具有軟啟動功能的電容充電電路的製作方法
2023-10-25 10:26:32 2
專利名稱：具有軟啟動功能的電容充電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電電路，尤其涉及一種具有軟啟動功能的電容充電電路，可有效率地應用於數位相機的閃光燈電容或其他具有寬廣的充電電壓範圍的電容性負載。
背景技術：
在數位相機的閃光燈系統中，利用大約3伏特的電池電壓經由變壓器對於閃光燈電容充電，使其端電壓從零伏特上升至數百伏特，以提供閃光燈點亮時所需的高電壓。美國專利第6,411,064號、第6,417,649號、第6,518,733號、以及第6,636,021號等現有技術文獻已經揭露各種電容充電方法與電路，可應用於具有寬廣的充電電壓範圍的電容性負載。前述文獻併入本說明書中作為參考。然而，上述各種現有技術仍具有許多缺點，而需要進一步地改善與革新。
首先，在開始充電初期，過大的湧入電流會流入變壓器的一次繞組，使得相對大的能量儲存於變壓器中。然而，既然電容性負載的端電壓幾乎為零，所以需要相當長的時間才能將所儲存的能量經由二次繞組傳送至電容性負載。結果，開始充電初期的充電效率相當低，影響充電系統的正常運作。
當耦合於一次繞組的功率開關在進行接通/斷開切換操作時，一次繞組電流與二次繞組電流無可避免地發生上下大幅度的振蕩。因為一次繞組電流與二次繞組電流用以決定功率開關的切換時機，所以這種振蕩噪聲可能誤導電流檢測結果，而破壞所期望的充電控制機制。
隨著電池長時間的使用，電池電壓可能顯著地下降。由於功率開關從接通轉變成斷開的時機經由使一次繞組電流增加至一電流上限所控制，所以過低的電池電壓勢必造成一次繞組電流須經過相當長的時間後才能上升至電流上限。結果，每一充電循環的周期延長，造成輸出電壓的脈動過大或使充電效率降低，影響充電系統的正常運作。
實用新型內容有鑑於前述問題，本實用新型的一個目的在於提供一種電容充電電路，可降低湧入電流而提高啟動初期的充電效率。
本實用新型的另一目的在於提供一種電容充電電路，可避免電流檢測結果受到電流振蕩噪聲誤導。
本實用新型的又一目的在於提供一種電容充電電路，可防止充電操作受到電池電壓降低的影響。
依據本實用新型的一個方面，提供一種電容充電電路，用以控制變壓器使得電池電壓經由該變壓器對於電容性負載充電。電池電壓耦合於變壓器的一次繞組。電容性負載耦合於變壓器的二次繞組。
電容充電電路包含一功率開關、一開關控制器、以及一軟啟動電路。功率開關耦合於一次繞組，使得在功率開關的接通時間內允許一次繞組電流的流通，而在功率開關的斷開時間內阻擋一次繞組電流的流通。開關控制器控制功率開關的接通時間與斷開時間。在開始充電初期，軟啟動電路調製功率開關的接通時間，使其逐漸增加。因此，依據本實用新型的電容充電電路可降低湧入電流而提高啟動初期的充電效率。
第一電流檢測電路檢測一次繞組電流，而產生一次電流檢測信號。參考電壓產生器由軟啟動電路所控制而產生一軟啟動參考電壓。第一電壓比較器比較一次電流檢測信號與軟啟動參考電壓，而輸出一接通時間終止信號至開關控制器。第二電流檢測電路檢測二次繞組電流，而產生二次電流檢測信號。第二電壓比較器比較二次電流檢測信號與一預定的參考電壓，而輸出一斷開時間終止信號至開關控制器。
最小接通時間限制單元耦合於開關控制器或第一電壓比較器，防止功率開關在一最小接通時間屆滿前切換至斷開狀態。優選地，最小接通時間限制單元由軟啟動電路所控制而調製最小接通時間，使其在開始充電初期逐漸增加。最小斷開時間限制單元耦合於開關控制器或第二電壓比較器，防止功率開關在一最小斷開時間屆滿前切換至接通狀態。因此，依據本實用新型的電容充電電路可避免電流檢測結果受到電流振蕩噪聲誤導。
最大接通時間限制單元耦合於開關控制器，防止功率開關在一最大接通時間屆滿後仍維持於接通狀態。因此，依據本實用新型的電容充電電路可防止充電操作受到電池電壓降低的影響。
圖1顯示依據本實用新型第一實施例的電容充電電路的電路方框圖。
圖2(a)顯示依據本實用新型的軟啟動電路的一例子的詳細電路圖。
圖2(b)顯示依據本實用新型的參考電壓產生器的一例子的詳細電路圖。
圖2(c)顯示依據本實用新型的最小接通時間限制單元的一例子的詳細電路圖。
圖2(d)顯示依據本實用新型的最大接通時間限制單元的一例子的詳細電路圖。
圖2(e)顯示依據本實用新型的最小斷開時間限制單元的一例子的詳細電路圖。
圖2(f)顯示依據本實用新型的開關控制器的一例子的詳細電路圖。
圖3顯示依據本實用新型的電容充電電路的軟啟動充電波形的時序圖。
圖4顯示依據本實用新型的電容充電電路的一次繞組電流與二次繞組電流的波形時序圖。
圖5顯示依據本實用新型的電容充電電路應對電池電壓變動的充電波形的時序圖。
圖6顯示依據本實用新型第二實施例的電容充電電路的電路方框圖。
圖7(a)顯示依據本實用新型第二實施例的電壓比較器的一例子的詳細電路圖。
圖7(b)顯示依據本實用新型第二實施例的電壓比較器的一例子的詳細電路圖。
圖7(c)顯示依據本實用新型第二實施例的開關控制器的一例子的詳細電路圖。
具體實施方式下文中的說明與附圖將使本實用新型的前述與其他目的、特徵、與優點更明顯。下面將參照圖式詳細說明依據本實用新型的較佳實施例。
圖1顯示依據本實用新型的電容充電電路10的電路方框圖。參照圖1，在功率開關SW的接通/斷開切換操作下，電池電壓Vbat經由變壓器11而調節成輸出電壓Vout，用以對於電容性負載Cload充電。在本實用新型的一實施例中，功率開關SW由高壓半導體製程所生產的NMOS電晶體所實施。一次繞組L1與二次繞組L2被設計成具有彼此相反的極性，如圖1的黑點所指示，因此變壓器11屬於回描(Flyback)型態。當功率開關SW處於接通狀態時，電池電壓Vbat供應一次繞組電流Ipri，以儲存能量於變壓器11。此時，二次繞組電流Isec為零，且電容性負載Cload的端電壓維持固定。當功率開關SW處於斷開狀態時，電池電壓Vbat停止供應一次繞組電流Ipri。此時，儲存於變壓器11的能量經由二次繞組電流Isec對於電容性負載Cload充電，以提高其端電壓Vout。設置於二次繞組L2與電容性負載Cload間的二極體D僅允許電流Isec對於電容性負載Cload充電，而防止電容性負載Cload逆向對二次繞組L2放電。
基於一次繞組電流Ipri與二次繞組電流Isec的變化，開關控制器12產生一開關控制信號DRV，用以決定功率開關SW的接通/斷開操作。具體而言，電流檢測器13檢測一次繞組電流Ipri，用以產生一次電流檢測信號Vpri。一次電流檢測信號Vpri耦合至電壓比較器15的非反相輸入端。參考電壓產生器14則輸出軟啟動參考電壓Vrs至電壓比較器15的反相輸入端。在功率開關SW處於接通狀態時，能量從電池電壓Vbat傳遞至變壓器11，所以一次電流檢測信號Vpri從零持續增加。當一次電流檢測信號Vpri增加至等於軟啟動參考電壓Vrs時，電壓比較器15所產生的接通時間終止信號Von從低電平轉換成高電平，觸發開關控制器12以使功率開關SW結束接通狀態而進入斷開狀態。結果，一次繞組電流Iori被終止成零。基於感應電動勢的作用，二次繞組電流Isec從零跳升至由終止前一次繞組電流Ipri與繞組比L2/L1所決定的值。
在功率開關SW處於斷開狀態的期間中，二次繞組電流Isec對電容性負載Cload充電而持續減小。經由串聯電阻Rsec檢測二次繞組電流Isec以產生二次電流檢測信號Vsec。二次電流檢測信號Vsec耦合至電壓比較器16的非反相輸入端，而參考電壓Vr則耦合至電壓比較器16的反相輸入端。當二次繞組電流Isec逐漸降低而使電壓比較器16所產生的斷開時間終止信號Voff從低電平轉換成高電平時，開關控制器12被觸發而使功率開關SW結束斷開狀態而進入接通狀態。結果，二次繞組電流Isec被終止成零。基於感應電動勢的作用，一次繞組電流Ipri從零跳升至由終止前二次繞組電流Isec與繞組比L1/L2所決定的值。隨後，重複前述說明的各步驟而繼續進行下一個充電循環。
在本實用新型的一實施例中，電流檢測器13由一串聯電阻所實施。在本實用新型的另一實施例中，電流檢測器13由本申請人所申請且於2004年8月4日公開的中國發明公開公報第1517714號，發明名稱為「高速驅動級的電流檢測電路」所揭露的電流檢測電路加以實施。前述文獻亦併入本說明書中作為參考。
依據本實用新型的電容充電電路10更設有一軟啟動電路17與一時間限制器18，以增強充電效率。軟啟動電路17響應於充電命令信號CH而輸出軟啟動信號SS至參考電壓產生器14與時間限制器18。參考電壓產生器14響應於軟啟動信號SS而輸出軟啟動參考電壓Vrs至電壓比較器15。時間限制器18響應於軟啟動信號SS與開關控制信號DRV而輸出最小接通時間限制信號Tonmin、最大接通時間限制信號Tonmax、以及最小斷開時間限制信號Toffmin至開關控制器12。
圖2(a)顯示依據本實用新型的軟啟動電路17的一例子的詳細電路圖。當充電命令信號CH處於低電平時，反相器Ns輸出高電平信號使NMOS電晶體Qs導通。結果，軟啟動信號SS被耦合至地電位。當充電命令信號CH處於高電平以使電容充電電路10開始進行充電程序時，反相器Ns輸出低電平信號使NMOS電晶體Qs不導通。電流源Is對電容Cs充電，使得軟啟動信號SS從地電位逐漸上升直到由二極體D1與D2的順向壓降(Forward Bias Drop)所箝位(Clamp)。
圖2(b)顯示依據本實用新型的參考電壓產生器14的一例子的詳細電路圖。參照圖2(b)，軟啟動信號SS耦合至電壓比較器CP的第一非反相輸入端、預定的參考電壓Vr1耦合至電壓比較器CP的第二非反相輸入端、電壓比較器CP的輸出端控制NMOS電晶體Qv1的柵極、並且NMOS電晶體Qv1的源極耦合至電壓比較器CP的反相輸入端。在一實施例中，參考電壓Vr1設定成小於軟啟動信號SS的穩定值(舉例而言，軟啟動信號SS的穩定值如圖2(a)所示的二極體D1與D2的順向壓降)。PMOS電晶體Qv2與Qv3構成一電流鏡，其中電晶體Qv2的漏極耦合於電晶體Qv1的漏極而電晶體Qv3的漏極耦合至電阻R2以產生軟啟動參考電壓Vrs。因此，當軟啟動信號SS小於參考電壓Vrl時，軟啟動參考電壓Vrs隨著軟啟動信號SS的增大而逐漸上升。當軟啟動信號SS超過參考電壓Vr1時，軟啟動參考電壓Vrs則改由參考電壓Vr1所決定而固定於一穩定值。
在本實用新型的一實施例中，時間限制器18包含一最小接通時間限制單元18-1、一最大接通時間限制單元18-2、以及一最小斷開時間限制單元18-3，分別產生最小接通時間限制信號Tonmin、最大接通時間限制信號Tonmax、以及最小斷開時間限制信號Toffmin。圖2(c)顯示依據本實用新型的最小接通時間限制單元18-1的一例子的詳細電路圖。圖2(d)顯示依據本實用新型的最大接通時間限制單元18-2的一例子的詳細電路圖。圖2(e)顯示依據本實用新型的最小斷開時間限制單元18-3的一例子的詳細電路圖。
參照圖2(c)，當開關控制信號DRV處於低電平而使功率開關SW操作於斷開狀態時，反相器N1輸出高電平信號使NMOS電晶體Q1導通。結果，電壓比較器CP1的非反相輸入端耦合至地電位，而輸出最小接通時間限制信號Tonmin的低電平。一旦開關控制信號DRV從低電平轉變成高電平而使功率開關SW進入接通狀態時，反相器N1輸出低電平信號使NMOS電晶體Q1不導通。在此情況下，電流源I1對電容C1充電，最終使得電壓比較器CP1的非反相輸入端電壓大於反相輸入端電壓，而輸出最小接通時間限制信號Tonmin的高電平。從下文關於開關控制器12的詳細說明可知，當最小接通時間限制信號Tonmin處於低電平時，開關控制信號DRV被限制於高電平以使功率開關SW維持於接通狀態。因此，從開關控制信號DRV由低電平轉變成高電平的時起算直到最小接通時間限制信號Tonmin出現高電平的時為止，此期間即依據本實用新型的功率開關SW所操作的最小接通時間。
請注意依據本實用新型的最小接通時間限制單元18-1基於軟啟動信號SS而決定何時產生最小接通時間限制信號Tonmin的高電平，藉以對於最小接通時間也進行軟啟動調製。如圖2(c)所示，軟啟動信號SS耦合於PMOS電晶體Q2的柵極，以控制電流源I2供應至電容C1。當軟啟動信號SS從地電位逐漸上升至穩定值時，電流源I2逐漸減少其供應至電容C1的部分，因為PMOS電晶體Q2與Q3所構成的差動對(Differential Pair)按照軟啟動信號SS與參考電壓Vr2的比例而分配電流源I2流經PMOS電晶體Q2與Q3的各部分。換言之，在電容充電電路10開始充電的初期，軟啟動信號SS遠小於參考電壓Vr2，使得電流源I2幾乎完全經由電晶體Q2對於電容C1充電。在此情況下，電容C1的端電壓以較大速率上升，使得最小接通時間限制信號Tonmin更早轉變成高電平，亦即最小接通時間限制單元18-1所設定的最小接通時間更短。隨著軟啟動信號SS逐漸上升，電流源I2用於對電容C1充電的部分逐漸減少，使得最小接通時間限制信號Tonmin更晚轉變成高電平，亦即最小接通時間限制單元18-1所設定的最小接通時間更長。因此，依據本實用新型的最小接通時間限制單元18-1所設定的最小接通時間具有從最小值逐漸增加至最大值的軟啟動調製特徵。
參照圖2(d)，當開關控制信號DRV處於低電平而使功率開關SW操作於斷開狀態時，反相器N2輸出高電平信號使NMOS電晶體Q4導通。結果，電壓比較器CP2的非反相輸入端耦合至地電位，而輸出最大接通時間限制信號Tonmax的低電平。一旦開關控制信號DRV從低電平轉變成高電平而使功率開關SW進入接通狀態時，反相器N2輸出低電平信號使NMOS電晶體Q4不導通。在此情況下，電流源I3對電容C2充電，最終使得電壓比較器CP2的非反相輸入端電壓大於反相輸入端電壓而輸出最大接通時間限制信號Tonmax的高電平。從下文關於開關控制器12的詳細說明可知，最大接通時間限制信號Tonmax的高電平觸發開關控制信號DRV變成低電平，使得功率開關SW切換至斷開狀態。因此，從開關控制信號DRV由低電平轉變成高電平的時起算直到最大接通時間限制信號Tonmax出現高電平之時為止，此期間即依據本實用新型的功率開關SW所操作的最大接通時間。
參照圖2(e)，當開關控制信號DRV處於高電平而使功率開關SW操作於接通狀態時，NMOS電晶體Q5導通使得電壓比較器CP3的非反相輸入端耦合至地電位，而輸出最小斷開時間限制信號Toffmin的低電平。一旦開關控制信號DRV從高電平轉變成低電平而使功率開關SW進入斷開狀態時，NMOS電晶體Q5不導通使得電流源I4對電容C3充電。在此情況下，當非反相輸入端電壓終於大於反相輸入端電壓時，電壓比較器CP3輸出最小斷開時間限制信號Toffmin的高電平。從下文關於開關控制器12的詳細說明可知，當最小斷開時間限制信號Toffmin處於低電平時，開關控制信號DRV被限制於低電平以使功率開關SW維持於斷開狀態。因此，從開關控制信號DRV由高電平轉變成低電平之時起算直到最小斷開時間限制信號Toffmin出現高電平之時為止，此期間即依據本實用新型的功率開關SW所操作的最小斷開時間。
圖2(f)顯示依據本實用新型的開關控制器12的一例子的詳細電路圖。參照圖2(f)，開關控制器12是一邏輯控制電路，包含兩個AND邏輯門A1與A2、一OR邏輯門O1、以及一SR鎖存器LA。AND邏輯門A1的兩個輸入端分別用以接收接通時間終止信號Von與最小接通時間限制信號Tonmin。AND邏輯門A2的兩個輸入端分別用以接收最小斷開時間限制信號Toffmin與斷開時間終止信號Voff。OR邏輯門O1的兩個輸入端分別耦合於AND邏輯門A1的輸出端與最大接通時間限制信號Tonmax。SR鎖存器LA的重設輸入端R是耦合於OR邏輯門O1的輸出端、設定輸入端S是耦合於AND邏輯門A2的輸出端、並且非反相輸出端Q是提供所需的開關控制信號DRV。
下面將參照圖3至5詳細說明依據本實用新型的電容充電電路10的操作與所達成的優良效果如下。圖3顯示依據本實用新型的電容充電電路10的軟啟動充電波形的時序圖。圖4顯示依據本實用新型的電容充電電路10的一次繞組電流Ipri與二次繞組電流Isec的波形時序圖。圖5顯示依據本實用新型的電容充電電路10應對電池電壓Vbat變動的充電波形的時序圖。
參照圖3，充電命令信號CH從低電平轉變成高電平，使電容充電電路10開始進行充電操作。軟啟動信號SS從地電位逐漸上升至穩定值。軟啟動參考電壓Vrs隨著軟啟動信號SS逐漸上升，並且比軟啟動信號SS更早達到穩定值。軟啟動參考電壓Vrs的穩定值設定成小於軟啟動信號SS的穩定值。在軟啟動參考電壓Vrs達到穩定值前的充電時期是定義成軟啟動充電期間，而在軟啟動參考電壓Vrs達到穩定值後的充電時期則定義成穩定充電期間。在軟啟動充電期間內，每一充電循環中開關控制信號DRV的高電平時間(亦即對應於功率開關SW的接通時間)是隨著軟啟動參考電壓Vrs的上升而逐漸增長。在穩定充電期間內，每一充電循環中開關控制信號DRV的高電平時間則維持固定，因為軟啟動參考電壓Vrs已經達到穩定值。由於功率開關SW的接通時間具有逐漸增長的軟啟動調製特徵，依據本實用新型的電容充電電路10有效地防止過大的湧入電流流入變壓器的一次繞組。結果，在每一充電循環中儲存於變壓器11中的能量是相對地小，僅需花費少量時間即可傳送至電容性負載Cload，即使當電容性負載的端電壓幾乎為零時也是如此。因而，本實用新型的電容充電電路10有效地提高啟動初期的充電效率。
參照圖4，當開關控制信號DRV處於高電平時，因為能量從電池電壓Vbat傳送至變壓器11而使一次繞組電流Ipri增加，此時二次繞組電流Isec為零。當開關控制信號DRV處於低電平時，因為能量從變壓器11傳送至電容性負載Cload而使二次繞組電流Isec減少，此時一次繞組電流Ipri為零。每當開關控制信號DRV發生高、低電平變遷時，亦即功率開關SW進行接通/斷開切換時，一次繞組電流Ipri與二次繞組電流Isec產生上下大幅度的振蕩的噪聲。此種振蕩噪聲可能誤導電流檢測結果，而無法對於功率開關SW達成正確的接通/斷開切換控制機制。
為了避免振蕩噪聲的幹擾，依據本實用新型的電容充電電路10設有最小接通時間限制信號Tonmin與最小斷開時間限制信號Toffmin。從圖4可清楚看出，開關控制信號DRV從低電平轉變為高電平時所引起的振蕩噪聲完全發生於最小接通時間限制信號Tonmin仍處於低電平的時期內。在此情況下，如圖2(f)所示，無論接通時間終止信號Von如何變化，AND邏輯門A1的輸出皆維持於低電平，從而有效地防止振蕩噪聲誤導開關控制信號DRV切換至低電平。再者，開關控制信號DRV從高電平轉變為低電平時所引起的振蕩噪聲完全發生於最小斷開時間限制信號Toffmin仍處於低電平的時期內。在此情況下，如圖2(f)所示，無論斷開時間終止信號Voff如何變化，AND邏輯門A2的輸出皆維持於低電平，從而有效地防止振蕩噪聲誤導開關控制信號DRV切換至高電平。
附帶一提，在軟啟動充電期間中，每一充電循環的一次繞組電流Ipri的最大值逐漸變大，這是因為軟啟動參考電壓Vrs逐漸增加所致。然而，在穩定充電期間中，由於軟啟動參考電壓Vrs已經達到穩定值，所以每一充電循環的一次繞組電流Ipri的最大值維持固定。
參照圖5，在電池電壓Vbat正常的情況下，當開關控制信號DRV處於高電平時，一次繞組電流Ipri以正常的速率上升。當一次繞組電流Ipri達到由軟啟動參考電壓Vrs所決定的電流上限時，接通時間終止信號Von經由開關控制器12使開關控制信號DRV轉變成低電平，如前所述。隨著電池長時間的使用，電池電壓Vbat可能顯著地下降。在電池電壓Vbat過低的情況下，當開關控制信號DRV處於高電平時，一次繞組電流Ipri的上升速率變得非常緩慢。倘若仍須等待一次繞組電流Ipri達到電流上限時才能使開關控制信號DRV轉變成低電平，則每一充電循環的周期延長，可能造成輸出電壓的脈動過大，或者使充電效率降低而影響整體系統的正常運作。
為了避免此一缺點，依據本實用新型的電容充電電路10設有最大接通時間限制信號Tonmax。當開關控制信號DRV處於高電平的時間達成預定的最大接通時間時，即使一次繞組電流Ipri仍未達到電流上限，最大接通時間限制信號Tonmax可經由開關控制器12使開關控制信號DRV轉變成低電平。因此，依據本實用新型的電容充電電路10有效地防止正常電路運作受到電池電壓降低的影響。
圖6顯示依據本實用新型第二實施例的電容充電電路10』的電路方框圖。圖6的第二實施例電容充電電路10』不同於圖1的第一實施例電容充電電路10之處在於(1)最小接通時間限制單元18-1輸出最小接通時間限制信號Tonmin至電壓比較器15』，防止接通時間終止信號Von』在最小接通時間屆滿前變成低電平；(2)最小斷開時間限制單元18-3輸出最小斷開時間限制信號Toffmin至電壓比較器16』，防止斷開時間終止信號Voff』在最小斷開時間屆滿前變成低電平；以及(3)開關控制器12』響應於接通時間終止信號Von』、斷開時間終止信號Voff』、以及最大接通時間限制信號Tonmax而產生開關控制信號DRV。
圖7(a)顯示依據本實用新型第二實施例的電壓比較器15』的一例子的詳細電路圖。參照圖7(a)，電壓比較器15』經由一開關電晶體Q6與一反相器N3耦合於圖1的電壓比較器15的非反相輸入端而形成。當最小接通時間限制信號Tonmin處於低電平時，反相器N3輸出高電平以導通開關電晶體Q6。結果，電壓比較器15的非反相輸入端耦合於地電位。在此情況下，接通時間終止信號Von被限制成低電平，有效地避免振蕩噪聲的幹擾。當最小接通時間屆滿而最小接通時間限制信號Tonmin的高電平出現時，反相器N3輸出低電平而無法導通開關電晶體Q6。結果，電壓比較器15的非反相輸入端重新恢復成接收一次電流檢測信號Vpri，以進行正常的比較功能。
圖7(b)顯示依據本實用新型第二實施例的電壓比較器16』的一例子的詳細電路圖。參照圖7(b)，電壓比較器16』經由一開關電晶體Q7與一反相器N4耦合於圖1的電壓比較器16的非反相輸入端而形成。當最小斷開時間限制信號Toffmin於低電平時，反相器N4輸出高電平以導通開關電晶體Q7。結果，電壓比較器16的非反相輸入端耦合於地電位。在此情況下，斷開時間終止信號Voff被限制成低電平，有效地避免振蕩噪聲的幹擾。當最小斷開時間屆滿而最小斷開時間限制信號Toffmin的高電平出現時，反相器N4輸出低電平而無法導通開關電晶體Q7。結果，電壓比較器16的非反相輸入端重新恢復成接收二次電流檢測信號Vsec，以進行正常的比較功能。
圖7(c)顯示依據本實用新型第二實施例的開關控制器12』的一例子的詳細電路圖。如前所述，因為接通時間終止信號Von』在最小接通時間屆滿前限制於低電平，所以接通時間終止信號Von』邏輯上等效於圖2(f)的AND邏輯門A1的輸出信號。同理，因為斷開時間終止信號Voff』在最小斷開時間屆滿前限制於低電平，所以斷開時間終止信號Voff』邏輯上等效於圖2(f)的AND邏輯門A2的輸出信號。因此，在圖7(c)的開關控制器12』中，OR邏輯門O1的兩個輸入端分別耦合於接通時間終止信號Von』與最大接通時間限制信號Tonmax。SR鎖存器LA的重設輸入端R耦合於OR邏輯門O1的輸出端、設定輸入端S耦合於斷開時間終止信號Voff』、並且非反相輸出端Q提供所需的開關控制信號DRV。
雖然本實用新型已經經由優選實施例作為例示加以說明，但是應該理解的是，本實用新型不限於此處所公開的實施例。相反地，本實用新型意欲涵蓋對於本領域的技術人員而言是明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利範圍的範圍應根據最廣的詮釋，以包容所有此類修改與相似配置。
權利要求1.一種電容充電電路，用以控制一變壓器使得一電壓源經由該變壓器充電一電容性負載，其中該電壓源耦合於該變壓器的一次繞組而該電容性負載耦合於該變壓器的二次繞組，該電容充電電路包含一功率開關，耦合於該一次繞組，使得在該功率開關的接通時間內允許一次繞組電流的流通，而在該功率開關的斷開時間內阻擋一次繞組電流的流通；一開關控制器，用以控制該接通時間與該斷開時間；以及一軟啟動電路，用以在開始充電初期調製該接通時間，使其逐漸增加。
2.如權利要求1所述的電容充電電路，還包含一第一電流檢測電路，用以檢測該一次繞組電流，以產生一次電流檢測信號；一參考電壓產生器，由該軟啟動電路所控制而產生一軟啟動參考電壓；以及一第一電壓比較器，用以比較該一次電流檢測信號與該軟啟動參考電壓，以輸出一接通時間終止信號至該開關控制器。
3.如權利要求1所述的電容充電電路，還包含一第二電流檢測電路，用以檢測二次繞組電流，以產生二次電流檢測信號；以及一第二電壓比較器，用以比較該二次電流檢測信號與一預定的參考電壓，以輸出一斷開時間終止信號至該開關控制器。
4.如權利要求1所述的電容充電電路，還包含一最小接通時間限制單元，防止該功率開關在一最小接通時間屆滿前切換至斷開狀態。
5.如權利要求4所述的電容充電電路，其中該最小接通時間限制單元由該軟啟動電路所控制而調製該最小接通時間，使其在開始充電初期逐漸增加。
6.如權利要求1所述的電容充電電路，還包含一最小斷開時間限制單元，防止該功率開關在一最小斷開時間屆滿前切換至接通狀態。
7.如權利要求1所述的電容充電電路，還包含一最大接通時間限制單元，防止該功率開關在一最大接通時間屆滿後仍維持於接通狀態。
8.一種電容充電電路，用以控制一變壓器使得一電壓源經由該變壓器充電一電容性負載，其中該電壓源耦合於該變壓器的一次繞組而該電容性負載耦合於該變壓器的二次繞組，該電容充電電路包含一功率開關，耦合於該一次繞組，使得在該功率開關的接通時間內允許一次繞組電流的流通，而在該功率開關的斷開時間內阻擋一次繞組電流的流通；一開關控制器，用以控制該接通時間與該斷開時間；以及一最小接通時間限制單元，防止該功率開關在一最小接通時間屆滿前切換至斷開狀態。
9.一種電容充電電路，用以控制一變壓器使得一電壓源經由該變壓器充電一電容性負載，其中該電壓源耦合於該變壓器的一次繞組而該電容性負載耦合於該變壓器的二次繞組，該電容充電電路包含一功率開關，耦合於該一次繞組，使得在該功率開關的接通時間內允許一次繞組電流的流通，而在該功率開關的斷開時間內阻擋一次繞組電流的流通；一開關控制器，用以控制該接通時間與該斷開時間；以及一最小斷開時間限制單元，防止該功率開關在一最小斷開時間屆滿前切換至接通狀態。
10.一種電容充電電路，用以控制一變壓器使得一電壓源經由該變壓器充電一電容性負載，其中該電壓源耦合於該變壓器的一次繞組而該電容性負載耦合於該變壓器的二次繞組，該電容充電電路包含一功率開關，耦合於該一次繞組，使得在該功率開關的接通時間內允許一次繞組電流的流通，而在該功率開關的斷開時間內阻擋一次繞組電流的流通；一開關控制器，用以控制該接通時間與該斷開時間；以及一最大接通時間限制單元，防止該功率開關在一最大接通時間屆滿後仍維持於接通狀態。
專利摘要當一次繞組電流增加至一具有軟啟動特徵的參考電壓所設定的電流上限時，功率開關切換至斷開狀態。當二次繞組電流降低至另一預定的參考電壓所設定的電流下限時，功率開關切換至接通狀態。最小接通時間限制單元防止功率開關在一最小接通時間屆滿前切換至斷開狀態。最小接通時間具有軟啟動調製特徵。最小斷開時間限制單元防止功率開關在一最小斷開時間屆滿前切換至接通狀態。最大接通時間限制單元防止功率開關在一最大接通時間屆滿後仍維持於接通狀態。
文檔編號H02J15/00GK2738454SQ20042007406
公開日2005年11月2日 申請日期2004年8月13日 優先權日2004年8月13日
發明者李榮欽, 林靜坤, 吳清順 申請人:圓創科技股份有限公司