TW200803142A - Flyback type pulse-width modulation device having a green mode - Google Patents

Description

200803142 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於_種呈省兩 置，尤指-種利用雔;^干：核式I...式職寬調變裝 ,^矛』用甏極性電晶體結構的積體電跋制 調變裝置。 中’用來控制功率開關切換之脈寬 【先前技術】 按目w已知的直流電源供應裝置，如交換 ^ Φ r λγ ^ '屯源供應 ^哭夕塒共CSwitchingPowerSupply)中，為縮小變 ^肢私，大多使用高頻的脈波寬度調變（ i之电路不思'圖，變壓器T1係將電路區分成為— 級電路101與二次侧之後級電路102，該-次你u〇1與該 ，j侧102間係以一光電晶體ηι及一光二極體 该—次側101與該二次侧102之電信號，但卻可利用光信 號回授二次側1〇2之電壓或電流輸出變化信號至一次侧 =同步調整該一次側101及二次侧1〇2之電壓及電流 曼化里或者做為過電流及短路保護之迴授信號。 凊復麥考第一圖，其中於一次侧1〇1輸入一交流電壓 ，交流電壓VAC係經過一 ΕΜΙ濾波器1010、一橋式整 概為BD1及一南壓濾' 波電容C1後成為一直流電壓vin。直 流電壓Vin係藉由一脈波調整控制單元讥控制功率電晶體 開關Q1之導通週期，進而傳送到該變壓器T1之一次侧繞 組。同時，變壓器T1之二次侧繞組係感應輸出電壓，該輸 出電壓透過二極體D1及電解電容C2整流濾波後，產生穩 定直流電壓Vout輸出。 200803142 直流電壓Vout透過一回授穩壓器D3與一光耦合器u 將輸出直流電壓Vout轉換成一電壓訊號VFB回授至一次侧 101之脈波寬度調整控制單元m。同時，於功率電晶體開 關Q1導通時透過電阻器跎取得一電流回授訊號Vcs，電 流回杈訊號Vcs係被傳送到脈波寬度調整控制單元讥，脈 波見度雜控解元π取得該電流回授喊Ves與該電壓 訊號VFB藉以運算輸出一調整脈;皮pfM到功率電晶體開關 Q1，甩來穩定輸出直流電壓V〇ut。 同化基於％保意識的逐漸抬頭，具有省電模式（㈤⑸ Mode)設計的電源供絲已經越來越#遍化，各個脈波 度調整控制器（PffM IC)設計薇商無不競相推出呈有省電 模式(G—de)設計的新一代脈波寬 制

Mod r 波覓度調整控制器（？簡1〇大$以万、老人p）勺脈 結構的_程設計 ,差的缺點’如果設計不當的話電 ESD) ^^^^SURGE) 泰式b易出現不良情形。市面上具有 Mod?計的新—代脈波寬度調整控制器心=1 路稷雜且使用不少的元件，而I法採用錐士 …、泉 BYP0LAR結構的積體電路IC製程完成、，用大又極性電晶體 BYP0LAR結構的積體電路I c制尹1 B 為極性電晶體 電。並且’價格比—般的脈波寬^敕二^大且較為耗 價格更為昂貴。度⑽空制器⑽1C) 【發明内容】 有鑑於此，本發明—種具省電模式之返规式脈寬調變 6 200803142 $ =敕4乃基於習知具有省電模式（Green Mode)的脈波寬 ί播=IC)技術所使用互補金氧半導體（CM0S) ^進行^製程，有其耐壓較差的問題以及產品價格高的缺 用雔—種具¥能式之返驶式脈寬調變裝置，係採 ‘ ^ =結構的積體電路製程完成，其使用於_ 愿如中，用來控制功率開捃、 之切換。本發明使用-㈣。二 W (GreenM〇de) 一輔助電源#典此為电路，透過電源供應器中之 訊號。收—輔助電源電壓’並輪出-週期性脈波 "5亥週期性脈波訊號透過一於士+妨a 、J汪脈疚 之一控制端，用以迟期枓的、旨 大私路傳送到功率開關 ，電路連接:==通;:=。同時使用-=電源供應器的回授端，係根;功率開關 ;;以;的拉下該功率開關控制= 笔位變高，將使該關電路持，該回授訊號之 待該回授訊號電 器電路工二 成省電模式（Green _)的心電路輪出，以達 2的概述與接下來的詳細二皆 ;”兄明本發明的申請專利範圍。而=性質，是為 的與優點，將在後續的說 有關本發明的其 【實施方式】 兄物圖不加以_述。 請參考第二圖，為本發 模式之返馳式脈寬調變裝置。本發明具省電 體電路製程完成，且使用於二^，電―結構的積 功率開_之切換。本發明裝用來控制- 1之1路構件包括有：一振 7 200803142 盪器電路ίο、一閂鎖電路丨 如第二圖所示二::電:16。 -辅助電源端VC以接收—輔 %源供應器中之 脈波訊號CLOCK，該週期性Τ 整’且輪出一週_性 專送到該功彻二 該功率開關收，該放大電路而第用：?期性的導通 :=卿妾於該功率卿之控制端Γ: ::。同W1鎖電路12連接於該振 為射， 大電路16、該功率開闕〇 咸放 係根據該回授端FB= ㈣目授端抑， 該功補㈣控制ΐίί；；，訊號VFB，週期性的拉下 本發明係可以控制力玄=立=止該功率開關仏所以， 源供應器正常動作夂=2週期性的導通或截止，在電 及提供負载所需的電力^泉供應益輸出的電力得以穩定 該振湯哭電字使該問鎖電路12持續停止 狖兮作，待該回授訊號评β電位下降時才回 仅5玄板盥态電路10的輸出。 電路Η圖:發明裝置進一步包括有一短路保護 係取㈣：：：°亥輛助電源端vc與-電流偵測電阻R13， 流债測電剛上之一偵測電流訊號vcs，當 時，^2#bvcs大於短路保護電路14設定之保護臨界值 ^^=護電路14會拉低該輔助電源之電 击扼供足夠電壓供兮护、、嘉_ 〜…、 供應器負载端短電路10正常動作，以達到電源 復參考第二圖，配合第三 常負載下電路各點的波形示之本發明於電源供應器正 體Q3、Q4··•等構件連接組成盪器電路1〇 .係由電晶 生說明如下：振盪器電路中、週期性脈波訊號CLOCK產 連接到電源供應器中之一辅♦之電谷C6係透過電阻 電壓，並進行充電動作。當電容$^原端VC以接收輔助電源 到電阻R6上，使得雷阻胱上==⑶上建立的電壓經分壓 一射極（B~E)接面的電壓時墨大於電晶體Q3之基極 繼導通，此時，於二極體以电晶體⑽與電晶體Q4會相 CLOCK。接者，電容器、冉知出力而冒產生-脈波訊號 後，再次如上述朗進彳放電路㈣行放電，然 利用電容器C6反覆的充電與^^。^匕，振盪器電路10 訊號CLOCK。 I助作，以輪出週期性脈波 焱夯考第二圖，該閂鎖電路12 一 #一 训，其集極端連接到該振湯哭# ·弟一電晶體 一第二電晶體Q5，其隹搞，山、以料、應為的回校蠕FB ; 極端，射極端連接到該^率=文至1晶體Q6之基 =二，Q6之集極端。-遽波電容器心 ：τ； ^ :::。；偏壓電隐並接於該第二電晶_^ /、、4。其中该第—電晶體Q6與該 Q等二 於一雜整流器⑼咖C。咖ledRectlfier;Qs5c=. 具有矽控整流器SCR之各種特性。 ） 士配口第一圖，復翏考第三圖，當電源供應器正常工 時’振盪器電路10輸出週期性的脈波訊號C L 0 C K透過放大 200803142

黾4 16到功率開關Q2控制其導通，同時電流债測電阻ri 3 冒接收流過功率開關Q2的電流而產生一偵測電流訊號 VCS，閂鎖電路12同時接收該偵測電流訊號vcs與電源供 t 之回棱汛號VFB，當兩訊號的總和值大於閂鎖電路12 内部第一電晶體Q6之基極-射極（B—E)接面的電壓時，第 兒曰日體Q6與第二電晶體Q5會相繼導通，而拉下功率開 關Q2控制端之電位以截止該功率開關Q2。如此，本發明 =用振盪器電路1 〇輸出週期性的脈波訊號CL〇CK配合閂鎖 電路12即可以輸出一週期性的pfM控制訊號到功率開關 $之閘極端，控制功率開關q2的切換，以讓電源供應器 幸則出的電力得以穩定及提供負載所需的電力。 配合第二圖，參考第四圖為本發明於電源供應器低負 二下包路各點的波形示意圖。當電源供絲於低負載工^ ^ ’電源供應器之回授訊號會拉高，而回授訊號vf] 與=電流訊號Vcs的總和值會很快的到朝鎖電路1: 二邛第一電晶體Q6之基極-射極（B_E)接面的雪壓，讓筹 —2則6與第二電晶體_繼導通，而拉_；功率卿 哭H 電值以截止該功率開1 Q 2。如此，在電源供肩 f下，本發明輸出的週期性_空制訊號，其工竹 供庫心=CyCle)會小於工作於正常負载下，以讓電渴 ，、應益輛出的電力得以穩定及提供負载所需的電力。 如上述朗中，由於電源供應器於低負載下，本發明 持鎖電路12妙電源供應器之回授端FB取得- 受訊號，該持續高電位的回授訊號m 回12持續停止卿器電路10工作，制 叫喊™電位下降時相復該振i器電路iq_，& 10 200803142 達成省電模式（Green Mode)的功能 綜上所述，本發明具省電模式 置，採用雙極性電晶體結構的 ^馳式脈·寬 m:供轉爾制功率：❿ 之切換。个發明使用一振逢器電路，、禾焉式‘如 益中之-補助電源端接收輔助電源電厭，、二過電源供應 脈波訊號，該週期性脈波訊號透:亚询出—週期性 開關之一控制端，用以週期性 大電路傳送到功率 用，-m貞電路連接到該振心+ ^功率關。同時使 率開關及該電源供應器的回授;：=4、該放大電路、該功 —回授訊號，週期性的拉下該艮據該回授端產生的 截止該功率開關。 卞開關控制端之電位，以 再者，電源供應器於輕载能 變高，將使該閃鎖電路持續停止：;^該回授訊號之電位 回授訊號電位下卩㈣才回復該^ = ㉟m㈣ 電模式（Green Mode)的功能。、态电路幸命出，以達成省 綜上所述，本發明完全符人 專利法提出申請，請詳查並請:日矛J申請之要件，故爱依 以保障發明者之權益，若 届專利，實感德便， 疑，請不吝來函指示。 D之貴審查委員有任何的稽 惟，以上所述，僅為本發 詳細說明與圖式，惟本發明之^之1具體實施例之 圍為準，凡合於本發明 μ w从下述之申請專利靶 ’實施例，皆應包含於本；月精神與其類似變化 藝者在本發明之領域内，可知θ:可中，任何熟悉該項技 ^勿心及之變化或修飾皆可涵 200803142 蓋在以下本案之專利範圍。 【圖式簡單說明】 第一亂為習知返驰式電源供應裝置之電路示意圖； 第二圖為本發明電路示意圖； 第三圖為本發明於電源供應器正常負載下電路各點的波 形示意圖；及 第四圖為本發明於電源供應器低負載下電路各點的波形 示意圖。 【主要元件符號說明】 習知： τι變壓器 101 —次侧電路 1010 EMI濾波器 102二次側電路 VAC交流電壓 11光耦合器 12振盪電路 121、122比較器 123正反器 111光電晶體 112光二極體 U1脈波寬度調整控制單元 本發明： Q2功率開關 12 200803142 10振盛器電路 12閂鎖電路 14短路保護電路 16放大電路 VFB回授訊號 VC輔助電源端 R13電流偵測電阻 VCS彳貞測電流訊號 • CLOCK週期性脈波訊號 Q6第一電晶體 Q5第二電晶體 C8濾波電容器 R9偏壓電阻

Claims (1)

1. 200803142 ·、申請專利範圍： 1 · 一種具省雷蔣^ 雷曰騁红。姨式之返馳式脈寬調變壯罢„ 口口 =旦、搆的積體電路製程完成，，’ /、採用雙極性 态中，用來抑q 丄* 成係使用於一雷、、语糾十 -C，，包括有: 以接收一輔5 ;电源供應器中之—辅助+、原 收辅助電源電壓，且於屮—稀助电源端 二4週期性脈波訊號透過^週期性脈波訊 千開關之-控制端，用以放大乾路傳送到該功 關;及用以，期性的導通該功率開 一閃領電路，連接到該括 1率開關及該電源供應;該放大電路、該 :產生的-回授訊號，週下，該回授 ,之電位’以截止該功率Ρηι 了4功率開關控 器於輕载狀態下’該回授訊二二同時丄電源供應 閃領電路持續停止該振靈器^ %仪變高，將使該 號電位下降時才回復該振i U ’待該回授訊 2. 如申請專利範圍第！項所述之且:：出。 調變裝置，進—步包括有-短路保it之返驰式脈寬 助電源端與一電流偵測電阻， 二包，連接於該辅 之-偵測電械，當偵測電流訊流_電阻上 ，臨界值時，係用以拉低該輔助^之=設定之: 法提供足夠電壓供該振盪器電路正常動作，使之無 3. 如申請專利範圍第1項所述之呈省 調變裝置，其中該閂鎖電路包括有i误式之返馳式脈寬 一第一電晶體，其集㈣物__電路，射極 24 200803142 端連接到一參考端，基極端連接到該電源供應器 的回授端； 一第二電晶體，其集極端連接到該第一電晶體之基極 端，射極端連接到該功率開關之控制端，基極端則 連接到該第一電晶體之集極端； 一濾波電容器，其一端連接於該電源供應器的回授 端，另一端則連接到該參考端；及 一偏壓電阻，並接於該第二電晶體之基極端與射極端。 4. 如申請專利範圍第1項所述之具省電模式之返馳式脈寬 調變裝置，其中該放大電路為一射極隨耦器。 5. 如申請專利範圍第1項所述之具省電模式之返馳式脈寬 調變裝置’其中該放大電路為一'第二電晶體’其基極端 連接於該振盪器電路，集極端連接於該輔助電源端，射 極端則連接於該功率開關之控制端。 15