CN113036722B - 电压转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电压转换装置。控制电路于电阻检测期间将扰动元件连接至分压电阻网络，以扰动反馈电压而产生检测电压，并依据检测电压判断分压电阻网络是否老化。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子装置，尤其涉及一种电压转换装置。
背景技术
传统返驰式电源转换器可通过光耦合器(opto-coupler)反馈输出电压以达到电气隔离的目的。但是光耦合器易受到工作温度的影响，因此发展一次侧感测方法以取代光耦合器已成为目前发展的趋势。
在现有的返驰式电源转换器设计下，设计者通常会通过将检测到的输出电压与一设定值作比较，并且以比较的结果作为控制电源转换运作的依据。举例来说，一般的电源转换控制行为通常是在检测到的输出电压小于设定值时，增加功率开关的导通时间以提高输出功率，并且在检测到输出电压大于设定值时，降低功率开关的导通时间以减少输出功率，从而在所述设定值上维持输出功率的动态平衡。
然而，通过此类控制方式虽然可令输出电压维持动态的稳定，但当反馈电路中的分压电阻在因老化或其它因素损坏时，将会造成输出电压异常，因此如何能检测分压电阻是否出现异常为十分重要的课题。
发明内容
本发明提供一种电压转换装置，可有效地检测分压电阻是否出现异常，并可执行过输出电压与低输出电压保护。
本发明的电压转换装置，包括变压器电路、反馈电路、第一开关以及控制电路。变压器电路包括初级绕组和次级绕组。反馈电路包括分压电阻网络，反馈电路反应次级绕组的输出而通过分压电阻网络产生反馈电压。第一开关耦接变压器电路。控制电路耦接第一开关与反馈电路，依据反馈电压切换第一开关的操作状态，以控制变压器电路的输出，控制电路还包括扰动元件，控制电路于电阻检测期间将扰动元件连接至分压电阻网络，以扰动反馈电压而产生检测电压，其中电阻检测期间落于第一开关的截止期间内，控制电路依据检测电压判断分压电阻网络是否老化。
在本发明的一实施例中，上述的控制电路判断检测电压是否落于默认电压范围内，若检测电压落于电压范围内，控制电路判断分压电阻网络未老化。
在本发明的一实施例中，上述的电压范围为依据控制电路首次扰动反馈电压而产生的检测电压所决定。
在本发明的一实施例中，上述的控制电路还包括第二开关，其耦接于分压电阻网络的输出端与扰动元件之间，第二开关受控于控制电路而于电阻检测期间被导通。
在本发明的一实施例中，上述的扰动元件包括电阻，其耦接于第二开关与接地之间。
在本发明的一实施例中，上述的控制电路还包括直流电压源，其耦接于电阻与接地之间。
在本发明的一实施例中，上述的反馈电路还包括电压源，其反应次级绕组的输出而提供电压，分压电阻网络分压电压而产生反馈电压。
在本发明的一实施例中，上述的分压电阻网络包括第一电阻以及第二电阻。第二电阻与第一电阻耦接于电压源与接地之间，第一电阻与第二电阻分压电压而于第一电阻与第二电阻的共同接点输出反馈电压。
在本发明的一实施例中，上述的电压源为辅助绕组。
在本发明的一实施例中，上述的控制电路还包括取样电路、比较器以及驱动控制电路。取样电路耦接反馈电路，取样反馈电压与检测电压以对应产生取样反馈电压与取样检测电压。比较器的正、负输入端分别耦接取样电路与参考电压，比较取样反馈电压与参考电压而产生比较信号。驱动控制电路耦接比较器的输出端、第一开关的控制端，依据比较信号切换第一开关的导通状态，驱动控制电路还依据比较信号判断分压电阻网络是否老化。
基于上述，本发明实施例的控制电路可于电阻检测期间将扰动元件连接至分压电阻网络，以扰动反馈电压而产生检测电压，并依据检测电压判断分压电阻网络是否老化，以在判断出分压电阻网络老化时对应地执行过输出电压或低输出电压保护，其中电阻检测期间落于控制变压器电路的输出的第一开关的截止期间内。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明实施例的一种电压转换装置的示意图；
图2是依照本发明另一实施例的一种电压转换装置的示意图；
图3是依照本发明实施例的电压波形示意图。
具体实施方式
图1是依照本发明实施例的一种电压转换装置的示意图，请参照图1。电压转换装置可例如为返驰式转换器，其包括变压器电路102、控制电路104、反馈电路106以及开关SW1，其中变压器电路102的输入端用以接收整流交流电压而得到的直流输入电压Vin，反馈电路106耦接控制电路104，开关SW1耦接变压器电路102以及控制电路104。
进一步来说，变压器电路102可例如包括初级绕组W1、次级绕组W2，变压器电路102的输入端耦接电容C1的一端，电容C1的一端耦接接地，变压器电路102的输出端耦接，二极管D1与电容C2。其中，二极管D1的阳极与阴极分别耦接次级绕组W2与电压转换装置的输出端，电容C2耦接于二极管D1的阴极与接地之间。变压器电路102可用以转换输入电压Vin并通过二极管D1于电压转换装置的输出端产生输出电压Vout。
反馈电路106包括分压电阻网络110，反馈电路106可反应次级绕组W2的输出而通过分压电阻网络110产生反馈电压Vfb。控制电路104可依据反馈电压Vfb控制开关SW1(在本实施例开关SW1为以晶体管来实施)的导通状态，进而控制变压器电路102的输出。
其中，控制电路104包括扰动元件108，控制电路104可于电阻检测期间将扰动元件108连接至分压电阻网络110，以扰动反馈电压Vfb而产生检测电压，其中电阻检测期间落于开关SW1的截止期间内。举例来说，如图1所示，控制电路104可包括开关SW2，开关SW2耦接于分压电阻网络110与扰动元件108之间，控制电路104可输出控制信号S1以控制开关SW2的导通状态，进而控制扰动元件108与分压电阻网络110的连接状态。控制电路104可依据检测电压判断分压电阻网络110是否老化或异常，并对应地执行过输出电压或低输出电压保护，以避免电压转换装置的输出电压Vout异常，而造成应用电压转换装置的产品损坏。
举例来说，控制电路104可判断检测电压是否落于默认电压范围内，若检测电压落于电压范围内，控制电路104可判断分压电阻网络110未老化，其中默认电压范围可例如为依据控制电路104首次扰动反馈电压Vfb而产生的检测电压所决定，然不以此为限，也可在分压电阻网络110尚未出现老化或异常时依据扰动反馈电压Vfb而得到的检测电压来决定默认电压范围。
图2是依照本发明的另一实施例的一种电压转换装置的示意图。进一步来说，电压转换装置实施方式可如图2所示。在图2实施例中，扰动元件108为以电阻Rz来实施，然不以此为限，电阻Rz耦接于开关SW2与接地之间，此外控制电路104还包括驱动控制电路202、比较器204以及取样电路206，其中取样电路206耦接反馈电路106的输出端以及比较器204的正输入端，比较器204的负输入端耦接参考电压Vref，比较器204的输出端耦接驱动控制电路202，驱动控制电路202还耦接开关SW1的控制端。此外，本实施例的反馈电路106可包括电压源210以及分压电阻网络208，电压源210耦接分压电阻网络208，分压电阻网络208还耦接取样电路206。
电压源210可反应次级绕组W2的输出而提供电压给分压电阻网络208，分压电阻网络208则可对电压源210提供的电压进行分压而产生反馈电压Vfb。在本实施例中，电压源210可例如以辅助绕组W3来实施，然不以此为限，此外分压电阻网络208则可例如以电阻R1、R2来实施，然也不以此为限，其中电阻R2耦接于辅助绕组W3与分压电阻网络208的输出端之间，电阻R1耦接于分压电阻网络208的输出端与接地之间。电阻R1与R2可对电压源210提供的电压进行分压而于电阻R1与R2的共同接点上产生反馈电压Vfb。
如图3所示，在开关SW1截止的期间Tc，亦即开关SW1的闸极-源极间电压Vgs为低电压水平的期间，开关SW1的漏极-源极间电压Vds对应地被拉高，而后当变压器电路102的输出电流线性地下降至趋近0时，二极管D1关闭，变压器电路102的磁性电感与主要开关SW1的寄生电容产生谐振，而使得开关SW1上的跨压Vds相应地出现振荡的情形，此时反馈电压Vfb也将对应地出现振荡的情形。其中控制电路104在开关SW1上的跨压Vds出现振荡的情形之前将控制信号S1转为高电压水平，以使开关SW2进入导通状态，也就是使开关SW2在图3所示的电阻检测期间Td进入导通状态，而使得电阻Rz被连接至电阻R1与R2的共同接点。此时反馈电压Vfb将因电阻Rz被连接至电阻R1与R2的共同接点而下降。
取样电路206用以取样反馈电压Vfb以产生取样反馈电压，其中于电阻检测期间Td受电阻Rz扰动而导致电压值下降的反馈电压Vfb即为检测电压，在电阻检测期间Td取样电路206可取样检测电压而产生取样检测电压。比较器204可比较取样反馈电压与参考电压Vref而产生比较信号，驱动控制电路202则可依据比较信号切换开关SW1的导通状态，并依据在电阻检测期间Td比较信号的电压值来判断分压电阻网络208是否老化。
进一步来说，视电阻R1与R2的老化情形，在电阻检测期间Td反馈电压Vfb的电压值下降的幅度将不同，亦即取样电路206所取样到的取样检测电压可能会有不同的电压值，可例如将参考电压Vref设为可接受的最低取样检测电压，当取样检测电压低于参考电压Vref时，控制电路104可切换开关SW1的导通状态以执行低电压保护。又或者可将参考电压Vref设为可接受的最高取样检测电压，当取样检测电压高于参考电压Vref时，控制电路104可切换开关SW1的导通状态以执行过电压保护。
在部份实施例中，比较器204也可被设计为将取样检测电压与不同的默认电压进行比较，以使控制电路104可依据取样检测电压的大小来决定是否执行过电压保护或低电压保护。例如当取样检测电压介于图3所示的默认电压Vh1与Vh2之间时，亦即取样检测电压落于默认电压范围内时，控制电路104可判断分压电阻网络208未老化。而当取样检测电压高于默认电压Vh1或低于默认电压Vh2时，亦即检测电压落于默认电压范围外时，控制电路104判断分压电阻网络208已出现老化或异常情形，控制电路104可控制开关SW1的导通状态，以执行过电压保护或低电压保护，例如使开关SW1进入截止状态，亦即禁能开关SW1。
值得注意的是，在图2实施例中，电阻Rz为耦接于开关SW2与接地之间，然在其他实施例中，电阻Rz也可耦接于开关SW2与特定的电压之间，如此可通过此特定的电压来调整电阻检测期间Td的检测电压的电压值，而使电路的设计更具有弹性。
综上所述，本发明实施例的控制电路，并于电阻检测期间将扰动元件连接至分压电阻网络，以扰动反馈电压而产生检测电压，控制电路可依据检测电压判断分压电阻网络是否老化，并对应地执行过输出电压或低输出电压保护，其中电阻检测期间落于控制变压器电路的输出的第一开关的截止期间内。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种电压转换装置，其特征在于，包括：
变压器电路，包括初级绕组和次级绕组；
反馈电路，包括分压电阻网络，所述反馈电路反应所述次级绕组的输出而通过所述分压电阻网络产生反馈电压；
第一开关，耦接所述变压器电路；以及
控制电路，耦接所述第一开关与所述反馈电路，依据所述反馈电压切换所述第一开关的操作状态，以控制所述变压器电路的输出，所述控制电路还包括扰动元件，所述控制电路于电阻检测期间将所述扰动元件连接至所述分压电阻网络，以扰动所述反馈电压而产生检测电压，其中所述电阻检测期间落于所述第一开关的截止期间内，所述控制电路依据所述检测电压判断所述分压电阻网络是否老化。
2.根据权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，所述控制电路判断所述检测电压是否落于默认电压范围内，若所述检测电压落于所述电压范围内，所述控制电路判断所述分压电阻网络未老化。
3.根据权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压范围为依据所述控制电路首次扰动所述反馈电压而产生的所述检测电压所决定。
4.根据权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，所述控制电路还包括：
第二开关，耦接于所述分压电阻网络的输出端与所述扰动元件之间，所述第二开关受控于所述控制电路而于所述电阻检测期间被导通。
5.根据权利要求4所述的电压转换装置，其特征在于，所述扰动元件包括：
电阻，耦接于所述第二开关与接地之间。
6.根据权利要求5所述的电压转换装置，其特征在于，所述控制电路还包括：
直流电压源，耦接于所述电阻与所述接地之间。
7.根据权利要求5所述的电压转换装置，其特征在于，所述反馈电路还包括：
电压源，反应所述次级绕组的输出而提供电压，所述分压电阻网络分压所述电压而产生所述反馈电压。
8.根据权利要求7所述的电压转换装置，其特征在于，所述分压电阻网络包括：
第一电阻；以及
第二电阻，与所述第一电阻耦接于所述电压源与接地之间，所述第一电阻与所述第二电阻分压所述电压而于所述第一电阻与所述第二电阻的共同接点输出所述反馈电压。
9.根据权利要求7所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压源为辅助绕组。
10.根据权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，所述控制电路还包括：
取样电路，耦接所述反馈电路，取样所述反馈电压与所述检测电压以对应产生取样反馈电压与取样检测电压；
比较器，其正、负输入端分别耦接所述取样电路与参考电压，比较所述取样反馈电压与所述参考电压而产生比较信号；以及
驱动控制电路，耦接所述比较器的输出端、所述第一开关的控制端，依据所述比较信号切换所述第一开关的导通状态，所述驱动控制电路还依据所述比较信号判断所述分压电阻网络是否老化。
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