侦测电源转换器平均输出电流的装置及相关的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种侦测电源转换器平均输出电流的装置及相关的方法。该装置包含一电流产生单元、一第一电压产生单元、一第一电流镜单元及一第二电流镜单元。该电流产生单元根据一中间电压，产生一第一充电电流；该第一电压产生单元根据该第一充电电流、一第一放电电流、一放电时间与一反相的放电时间，产生一第一节点电压；该第一电流镜单元根据该第一节点电压，产生一第一电流，和根据该第一电流，产生有关该电源转换器的二次侧的平均输出电流的一第二电压；该第二电流镜单元根据该第一电流，产生该第一放电电流。因此，本发明专利技术不仅可实时侦测该平均输出电流，也可根据该第二电压，限制该电源转换器的一次侧的侦测电压或对该一次侧执行过电流保护。

Device for detecting average output current of power converter and related method

The invention discloses a device for detecting the average output current of a power converter and related methods. The device comprises a current generating unit, a first voltage generating unit, a first current mirror unit and a second current mirror unit. The current generating unit according to an intermediate voltage, generates a first charging current; the first voltage generating unit according to the discharging time of the first charging current, a first discharge current and discharge time and a reversed phase, generating a first node voltage; the first current mirror unit according to the first node voltage, and generates a first current. According to the first current and a second voltage average output current produced two times on the side of power converter; the second current mirror unit according to the first current, the first discharge current. Therefore, the present invention can not only detect the average output current in real time, but also limit the detection voltage of the primary side of the power converter according to the second voltage or perform overcurrent protection on the primary side.

【技术实现步骤摘要】
侦测电源转换器平均输出电流的装置及相关的方法
本专利技术公开一种侦测电源转换器平均输出电流的装置及侦测电源转换器平均输出电流的方法，尤指一种可实时得到有关于电源转换器的二次侧的平均输出电流的动态信息的装置与方法。
技术介绍
请参照图1和图2，图1是为现有技术说明一种电源转换器100的示意图，以及图2是为说明一栅极控制信号GCS、电源转换器100的二次侧耦接一重载时的一次侧PRI的电流IP和电源转换器100的二次侧耦接一轻载时的一次侧PRI的电流IP的示意图。如图1所示，控制器可通过一电流侦测接脚CSP侦测一次侧PRI的电流IP，以及根据电流IP和一侦测电阻RS所产生的侦测电压VD，产生栅极控制信号GCS。然后，控制器可通过一栅极接脚GATE传送栅极控制信号GCS至电源转换器100的一次侧PRI的功率开关102，以控制功率开关102的开启与关闭。如图2所示，电源转换器100可根据能量守恒原理、式(1)和式(2)，分别计算出电源转换器100在二次侧耦接轻载时的输出功率POUTDCM和在二次侧耦接重载时的输出功率POUTCCM：在式(1)中，η是为一常数、PIN是为电源转换器100的一次侧的输入功率、LP是为电源转换器100的一次侧PRI的电感、IPP是为一次侧PRI的电流IP在栅极控制信号GCS的致能期间的最大值以及T是为栅极控制信号GCS的周期；在式(2)中，IPL是为一次侧电流IP在栅极控制信号GCS的致能期间的最小值。如式(1)和式(2)所示，因为电源转换器100的输出功率POUTDCM、POUTCCM会受电源转换器100的一次侧PRI的电感LP以与门极控制信号GCS的周期T影响。所以电源转换器100的输出功率POUTDCM、POUTCCM的准确度较低。
技术实现思路
本专利技术的一实施例公开一种侦测电源转换器的输出电流的控制器。该控制器包含一比较单元和一中间电压产生单元。该比较单元是用以根据一侦测电压、一中间电压与该电源转换器的一次侧的功率开关的开启时间，产生一第一可变开启时间，其中一第二可变开启时间是等于该开启时间减去该第一可变开启时间；该中间电压产生单元是耦接于该比较单元、一充电电流与一放电电流，用以根据该第一可变开启时间、该第二可变开启时间、该开启时间、该充电电流与该放电电流，调整该中间电压，其中该输出电流和该中间电压有关。本专利技术的另一实施例公开一种侦测电源转换器平均输出电流的装置。该装置包含一电流产生单元、一第一电压产生单元、一第一电流镜单元及一第二电流镜单元。该电流产生单元是用以根据一中间电压，产生一第一充电电流，其中该中间电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流；该第一电压产生单元是耦接于该电流产生单元，用以根据该第一充电电流、一第一放电电流、一放电时间与一反相的放电时间，产生一第一节点电压；该第一电流镜单元是耦接于该第一电压产生单元，用以根据该第一节点电压，产生一第一电流，以及根据该第一电流，产生一第二电压，其中该第二电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流；该第二电流镜单元是耦接于该第一电流镜单元，用以根据该第一电流，产生该第一放电电流。本专利技术的另一实施例公开一种侦测电源转换器平均输出电流的方法。该方法包含根据一中间电压，产生一第一充电电流，其中该中间电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流；根据该第一充电电流、一第一放电电流、一放电时间与一反相的放电时间，产生一第一节点电压；根据该第一节点电压，产生一第一电流；根据该第一电流，产生该第一放电电流；根据该第一电流，产生一第二电压，其中该第二电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流。本专利技术的另一实施例公开一种侦测电源转换器的输出电流的方法。该方法包含当该电源转换器开机时，设定一中间电压介于一侦测电压在该电源转换器的一次侧的功率开关的开启时间中的一最大值与一最小值之间；根据该侦测电压、该中间电压与该开启时间，产生一第一可变开启时间，其中一第二可变开启时间是等于该开启时间减去该第一可变开启时间；根据该第一可变开启时间、该第二可变开启时间、该开启时间、一充电电流与一放电电流，调整该中间电压，其中该输出电流和该中间电压有关。本专利技术公开一种侦测电源转换器平均输出电流的装置及侦测电源转换器平均输出电流的方法。该装置及该方法是利用一电流产生单元根据一中间电压产生单元所产生的中间电压，产生一第一充电电流，利用一第一电压产生单元根据该第一充电电流、一第一放电电流、一放电时间与一反相的放电时间，产生一第一节点电压，利用一第一电流镜单元根据第一节点电压，产生一第一电流，以及根据该第一电流，产生一第二电压，以及利用一第二电流镜单元根据该第一电流，产生该第一放电电流，其中当该第一电压产生单元内的第四电容在该放电时间所储存的电荷等于该第一电压产生单元内的第四电容和第五电容在该反相的放电时间所释放的电荷时，该第二电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流。如此，相较于现有技术，本专利技术可实时侦测该电源转换器的二次侧的平均输出电流，所以本专利技术可得到有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流的动态与实时的信息。因此，本专利技术不仅可实时侦测该电源转换器的二次侧的平均输出电流，也可根据与该电源转换器的二次侧的平均输出电流相关的第二电压，限制该电源转换器的一次侧的侦测电压，或对该电源转换器的一次侧执行过电流保护。附图说明图1是为现有技术说明一种电源转换器的示意图。图2是为说明栅极控制信号、电源转换器的二次侧耦接重载时的一次侧的电流和电源转换器的二次侧耦接轻载时的一次侧的电流的示意图。图3是为本专利技术的一实施例说明一种侦测电源转换器的输出电流的控制器的示意图。图4是为说明用以控制功率开关的开启与关闭的栅极控制信号、电源转换器的二次侧耦接轻载时的一次侧的电流和二次侧的电流的示意图。图5是为说明用以控制功率开关的开启与关闭的栅极控制信号和电源转换器的二次侧耦接重载时的一次侧的电流和二次侧的电流的示意图。图6和图7是为说明电源转换器的二次侧耦接重载时，中间电压产生单元产生中间电压的示意图。图8是为本专利技术的另一实施例说明一种固定电源转换器的输出电流的方法的流程图。图9是本专利技术的另一实施例公开一种侦测电源转换器平均输出电流的装置的示意图。图10是本专利技术的另一实施例公开一种侦测电源转换器平均输出电流的装置的示意图。图11是为本专利技术的另一实施例说明一种侦测电源转换器平均输出电流的方法的流程图。其中，附图标记说明如下：100、200电源转换器102、202功率开关204、206线圈300控制器302比较单元304中间电压产生单元306起始设定电路308电流侦测接脚310、GATE栅极接脚900、1000装置902电流产生单元904第一电压产生单元906第一电流镜单元908第二电流镜单元910峰值限制器3022比较器3024与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侦测电源转换器的输出电流的控制器，其特征在于，包含：一比较单元，用以根据一侦测电压、一中间电压与该电源转换器的一次侧的功率开关的开启时间，产生一第一可变开启时间，其中一第二可变开启时间是等于该开启时间减去该第一可变开启时间；及一中间电压产生单元，耦接于该比较单元、一充电电流与一放电电流，用以根据该第一可变开启时间、该第二可变开启时间、该开启时间、该充电电流与该放电电流，调整该中间电压，其中该输出电流和该中间电压有关。

【技术特征摘要】
2013.01.31 TW 102103791;2013.04.18 TW 1021138111.一种侦测电源转换器的输出电流的控制器，其特征在于，包含：一比较单元，用以根据一侦测电压、一中间电压与该电源转换器的一次侧的功率开关的开启时间，产生一第一可变开启时间，其中一第二可变开启时间是等于该开启时间减去该第一可变开启时间；及一中间电压产生单元，耦接于该比较单元、一充电电流与一放电电流，用以根据该第一可变开启时间、该第二可变开启时间、该开启时间、该充电电流与该放电电流，调整该中间电压，其中该输出电流和该中间电压有关。2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，当该第一可变开启时间等于该第二可变开启时间时，该中间电压是等于该侦测电压在该开启时间的一最大值与一最小值的和的一半。3.如权利要求2所述的控制器，其特征在于，另包含：一起始设定电路，用以当该电源转换器开机时，设定该中间电压介于该最大值与该最小值之间。4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，当该中间电压大于该侦测电压在该开启时间的一最大值与一最小值的和的一半时，该第一可变开启时间小于该第二可变开启时间，以及当该中间电压小于该最大值与该最小值的和的一半时，该第一可变开启时间大于该第二可变开启时间。5.如权利要求4所述的控制器，其特征在于，当该第一可变开启时间大于该第二可变开启时间时，该中间电压产生单元根据该第一可变开启时间、该开启时间、该充电电流与该放电电流，增加该中间电压；当该第一可变开启时间小于该第二可变开启时间时，该中间电压产生单元根据该第一可变开启时间、该开启时间、该充电电流与该放电电流，降低该中间电压。6.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该充电电流大于该放电电流。7.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该中间电压产生单元包含：一第一开关，具有一第一端，耦接于该充电电流，一第二端，用以接收该第一可变开启时间，以及一第三端，其中该第一开关是用以根据该第一可变开启时间开启与关闭；一第二开关，具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端，一第二端，用以接收该开启时间，以及一第三端，耦接于该放电电流，其中该第二开关是用以根据该开启时间开启与关闭；一第一电容，具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端和该第二开关的第一端，以及一第二端，耦接于一地端；一第三开关，具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端、该第二开关的第一端与该第一电容的第一端，一第二端，用以接收该第二可变开启时间，以及一第三端，其中该第三开关是用以根据该第二可变开启时间开启与关闭；一第二电容，具有一第一端，耦接于该第三开关的第三端，以及一第二端，耦接于该地端；一第四开关，具有一第一端，耦接于该第三开关的第三端与该第二电容的第一端，一第二端，用以接收该第一可变开启时间，以及一第三端，其中该第四开关是用以根据该第一可变开启时间开启与关闭；及一第三电容，具有一第一端，耦接于该第四开关的第三端，以及一第二端，耦接于该地端。8.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该比较单元包含：一比较器，用以根据该侦测电压和该中间电压，产生一比较信号；及一与门，用以根据该比较信号和该开启时间，产生该第一可变开启时间。9.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，另包含：一电流侦测接脚，用以根据流经该电源转换器的一次侧的电流，产生该侦测电压。10.一种侦测电源转换器平均输出电流的装置，其特征在于，包含：一电流产生单元，用以根据一中间电压，产生一第一充电电流，其中该中间电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流；一第一电压产生单元，耦接于该电流产生单元，用以根据该第一充电电流、一第一放电电流、一放电时间与一反相的放电时间，产生一第一节点电压；一第一电流镜单元，耦接于该第一电压产生单元，用以根据该第一节点电压，产生一第一电流，以及根据该第一电流，产生一第二电压，其中该第二电压是有关于该电源转换器的二次侧的平均输出电流；及一第二电流镜单元，耦接于该第一电流镜单元，用以根据该第一电流，产生该第一放电电流。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该放电时间是该电源转换器的二次侧的放电时间。12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该第一充电电流大于该第一放电电流。13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该电流产生单元包含：一放大器，具有一第一输入端，用以接收该中间电压，一第二输入端，及一输出端；一第一P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收一第一电压，一第二端，及一第三端，耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第二端；一第二P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第一电压，一第二端，耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第二端，及一第三端；一第一N型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，耦接于该第一P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，耦接于该放大器的输出端，及一第三端，耦接于该放大器的第二输入端；一第一电阻，具有一第一端，耦接于该放大器的第二输入端，及一第二端，耦接于一地端，其中该第一电阻根据该中间电压，产生一对应电流，且该第一充电电流是该对应电流的一第一预定倍数；及一第五开关，具有一第一端，耦接于该第二P型金属氧化物半导体晶体管的第三端，一第二端，用以接收该放电时间，及一第三端，耦接于该第一电压产生单元，其中该第五开关是用以根据该放电时间开启与关闭。14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该第一电压产生单元包含：一第四电容，具有一第一端，耦接于该电流产生单元，及一第二端，耦接于一地端；一第六开关，具有一第一端，耦接于该第四电容的第一端，一第二端，用以接收该反相的放电时间，及一第三端，其中该第六开关是用以根据该反相的放电时间开启与关闭；一第五电容，具有一第一端，耦接于该第六开关的第三端，及一第二端，耦接于该地端；一第七开关，具有一第一端，耦接于该第五电容的第一端，一第二端，用以接收该放电时间，及一第三端，其中该第七开关是用以根据该放电时间开启与关闭；及一第六电容，具有一第一端，耦接于该第七开关的第三端，及一第二端，耦接于该地端。15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该第一电流镜单元包含：一第三P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收一第一电压，一第二端，及一第三端，耦接于该第三P型金属氧化物半导体晶体管的第二端；一第四P型金属氧化物半导体晶体管，具有一第一端，用以接收该第一电压，一第二端，耦接于该第三P型金属氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡孟仁，张智琦，邹明璋，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71