專(zhuān)利名稱(chēng)：功率轉(zhuǎn)換器的控制器以及準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器，特別是涉及一種準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器 (quasi-resonant power converter)0
背景技術(shù)：
為了改善在高切換頻率時(shí)的效能并降低功率損耗，準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器 (quasi-resonant power converter)是一種解決方式。準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的技術(shù)細(xì)節(jié)可 參閱現(xiàn)有技術(shù)-編號(hào) 7,426，120 且名稱(chēng)為 “Switching Control CircuitHaving a Valley Voltage Detector to Achieve Soft Switching for a ResonantPower converter，，的美 國(guó)專(zhuān)利。然而，準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是在輕負(fù)載狀態(tài)下效率較低。準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器 的切換頻率是根據(jù)其輸入電壓及輸出負(fù)載而變化。一旦輸入電壓增加或者輸出負(fù)載減少， 準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的切換頻率將會(huì)自然地增加。在輕負(fù)載下增加的切換頻率將會(huì)提高準(zhǔn)諧 振功率轉(zhuǎn)換器的切換損耗，因此降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器。此控制器包括脈寬調(diào)制電路、檢測(cè)電 路、信號(hào)生成器、以及振蕩電路。脈寬調(diào)制電路生成切換信號(hào)。此切換信號(hào)切換功率轉(zhuǎn)換器 的變壓器，且反饋信號(hào)耦接至脈寬調(diào)制電路以禁用所述切換信號(hào)。檢測(cè)電路通過(guò)電阻器耦 接變壓器，且根據(jù)獲得自變壓器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成波谷信號(hào)。信號(hào)生成器接收所述反饋信 號(hào)以及所述波谷信號(hào)以生成使能信號(hào)。振蕩電路生成最高頻率信號(hào)。此最高頻率信號(hào)結(jié)合 所述使能信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)，而此脈沖信號(hào)用來(lái)使能所述切換信號(hào)。所述反饋信號(hào)與功 率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載相關(guān)聯(lián)。所述脈沖信號(hào)的最高頻率被限制。所述控制器還包括突沖電路，其接收所述反饋信號(hào)以生成突沖信號(hào)來(lái)禁用所述切 換信號(hào)。此突沖電路包括具有磁滯特性的閾值信號(hào)以生成所述突沖信號(hào)。所述切換信號(hào) 的截止時(shí)間根據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而增加。所述檢測(cè)電路包括檢測(cè)端、電壓箝制電路、電流檢測(cè)電路以及比較器。檢測(cè)端耦接 變壓器以接收所述檢測(cè)信號(hào)。電壓箝制電路箝制在檢測(cè)端上的最小電壓。電流檢測(cè)電路根 據(jù)流至檢測(cè)端的電流來(lái)生成電流信號(hào)。比較器則根據(jù)此電流信號(hào)來(lái)生成所述波谷信號(hào)，且 波谷信號(hào)只在切換信號(hào)被禁用時(shí)生成。本發(fā)明也提供一種控制準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的方法。此方法包括以下步驟生成切 換信號(hào)，此切換信號(hào)用來(lái)切換準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)生成重置信號(hào)； 在所述切換信號(hào)的截止期間，根據(jù)獲得自變壓器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成波谷信號(hào)；生成最高頻 率信號(hào)；根據(jù)所述反饋信號(hào)以及所述波谷信號(hào)來(lái)生成使能信號(hào)；以及根據(jù)所述使能信號(hào)以 及最高頻率信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)。所述重置信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)。所述脈沖信號(hào)則 用來(lái)使能所述切換信號(hào)。所述反饋信號(hào)與準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載相關(guān)聯(lián)。所述波谷信號(hào)是通過(guò)耦接所述變壓器的電阻器而生成。此方法還包括根據(jù)所述反饋信號(hào)來(lái)生成突沖信號(hào)。此突沖信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)。此突沖信號(hào)根據(jù)所述反饋信 號(hào)與閾值信號(hào)而生成，且此閾值信號(hào)具有磁滯特性以生成所述突沖信號(hào)。所述切換信號(hào)的 截止時(shí)間根據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而增加。該切換信號(hào)的最高頻率被限制。本發(fā)明還提供一種切換功率轉(zhuǎn)換器的方法，此方法包括以下步驟生成切換信號(hào)， 此切換信號(hào)用來(lái)切換功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)生成重置信號(hào)；在所述切換信 號(hào)的截止期間，根據(jù)變壓器的信號(hào)波形來(lái)生成波谷信號(hào)；以及根據(jù)所述反饋信號(hào)以及所述 波谷信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)。所述脈沖信號(hào)的最高頻率被限制。所述重置信號(hào)用來(lái)禁用所述 切換信號(hào)。所述脈沖信號(hào)用來(lái)使能所述切換信號(hào)。所述反饋信號(hào)與功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載 相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括生成最高頻率信號(hào)以生成所述脈沖信號(hào)。此最高頻率信號(hào)的頻 率根據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而減少。所述波谷信號(hào)是通過(guò)耦接變壓器的電阻器而生成。所 述方法還包括根據(jù)所述反饋信號(hào)來(lái)生成突沖信號(hào)。此突沖信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)。 此突沖信號(hào)根據(jù)所述反饋信號(hào)與閾值信號(hào)而生成，且此閾值信號(hào)具有磁滯特性以生成所述 突沖信號(hào)。所述切換信號(hào)的截止時(shí)間根據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而增加。所述切換信號(hào)的最 高頻率被限制。


圖1繪示準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器；
圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制器；
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的控制器的突沖電路；
圖4繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的控制器的檢測(cè)電路；
圖5繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的控制器的信號(hào)生成電路；
圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的信號(hào)生成電路的振蕩電路；
圖7繪示根據(jù)本發(fā)明的--實(shí)施例的信號(hào)生成電路的電壓轉(zhuǎn)電流電路；
圖8繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，切換信號(hào)以及變壓器的反射信號(hào)的波形
圖9繪示操作在不同負(fù)載狀態(tài)下的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的主要信號(hào)波形；
圖IOA繪示當(dāng)準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器在重負(fù)載狀態(tài)下的主要信號(hào)波形；
圖IOB繪示當(dāng)準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載狀態(tài)下的主要信號(hào)波形；
圖11繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的控制器的信號(hào)生成電路；以及
圖12繪示根據(jù)本發(fā)明的-一實(shí)施例，圖11的信號(hào)生成電路的振蕩電路。
附圖符號(hào)說(shuō)明
圖1
10 變壓器；12 整流器；
15 電容器；20 晶體管；
31、32 電阻器；40 整流器；
45 電容器；50 控制器；
Na 輔助繞組；Np 初級(jí)繞組；
Ns 次級(jí)繞組；Spwm切 換信號(hào)；
Vaux 反射電壓；Vrc 供應(yīng)電壓；


Vfb 反饋信號(hào)； V。 輸出電壓； 圖2:
60 脈寬調(diào)制電路； 75 比較器； 80 觸發(fā)器； 100 突沖電路； 300 信號(hào)生成電路 RMP 斜坡信號(hào)； Sbt 突沖信號(hào)； Sv 波谷信號(hào)。 圖3
110 比較器； 120,125 開(kāi)關(guān)； 圖4
210 電流源； 215、220、231、232 240 電阻器； 251 反相器； 270,280 與門(mén)； Vn、Vt2閾 值電壓； 圖5:
電壓轉(zhuǎn)電流電路 反相器； 電容器； 與門(mén)；
Vin 輸入電壓； Vs 檢測(cè)電壓。
65 反相器； 76 與門(mén)； 85 與門(mén)； 200 檢測(cè)電路 PLS 脈沖信號(hào) RST 重置信號(hào) St 放電時(shí)間信號(hào)；
115 反相器; VTA、Vtb 參考電壓。
213 電阻器；
晶體管
312 315 320 325
330 振蕩電路； Ic 充電電流；
,參考電壓
VR1 > V1
Rl、v R2
Smt 暫停信號(hào)； 圖6
340 電容器； 351,354 開(kāi)關(guān)； 358 開(kāi)關(guān)； 361、362、363 比較器 365,366 與非門(mén)； 371 或門(mén)； Se 充電信號(hào); Sfd 快速放電信號(hào)；
250 比較器； 260 比較器； V24tl 電流信號(hào)； VS 控制器的檢測(cè)端。
313 電流源； 316 晶體管； 321,322 比較器； 3 或門(mén)；
工313、IFB 電幺丨匕；
Vtm 計(jì)時(shí)信號(hào)； Se 第一使能信號(hào)； Senb 使能信號(hào)。
350 電流源； 355 電流源； 359 電流源；
367,370 與門(mén)； 375,376 反相器；
SD、 放電信號(hào)； VH、八、Vm 閾值電壓t0071]圖7:0072]410 運(yùn)算放大器；411 晶體管；0073]412 電阻器；421、422 晶體管；0074]430,435 電流源；I 輸出端點(diǎn)；0075]I411、I421、I435 電流；V 輸入端點(diǎn)。0076]圖8 0077]P1. ..P5 時(shí)間點(diǎn)；Spwm 切換信號(hào)；0078]St 放電時(shí)間信號(hào)；Ts 去磁時(shí)間；0079]Vaux 反射電壓。0080]圖9 0081]Sbt 突沖信號(hào)；Spwm 切換信號(hào)；0082]Tbst 突沖期間；Vaux 反射電壓。0083]圖 IOA 0084]PLS 脈沖信號(hào)；RMP 斜坡信號(hào)；0085]Spwm 切換信號(hào)；Sv 波谷信號(hào)；0086]Ts 去磁時(shí)間；νΗ、八、VM 閾值電壓0087]圖 IOB 0088]PLS 脈沖信號(hào)；RMP 斜坡信號(hào)；0089]Spwm 切換信號(hào)；Sv 波谷信號(hào)；0090]Td 延遲時(shí)間；Ts 去磁時(shí)間；0091]vH、\、vM 閾值電壓。0092]圖11 0093]312 電壓轉(zhuǎn)電流電路；313 電流源；0094]342 振蕩電路；0095]510、511、512、513、514 --晶體管；0096]工313、工510、IFB 電幺丨匕；Ich 充電電流；0097]Idh 放電電流；RMP 斜坡信號(hào)；0098]RST 重置信號(hào)；St 放電時(shí)間信號(hào)；0099]Sv 波谷信號(hào)。0100]圖12 0101]340 電容器；351,354 開(kāi)關(guān)；0102]358 開(kāi)關(guān)；359 電流源；0103]361,362,363 比較器；365,366 與非門(mén)；0104]367,370 與門(mén)；371 或門(mén)；0105]375、376 反相器；380 與門(mén)；0106]385 延遲電路。Ich 充電電流；0107]Idh 放電電流；& 充電信號(hào)；0108]SdAdm 放電信號(hào)；Sfd 快速放電信號(hào)；0109]vH、\、vM 閾值電壓。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的所述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并結(jié) 合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。圖1繪示準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器(quasi-resonant power converter)。變壓器10具 有初級(jí)繞組NP、輔助繞組Na、以及次級(jí)繞組Ns。初級(jí)繞組Np耦接輸入電壓VIN。整流器12與 電容器15串聯(lián)于輔助繞組Na與參考接地之間。次級(jí)繞組Ns通過(guò)整流器40與電容器45來(lái) 生成輸出電壓V。。為了調(diào)節(jié)輸出電壓V。，控制器50生成切換信號(hào)Spwm以通過(guò)晶體管20來(lái) 切換變壓器10。反饋信號(hào)Vfb與準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vtj相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的一實(shí) 施例中，反饋信號(hào)Vfb與準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載成比例地變化。反饋信號(hào)Vfb耦接控 制器50以生成切換信號(hào)Spwm,藉此調(diào)節(jié)準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。。變壓器10的輔助 繞組Na的反射電壓Vaux可表示為
權(quán)利要求
1.一種控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器，包括脈寬調(diào)制電路，生成切換信號(hào)，其中，所述切換信號(hào)切換所述功率轉(zhuǎn)換器的變壓器，且 反饋信號(hào)耦接至所述脈寬調(diào)制電路以禁用所述切換信號(hào)；檢測(cè)電路，通過(guò)電阻器耦接所述變壓器，且根據(jù)獲得自所述變壓器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成 波谷信號(hào)；信號(hào)生成器，接收所述反饋信號(hào)以及所述波谷信號(hào)以生成使能信號(hào)；以及 振蕩電路，生成最高頻率信號(hào)，其中，所述最高頻率信號(hào)結(jié)合所述使能信號(hào)來(lái)生成脈沖 信號(hào)，所述脈沖信號(hào)用來(lái)使能所述切換信號(hào)，所述反饋信號(hào)與所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載 相關(guān)聯(lián)，且所述脈沖信號(hào)的最高頻率被限制。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，還包括突沖電路，接收所述反饋信號(hào)以生成突沖信號(hào) 來(lái)禁用所述切換信號(hào)，其中，所述突沖電路包括具有磁滯特性的閾值信號(hào)以生成所述突沖 信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述切換信號(hào)的截止時(shí)間根據(jù)所述反饋信號(hào)的 減少而增加。
4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其中，所述檢測(cè)電路包括 檢測(cè)端，耦接所述變壓器以接收所述檢測(cè)信號(hào)；電壓箝制電路，箝制在所述檢測(cè)端上的最小電壓； 電流檢測(cè)電路，根據(jù)流至所述檢測(cè)端的電流來(lái)生成電流信號(hào)；以及 比較器，根據(jù)所述電流信號(hào)來(lái)生成所述波谷信號(hào)，其中，所述波谷信號(hào)只在所述切換信 號(hào)被禁用時(shí)生成。
5.一種準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，包括生成切換信號(hào)，所述切換信號(hào)用來(lái)切換所述準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的變壓器； 根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)生成重置信號(hào)；在所述切換信號(hào)的截止期間，根據(jù)獲得自所述變壓器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成波谷信號(hào)； 生成最高頻率信號(hào)；根據(jù)所述反饋信號(hào)以及所述波谷信號(hào)來(lái)生成使能信號(hào)；以及根據(jù)所述使能信號(hào)以及所述最高頻率信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)；其中，所述重置信號(hào)用來(lái) 禁用所述切換信號(hào)，所述脈沖信號(hào)用來(lái)使能所述切換信號(hào)，且所述反饋信號(hào)與所述準(zhǔn)諧振 功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載相關(guān)聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述波谷信號(hào)通過(guò)耦接 所述變壓器的電阻器而生成。
7.如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，還包括根據(jù)所述反饋信號(hào)來(lái)生成突沖信號(hào)，其中，所述突沖信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)，所述 突沖信號(hào)根據(jù)所述反饋信號(hào)與閾值信號(hào)而生成，且所述閾值信號(hào)具有磁滯特性以生成所述 突沖信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述切換信號(hào)的截止時(shí) 間根據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而增加。
9.如權(quán)利要求5所述的準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法，其中，所述切換信號(hào)的最高頻 率被限制。
10.一種切換功率轉(zhuǎn)換器的方法，包括生成切換信號(hào)，所述切換信號(hào)用來(lái)切換所述功率轉(zhuǎn)換器的變壓器；根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)生成重置信號(hào)；在所述切換信號(hào)的截止期間，根據(jù)所述變壓器的信號(hào)波形來(lái)生成波谷信號(hào)；以及根據(jù)所述反饋信號(hào)以及所述波谷信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)；其中，所述脈沖信號(hào)的最高頻 率被限制，所述重置信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)，所述脈沖信號(hào)用來(lái)使能所述切換信號(hào)，且 所述反饋信號(hào)與所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載相關(guān)聯(lián)。
11.如權(quán)利要求10所述的切換功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，還包括生成最高頻率信號(hào)以生成所述脈沖信號(hào)，其中，所述最高頻率信號(hào)的頻率根據(jù)所述反 饋信號(hào)的減少而減少。
12.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述波谷信號(hào)是通過(guò)耦接所 述變壓器的電阻器而生成。
13.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，還包括根據(jù)所述反饋信號(hào)來(lái)生成突沖信號(hào)，其中，所述突沖信號(hào)用來(lái)禁用所述切換信號(hào)，所述 突沖信號(hào)根據(jù)所述反饋信號(hào)與閾值信號(hào)而生成，且所述閾值信號(hào)具有磁滯特性以生成所述 突沖信號(hào)。
14.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述切換信號(hào)的截止時(shí)間根 據(jù)所述反饋信號(hào)的減少而增加。
15.如權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器的切換方法，其中，所述切換信號(hào)的最高頻率被 限制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換器的控制器以及準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換器的控制方法。該控制器，適用于功率轉(zhuǎn)換器。此控制器包括脈寬調(diào)制電路、檢測(cè)電路、信號(hào)生成器、以及振蕩電路。脈寬調(diào)制電路生成切換信號(hào)。此切換信號(hào)用以切換功率轉(zhuǎn)換器的變壓器。反饋信號(hào)耦接至脈寬調(diào)制電路以禁用切換信號(hào)。檢測(cè)電路通過(guò)電阻器耦接變壓器，且根據(jù)獲得自變壓器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)生成波谷信號(hào)。信號(hào)生成器接收反饋信號(hào)以及波谷信號(hào)以生成使能信號(hào)。振蕩電路生成最高頻率信號(hào)。最高頻率信號(hào)結(jié)合使能信號(hào)來(lái)生成脈沖信號(hào)。反饋信號(hào)與功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載相關(guān)聯(lián)。脈沖信號(hào)的最高頻率被限制。
文檔編號(hào)H02M7/217GK102097960SQ201110039378
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者楊大勇, 林立, 陳榮升 申請(qǐng)人:崇貿(mào)科技股份有限公司