TWI430554B - 使用初級側感測之隔離返馳式電源供應器的調節器及調節電源供應器之方法 - Google Patents
使用初級側感測之隔離返馳式電源供應器的調節器及調節電源供應器之方法 Download PDFInfo
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Description
本揭示是屬於用於電源供應器之調節器,並且尤其是有關用於利用初級側感測之返馳式電源供應器的調節器。
運用於電信、醫療、工業及其他應用項目的電源供應器可能會要求在對該供應器的輸入與源自該供應器的輸出之間的電子隔離。通常是利用一變壓器以提供此項隔離。
通常即如所知者是將變壓器組態設定如一返馳式轉換器。一返馳式轉換器通常是藉由控制一系列經遞送至該變壓器之初級繞組的脈衝,來調節該電源供應器的輸出。當需要提高輸出時,可增加該等脈衝的啟動時間及/或頻率。相反地,當需要降低輸出時,則可採取相反動作。
為決定需如何更改該等脈衝以達到所欲輸出,通常是會對該供應器的輸出進行感測。當必須要在該輸入與該輸出之間保持完全的電子隔離時,就亦必須按一電子隔離方式來進行此項感測處理。
而為達到此電子隔離性,有時會運用一光隔離器以將該輸出位準中繼送返至該輸入控制系統。在此組態裡的回饋是利用一條電子無法在其上行旅的光學路徑。然而,光隔離器會增加電源供應器的大小、提高成本,並且可能對該電源供應器快速地進行所需調整作業的能力造成限制。
另一技術為對在該返馳式轉換器內之變壓器的初級繞組上之電壓進行監視,此者通稱為「初級側感測,primary side sensing」。這項監視處理通常是在當該初級繞組被斷離於該電源供應器,而電流仍行旅通過該變壓器的次級繞組時,於該等脈衝的各個關閉週期過程中所完成。此項技術能夠運作的原因是在於轉換器的內含特徵。這些內含特徵使得在此週期過程裡於該初級繞組上的電壓大約是等於該電源供應器的輸出電壓乘上在該初級及該次級繞組內之繞數的比值。
然而,利用初級側感測所完成的輸出調節作業或許並不適當。該調節作業或將不如所需要者般地快速及/或正確。此外,對於改善調節作業的努力可能會造成該調節器的有效性是依據與進用此者之變壓器的特定特徵而定。這可能會造成難以設計出一種能夠有效地運用於廣泛各種變壓器的單一調節器。
可對一種電源供應器進行調節,該者具有一變壓器,此變壓器具有一經組態設定以重複地耦接及卸接於一能量供應電路的初級繞組,以及一經耦接於一二極體的次級繞組。該調節器可包含一誤差電路,此者係經組態設定以產生一表示一目標值與一測得值間之差值的誤差信號;一取樣及握持電路;以及一控制器電路。該控制器電路可經組態設定以令該取樣及握持電路對一導出信號的數值進行取樣,此導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出。該控制器電路亦可經組態設定以令該取樣及握持電路握持該取樣值,而至少直到該二極體停止導通電流為止。該控制器電路亦可經組態設定以令所握持之數值為該誤差電路所使用的測得值。
亦揭示相關的電源供應器及處理程序。
自閱讀後載之示範性具體實施例詳細說明、隨附圖式以及申請專利範圍,即能顯知該等及其他元件、步驟、特性、目標、益處與優點。
第1圖說明一利用初級側感測及一調節器之隔離返馳式電源供應器的局部。可將該電源供應器的輸出表如VO
。
即如第1圖所示,該電源供應器可包含一變壓器101,此者具有一初級繞組103及一次級繞組106。該次級繞組106可經連接於一整流二極體107及一過濾電容器110。
該整流二極體107可為任意型態者。例如,此者可為一Schottky二極體。同樣地,該過濾電容器110可任意型態者。除此以外,或另予代之,可運用無數種其他類型的整流及/或過濾電路。例如,多個次級繞組可連同運用於整流二極體,藉以產生多個輸出電壓。
該初級繞組103可經連接於一能量供應電路。例如,該初級繞組103的其中一條導線可連接於一能量來源,像是VIN
,而另一導線則連接於一切換電路,像是一電晶體105。除此以外,或另予代之,可運用其他類型的切換電路,像是利用MOSFET,及/或任何其他類型之(多個)可控制切換器,的切換電路。
可利用一調變脈衝產生器108以驅動該切換電路。該調變脈衝產生器108可經組態設定以將一系列的脈衝遞送至該切換電路,如此令該變壓器101的初級繞組103能夠重複地耦接及卸接於該能量供應電路。
該調變脈衝產生器108可經組態設定以改變經遞送至該切換電路之脈衝的樣式,如此改變遞送至該變壓器101之能量的量值。而這又會影響到該電源供應器的輸出電壓VO
。
由於該變壓器101的內含性特徵之故,且如前述者,該初級繞組103的初級電壓VP
可含有表示來自該電源供應器之輸出電壓VO
的資訊。這可發生在當來自該調變脈衝產生器108之脈衝為關閉,亦即當該電晶體105為關閉,以及電流行旅通過該次級繞組106且因而該二極體107的週期過程中。在這些週期過程中,跨於該初級繞組103上的初級電壓VP
可大約等於VIN
加上VO
,再乘上在該初級及該次級繞組內之繞數的比值。
一輸出電壓導出電路109可經組態設定以導算一導出電壓VD
,此者表示來自VP
的輸出電壓VO
。更詳細地說,該者可經組態設定以藉由從VP
減除VIN
以對VP
進行位準位移。除位準位移以外,該輸出電壓導出電路109可經組態設定以比例調整該經位準位移值,其一範例即為如關聯於第2圖所討論者。
可將來自該輸出電壓導出電路109的導出電壓VD
耦接於一取樣及握持電路113。該取樣及握持電路113可經組態設定以對該VD
進行取樣並且握持此數值。
亦可將來自該輸出電壓導出電路109的導出電壓VD
耦接於一控制器電路111。該控制器電路111可經組態設定以令該取樣及握持電路113在一或更多時點處對該VD
進行取樣,並且握持該等一或更多取樣數值,直到一或更多的其他時點處為止。
在一具體實施例裡,該控制器電路111可經組態設定以令該取樣及握持電路113在當該初級繞組103被卸接於該能量供應電路時,並且當該二極體107導通電流時,對該VD
的數值進行取樣。該控制器電路111亦可經組態設定以令該取樣及握持電路113握持該取樣值-亦即保留該取樣值,即使是當該輸入VD
稍後變化時亦然-至少直到該二極體107停止導通電流為止。
該控制器電路111亦可經組態設定以令該取樣及握持電路113將一所握持之取樣值遞送至一誤差電路115,以作為一測得電壓VM
。該誤差電路115可經組態設定以產生一誤差電壓VE
,此者表示於一目標電壓VT
與一測得電壓VM
之間的差值。可將該誤差電壓VE
耦接於該調變脈衝產生器108。該調變脈衝產生器108可經組態設定以更改對該電晶體105之脈衝的樣式,藉此令該VM
趨近且最終地等於該VT
,如此有效地令該電源供應器的輸出電壓VO
位於一所欲位準,如由該VT
值所控制者。
而回應於該誤差電壓VE
,該調變脈衝產生器108可利用廣泛各種電路之任何一或更多者以調整對該電晶體105的脈衝樣式。
在一具體實施例裡,該調變脈衝產生器108可運用脈衝寬度調變作業。該調變脈衝產生器108可經組態設定以改變對與該誤差電壓VE
相關之電晶體105的脈衝寬度。若例如該誤差電壓VE
表示該輸出電壓VO
過低,則該調變脈衝產生器108可經組態設定以增加各個脈衝的寬度。相反地,若該誤差電壓VE
表示該輸出電壓VO
過高,則該調變脈衝產生器108可經組態設定以縮減各個脈衝的寬度。
前述之具體實施例通稱為電壓模式PWM。而可另替地運用電流模式PWM。當在此模式下操作時,可利用該誤差電壓VE
作為一對於該電晶體105的電流限制。當通過該電晶體105的電流觸抵一由該VE
所表示的限制時,即切換關閉該脈衝,直到該調變脈衝產生器108回返啟動該脈衝為止。
當利用脈衝寬度調變作業時,各個脈衝的週期可維持固定。在一些條件下,這可令該電晶體105維持開啟,而同時並無電流傳導通過該二極體107。這或會要求調整該變壓器101的大小,因而該者能夠僅於其使用之局部的過程中遞送所需量值的能量。而若是由該變壓器在其切換循環之一更大局部上對該負載供應所要求的能量,則這又會要求一相較於或另需要者而更為大型且可能更加昂貴的變壓器。
為將效率性最大化,該調變脈衝產生器108可另外地,或另增地,經組態設定以一旦經過該二極體107的電流停止時,就將該電晶體105設回開啟。為對此進行偵測,一比較器117可經組態設定以比較該VP
於該VIN
,並且在當該VP
跨越一僅略高於該VIN
的門檻值時,即以信號通知該調變脈衝產生器108通過該二極體107的電流既已停止。該調變脈衝產生器108可經組態設定以將該脈衝設回開啟。
可將該VD
比較於該VT
以作為一決定通過該二極體107之電流何時既已停止的替代或額外方式。例如,當該VD
大約觸及該VT
的90%時,可由一比較器電路(未以圖示)將此解譯為意味著通過該二極體107的電流既已停止。可另增地或另外地運用其他用以決定通過該二極體107之電流何時既已停止的技術。
然仍可基於其他因素而造成在如前述之回饋系統內的誤差。例如,可因出現在該變壓器之次級繞組106裡的電壓降而造成誤差,而原因在於其內部電阻性。可由於因該二極體107之故所造成的電壓降而類似地產生誤差。這些電壓降可能造成無法在該VP
的數值裡真實地反映出該輸出電壓VO
。
因為該等可為一由經連接於該輸出電壓VO
之負載所汲取的電流之函數,這些誤差問題可能會特別地嚴重。由該二極體107及該次級繞組106之內部電阻兩者所造成的電壓降可按如一該電流之函數而改變。而此外,由該二極體107所造成之電壓降的變異性甚有可能並非為線性。
為協助將此一問題減至最低,該控制器電路111可經組態設定以令經取樣且握持的VD
值為該VD
就在該二極體107停止導通電流些略之前所擁有的數值。在此時刻,通過該二極體107的電流可為極微,如此將否則或會由該次級繞組106之內部電阻性與該二極體107的電壓降造成之誤差最小化。該控制器電路111亦可經組態設定以令該取樣及握持電路113將此「就在電流停止前」之所握持VD
值遞送至該誤差電路115以作為VM
。該控制器電路111可經組態設定以令此數值由該誤差電路115握持作為VM
而直到次一循環為止,此時通過該二極體107的電流再度地觸抵此一低值,並且可將所握持之數值更新為一較新近測量值。
該控制器電路111令以握持該VD
值的時刻可有所變化。在一具體實施例裡,該控制器電路111可經組態設定以令在通過該二極體107的電流停止之前,於不到300奈秒內由該取樣及握持電路113對該VD
值進行取樣且握持。可利用該比較器117,及/或其他前述技術及/或任何其他技術,藉以偵測出通過該二極體107的電流停止。而在另一具體實施例裡,該控制器電路111可經組態設定以令當通過該二極體107之電流量落至其平均導電值的25%以下時,亦即低於在對該電晶體105之脈衝一個關閉週期過程裡既已流經該二極體107之電流的平均值之25%,就對該VD
值另增地或另外地進行取樣且握持。
現將說明且討論可用以實作關聯於第1圖所概述之部份電路的特定電路範例。可另增地或另替地運用各項的無數種變化。而在該等特定電路的簡要說明後,將關聯於第5圖中的所述信號來討論其等操作之一示範性模式。
第2圖係一第1圖中所示之輸出電壓導出電路109的範例。即如第2圖所示,該電路可包含一電晶體201,此者經組態設定如一二極體、一電晶體203、一電源供應器205、一電阻器207及一電阻器209。該電路可運作如一射極後隨者,藉以將該電晶體203的射極強制為VIN
。
可將該電源供應器205設定在任何為以前向偏壓該將二極體連接之電晶體201所需要的量值處。在一具體實施例裡,可使用一約20微安培的電流。
可選擇該等電阻器207及209的數值,藉以控制該位準位移電壓的比例調整。在一具體實施例裡,該等電阻器可經選定以大致滿足下列等式:
該誤差電路115可藉助於該取樣及握持電路113以將該VD
與該VT
之間的誤差最小化。跨於該初級繞組上的電壓,VL
-VIN
,可等於跨於該次級上的電壓乘以該變壓器的繞線比值N。在一具體實施例裡,可選定該等電阻器以滿足下列等式:
當依照此等式選定該等電阻器207及209的數值時,在當該輸出電壓VO
既已觸抵該目標輸出電壓VOT
時,該VD
可約為該VT
。該電壓VT
可為1.25伏特,此者可稱為帶溝電壓。當併同於適當電路而運用,此數值可將漂移及其他與溫度相關的誤差最小化。
第3圖係一第1圖中所示之取樣及握持電路113的範例。即如第3圖所示,該電路可包含一緩衝器301;複數個可控制切換器,像是MOSFET 303、305、307;以及複數個儲存裝置,像是電容器311、313及315。可另增地或另替地使用其他類型的可控制切換及/或儲存裝置,包含對於切換器為FET、BJT、SCR,而對於儲存裝置則為電感器。
即如第3圖,MOSFET 303可經組態設定以令該電容器311在當一取樣電壓VSB
前進到高位時改變成數值VD
。MOSFET 307可經類似地組態設定以令該電容器313以在當一取樣電壓VSA
前進到高位時改變成數值VD
。
MOSFET 305可經組態設定以在當一傳送電壓VTB
前進到高位時,將電荷從該電容器311傳送至該電容器315。而MOSFET 309可類似地經組態設定以在當一傳送電壓VTA
前進到高位時將電荷從該電容器313傳送至該電容器315。
該等MOSFET 305及309可共集地被視為是一可控制切換網路,而可由適當的傳送電壓VTB
及VTA
加以控制,俾令經遞送至該電容器315的電荷是來自於該電容器311或該電容器313。
可選定該等電容器311及313的數值而為至少五倍於該電容器315的數值。在一具體實施例裡,該等電容器311及313可約為10微微法拉,而該電容器315可為1微微法拉。這在當該MOSFET 305為關閉時,可令以將該電容器311上的電壓概約地複製於該電容器315。類似地,這在當該MOSFET 309為關閉時,可令以將該電容器313上的電壓概約地複製於該電容器315。
底下將關聯於第5圖討論以說明在第3圖中所示之四個電壓VSB
、VSA
、VTB
及VTA
的本質和該等所產生的結果。
第4圖係一第1圖所示之控制電路111的範例。即如第4圖所示,該控制器電路可包含一時脈401;反向器403及405;一「除以二(divide-by-two)」電路407;以及NOR閘器409、411、413和415。
該時脈401可經組態設定以藉一回饋電壓VF
進行閘控開及關。該回饋電壓VF
可為一邏輯信號,此者在當該電晶體105開啟時前進到高位,並且在當通過該二極體107的電流停止時前進到低位。利用眾知技術,可從由該調變脈衝產生器108所產生之脈衝的揚昇邊緣導算出該VF
的揚昇邊緣。在一些具體實施例裡,可延遲該VF
的揚昇邊緣,藉以在當該VD
反映出因該變壓器101內之溢漏電感而生的偽生尖峰電壓時,可於極早階段過程中消除該VD
的處理。可自該導出電壓VD
的落降邊緣導算出該VF
的落降邊緣。可另增地或另替地利用其他方式產生該VF
。
該時脈401可按任何頻率產生具任意類型的時脈電壓VC
。在一具體實施例裡,該VC
可按4 MHz與6 MHz之間,像是5 MHz,的頻率震盪。此者可具有一不到40%的時間為開啟的工作循環,像是具有約70奈秒的高位週期及約140奈秒的低位週期。
該控制器電路可按第4圖中所示般組態設定,以產生由第3圖電路所使用的電壓VSB
、VSA
、VTB
及VTA
。可另增地或另替地運用第4圖內所示的其他裝置及/或組態。現將關聯於第5圖以討論這些控制電壓之一範例的本質。
第5圖說明可在第1-4圖所述之該等電路的一或更多者中發現到的信號。
其一信號為VD
,即由第1圖及第2圖中所顯示之輸出電壓導出電路109所導出的電壓。即如前述,該VD
可代表一經位準位移並經比例調整版本的輸出電壓VD
,而該電晶體105為開啟且該二極體107正導通電流。
第5圖亦說明該回饋電壓VF
,此者在當該電晶體105為開啟時可為揚昇,而當通過該二極體107的電流停止時可為落降。
第5圖亦說明該時脈電壓VC
。由於該時脈401可為由VF
所閘控,而直到VF
前進到高位該時脈電壓VC
才會開始。
第5圖亦說明由圖中所示之控制器電路所產生的取樣電壓VSA
及VSB
。即如第5圖所示,該VSA
在相位上可經位移而離於該VSB
。而亦如第5圖所示,該控制器電路亦可經組態設定以防止該VSA
與該VSB
相重疊。
第5圖亦說明來自該取樣及握持電路113的所握持測得電壓VM
,其一範例可如第3圖中所示。
現將說明一這些信號間之互動模式的範例。
即如前述,一旦該電晶體105為開啟時,該VD
即可在一揚昇邊緣501處前進到高位。而這又可令該VF
在揚昇邊緣503處前進到高位,如此在揚昇邊緣505處開始產生時脈脈衝VC
。藉由第4圖所示之邏輯電路,該閘控信號VSA
可在揚昇邊緣507處前進到高位,而令該VD
的數值被儲存在第3圖裡的該電容器313上。
第4圖的邏輯電路可令該VC
的第一落降邊緣509以在一落降邊緣511處關閉該VSA
,如此令由該電容器313握持該VD
的最後取樣值。在該時脈VC
的次一揚昇邊緣515上,該閘控信號VSB
可在一揚昇邊緣517處前進到高位,而令以將該VD
的數值儲存在該電容器311上。然後,第4圖所示之邏輯電路可在一落降邊緣521處,於該VC
的次一落降邊緣519上令該閘控信號VB
前進到低位,如此令以在該電容器311上握持該VD
的最後取樣值。
可繼續進行此一令以交替地取樣該VD
值並握持在該等電容器311及313上的處理程序,直到通過該二極體107的電流停止流動之刻,即如該VD
之一落降邊緣523所反映者,為止。
該VD
的落降邊緣可令該VF
在一落降邊緣525處前進到低位,這可令所有後續的時脈脈衝停止。接著可依據在通過該二極體107的電流停止之刻,該時脈的狀態和該邏輯而定。
若在當VF
前進到低位時該時脈電壓VC
為高位,則該VF
的落降邊緣可令該VC
在一落降邊緣527處落降。
而若當該VF
前進到低位時該VSA
亦正好在高位,則該VF
的落降邊緣525也可令該VSA
在一落降邊緣529處前進到低位。這可令該電容器313握持一零值或近於零值而並不代表VO
的VD
。而在通過該二極體107的電流停止之前所握持的VD
最後值可能為該VO
的最佳代表。在本範例裡,此數值是被握持在該電容器311內。如此,第4圖所示之邏輯可令該VTB
前進到高位,而令以將經握遲在該電容器311之內的數值傳送至該電容器315。如此,這可令該VM
改變,即如由一揚昇邊緣531所述。此一新的VM
值大約等於經儲存且最後握遲在該電容器311之內的電壓,即如由一電壓點533所反映者。當然,該VM
的數值可能另為落降而達一不同量值,或者是維持大致相同,所有皆依照該輸出電壓VO
在自從前次循環之後可能發生的任何變化而定。
通過該二極體107的電流或另在當該VSB
為高位時停止流動。在此情況下,第4圖所示之邏輯電路可另為令該傳送電壓VTA
在當該VF
落降時,亦即在該VF
的落降邊緣525處,前進到高位。這可另為令以將在該電容器313上的電壓傳送至該電容器315,如此將在該電容器313上的電壓建立為新的VM
值。
通過該二極體107的電流可在當該VC
為低位時另為落降。在此情況下,第4圖所示之邏輯電路可令以將最後握持之數值,無論是存在於該電容器311內或是該電容器313內皆然,傳送至該電容器315。例如,若該VSA
之前為高位,則該傳送電壓VTB
可前進到高位。這可令在該電容器313上的電壓傳送至該電容器315。這可藉由在當該VF在其落降邊緣525處前進到低位時,令該VTB
或VTA
前進到高位所完成。
換言之,第4圖所示之邏輯電路可經組態設定以令將在通過該二極體107之電流停止前被握持在該等儲存電容器311或313其一者上的最後值,於通過該二極體107的電流停止後傳送至該電容器315。此所傳數值可作為測得電壓VM,而由該誤差電路115加以處理。這可確保在整個回饋處理程序上所使用的是有效值。
此事件序列亦可有助於確保在該回饋電路中所使用的經遞送輸出電壓VO
值是依據就在通過該二極體107的電流停止之前,亦即當該電流極微時,的初級電壓VP
。即如前述,這可有助於將由該變壓器101之次級繞組106內的電阻性,以及由該二極體107所導致之非線性電壓降,所造成的誤差最小化。
可選定該時脈信號VC
的頻率,藉以確保該VD
的最後握持值總是極為接近於當該二極體107停止導通電流的時點處。在一具體實施例裡,可選定該時脈頻率,而使得能夠在該二極體停止導通電流前不超過300奈秒之內,取得由該電容器315所握持的樣本。例如若選定一約5 MHz的時脈頻率,則將可在該二極體停止導通電流前不超過150奈秒之內即已取得所握持並用以作為該VM
的樣本。
可利用其他或額外的關鍵標準來建立所要求的計時處理。例如,可選定時脈脈衝的頻率,因此直到流經該二極體的電流既已落降至低於其平均導體值的25%之後,才會採得所握持的最後樣本。可另增地或另替地運用其他標準。
改變該時脈信號VC
的工作循環可有助於確保能夠在該VD
電壓落降且成為無效之前取得用以作為該VM
的所握持樣本。在該VD
成為無效與該VF
前進到低位之間可能會出現一些延遲。例如,該時脈401可經組態設定以令該時脈信號VC
對於其週期的40%或以下為高位,像是約70奈秒為高位而約140奈秒為低位。由於第4圖所示的邏輯電路之故,此不對等工作循環可令在該取樣電壓VSA
及VSB
下之各個脈衝的寬度減少,如此可在通過該二極體107的電流停止前,提高在當該取樣電壓VSA
或VSB
前進到低位之刻,將一由一電容器311或313所取得的樣本握持在該電容器內的機會。
而另一方面,若該等取樣電壓VSA
及VSB
的取樣週期過短,則可能會損害到在該取樣電壓的落降邊緣暫止該充電處理程序之前,其相關電容器充電至該VD
值的能力。這或會影響到該調節作業的最終正確度及/或達成此作業的速度。
在一些具體實施例裡,就在該VF
落降邊緣之前所握持的取樣值VD
可能無法含有正確的VO
表示。這可能是由於在該VF
與通過該二極體107的實際電流關閉之間缺少同步機制,及/或在辨識其落降邊緣525上的延遲所造成。而通過該二極體107的電流亦可能在正確讀取之刻為過度低微。這在當該VF
的落降邊緣525就在緊隨於該時脈電壓VC
的一落降邊緣之後立即發生時特別是如此。為有助於將此一誤差最小化,該控制器電路111可經組態設定以令該取樣及握持電路113遞送該VD
的倒數第二握持值,而非最後握持值,以作為該VM
。該控制器電路111可另經組態設定以遞送該VD
的甚為較早握持數值,而在此情況下,可修改該取樣及握持電路113以握持此一更早值。
前文所述之元件、步驟、特性、目標、益處及優點僅為示範性質。該等,以及與該等相關聯的討論說明,無一者係為以按任何方式限制保護範圍。亦可考量到無數種其他具體實施例,包含具備較少、額外及/或不同之元件、步驟、特性、目標、益處及優點的具體實施例。該等元件及步驟亦可按不同方式所排置或序整。簡言之,其保護範圍僅由後載之申請專利範圍所限制。該範圍係為按如與申請專利範圍所運用之語彙合理地相符而廣泛,並且涵蓋所有的結構性與功能性等同項目。
當在一請求項中使用「用於..之裝置」詞句時,此係為以納入既經描述之相對應結構和材料以及其等同項目。同樣地,當在一請求項中使用「用於..之步驟」詞句時,此係為以納入既經描述之相對應動作以及其等同項目。而缺少該等詞句意味著該請求項並不受限於任何相對應的結構、材料或動作。
前文所陳述或說明者無一係為以令任何元件、步驟、特性、目標、益處、優點或等同項目專屬於公眾,無論在申請專利範圍裡是否既經載述皆然。
101...變壓器
103...初級繞組
105...電晶體
106...次級繞組
107...二極體
108...調變脈衝產生器
109...輸出電壓導出電路
110...過濾電容器
111...控制器電路
113...取樣及握持電路
115...誤差電路
201...電晶體
203...電晶體
205...電源供應器
207...電阻器
209...電阻器
301...緩衝器
303...可控制切換器(MOSFET)
305...可控制切換器(MOSFET)
307...可控制切換器(MOSFET)
311...儲存裝置(電容器)
313...儲存裝置(電容器)
315...儲存裝置(電容器)
401...時脈
403...反向器
405...反向器
407...「除以二」電路
409...NOR閘器
411...NOR閘器
413...NOR閘器
415...NOR閘器
第1圖說明一利用初級側感測及一調節器之隔離返馳式電源供應器的局部。
第2圖係一第1圖所示之輸出電壓導出電路的範例。
第3圖係一第1圖所示之取樣及握持電路的範例。
第4圖係一第1圖所示之控制器電路的範例。
第5圖說明可在第1-4圖中所述電路之一或更多者中發現到的信號。
101...變壓器
103...初級繞組
105...電晶體
106...次級繞組
107...二極體
108...調變脈衝產生器
109...輸出電壓導出電路
110...過濾電容器
111...控制器電路
113...取樣及握持電路
115...誤差電路
Claims (33)
- 一種用於一電源供應器的調節器,其中該電源供應器具一變壓器,該變壓器具有經組態設定以重複地耦接及卸接於一能量供應電路的一初級繞組,以及具有經耦接於一二極體的一次級繞組,該調節器包含:一誤差電路,該誤差電路係經組態設定以產生表示一目標值與一測得值間之差值的一誤差信號;一取樣及握持電路;以及一控制器電路,該控制器電路經組態設定以:令該取樣及握持電路執行以下操作:對一導出信號的數值進行取樣,該導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出,並且握持該取樣值至少直到該二極體停止導通電流為止;以及令所握持之數值作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第1項所述之調節器,其中:該取樣及握持電路係經組態設定以取樣並握持至少兩個數值;以及該控制器電路係經組態設定以令該取樣及握持電路在 不同情況下對該導出信號的數值進行取樣,並且同時地握持至少兩個取樣。
- 如申請專利範圍第2項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令由該取樣及握持電路所同時地握持之該等數值中之一者作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第3項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令該二極體停止導通電流之前所握持的最後數值作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第3項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令該二極體停止導通電流之前所握持的倒數第二數值作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第2項所述之調節器,其中該控制器包含一時脈。
- 如申請專利範圍第6項所述之調節器,其中該時脈係經閘控。
- 如申請專利範圍第6項所述之調節器,其中該時脈產生具有一實質上不對等之工作循環的一信號。
- 如申請專利範圍第6項所述之調節器,其中該控制器包含邏輯,該邏輯藉由該時脈所產生之一信號來產生出兩個彼此反相的閘控信號。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中該邏輯藉由該時脈所產生之一信號來產生出四個閘控信號。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中該邏輯包含一「除以二」電路(divide-by-two curcuit)。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中該邏輯包含四個OR閘器。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中該邏輯包含兩個反向器。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中該等兩個閘控信號彼此不重疊。
- 如申請專利範圍第9項所述之調節器,其中各個閘控信號的週期少於500ns。
- 如申請專利範圍第2項所述之調節器,其中:該取樣及握持電路包含:一第一儲存裝置及一第一可控制切換器,該第一可控制切換器經組態設定以可控制地令代表該導出信號之數值的能量儲存在該第一儲存裝置內;以及一第二儲存裝置及一第二可控制切換器,該第二可控制切換器經組態設定以可控制地令代表該導出信號之數值的能量儲存在該第二儲存裝置內;並且該控制器係經組態設定以:令該第一可控制切換器去令代表該導出信號之數值的能量於一第一不同情況下儲存在該第一儲存裝置內;以及令該第二可控制切換器去令代表該導出信號之數值的能量於不同於該第一情況之一第二情況下儲存在該第二儲存裝置內。
- 如申請專利範圍第16項所述之調節器,其中該等第一及第二儲存裝置各者含有一電容器,並且其中該所存能量係一電荷。
- 如申請專利範圍第16項所述之調節器,其中:該取樣及握持電路包含一第三儲存裝置及一可控制切換網路,該可控制切換網路經組態設定以可控制地令經儲 存在該第一儲存裝置或該第二儲存裝置內用以表示該數值之能量儲存在該第三儲存裝置內;以及該控制器係經組態設定以令該可控制切換網路去令經儲存在該第一儲存裝置或該第二儲存裝置內用以表示該數值之能量儲存在該第三儲存裝置內。
- 如申請專利範圍第18項所述之調節器,其中該第三儲存裝置含有一電容器,並且其中該所存能量係一電荷。
- 如申請專利範圍第18項所述之調節器,其中該可控制切換網路含有一第三可控制切換器及一第四可控制切換器。
- 如申請專利範圍第18項所述之調節器,該調節器係經組態設定以令由經儲存在該第三儲存裝置內之能量所表示的數值作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第18項所述之調節器,其中該切換網路係經組態設定以將能量自該第一或該第二儲存裝置傳送至該第三儲存裝置,並且其中該第一儲存裝置及該第二儲存裝置各者之一儲存容量係至少為該第三儲存裝置之儲存容量的五倍大。
- 如申請專利範圍第1項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令在該二極體停止導通電流之前不超過300ns內取得所握持的取樣。
- 如申請專利範圍第1項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令在流經該二極體的電流既已落降至低於其平均導電值之百分之25後始取得所握持的取樣。
- 一種用於一電源供應器的調節器,其中電源供應器具一變壓器,該變壓器具有經組態設定以重複地耦接及卸接於一能量供應電路的一初級繞組,以及具有經耦接於一二極體的一次級繞組,該調節器包含:誤差構件,用以產生表示一目標值與一測得值間之差值的一誤差信號;取樣及握持構件,用以取樣並握持一數值;以及控制器構件,用以:令該取樣及握持構件執行以下操作:對一導出信號的數值進行取樣,該導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出,並且握持該取樣值至少直到該二極體停止導通電流為止;以及 令所握持之數值作為該誤差構件所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第25項所述之調節器,其中該控制器構件亦用以令在流經該二極體的電流既已落降至低於其平均導電值之百分之25後始取得所握持的取樣。
- 一種用於一電源供應器的調節器,其中該電源供應器具一變壓器,該變壓器具有經組態設定以重複地耦接及卸接於一能量供應電路的一初級繞組,以及具有經耦接於一二極體的一次級繞組,該調節器包含一控制器電路,該控制器電路係經組態設定以:令該取樣及握持電路執行以下操作:對一導出信號的數值進行取樣,該導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出,並且握持該取樣值至少直到該二極體停止導通電流為止;以及令所握持之數值由一誤差電路進行評估。
- 如申請專利範圍第27項所述之調節器,其中該控制器係經組態設定以令在當流經該二極體之電流既已落降至低 於其平均導電值之百分之25時即取得所握持的取樣。
- 一種電源供應器,包含:一變壓器,該變壓器具有一初級繞組及一次級繞組;一二極體,該二極體經耦接於該次級繞組;一誤差電路,該誤差電路經組態設定以產生代表一目標值及一測得值間之差值的一誤差信號;一取樣及握持電路;以及一控制器電路,該控制器電路經組態設定以:令該取樣及握持電路執行以下操作:對一導出信號的數值進行取樣,該導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出,並且握持該取樣值至少直到該二極體停止導通電流為止;以及令所握持之數值作為該誤差電路所使用的該測得值。
- 如申請專利範圍第29項所述之電源供應器,進一步包含:一切換電路,該切換電路係經組態設定以將該初級繞組耦接及卸接於一能量供應電路;以及 一調變脈衝產生器,該調變脈衝產生器係經組態設定以藉一系列由該誤差信號所調變的脈衝來驅動該切換電路。
- 如申請專利範圍第29項所述之電源供應器,其中該控制器係經組態設定以令在當流經該二極體的電流既已落降至低於其平均導電值之百分之25時即取得所握持的取樣。
- 一種用以調節一電源供應器的方法,其中該電源供應器具有一變壓器,該變壓器具有經重複地耦接及卸接於一能量供應電路的一初級繞組,以及具有經耦接於一二極體的一次級繞組,該方法包含以下步驟:對一導出信號的數值進行取樣,該導出信號是在當該初級繞組被卸接於該能量供應電路並且該二極體正在導通電流時,自一連於該初級繞組的連接所導算出;握持該取樣值至少直到該二極體停止導通電流為止;藉由決定該握持值與該目標值之間的差值以產生一誤差;以及根據該誤差以對該電源供應器進行調節。
- 如申請專利範圍第32項所述之方法,其中是在當流經該二極體的電流既已落降至低於其平均導電值之百分之25時即取得所握持的取樣。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7359222B2 (en) * | 2005-09-15 | 2008-04-15 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus to improve regulation of a power supply |
US7471522B2 (en) * | 2006-08-03 | 2008-12-30 | Linear Technology Corporation | Light load regulator for isolated flyback converter |
US7639517B2 (en) * | 2007-02-08 | 2009-12-29 | Linear Technology Corporation | Adaptive output current control for switching circuits |
US8008903B2 (en) * | 2007-03-23 | 2011-08-30 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for regulating a diode conduction duty cycle |
US7936159B2 (en) * | 2007-03-23 | 2011-05-03 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for a high voltage power supply circuit |
US8077483B2 (en) | 2007-04-06 | 2011-12-13 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for sensing multiple voltage values from a single terminal of a power converter controller |
US7746050B2 (en) * | 2007-04-06 | 2010-06-29 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for controlling the maximum output power of a power converter |
US7764520B2 (en) * | 2007-04-06 | 2010-07-27 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for on/off control of a power converter |
US8077486B2 (en) | 2007-04-06 | 2011-12-13 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for power converter fault condition detection |
US8035254B2 (en) | 2007-04-06 | 2011-10-11 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for integrated cable drop compensation of a power converter |
US7906868B2 (en) * | 2008-01-15 | 2011-03-15 | Microsemi Corporation | Fine tuned multiple output converter |
TWI425748B (zh) * | 2008-10-24 | 2014-02-01 | System General Corp | A control circuit for a power converter |
US8369116B2 (en) * | 2010-03-01 | 2013-02-05 | Raymond Peter Maroon | Isolated DC-to-DC power converter topology |
WO2012078682A1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | Semtech Corporation | Flyback primary side output voltage sensing system and method |
US8717785B2 (en) * | 2011-09-30 | 2014-05-06 | Power Integrations, Inc. | Multi-stage sampling circuit for a power converter controller |
TW201316674A (zh) * | 2011-10-13 | 2013-04-16 | Anpec Electronics Corp | 馬達驅動電路及修正方法 |
US8570772B2 (en) * | 2012-01-26 | 2013-10-29 | Linear Technology Corporation | Isolated flyback converter with efficient light load operation |
US8873254B2 (en) | 2012-03-12 | 2014-10-28 | Linear Technology Corporation | Isolated flyback converter with sleep mode for light load operation |
US9019727B2 (en) | 2012-07-18 | 2015-04-28 | Linear Technology Corporation | Temperature compensation of output diode in an isolated flyback converter |
US9164133B2 (en) * | 2012-11-02 | 2015-10-20 | Power Integrations, Inc. | Switched averaging error amplifier |
JP6151956B2 (ja) | 2013-04-22 | 2017-06-21 | ローム株式会社 | 絶縁型スイッチング電源装置 |
US9093910B1 (en) | 2014-02-14 | 2015-07-28 | Maxim Integrated Products, Inc. | Predictive sampling for primary side sensing in isolated flyback converters |
US9774265B2 (en) * | 2014-03-31 | 2017-09-26 | Stmicroelectronics S.R.L. | Wake up management circuit for a power switching converter |
US9595861B2 (en) | 2014-03-31 | 2017-03-14 | Stmicroelectronics S.R.L. | Power switching converter |
US10355602B2 (en) | 2017-01-18 | 2019-07-16 | Analog Devices Global | Fault suppression or recovery for isolated conversion |
RU2696753C1 (ru) * | 2018-09-03 | 2019-08-05 | Геннадий Борисович Балашов | Панель демонстрационного стенда |
US10622904B1 (en) | 2019-03-26 | 2020-04-14 | Infineon Technologies Ag | Isolated feedback techniques for a flyback voltage converter |
US11233456B2 (en) | 2019-09-30 | 2022-01-25 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods and systems of operating power converters |
WO2021146982A1 (zh) * | 2020-01-22 | 2021-07-29 | Msj系统有限责任公司 | 一种开关电源变换器 |
JP7498638B2 (ja) * | 2020-10-15 | 2024-06-12 | ローム株式会社 | 電源制御装置、絶縁型スイッチング電源 |
US11909321B2 (en) * | 2020-12-15 | 2024-02-20 | Rohm Co., Ltd. | Power supply controller and insulated switching power supply |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7362593B2 (en) * | 2004-09-16 | 2008-04-22 | System General Corp. | Switching control circuit having off-time modulation to improve efficiency of primary-side controlled power supply |
US7310244B2 (en) * | 2006-01-25 | 2007-12-18 | System General Corp. | Primary side controlled switching regulator |
-
2006
- 2006-08-07 US US11/499,726 patent/US7463497B2/en active Active
-
2007
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9397576B2 (en) | 2014-07-01 | 2016-07-19 | National Taiwan University | Control circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7463497B2 (en) | 2008-12-09 |
EP1919068A2 (en) | 2008-05-07 |
EP1919068A3 (en) | 2009-08-05 |
US20080031018A1 (en) | 2008-02-07 |
TW200820567A (en) | 2008-05-01 |
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