隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路及方法
2023-05-27 08:27:31
專利名稱：隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路及方法
技術領域：
本發明涉及一種電源轉換器，特別是關於一種電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路及方法。
背景技術：
隔離式電源轉換器需要回授系統反映輸出信息給控制器。二次側回授系統使用穩壓器(shunt regulator TL431)、光耦合器以及外圍的電阻與電容等零件，需要較高的成本。一次側回授系統是直接偵測輔助線圈的電壓信號當作二次側輸出的回授信號，因此可以降低成本，但是二次側的溫度效應可能造成輸出電壓產生誤差。如圖1所示，二次側線圈的匝數和感應電壓分別為Ns及Ns，因此輔助線圈Naux的感應電壓
、，NauxVaux = Vs--[公式 ι]
Ns ,其被分壓器電阻Rfbl及Rfb2分壓為回授電壓Vdetect給控制器10，控制器10參考回授電壓Vdetect控制一次側線圈Np的串聯開關SW，以穩定輸出電壓Vo。然而輸出端 Vo與二次側線圈Ns之間有整流用的輸出二極體D1，其順向偏壓Vdl與溫度有關，所以輸出電壓Vo = Vs-Vdl (T)，[公式 2]其中T表示溫度，會因為溫度的不同而有差異。當系統操作在高溫與低溫的環境下，順向偏壓Vdl因為溫度不同而造成的差異無法反映在回授電壓Vdetect中，因此輸出電壓Vo會隨著溫度而變化，其大小可能超出設定的規格範圍。
發明內容
本發明的目的在於提出一種一次側回授系統的溫度補償電路及方法，以解決隔離式電源轉換器因為環境溫度而產生輸出電壓不同的問題。根據本發明，一種隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，包含回授電路連接該隔離式電源轉換器的輔助線圈，從該輔助線圈的感應電壓產生回授電壓在回授端，以及補償二極體連接於該輔助線圈與該回授端之間，或該回授端與接地端之間。該補償二極體和該隔離式電源轉換器的輸出二極體具有相同的溫度特性，因此因為該補償二極體隨著溫度改變的順向偏壓調整該感應電壓，而抵消該輸出二極體隨著溫度改變的順向偏壓造成的輸出電壓的變化。根據本發明，一種隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，包含從該隔離式電源轉換器的輔助線圈產生的感應電壓產生回授電壓，以及因應溫度的改變而調整該感應電壓，以抵消該隔離式電源轉換器的輸出二極體隨著溫度改變的順向偏壓造成的輸出電壓的變化。該方法是利用與該輸出二極體具有相同溫度特性的補償二極體隨著溫度改變的順向偏壓來調整該感應電壓。
圖1是 現有的一次側回授系統；圖2是根據本發明的實施例；圖3是從圖1的電源轉換器測得的輸出電壓對輸出電流的曲線圖；以及圖4是從圖2的電源轉換器測得的輸出電壓對輸出電流的曲線圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式
做詳細描述。圖2是根據本發明的實施例。回授電路使用電阻分壓器將輔助線圈Naux的感應電壓Vaux分壓而在回授端Vdetect產生回授電壓Vdetect，該電阻分壓器包含電阻Rfb2連接於輔助線圈Naux與回授端Vdetect之間，以及電阻Rfbl連接於回授端Vdetect與接地端之間。補償二極體D2連接於輔助線圈Naux及回授端Vdetect之間，較佳者，其具有和輸出二極體Dl相同的溫度特性，例如兩二極體Dl和D2的順向偏壓Vdl和Vd2均具有負溫度係數，例如每上升I0C, Vdl和Vd2各自下降2mV。從公式2可知，在高溫環境下，由於Vdl下降使得輸出電壓Vo上升，但是補償二極體D2的順向偏壓Vd2也因為高溫而下降，輔助線圈Naux為了要保持回授電壓Vdetect不變，因此感應電壓Vaux將下降，使得Vs依匝數比等比例同步降低，如公式1所示，因而抵消輸出二極體Dl的順向偏壓Vdl受溫度影響造成的輸出電壓Vo的變動。在低溫環境下則是與前述相反的情形，同樣可達到溫度補償的效果。如圖2所示，該偏壓電路包含電阻Rx與補償二極體D2串聯於輔助線圈Naux及回授端Vdetect之間，以及電阻Ry連接於回授端Vdetect及接地端之間。電阻Rx和Ry的電阻值可以從電阻Rfbl、Rfb2的電阻值以及線圈匝數Ns、Naux計算出來。以Vdetect = 2. 5V 為例，從溫度補償電路可知
「 η Vaux-Vdl(T)-2.5 Vaux-2.5 Rfil+ Ry「八』η-^-+"^~=2『5.^Γ^τ,[公式3]將公式1與公式2代入公式3得到丄x i[Vo + vdm\ — _ Vdl(T) 一 2.5} Rx {NsJ
_ +忐+—)].訾-鬥仏徵，[公式4]將公式4對溫度T偏微分得到— χ [^L χ「1. Vd\{T)\ -「丄· Vd2(T)\ 1 Rx \ Ns L^」1_邡JJ+^γΧ^χΓ^·Vdl{T)] = °[公式 5]
Rfil Ns IdT」。因為二極體Dl及D2具有相同的溫度特性，例如將
「β 「δ_
-Vdl(T) = --Vdl(T)代入公式 5，因而得到
οι」L⑴_
權利要求
1.一種隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，該電源轉換器含有二次側線圈連接輸出二極體以提供輸出電壓，以及輔助線圈產生感應電壓，該輸出二極體具有第一順向偏壓隨著溫度改變，其特徵在於，該溫度補償電路包含回授電路連接該輔助線圈，從該感應電壓產生回授電壓在回授端；以及補償二極體連接於該輔助線圈與該回授端之間，或該回授端與接地端之間，其具有第二順向偏壓隨著溫度改變。
2.如權利要求1所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該補償二極體和該輸出二極體具有相同的溫度特性。
3.如權利要求1所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該第一及第二順向偏壓具有相同的溫度係數。
4.如權利要求1所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該補償二極體包含一般二極體。
5.如權利要求1所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，更包含偏壓電路連接該補償二極體，以提供其偏壓電流。
6.如權利要求5所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該偏壓電路包含電阻與該補償二極體串聯於該輔助線圈及該回授端之間。
7.如權利要求5所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該偏壓電路包含第一電阻與該補償二極體串聯於該輔助線圈及該回授端之間；以及第二電阻連接於該回授端與該接地端之間。
8.如權利要求1所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該回授電路包含第一電阻連接於該輔助線圈與該回授端之間；以及第二電阻連接於該回授端與接地端之間。
9.如權利要求8所述的溫度補償電路，其特徵在於，更包含第三電阻與該補償二極體串聯於該輔助線圈及該回授端之間。
10.如權利要求9所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該第三電阻的電阻值由該第一電阻的電阻值以及該二次側線圈對該輔助線圈的匝數比決定。
11.如權利要求8所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，更包含第三電阻與該補償二極體串聯於該輔助線圈及該回授端之間；以及第四電阻連接於該回授端與接地端之間。
12.如權利要求11所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路，其特徵在於，該第三電阻的電阻值由該第一電阻的電阻值以及該二次側線圈對該輔助線圈的匝數比決定。
13.一種隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，該電源轉換器含有二次側線圈連接輸出二極體以提供輸出電壓，以及輔助線圈產生感應電壓，其特徵在於，該溫度補償方法包含從該感應電壓產生回授電壓；以及因應溫度的改變而調整該感應電壓。
14.如權利要求13所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，其特徵在於，該從該感應電壓產生回授電壓的步驟包含將該感應電壓分壓而產生該回授電壓。
15.如權利要求13所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，其特徵在於，該因應溫度的改變而調整該感應電壓的步驟包含根據該輸出二極體的順向偏壓對溫度的特性調整該感應電壓。
16.如權利要求13所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，其特徵在於，該因應溫度的改變而調整該感應電壓的步驟包含以維持該回授電壓不變而調整該感應電壓。
17.如權利要求13所述的隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償方法，其特徵在於，該因應溫度的改變而調整該感應電壓的步驟包含以補償二極體隨著溫度而改變其順向偏壓；以及因應該順向偏壓的改變而調整該感應電壓；其中，該補償二極體和該輸出二極體具有相同的溫度特性。
全文摘要
本發明公開一種隔離式電源轉換器的一次側回授系統的溫度補償電路及方法，利用與輸出二極體具有相同溫度特性的補償二極體隨著溫度改變的順向偏壓調整輔助線圈的感應電壓，以抵消該輸出二極體隨著溫度改變的順向偏壓造成的輸出電壓的變化。
文檔編號H02M1/32GK102255483SQ201010175379
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者林梓誠, 陳昇華, 黃培倫 申請人:日隆電子股份有限公司