高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器技术

本发明专利技术实施例提供一种高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器。所述高压充电控制方法适用于一电源供应器，所述电源供应器包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；以及当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电；其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。

【技术实现步骤摘要】
高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器
本专利技术关于一种开关式电源供应器，尤其是关于通过高压充电来维持一开关式电源供应器的一操作电压的方法与相关装置。
技术介绍
通用串行总线(UniversalSerialBus，USB)在一般现代人的日常生活中，可谓是最为广泛应用的传输接口之一。除了提供方便、快速而又可靠的数据传输外，USB还有一个非常方便的功能，那就是通过接口的相接进行电力传输、也就是所谓的充电。为了更加普及USB在不同装置供电上的应用，并减少电源线的配置，USB开发者论坛(ImplementersForum，IF)于日前宣布了USB电力传输(PowerDelivery，PD)的电力传输规范，旨在通过高达100瓦的电力传输量，让各种装置均能通过单独一条USB线缆满足供电需求，而缩短装置充电时间的优点，更能优化移动应用的便利性。USBPD的电力传输规范要求USB充电器的输出电压VOUT要可变，其变化范围为5～20伏特，将来更可能会更扩大到3～20伏特。如果USB充电器采用隔离式的架构，那一次侧集成电路的操作电压VDD一般是由变压器的辅助线圈的感应电压整流而来，因此一次侧集成电路的操作电压VDD便会随着输出电压VOUT的变化而变化。一般集成电路的最大允许电压为30～35伏特。假定输出电压VOUT为20伏特对应到的操作电压VDD是30伏特，那当输出电压VOUT为5伏特时，操作电压VDD将只剩下7.5伏特，这将可能过低而无法驱动外部的功率开关。为了解决以上问题，图1提供了一种已知的USB充电器10。USB充电器10具有一变压器，其包含有一次侧线圈PRM、二次侧线圈SEC以及辅助线圈AUX。市电交流电经过了桥式整流器12后，在电源端IN产生了输入电压VIN。电阻RHV连接于电源端IN与高压端HV之间，提供电源控制器18的高压启动(High-Vstartup)所需的电流。电源控制器18为一一次侧集成电路，其提供脉冲宽度调制信号SDRV至功率开关20。功率开关20等效地“切割(chop)”了输入电压VIN，使得二次侧线圈SEC上产生了交流的二次侧线圈跨压VSEC，此二次侧线圈跨压VSEC经过整流后，在输出端OUT产生了输出电压VOUT，对连接在一USB端口(未显示)上的负载24充电或供电。负载24可能是一手机或是一电池。比较器22比较输出电压VOUT与目标电压VTAR，通过光耦合器(photocoupler)26来控制在补偿端COMP上的补偿电压VCOMP。电源控制器18根据补偿电压VCOMP控制脉冲宽度调制信号SDRV的工作周期以和/或开关频率。如此，USB充电器10可以提供了一个封闭回路，让输出电压VOUT大约调控稳定于目标电压VTAR。当USB充电器10想要使输出电压VOUT为20伏特时，目标电压VTAR就选定为20伏特。当输出电压VOUT要切换为5伏特时，目标电压VTAR变成5伏特。USB充电器10具有一线性稳压器(LowDropOutLinearRegulator，LDO)16，其与一整流二极管DAUX串接于电源端VDD与辅助线圈AUX之间。电源端VDD上的操作电压VDD作为电源控制器18的电源，对其供电。LDO16箝制操作电压VDD，使其不高于电源控制器18的最大允许电压，其举例来说为30V。系统设计上，当输出电压VOUT为5伏特时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX可以设计为电源控制器18的最低需求电压，譬如说10V。此时，LDO16等同短路，操作电压VDD大约为10V。所以电源控制器18具有足够的电压驱动功率开关20。当输出电压VOUT为20伏特时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX就会变成40伏特，此时，LDO16消耗掉10伏特，使操作电压VDD箝制于30V，让电源控制器18免于受高压应力损害。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种高压充电控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一功率开关以及一耐高压开关，该耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，该整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，该电源供应器可输出一输出电压对一负载供电。该高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至该功率开关，以进行电源转换，调控该输出电压；以及，当进行该电源转换时，开启该耐高压开关，进行高压充电。该高压充电可从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。本专利技术实施例提供一种电源控制器，适用于一电源供应器，其整流一市电交流电而产生一整流后的线电压。该电源控制器包含有一脉冲宽度调制信号产生器、一高压充电电路、以及一高压充电控制器。该脉冲宽度调制信号产生器，提供一脉冲宽度调制信号，控制一功率开关，以进行电源转换，用以调控该电源供应器的一输出电压。该高压充电电路包含有一耐高压开关，连接于该整流后的线电压以及一操作电压之间。该高压充电控制器，于该电源转换时，可开启该耐高压开关，以使该高压充电电路从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。本专利技术实施例提供一种电源供应器，其可输出一输出电压，该输出电压可选择为一第一额定电压或一第二额定电压，该第二额定电压高于该第一额定电压。该电源供应器包含有一整流电路、一变压器、一功率开关、以及一电源控制器。该整流电路将一市电交流电整流为一整流后的线电压。该变压器包含有一一次侧线圈、一二次侧线圈、以及一辅助线圈。该输出电压是由整流该二次侧线圈的一二次侧线圈跨压而产生。该功率开关与该一次侧线圈串联。该电源控制器为一集成电路，提供一脉冲宽度调制信号至该功率开关。该电源控制器包含有一高压充电电路，连接于该整流后的线电压与一电压端之间。该电源端上具有一操作电压。当该输出电压为该第一额定电压时，该集成电路配置来开启该高压充电电路，进行高压充电，从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。当该输出电压为该第二额定电压时，该集成电路配置来不进行该高压充电，该操作电压由整流该辅助线圈的一感应电压所产生。附图说明图1提供了一种已知的USB充电器。图2显示依据本专利技术所实施的USB充电器。图3显示图2中的电源控制器。图4显示图3中的电源风险侦测器。图5显示图2中的高电压VHV或整流后的线电压VREC、以及操作电压VDD的信号波形。图6显示图3中的时窗调整器。图7显示图2的电源控制器在高压启动过程中的一些信号波形。图8显示适用于图2的电源控制器中的一种高压充电控制方法。符号说明10USB充电器12桥式整流器13整流器16线性稳压器18电源控制器20功率开关22比较器24负载26光耦合器70、72步骤集合80、82、84、86、88、90、92、94步骤100USB充电器102电源控制器160高压充电电路162二极管164耐高压开关170电源备妥侦测器172电源风险侦测器174高压充电控制器176时窗调整器178脉冲宽度调制信号产生器180取样保持电路186、188、190比较器192脉冲产生器194加法器195寄存器196数字模拟转换器AUX辅助线圈CLK时钟端口COMP补偿端CCOMP补偿电容COUT输出电容CS电流侦测端CVDD电源电容DAUX整流二极管DB数字数据DRV驱动端FB回馈端GNDIN一次侧地GNDOUT二次侧地HV高压端IHV-CHG充电电流IN电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压充电控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；以及当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电；其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。

【技术特征摘要】
2017.04.28 TW 1061141871.一种高压充电控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；以及当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电；其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。2.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：提供一波谷时间区，其中出现有所述整流后的线电压的一电压波谷；以及于所述波谷时间区时，开启所述耐高压开关。3.根据权利要求2所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：依据所述操作电压，自适应地调整所述波谷时间区。4.根据权利要求2所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：比较所述操作电压以及一上限参考电压；当所述操作电压超过所述上限参考电压时，缩小所述波谷时间区；比较所述操作电压以及一风险参考电压；以及当所述操作电压低于所述风险参考电压，增大所述波谷时间区。5.根据权利要求2所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：比较所述整流后的线电压以及一边界电压，以提供所述波谷时间区。6.根据权利要求2所述的高压充电控制方法，其中，所述电源供应器提供一补偿电压，依据所述输出电压而产生，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：依据所述补偿电压，产生所述脉冲宽度调制信号；以及依据所述补偿电压，自适应地调整所述波谷时间区。7.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：辨识所述操作电压是否位于一预设调控范围内；当所述操作电压高过所述预设调控范围时，禁能所述高压充电；以及当所述操作电压低于所述预设调控范围时，致能所述高压充电。8.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：通过一辅助绕组侦测所述输出电压，并据以控制所述高压充电。9.一种电源控制器，适用于一电源供应器，其整流一市电交流电而产生一整流后的线电压，所述电源控制器包含有：一脉冲宽度调制信号产生器，提供一脉冲宽度调制信号，控制一功率开关，以进行电源转换，用以调控所述电源供应器的一输出电压；一高压充电电路，包含有一耐高压开关，连接于所述整流后的线电压以及一操作电压之间；以及一高压充电控制器，于所述电源转换时，可开启所述耐高压开关，以使所述高压充电电路从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。10.根据权利要求9所述的电源控制器，其中，所述高压充电控制器可提供一波谷时间区，其中出现有所述整流后的线电压的一电压波谷，且所述高压充电控制器于所述波谷时间区时，开启所述耐高压开关。11.根据权利要求10所述的电源控制器，其中，所述高压充电控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊德，沈逸伦，陈仁义，
申请(专利权)人：伟诠电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71