用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法
2023-07-17 11:52:21 5
用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法
【專利摘要】本發明提供一種用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法，所述方法包括下列步驟：在變壓器的二次側致能輕負載情況第一時間期間，在變壓器的二次側產生傳送碼；在第一時間期間之後，依據傳送碼在變壓器的二次側產生電流脈衝信號；在變壓器的一次側檢測輕負載情況第一時間期間，通過檢測變壓器的一次側切換電流來檢測電流信號；依據電流信號產生接收碼；依據接收碼產生電源轉換器的輸出電流和/或輸出電壓。傳送碼與接收碼相關。電流脈衝信號與電流信號相關。
【專利說明】用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關於一種可程序化調節一次側的電源轉換器的方法，且特別是有關於一種用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法。
【背景技術】
[0002]各式各樣的電源轉換器已經廣泛地用於提供可調節的電壓及電流。為了安全上的考量，離線電源轉換器必須在其一次側及二次側提供電流的隔離。由於控制電路配置於電源轉換器的二次側，因此，需要光耦合器以及二次側調節器來調節電源轉換器的輸出電壓和/或輸出電流。
[0003]如今，可程序化的電源轉換器已因其對消費者的便利性而越來越熱門。然而，傳統的可程序化電源轉換器的輸出電壓和/或輸出電流是從可程序化電源轉換器的二次側來調節。二次側調節的成本相當高，且由於二次側所需的裝置，使得整體電源轉換器的體積相當大。本發明的目的在於提供低成本、低裝置數量以及高效能的可程序化一次側調節電源轉換器。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法，包括下列步驟:在變壓器的二次側致能輕負載情況第一時間期間；在變壓器的二次側產生傳送碼；在第一時間期間之後，依據傳送碼在變壓器的二次側產生電流脈衝信號；本發明的方法也包括:在第一時間期間中，在變壓器的一次側檢測輕負載情況；通過檢測變壓器的一次側切換電流來產生電流信號；依據電流信號產生接收碼；依據接收碼產生電源轉換器的輸出電流和/或輸出電壓。此外，傳送碼與接收碼相關，且電流脈衝信號與電流信號相關。
[0005]從另一觀點而言，本發明還提供一種用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法。所述方法包括下列步驟:在變壓器的二次側致能輕負載情況；在變壓器的二次側產生傳送碼；在變壓器的一次側檢測輕負載情況；接收接收碼並依據接收碼產生電源轉換器的輸出電流和/或輸出電壓；當輸出電壓高於高電壓門限值時，連接虛擬負載至電源轉換器的輸出電壓。傳送碼與接收碼相關。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是依據本發明的一實施例示出的電源轉換器電路圖；
[0007]圖2是依據本發明的一實施例示出的控制電路的控制流程圖；
[0008]圖3是依據本發明的一實施例示出的控制電路的控制流程圖；
[0009]圖4是依據本發明的一實施例示出的PSR切換控制電路的電路圖；
[0010]圖5是依據本發明的一實施例示出的PWM電路的電路圖；
[0011]圖6是依據本發明的一實施例示出的碼接收器電路的電路圖；
[0012]圖7是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的控制流程；[0013]圖8是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的流程；
[0014]圖9是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的流程；
[0015]圖10是依據本發明的一實施例示出的虛擬負載電路的電路圖。
[0016]附圖標記說明:
[0017]10:電源轉換器；
[0018]20:移動裝置；
[0019]11、12、35、711、712、720:電阻；
[0020]15,725:變壓器；
[0021]30、70、60:電晶體；
[0022]40:整流器；
[0023]45、326、327:電容；
[0024]46:虛擬負載電阻；
[0025]50:纜線；
[0026]100:控制電路；
[0027]300:PSR切換控制電路；
[0028]310:電壓檢測電路；
[0029]315、325:放大器；
[0030]320:電流檢測電路；
[0031]350:PWM 電路；
[0032]360:振蕩器；
[0033]365、367:比較器；
[0034]370:與門；
[0035]375:觸發器；
[0036]400:碼接收器電路；
[0037]450:數字解碼器；
[0038]460、465:寄存器；
[0039]470、475:數字模擬轉換器；
[0040]480、485:加法器電路；
[0041]500:碼解調製電路；
[0042]700:虛擬負載電路；
[0043]710:電壓參考裝置；
[0044]75:電容；
[0045]Cs:電流信號；
[0046]CLR:清除信號；
[0047]Ij:電流調整信號；
[0048]I。:輸出電流；
[0049]10N:通信接口；
[0050]IP:變壓器電流；
[0051]Iz:電流；[0052]Iea:電流迴路信號；
[0053]Ifb:電流反饋信號；
[0054]Nm:數字數據；
[0055]PLS:時脈信號；
[0056]REF_V、REF_1、IKF、Vef:參考信號；
[0057]RST:開機重置信號；
[0058]RMP:斜波信號；
[0059]Sff:切換信號；
[0060]Sen、Sz:信號；
[0061]SI 10、S200、S510、S600:控制流程；
[0062]S580、S600:流程；
[0063]Slll ?S117、S210 ?S240、S520 ?S570、S610 ?S630:步驟；
[0064]Tds:放電時間信號；
[0065]Vj:電壓調整信號；
[0066]V0:輸出電壓；
[0067]Vs:反射電壓；
[0068]Vcc、VDD, Vin、Va:電壓;
[0069]Vea:電壓迴路信號；
[0070]VFB:電壓反饋信號。
【具體實施方式】
[0071 ] 圖1是依據本發明的一實施例示出的電源轉換器電路圖。一電源轉換器10連接至移動裝置20,電源轉換器10可以是可程序化一次側調節(primary-side-regulated,簡稱PSR)電源轉換器，但僅為說明之用，本發明不限於此種電源轉換器。電源轉換器10包括電阻11及12、變壓器15、電晶體30、電阻35、整流器40、電容45、PSR切換控制電路300以及虛擬負載電路700，PSR切換控制電路300產生切換信號Sw以通過電阻30切換變壓器15。變壓器15通過整流器40以及電容45產生輸出電壓V。和/或輸出電流I。。虛擬負載電阻46連接至電源轉換器10的輸出。電阻35與電晶體30串聯，用於檢測變壓器電流Ip以及產生耦接至PSR切換控制電路300的電流信號Cs。
[0072]PSR切換控制電路300還通過電阻11及12耦接至變壓器15以檢測變壓器15的反射電壓Vs以及去磁(demagnetizing)時間(放電時間信號Tds)。
[0073]電源轉換器10的輸出通過纜線50連接至移動裝置20。因此，電源轉換器10的輸出電壓V。可在移動裝置20製造電壓Vdd。電壓Vdd等效於電壓V。減去在纜線50上的壓降。移動裝置20的控制電路100包括耦接至移動裝置20的功率管理控制器的通信接口 10N。控制電路100產生信號Sen，用於控制電晶體70的開/關。當控制電路100致能信號Sen以打開電晶體70時，電壓Vdd將可供給功率(ycc電壓)至移動裝置20的電路。\c電壓也用於對移動裝置20的電池充電。當控制電路100禁能信號Sen時(S卩，電晶體70被關閉)，電源轉換器10將操作於輕負載。控制電路100還產生信號Sz以通過電晶體60以及電阻66致能電流Iz。控制電路100施加信號&以打開電晶體60，使得「碼」(即，電流Iz)可從移動裝置20傳送至電源轉換器10。所述碼可用於決定電源轉換器10的輸出電壓V。和/或輸出電流Itj的值。依據本發明，所述碼僅可在輕負載期間傳送。因此，由電流12產生的所述碼可由PSR切換控制電路300適當地檢測及接收。
[0074]此外，虛擬負載電路700耦接至輸出電壓Vtj,以在輸出電壓Vtj高於一高電壓門限值時提供輸出電容45 —個放電路徑。當輸出電壓V。設定為預設值和/或纜線50被移除時，虛擬負載電路700可協助電容45更快速地放電。
[0075]圖2是依據本發明的一實施例示出的控制電路的控制流程圖。在本實施例中，控制流程SllO可由控制電路100實施。當控制電路100 (通過通信接口 IOn)接收來自功率管理控制器的指令時，控制電路100可起始控制流程S110。在步驟Slll中，控制電路100判斷來自功率管理控制器的指令是否請求改變電源轉換器10的輸出電壓\和/或輸出電流10O若所述指令請求改變輸出電壓\和/或輸出電流Im則控制電路100將接續進行步驟SI 13以禁能信號Sen，並致能輕負載情況。接著，在步驟SI 15中，控制電路100判斷輸出電壓Vtj和/或輸出電流Itj是否需要重置為預設值。若輸出電壓\和/或輸出電流Itj需要重置為預設值，控制電路100將接續進行步驟S117以讓輕負載情況的時間超過KA時間期間(時間延遲)，其中KA為常數。當PSR切換控制電路300檢測到輕負載情況的時間超過KA時間期間時，PSR切換控制電路300可輸出輸出電壓\和/或輸出電流Itj的預設值(例如5伏特/2安培)。若輸出電壓\和/或輸出電流Itj不需要重置為預設值，控制電路100可接續執行控制流程S200以發送「碼」至PSR切換控制電路300。
[0076]圖3是依據本發明的一實施例示出的控制電路的控制流程圖。在本實施例中，控制流程S200可由控制電路100實施。
[0077]在步驟S210中，控制電路100致能輕負載情況超過KB時間期間(時間延遲)，其中KB為小於KA的常數。當PSR切換控制電路300檢測到輕負載情況的時間超過KB時間期間(且少於KA時間期間)時，PSR切換控制電路300可致能以接收所述碼。在步驟S210之後，控制電路100可執行步驟S220以發送測知要求(PING)信號至PSR切換控制電路300。所述測知要求信號可表徵為致能電流Iz(即，致能信號Sz) —段TW期間。在步驟S230之後，控制電路100禁能電流Iz並延遲TU期間。之後，在步驟S240中，控制電路100通過致能電流Iz(即，致能信號Sz) —段TX期間並禁能電流IZ(S卩，禁能信號Sz) —段TY期間來發送所述碼至PSR切換控制電路300。所述碼可以是數字數據信號和/或頻率信號。
[0078]圖4是依據本發明的一實施例示出的PSR切換控制電路的電路圖。請參照圖1至圖4，變壓器15的反射電壓Vs經配置以產生信號Vea，其關聯於輸出電壓\。關聯於電流信號Cs的去磁時間(信號Tds)產生關聯於輸出電流1的信號IEA。信號Vea用於發展用於調節輸出電壓I的電壓反饋迴路。信號Iea用於發展調節輸出電流Itj的電流反饋迴路。
[0079]PSR切換控制電路300包括電壓檢測電路310、放大器315以及325、電流檢測電路320、電容326及327、脈衝寬度調製(pulse width modulation,簡稱PWM)電路350以及碼接收器電路400。電壓檢測電路310反應於反射信號Vs產生電壓迴路信號Vea以及放電時間信號TDS。電壓迴路信號Vea關聯於輸出電壓\。放電時間信號Tds關聯於變壓器15的去磁時間。電流檢測電路320反應於電流信號Cs以及放電時間信號Tds而產生電流迴路信號IEA。電流迴路信號Iea關聯於輸出電壓L。電壓檢測電路310以及電流檢測電路320有關於電源轉換器的PSR技術。[0080]電壓迴路信號Vea耦接至放大器315以依據參考信號REF_V產生電壓反饋信號VFB，電容327耦接至電壓反饋信號Vfb，用於迴路補償。電壓迴路信號Iea耦接至放大器325。關聯於參考信號REF_I的電流迴路信號Iea產生電流反饋信號Ifb。電容326耦接至電流反饋信號Ifb，用於迴路補償。碼接收器電路400耦接以反應於所述碼以及開機重置信號RST，而產生參考信號REF_V&REF_I。所述碼是依據對電流迴路信號Iea解碼而產生。參考信號REF_V運作為用於調節電源轉換器10的輸出電壓V。的電壓參考信號。參考信號REF_I運作為用於調節電源轉換器10的輸出電流Itj的電流參考信號。
[0081]PWM電路350針對電壓反饋信號VFB、電流反饋信號Ifb以及開機重置信號RST而產生切換信號Sw。
[0082]圖5是依據本發明的一實施例示出的PWM電路的電路圖。PWM電路350包括振蕩器360、比較器365及367、與門370以及觸發器375。振蕩器360產生時脈信號PLS以及斜波(ramp)信號RMP。時脈信號PLS期間性地通過觸發器375啟動切換信號Sw。一旦比較器365及367中的斜波信號RMP高於電流反饋信號Ifb或是電壓反饋信號Vfb，切換信號Sw將被關閉。
[0083]圖6是依據本發明的一實施例示出的碼接收器電路的電路圖。碼接收器電路400包括數字解碼器450、寄存器460及465、數字模擬(digital-to-analog，簡稱DAC)轉換器470及475、加法器電路480及485，以及碼解調製電路500。碼解調製電路500反應於電流迴路信號Iea以及開機重置信號RST而產生解調製信號以及清除信號CLR。解調製信號耦接至數字解碼器450以產生數字數據Nm。數字數據Nm被儲存至寄存器460及465。寄存器460耦接至數字模擬轉換器470以產生電壓調整信號加法器電路480通過加總參考信號Vkf以及電壓調整信號V1而產生參考信號REF_V。
[0084]寄存器465耦接至數字模擬轉換器475，用以產生電流調整信號I」加法器電路485通過加總參考信號Ikf以及電流調整信號Ij來產生參考信號REF_I。因此，參考信號REF_V以及參考信號REF_I由來自移動裝置20的所述碼(即，控制電路100的信號Sz)程序化。
[0085]開機重置信號RST也耦接以產生清除信號CLR。當請求輸出電壓\和/或輸出電流L被要求為預設值時，碼解調製電路500將產生清除信號CLR。清除信號CLR耦接以重置寄存器460及465，用於將電壓調整信號V1的值以及電流調整信號重置為O。因此，參考信號REF_V將反應於清除信號CLR而被設定為預設值(例如參考信號Vkf)。此外，一旦產生清除信號CLR，參考信號REF_I將被設定為預設值(例如，參考信號Ikf)，用於調節輸出電流I。。
[0086]圖7是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的控制流程。控制流程S510可由碼解調製電路500實施。電流迴路信號Iea代表輸出電流Iy在步驟S520中，電流迴路信號Iea將與輕負載門限值ITl比較以起始計時器TA。當電流迴路信號Iea的值低於輕負載門限值ITl時，輕負載情況被檢測到。具體而言，若輸出電流IJ即，電流迴路信號Iea)高於輕負載門限值ITl計時器TA，且計時器TA高於O時，碼解調製電路500從計時器TA減去值Y，否則設定計時器TA為O。另一方面，若輸出電流Itj低於輕負載門限值ITl計時器TA，且計時器TA低於Kl期間時，碼解調製電路500加總值X至計時器TA，否則設定計時器TA 為 K0。[0087]在步驟S530中，碼解調製電路500判斷計時器TA是否等於Kl期間。若是，控制流程S510接續進行步驟S540，否則，控制流程S510返回步驟S520。
[0088]在步驟S540中，若輸出電流Itj高於輕負載門限值ITl計時器TA，碼解調製電路500致能COM。另一方面，若輸出電流I。低於輕負載門限值ITl計時器TA，且計時器TA低於K2期間時，碼解調製電路500加總值X至TB，否則設定TB為Kl期間。
[0089]在步驟S550中，碼解調製電路500判斷COM是否致能。若COM為致能，控制流程S510接續進行步驟S560，否則，控制流程S510接續進行步驟S570。
[0090]在步驟S560中，碼解調製電路500判斷輸出電流Itj(即，電流迴路信號Iea)是否為測知信號。若輸出電流Itj為測知信號，控制流程S510接續進行流程S600，否則控制流程S510返回步驟S540。
[0091]在步驟S570中，碼解調製電路500判斷計時器TA是否計時超過K2期間。若是，控制流程S510接續進行流程S580，否則控制流程S510返回步驟S540。
[0092]一般而言，若電流迴路信號Iea的值低於輕負載門限值ITl超過K2時間期間，則清除信號CLR將在流程S580中產生以將輸出電壓\和/或輸出電流Itj重置為預設值。
[0093]圖8是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的流程。在流程S580中，碼解調製電路500產生清除信號CLR以清除寄存器460及465，用以將輸出電壓\和/或輸出電流1重置為預設值。
[0094]圖9是依據本發明的一實施例示出的碼解調製電路的流程。流程S600可由碼解調製電路500實施。在步驟S610中，碼解調製電路500測量「電流迴路信號Iea高於輕負載門限值IT1」的時間期間TPl以及「電流迴路信號Iea低於輕負載門限值IT1」的時間期間TP2，並依據時間期間TPl及時間期間TP2產生接收的碼。在步驟S630中，碼解調製電路500發送接收的碼至解碼器450以產生輸出電壓\和/或輸出電流
[0095]圖10是依據本發明的一實施例示出的虛擬負載電路的電路圖。在本實施例中，虛擬負載電路700包括電壓參考裝置710、電阻711、712及720和電晶體725。電壓參考裝置710，例如是齊納二極體(Zener Diode)，耦接以通過電阻711及712打開電晶體725。電阻720與電晶體725串聯。當輸出電壓V。高於高電壓門限值時，電阻720將耦接至輸出電壓V。。高電壓門限值(例如是5.6伏特)由電壓參考裝置710決定。
[0096]提供一種特定的通信協議，用於輸出電壓和/或輸出電流的設定。可程序化電源轉換器提供大範圍的輸出電壓和/或輸出電流，例如是5至20伏特和/或0.5至5安培。
[0097]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種用於控制可程序化調節一次側的電源轉換器的方法，其特徵在於，包括: 於第一時間期間，一輕負載情況在變壓器的二次側致能； 在該變壓器的該二次側產生傳送碼； 在該第一時間期間之後，依據該傳送碼在該變壓器的該二次側產生電流脈衝信號； 於該第一時間期間，在該變壓器的一次側檢測該輕負載情況； 通過檢測該變壓器的一次側切換電流檢測電流信號； 依據該電流信號產生接收碼； 依據該接收碼產生該電源轉換器的輸出電流和/或輸出電壓； 其中，該傳送碼與該接收碼相關，該電流脈衝信號與該電流信號相關。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該電流信號是依據該一次側切換電流以及該變壓器的去磁時間而檢測。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括: 於第二時間期間，該輕負載情況在該變壓器的該二次側致能； 檢測該輕負載情況，並在該第二時間期間之後在該變壓器的該一次側產生預設設定信號; 當該預設設定信號產生時，產生該輸出電流和/或該輸出電壓的該預設值， 其中該第二時間期間比第一時間期間長。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該輸出電壓依據該電壓器的反射電壓而調節。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該輸出電流依據電流迴路信號而調節，其中該電流迴路信號反應於該變壓器的該一次側切換電流以及該變壓器的去磁時間而產生。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該輕負載情況通過關閉電晶體而達成，其中該電晶體連接以對電池充電。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該傳送碼為頻率信號和/或數字數據信號。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在傳送該傳送碼之前，傳送測知要求信號。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該輕負載情況由移動裝置致能。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，該傳送碼在該移動裝置中產生。
11.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括: 當該輸出電壓高於高電壓門限值時，連接虛擬負載至該電源轉換器的該輸出電壓。
12.一種用於可程序化調節一次側的電源轉換器的方法，其特徵在於，包括: 一輕負載情況在變壓器的二次側致能； 在該變壓器的該二次側產生傳送碼； 在該變壓器的一次側檢測該輕負載情況； 接收接收碼並依據該接收碼產生該電源轉換器的輸出電流和/或輸出電壓；以及 當該輸出電壓高於高電壓門限值時，連接虛擬負載至該電源轉換器的輸出電壓， 其中，該傳送碼與該接收碼相關。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，該輸出電壓依據該變壓器的反射電壓而調節。
14.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，該輸出電流依據電流迴路信號而調節，其中該電流迴路信號反應於該變壓器的該一次側切換電流以及該變壓器的去磁時間而產生，該電流迴路信號的值 與該變壓器的輸出電流值相關。
15.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，該傳送碼為頻率信號和/或數字數據信號。
【文檔編號】H02M3/155GK104022654SQ201410283441
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司, 快捷半導體(蘇州)有限公司