假負(fù)載控制裝置與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源供應(yīng)器，特別涉及提供假負(fù)載給初級側(cè)控制的電源供應(yīng)器的控制方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了延長移動式裝置的使用時間，移動式裝置的電池容量越來越大，相對的，對移動式裝置的充電時間也成為使用者非常重視的一個指標(biāo)。生產(chǎn)充電器的業(yè)界，往往努力于研究不同的方法來快速地充飽移動式裝置的電池，而這樣的技術(shù)，一般稱為快速充電。
[0003]一種快速充電的方法，是提高充電器提供給移動式裝置的充電電壓。舉例來說，一般USB的正常充電電壓是5V，而具有快充能力的充電器則可以提供高達(dá)9V至12V的充電電壓，來對一裝置充電。只是，移動式裝置必須要有可以接受”高壓充電”的規(guī)格，否則，過高的充電電壓很可能對被充電的裝置產(chǎn)生傷害。
[0004]當(dāng)一具有正處于高壓快充中的移動式裝置被拔除后，充電器的輸出電壓需要在一定時間內(nèi)從高充電電壓，快速的降到常規(guī)充電電壓，來預(yù)防不支持高壓充電的移動式裝置連接到此充電器，而遭受損害。
[0005]圖1顯示一種已知有快充協(xié)議的充電器100，可對負(fù)載104充電。充電器100具有一隔離式返馳式架構(gòu)，其被一變壓器區(qū)隔為一初級側(cè)以及一次級側(cè)。初級側(cè)的電壓大致都參考輸入地GNDin，而次級側(cè)的電壓大致都參考輸出地GND.。如同圖1所示，位于初級側(cè)的電源控制器108通過開關(guān)功率開關(guān)106，來控制流經(jīng)初級側(cè)繞組PRM的電流。當(dāng)功率開關(guān)106導(dǎo)通時，變壓器儲能；當(dāng)功率開關(guān)106關(guān)閉時，變壓器通過次級側(cè)繞組SEC釋能，來建立輸出電壓V.。電源控制器108可以通過分壓電路110、輔助繞組AUX、以及次級側(cè)繞組SEC，來感應(yīng)輸出電壓V.，據(jù)以提供PWM信號SDRV來控制功率開關(guān)106。充電器100具有一假負(fù)載(du_y load)R_。當(dāng)負(fù)載104被移除時，假負(fù)載R_可以快速的將輸出電壓V ■，下降到一安全的電平。
[0006]假負(fù)載R_的存在，對于電能轉(zhuǎn)換效率是一大損害，因?yàn)槠洳粩嗟脑谙碾娔?，不論是?fù)載104存在或不存在。因此，雖然可以下降輸出電壓V.，但是假負(fù)載R_對于講究用電效率的現(xiàn)代電源科技而言，是相當(dāng)不適當(dāng)?shù)摹?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實(shí)施例提供一種控制方法，適用于一電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器具有隔絕之一初級側(cè)繞組以及一次級側(cè)繞組，該次級側(cè)繞組可釋能，在一輸出端產(chǎn)生一輸出電壓，以對一負(fù)載供電，該控制方法包含有:檢測該次級側(cè)繞組之一繞組跨壓；依據(jù)該繞組跨壓，提供一未開關(guān)時間；以及，當(dāng)該未開關(guān)時間超過一預(yù)設(shè)時間，且該輸出電壓超過一安全電壓時，產(chǎn)生一放電電流，對該輸出端放電。
[0008]實(shí)施例提供一種假負(fù)載(dummy load)控制裝置，適用于一電源供應(yīng)器。該電源轉(zhuǎn)換器具有隔絕的一初級側(cè)繞組以及一次級側(cè)繞組。該次級側(cè)繞組可釋能，在一輸出端產(chǎn)生一輸出電壓，以對一負(fù)載供電。該假負(fù)載控制裝置包含有一檢測端、一第一比較器、一去抖動電路、一第二比較器、以及一邏輯控制單元。該檢測端耦接至該次級側(cè)繞組。該第一比較器，具有一第一輸入端親接至該檢測端，一第二輸入端接收一參考電壓，以及一輸出端提供一比較結(jié)果。該去抖動電路，耦接至該第一比較器，當(dāng)該比較結(jié)果位于一預(yù)設(shè)邏輯值持續(xù)一預(yù)設(shè)時間時，用以致能一逾時信號。該第二比較器用以比較該輸出電壓與一安全電壓。該邏輯控制單元耦接至該去抖動電路與該第二比較器。當(dāng)該輸出電壓大于該安全電壓，且該逾時信號致能時，該邏輯控制單元致能一放電路徑，對該輸出端放電，以使該輸出電壓低于該安全電壓。
【附圖說明】
[0009]圖1顯不一種已知有快充協(xié)議的充電器。
[0010]圖2顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一充電器。
[0011]圖3顯示一假負(fù)載控制裝置所使用的一控制方法。
[0012]圖4舉例一假負(fù)載控制裝置。
[0013]圖5顯示圖2中的PWM信號SDRV、繞組跨壓VSEC、以及圖4中的比較結(jié)果SN。SWT。
[0014]圖6舉例圖4中的比較結(jié)果SN。SWT、逾時信號SDIS 1、與逾時信號SDIS 2。
[0015]圖7顯示另一個假負(fù)載控制裝置假負(fù)載控制裝置。
[0016]圖8顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的另一充電器。
[0017]圖9舉例圖8中的假負(fù)載控制裝置。
[0018]【符號說明】
[0019]100充電器
[0020]104負(fù)載
[0021]106功率開關(guān)
[0022]108電源控制器
[0023]110分壓電路
[0024]200充電器
[0025]202假負(fù)載控制裝置
[0026]202a假負(fù)載控制裝置
[0027]220比較器
[0028]222逾時檢測器
[0029]224計(jì)數(shù)器
[0030]226SR 觸發(fā)器
[0031]228去抖動線路
[0032]230比較器
[0033]232與門
[0034]238開關(guān)
[0035]240基納二極管
[0036]300控制方法
[0037]302、304、306、308、310、314 步驟
[0038]400充電器
[0039]402假負(fù)載控制裝置
[0040]AUX輔助繞組
[0041]DET檢測端
[0042]DIS放電端
[0043]GNDin輸入地
[0044]GND0UT輸出地
[0045]IDISi放電電流
[0046]IDIS2放電電流
[0047]OUT輸出端
[0048]PRM初級側(cè)繞組
[0049]Rdet檢測電阻
[0050]Rdis放電電阻
[0051]R_假負(fù)載
[0052]SDIS !逾時信號
[0053]SDIS 2逾時信號
[0054]SDRV PWM信號
[0055]SEC次級側(cè)繞組
[0056]SN0 SWT比較結(jié)果
[0057]時間點(diǎn)
[0058]TCYC開關(guān)周期
[0059]TN0 SWT未開關(guān)時間
[0060]T0FF關(guān)閉時間
[0061]T0N開啟時間
[0062]Τουτ !預(yù)設(shè)時間
[0063]Τουτ2預(yù)設(shè)時間
[0064]T0UT DIF預(yù)定時間
[0065]VCC電源端
[0066]VDET檢測電壓
[0067]V0UT輸出電壓
[0068]VREF參考電壓
[0069]VSAFE安全電壓
[0070]VSEC繞組跨壓
【具體實(shí)施方式】
[0071]在本說明書中，有一些相同的符號，其表示具有相同或是類似的結(jié)構(gòu)、功能、原理的元件，且為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)本說明書的教導(dǎo)而推知。為說明書的簡潔度考慮，相同的符號的元件將不再重述。
[0072]圖2顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施的一充電器200。相較于圖1中的充電器100，圖2的充電器200沒有假負(fù)載R_，但是有檢測電阻RDET、放電電阻Rdis、以及假負(fù)載控制裝置202。假負(fù)載控制裝置202可以在負(fù)載104為輕載或是無載時，提供假負(fù)載，對輸出端OUT放電，防止輸出電壓V.過高。充電器200的正常輸出電壓為5V ;也就是當(dāng)負(fù)載為無載時，輸出電壓V0UT應(yīng)該為5V。
[0073]假負(fù)載控制裝置202通過檢測電阻Rdet，來檢測繞組跨壓VSEe。從繞組跨壓VSEe的信號變化，假負(fù)載控制裝置202可以判斷當(dāng)下的負(fù)載104是正常載，還是輕載或是無載。在此說明書中，正常載可以表示負(fù)載104大于一定值，而輕載與無載表示負(fù)載104低于該定值。如果假負(fù)載控制裝置202認(rèn)為負(fù)載104是正常載，則假負(fù)載控制裝置202可以使放電端DIS呈現(xiàn)開路狀態(tài)，所以大致沒有電流流過放電電阻RDIS，維持高電能轉(zhuǎn)換效率。萬一假負(fù)載控制裝置202認(rèn)為負(fù)載104是輕載與無載，且輸出電壓VQUT偏高，則假負(fù)載控制裝置202可以提供一放電路徑，連接放電端DIS到輸出地GND.。此放電路徑可以傳導(dǎo)一放電電流，對輸出端OUT放電，快速拉低輸出電壓V-.，強(qiáng)迫將輸出電壓V.降低到一安全電平，如此，當(dāng)負(fù)載104移除而被另一負(fù)載所取代時，輸出電壓V-就會從安全電平開始，不至于對負(fù)載產(chǎn)生傷害。
[0074]圖3顯示假負(fù)載控制裝置202所使用的一控制方法300。在步驟302中，假負(fù)載控制裝置202通過檢測電阻Rdet，檢測繞組跨壓VSEe。步驟304檢測一未開關(guān)時間TN。SWT。舉例來說，繞組跨壓VSEe持續(xù)沒有跨越一參考電壓VREF的時間，就可以是未開關(guān)時間TN。SWTO步驟306決定未開關(guān)時間TN。SWT是否大于一預(yù)設(shè)時間T ■ 1<3如果未開關(guān)時間TN。SWT大于預(yù)設(shè)時間Τουτ步驟308以一放電電流IDIS i，對輸出端OUT放電。步驟310判斷未開關(guān)時間TN0 SWT是否大于比預(yù)設(shè)時間T.i還要大的一預(yù)設(shè)時間T.2，也判斷輸出電壓V-.是否偏高，大于一預(yù)設(shè)的安全電壓VSAFE。如果步驟310中的判斷都是肯定的，那步驟314就提供一個比放電電流IDIS:還大的放電電流IDIS 2，通過放電電阻RDIS，對輸出端OUT放電。步驟306與310的判斷如果是否，則步驟304接續(xù)。
[0075]圖4舉例假負(fù)載控制裝置202?；{二極管240大致限制了檢測端DET上的電壓，使其符合假負(fù)載控制裝置的耐壓值。比較器220比較檢測端DET上的檢測電壓VDET與參考電壓VREF。在圖4中，參考電壓VREF為固定的4V，在其他實(shí)施例中，參考電壓V REF可以關(guān)聯(lián)于輸出電壓V.，譬如說等于0.8*V0UTO繞組跨壓VSEe大于0時，檢測電壓V DET會大約等于繞組跨壓VsEC。
[0076]逾時檢測器222檢測比較器220的比較結(jié)果SN。SWT持續(xù)沒有變化的時間，作為未開關(guān)時間TN。SWT。當(dāng)未開關(guān)時間TN。SWT超過預(yù)設(shè)時間T ουτ 1時，逾時檢測器222的輸出才會為邏輯上的“1”;否則逾時檢測器222的輸出都為邏輯上的“0”。逾時檢測器222的輸出為邏輯上的“1”時，會設(shè)置(set) SR觸發(fā)器226，并同時重置(reset)計(jì)數(shù)器224，使其計(jì)數(shù)從0開始。比較結(jié)果SN。SWT同時輸出到計(jì)數(shù)器224的時鐘端，作為其時鐘。計(jì)數(shù)器224隨著比較結(jié)果SN。SWT的變動而計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器224的計(jì)數(shù)超過一定數(shù)時，譬如32，計(jì)數(shù)器224重置(reset) SR觸發(fā)器226。當(dāng)SR觸發(fā)器226的非反相輸出Q上的逾時信號SDIS i為邏輯上的“1”時，開關(guān)236呈現(xiàn)短路，定電流234以放電電流IDIS 電源端VCC放電，等效上等于對圖2中的輸出端OUT放電。
[0077]去抖動線路(debounce circuit) 228在逾時信號SDIS丨持續(xù)為邏輯上的“ 1”超過一預(yù)定