[go: up one dir, main page]

TWI721701B - 動態多功能電源控制器 - Google Patents

動態多功能電源控制器 Download PDF

Info

Publication number
TWI721701B
TWI721701B TW108145128A TW108145128A TWI721701B TW I721701 B TWI721701 B TW I721701B TW 108145128 A TW108145128 A TW 108145128A TW 108145128 A TW108145128 A TW 108145128A TW I721701 B TWI721701 B TW I721701B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
power
controller
abnormal state
drive signal
Prior art date
Application number
TW108145128A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202122901A (zh
Inventor
詹祖懷
林樹嘉
林志峰
Original Assignee
產晶積體電路股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 產晶積體電路股份有限公司 filed Critical 產晶積體電路股份有限公司
Priority to TW108145128A priority Critical patent/TWI721701B/zh
Priority to US16/749,130 priority patent/US11146174B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI721701B publication Critical patent/TWI721701B/zh
Publication of TW202122901A publication Critical patent/TW202122901A/zh

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage
    • H02H3/247Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage having timing means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/1216Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for AC-AC converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H02H9/002Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off limiting inrush current on switching on of inductive loads subjected to remanence, e.g. transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36Means for starting or stopping converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種動態多功能電源控制器,係搭配串接的一次側電感、驅動元件以及感測電阻,以進行電源控制處理,並將流過一次側電感的導通電流藉電磁感應作而由二次側電感產生感應電流,且經輸出整流元件及輸出濾波元件而產生輸出電源,以供應外部負載。電源控制處理包含:偵測是否發生異常狀態、停止發送驅動信號、等待一段時間以及重新發送驅動信號。因此,本發明可因應不同尖峰負載需求提供保護機制,避免在異常狀態未解除時持續處在高瓦數狀態,並降低平均輸出功率以達到省電節能功效。

Description

動態多功能電源控制器
本發明係有關於一種動態多功能電源控制器,尤其是因應不同尖峰負載需求,偵測瞬時輸出電流及瞬時輸出功率的其中之一以及平均輸出電流及平均輸出功率的其中之一,進而提供保護機制,並在異常狀態後停止發送驅動信號而休息一段時間後再重啟,可避免在異常狀態未解除時持續處在高瓦數狀態,達到降低平均輸出功率的省電節能功效。
許多電器設備在開始上電的瞬間,常常會發生尖峰負載(Peak Load),也是屬於其中一種的異常狀態,比如馬達。舉例而言,消耗功率為60W且操作電壓為12V的馬達,其正常操作電流為5A(=60/12),但是在剛開始上電時,操作電流會衝上10A,並維持約2秒。為避免發生欠壓鎖定(Undervoltage-Lockout,UVLO),通常需要加大變壓器尺寸,不過實際上發生尖峰負載的時間很短,導致變壓器過度設計,形成浪費。
在習用技術中,一般是採取自動回復(Auto recovery)的保護機制以避免使用過大的變壓器,簡單而言,當過載保護發生後,系統立即關閉脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)驅動信號,之後經過多次的自動回復,如果在此期間,過載保護條件消失,則回復正常操作。
然而,上述習用技術的缺點在於如果經過多次的自動回復後而保護條件仍然成立時,則系統仍會進入鎖定模式(latch mode),導致整個系統無法正常運作而停滯,此時,只有手動才可解除。
因此,電子/電氣產業界非常需要一種新穎設計的動態多功能電源控制器,可因應不同尖峰負載需求,主動偵測流過外部負載的瞬時輸出電流及瞬時輸出功率的其中之一以及平均輸出電流及平均輸出功率的其中之一,進而提供保護機制,並在發生狀態時停止發送驅動信號一段時間,之後才重新發送驅動信號,可避免在異常狀態未解除時持續處在高瓦數狀態,進而降低平均輸出功率,達到省電節能功效,藉以克服習知技術的問題。
本發明之主要目的在於提供一種動態多功能電源控制器,是進行電源控制處理,用以產生並發送脈衝寬度調變驅動信號,且PWM驅動信號是用以驅動連接至動態多功能電源控制器的驅動元件。此外,一次側電感、驅動元件以及感測電阻是依序串接在輸入電壓以及接地電位之間,而流過一次側電感的導通電流是藉電磁感應作而由二次側電感產生感應電流,且感應電流經串接的輸出整流元件及輸出濾波元件而產生輸出電源,用以供應外部負載。再者,感測電阻的二端部是藉導通電流而產生感測電壓。
具體而言,電源控制處理包含:開始步驟,是在電源打開時啟動;信號產生步驟,產生並發送PWM驅動信號至驅動元件,以控制驅動元件導通或關閉導通電流;偵測步驟,利用對應於輸出電源的比較電壓以偵測是否發生異常狀態,且異常狀態是發生在比較電壓大於預設的電壓臨界值時,而如果未發生異常狀態,則回到信號產生步驟,持續發送PWM驅動信號,直到發生異常狀態;如果發生異常狀態,則停止發送PWM驅動信號;等待一段預設的等待時間;以及重新發送PWM驅動信號以進行自動回復(auto recovery),並回到偵測步驟。
進一步, 比較電壓是由連接外部負載以及動態多功能電源控制器的反饋電路所產生,或者,比較電壓是由動態多功能電源控制器利用感測電壓及輸入電壓而產生。尤其,PWM驅動信號的頻率為20~300KHz,且是依據比較電壓而動態調整。
因此,本發明可因應不同尖峰負載需求,主動偵測流過外部負載的瞬時輸出電流及瞬時輸出功率的其中之一以及平均輸出電流及平均輸出功率的其中之一,進而提供保護機制,並在發生狀態時停止發送驅動信號一段時間,之後才重新發送驅動信號,可避免在異常狀態未解除時持續處在高瓦數狀態,進而降低平均輸出功率,達到省電節能功效。
以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明,俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
請同時參閱第一圖及第二圖,其中第一圖為本發明實施例動態多功能電源控制器的操作流程示意圖,而第二圖為本發明實施例動態多功能電源控制器的應用實例示意圖。如第一圖及第二圖所示,本發明實施例的動態多功能電源控制器CT是進行包含執行步驟S1、S10、S20、S30、S40以及S50的電源控制處理,用以產生並發送脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)驅動信號VGS。進一步,PWM驅動信號VGS可用以驅動連接至動態多功能電源控制器CT的驅動元件Q,比如驅動元件Q可為金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)元件或雙載子(Bipolar)元件,不過為了清楚說明起見,圖中是顯示MOS元件以當作示範性實例,所以PWM驅動信號VGS是連接至MOS元件的閘極(Gate),而如果是使用雙載子元件,則PWM驅動信號VGS是連接至雙載子元件的基極(Base)。本質上,PWM驅動信號VGS是具有特定頻率的脈衝波,一般而言,PWM驅動信號VGS的頻率高低是依實際應用環境的負載狀態而決定,在此,本發明中PWM驅動信號VGS的頻率為20~300KHz。
再者,進一步將一次側(Primary side)電感LP、驅動元件Q以及感測電阻RS依序串接在輸入電壓VI以及接地電位GND之間,而流過一次側電感LP的導通電流IP是藉電磁感應作而由二次側(Secondary side)電感LS產生感應電流IS,且感應電流IS經串接的輸出整流元件D及輸出濾波元件C,進而在輸出濾波元件C的二端部產生輸出電源VO以供應外部負載RD,其中二次側電感LS、輸出整流元件D以及輸出濾波元件C是依序串接,而外部負載RD是並聯連接至輸出濾波元件C。
舉例而言,輸出整流元件D可為具提供整流作用的二極體(Diode),而輸出濾波元件C可為電容器(Capacitor),用以提供濾波功能而穩定輸出電源VO。
此外,輸入電壓VI是由整流單元RCT接收輸入交流電壓VAC,並經整流處理後而產生,其中輸入交流電壓VAC為90~400V,而且輸入交流電壓VAC的頻率可為50Hz、60Hz或400Hz。
再者,多功能電源控制器CT是進一步搭配控制器整流單元RST,並接收來自控制器整流單元RST的控制器電源電壓VDD而運作,換言之,多功能電源控制器CT是在接收到正常的控制器電源電壓VDD後,才進行電源控制處理,其中控制器整流單元RST是接收輸入交流電壓VAC,並經輔助整流處理後而產生控制器電源電壓VDD。進一步,控制器整流單元RST有許多實現方式,是屬於一般習知領域,在此只簡單的舉例說明而不詳細分析。
控制器整流單元RST可包含二輔助分壓電阻、輔助穩壓電容、輔助整流二極體、輔助電阻以及輔助繞組(圖中未顯示),其中該二輔助分壓電阻是相互串接而跨接到輸入交流電壓VAC,且輔助穩壓電容是跨接在接地電位GND以及該二輔助分壓電阻的連接點之間,此外,輔助整流二極體、輔助電阻以及輔助繞組是依序串接在該二輔助分壓電阻的連接點以及接地電位GND之間,尤其,輔助整流二極體的負極連接至該二輔助分壓電阻的連接點。輔助電阻是耦合一次側電感LP,並藉電磁感應而產生輔助電流,並流過輔助電阻及輔助整流二極體而對輔助穩壓電容充電以蓄積電能,並產生所需的控制器電源電壓VDD以供應多功能電源控制器CT。顯而易見的是,控制器電源電壓VDD會受一次側電感LP的導通電流IP所影響,而且導通電流IP也影響輸出電源VO及比較電壓VCOM,亦即,控制器電源電壓VDD、導通電流IP、輸出電源VO及比較電壓VCOM之間具有相互影響的關係,換言之,當發生過載異常時,不僅會影響到輸出電源VO,連帶的控制器電源電壓VDD也被影響。
上述動態多功能電源控制器CT的電源控制處理是從步驟S1開始,主要是在電源打開時啟動,比如圖中的輸入交流電壓VAC開始輸入而產生輸入電壓VI時,緊接著進入步驟S10,亦即信號產生步驟,用以產生並發送PWM驅動信號VGS至驅動元件Q,具體而言,是驅動元件Q的閘極,藉以控制驅動元件Q為打開或關閉而導通或關閉導通電流IP。此外,導通電流IP會導致感測電阻RS的二端部產生感測電壓VS。
然後執行步驟S20,亦即偵測步驟,利用對應於輸出電源VO的比較電壓VCOM以偵測輸出電源VO是否發生異常狀態。如果未發生異常狀態,則回到步驟S10,亦即信號產生步驟,並持續發送PWM驅動信號VGS,直到發生異常狀態,而如果發生異常狀態,則進入步驟S30。在此,異常狀態是指比較電壓VCOM大於預設的電壓臨界值時,亦即輸出電源VO發生過載(Over Loading),而許多電器設備在開始上電的瞬間會發生導通電流過大的尖峰負載(Peak Load),也是屬於其中一種的異常狀態。
上述的比較電壓VCOM可由連接於外部負載RD以及動態多功能電源控制器CT之間的反饋電路(圖中未顯示)所產生,比如使用光耦合元件當作反饋電路,亦即包含發光二極體(Photo Diode)以及光感測元件(Photo Sensor),此外,比較電壓VCOM也可由動態多功能電源控制器CT利用感測電壓RS及輸入電壓VI經計算而產生。
較佳的,本發明中PWM驅動信號VGS的頻率是依據比較電壓VCOM而動態調整,藉以降低損失,大幅提高整體電源轉換效率。
在步驟S30中,立即停止發送PWM驅動信號VGS,藉以關閉驅動元件Q,同時阻止導通電流IP流過驅動元件Q。緊接著進入步驟S40,等待一段預設的等待時間,在此稱為過載保護延遲時間(OLP Delay Time),舉例而言,等待時間為0.5~100秒。之後執行步驟S50,重新發送PWM驅動信號VGS以進行自動回復(auto recovery),並回到步驟S20,偵測輸出電源VO是否發生異常狀態。
接著參考第三圖,本發明實施例動態多功能電源控制器的操作波形示意圖,其中示範性顯示輸入交流電壓VAC、控制器電源電壓VDD、PWM驅動信號VGS 的操作波形,其中輸入交流電壓VAC是持續由外部輸入。
進一步而言,在發生過載的異常狀態時,本發明的動態多功能電源控制器CT會立即停止發送PWM驅動信號VGS,並持續一段時間,比如24~40秒,在此期間,PWM驅動信號VGS為0V,而且控制器電源電壓VDD會在打開電壓UVLO_on以及關閉電壓UVLO_off之間來回充放電,尤其,當控制器電源電壓VDD高於打開電壓UVLO_on時,也不會開始PWM驅動信號VGS,一直要到設定時間時,比如0.5~100秒之後,此時,如果控制器電源電壓VDD是高於打開電壓UVLO_on,則開始判斷輸入交流電壓VAC是否正常,如果輸入交流電壓VAC是正常,才開始恢復產生PWM驅動信號VGS,否則仍不產生PWM驅動信號VGS。
更加具體而言,PWM驅動信號VGS的頻率FSW以及比較電壓VCOM之間的關係可參考第四圖,顯而易見的是,PWM驅動信號VGS的頻率FSW是依據比較電壓VCOM而動態調整。進一步,如果比較電壓VCOM為小於1.5V時,是不產生PWM驅動信號VGS,因此,PWM驅動信號VGS的頻率FSW為0。如果比較電壓VCOM為1.5V~1.95V時,則PWM驅動信號VGS的頻率FSW是固定於20KHz。如果比較電壓VCOM是在1.95V~2.25V之間時,則PWM驅動信號VGS的頻率FSW是設定為依據比較電壓VCOM的上升而由20KHz線性增加至65KHz。如果比較電壓VCOM為2.25V~2.7V時,則PWM驅動信號VGS的頻率FSW是維持在65KHz。如果比較電壓VCOM為2.7V~3.0V時,則PWM驅動信號VGS的頻率FSW是設定為依據比較電壓VCOM的上升而由65KHz線性增加至300KHz。最後,如果比較電壓VCOM為大於或等於3.0V時,則PWM驅動信號VGS的頻率FSW是設定成固定於最高值的300KHz。
再回到第一圖,本發明的動態多功能電源控制器在負載發生過載異常時,會立即停止發送PWM驅動信號VGS,並在等待預設的等待時間之後,便會無條件進入自動回復,重新發送PWM驅動信號VGS,亦即,本發明是預期系統的過載異常狀態可在等待時間之內解除,然而,如果過載異常狀態維持一段夠長的時間,則過載所引發的大電流仍會對整個系統產生危害,甚至失效、燒毀。
因此,為了強化上述第一圖中動態多功能電源控制器的操作流程,本發明進一步提供如第五圖所示的另一實施方式,藉以避免長時間的過載異常狀態危害整個系統的操作安全性及穩定性。
要注意的是,第五圖及第一圖在實質上的具體作法是分為二種不同操作模式,比如第一圖的操作模式為初級操作模式,而第五圖的操作模式為進階操作模式,並且是經模式設定參數以供使用者或系統選取。具體而言,第五圖主要是增加步驟S42、S44、S60及S70,而其餘步驟則如同第一圖而不再贅述,且 在步驟S40之後是進入步驟S42,而非直接步驟S50,換言之,如果模式設定參數是選取初級操作模式,則步驟S40之後是進入步驟S50,如圖中虛線所示,亦即第一圖的操作模式,而如果模式設定參數是選取進階操作模式,則步驟S40之後是進入步驟S42。
當然,上述的模式設定參數也可使用外部接腳設定而實現,比如利用特定的模式設定接腳,當模式設定接腳為邏輯高位準時,是選定進階操作模式,如果是邏輯低位準,則選定初級操作模式。
接著詳細說明第五圖中步驟S42、S44、S60及S70的操作。在步驟S42中,本發明的動態多功能電源控制器CT會對等待次數進行計數處理而累加一次,並同時將等待次數儲存在等待參數中,而在步驟S44中,判斷等待次數是否已達到預設次數,比如N次,其中N為大於1的正整數。較佳的,預設次數可為2至200,且是預先儲存或設定在預設次數參數中。
就實施方式而言,等待參數及預設次數參數是以個別的暫存器實現,而預設次數參數是預先設定,當然,預設次數參數也可比照類類似於上述利用模式設定接腳以設定操作模式的作法,並使用外部的次數參數設定接腳而實現,不過只可選取二種選數值。例如,當次數參數設定接腳為邏輯高位準時,是選定預設的第一數值當作預設次數參數,而如果是邏輯低位準,則選定預設的第二數值當作預設次數參數,比如第一數值為20而第二數值為200。
進一步,如果等待次數還未達到預設次數,則進入步驟S50,重新發送PWM驅動信號VGS,接著回到步驟S20。如果等待次數已達到預設次數,則進入步驟S60,仍維持停止發送PWM驅動信號VGS而進入欠壓鎖定狀態,接著進入步驟S70,結束整個電源控制處理的操作。換言之,本發明的動態多功能電源控制器CT在等待次數達到預設次數時,即不再以電氣控制方式介入系統的電源控制,而是停止整個電源控制處理,之後,必須由使用者或操作者以手動方式解決過載異常狀態,比如手動關閉電源並再次手動重新打開電源。
請進一步參考第六圖及第七圖,分別為本發明又一實施例動態多功能電源控制器的操作流程示意圖以及操作波形示意圖。
如第六圖所示,本發明又一實施例的動態多功能電源控制器是進行包含執行步驟S1、S10、S20、S30、S46、S47、S48、S60以及S70的電源控制處理,是類似於第五圖的實施例,其中步驟S1、S10、S20、S30、S60以及S70已詳細說明,因而下文中主要是說明步驟S46、S47、S48的操作內容。
在執行步驟S30而停止發送PWM驅動信號VGS後,如第七圖所示,並直接進入自動回復(Auto Recovery)步驟的步驟S46,進行自動回復,同時對自動回復次數進行記數,亦即,自動回復次數累加一,此時,比較電壓VCOM降為0V,並且控制器電源電壓VDD會持續下降,而當控制器電源電壓VDD下降到關閉電壓UVLO_off時,控制器電源電壓VDD會轉而持續上升,接著,當控制器電源電壓VDD上升到打開電壓UVLO_on時,會再次產生比較電壓VCOM,因而動態多功能電源控制器CT會依據比較電壓VCOM而發送PWM驅動信號VGS。換言之,整個步驟S46的操作稱為自動回復。要注意的是,上述的自動回復次數在步驟S1中是設定為零,亦即開機後自動回復次數的啟始值(default value)為零。
接著進入步驟S47,利用比較電壓VCOM以判斷異常狀態是否解除,如果異常狀態已解除,則將自動回復次數設為零,並回到步驟S10,繼續後續的步驟,而如果異常狀態還未解除,則進入步驟S48。在步驟S48中,判斷自動回復次數是否達到預設的回復次數,如果自動回復次數還未達到預設的回復次數,則回到步驟S46,並繼續後續的步驟,而如果自動回復次數已達到預設的回復次數,則進入步驟S60,並繼續如上述第五圖實施例所示的後續步驟。
因此,第六圖的實施例主要是要在異常狀態未解除而又持續處在高瓦數狀態時,參考自動回復次數,藉以進入欠壓鎖定,避免系統失效,而之後,則必須手動拔掉電源再重插電源之後,動態多功能電源控制器CT才可恢復運作。
綜合而言,本發明的特點主要在於利用過載保護延遲時間以因應不同尖峰負載需求,包含主動偵測流過外部負載的瞬時輸出電流及瞬時輸出功率的其中之一以及平均輸出電流及平均輸出功率的其中之一,進而提供保護機制,且在發生狀態時停止發送驅動信號一段時間,亦即過載保護延遲時間,之後才重新發送驅動信號,可避免在異常狀態未解除時持續處在高瓦數狀態,進而降低平均輸出功率,達到省電節能功效。
此外,本發明的另一特點主要在於判斷等待次數是否達到預設次數,藉以決定是否進入欠壓鎖定狀態,可避免過載異常狀態持續未解除而導致電氣元件損壞的風險提高。
再者,本發明的又一特點主要在於判斷自動回復次數是否達到預設次數,藉以決定是否進入欠壓鎖定狀態,可避免過載異常狀態持續未解除而多次重複進入自動回復,導致電氣元件損壞的風險提高,進而改善操作穩定性及安全性。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例,並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制,是以,凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更,皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
C:輸出濾波元件
CT:PWM控制器
D:輸出整流元件
GND:接地電位
FSW:頻率
IP:導通電流
IS:感應電流
LP:一次側電感
LS:二次側電感
Q:驅動單元
RCT:整流單元
RST:控制器整流單元
RD:外部負載
RS:感測電阻
TON:導通時間
VAC:輸入交流電壓
VCOM:比較電壓
VDD:控制器電源電壓
VGS:PWM驅動信號
VI:輸入電壓
VO:輸出電源
VS:感測電壓
UVLO_off:關閉電壓
UVLO_on:打開電壓
S1、S10、S20、S30、S40、S50:步驟
S42、S44、S60、S70:步驟
S46、S47、S48:步驟
第一圖顯示本發明實施例動態多功能電源控制器的操作流程示意圖。 第二圖顯示本發明實施例動態多功能電源控制器的應用實例示意圖。 第三圖顯示本發明實施例動態多功能電源控制器的操作波形示意圖。 第四圖顯示本發明實施例動態多功能電源控制器中PWM驅動信號頻率的示意圖。 第五圖顯示本發明另一實施例動態多功能電源控制器的操作流程示意圖。 第六圖顯示本發明又一實施例動態多功能電源控制器的操作流程示意圖。 第七圖顯示本發明又一實施例動態多功能電源控制器的操作波形示意圖。
指定代表圖之元件符號:
S1:步驟
S10、S20、S30、S40、S50:步驟

Claims (8)

  1. 一種動態多功能電源控制器,係進行一電源控制處理以產生並發送一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)驅動信號,該PWM驅動信號係用以驅動連接至該動態多功能電源控制器的一驅動元件,且一一次側電感、該驅動元件以及一感測電阻是依序串接在一輸入電壓以及一接地電位之間,而流過該一次側電感的一導通電流是藉電磁感應作用而由一二次側電感產生一感應電流,且該感應電流經串接的一輸出整流元件及一輸出濾波元件而產生一輸出電源,以供應一外部負載,該感測電阻的二端部藉該導通電流而產生一感測電壓,該電源控制處理依序包括:一開始步驟,是在一電源打開時啟動;一信號產生步驟,產生並發送該PWM驅動信號至該驅動元件,以控制該驅動元件導通或關閉該導通電流;一偵測步驟,利用一比較電壓以偵測是否發生一異常狀態,該比較電壓是由連接該外部負載以及該動態多功能電源控制器的一反饋電路所產生,或者該比較電壓是由該動態多功能電源控制器利用該感測電壓及該輸入電壓而產生,該比較電壓是對應於該輸出電源,且該異常狀態是發生在該比較電壓大於預設的一電壓臨界值時,而如果未發生該異常狀態,則回到該信號產生步驟,持續發送該PWM驅動信號,直到發生該異常狀態;如果發生該異常狀態,則停止發送該PWM驅動信號;等待一段預設的一等待時間;以及重新發送該PWM驅動信號以進行自動回復(auto recovery),並回到該偵測步驟,其中該PWM驅動信號的一頻率為20~300KHz,且是依據該比較電壓而動態調整,該動態多功能電源控制器,搭配一控制器整流單元,用以接收一控制器電 源電壓而運作,該控制器整流單元接收該輸入交流電壓,並經一輔助整流處理後而產生該控制器電源電壓,該控制器整流單元在該異常狀態發生後且等待該等待時間,之後先判斷該控制器電源電壓是否是高於預設的一打開電壓,如果該控制器電源電壓是高於該打開電壓,則判斷該輸入交流電壓是否正常,如果該輸入交流電壓是正常,則開始恢復產生該PWM驅動信號以進行該自動回復,否則仍不產生該PWM驅動信號。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之動態多功能電源控制器,其中該等待時間為0.5~100秒。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之動態多功能電源控制器,其中該輸入電壓是由一整流單元接收一輸入交流電壓,並經一整流處理後而產生,且該輸入交流電壓為90~400V,而該輸入交流電壓的一頻率為50Hz、60Hz或400Hz。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之動態多功能電源控制器,其中該比較電壓為小於1.5V時是不產生該PWM驅動信號;該比較電壓為1.5V~1.95V時,該PWM驅動信號的頻率是設定為20KHz;該比較電壓為1.95V~2.25V時,該PWM驅動信號的頻率是設定為依據該比較電壓的上升而由20KHz線性增加至65KHz;而該比較電壓為2.25V~2.7V時,則該PWM驅動信號的頻率是設定為65KHz;該比較電壓為2.7V~3.0V時,該PWM驅動信號的頻率是設定為依據該比較電壓的上升而由65KHz線性增加至300KHz;該比較電壓為大於或等於3.0V時,該PWM驅動信號的頻率是設定為300KHz。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之動態多功能電源控制器,其中該驅動元件包含一金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)元件或一雙載子(Bipolar)元件。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之動態多功能電源控制器,進一步在等待該等待時間之後包含以下步驟:將一自動回復的次數進行計數處理而累加一次;判斷該自動回復的次數是否已達到一預設次數,該預設次數為大於1的一正整數;如果該自動回復的次數還未達到該預設次數,則重新發送該PWM驅動信號以進行自動回復,並回到該偵測步驟;如果該自動回復的次數已達到該預設次數,則仍維持停止該發送PWM驅動信號而進入一欠壓鎖定狀態;以及結束該電源控制處理。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之動態多功能電源控制器,其中該預設次數為2至200。
  8. 一種動態多功能電源控制器,係進行一電源控制處理以產生並發送一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)驅動信號,該PWM驅動信號係用以驅動連接至該動態多功能電源控制器的一驅動元件,且一一次側電感、該驅動元件以及一感測電阻是依序串接在一輸入電壓以及一接地電位之間,而流過該一次側電感的一導通電流是藉電磁感應作用而由一二次側電感產生一感應電流,且該感應電流經串接的一輸出整流元件及一輸出濾波元件而產生一輸出電源,以供應一外部負載,該感測電阻的二端部藉該導通電流而產生一感測電壓,該電源控制處理依序包含:一開始步驟,是在一電源打開時啟動,將一自動回復次數設定為零; 一信號產生步驟,產生並發送該PWM驅動信號至該驅動元件,以控制該驅動元件導通或關閉該導通電流;一偵測步驟,利用對應於該輸出電源的一比較電壓以偵測是否發生一異常狀態,且該異常狀態是發生在該比較電壓大於預設的一電壓臨界值時,而如果未發生該異常狀態,則回到該信號產生步驟,持續發送該PWM驅動信號,直到發生該異常狀態;如果發生該異常狀態,則停止發送該PWM驅動信號;進入一自動回復(Auto Recovery)步驟,進行自動回復,同時對該自動回復次數進行記數而累加一;利用該比較電壓以判斷該異常狀態是否解除;如果該異常狀態已解除,則將該自動回復次數設為零,並回到該信號產生步驟;如果該異常狀態還未解除,則判斷該自動回復次數是否達到一預設的回復次數;如果該自動回復次數還未達到該預設的回復次數,則回到該自動回復步驟;如果該自動回復次數已達到該預設的回復次數,則進入一欠壓鎖定狀態;以及結束該電源控制處理。
TW108145128A 2019-12-10 2019-12-10 動態多功能電源控制器 TWI721701B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108145128A TWI721701B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 動態多功能電源控制器
US16/749,130 US11146174B2 (en) 2019-12-10 2020-01-22 Dynamic mult-functional power controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108145128A TWI721701B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 動態多功能電源控制器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI721701B true TWI721701B (zh) 2021-03-11
TW202122901A TW202122901A (zh) 2021-06-16

Family

ID=76036218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108145128A TWI721701B (zh) 2019-12-10 2019-12-10 動態多功能電源控制器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11146174B2 (zh)
TW (1) TWI721701B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021102634A1 (en) * 2019-11-25 2021-06-03 Tridonic Gmbh & Co Kg Source circuit and power supply and electric system
TWI789265B (zh) * 2022-03-07 2023-01-01 群聯電子股份有限公司 過壓保護裝置、記憶體儲存裝置及過壓保護方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2730022Y (zh) * 2004-09-15 2005-09-28 徐晓宁 自动恢复保护电路型开关电源装置
CN101286719A (zh) * 2007-04-12 2008-10-15 罗姆股份有限公司 电机驱动装置、堵转保护方法及使用了它的冷却装置
CN102130594A (zh) * 2010-01-18 2011-07-20 株式会社村田制作所 开关控制电路以及开关电源装置
CN104037718A (zh) * 2014-06-18 2014-09-10 无锡新洁能股份有限公司 一种单周期电流控制功率模块装置
WO2016037511A1 (zh) * 2014-09-10 2016-03-17 广州金升阳科技有限公司 一种电源保护控制方法
CN107210676A (zh) * 2015-01-21 2017-09-26 三美电机株式会社 电源控制用半导体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101066996B1 (ko) * 2002-10-29 2011-09-22 페어차일드코리아반도체 주식회사 펄스 폭 변조 신호 발생 장치 및 이를 포함하는 스위칭모드 파워 서플라이
CN100442620C (zh) * 2005-02-03 2008-12-10 昂宝电子(上海)有限公司 用于开关电源变换器的多阈值过流保护的系统和方法
WO2011116225A1 (en) * 2010-03-17 2011-09-22 Power Systems Technologies, Ltd. Control system for a power converter and method of operating the same
KR101739550B1 (ko) * 2010-08-05 2017-05-25 페어차일드코리아반도체 주식회사 열 차단부, 이를 포함하는 스위치 제어부, 및 열 차단 보호 동작 제어 방법
US9520769B2 (en) * 2014-04-30 2016-12-13 Stmicroelectronics S.R.L. Wake up management circuit for a switching converter and related wake up method
KR20160070710A (ko) * 2014-12-10 2016-06-20 페어차일드코리아반도체 주식회사 변조 모드 제어 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치
JP2016116285A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
CN105991046A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 凹凸电子(武汉)有限公司 开关电源及其开关控制器
US9912243B2 (en) * 2015-06-01 2018-03-06 Microchip Technology Incorporated Reducing power in a power converter when in a standby mode
TWI551016B (zh) * 2016-01-21 2016-09-21 Power supply and power supply method
JP6969275B2 (ja) * 2017-10-18 2021-11-24 富士電機株式会社 スイッチング電源回路
US10756636B2 (en) * 2017-12-28 2020-08-25 Rohm Co., Ltd. Power control device switchable between multiple operating modes having different power consumption

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2730022Y (zh) * 2004-09-15 2005-09-28 徐晓宁 自动恢复保护电路型开关电源装置
CN101286719A (zh) * 2007-04-12 2008-10-15 罗姆股份有限公司 电机驱动装置、堵转保护方法及使用了它的冷却装置
CN102130594A (zh) * 2010-01-18 2011-07-20 株式会社村田制作所 开关控制电路以及开关电源装置
CN104037718A (zh) * 2014-06-18 2014-09-10 无锡新洁能股份有限公司 一种单周期电流控制功率模块装置
WO2016037511A1 (zh) * 2014-09-10 2016-03-17 广州金升阳科技有限公司 一种电源保护控制方法
CN107210676A (zh) * 2015-01-21 2017-09-26 三美电机株式会社 电源控制用半导体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11146174B2 (en) 2021-10-12
US20210175811A1 (en) 2021-06-10
TW202122901A (zh) 2021-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10770979B2 (en) LLC resonant converter
JP4735072B2 (ja) スイッチング電源装置
US7778048B2 (en) Switching power supply apparatus
AU2014355917B2 (en) Power source apparatus and electric device
US8964430B2 (en) Active snubber circuit and power supply circuit
TWI551016B (zh) Power supply and power supply method
CN101674026B (zh) 一种可自动检测负载的开关电源低待机损耗控制电路
JP5799537B2 (ja) スイッチング電源装置の制御回路及びスイッチング電源装置
US20230170786A1 (en) Driving Control Circuit, Method and Device for Gallium Nitride (GaN) Transistor, and Medium
CN102223064B (zh) 具过载延迟及短路保护机制的串联谐振转换器
WO2016132930A1 (ja) 電源制御用半導体装置
TWI721701B (zh) 動態多功能電源控制器
JP5606877B2 (ja) バックコンバータ
TWI657250B (zh) 電流檢測方法
CN106992671A (zh) 电源供应器及电源供应方法
CN110707957A (zh) 具有过流保护控制的换流装置
US11075585B2 (en) Synchronous rectification circuit and display device
CN112953229A (zh) 动态多功能电源控制器
CN110535362B (zh) 电流检测方法
CN107046276A (zh) 开关电源电压保护电路及电压转换设备
CN114977813A (zh) Llc谐振转换器的控制方法及其适用的llc谐振转换器
TWI608691B (zh) 供電裝置與其控制方法
JP2015226416A (ja) 絶縁型直流電源装置
CN107528462B (zh) 供电装置与其控制方法
KR20150003425A (ko) Ac-오프 상태를 감지하는 전원공급장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees