專利名稱：具有開回路保護的電源供應器的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種電源供應器，其系尤指一種具有開回路保護的電源供應器。
背景技術：
—般電源供應器能夠提供穩定的電壓與電流。為了符合安全規范(safety)，電源 供應器必須提供開回路保護(open-loop protection)與輸入電壓過低保護(Brown out protection)，以確保電源供應器本身與負載端的應用電路不受影響。參考圖1，其為現有的 具有開回路保護的電源供應器的電路圖。現有的電源供應器包含變壓器1\、驅動電路14、 訊號產生電路10、振蕩器12、功率開關Q"回授偵測電路16及延遲電路18。
如圖1所示，變壓器1\具有一次側繞組NP與二次側繞組Ns，用以儲存能量與功率 轉換。變壓器L耦接至電源供應器的輸入電壓V『功率開關Q工對變壓器L進行切換動 作，將變壓器1\ 一次側繞組NP儲存的能量轉換至二次側繞組Ns。轉換至二次側繞組Ns的 能量透過輸出整流器D。與輸出電容C。整流并產生輸出電壓V。。電流感測裝置Rs與功率開 關Qi串聯連接。電流感測裝置^根據變壓器L的一次側切換電流Ip產生電流訊號V^另 外，電源供應器的輸出電壓V。透過回授方式提供回授訊號VFB至驅動電路14與回授偵測電 路16。 驅動電路14由邏輯電路144、功率限制比較器146及P麗(PulseWidth Modulation)比較器148組成。驅動電路14依據電流訊號人5、功率限制訊號V皿與回授訊 號VFB產生清除訊號CLR，以截止切換訊號VPWM。功率限制比較器146與P麗比較器148的 一輸入端耦接到電流感測裝置Rs，以接收電流訊號Vcs。功率限制比較器146的另一輸入端 接收功率限制訊號V 。 P麗比較器148的另一輸入端接收回授訊號VFB。
當電流訊號Vcs大于功率限制訊號VMT時，功率限制比較器146的輸出端將輸出低 準位的過電流訊號0C。另外，當電流訊號Vcs大于回授訊號VFB時，P麗比較器148的輸出 端將產生低準位的回授控制訊號CNTR。邏輯電路144的兩輸入端分別耦接功率限制比較 器146及P麗比較器148的輸出端。因此邏輯電路144的輸出端將依據過電流訊號0C與 /或回授控制訊號CNTR產生低準位的清除訊號CLR，以截止切換訊號VPWM。換句話說，驅動 電路14根據回授控制訊號CNTR的邏輯準位或過電流訊號0C的邏輯準位決定清除訊號CLR 的邏輯準位。 訊號產生電路10包含邏輯電路101、正反器103與邏輯電路105。邏輯電路101為 反相器，其輸入端耦接振蕩器12以接收振蕩器12輸出的頻率訊號PLS。邏輯電路101的輸 出端耦接正反器103的頻率輸入端CK，以驅動正反器103。正反器103的輸入端D耦接延 遲電路18的輸出端。正反器103的輸出端Q耦接邏輯電路105的一輸入端，邏輯電路105 的另一輸入端經由邏輯電路101接收頻率訊號PLS。邏輯電路105的輸出端產生切換訊號 VPWM。邏輯電路105為與門(ANDgate)。正反器103的重置輸入端R耦接驅動電路14的輸 出端，以接收清除訊號CLR。訊號產生電路10耦接振蕩器12與驅動電路14的輸出端。訊 號產生電路10根據振蕩器12輸出的頻率訊號PLS產生切換訊號Vp,切換訊號V^控制功率開關的切換。訊號產生電路10根據驅動電路14輸出的清除訊號CLR周期性地調整切換訊號VPWM的脈波寬度，使電源供應器的輸出電壓V。得到穩定調整，并且限制輸出功率。
請參考圖1，回授偵測電路16的兩輸入端分別接收回授訊號VFB與臨界訊號VTH以產生拉高(pull-high)訊號S^當電源供應器為正常操作時，回授訊號V^低于臨界訊號VTH。此時，回授偵測電路16的輸出端產生低準位的拉高訊號SpH。延遲電路18接收低準位的拉高訊號SPH后不會進行計數，并直接輸出高準位的截止訊號S。FF到訊號產生電路10。訊號產生電路10接收高準位的截止訊號S。FF并不會栓鎖切換訊號VPWM。但當電源供應器的輸出端發生開回路(Open Loop)狀態時，回授訊號VFB的準位會透過拉高電阻RPH而被拉高到供應電壓V『當回授訊號VFB的準位被拉高而大于臨界訊號V^時，回授偵測電路16的輸出端產生高準位的拉高訊號SPH。延遲電路18將根據高準位的拉高訊號SPH進行計數，并在一延遲時間之后產生低準位的截止訊號S。FF。訊號產生電路10將依據低準位的截止訊號S。FF栓鎖切換訊號VPWM。因此，回授偵測電路16與延遲電路18在回授訊號VFB的準位被拉高時，將驅使訊號產生電路10栓鎖切換訊號V^進行開回路保護。 此外，電源供應器具有輸入電壓過低保護電路(圖未示)，其在電源供應器的輸入電壓VIN過低，且計數到延遲時間后會進行輸入電壓過低保護，而栓鎖切換訊號VPWM，輸入電壓過低保護所須的延遲時間較長于開回路保護所須的延遲時間。實際的應用上，若輸入電壓過低發生的時間低于輸入電壓過低保護的延遲時間時，并不需要進行輸入電壓過低保護，即不需要栓鎖切換訊號VPWM。但由于輸入電壓過低時，回授訊號VFB的準位也會透過拉高電阻RPH被拉高到供應電壓Vee，且開回路保護所須延遲時間較短于輸入電壓過低保護所需的延遲時間，因此會造成開回路保護會搶先在輸入電壓過低保護之前進行栓鎖切換訊號VPWM的動作，而誤栓鎖切換訊號VPWM。在輸入電壓過低保護的延遲時間無法縮短的情況下，如何使電源供應器正確的區分開回路保護與輸入電壓過低保護，實為當今電源供應器設計時重要的課題。

發明內容
本發明的主要目的，在于提供具有開回路保護的電源供應器，本發明的具有開回路保護的電源供應器在回授訊號VFB被拉高時，利用一低壓偵測電路偵測電源供應器的輸入電壓是否過低，以決定是否進行開回路保護。 為了達到上述的目的，本發明是一種具有開回路保護的電源供應器，其包含 —變壓器，接收一輸入電壓； —開關，耦接該變壓器并切換該變壓器； —訊號產生電路，產生一切換訊號控制該開關切換； —回授偵測電路，依據該電源供應器的一回授訊號產生一拉高訊號； —低壓偵測電路，依據該拉高訊號與該輸入電壓產生一延遲訊號； —延遲電路，依據該延遲訊號計數一延遲時間，以產生一截止訊號至該訊號產生
電路，以拴鎖該切換訊號。 本發明中，其中該拉高訊號為高準位且該低壓偵測電路偵測該輸入電壓高于一第二訊號時，該延遲電路依據該延遲訊號計數該延遲時間，以產生該截止訊號拴鎖該切換訊號。
4
本發明中，其中該低壓偵測電路偵測該輸入電壓低于一第二訊號時，驅使該延遲電路不計數該延遲時間，該截止訊號不拴鎖該切換訊號。 本發明中，更包含一振蕩器，該振蕩器產生一頻率訊號，該訊號產生電路依據該頻率訊號產生該切換訊號。 本發明中，更包含一驅動電路，該驅動電路依據該電源供應器的一電流訊號、一功率限制訊號與該回授訊號產生一清除訊號，以截止該切換訊號。 本發明中，其中該回授偵測電路依據該回授訊號與一臨界訊號產生該拉高訊號。
本發明中，其中該低壓偵測電路是依據一鋸齒訊號、一電流訊號與該切換訊號產生一過低訊號，該低壓偵測電路依據該過低訊號與該拉高訊號產生該延遲訊號，該電流訊號關聯于該輸入電壓。 本發明中，其中該鋸齒訊號高于一第一訊號、該電流訊號低于一第二訊號以及該切換訊號為高準位時，該低壓偵測電路禁能該過低訊號，以驅使該延遲電路停止計數該延遲時間，且該切換訊號不被拴鎖。 本發明中，其中該拉高訊號為高準位，且該鋸齒訊號低于一第一訊號、該電流訊號高于一第二訊號或該切換訊號為低準位時，該低壓偵測電路致能該延遲訊號，以驅使該延遲電路計數該延遲時間，以產生該截止訊號拴鎖該切換訊號。
本發明中，其中該低壓偵測電路更包含 —周期比較器，比較該鋸齒訊號與一第一訊號，并產生一周期訊號；
—輸入比較器，比較該電流訊號與一第二訊號，并產生一輸入訊號；以及
—第一邏輯電路，依據該周期訊號、該輸入訊號與該切換訊號產生該過低訊號。
本發明中，更包含 —第二邏輯電路，依據該拉高訊號與該過低訊號產生該延遲訊號，該延遲電路依據該延遲訊號計數該延遲時間，以產生該截止訊號。 本發明具有的有益效果本發明利用低壓偵測電路偵測輸入電壓是否過低，以在回授訊號被拉高為高準位時，作為決定是否進行開回路保護的參考。


圖1是現有的具有開回路保護的電源供應器的電路圖； 圖2是本發明的一實施例具有開回路保護的電源供應器的電路圖； 圖3是本發明的一實施例的延遲電路的電路圖；以及 第4A與圖4B是本發明的具有開回路保護的電源供應器的波形圖。圖號簡單說明10訊號產生電路101邏輯電路103正反器105邏輯電路12振蕩器14驅動電路144邏輯電路146功率限制比較器148P麗比較器16授偵測電路18延遲電路182正反器184正反器186正反器
5
20低壓偵測電路210周期比較器220輸入比較器230第一邏輯電路240第二邏輯電路C0輸出電容(XR清除訊號CNTR回授控制訊號
Do輸出整流器IP一次側切換電流NP一次側繞組Ns二次側繞組OC過電流訊號PLS頻率訊號Q工功率開關Rph拉高電阻Rs電流感測裝置Sbo輸入訊號^delay延遲訊號SDUTY周期訊號
S。ff截止訊號SPH拉高訊號T工變壓器TD延遲時間S。l過低訊號vcc供應電壓vcs電流訊號vFB回授訊號vIN輸入電壓、mt功率限制訊號v0輸出電壓V。sc鋸齒訊號切換訊號第一訊號vT2第二訊號
具體實施例方式
為使對本發明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下 請參閱圖2，是本發明具有開回路保護的電源供應器的電路圖。本發明除了圖1所示的現有的技術之外，增加了低壓偵測(Brown out detection)電路20。低壓偵測電路20包括周期比較器210、輸入比較器220、第一邏輯電路230與第二邏輯電路240。低壓偵測電路20用于偵側輸入電壓VIN并產生過低訊號S『第一邏輯電路230的較佳實施例為一與非門(NAND gate)，第二邏輯電路240的較佳實施例為一與門(AND gate)。周期比較器210的正端耦接振蕩器12，用以接收鋸齒訊號V。sc。周期比較器210的負端接收第一訊號VT1。當鋸齒訊號V。sc小于第一訊號VT1時，周期比較器210的輸出端所產生的周期訊號SDUTY為低準位。其中，周期訊號S皿y為低準位所維持的一段時間稱為截止周期(off-time period)。當鋸齒訊號V^大于第一訊號Vn時，周期比較器210的輸出端產生高準位的周期訊號S皿y。其中，周期訊號S。，為高準位所維持的一段時間稱為導通周期(on-tim印eriod)。更重要的是，鋸齒訊號V^的切換周期為固定切換周期，第一訊號Vn為預設的一固定值。因此，周期訊號SDUTY的脈波寬度為一固定的脈波寬度。 輸入比較器220的正端接收第二訊號VT2。輸入比較器220的負端耦接于電流感測裝置Rs，用以接收電流訊號Vcs。當電流訊號Vcs小于第二訊號VT2時，輸入比較器220的輸出端產生高準位的輸入訊號SB。。其中，第二訊號VT2為預設的一固定值，而電流訊號Vcs是相關于變壓器1\的一次側切換電流IP，因此電流訊號Ves的峰值大小是相關于電源供應器的輸入電壓VIN的高低。也就是說，輸入電壓VIN愈高，電流訊號Ves的峰值愈大；輸入電
6壓VIN愈低，電流訊號Vcs的峰值愈小。因此，當電流訊號Vcs小于第二訊號V^輸入比較器220的輸出端產生高準位的輸入訊號SB。時，表示電源供應器的輸入電壓VIN小于第二訊號VT2而過低。所以，低壓偵測電路20可用于偵測輸入電壓VIN。 第一邏輯電路230的輸入端耦接到周期比較器210、輸入比較器220與訊號產生電路10的輸出端。第一邏輯電路230依據周期訊號S皿y、輸入訊號SB。與切換訊號V^來產生過低訊號S『第二邏輯電路240的輸入端耦接到回授偵測電路16的輸出端與第一邏輯電路230的輸出端。第二邏輯電路240依據拉高訊號SPH與過低訊號S。^來產生延遲訊號SDEUY。延遲電路18依據延遲訊號SDEUY的準位高低來決定是否進行計數并產生截止訊號S。FF。換言之，延遲電路18即依據拉高訊號SPH與過低訊號的準位而計數延遲時間，并在計數延遲時間之后產生截止訊號S。FF。截止訊號S。FF的準位高低用來決定訊號產生電路10是否對切換訊號VPWM進行栓鎖。當低準位的截止訊號S。FF被產生時，訊號產生電路10將依據低準位的截止訊號S。FF栓鎖切換訊號VPWM。 圖3是本發明的一實施例的延遲電路18的電路圖。延遲電路18包含正反器182、184、... 186。其中正反器182、184、... 186的頻率端CK連接到振蕩器12 (參閱圖2)，以接
收頻率訊號PLS的時間基準(time base)進行計數。正反器182的輸入端D接收供應電壓Vcc。正反器184與186的輸入端D耦接至上一級正反器的輸出端Q。舉例來說，正反器184的輸入端D耦接至正反器182的輸出端Q。正反器186的反相輸出端/Q產生截止訊號S。FF。另外，正反器182、 184、. . . 186的重置端R共同耦接至第二邏輯電路240的輸出端(參閱圖
2) ，用以接收延遲訊號S。^y。 請參考圖2，當延遲電路18接收到低準位的延遲訊號S。，后，造成正反器182、184、. . . 186被重置而禁能延遲電路18。因此延遲電路18并不會作計數動作。最后一級的正反器186的反相輸出端/Q直接輸出高準位的截止訊號S。^到訊號產生電路10。相反地，當延遲電路18接收到高準位的延遲訊號S亂ay后，并不會重置正反器182、 184、. . . 186。此時延遲電路18開始進行計數動作。延遲電路18計數到一段延遲時間TD之后，最后一級的正反器186的反相輸出端/Q直接輸出低準位的截止訊號S。FF到訊號產生電路10。訊號產生電路10將依據低準位的截止訊號S。FF栓鎖切換訊號VPWM。 當電源供應器正常操作時，回授信號VFB會低于臨界訊號VTH(參閱圖2)。此時，回授偵測電路16的輸出端產生低準位的拉高訊號SPH。第二邏輯電路240接收低準位的拉高訊號SPH后，不論過低訊號Sa的準位高或低，第二邏輯電路240會直接產生低準位的延遲訊號S麗。延遲電路18接收到低準位的延遲訊號S皿ay后，正反器182、184、. . 186(參閱圖
3) 將被重置。因此延遲電路18并不會進行計數，并直接輸出高準位的截止訊號S,到訊號產生電路IO。所以，在電源供應器操作正常時，訊號產生電路IO并不會對切換訊號V，與電源供應器進行拴鎖。另外，在開回路狀態或是輸入電壓過低，回授信號VFB的準位都會被拉高到供應電壓V^且回授偵測電路16產生高準位的拉高訊號SPH。當電源供應器的輸出端發生開回路狀態，回授偵測電路16會產生高準位的拉高訊號SPH。低壓偵測電路20根據切換訊號Vp,鋸齒訊號V。se以及電流訊號V^進行判斷輸入電壓V^是否過低。當電流訊號Vcs大于第二訊號VT2時，表示電源供應器的輸入電壓VIN供電正常。 請參考圖4A與圖4B，其為本發明的電源供應器的波形圖。請一并參閱圖2，如圖4A所示，只要周期訊號S皿y、輸入訊號SB。或切換訊號V，其中一個為低準位時，第一邏輯電路230的輸出端就會產生高準位的過低訊號S『換言之，只要鋸齒訊號V。se低于第一訊號VT1、電流訊號Vcs高于第二訊號VT2或切換訊號VPWM為低準位時，低壓偵測電路20會致能過低訊號S『經過適當的設計第一訊號VT1與第二訊號VT2，在一個切換周期內，可以達成持續高準位的過低訊號S『也就是說，當輸入電壓VIN供電正常時過低訊號會維持高準位，再配合高準位的拉高訊號SPH，低壓偵測電路20會產生持續高準位的延遲訊號SDEUY，本發明即判斷電源供應器發生開回路狀態。而延遲電路18接收到高準位的延遲訊號SM后開始進行計數，延遲電路18計數一段延遲時間TD之后，延遲電路18產生低準位的截止訊號S。FF到訊號產生電路10，以對切換訊號V，進行拴鎖。 另外，如圖4B所示，當開回路狀態未發生，而輸入電壓VIN過低時，低壓偵測電路20根據切換訊號Vp,鋸齒訊號V。sc以及電流訊號L進行判斷輸入電壓V^是否過低。當電流訊號Vcs小于第二訊號VT2時，表示電源供應器的輸入電壓VIN過低，輸入訊號SB。 一直維持高準位。只要周期訊號S。，、輸入訊號SB。或切換訊號VPWM其中一個為低準位時，第一邏輯電路230的輸出端就會產生高準位的過低訊號S『當周期訊號S。，、輸入訊號SB。與切換訊號VPWM同時皆為高準位時，第一邏輯電路230的輸出端就會產生低準位的過低訊號S『換言之，鋸齒訊號V。sc高于第一訊號VT1、電流訊號Vcs小于第二訊號VT2以及切換訊號VPWM為高準位時，低壓偵測電路20會禁能過低訊號S『當過低訊號禁能后，延遲訊號SDEUY將被禁能。 因此，在一個切換周期內，第一邏輯電路230的輸出端會產生高準位與低準位交替的過低訊號S『由于第二邏輯電路240的較佳實施例為與門，因此第二邏輯電路240的輸出端也會產生高準位與低準位交替的延遲訊號SDEUY。延遲電路18接收到高準位與低準位交替的延遲訊號SDEUY后并不會輸出低準位的截止訊號S。FF。也就是說，高準位的延遲訊號SDEUY驅使延遲電路18進行計數但還未計數到延遲時間TD，低準位的延遲訊號SDEUY就會禁能延遲電路18，而驅使延遲電路18停止計數。因此，延遲電路18沒有機會輸出低準位的截止訊號S,，而一直維持輸出高準位的截止訊號S。FF到訊號產生電路10。也就是說，在某些造成輸入電壓過低的狀態使拉高訊號SPH為高準位時，訊號產生電路10并不會對切換訊號V，進行拴鎖。 綜上所述，僅為本發明的一較佳實施例而已，并非用來限定本發明實施的范圍，凡依本發明權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括于本發明的權利要求范圍內。
權利要求
一種具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其包含一變壓器，接收一輸入電壓；一開關，耦接該變壓器并切換該變壓器；一訊號產生電路，產生一切換訊號控制該開關切換；一回授偵測電路，依據該電源供應器的一回授訊號產生一拉高訊號；一低壓偵測電路，依據該拉高訊號與該輸入電壓產生一延遲訊號；一延遲電路，依據該延遲訊號計數一延遲時間，以產生一截止訊號至該訊號產生電路，以拴鎖該切換訊號。
2. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該拉高訊 號為高準位且該低壓偵測電路偵測該輸入電壓高于一第二訊號時，該延遲電路依據該延遲 訊號計數該延遲時間，以產生該截止訊號拴鎖該切換訊號。
3. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該低壓偵 測電路偵測該輸入電壓低于一第二訊號時，驅使該延遲電路不計數該延遲時間，該截止訊 號不拴鎖該切換訊號。
4. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，更包含一振蕩 器，該振蕩器產生一頻率訊號，該訊號產生電路依據該頻率訊號產生該切換訊號。
5. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，更包含一驅動 電路，該驅動電路依據該電源供應器的一電流訊號、一功率限制訊號與該回授訊號產生一 清除訊號，以截止該切換訊號。
6. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該回授偵 測電路依據該回授訊號與一臨界訊號產生該拉高訊號。
7. 根據權利要求1所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該低壓偵 測電路是依據一鋸齒訊號、一電流訊號與該切換訊號產生一過低訊號，該低壓偵測電路依 據該過低訊號與該拉高訊號產生該延遲訊號，該電流訊號關聯于該輸入電壓。
8. 根據權利要求7所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該鋸齒訊 號高于一第一訊號、該電流訊號低于一第二訊號以及該切換訊號為高準位時，該低壓偵測 電路禁能該過低訊號，以驅使該延遲電路停止計數該延遲時間，且該切換訊號不被拴鎖。
9. 根據權利要求7所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該拉高訊 號為高準位，且該鋸齒訊號低于一第一訊號、該電流訊號高于一第二訊號或該切換訊號為 低準位時，該低壓偵測電路致能該延遲訊號，以驅使該延遲電路計數該延遲時間，以產生該 截止訊號拴鎖該切換訊號。
10. 根據權利要求7所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，其中該低壓偵 測電路更包含一周期比較器，比較該鋸齒訊號與一第一訊號，并產生一周期訊號； 一輸入比較器，比較該電流訊號與一第二訊號，并產生一輸入訊號；以及 一第一邏輯電路，依據該周期訊號、該輸入訊號與該切換訊號產生該過低訊號。
11. 根據權利要求IO所述的具有開回路保護的電源供應器，其特征在于，更包含 一第二邏輯電路，依據該拉高訊號與該過低訊號產生該延遲訊號，該延遲電路依據該延遲訊號計數該延遲時間，以產生該截止訊號。
全文摘要
本發明是有關于一種具有開回路保護的電源供應器，其包含有一變壓器、一開關、一訊號產生電路、一回授偵測電路、一低壓偵測電路與一延遲電路，變壓器接收一輸入電壓，開關耦接變壓器并切換變壓器，訊號產生電路產生一切換訊號控制開關切換，回授偵測電路依據電源供應器的一回授訊號產生一拉高訊號，低壓偵測電路依據拉高訊號與輸入電壓產生一延遲訊號，延遲電路依據延遲訊號計數一延遲時間，以產生一截止訊號至訊號產生電路，以拴鎖切換訊號。本發明利用低壓偵測電路偵測輸入電壓是否過低，以決定是否進行開回路保護。
文檔編號G01R19/165GK101789681SQ20101011735
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月1日 優先權日2010年3月1日
發明者李全章, 林乾元, 蔡孟仁, 黃偉軒 申請人:崇貿科技股份有限公司