橋式電路90更耦接于一變壓器25的一次側繞組。一旦功率轉換器啟動時，輸入電壓VAC會透過泄放電阻70傳輸于啟動電路200，并且開始充電一啟動電容69，以提供一供應電壓VCC至控制電路100的一供應端VCC。當啟動電容69的電壓達到臨界電壓時，控制電路100會開始運作并輸出一切換訊號VPWM。然后，變壓器25的輔助繞組會透過一二極體67而提供供應電壓VCC。
啟動電路200所產(chǎn)生的一限制訊號VLIMIT用以決定一最大電流感測電壓，其傳輸至第一比較器110的正輸入端。第二比較器120的正輸入端是耦接至控制電路100的一回授端FB，以用于功率轉換器的輸出調(diào)整。一光耦合器55，其耦接于變壓器25的二次側繞組與回授端FB之間，以形成一回授控制回路。功率轉換器的輸出電壓V0透過一齊納二極體51與一電阻53傳送至光耦合器55。變壓器25的二次側繞組透過一整流器57而輸出該輸出電壓V0。一濾波電容59，其耦接于整流器57與變壓器25的二次側繞組。
第一比較器110與第二比較器120的負輸入端是耦接在一起并透過控制電路100的一電流感測端VS而連接至一功率電晶體17的源極。第一比較器110與第二比較器120的輸出端是分別耦接至反及閘160的兩輸入端，而反及閘160的輸出端則耦接于正反器180的重置端。正反器180的輸出端耦接于功率電晶體17的閘極并輸出切換訊號VPWM。功率電晶體17的汲極耦接至變壓器25的一次側繞組。
一切換電流IP流過一電阻19而導致在電阻19產(chǎn)生一感測電壓VS，第一比較器110會比較感測電壓VS與限制訊號VLIMIT的電壓。當感測電壓VS大于限制訊號VLIMIT的電壓時，第一比較器110將輸出一低準位的邏輯訊號至反及閘160的輸入端。因此，反及閘160將輸出一高準位的邏輯訊號至正反器180以重置正反器180，而禁能切換訊號VPWM進而截止功率電晶體17。如此，即可達到限制輸出功率的目的。
請參閱圖3，其為本發(fā)明的啟動電路的一較佳實施例的電路圖。如圖所示，控制電路100的輸入端VIN透過泄放電阻70耦接于功率轉換器的輸入電壓VAC。一二極體205，其耦接控制電路100的輸入端VIN與控制電路100的供應端VCC，用于提供電源至功率轉換器的控制電路100。一分壓電路207，其包含電阻210、220，電阻210與電阻220相串聯(lián)。分壓電路207透過一開關225而耦接輸入端VIN。一取樣保存電路230，其耦接分壓電路207，以從分壓電路207取樣及保存一電壓訊號。一低通濾波器240，其耦接取樣保存電路230，以依據(jù)電壓訊號產(chǎn)生一偏移訊號(offset signal)。一限制電路250，其耦接低通濾波器240，以依據(jù)一參考訊號260與偏移訊號產(chǎn)生限制訊號VLIMIT。
限制電路250，其包含一加法器255與參考訊號260，參考訊號260耦接至加法器255的正輸入端，偏移訊號則耦接至加法器255的負輸入端。所以，限制訊號VLIMIT會依據(jù)偏移訊號的增加而減少，以用于限制功率轉換器的切換電流IP。因此，即可達到前饋補償?shù)哪康?。且，輸入電壓VAC增加時，是會降低功率轉換器的切換電流IP。由上述可知，本發(fā)明的啟動電路為具有偵測的電路，其用以偵測線電壓(line voltage)。
復參閱圖3，取樣保存電路230包含一第一取樣開關231與一第一電容235，第一取樣開關231耦接至分壓電路207，第一電容235則耦接至第一取樣開關231，以產(chǎn)生電壓訊號。第一取樣開關231受控于一第一取樣訊號S1，其分離于功率轉換器的切換訊號VPWM。另外，第一取樣訊號S1亦控制開關225。低通濾波器240包含一第二取樣開關241與一第二電容245，第二取樣開關241耦接至取樣保存電路230的第一電容235，第二電容245則耦接至第二取樣開關241，以產(chǎn)生偏移訊號。第二取樣開關241受控于一第二取樣訊號S2，其與第一取樣訊號S1同步。為了完成低通濾波，第二電容245的電容值是高于第一電容235的電容值。
請參閱圖4，其為本發(fā)明用于產(chǎn)生第一取樣訊號S1與第二取樣訊號S2的一產(chǎn)生電路的電路圖。如圖所示，一計數(shù)器300的輸入端是耦接正反器180的輸出端，以接收切換訊號VPWM，計數(shù)器300的輸出端則耦接于一及閘310的輸入端，及閘310的另一輸入端亦耦接正反器180的輸出端，以接收切換訊號VPWM，及閘310的輸出端則產(chǎn)生第一取樣訊號S1。一第一單擊電路(one-shotcircuit)350，其接收第一取樣訊號S1，第一單擊電路350的輸出端耦接一第二單擊電路360的輸入端。第二單擊電路360產(chǎn)生第二取樣訊號S2，其中第一單擊電路350如圖5所示，依據(jù)第一取樣訊號S1的下降邊緣(falling edge)決定一延遲時間T1，第二單擊電路360則決定第二取樣訊號S2的一脈波寬度T2。第一取樣訊號S1與第二取樣訊號S2的波形圖如圖5所示。
綜合前述可知，限制訊號VLIMIT的電壓為輸入電壓VAC的一函數(shù)，而最大切換電流IP的變化是與輸入電壓VAC的偏移量成反比。低通濾波器240是濾除輸入電壓VAC的線頻漣波，所以泄放電阻70可用于啟動電路，以節(jié)省功率。藉由適當?shù)剡x擇泄放電阻70的電阻值，可在低線電壓以及高線電壓輸入時，例如90Vac與264Vac，達到一致的限制輸出功率。
以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，舉凡依本發(fā)明權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為均等變化與修飾，均應包括于本發(fā)明的權利范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種啟動電路，其特征在于，其包含有一輸入端，其透過一泄放電阻耦接一功率轉換器的一輸入電壓；一二極體，其耦接該輸入端與該功率轉換器的一控制電路的一供應端而提供電源至該控制電路；一分壓電路，其透過一開關耦接該輸入端；一取樣保存電路，其耦接該分壓電路，從該分壓電路取樣與保存一電壓訊號；一低通濾波器，其耦接該取樣保存電路，依據(jù)該電壓訊號產(chǎn)生一偏移訊號；一加法器，其耦接該低通濾波器，依據(jù)一參考訊號與該偏移訊號產(chǎn)生一限制訊號；其中，該限制訊號限制該功率轉換器的一切換電流。
2.如權利要求1所述的啟動電路，其特征在于，該分壓電路包含相串聯(lián)的復數(shù)電阻。
3.如權利要求1所述的啟動電路，其特征在于，該取樣保存電路包含一第一取樣開關，其耦接該分壓電路；一第一電容，其耦接該第一取樣開關，而產(chǎn)生該電壓訊號；其中，該第一取樣開關受控于一第一取樣訊號，其分離于該功率轉換器的一切換訊號。
4.如權利要求3所述的啟動電路，其特征在于，該低通濾波器包含一第二取樣開關，其耦接該取樣保存電路的該第一電容；一第二電容，其耦接該第二取樣開關，而產(chǎn)生該偏移訊號；其中，該第二取樣開關受控于一第二取樣訊號，其與該第一取樣訊號同步。
5.如權利要求4所述的啟動電路，其特征在于，該第二電容的電容值高于該第一電容的電容值。
6.一種具線電壓偵測的啟動電路，其特征在于，其包含有一輸入端，其透過一泄放電阻耦接一功率轉換器的一輸入電壓；一分壓電路，其耦接該輸入端；一取樣保存電路，其耦接該分壓電路，自該分壓電路取樣與保存一電壓訊號；一低通濾波器，其耦接該取樣保存電路，依據(jù)該電壓訊號產(chǎn)生一偏移訊號；一限制電路，其耦接該低通濾波器，依據(jù)該偏移訊號產(chǎn)生一限制訊號；其中，該限制訊號限制該功率轉換器的一切換電流。
7.如權利要求6所述的啟動電路，其特征在于，該分壓電路包含復數(shù)電阻。
8.如權利要求6所述的啟動電路，其特征在于，該取樣保存電路包含一第一取樣開關，其耦接該分壓電路；以及一第一電容，其耦接該第一取樣開關，而產(chǎn)生該電壓訊號；其中，該第一取樣開關受控于一第一取樣訊號，其分離于該功率轉換器的一切換訊號。
9.如權利要求8所述的啟動電路，其特征在于，該低通濾波器包含有一第二取樣開關，其耦接該取樣保存電路的該第一電容；一第二電容，其耦接該第二取樣開關，而產(chǎn)生該偏移訊號；其中，該第二取樣開關受控于一第二取樣訊號，其與該第一取樣訊號同步。
10.如權利要求9所述的啟動電路，其特征在于，該第二電容的電容值高于該第一電容的電容值。
11.一種具偵測的啟動電路，其特征在于，其包含有一輸入端，其耦接一功率轉換器的一輸入電壓；一分壓電路，其耦接該輸入端；一取樣保存電路，其耦接該分壓電路，從該分壓電路取樣與保存一電壓訊號；以及一限制電路，其依據(jù)該電壓訊號產(chǎn)生一限制訊號；其中，該限制訊號限制該功率轉換器的一切換電流。
12.如權利要求11所述的啟動電路，其特征在于，該取樣保存電路包含一第一取樣保存開關，其耦接該分壓電路；以及一第一電容，其耦接該第一取樣開關，而產(chǎn)生該電壓訊號；其中，該第一取樣開關受控于一第一取樣訊號，其分離于該功率轉換器的一切換訊號。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種功率轉換器的啟動電路，基于安規(guī)功率轉換器包含一泄放電阻(bleeding resistor)，以泄放功率轉換器的電磁干擾濾波器。為了節(jié)省功率與降低元件數(shù)量，本發(fā)明進一步使用泄放電阻于啟動和前饋補償。本發(fā)明包含一輸入端，用于耦接泄放電阻；一分壓電路，其耦接輸入端；一取樣保存電路，其自分壓電路取樣及保存一電壓訊號；一低通濾波器，其耦接取樣保存電路，以依據(jù)電壓訊號產(chǎn)生一偏移訊號，偏移訊號傳送至一限制電路，以產(chǎn)生一限制訊號，而用于限制功率轉換器的切換電流。
文檔編號H02M3/04GK1933306SQ20061012718
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權日2006年9月12日
發(fā)明者楊大勇 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司