多通道多相位功率轉換器的切換式控制電路的製作方法
2023-12-08 07:26:01 2
專利名稱：多通道多相位功率轉換器的切換式控制電路的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種功率轉換器，尤指一種功率轉換器的切 換式控制電路。
背景技術：
就目前技術而言，需要功率轉換器提供大電流之下，是會降 低功率轉換器的功率效能，功率轉換器的功率損失與功率轉換器
的電流呈指數比例關係，其可表示為如下 Ploss = I2 x R
其中，I表示功率轉換器的一切換電流；R表示切換裝置的阻抗， 例如電感及電晶體等的等效電阻值。
因此，藉由並聯技術可有效減少功率轉換器的功率損耗。具 有功率因子修正(power factor correction; PFC)的功率轉換器可 用以改善交流電源的功率因子，功率因子修正電路的詳細技術已 揭露於習知相關文獻，例如美國專利第7,116,090"Switching control circuit for discontinuous mode PFC converters"。
本發明提出 一 種多通道多相位功率轉換器的切換式控制電 路，其可降低功率轉換器的切換噪音與電流漣波，而增加功率轉
換器的效能，以有效解決習用功率轉換器的問題。
發明內容
本發明的目的之一，在於提供一種多通道-多相位功率轉換 器的切換式控制電路，其可降低功率轉換器的切換噪音與電流漣波，以增加功率轉換器的效能。
本發明的目的之二，在於提供一種多通道多相位功率轉換器 的切換式控制電路，其包含主控制電路與從屬控制電路，功率轉 換器處於輕載時，主控制電路會截止從屬控制電路，以達節省功 率轉換器的功率損耗的目的。
為了達到上述的目的，本發明是提供一種多通道多相位功率
轉換器的切換式控制電路，其包含有
一主控制電路，耦接於該功率轉換器的 一輸入端與 一輸出端 和一第一電流偵測組件，而分別接收一線輸入訊號、 一回授訊號 與 一第 一電流訊號，該回授訊號相關聯於該功率轉換器的一輸出 電壓，該主控制電路依據該線輸入訊號與該回授訊號產生一乘數 訊號，並依據該乘數訊號與該第一電流訊號產生一第一切換訊號 而切換該功率轉換器的一第一電感，該第一電流訊號相關聯於該 第一電感的一切換電流；以及
一從屬控制電路，耦接於該主控制電路與一第二電流偵測組 件，而分別4妻收該乘tt訊號、該第一切換訊號與一第二電流訊號， 該從屬控制電^各依據該乘數訊號、該第 一切換訊號與該第二電流 訊號產生一第二切換訊號，而切換該功率轉換器的一第二電感， 該第二電流訊號相關聯於該第二電感的 一切換電流。
本發明還同時公開一種多通道多相位功率轉換器的切換式 控制電路，其包含有
一主控制電路，耦接於一第一電流偵測組件並接收一第一電 流訊號，該主控制電路依據該功率轉換器的 一輸入電壓與 一輸出 電壓產生一乘數訊號，並依據該乘數訊號與該第 一電流訊號產生 一第一切換訊號而切換該功率轉換器的一第一電感；以及
一從屬控制電路，耦接於該主控制電^各與一第二電流偵測組件，而分別接收該乘數訊號、該第一切換訊號與一第二電流訊號， 該從屬控制電路依據該乘數訊號、該第 一切換訊號與該第二電流 訊號產生一第二切換訊號，而切換該功率轉換器的一第二電感。
本發明具有的有益效果本發明提供一種多通道多相位功率 轉換器的切換式控制電路，其運作於一連續電流模式(Continuous Current Mode; CCM),而提高功率轉換器的效能，多相位技術 包含同步與相位移，以降低切換噪音與電流漣波。本發明的切換 式控制電路包含一主控制電路與一從屬控制電路，主控制電路依 據功率轉換器的一輸入電壓與一輸出電壓而產生一乘數訊號，並
且依據乘數訊號與一第一電流訊號而產生一第一切換訊號，以切 換功率轉換器的一第一電感，第一電流訊號產生於一第一電流偵
測組件，從屬控制電路依據乘數訊號、第一切換訊號與一第二電 流訊號而產生一第二切換訊號，以切換功率轉換器的一第二電 感，第二電流訊號產生於一第二電流偵測組件。 一旦，功率轉換 器處在輕載時，乘數訊號-即為禁能而截止第二切換訊號，以截止 從屬控制電路，而節省功率轉換器的功率損耗。
圖1是本發明的一較佳實施例的具多通道多相位功率因子
修正的功率轉換器的電路圖2是本發明的一較佳實施例的主控制電路的電路圖； 圖3是本發明的 一較佳實施例的電源管理電路的電路圖； 圖4是本發明的一較佳實施例的從屬控制電路的電路圖； 圖5是本發明的一較佳實施例的同步電路的電路圖； 圖6是本發明的另一較佳實施例的具多通道多相位功率因
子修正的功率轉換器的電路圖；圖7是本發明的另一較佳實施例的主控制電路的電路圖； 圖8是本發明的另一較佳實施例的主控制電路的積分電路 的電^各圖9是本發明的另 一較佳實施例的從屬控制電路的電路以及
圖10是本發明的另一較佳實施例的從屬控制電路的積分電
^各的電^各圖。
圖號簡單說明
10第一電感15第二電感
20第一功率開關25第二開關
30二極體35 二極體
40濾波電容50輸入電阻
51電阻52電阻
60第一電流偵測組件61第一電流偵測組件
65第二電流偵測組件66第二電流偵測組件
75電阻76電阻
100主控制電路110電晶體
111電晶體112電晶體
113電晶體114電晶體
117過濾電路118電容
119電阻120電壓》文大器
121電阻123電阻
125放大器130電容
150乘除法電^各153電阻
154電阻160電流放大器
165電容170開關
10171反相器175開關
180比較器181反相器
185RS正反器190與門
200振蕩器300電源管理電3各
310放大器311電晶體
312電阻315電晶體
316電晶體320放大器
321電晶體322電阻
325電晶體326電晶體
350電容351電流源
360開關371反相器
372反相器400從屬控制電路
421電阻423電阻
425放大器450緩衝器
451低電壓比較器453電阻
454電阻460電流;故大器
465電容480比較器
481與門485D型正反器
500同步電路510放大器
511電晶體512電晶體
513電晶體514電晶體
520反相器521電晶體
525電容530最大工作周期比較器
540磁滯緩衝器541D型正反器
542反相器543電晶體
545電容560電流源image see original document page 121804電流"05 電流
IAC線輸入訊號IAC輸入端
PLSA第一脈波訊號PLSB第二脈波訊號
腿P斜坡訊號第一切換訊號
s2第二切換訊號SG 控制訊號
VM輸出端第一電流訊號
V2第二電流訊號VA 第一電流訊號
vB第二電流訊號V0 輸出電壓
vR參考訊號VM乘數訊號
v 第一積分訊號VI2第二積分訊號
vDD供應電壓VFB回糹受訊號
Vjn輸入電壓VTH低電壓門坎
vR3參考訊號VRz參考電壓
Vsaw鋸齒訊號VS輸出端
FS輸出端MD最大工作周期訊號
具體實施例方式
為使對本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一 步的了
解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下 請參閱圖1,其為本發明的一實施例的具多通道多相位功率 因子修正的功率轉換器的電路圖。如圖所示，功率轉換器包含一 主控制電路(M) 100與一從屬控制電路(S) 400，主控制電路 100產生一第一切換訊號S!並傳送至一第一功率開關20，而切 換一第一電感10,以進行功率因子修正(power factor correction; PFC)。第一電感10的運作為第一PFC通道，第一電感IO的一 輸入端耦接於一輸入電壓V,第一電感10的一輸出端經由一二極體30耦接於功率轉換器的一輸出電壓V0。 一濾波電容40耦 接於功率轉換器的 一輸出端與 一接地端之間，以濾波輸出電壓 V0。從屬控制電路400產生一第二切換訊號S2並傳送至一第二 開關25,而切換一第二電感15。第二電感15的運作為第二PFC 通道，第二電感15的一輸入端亦耦接於輸入電壓Vjn,第二電感 15的一輸出端經由一二極體35耦接於功率轉換器的輸出電壓 V0,以與第一PFC通道分擔輸出電流。
再參閱圖1,主控制電路100經由一輸入電阻50耦接於功 率轉換器的一輸入端，以接收一線輸入訊號IAC,且主控制電路 100經由 一分壓電路耦接於功率轉換器的 一輸出端，以接收一 回 授訊號VpB。上述的分壓電3各包含有一電阻51與一電阻52。線
輸入訊號Uc與回授訊號Vra分別相關聯於功率轉換器的輸入電
壓VrN與輸出電壓Vo。電阻51與電阻52相串聯，並且耦接於 輸出端與接地端之間。主控制電路100的一回授端FB耦接於分 壓電路，以接收回授訊號Vra。主控制電路100的一輸入端IAC 經由輸入電阻50耦接於輸入電壓VIN,以接收線輸入訊號IAC。 主控制電路100依據線輸入訊號Uc與回授訊號VFB,而在一輸 出端VM產生一乘數訊號(multiplier signal) VM,即乘數訊號 VM是依據功率轉換器的輸入電壓Vw與輸出電壓Vo所產生。主 控制電路100亦耦接於一第一電流偵測組件60,以4妻收一第一 電流訊號VP第一電流偵測組件60依據第一電感10的一切換 電流而產生第一電流訊號V!，第一電流偵測組件60的一較佳實 施例為一電阻。主控制電^各IOO依據乘數訊號VM與第一電流訊 號V!產生第一切換訊號Sl7以切換第一電感10。
再參閱圖1,從屬控制電路400耦接於主控制電路100,以 接收乘數訊號VM與第 一切換訊號Si 。從屬控制電路400的 一輸入端VM耦接於主控制電路100的輸出端VM,以接收乘數訊號 VM。從屬控制電路400的一輸入端IN耦接於主控制電路100, 以接收第一切換訊號Si。從屬控制電路400亦耦接於一第二電流 偵測組件65，以接收一第二電流訊號V2,第二電流偵測組件65 依據第二電感15的一切換電流而產生第二電流訊號V2。第二電 流偵測組件65的一壽交佳實施例為一電阻。
再參閱圖1,從屬控制電路400依據乘數訊號VM、第一切 換訊號S！與第二電流訊號V2而產生第二切換訊號S2,以切換第 二電感15。第二切換訊號S2同步於第一切換訊號S"第一切換
訊號Si運作於第一相位，而第二切換訊號S2運作於第二相位。
一可調整組件耦接於從屬控制電路400的一輸出端VS，例如一 電阻75,用於決定第一切換訊號Si與第二切換訊號Sz之間的相 位移的延遲時間，如此可降低第一切換訊號Si與第二切換訊號 S2的切換噪音。 一電阻76耦接於從屬控制電^各400的一輸出端 FS。
請參閱圖2,其為本發明的一較佳實施例的主控制電路的電 路圖。如圖所示，主控制電路100包含一乘除法電路150與一電 源管理電路(PM) 300。 一電壓放大器120的一負輸入端接收回 授訊號VFB,而電壓》支大器120的一正輸入端接收一參考訊號 VR。一電壓補償組件耦接於電壓放大器120的一輸出端與接地端 之間，電壓補償組件的一實施例為一電容130。電壓》文大器120 的輸出端產生一訊號A，訊號A相關聯於回授訊號VFB。線輸入 訊號lAC相關聯於輸入電壓並經由複數電流鏡而產生一訊 號B，該些電流鏡包含複數電晶體110、 111、 112、 113與114。 一電流鏡包含電晶體110與111,電晶體IIO的一汲極耦接於線 輸入訊號Iac與電晶體110和111的閘極，電晶體110和111的源極耦接於接地端。 一電流鏡包含電晶體112與113,電晶體112 與113的源極耦接於一供應電壓VDD,電晶體112的一汲極耦接 於電晶體111的一汲極與電晶體112和113的閘極。 一電流鏡包 含電晶體112和114,電晶體114的一源極亦耦接於供應電壓 VDD，電晶體114的一閘極耦接於電晶體12的閘極，電晶體114 的一汲才及產生訊號B。
復參閱圖2, —濾波電^各117依據線豐lr入訊號lAc而產生一 訊號C,過濾電路117包含有一電容118與一電阻119,電容118 與電阻119相互並聯，且耦接於電晶體113的汲極與接地端之間， 訊號C為一直流電壓且相關聯於線輸入訊號IAC。三訊號A、 B 與C傳送至乘除法電^各150的輸入端，乘除法電^各150的一輸出 端經由一衰減器而耦接於一電流放大器160的一正輸入端，衰減 器包含有一電阻153與一電阻154，電阻153與154相串聯並耦 才妄於乘除法電^各150的輸出端與接地端之間。電流;故大器160的 一負輸入端經由一反相放大器接收第一電流訊號Vi,反相放大 器包含一放大器125與兩電阻121和123,電阻121耦接於放大 器125的一負輸入端，放大器125的負輸入端經由電阻121接收 第一電流訊號V!,;故大器125的一正輸入端耦4妻於4妻地端，電 阻123耦接於放大器125的負輸入端與放大器125的一輸出端的 間，力文大器125的輸出耦接於電流放大器160的負輸入端。 一電 流補償組件耦接於電流放大器160的一輸出端與接地端之間，電 流補償組件的一實施例可為一電容165。乘除法電^各150依據該 些訊號A、 B與C產生乘數訊號VM,乘除法電路150產生乘數 訊號VM的技術已揭露於楊先生所提的美國專利第6，812，769號 "Switched charge multiplier畫divider"。
復參閱圖2,電源管理電路300的兩輸入端分別接收訊號A
16與C，訊號A相關聯於回授訊號VFB,訊號C相關聯於線輸入訊 號IAC。電源管理電路300依據訊號A與C產生一控制訊號SG 與一電流訊號Ic,電流訊號lG耦接於回授訊號VFB。 一開關170 的一端耦接乘除法電路150的輸出端，開關170的另一端輸出乘 數訊號VM。 一開關175的一端接收乘數訊號VM，而另一端則耦 接於接地端。 一反相器171的一輸入端耦接於電源管理電-各300 的一輸出端，以接收控制訊號Sc，控制訊號Sc用於導通或截止 開關170,控制訊號Sc經由反相器171而用於導通或截止開關 175。一旦，控制訊號Sc位於一高準位且開關170導通而開關175 截止時，乘數訊號VM將會致能；相對地，控制訊號SG位於一低 準位且開關170截止而開關175導通時，乘數訊號Vm將會禁能。 復參閱圖2,主控制電路100更包含有一振蕩器(OSC)200 與一脈寬調製電路(Pulse Width Modulation, PWM),振蕩器200 .產生一第一脈波訊號PLSA與一鋸齒訊號VSAW。脈寬調製電^各 包含一比較器180、 一反相器181、 一 RS正反器185與一與門 190,比較器180的一正輸入端接收鋸齒訊號VSAW,比較器180 的一負輸入端則耦接於電流放大器160的輸出端，以接收一誤差 訊號，此誤差訊號相關聯於乘數訊號VM與第一電流訊號Vh RS 正反器185的一設定輸入端S耦接于振蕩器200，以接收第一脈 波訊號PLSA, RS正反器185的一重置輸入端R耦接於比較器 180的一輸出端，比較器180比較鋸齒訊號VsAw與誤差訊號， 以在鋸齒訊號VsAw高於誤差訊號時而重置RS正反器185。與門 190的一第一端經由反相器181接收第一脈波訊號PLSA，以產 生一最大工作周期(maximumduty-cycle),與門190的一第二端 耦接RS正反器185的一輸出端Q,與門190的一輸出端則產生 第一切換訊號S"依據上述說明可知，脈寬調製電路依據乘數訊號VM、第一電流訊號Vp第一脈波訊號PLSA與鋸齒訊號VSAW， 而產生第一切換訊號Si。
請參閱圖3，是本發明的一較佳實施例的電源管理電路的電 路圖。如圖所示，相關聯於回授訊號VpB的訊號A經由一第一電 壓對電流轉換電路而產生一電流1316,其產生於一電晶體316的 一汲極。第一電壓對電流轉換電路包含一放大器310、 一電晶體 311、 一電阻312與一第一電流鏡，第一電流鏡包含一電晶體315 與電晶體316。放大器310的一正輸入端接收訊號A,放大器310 的一輸出端耦接電晶體311的一閘極，放大器310的一負輸入端 耦接電晶體311的一源極，電阻312耦接於電晶體311的源極與 接地端之間，電晶體311的一汲極耦接電晶體315的一汲極與晶 體管315和316的閘才及，電晶體315和316的源極耦接供應電壓 VDD，電晶體316的汲才及產生電流1316。
承接上述，相關聯於線輸入訊號lAC的訊號C經由一第二電
壓對電流轉換電路產生一電流1326,其產生於一電晶體326的一 汲極，第二電壓對電流轉換電路包含一》文大器320、 一電晶體 321、 一電阻322與一第二電流鏡，第二電流鏡包含一電晶體325 與電晶體326。放大器320的一正輸入端接收訊號C,放大器320 的一輸出端耦接電晶體321的一閘極，電晶體321的一源極耦接 放大器320的一負輸入端，電阻322耦接於電晶體321的源極與 接地端之間，電晶體321的一汲極耦接電晶體325的一汲極與晶 體管325和326的閘極，電晶體325與326的源才及耦接於供應電 壓VDD，電晶體326的汲^l產生電流1326。
復參閱圖3, —電流源351耦接於電晶體326的汲極與接地 端之間，電流源351與電流1326構成用於輕載下的一輕載門坎。 一電容350的一第一端耦接於電晶體316與326的汲極，電容350的一第二端則耦接於接地端。 一反相器371的一輸入端耦接 於電容350的第一端，反相器371的一輸出則用於導通或截止一 開關360,以致能或禁能電流訊號IG。開關360的一第一端耦接 於供應電壓VoD,而開關360的一第二端產生電流訊號lG。 一反 相器372的一輸入端耦接於反相器371的輸出端，反相器372的 一輸出端產生控制訊號SG。
承接上述，當電流1316小於輕載門坎時，電源管理電路300 將產生控制訊號Sc,以截止乘數訊號VM。如圖2所示，電源管 理電路300用於依據回授訊號VFB的振幅而致能或禁能乘數訊號
VM。當回授訊號Vra小於輕載門坎時，乘數訊號VM將被禁能。
電源管理電路300更依據線輸入訊號.lAc而控制乘數訊號Vm的 導通狀態或截止狀態，當輸入電壓ViN增加時，線輸入訊號IAC 亦會隨的增加，而提高電流1326並降低該輕載門坎的準位。此外，
當控制訊號Sc3位於低準位且乘數訊號VM禁能時，電源管理電路
300將產生電流訊號IG並耦接於回授訊號VFB。電流訊號IG將產
生一;茲滯效應，以導通/截止乘數訊號VM。
請參閱圖1與圖2,功率轉換器的輸出電壓Vo可表示如下 Vo = ^i^xvr ------------------------------------------ (1)
R52
、,fR51 + R52 r、, R51XR52、m 、
Vo = {~^——x[Vr陽(Igx^~~^~)]} ------------------- (2)
R52 R51 + R52
其中，R51與R52為包含電阻51與電阻52的分壓電路的電阻值； VR為電壓放大器120的參考訊號。當電流訊號Ic禁能且控制訊 號Sc為高準位時，功率轉換器的輸出電壓Vo的值如方程式(1 ) 所示，在此狀態下，回授訊號VFB是高於輕載門坎且乘數訊號
VM為致能。當電流訊號I(3致能且控制訊號S(3為低準位時，功率
轉換器的輸出電壓Vo的值如方程式(2)所示，而且此時的回授 訊號Vra是低於輕載門坎且乘數訊號VM為禁能。 一般來說，當
19功率轉換器的輸出端是在輕載時，輸出電壓Vo將會增加，而可 能會發生一過電壓，所以本發明在乘數訊號VM為禁能時，是會
降低輸出電壓V0以達到一過電壓保護。輸出電壓V0的值是由電 阻51和52所構成的分壓電路的等效電阻值與比例所決定。
請參閱圖4，其是本發明的一較佳實施例的從屬控制電路的 電路圖。如圖所示，從屬控制電路400包含一同步電路(SYN) 500、 一電流控制單元、 一脈寬調製電路(PWM)與一低電壓比 較器451。同步電路500經由輸出端VS與FS耦接於圖1所示的 電阻75與76,同步電^各500經由輸入端IN而接收第一切換訊 號S!,同步電路500依據第一切換訊號S!與第二切換訊號S2而 產生一第二脈波訊號PLSB、 一最大工作周期訊號MD與一斜坡 訊號RMP。電流控制單元包含一反相放大器、 一緩衝器450、 一 衰減器、 一電流;故大器460與一電流補償組件，電流;改大器460 的一負輸入端經由反相放大器而接收第二電流訊號V2,反相放 大器包含一放大器425與兩電阻421和423。電流放大器460的 一正輸入端經由緩衝器450與衰減器而接收乘數訊號VM,衰減 器包含兩電阻453和454,電流;故大器460依據第二電流訊號 V2與乘數訊號VM,而於一輸出端產生一誤差訊號。電流補償組 件耦接於電流放大器460的輸出端與接地端之間，電流#卜償組件 的一實施例可為一電容465。
承接上述，電阻421耦接方文大器425的一負輸入端，且放大 器425的負輸入端經由電阻421而接收第二電流訊號V2，放大 器425的一正輸入端耦接於接地端。電阻423耦接於放大器425 的負輸入端與一輸出端之間，放大器425的輸出端耦接電流放大 器460的負輸入端。電阻453與454相串聯且耦接於緩衝器450 的一輸出端與接地端之間，電阻453與454的一連接點是耦接於電流放大器460的正輸入端，緩衝器450的一正輸入端接收乘數 訊號VM,且緩衝器450的一負輸入端耦接緩衝器450的輸出端。 復參閱圖4,脈寬調製電路包含有一比較器480、 一與門481 與一D型正反器485， D型正反器485的一頻率輸入端CK接收 第二脈波訊號PLSB, D型正反器485的一輸入端D耦接供應電 壓VDD， D型正反器485的一重置輸入端R耦接與門481的一輸 出端，D型正反器485的一輸出端Q輸出第二切換訊號S2。與 門481的一第一輸入端接收最大工作周期訊號MD,以決定第二 切換訊號S2的一最大工作周期。比較器480的一正輸入端接收 斜坡訊號RMP,比壽交器480的一負輸入端耦接電流;改大器460,
以接收相關聯於乘數訊號vm與第二電流訊號V2的誤差訊號。與
門481的一第二輸入端耦接比較器480的一輸出端，比較器480 比較斜坡訊號RMP與誤差訊號，並在斜坡訊號RMP小於誤差 訊號時，而重置D型正反器485以決定第二切換訊號82的一脈 波寬度。低電壓比較器451的一正輸入端接收乘數訊號VM,低 電壓比較器451的一負輸入端接收一低電壓門坎VTh，與門481 的一第三輸入端耦接低電壓比較器451的一輸出端，低電壓比較 器451比較乘數訊號VM與低電壓門坎VTH,並在乘數訊號VM 小於低電壓門坎vth時，而重置D型正反器485以限制第二切
換訊號S2的脈波寬度。此外，當乘數訊號vm禁能時，第二切換
訊號S2將被截止而截止從屬控制電路400,以節省功率轉換器的 功率損耗。請復參閱圖1與圖2，藉由包含電阻51與52的分壓 電路的等效電阻值，是可調整用於導通/截止乘數訊號VM的磁滯 範圍與調整輸出電壓V0所需減少的振幅。
請參閱圖5,是本發明的一較佳實施例的同步電路的電路圖。 如圖所示，同步電路500包含一斜坡訊號產生電路、 一最大工作周期比較器530與一脈波產生電路。斜坡訊號產生電路包含一電 壓對電流轉換電路、 一電流鏡、 一反相器520、 一電晶體521與 一電容525。電壓對電流轉換電路包含一放大器510與一電晶體 511， 一參考電壓VRz供應於電壓對電流轉換電路並藉由從屬控 制電路400的輸出端FS與電阻76,而在電晶體511的一汲極產 生一電流1512,電流1512的振幅決定於電阻76。參考電壓VRz供 應於》文大器510的一正輸入端，》文大器510的一負輸入端耦4妄於 電晶體511的一源極，電晶體510的一輸出端耦接於電晶體511 的一閘極，電晶體511的源極更耦接輸出端FS，以連接電阻76, 電晶體511的汲;敗產生電流1512。
..承接上述，電流鏡包含電晶體512與513,而依據電流152 在電晶體513的一汲極產生一電流1513，電晶體512的一汲極耦 接電晶體511的汲極與電晶體512和513的閘極，電晶體512與 513的源極皆耦接於供應電壓VDD,電晶體513的汲極產生電流 1513。電晶體521的一閘極經由反相器520而接收第二切換訊號 S2,電晶體521的一汲極耦接該電流鏡而接收電流1513，電流1513 相關聯於電流1512，電晶體521的一源極耦接於接地端。電容525 耦接於電晶體521的源極與汲極之間。電流1513用於對電容525 進行充電，當第二切換訊號S2截止時，電晶體521會導通而對 電容525進行放電。電容525依據第二切換訊號S2而產生斜坡 訊號RMP，斜坡訊號RMP的一斜率可透過從屬控制電路400的 輸出端FS的電阻76而進行調整。 一參考訊號V^供應至最大工 作周期比較器530的一正輸入端，而最大工作周期比較器530的 一負輸入端則接收斜坡訊號RMP,最大工作周期比較器530的 一輸出端產生該最大工作周期訊號MD,以決定第二切換訊號S2 的最大工作周期。再參閱圖5，脈波產生電路包含一磁滯緩衝器540、 一D型 正反器541、 一重置電路、 一反相器542、 一電晶體543、 一電 流鏡、 一電容545、 一電流源560、 一比較器561與一反相器562。 D型正反器541的一頻率輸入端CK經由磁滯緩衝器540而接收 第一切換訊號Sl7供應電壓VoD供應於D型正反器541的一輸 入端D, D型正反器541的一重置輸入端R耦接於重置電路，重 置電路用於重置D型正反器541。電流鏡包含電晶體512與514， 並依據電流1512而在電晶體514的一汲極產生一電流1514，晶體 管514的一閘極耦接於電晶體512的閘極，電晶體514的源極耦 接於供應電壓VDD。電晶體543的一閘極經由反相器542耦接D 型正反器541的一輸出端Q,電晶體543的一汲極耦接電晶體 514的汲極以4妄收電流1514,電流1514相關聯於電流1512,電晶體 543的一源極耦接於接地端。電容545耦接於電晶體543的汲極 與源極之間，電流1514用於對電容545進行充電， 一旦D型正反 器541.的輸出端Q禁能時，則會導通電晶體543而對電容545 進行放電。比較器561的一負輸入端耦接電晶體543的汲極與電 容545，比較器561的一正輸入端經由電流源560而耦接供應電 壓VDD。本發明透過從屬控制電路400的輸出端VS，可藉由調 整組件例如電阻75，而決定第一切換訊號S！與第二切換訊號S2 間的相位移的 一延遲時間。
再參閱圖5,重置電^各包含一電流源570、 一電晶體571、 一電容572與一反相器573,重置電路耦接於比較器561的一輸 出端，以在電容545的一訊號高於輸出端VS的一訊號時，而重 置D型正反器541的輸出端Q。電晶體571的一閘極耦接比較 器561的輸出端，電晶體571的一源極耦接於接地端，電晶體 571的一汲極經由電流源570而耦接供應電壓VDD。電容572耦接於電晶體571的汲極與源極之間。反相器573的一輸入端耦衝妻 電晶體571的汲極與電容572,反相器573的一輸出端用於重置 D型正反器541的輸出端Q。承接上述，反相器562的一輸入端耦接比較器561的輸出端 與重置電路，反相器562的一輸出端產生第二脈波訊號PLSB。 第一切換訊號S!與第二切換訊號S2間的相位移的延遲時間是依 據電流1514與電容545所產生。第二脈波訊號PLSB的一脈波寬 度決定於電流源570與電容572。然而，同步電^各500依據第一 切換訊號Si而產生第二脈波訊號PLSB，且同步電路500依據第 二切換訊號S2而產生最大工作周期訊號MD。第二脈波訊號 PLSB用於致能第二切換訊號S2,而最大工作周期訊號MD是用于禁能第二切換訊號S2以及決定第二切換訊號S2的最大工作周期。上述的斜坡訊號RMP是相關聯於乘數訊號Vm與第二屯流 訊號V"以決定第二切換訊號S2的脈波寬度。請參閱圖6,其是本發明的另一較佳實施例的多通道多相位 功率轉換器的電路圖。如圖所示，主控制電路100產生第一切換 訊號S!並傳送至第一功率開關20,以切換第一電感10,而進行 功率因子修正(PFC)。從屬控制電路400產生第二切換訊號S2 並傳送至第二功率開關25,以切換第二電感15。此實施例的主 控制電路100與從屬控制電路400的大部分電路是相同於圖1所 示的第一實施例，所以在此不再詳述。此實施例不同於第一實施 例之處在於，此實施例的主控制電路100與從屬控制電路400更 分別包含有一輸入端CS。此外，此實施例的主控制電路100並 未耦接圖1所示的第一電流偵測組件60,且此實施例的從屬控 制電^各400也並未耦接圖1所示的第二電流偵測組件65。主控 制電路100的輸入端CS耦接一第一電流偵測組件61以接收一第一電流訊號VA,第一電流偵測組件61依據第一功率開關20 的一切換電流而產生第一電流訊號VA。第一功率開關20耦接於 主控制電路IOO與第一電感IO以切換第一電感10,第一電流偵 測組件61耦接於第一功率開關20與接地端之間。從屬控制電^各 400的輸入端CS耦4妄於一第二電流偵測組件66以4妄收一第二電 流訊號VB,第二電流偵測組件66依據第二功率開關25的一切 換電流而產生第二電流訊號VB。第二功率開關25耦接於從屬控 制電路400與第二電感15以切換第二電感15，第二電流偵測組 件66耦4妻於第二功率開關25與接地端之間。上述的第一電流偵 測組件61與第二電流偵測組件66的一實施例可為電阻。請參閱圖7,其是本發明的另一較佳實施例的主控制電路的 電路圖。如圖所示，此實施例的主控制電路100的大部分電路是 相同於圖2實施例的主控制電路100，所以在此不再詳述。此實 施例與圖2實施例的不同之處在於，此實施例的主控制電路100 更包含一積分電路700。振蕩器(OSC) 200產生第一脈波訊號 PLSA與鋸齒訊號VSAW。積分電路700依據第一切換訊號S!、第 一電流訊號VA與第一脈波訊號PLSA，而產生一第一積分訊號 Vn,第一積分訊號Vu經由反相力文大器而耦接電流;故大器160的 負輸入端，電流;故大器160依據第一積分訊號Vu與乘數訊號VM 而產生誤差訊號，上述的反相放大器包含放大器125與電阻121 和123。脈寬調製電路依據誤差訊號、第一脈波訊號PLSA與鋸 齒訊號Vsaw,而產生第一切換訊號Sh請參閱圖8，是本發明的另一較佳實施例的主控制電路的積 分電路的電路圖。如圖所示，積分電路700依據第一切換訊號 Sj、第一電流訊號VA與第一脈波訊號PLSA,而產生第一積分訊 號Vn。積分電路700包含一電壓對電流轉換電^各、 一電流鏡、一第一開關706、 一電容707、 一第二開關708、 一第三開關709、 一保持電容711、 一放大器712、 一電阻713、 一第一脈波產生 電路721、 一反相器722與一第二脈波產生電路723。電壓對電 流轉換電路包含一放大器701、 一電阻703與一電晶體702,電 壓對電流轉換電^各依據第一電流訊號Va並藉由屯阻703,而在 電晶體702的一汲極產生一電流I7o4。放大器701的一正輸入端 接收第一電流訊號VA,而放大器701的一負輸入端則耦接晶體 管702的一源極，放大器701的一輸出端耦接於電晶體702的一 閘極，電阻703耦接於電晶體702的源極與接地端之間。
再參閱圖8,電流鏡包含一電晶體704與一電晶體705,並 依據電流174而在電晶體705的一汲極產生一電流17。5。電晶體 704的一汲極耦接於電晶體702的汲極與電晶體704和705的閘 極，電晶體704與705的源極耦接於供應電壓VDD。第一開關706 的一端耦^妄於電流4竟以4妄收電流:175，.第一開關706的另一端耦 接於電容707的一端與第三開關709的一端，電容707的另一端 耦接於接地端。第一開關706受控於第一切換訊號Sp第二開關 708並聯於電容707。電流175用於對電容707進行充電，且由 於電流175相關聯於第一電流訊號VA,所以藉由電容707取樣第 一電流訊號VA,電容707經由開關708而進行;故電。
承接上述，保持電容711的一端耦"t妻於第三開關709的另一 端與放大器712的一正輸入端，保持電容711的另一端則耦接於 接地端，保持電容711用於經由第三開關709而保持電容707的 一輸出訊號。放大器712的一負輸入端耦接於放大器712的一輸 出端，放大器712的輸出端經由電阻713而產生第一積分訊號 V ,放大器712的作用為一緩衝器。第一脈波產生電路721的 一輸入端接收第一脈波訊號PLSA，第三開關709受控於第一脈波產生電^各721的一輸出端。第二脈波產生電路723的一輸入端經由反相器722,而耦接於第一脈波產生電路721的輸出端，第二開關708受控於第二脈波產生電路723的一輸出端。
請參閱圖9,是本發明的另 一較佳實施例的從屬控制電路的電路圖。如圖所示，此實施例的從屬控制電路400的大部分電路是相同於圖4所示的從屬控制電路400,所以在此不再詳述。此實施例與圖4實施例的不同之處在於，此實施例的從屬控制電路400更包含一積分電路800。 D型正反器485的頻率輸入端CK接收同步電路(SYN) 500依據第一切換訊號SJ斤產生的第二脈波訊號PLSB,以致能第二切換訊號S2。積分電路800依據第二切換訊號S2與第二電流訊號VB，而產生一第二積分訊號VI2。第二積分訊號V^經由反相放大器而耦接於電流放大器460的負輸入端，電流;故大器460並依據第二積分訊號'Vn與乘數訊號VM而產生誤差訊號，上述的反相放大器包含放大器425與電阻421和423。脈寬調製電路依據誤差訊號、第二脈波訊號PLSB與斜坡訊號RMP，而產生第二切換訊號Sz。
請參閱圖10，是本發明的另一較佳實施例的從屬控制電路的積分電路的電路圖。如圖所示，積分電路800依據第二切換訊號S2與第二電流訊號VB,而產生第二積分訊號VI2。積分電鴻^800包含一電壓對電流轉換電i 各、 一電流#;、 一第一開關806、一電容807、 一第二開關808、 一第三開關809、 一保持電容811、一放大器812、 一電阻813、 一反相器821、 一第一脈波產生電路822、 一反相器823與一第二脈波產生電路824。電壓對電流轉換電路包含一放大器801、 一電阻803、與一電晶體802,以依據第二電流訊號VB並經由電阻803，而在電晶體802的一汲才及產生一電流18。4。；故大器801的一正輸入端4妄收第二電流訊號
27VB,而放大器801的一負輸入端耦接於電晶體802的一源極，放 大器801的一輸出端則耦接電晶體802的一閘極。電阻803耦接 於電晶體802的源極與接地端之間。
再參閱圖10,電流鏡包含一電晶體804與一電晶體805，並 依據電流18。4而在電晶體805的一汲;f及產生一電流18。5。電晶體 804的一汲極耦接於電晶體802的汲極與電晶體804和805的閘 極，供應電壓VoD供應於電晶體804和805的源才及。第一開關 806的一端耦接於電流鏡以接收電流18。5。電容807耦接於第一 開關806的另一端與接地端之間，第一開關806受控於第二切換 訊號S2,第二開關808並聯於電容807。電流18。5用於對電容807 進行充電，且由於電流I,相關聯於第二電漆訊號VB，所以藉由 電容807取樣第二電流訊號VB,電容807經由第二開關808而 進行放電。
承接上述，第三開關809的一端耦接於電容807，保持電容 811的一端耦接於第三開關809的另一端與》文大器812的一正輸 入端，4呆持電容811的另一端耦接於衝妻地端，保持電容811經由 第三開關809而用於保持電容807的一輸出訊號。放大器812的 一負輸入端耦接於放大器812的一輸出端，放大器812的輸出端 經由電阻813而產生第二積分訊號VI2,放大器812的作用為一 緩衝器。第一脈波產生電路822的一輸入端經由反相器821而接 收第二切換訊號S2，第 一脈波產生電路822的 一輸出端用於控制 第三開關809。第二脈波產生電^各824的一輸入端經由反相器 823，而耦接於第一脈波產生電路822的輸出端，第二脈波產生 電路824的一輸出端用於控制第二開關808。
綜上所述，本發明的切換式控制電路包含主控制電路與從屬 控制電路，主控制電路依據功率轉換器的輸入電壓與輸出電壓產
28生乘數訊號，並且依據乘數訊號與第 一 電流訊號產生第 一切換訊 號，以切換功率轉換器的第一電感，從屬控制電^各依據乘數訊號、 第 一切換訊號與第二電流訊號產生第二切換訊號，以切換功率轉 換器的第二電感。 一旦，功率轉換器處在輕載時，乘數訊號即為 禁能而截止第二切換訊號，如此即會截止從屬控制電路，而節省 功率轉換器的功率損耗。
綜上所述，僅為本發明的一較佳實施例而已，並非用來限定 本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、 特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要 求範圍內。
權利要求
1. 一種多通道多相位功率轉換器的切換式控制電路，其特徵在於，其包含有一主控制電路，耦接於該功率轉換器的一輸入端與一輸出端和一第一電流偵測組件，而分別接收一線輸入訊號、一回授訊號與一第一電流訊號，該回授訊號相關聯於該功率轉換器的一輸出電壓，該主控制電路依據該線輸入訊號與該回授訊號產生一乘數訊號，並依據該乘數訊號與該第一電流訊號產生一第一切換訊號而切換該功率轉換器的一第一電感，該第一電流訊號相關聯於該第一電感的一切換電流；以及一從屬控制電路，耦接於該主控制電路與一第二電流偵測組件，而分別接收該乘數訊號、該第一切換訊號與一第二電流訊號，該從屬控制電路依據該乘數訊號、該第一切換訊號與該第二電流訊號產生一第二切換訊號，而切換該功率轉換器的一第二電感，該第二電流訊號相關聯於該第二電感的一切換電流。
2. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該第二切換訊號同步於該第 一切換訊號。
3. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，更包 含一可調整組件，其耦接於該從屬控制電路而決定該第 一切 換訊號與該第二切換訊號間的 一延遲時間。
4. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一電源管理電路，其依據該回授訊號致能/ 禁能該乘數訊號，該回授訊號低於一輕載門坎時，該乘數訊 號被禁能。
5. 根據權利要求4所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中該電源管理電路更依據該線輸入訊號而控制該乘數訊號的導 通/截止，該輕載門坎的準位會隨該線輸入訊號的增加而降 低。
6. 根據權利要求4所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該電源管理電路於該乘數訊號禁能時，而產生 一 電流訊號並 耦接於該回授訊號，該電流訊號產生一》茲滯而導通/截止該乘 數訊號。
7. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一乘除法電路，其依據該線輸入訊號與該 回授訊號而產生該乘數訊號。
8. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一振蕩器與 一脈寬調製電路，該振蕩器產 生一脈波訊號與一鋸齒訊號，該脈寬調製電路依據該乘數訊 號、該第一電流訊號、該脈波訊號與該鋸齒訊號產生該第一 切換訊號。
9. 根據權利要求1所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該從屬控制電路包含一同步電路，其依據該第一切換訊號與 該第二切換訊號產生一脈波訊號與一最大工作周期訊號，該脈波訊號致能該第二切換訊號，該最大工作周期訊號決定該 第二切換訊號的 一最大工作周期。
10. 根據權利要求9所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該同步電路包含一重置電路，其決定該脈波訊號的一脈波寬度。
11. 根據權利要求9所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該從屬控制電路更包含一電流控制單元與一脈寬調製電路， 該電流控制單元依據該乘數訊號與該第二電流訊號產生 一誤差訊號，該^永寬調製電^各依據該脈波訊號、該誤差訊號與一 斜坡訊號產生該第二切換訊號。
12. 根據權利要求9所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該同步電路依據該第二切換訊號產生一斜坡訊號，該斜坡訊 號相關聯於該乘數訊號，而決定該第二切換訊號的一脈波寬 度。
13. 根據權利要求12所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該斜坡訊號的 一斜率經由 一 電阻而調整。
14. 一種多通道多相位功率轉換器的切換式控制電路，其特徵在 於，其包含有一主控制電^各，耦"t妄於一第一電流偵測組件並接收一第一電流 訊號，該主控制電路依據該功率轉換器的一輸入電壓與一輸 出電壓產生一乘數訊號，並依據該乘數訊號與該第一電流訊 號產生一第一切換訊號而切換該功率轉換器的一第一電感； 以及一從屬控制電路，耦接於該主控制電路與一第二電流偵測組 件，而分別接收該乘數訊號、該第一切換訊號與一第二電流 訊號，該^^人屬控制電-各依據該乘數訊號、該第一切換訊號與 該第二電流訊號產生一第二切換訊號，而切換該功率轉換器 的一第二電感。
15. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該第 一 電流訊號與該第二電流訊號分別相關聯於 一第 一功率 開關的一切換電流與一第二功率開關的一切換電流，該第一 功率開關耦接於該第一電感，並依據該第一切換訊號切換該 第一電感，該第二功率開關耦接於該第二電感，並依據該第 二切換訊號切換該第二電感。
16. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該第二切換訊號同步於該第 一切換訊號。
17. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，更包 含一可調整組件，其耦接於該從屬控制電路而決定該第一切 換訊號與該第二切換訊號間的一延遲時間。
18. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路接收一 線輸入訊號與 一 回授訊號而產生該乘數 訊號，該線輸入訊號與該回授訊號分別相關聯於該輸入電壓 與該車t出電壓。
19. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一電源管理電路，其依據該回授訊號致能/ 禁能該乘數訊號，該回授訊號低於一輕載門坎時，該乘數訊 號被禁能。
20. 根據權利要求19所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該電源管理電路更依據該線輸入訊號而控制該乘數訊號的導 通/截止，該輕載門坎的準位會隨該線輸入訊號的增加而降 低。
21. 根據權利要求19所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該電源管理電路於該乘數訊號禁能時，而產生一電流訊號並 耦接於該回授訊號，該電流訊號產生一》茲滯而導通/截止該乘 數訊號。
22. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一積分電路，其依據該第一切換訊號、該 第 一電流訊號與 一脈波訊號產生一積分訊號，該主控制電路 依據該積分訊號與該乘數訊號產生該第一切換訊號。
23. 根據權利要求22所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中該主控制電路更包含一振蕩器與一脈寬調製電路，該振蕩器 產生該脈波訊號與一鋸齒訊號，該脈寬調製電路依據該乘數 訊號、該積分訊號、該脈波訊號與該鋸齒訊號產生該第一切 換訊號。
24. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該主控制電路包含一乘除法電路，其依據該輸入電壓與該輸 出電壓而產生該乘悽t訊號。
25. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該從屬控制電路包含一積分電路，其依據該第二切換訊號與 該第二電流訊號產生一積分訊號，該從屬控制電3各依據該積 分訊號、該乘數訊號與該第一切換訊號產生該第二切換訊號。
26. 根據權利要求14所述的切換式控制電路，其特徵在於，其中 該從屬控制電路包含一同步電路，其依據該第一切換訊號與 該第二切換訊號產生一脈波訊號與一最大工作周期訊號，該脈波訊號致能該第二切換訊號，該最大工作周期訊號決定該 第二切換訊號的 一最大工作周期。
全文摘要
本發明是關於一種多通道多相位功率轉換器的切換式控制電路，其包含一主控制電路與一從屬控制電路，主控制電路依據功率轉換器的一輸入電壓與一輸出電壓而產生一乘數訊號，並且依據乘數訊號與一第一電流訊號而產生一第一切換訊號，以切換功率轉換器的一第一電感，第一電流訊號產生於一第一電流偵測組件，從屬控制電路依據乘數訊號、第一切換訊號與一第二電流訊號而產生一第二切換訊號，以切換功率轉換器的一第二電感，第二電流訊號產生於一第二電流偵測組件。一旦，功率轉換器處在輕載時，乘數訊號即為禁能而截止第二切換訊號，以截止從屬控制電路，而節省功率轉換器的功率損耗。
文檔編號H02M3/24GK101534060SQ200910127199
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月17日 優先權日2008年3月24日
發明者楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司