一次侧控制电源供应器的切换式控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术是有关于一种一次侧控制电源供应器的切换式控制装置，其包含有一回授合成单元、一波形产生单元、一功率限制单元、一振荡器与一切换讯号产生单元；回授合成单元接收电源供应器的一次侧的供应电压，输出一回授讯号，而波形产生单元接收供应电压与振荡器产生的一锯齿波讯号，输出一功率限制准位，功率限制单元接收功率限制准位与电源供应器的一感测讯号，输出一功率限制讯号；切换讯号产生单元接收功率限制讯号、感测讯号、回授讯号与振荡器产生的一振荡讯号，输出一切换讯号，控制该电源供应器的输出电压、输出电流与输出功率。

Switching control device for primary side control power supply

The invention relates to a primary side switch to control the power supply control device, which comprises a feedback unit, a synthetic waveform generation unit, a power unit, a unit limit oscillator and a switching signal; a voltage supply side feedback synthesis unit receives the power supply, the output of a the feedback signal, and the waveform generation unit receives a supply voltage and oscillator generates a sawtooth wave signal output power limit level, power limiting unit receives power limit level and power supply of a sensing signal, the output of a power limiting signal; an oscillation signal switching signal generating unit receives signals, the power limit the sensing signal, the feedback signal of the oscillator, the output of all change signals, control the power supply output voltage, output current and output power.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种切换式控制装置，特别是关于一种一次侧控制切换式电源供应器的切换式控制装置，其是一次侧控制电源供应器的输出电压、输出功率与输出电流。
技术介绍
按，切换式电源供应器具有高效率、体积小与重量轻等优点，故已广泛地应用在许多电子设备与电脑。典型的切换式电源供应器通常包含有一切换式控制装置、一功率开关、一变压器与一回授控制电路，回授控制电路是用来侦测电源供应器的二次侧的输出电压和输出电流，该回授控制电路是透过如光耦合器的隔离元件连接到切换式控制装置，以构成回授回路。请参考图1，为习知电源供应器的电路图；当输入电源VIN开始供电时，透过串联的一启动电阻RST开始对一启动电容CST进行充电，直到一供应电压VCC达到一切换式控制装置5的启动电压，紧接着，切换式控制装置5的一切换讯号产生单元54开始输出一切换讯号VPWM来驱动一功率开关Q1以进行切换一变压器T1。经过启动程序后，供应电压VCC是由变压器T1的辅助绕组NA透过一整流器DA所提供。复参考图1，习知电源供应器藉由在变压器T1的二次侧设置一光耦合器O1，用以达成变压器T1的一、二次侧隔离，光耦合器O1的输入端受一电阻RK与一稽纳二极体Z1的稽纳电压驱动，使输出端产生一回授讯号VFB，而传输至切换讯号产生单元54，以形成回授控制电路。回授讯号VFB决定切换讯号VPWM的导通时间tON，即决定电源供应器的输出功率。此外，一电晶体Q2结合一电流感测电阻RO，用以决定电源供应器的最大输出电流IO。当输出电流IO增加，并且跨于电流感测电阻RO两端的电压超过该电晶体Q2的接面电压如0.7V，电晶体Q2将导通，以减少回授讯号VFB，如此即可降低切换讯号VPWM的导通时间tON，因而使得电源供应器的输出电流IO被限制为一定值。虽然先前的电路能够用来稳定调整电源供应器的输出电压VO与输出电流IO，但是在不去除光耦合器O1与二次侧回授控制电路的情况下，要达到缩小电源控制器的体积是很困难的。再者，用于定电流输出的电流感测电阻RO会造成增加电源供应器的功率损耗。复参考图1，在电源供应器中，输出功率限制是用于过载与短路保护，电源供应器藉由一检知电阻RS与功率开关Q1串联，以决定最大输出功率。实现的方法是将该检知电阻RS的一感测讯号VCS传输到切换式控制装置5的一功率限制比较器53的负端，当该感测讯号VCS大于功率限制准位VM时，该切换讯号产生单元54将周期性地调整切换讯号VPWM的导通时间tON，并且也将限制电源供应器的最大输出功率。切换讯号产生单元54包含有一比较器542、一及闸544与一正反器546，比较器542比较运算回授讯号VFB与感测讯号VCS，以输出一调变讯号VPO，调变讯号VPO传送到及闸544，其逻辑运算功率限制比较器53输出的一功率限制讯号VOC与调变讯号VPO，输出一重置讯号VRST至正反器546，正反器546接收重置讯号VRST及一振荡器56的一振荡讯号CLK，而输出切换讯号VPWM到功率开关Q1，控制电源供应器的输出电压、输出电流与输出功率。储存于变压器T1的激磁电感上的能量ε可由下式表示ϵ=12×LP×IP2=PO×T---(1)]]>其中，IP与LP分别为变压器T1的一次侧电流与激磁电感值；PO为电源供应器的输出功率；T为变压器T1的切换周期。上述变压器T1的一次侧电流IP可表示为如下IP=VINLP×tON---(2)]]>其中，VIN为输入电源；tON为该切换讯号VPWM的导通时间。由上述第(1)和(2)式可知电源供应器的输出功率PO可表示为如下 PO=Lp2×T×Ip2=VIN2×tON22×LP×T---(3)]]>由方程式第(3)式可得知电源供应器的输出功率PO随着输入电源VIN的改变而产生变化。当考虑到安规(safety)时，电源供应器的输入电源VIN的电压范围是由交流电90伏特(90Vac)到264伏特(264Vac)，较高的输入电压(264Vac)，其输出功率限制通常高于较低的输入电压(90Vac)的输出功率限制，而高低电压的输入电源VIN之间往往有数倍的差异。在实务的应用上，不同的输入电源VIN应有相同的输出功率限制。习用的电源供应器虽然透过回授控制电路可自动地调整切换讯号VPWM的导通时间tON，而使得输出功率保持固定值，即当感测讯号VCS高于最大功率限制准位VM时，此时切换讯号VPWM的最大导通时间tON将受到限制。但是受到切换讯号产生单元54的传输延迟时间td影响，较高的输入电源VIN与较低的输入电源VIN的最大输出功率将会有一定的差异，如此当电源供应器的输入电源VIN较高时，电源供应器将输出较大的功率，而会使得电源供应器的电子元件必须承受较高的功率，将会容易产生损坏的情形，进而降低电源供应器的使用寿命。请参考图2，为习知切换讯号相对于高低输入电源的功率限制准位的波形图；当输入电源VIN为高电压时，将产生斜率较陡的感测讯号VCS，HV，所以斜率较陡的感测讯号VCS，HV与最大功率限制准位VM进行比较后，该切换讯号产生单元54所产生的切换讯号VPWM的导通时间tON1较短。当输入电源VIN为低电压时，将产生斜率较缓的感测讯号VCS，LV，所以斜率较缓的感测讯号VCS，LV与最大功率限制准位VM进行比较后，切换讯号产生单元54所产生的切换讯号VPWM的导通时间tON2较长。当感测讯号VCS高于最大功率限制准位VM的瞬间，该切换讯号产生单元54的切换讯号VPWM会受到传输延迟的影响，并不会立即截止，而需经过一段传输延迟时间td后才会截止，在该传输延迟时间td之内，功率开关Q1持续导通，即电源供应器将继续输出功率。因此，实际的切换讯号VPWM的导通时间ton等于ton+td。由图2所示可知，在相同的传输延迟时间td下，当输入电源VIN为较高电压时，实际的功率限制准位VM，HV较高，而输入电源VIN为较低电压时，实际的功率限制准位VM，LV较低于VM，HV。实际的输出功率如下式所示PO=VIN2×(tON+td)22×LP×T---(4)]]>比较方程式第(3)与(4)式可知，由于受到传输延迟时间td的影响，使得激磁电流比理论值多上(VIN/LP)*td。因此，在输入高电压之输入电源VIN时，将会有较大的功率限制准位，而输出较高的功率。虽然该传输延迟时间td很短，通常介于250ns到300ns的范围，但是因较高的操作频率的该切换周期T较小，所以该传输延迟时间td所造成的影响更形加剧。因此，本专利技术即在针对上述问题而提出一种一次侧控制电源供应器的切换式控制装置，其可不必使用光耦合器、二次侧回授控制电路与电流感测电阻，即可控制电源供应器的输出电压与输出电流，如此可减少电源供应器的元件数目，进而减少电源供应器的体积以及制作成本。此外，本专利技术更可达到宽广的输入电压范围下有相同的输出功率限制。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于提供一种一次侧控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次侧控制电源供应器的切换式控制装置，包含有：一振荡器，产生一振荡讯号与一锯齿波讯号；一回授合成单元，接收该电源供应器的一次侧的一供应电压，输出一回授讯号，该供应电压与该电源供应器的输出电压成比例；一波形产生单元 ，接收该供应电压与该锯齿波讯号，输出一功率限制准位；一功率限制单元，接收该功率限制准位与该电源供应器的一感测讯号，输出一功率限制讯号；一切换讯号产生单元，接收该振荡讯号、该功率限制讯号、该感测讯号与该回授讯号，输出一切换讯号 ，控制该电源供应器的输出电压、输出电流与输出功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，
申请(专利权)人：崇贸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]