用于功率转换器的功率模式控制电路制造技术

本发明专利技术呈现一种用于功率转换器的功率模式控制电路，用来精确控制输出功率的最大值。功率模式控制电路包含一滤波器，用来将一切换电流转换为一平均电流信号。分压器将功率转换器的输入电压衰减为一平均电压信号。一乘法器将平均电流信号与平均电压信号相乘而产生一功率信号。一误差放大器将功率信号与一功率电平阈值进行比较而产生一编程信号。编程信号进一步控制切换信号以实现功率模式控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制模式，且更特定来说，涉及一种用于功率转换器的控制模式。
技术介绍
用于功率转换器的各种控制模式已广泛用于调节输出电压和输出电流。用于这种调节的两种常见的控制模式是电压模式和电流模式。传统的功率转换器包含位于功率转换器二次侧电路(secondary-side circuit)中的误差放大器，用来感测输出电压和输出电流。误差放大器经由光耦合器将反馈信号提供到初次侧电路中的脉冲宽度调制(pulse widthmodulation，PWM)控制器。图1绘示传统的功率转换器。两个误差放大器78和79用于从输出电流I0和输出电压V0中产生反馈信号VFB。反馈信号VFB将经由光耦合器40而被提供到功率转换器初次侧电路(primary-side circuit)中的PWM控制器80。PWM控制器80产生切换信号VPWM以经由切换晶体管20来切换变压器53。将流过晶体管20的切换电流IIN经由感测电阻器25(RS)而转换为电流感测信号VS。PWM控制器80包含SR触发器(flip-flop)81、第一比较器85、第二比较器84、与非门(NAND gate)83和振荡器82。振荡器82决定切换频率并产生斜坡信号(ramp signal)VRMP。为实施电流模式控制，加法器87将斜坡信号VRMP与电流感测信号VS相加以产生锯齿信号(sawtooth signal)VSAW。第一比较器85比较反馈信号VFB与锯齿信号VSAW以产生切换信号VPWM。另外，第二比较器84比较电流感测信号VS与阈值电压VTH以控制切换信号VPWM并限制切换电流IIN。切换信号VPWM将调节输出电压V0和/或输出电流I0。为保护功率转换器并满足安全性要求，必须限制输出功率P0和输出电流I0的最大值。控制从变压器的初次侧传递到二次侧的功率可控制输出功率P0和输出电流I0。功率转换器的输出功率P0、输出电流I0和切换电流IIN之间的关系可表示为PO＝VO×IO＝η×PIN＝η×IIn×VIN______________________________(1)IIN=---(2)]]>其中V0为输出电压，η为效率，IA为反射的负载电流，LP为初次侧磁化电感，T为切换信号VPWM的切换周期，且TON为切换信号VPWM的接通时间。为控制输出电压VO，依据反馈信号VFB来调节切换信号VPWM的接通时间TON。当输出电流I0增加时，晶体管20的切换电流IIN也将增加。将晶体管20的切换电流IIN转换为电流感测信号VS。当电流感测信号VS超过阈值电压VTH时，将限制切换信号VPWM的接通时间TON，以限制最大输入功率PIN_MAX。最大输入功率PIN_MAX可表示为PIN_MAX=---(3)]]>可将等式(1)和(3)改写为IO=POVO=η×PIN_MAXVO={η×VO}---(4)]]>由于最大输入功率PIN_MAX受限，因此可限制输出功率P0的最大值。因此，只要输出电流I0增加，输出电压V0就会减小。然而，传播延迟时间(propagation delay time)TD影响输出功率P0和输出电流I0的最大值的控制。如果传播延迟时间TD的持续时间过长，那么切换信号VPWM将不能精确控制输出电流I0。参看图2，感测电阻器25(RS)将切换电流IIN转换为电流感测信号VS。如图11所示，在电流感测信号VS超过阈值电压VTH之后，切换信号VPWM断开。电流感测信号VS在时间TONX时超过阈值电压VTH。然而，只有在传播延迟时间TD后，切换信号VPWM才会断开。在传播延迟时间TD期间，切换电流IIN仍继续增加。这将导致产生额外的切换电流IIN-ex。如等式(5)所示来计算此额外切换电流IIN-ex的幅值。参看等式(5)和(6)，额外切换电流IIN-ex使最大输入功率PIN_MAX和输出电流I0随输入电压VIN增加而增加。IIN_ex={(VINLP×TD2T)+×TDT}---(5)]]>PIN_MAX=---(6)]]>因此，用以限制输出功率P0和输出电流I0的最大值的控制精度将受切换信号VPWM的传播延迟时间TD所影响。在近来的商业应用中，具有较小尺寸和较高组件密度的功率转换器成为主要趋势。参看图1，光耦合器40和剩余的二次侧控制电路显着增加了功率转换器的尺寸和组件数目。这是这种功率转换器的严重缺点。然而，次电路是用以限制输出电流I0。对于具有电池负载的功率转换器来说，尤其需要精确的输出电流I0。因此，需要一种具有充分精确的恒定电流限制的初次侧功率控制器。理想上，恒定电流输出调制应将输出电流I0的幅值一直限制为常数。实际上，取决于输出电压V0和输出电流I0，电流输出会偏离恒定输出电流限制。参看等式(4)，当输出电压V0减小时，经由增加切换周期T和/或减小阈值电压VTH可产生恒定的输出电流I0。然而，几种因素中的任一者都会影响这种方法的精度。初次侧磁化电感LP中的偏差和漂移的切换频率(1/T)也会使最大输入功率PIN_MAX和输出电流I0发生波动。因此，本专利技术涉及一种可精确控制最大输出功率的功率模式控制电路。本专利技术还涉及一种可精确调节功率转换器初次侧电路中的输出电流的功率模式控制电路。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例的功率模式控制电路包含滤波器，用以将切换电流转换为平均电流信号；分压器，用以依据功率转换器的输入电压而产生平均电压信号；乘法器，用以将平均电流信号与平均电压信号相乘而产生功率信号；功率电平阈值；以及误差放大器。误差放大器用以比较功率信号与功率电平阈值而产生编程信号。编程信号进一步控制切换信号以实现功率模式控制。在本专利技术的实施例中，编程信号用以与电流感测信号进行比较，以控制切换信号，其中电流感测信号是从切换电流转换而来。因此，切换电流经过调节以完成恒定功率输出。本专利技术的另一实施例中，功率电平阈值与功率转换器的输出电压成比例而产生。将编程信号与电流感测信号进行比较，以控制切换信号。因此，切换电流经过调节以完成恒定电流输出。本专利技术的另一实施例中，功率电平阈值与功率转换器的输出电压成比例而产生。编程信号用以控制切换信号的切换频率。因此，切换信号的切换频率经过调节以完成恒定电流输出。应了解，上述一般描述和以下详细描述是示范性的，且希望其和权利要求书一样提供本专利技术的进一步解释。通过考虑到随后的描述和图式，其它目标和优点将变得显而易见。附图说明包含附图以提供本专利技术的进一步了解，且其并入并构成本说明书的一部分。图式说明本专利技术的实施例，并连同描述一起用以解释本专利技术的原理。图1绘示传统的功率转换器。图2绘示根据本专利技术的功率模式控制的功率转换器的实施例。图3绘示根据本专利技术的功率模式控制的功率转换器的另一实施例。图4绘示根据本专利技术的PWM控制器的实施例。图5绘示根据本专利技术的PWM控制器的另一实施例。图6绘示根据本专利技术的PWM控制器的另一实施例。图7绘示根据本专利技术的乘法器的实施例。图8绘示根据本专利技术的时序产生器的实施例。图9绘示根据本专利技术实施例的振荡器和时序产生器的信号波形。图10绘示根据本专利技术的取样放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一功率转换器的功率模式控制电路，其特征在于包括：一滤波器，用于将一切换电流转换为一平均电流信号；一分压器，用于依据所述功率转换器的一输入电压而产生一平均电压信号；一乘法器，用于将所述平均电流信号与所述平均电压信号相乘而产生一功率信号；一功率电平阈值；以及一误差放大器，用于将所述功率信号与所述功率电平阈值进行比较而产生一编程信号，其中所述编程信号用以控制所述切换信号以实现功率模式控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，洪国强，邱绍伟，
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]