專利名稱：功率模式控制的電源轉換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一電源轉換器，且更具體而言，本發明涉及初級側(primary-side)控制的電源轉換器。
背景技術：
用于電源轉換器的各種控制模式已廣泛用于調節輸出電壓和輸出電流。用于所述調節的兩種常見模式為電壓模式和電流模式。
圖1展示傳統的電源轉換器。一誤差放大器(error amplifier)12與一誤差放大器13用于產生自輸出電流和輸出電壓的一反饋信號。反饋信號將經由光耦合器14被提供到初級側電路中的一PWM控制器11。PWM控制器11產生一PWM信號用以透過切換一晶體管70來切換一變壓器51。流經晶體管70的一切換電流經由一電阻器20轉換為一檢測電壓信號。PWM控制器11比較反饋信號與檢測電壓信號以產生PWM信號。PWM信號將調節輸出電壓和/或輸出電流。然而，光學耦合器和其它次級側控制電路顯著增加電源轉換器的尺寸和器件數量。這是上述電源轉換器的主要缺陷。
圖2展示初級側控制的電源轉換器的示意電路。初級側控制的電源轉換器包括一PWM控制器12。自變壓器50的輔助繞組NA的一反射電壓經由一電阻器61被供應到PWM控制器12。此用以提供用于輸出電壓控制的反饋信號。由于由輔助繞組NA產生的反射電壓與由次級繞組Ns所提供的輸出電壓密切相關，所以PWM控制器12可調節自變壓器50的初級側的輸出電壓。
為調節自變壓器50的初級側的輸出電流，必需控制自變壓器50的初級側傳遞到次級側的功率。輸出功率PO與電源轉換器的一切換電流IIN之間的關系可表示為Po＝Vo×lo＝η×PIN＝η×IIN×VIN(1)IIN=[(VINLP×TON2T)+(IA×TONT)]---(2)]]>其中，VO為輸出電壓；IO為輸出電流；η為效率；IA為反射負載電流；LP為初級磁化電感；T為切換周期；且TON為切換信號的導通時間(on-time)。
為控制輸出電壓VO，響應反饋信號而調整切換信號的導通時間TON，當輸出電流IO增加時，晶體管的切換電流也會增加。晶體管70的切換電流將轉換為切換電壓。當切換電壓超過最大閾值電壓VLIMIT時，切換信號的導通時間TON將被限制以調節輸出電流IO。最大輸入功率PIN_MAX可表示為PIN_MAX=[12×T×LP×(VLIMITRS)2]---(3)]]>則方程式(1)與(3)可重寫成IO=POVO=η×PIN_MAXVO={η×[12×T×LP×(VLIMITRS)2]VO}---(4)]]>因為最大輸入功率PIN_MAX為有限的，所以每當輸出電流IO增加時，輸出電壓VO就將減小。輸出電壓偏差與輸出電流變化(V/I曲線的斜率)決定恒定電流輸出性能。圖3提供這種情況的說明。
參看方程式(4)，當輸出電壓VO減小時，可通過增加切換周期T和/或減小電壓信號VLIMIT來達到恒定輸出電流IO。然而，若干因素中的任何一個因素都可能影響這種方法的準確度。初級磁化電感Lp與漂移切換頻率(1/T)的偏差可造成最大輸入功率極限PIN_MAX和輸出電流IO波動。
另外，傳播延遲時間TD影響輸出電流IO的精度。參看圖2，電阻器20用于將切換電流IIN轉換為一切換電流電壓VIDET。如圖4所示，電壓VIA可表示為VIA＝IA×RS其中，IA為反射負載電流；RS為電阻器20的電阻值。
在時間TONX，切換電流電壓VIDET超過閾值電壓VLIMIT。然而，直到傳播延遲時間TD之后，才斷開VPWM。在此傳播延遲時間TD期間，切換電流IIN持續增加。此將產生一額外輸入電流IIN-ex。
電流IIN-ex的振幅可根據方程式(5)計算。參看方程式(6)，額外輸入電流IIN-ex將造成最大輸入功率PIN-MAX與輸出電流IO響應輸入電壓VIN的增加而增加。
IIN-ex={(VINLP×TD2T)+[(VINIP×TONX)+IA]×TDT}---(5)]]>PIN_MAX=[12×T×LP×(VLIMITRS+IIN-ex)2]---(6)]]>根據上文的描述，我們可發現現有技術的初級側控制是不準確的且并不適于電源轉換器的大量生產。
本發明的目標在于提供初級側控制的電源轉換器，其可精確地調節輸出電壓并產生恒定的輸出電流。

發明內容
根據本發明的功率模式控制的電源轉換器包括一變壓器、一功率晶體管、一線電阻器(line resistor)、一輔助整流器、一去耦電容器(decouplecapacitor)、一檢測電阻器、一感測電阻器、一輸出整流器和一輸出電容器、一集成電容器和一PWM控制器。
功率模式控制的電源轉換器的PWM控制器具有一供應端子、一電壓檢測端子、一輸出端子、一電流檢測端子、一濾波器端子、一線電壓輸入端子和一接地端子。
線電阻器自功率模式控制的電源轉換器的一輸入連接到線電壓輸入端子以啟動PWM控制器并在PWM控制器啟動之后提供輸入電壓檢測。一輔助整流器自變壓器的輔助繞組連接到去耦電容器，當PWM控制器開始運作時進一步向PWM控制器提供DC電源。
感測電阻器連接到功率晶體管和PWM控制器的電流檢測端子以用于提供一切換電流電壓。連接到PWM控制器的濾波器端子的集成電容器形成低通濾波器，并將切換電流電壓集成為一平均電流信號。PWM控制器使用平均電流信號和線電壓輸入信號來進行輸出電流調節。
功率模式控制的電源轉換器的PWM控制器進一步包括一取樣保持電路，用于取樣電壓檢測端子處的電壓并產生一取樣電壓。一第一誤差放大器比較取樣電壓與一參考電壓以產生一反饋電壓。一第一比較器比較反饋電壓與切換電流電壓以產生一電壓復位信號。連接到電壓檢測端子的一可編程電流槽響應反饋電壓產生一可編程電流。可編程電流和檢測電阻器產生一偏移電壓來補償輸出整流器上的電壓降。PWM控制器還包括衰減器來衰減線電壓輸入信號到輸入電壓信號。一乘法器將輸入電壓信號乘上平均電流信號來產生一功率控制信號。一第二誤差放大器比較功率控制信號與由一參考電壓產生器所產生的一功率參考電壓來產生一限制電壓。第二比較器比較限制電壓與切換電流電壓以產生一電流復位信號。
PWM控制器進一步包括一振蕩器與一SR觸發器來產生一PWM信號。SR觸發器由振蕩器的輸出周期性地設定且由電流復位信號和電壓復位信號設定。一消隱電路產生一消隱時間以確保PWM信號的最短導通時間，此產生足夠的延遲來精確地產生取樣電壓。連接于電流檢測端子與濾波器端子之間的一濾波電阻器提供用于低通濾波器的高阻抗。PWM控制器進一步包括一第一開關與一第二開關。第一開關自線電壓輸入端子連接到供應端子。第二開關自線電壓輸入端子連接到衰減器。一旦PWM控制器開始運作即斷開第一開關并接通第二開關。
應理解，上文的一般性描述和下文的詳細描述均為示范性的，并希望對如所主張的本發明提供進一步闡釋。另外的目標與優勢將根據以下描述與附圖而變得顯而易見。


附圖用來提供對本發明的進一步理解且被并入并構成了本說明書的一部分。

本發明的實施例，且與描述一起用來闡釋本發明的原理。
圖1展示傳統的一電源轉換器。
圖2展示初級側控制的電源轉換器的示意性電路。
圖3展示電源轉換器的常見V/I曲線。
圖4展示具有傳播延遲的PWM信號的波形。
圖5展示根據本發明的功率模式控制的電源轉換器的示意性電路。
圖6展示根據本發明的PWM控制器的方框圖。
圖7展示根據本發明優選實施例的消隱電路。
圖8展示根據本發明優選實施例的參考電壓產生器。
圖9展示根據本發明優選實施例的取樣保持電路。
圖10展示取樣保持電路的內部信號波形。
圖11展示根據本發明優選實施例的乘法器。
圖12展示根據本發明的功率模式控制的電源轉換器的轉換函數方框圖。
具體實施例方式
圖5展示根據本發明的功率模式控制的電源轉換器。根據本發明的功率模式控制的電源轉換器包括具有一PWM控制器10，其包含一供應端子VCC、一電壓檢測端子VDET、一線電壓輸入端子VI、一濾波器端子CINT、一電流檢測端子IDET、一輸出端子OUT與一接地端子GND。根據本發明的功率模式控制的電源轉換器還包括一線電阻器65、一去耦電容器35、一輔助整流器40、一檢測電阻器60、一集成電容器60、一感測電阻器20、一功率晶體管70、一輸出整流器80與一輸出電容器90。本發明的功率模式控制的電源轉換器進一步包括具有一輔助繞組NA、一初級繞組NP與一次級繞組NS的一變壓器50。
線電阻器65的一第一端子供應有電源轉換器的一輸入電壓VIN。線電阻器65的一第二端子連接到PWM控制器10的線電壓輸入端子VI。輔助繞組NA的一正端連接到輔助整流器40的一陽極。輔助整流器40的一陰極連接到去耦電容器35。PWM控制器10的供應端子VCC連接到輔助整流器40的陰極。檢測電阻器60連接于輔助整流器40的陽極與PWM控制器10的電壓檢測端子VDET之間。PWM控制器10的輸出端子OUT驅動功率晶體管70的一柵極。感測電阻器20連接于功率晶體管70的源極與接地參考之間。PWM控制器10的電流檢測端子IDET連接到功率晶體管70的源極。集成電容器30自PWM控制器10的濾波器端子CINT連接到接地參考。PWM控制器10的接地端子GND連接到接地參考。輸出整流器80的陽極連接到次級繞組NS的一正端。輸出電容器90連接于輸出整流器80的一陰極與次級繞組NS的一負端之間。功率模式控制的電源轉換器的輸出電壓VO自輸出整流器80的陰極供應。
圖6展示根據本發明優選實施例的PWM控制器10。PWM控制器10包括一濾波電阻器185、兩個開關140與145、一衰減器180、一乘法器190、一取樣保持電路155、一參考電壓產生器160、兩個誤差放大器125與126、一電流源115、一電阻器170、兩個比較器120與121、兩個NAND門108與109、一振蕩器100、一SR觸發器107、一消隱電路150、一可編程的電流槽110和一緩沖器105。
開關140連接于供應端子VCC與線電壓輸入端子VI之間。開關145連接于線電壓輸入端子VI與衰減器180的一輸入之間。參看圖5和圖6，經由線電阻器65接通開關140以啟動PWM控制器10。在PWM控制器10啟動之后，斷開開關140并接通開關145。為檢測線電壓，然后經由開關145發送線電壓輸入信號到衰減器180。
濾波電阻器185連接于電流檢測端子IDET與濾波器端子CINT之間。濾波電阻器185與集成電容器30相耦合以供應一平均電流信號到乘法器190的一第一輸入。乘法器190具有供應有一輸入電壓信號的一第二輸入。輸入電壓信號自衰減器180的一輸出產生。乘法器190還具有一輸出，用于供應一功率控制信號到誤差放大器126的一負輸入。
取樣保持電路155具有連接到電壓檢測端子VDET的一第一輸入。取樣保持電路155進一步具有一輸出，用于供應一取樣電壓VSH到誤差放大器125的一負輸入。誤差放大器125的一正輸入供應有一參考電壓VR1。參考電壓產生器160的一輸入供應有取樣電壓VSH。參考電壓產生器160的一輸出供應一功率參考電壓VR2給誤差放大器126的一正輸入。誤差放大器126的一輸出供應一限制電壓VLIMIT給比較器121的一正輸入。
電流源115的一輸入端子供應有一供應電壓VCC。電流源115的一輸出端子連接到比較器121的正輸入。電阻器170自電流源115的輸出端子連接到接地參考。由于本發明的誤差放大器126為開路漏極裝置(open-draindevice)，限制電壓VLIMIT的最大值由電流源115和電阻器170的電阻決定。
比較器120的一負輸入和比較器121的負輸入連接到電流檢測端子IDET以接收切換電流電壓VIDET。感測電阻器20將流經功率晶體管70的切換電流IIN轉換為切換電流電壓VIDET。誤差放大器125比較取樣電壓VSH與參考電壓VR1以經由誤差放大器125的輸出產生一反饋電壓VFB。反饋電壓VFB供應到比較器120的一正輸入和可編程的電流槽110的一控制端子。
可編程的電流槽110連接于取樣保持電路155的第一輸入與接地參考之間。比較器120比較反饋電壓VFB與切換電流電壓VIDET以產生一電壓復位信號。電壓復位信號被供應到NAND門108的一第一輸入。比較器121比較限制電壓VLIMIT與切換電流電壓VIDET以產生一電流復位信號。電流復位信號被供應到NAND門108的一第二輸入。NAND門108的一輸出連接到NAND門109的一第一輸入。振蕩器100的一輸出設定SR觸發器107。SR觸發器107由NAND門109的一輸出而復位SR觸發器107的輸出供應PWM信號VPWM給取樣保持電路155的一第二輸入、緩沖器105的一輸入和消隱電路150的一輸入。消隱電路150的一輸出供應消隱信號VBLK給NAND門109的一第二輸入。連接于SR觸發器107的輸出與PWM控制器10的輸出端子OUT之間的緩沖器105為功率晶體管70提供足夠的驅動能力。
圖7展示根據本發明優選實施例的消隱電路150。消隱電路150包括一反相器203、一晶體管205、一電流源201、一電容器207和一緩沖器209。反相器203的輸入供應有PWM信號VPWM。反相器203的一輸出連接到晶體管205的一柵極。晶體管205的源極連接到接地參考。電流源201的一輸入供應有供應電壓VCC。電流源201的輸出端子連接到晶體管205的一漏極和緩沖器209的一輸入。電容器207連接于晶體管205的漏極與接地參考之間。消隱信號VBLK自緩沖器的一輸出產生。
隨著PWM信號VPWM變為邏輯高，晶體管205將被斷開。因此，電流源201將開始對電容器207充電。一旦電容器207上的電壓超過一邏輯高閾值，緩沖器209將輸出一邏輯高消隱信號VBLK。連接電流源201和電容器207，使得一消隱延遲時間插入PWM信號VPWM變為邏輯高之后且在消隱信號VBLK變為邏輯高之前。
圖8展示參考電壓產生器160的優選實施例。參考電壓產生器160包括一運算放大器138、三個晶體管137、132與131、一電流源133和兩個電阻器136和135。運算放大器138的一正輸入供應有取樣電壓VSH。運算放大器138的一輸出端子連接到晶體管137的一柵極。運算放大器138的一負輸入連接到晶體管137的一源極。電阻器136連接于晶體管137的源極與接地參考之間。晶體管132的一柵極、晶體管131的一柵極、晶體管132的一漏極和晶體管137的一漏極連結在一起電流源133的一輸入端子供應有供應電壓VCC。電流源133的一輸出端子連接到晶體管132的一源極和晶體管131的一源極。電阻器135自晶體管131的一漏極連接到接地參考。
取樣電壓VSH和電阻器136決定流經晶體管137的電流I 137。由于晶體管132和晶體管131形成一電流鏡，流經晶體管131的電流I131將與電流I137成比例。電流I137的振幅可表示為I137=VSHR136]]>其中R136為電阻器136的電阻。
電阻器135將電流I131轉換到功率參考電壓VR2。因此，如以下方程序所示，功率參考電壓VR2將與取樣電壓VSH成比例變化VR2=I131×R135=N×I137×R135=N×VSHR136×R135⇒VR2∝VSH]]>其中N為由晶體管131與132所形成的電流鏡的鏡射比(mirrorratio)。
圖9展示根據本發明優選實施例的取樣保持電路155。取樣保持電路155包括一電流源231、一晶體管235、一電容器240、一反相器250、一反相器252、一電流源232、一晶體管236、一電容器241、一反相器251、一AND門260、一開關220和一電容器225。
晶體管235的一柵極和反相器252的一輸入均供應有PWM信號VPWM。電流源231的輸入端子供應有供應電壓VCC。電流源231的一輸出端子連接到晶體管235的一漏極。晶體管235的一源極連接到接地參考。晶體管235的漏極連接到反相器250的一輸入。電容器240自晶體管235的漏極連接到接地參考。反相器250的一輸出連接到晶體管236的一柵極。電流源232的輸入端子供應有供應電壓VCC。電流源232的一輸出端子連接到晶體管236的一漏極。晶體管236的一源極連接到接地參考。晶體管236的漏極連接到反相器251的一輸入。電容器241自晶體管236的漏極連接到接地參考。AND門206的一第一輸入連接到反相器251的一輸出。AND門260的一第二輸入連接到晶體管235的漏極。AND門260的一第三輸入連接到反相器252的一輸出。AND門260的一輸出向開關220的一控制端子供應一取樣控制信號SMP。開關220的一輸入端子連接到PWM控制器10的一電壓檢測端子VDET以接收一電壓檢測信號VDT。電容器225自開關220的一輸出端子連接到接地參考。每當開關220的控制端子由AND門260的輸出啟用時，取樣電壓VSH自開關220的輸出端子處供應。
圖10展示取樣保持電路155的內部信號波形。一旦PWM信號VPWM降低到邏輯低，如圖9所示，晶體管235將被斷開。電流源231將開始對電容器240充電。在電容器240上的電壓超過邏輯高閾值之前，反相器250將輸出邏輯高信號來接通晶體管236。此將令電容器241放電且在AND門260的第一輸入處產生一邏輯高信號。自AND門260的輸出產生的取樣控制信號SMP將為邏輯低。因此開關220將保持斷開。
一旦電容器240上的電壓超過邏輯高閾值，晶體管236將被斷開。自AND門260的輸出產生的取樣控制信號SMP將變為邏輯高。此將接通開關220并使電壓檢測信號VDT能夠經由開關220對電容器225充電。同時，電流源232將開始對電容器241充電。一旦電容器241上的電壓超過邏輯高閾值，反相器251將向AND門260的第一輸入供應一邏輯低信號。然后取樣控制信號SMP降低到邏輯低并斷開開關220。然后電容器225上的電壓將等于取樣電壓VSH。
如圖10所示，延遲時間tD1的持續時間由電流源231和電容器240決定。延遲時間tD2的持續時間由電流源232和電容器241決定。
圖11展示根據本發明優選實施例的乘法器190。乘法器190包括一恒流源300、一運算放大器310、五個晶體管350、351、358、357和356，一運算放大器320和一電阻器325。乘法器190進一步包括供應有一電壓V1的一第一輸入端子、供應有一電壓V2的一第二輸入端子和供應有一電壓V3的一輸出端子。
運算放大器310的一負輸入連接到乘法器190的第一輸入端子。恒流源300的一輸入端子供應有供應電壓VCC。恒流源300的一輸出端子連接到運算放大器310的一正輸入和晶體管350的一漏極。晶體管350的一柵極、晶體管351的一柵極和運算放大器310的一輸出端子連結在一起。晶體管350的一源極和晶體管351的一源極均連接到接地參考。晶體管351的一漏極和晶體管358的一漏極連接到乘法器190的輸出端子。晶體管358的一源極和晶體管357的一源極供應有供應電壓VCC。晶體管358的一柵極、晶體管357的一柵極、晶體管357的一漏極和晶體管356的一漏極連結在一起。運算放大器320的一正輸入連接到乘法器190的第二輸入端子。運算放大器320的一負輸入、晶體管356的一源極和電阻器325的一第一端子連結在一起。電阻器325的一第二端子連接到接地參考。運算放大器320的一輸出端子連接到晶體管356的柵極。
晶體管350和351均在線性區域內運作。當在線性區域內運作時，MOS晶體管相當于電阻器。調制運作電壓偏壓和運作電流偏流可控制晶體管的等效電阻。運算放大器310響應其運作偏壓/偏流控制晶體管350的電阻，運作偏壓/偏流由電壓V1和恒流源300所提供的恒定電流I300決定。由于晶體管351與晶體管350呈鏡射配置，晶體管351的電阻R351將與晶體管350的電阻相同。
R351=V1I300---(7)]]>電壓V2和電阻器325決定流經晶體管356的電流I356的振幅。由于晶體管358與晶體管357呈鏡射配置，流經晶體管358的電流I358將與流經晶體管357和356的電流I356的振幅成比例。
I358∝I356⇒I358∝V2R325]]>其中R325為電阻器325的電阻。
電流I358和晶體管351的電阻將在晶體管351的漏極處產生電壓V3。如以下方程序所示，電壓V3將與電壓V1和電壓V2的乘積成比例V3=I358×R351=V2R325×V1I300=KO×V1×V2---(8)]]>圖12展示功率模式控制的電源轉換器的轉換函數的方框圖。方框H(s)表示低通濾波器。Av表示誤差放大器126的增益。IIN-err意味由組件變化、傳播延遲時間TD等造成的切換電流誤差。如圖12所示，切換電流IIN可表示為IIN=IIN-err+VLIMITRS---(9)]]>IIN=IIN-err+1RS×{Av×VR2-Av×[α×VIN×H(s)×IIN]}---(10)]]>其中α為衰減器180的衰減因數。
IIN=IIN-err+(Av×VR2RS)1+Av×α×H(s)×VINRS---(11)]]>當Av遠大于1且VR2/RS大于IIN-err時，則切換電流IIN可重寫成IIN=VR2α×H(s)×VIN---(12)]]>因此，編程功率參考電壓VR2和衰減因數α可精確地控制自電源轉換器的初級側電路傳遞到次級側電路的功率，如以下方程序所示PIN=VIN×IIN=VR2α×H(s)---(13)]]>對于所屬領域的技術人員將顯而易見，在不脫離本發明的范疇或精神的情況之下，可對本發明的結構做出各種修改和變化。鑒于上文，希望本發明涵蓋在所附權利要求書和其均等物的范疇內的本發明的修改和變化。
權利要求
1.一種功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其包括一變壓器，具有一次級繞組、一初級繞組和一輔助繞組，其中所述變壓器的所述次級繞組連接到所述功率模式控制的電源轉換器的一次級側電路，且所述變壓器的所述輔助繞組連接到所述功率模式控制的電源轉換器的一初級側電路；一功率晶體管，用于能量切換，其中所述功率晶體管與所述變壓器串聯連接；一輸出整流器和一輸出電容器，用于提供用于所述功率模式控制的電源轉換器的一DC輸出，其中所述輸出整流器和所述輸出電容器連接到所述變壓器的所述次級繞組；和一PWM控制器，具有一供應端子、一接地端子、一電壓檢測端子、一電流檢測端子、一線電壓輸入端子、一濾波器端子和一輸出端子，其中所述電壓檢測端子用于檢測一輸出電壓。
2.根據權利要求1所述的功率模式電源轉換器，其特征在于其進一步包括一檢測電阻器，自所述變壓器的所述輔助繞組連接到所述PWM控制器的所述電壓檢測端子；一線電阻器，自所述功率模式控制的電源轉換器的一輸入連接到所述PWM控制器的所述線電壓輸入端子以接收一線電壓輸入信號；一去耦電容器，連接到所述PWM控制器的所述供應端子；一輔助整流器，自所述變壓器的所述輔助繞組連接到所述去耦電容器；一感測電阻器，與所述功率晶體管串聯連接，其中所述感測電阻器進一步連接到所述PWM控制器的所述電流檢測端子；和一集成電容器，連接到所述PWM控制器的所述濾波器端子，其中所述集成電容器形成一低通濾波器。
3.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器的所述電流檢測端子用于檢測一切換電流電壓，其中所述切換電流電壓經由所述變壓器所供應的一切換電流在所述感測電阻器上轉換而得。
4.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器的所述線電壓輸入端子用于檢測所述功率模式控制的電源轉換器的一輸入電壓，并用于啟動所述PWM控制器。
5.根據權利要求3所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述切換電流電壓在所述低通濾波器上被轉換為一平均電流信號。
6.根據權利要求2所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中當所述PWM控制器運作時，所述輔助整流器提供DC電源用于所述PWM控制器。
7.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器的所述輸出端子產生一PWM信號以驅動所述功率晶體管，其中所述PWM信號用于輸出電壓和輸出電流的調節。
8.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器響應所述平均電流信號和所述線電壓輸入信號而調節所述功率模式控制的電源轉換器的一輸出電流。
9.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器包括一取樣保持電路，用于產生一取樣電壓，其中所述取樣電壓響應在所述PWM控制器的所述電壓檢測端子處的一電壓而產生；一參考電壓端子，用于供應一參考電壓；一第一誤差放大器，用于比較所述取樣電壓和所述參考電壓以產生一反饋電壓；一第一比較器，用于響應所述反饋電壓和所述切換電流電壓而產生一電壓復位信號；一可編程的電流槽，用于響應在所述PWM控制器的所述電壓檢測端子處的所述電壓而產生一可編程電流；一第一開關，自所述PWM控制器的所述線電壓輸入端子連接到所述PWM控制器的所述供應端子，其中一旦所述PWM控制器開始運作即斷開所述第一開關；和一第二開關，其中一旦所述PWM控制器開始運作即接通所述第二開關。
10.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器進一步包括一衰減器，用于將所述線電壓輸入信號衰減為一輸入電壓信號，其中所述衰減器經由所述第二開關連接到所述PWM控制器的所述線電壓輸入端子；一乘法器，用于將所述平均電流信號與所述輸入電壓信號相乘來產生一功率控制信號；一參考電壓產生器，用于產生一功率參考電壓；一第二誤差放大器，用于響應所述功率控制信號和所述功率參考電壓而產生一限制電壓，其中所述第二誤差放大器為開漏裝置；和一第二比較器，用于比較所述限制電壓與所述切換電流電壓以產生一電流復位信號。
11.根據權利要求1所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述PWM控制器進一步包括一第一NAND門，具有分別供應有所述電壓復位信號和所述電流復位信號的一第一輸入和一第二輸入；一第二NAND門，具有一第一輸入和一第二輸入，其中所述第二NAND門的所述第一輸入連接到所述第一NAND門的一輸出；一振蕩器；一SR觸發器，用于產生所述PWM信號，其中所述SR觸發器由所述振蕩器的一輸出周期性地設定，其中所述SR觸發器由所述第二NAND門的一輸出復位；一消隱電路，用于產生一消隱時間，其中所述消隱電路的一輸入供應有所述PWM信號，其中所述消隱電路的一輸出連接到所述第二NAND門的所述第二輸入；一濾波電阻器，用于提供用于一低通濾波器的一高阻抗；和一電流源和一電阻器，其中限制電壓的最大振幅由所述電阻器的電阻和所述電流源的電流振幅所決定。
12.根據權利要求11所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述消隱時間確保所述PWM信號的一最短導通時間。
13.根據權利要求2所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中一偏移電壓響應所述可編程電流而在所述檢測電阻器上產生，其中所述偏移電壓實質上補償在所述輸出整流器上的電壓降。
14.根據權利要求11所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述消隱電路包括一blk反相器，用于使所述PWM信號反相；一blk電容器；一blk晶體管，其中響應所述blk晶體管的接通/斷開運作而對所述blk電容器進行充電與放電；一blk緩沖器；和一blk電流源，用于對所述blk電容器充電。
15.根據權利要求10所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述參考電壓產生器包括一vg運算放大器，具有供應有一取樣電壓的一正輸入，所述vg運算放大器具有一負輸入和一輸出端子；一第一vg電阻器；一第一vg晶體管，其中所述第一vg晶體管與所述第一vg電阻器和所述vg運算放大器耦合以產生一第一vg電流，其中所述第一vg晶體管具有一柵極、一源極和一漏極；一第二vg晶體管，具有一柵極、一源極和一漏極；一第三vg晶體管，其中所述第三vg晶體管和所述第二vg晶體管形成一vg電流鏡，其中所述vg電流鏡經由鏡射所述第一vg電流而產生一第二vg電流，其中所述第三vg晶體管具有柵極、源極和漏極；一第二vg電阻器，用于將所述第二vg電流轉換為所述功率參考電壓；和一vg電流源，用于限制所述第一vg電流和所述第二vg電流。
16.根據權利要求9所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述取樣保持電路包括一第一sh電容器；一第一sh電流源，用于對所述第一sh電容器充電；一第一sh晶體管，其中響應所述第一sh晶體管的接通/斷開運作而對所述第一sh電容器進行充電與放電，其中所述第一sh晶體管具有一柵極、一源極和一漏極；一第一sh反相器，具有連接到所述第一sh晶體管的所述漏極的一輸入；一第二sh電容器；一第二sh電流源，用于對所述第二sh電容器充電；一第二sh晶體管，其中響應所述第二sh晶體管的接通/斷開運作而對所述第二sh電容器進行充電與放電，其中所述第二sh晶體管具有一柵極、一源極和一漏極，其中所述第二sh晶體管的所述柵極連接到所述第一sh反相器的一輸出；和一第二sh反相器，具有連接到所述第二sh晶體管的所述漏極的一輸入。
17.根據權利要求9所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述取樣保持電路進一步包括一第三sh電容器；一第三sh反相器，具有供應有一PWM信號的一輸入；一sh開關，具有連接到所述PWM控制器的所述電壓檢測端子的一輸入，其中所述sh開關具有連接到所述第三sh電容器的一輸出；和一AND門，具有連接到所述第二sh反相器的一輸出的一第一輸入，所述AND門具有連接到所述第一sh晶體管的所述漏極的一第二輸入，所述AND門具有連接到所述第三sh反相器的一輸出的一第三輸入。
18.根據權利要求10所述的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述乘法器包括一第一乘法器輸入端子；一第二乘法器輸入端子；一乘法器輸出端子；一第一mp運算放大器，具有連接到所述第一乘法器輸入端子的一負輸入；一恒流源，連接到所述第一mp運算放大器的一正輸入；一第一mp晶體管，具有連接到所述第一mp運算放大器的所述正輸入的一漏極，所述第一mp晶體管具有連接到接地參考的一源極；和一第二mp晶體管，具有連接到所述第一mp晶體管的一柵極的一柵極，其中所述第二mp晶體管的所述柵極進一步連接到所述第一mp運算放大器的一輸出端子，其中所述第二mp晶體管具有連接到所述接地參考的一源極。
19.根據權利要求10的功率模式控制的電源轉換器，其特征在于其中所述乘法器進一步包括一第三mp晶體管，具有連接到所述第二mp晶體管的一漏極的一漏極，其中所述第三mp晶體管的所述漏極進一步連接到所述乘法器的所述乘法器輸出端子，其中所述第三mp晶體管具有供應有一供應電壓的一源極；一第四mp晶體管，具有供應有所述供應電壓的一源極，所述第四mp晶體管具有連接到所述第三mp晶體管的一柵極和所述第四mp晶體管的一漏極的一柵極；一第二mp運算放大器，具有連接到所述第二乘法器輸入端子的一正輸入；一第五mp晶體管，具有連接到所述第四mp晶體管的所述漏極的一漏極，所述第五mp晶體管具有連接到所述第二mp運算放大器的一輸出端子的一柵極，所述第五晶體管具有連接到所述第二mp運算放大器的一負輸入的一源極；和一mp電阻器，連接到所述第五mp晶體管的所述源極。
全文摘要
本發明展示用于供應恒定輸出電壓和恒定輸出電流的功率模式控制的電源轉換器。功率模式控制的電源轉換器的PWM控制器響應自變壓器輔助繞組取樣的電壓而產生PWM信號。可編程的電流槽和檢測電阻器補償輸出整流器的電壓降。低通濾波器集成切換電流電壓為平均電流信號。衰減器產生自線電壓輸入信號的輸入電壓信號。PWM控制器隨著所述輸入電壓信號而倍增所述平均電流信號以產生功率控制信號。誤差放大器比較功率控制信號與功率參考電壓以產生限制電壓。限制電壓控制自功率模式控制的電源轉換器的初級側電路傳遞到次級側電路的功率。由于功率參考電壓的變化與輸出電壓變化成比例，因此實現恒定輸出電流。
文檔編號H02M7/00GK1910808SQ200480039556
公開日2007年2月7日 申請日期2004年5月26日 優先權日2004年1月5日
發明者楊大勇, 陳秋麟, 林振宇, 洪國強 申請人:崇貿科技股份有限公司