多通道功率轉換器的控制電路的製作方法
2023-09-22 14:09:05 2
專利名稱：多通道功率轉換器的控制電路的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及功率轉換器，且更確切地說，涉及開關功率轉換器 的控制電路。
背景技術：
多通道(multi-channels)功率轉換器用來將未經調整的電源轉換成經調整 的電壓和/或電流源。多通道功率轉換器的控制電路產生開關信號，用於穩定 調節輸出端。也就是說，根據功率轉換器的輸出調製開關信號的佔空比(duty cycle)。開關信號需要同步，以減少開關噪聲和電^t幹擾(EMI)。然而，在 輕載或無載情況下，開關以同步進行會產生較高的功率消耗。在最近的研究 中，針對功率轉換器提出了許多在輕載情況下節省其功率損耗的控制電路， 例^口 Yang 申^青"PWM controller having off-time modulation for power converter"的美國專利第6,545,882號，和Yang等人申請"PWM controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise"的美國專利第 6，781，356號。這些現有技術的開關頻率會響應負載的變化而變化，使得控制 電路難以同步開關信號。
發明內容
本發明的目的是提供一種多通道功率轉換器的控制電路，用來控制開關 信號的開關頻率以節省功率。
本發明提供一種多通道功率轉換器的控制電路，以在輕載情況下節省功 率。所述控制電路耦合到功率轉換器的輸出，以產生第一開關信號和第二開 關信號，用來在功率轉換器的輸出處產生第一輸出和第二輸出。第一開關信 號和第二開關信號是分別響應於第一反饋信號和第二反饋信號而產生的。第 一反饋信號和第二反饋信號是根據功率轉換器的輸出而產生的。所述控制電 路包括調製電路和振蕩電路，用以調製開關信號的開關頻率來節省功率。所 述調製電路響應於第 一反饋信號和第二反饋信號而產生調製信號。振蕩電路
耦合到調製電路，以根據調製信號來控制第一開關信號和第二開關信號的開 關頻率。當啟用第二開關信號時，第一開關信號的開關頻率響應於負載的降 低而線性降低。當停用第二開關信號時，第一開關信號間歇操作以進一步省 電。
附圖提供對本發明的進一步理解，其併入本說明書且構成本說明書的一 部分。
本發明的實施例，且與描述內容一起用於解釋本發明的原理。 圖l繪示多通道功率轉換器的實例電路。
圖2繪示根據本發明的多通道功率轉換器的控制電路的優選實施例。
圖3是根據本發明的調製電路的優選實施例。
圖4是根據本發明的振蕩電路的優選實施例。
圖5繪示根據本發明實施例的信號產生器。
圖6繪示根據本發明實施例的控制電路的信號波形。
具體實施例方式
圖l繪示具有兩個開關通道的功率轉換器。第一通道是備用電源供應器 (standby power supply)的第一轉換器。第一轉換器包含開關信號SP以在功 率轉換器的輸出產生輸出V01。第二通道是第二轉換器，第二轉換器包含開 關信號S2，以在功率轉換器的輸出產生另一輸出V02。輸入信號CNT可對輸 出V。2進行開關接通/關斷。輸入信號COT連接到控制電路100以啟用或停用
開關信號S2。控制電路100進一步耦合到功率轉換器的輸出，以分別響應於 反饋信號VFB1和反饋信號VFB2而產生開關信號和開關信號S2。反饋信號 VFB1和反饋信號VFB2由反饋控制電路70產生。反饋控制電路70耦合到功率
轉換器的輸出，為功率轉換器的反饋控制提供誤差放大器。根據輸出V(n和
V02產生反饋信號VFB1和反饋信號VFB2。
圖2繪示根據本發明的控制電路100的優選實施例。控制電路100包括 調製電路200和振蕩電路300，用於省電。調製電路200用於響應於反饋信 號Vn^和反饋信號Vra2產生調製信號SM和間歇信號SN。當調製信號Sm低 於間歇臨界值時，啟用間歇信號SN。控制電路100的輸入端子ON/OFF接
收輸入信號CNT。當啟用輸入信號CNT時，啟用開關信號S2。振蕩電路300
耦合到調製電路200,以根據調製信號SM產生振蕩信號PLS1。振蕩信號PLS1 用以啟用S/R觸發器115。比較器110用來響應於反饋信號Vfb,與斜坡信號 RAMP1的比較而停用S/R觸發器115。振蕩電路300產生斜坡信號RAMP1。 S/R觸發器115的輸出連接到AND門117的輸入。AND門117的另一輸入 通過反相器116耦合到振蕩信號PLS1。 AND門117的輸出產生開關信號S,。 振蕩電路300進一步產生同步信號Syn,其連接到信號產生器350以產 生脈衝信號PLS2和斜坡信號RAMP2。因此，脈衝信號PLS2與振蕩信號 PLS1同步。脈衝信號PLS2用以啟用S/R觸發器125。比較器120用來響應 於反饋信號VFB2與斜坡信號RAMP2的比較而停用S/R觸發器125。 S/R觸 發器125的輸出連接到AND門127的輸入。AND門127的另一輸入通過反 相器126耦合到脈衝信號PLS2。 AND門127的第三輸入連接到輸入信號 CNT。因此，當啟用輸入信號cnt時，AND門127的輸出將產生開關信號S2。 因此，振蕩信號PLSl控制開關信號Si的開關頻率與開關信號S2的開關頻率。
開關信號S2與開關信號S,同步。
圖3是調製電路200的優選實施例。當反饋信號VFB1高於第一臨界值 V^時，運算放大器230、運算放大器231、電阻器236和電晶體235形成第 一電壓到電流轉換器以產生第 一 電流信號。當反饋信號VFB2高於第二臨界值 Vn時，運算放大器210、運算放大器211、電阻器216和電晶體215形成第 二電壓到電流轉換器以產生第二電流信號。第一臨界值V^和第二臨界值 VT2是用於輕載的臨界值。電晶體237和238形成第一電流鏡，以響應於第 一電流信號而產生第三電流信號。電晶體217和218形成第二電流鏡，以通 過開關219接收第二電流信號。輸入信號Cnt控制開關219的開關接通/關斷。 接著，當啟用輸入信號COT時，第二電流鏡將響應於第二電流信號而產生第 四電流信號。與第四電流信號相連的第三電流信號被傳輸到第三電流鏡。晶 體管250、251和252形成第三電流鏡像以產生第五電流信號和調製信號SM。 因此，調製信號SM響應於反饋信號Vra!和反饋信號Vfb2的降低而降低。
第五電流信號與恆定電流206進行比較，以在第五電流信號低於恆定電 流206時產生間歇信號SN。恆定電流206代表間歇臨界值。間歇信號Sn用 以避免音頻噪聲並節省功率而產生。恆定電流205用於向第一電流鏡和第二 電流鏡提供電流。因此，恆定電流205限制調製信號Sm的最大但。
圖4是根據本發明的振蕩電路300的優選實施例。恆定電流310經過開
關311為電容器320充電。電容器320通過開關316放電。具有作用點電壓 (trip-point voltage)VH的比較器325和具有作用點電壓Vl的比校器326連接 到電容器320。比較器325、 326的輸出連接到由NAND門341、 342形成的 鎖存電路(latchcircuit)。在NAND門341的輸出處產生振蕩信號PLS1 。在電 容器320處產生斜坡信號RAMP1。振蕩信號PLS1進一步通過反相器333 用以控制開關311。 AND門332對開關316進行控制。振蕩信號PLS1連接 到AND門332的輸入。AND門332的另一輸入連接到OR門331。 OR門 331的輸入是輸入信號CNT。 OR門331的另一輸入通過反相器330耦合到間 歇信號SN。恆定電流315連接到開關316。此外，調製信號SM連接到開關 316,以使電容器320放電。當啟用輸入信號CwT時，恆定電流315為開關 信號S,和S2提供有限的開關頻率(Iimited switching frequency)。因此，當停 用輸入信號CwT時，電容器320的放電也將受到間歇信號Sw的控制，其中 開關信號S,的開關頻率可降低到低於有限開關頻率。與恆定電流310相關聯 的恆定電流315決定振蕩信號PLS1的最小頻率。如圖3所示的與恆定電流 205相關聯的恆定電流315控制振蕩信號PLS1的最大頻率。比較器327連 接到電容器320，以在斜坡信號RAMP1高於臨界值VR時產生同步信號SYN。 同步信號Syn在AND門345的輸出處產生。AND門345的輸入分別連接到 比較器327和NAND門342。
圖5繪示信號產生器350的電路示意圖。恆定電流360、電容器365、 電晶體362和NOR門形成單觸發電路(one-shot circuit),以響應於同步信號 Syn的上升沿(rising edge)而產生脈衝信號PLS2。同步信號S，通過反相器 361耦合到電晶體362。在AND門382的輸出處產生脈衝信號PLS2。 AND 門382的輸入通過輸入信號Cnt和NOR門381的輸出而連接。恆定電流370、 電容器375和電晶體372形成斜坡信號產生器(ramp signal generator),以響 應於同步信號SvN的啟用而產生斜坡信號RAMP2。電晶體372通過反相器 361耦合到同步信號Syn。圖6繪示振蕩信號PLS1 、脈衝信號PLS2和斜坡 信號RAMP1、 RAMP2的信號波形。當啟用輸入信號COT時，響應於調製信
號SM而調製開關信號S!和開關信號S2的開關頻率。當停用輸入信號CNT時， 響應於調製信號SM和間歇信號SN而調製開關信號Si的開關頻率。開關信號
S!和S2的最大接通時間(maximum on time)是固定的。增加開關信號S!和S2
的關斷時間將降低開關信號St和S2的開關頻率。
雖然已參考本發明的優選實施例特別繪示和描述了本發明，但所屬領域 的普通技術人員將了解，可在不違背附加權利要求書中所界定的本發明的精 神和範疇的前提下對其進行各種形式和細節上的變化。
權利要求
1.一種多通道功率轉換器的控制電路，所述控制電路耦合到所述多通道功率轉換器的輸出，以產生第一開關信號和第二開關信號，用於在所述多通道功率轉換器的所述輸出處產生第一輸出和第二輸出；其中所述第一開關信號和所述第二開關信號是分別響應於第一反饋信號和第二反饋信號而產生的，所述第一反饋信號和所述第二反饋信號是根據所述多通道功率轉換器的所述輸出而產生的，所述控制電路包括調製電路，用於響應於所述第一反饋信號和所述第二反饋信號而產生調製信號和間歇信號，其中當所述調製信號低於臨界值時啟用所述間歇信號；輸入端子，用於接收輸入信號，其中所述第二開關信號由所述輸入信號控制；以及振蕩電路，其耦合到所述調製電路，用於根據所述調製信號而產生振蕩信號，其中所述振蕩信號用來控制所述第一開關信號的開關頻率和所述第二開關信號的開關頻率；其中當啟用所述輸入信號時，所述第一開關信號和所述第二開關信號的所述開關頻率響應於所述調製信號而受到調製，以及當停用所述輸入信號時，所述第一開關信號的所述開關頻率響應於所述調製信號和所述間歇信號而受到調製。
2. 根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中所述調製 信號響應於所述第 一反饋信號和所述第二反饋信號的降低而降低。
3. 根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中所述間歇 信號用以避免音頻噪聲並節省功率而產生。
4. 根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中所述第一 和第二開關信號的最大接通時間是固定的，以及所述第一和第二開關信號的 所述開關頻率隨著所述第一和第二開關信號的關斷時間的增加而降低。
5. —種多通道電源的控制電路，所述控制電路耦合到功率轉換器的輸 出，以產生第一開關信號和第二開關信號，用於在所述多通道功率轉換器的 所述輸出處產生第一輸出和第二輸出；其中所述第一開關信號和所述第二開 關信號是分別響應於第一反饋信號和第二反饋信號而產生的；以及其中所述 第 一反饋信號和所述第二反饋信號是根據所述功率轉換器的所述輸出而產 生的；所述控制電路包括調製電路，用於響應於所述第一反饋信號和所述第二反饋信號而產生調 制信號；以及振蕩電路，其耦合到所述調製電路，用於根據所述調製信號而控制所述 第一開關信號的開關頻率和所述第二開關信號的開關頻率；其中當啟用所述第二開關信號時，所述第一開關信號的所述開關頻率響 應於所述多通道功率轉換器的負載的降低而降低，以及當停用所述第二開關 信號時，所述第一開關信號間歇操作。
6. 根據權利要求5所述的多通道電源的控制電路，其中所述調製信號響 應於所述第 一反饋信號和所述第二反饋信號的降低而降低。
7. 根據權利要求5所述的多通道電源的控制電路，其中所述第一和第二 開關信號的最大接通時間是固定的，以及所述第一和第二開關信號的所述開 關頻率隨著開關信號的關斷時間的增加而降低。
8. —種功率轉換器的控制電路，所述控制電路耦合到所述功率轉換器的輸出，以產生第一開關信號和第二開關信號，用於在所述功率轉換器的所述 輸出處產生第一輸出和第二輸出，其中所述第一開關信號和所述第二開關信 號是分別響應於第 一反饋信號和第二反饋信號而產生的，以及所述第 一反饋 信號和所述第二反饋信號是根據所述功率轉換器的所述輸出而產生的，所述 控制電路包括調製電路，用於響應於所述第一反饋信號而產生調製信號；以及 振蕩電路，其耦合到所述調製電路，用於根據所述調製信號而控制所述第一開關信號的開關頻率；其中當啟用所述第二開關信號時，所述第一開關信號的所述開關頻率響應於所述功率轉換器的負載的降低而降低，以及當停用所述第二開關信號時，所述第一開關信號間歇操作。
9. 根據權利要求8所述的功率轉換器的控制電路，其中當啟用所述第二 開關信號時，所述第二開關信號與所述第一開關信號同步。
10. 根據權利要求8所述的功率轉換器的控制電路，其中所述第一開關 信號的最大接通時間是固定的，所述第一開關信號的所述開關頻率隨著所述 第一開關信號的關斷時間的增加而降低。
11. 一種電源供應器的控制電路，所述控制電路耦合到功率轉換器的輸 出，以產生第一開關信號和第二開關信號，用於在功率轉換器的所述輸出處 產生第一輸出和第二輸出，其中所述第一開關信號和所述第二開關信號是分 別響應於第 一反饋信號和第二反饋信號而產生的，以及所述第 一反饋信號和 所述第二反饋信號是根據所述功率轉換器的所述輸出而產生的，所述控制電路包括調製電路，用於響應於所述第一反饋信號和所述第二反饋信號而產生調製信號；以及振蕩電路，其耦合到所述調製電路，用於根據所述調製信號而控制所述 第一開關信號的開關頻率和所述第二開關信號的開關頻率；其中當啟用所述第二開關信號時，所述第一開關信號的所述開關頻率響 應於所述功率轉換器的負載的降低而降低，以及當停用所述第二開關信號 時，所述第一開關信號的所述開關頻率低於有限的開關頻率。
12.根據權利要求11所述的電源供應器的控制電路，其中所述第一和第 二開關信號的最大接通時間是固定的，所述第一和第二開關信號的所述開關 頻率隨著所述第 一和第二開關信號的關斷時間的增加而降低。
全文摘要
本發明提供一種多通道(multi-channels)功率轉換器的控制電路，以在輕載情況下節省功率。控制電路包括調製電路和振蕩電路，以調製開關信號的開關頻率來達到省電。調製電路響應於第一反饋信號和第二反饋信號而產生調製信號。振蕩電路耦合到調製電路，以根據調製信號來控制開關信號的開關頻率。當啟用第二開關信號時，第一開關信號的開關頻率可響應於負載的降低而線性降低。當停用第二開關信號時，第一開關信號的開關頻率就可進一步降低。
文檔編號H02M3/335GK101106331SQ200710109589
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月27日 優先權日2006年9月11日
發明者楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司