TW200814517A - Control circuit of multi-channels power converter - Google Patents

Description

200814517 CII7 2l042twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有_—種功率轉換II，且制是有關於 一種開關功率轉換器的控制電路。 【先前技術】 多通道(multi-chaimels)功率轉換器用來將未經調整的電源 # 轉換成經調整的電壓和/或電流源。多通道功率轉換器的控 制電路產生開關信號，用於穩定調節輸出端。也就是說， 根據功率轉換器的輸出來調變開關信號的工作週期(duty cycle)。Μ㈣S要时，喊少„雜訊和電磁干擾 (ΕΜΙ)二然而’在輕載或無载情況下，開關以同步進行 會產生較高的功率消耗。在最近的研究中，針對功率轉換 器提出了許多在輕載情況下節省其功率損耗的控制電路，' 例如 Yang 申請“PWM controller having 〇ff_time m〇dulati〇n for power converter”的美國專利第 6,54S，882 號，和 Yang _ 等人申請“PWM controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise”的美國專利第 6,78i，356 號。這些現有技術的開關頻率會依據負載的變化而變化， 使得控制電路難以同步開關信號。 【發明内容】 本發明提供一種多通道功率轉換器的控制電路，用來控 制開關信號的開關頻率以節省功率。 200814517

Cl 17 21042twf.doc/n 輕載==多= 電路、 出，以產生第-關信號和第功率轉換器的輪 器的輸出處產生第一輸出和第一輸二=在功率轉換 開，—回二二

的第回饋域和第二回饋信號是根據功率轉二生 而產生的。該控制電路包括調變㈣…的輪出 開關信號關關轉料以調變 信號和第二回饋信號而產生調變信號。錄電路回饋 電路，以根據調變信號來控制篦一 輕&到5周變 的開關頻率。當啟用第二;關信號^二言號 :雜據，的降低而線性降低。當停用第二開關關 苐一開關^§號間歇操作以進一步省電。《 & τ， 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂 舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。寸 【實施方式】 3圖1、緣示具有兩個開關通道的功率轉換器 疋備用電賴應n (standby pQ爾supply)#帛 疋弟一轉換為，第一轉換器包含 以在功率轉換器的輸出產生另-輸出 輸出V。2進仃開關導通/截止。輸入信號Cnt連接到控制電路 100以啟用或停用開關信號S2。控制電路進到 7 200814517 Cl 17 21042twf.doc/n 功率轉換ϋ的輸出，以分別依據回饋信號1和回饋化號 VFB2而產生開關信縣和開關信號S”回饋信號^和^ 信號I由回饋控制電路7〇產生。回饋控制電路7〇耦合到 功率轉換H的輸出，為功率轉換H的回饋控制提供誤差放大 器。根據輸出乂⑴和V。2產生回饋信號Vfbi和回饋信號Vfb2。 圖2繪示根據本發明的控制電路1〇〇的優選實施例。控 制電路100包括調變電路200和振盪電路3〇〇，用於省電。 調變電路200用於依據回饋信號Vfbi和回饋信產生調 kk號Sm和間歇信號Sn。當調變信號心低於間歇臨界值 (burst-threshold)時，啟用間歇信號Sn。控制電路1〇〇的輸入 端子0N/0FF接收輸入信號Cnt。當啟用輸入信號Cnt時，啟 用開關號S2。振盪電路300 |馬合到調變電路2〇q，以根據 调變#號Sm產生振盪信號PLS1。振盪信號pLsl用以啟用 S/R觸發器115。比較器11〇用來依據回饋信號Vfbi與斜坡 信號RAMP1的比較而停用S/R觸發器ι15。振盪電路3〇〇 產生斜坡/^號尺八]\/]1)1。S/R觸發器Π5的輪出連接到and 閘117的輸入。AND閘117的另一輸入通過反相器116耦合 到振盪“號PLS1。AND閘117的輸出產生開關信號&。 振盪電路300進一步產生同步信號sYN，其連接到信號 產生裔350以產生脈衝信號PLS2和斜坡信號RAMP2。因 此’脈衝信號PLS2與振盪信號PLS1同步。脈衝信號PLS2 用以啟用S/R觸發器125。比較器120用來依據回饋信號Vfb2 與斜坡信號RAMP2的比較而停用S/R觸發器125。S/R觸發 态125的輸出連接到AND閘127的輸入。AND閘127的另 8 200814517

Cl 17 21042twf.doc/n 一輸入通過反相器126耦合到脈衝信號pLS2。AND閘127 的第三輸入連接到輸入信號Cnt。因此，當啟用輸入信號CM 時，AND閘127的輸出將產生開關信號S2。因此，振盪信 號PLS1控制開關信號&的開關頻率與開關信號&的開關 率。開關信號S2與開關信號Si同步。 圖3是調變電路2〇〇的優選實施例。當回饋信號Vfbi高 於第一臨界值乂^時，運算放大器23〇、運算放大器231、電 ❿ 阻益236和電晶體235形成第一電壓到電流轉換器，以產生 第一電流信號。當回饋信號Vfb2高於第二臨界值Vt2時，運 异放大器210、運算放大器211、電阻器216和電晶體215 形成第二電壓到電流轉換器，以產生第二電流信號。第一臨 界值Vti和第二臨界值γη是用於輕載的臨界值。電晶體237 和238形成第一電流鏡，以依據第一電流信號而產生第三電 流信，。電晶體217和218形成第二電流鏡，以通過開關219 接收第—電流信號。輸入信號Cnt控制開關219的開關導通/ 截止。接著，當啟用輸入信號Cnt時，第二電流鏡將依據第 一龟/4½號而產生第四電流信號。與第四電流信號相連的第 一龟流k號被傳輸到第三電流鏡。電晶體250、251和252 形成苐二電流鏡以產生第五電流信號和調變信號SM。因此， 調變彳§號Sm依據回饋信號Vfbi和回饋信號VFB2的降低而降 低。 第五電流信號與恒定電流206進行比較，以在第五電流 ^號低於恒定電流206時產生間歇信號Sn。恒定電流206代 表間歇臨界值。間歇信號Sn用以避免音頻雜訊並節省功率 9 200814517 uii/ 2i042twf.doc/n 而產生。恒定電流205用於向第一電流鏡和第二電流鏡提供 電流。因此，恒定電流2〇5限制調變信號Sm的最大值。 圖4是根據本發明的振盪電路3〇〇的優選實施例。恒定 電流310經過開關311為電容器32〇充電。電容器32〇通過 開關316放龟。具有作用點電壓v〇itage)vH的比較 器325和具有作用點電壓汍的比較器326連接到電容器 320。比較器325、326的輸出連接到由NAND閘341、342 形成的閂鎖電路(latch circuit)。在NAND閘341的輸出端產 生振盪信號PLS1。在電容器320上產生斜坡信號RAMP1。 振盪信號PLS1進一步通過反相器333用以控制開關311。 AND閘332對開關316進行控制。振盪信號pls 1連接到AND 閘332的輸入。AND閘332的另一輸入連接到or閘331。 OR閘331的輸入是輸入信號Cnt。OR閘331的另一輸入通 過反相器330耦合到間歇信號Sn。恒定電流315連接到開關 316。此外，調變信號Sm連接到開關316，以使電容器320 放電。當啟用輸入信號Ο時，恒定電流315為開關信號S! 和S2提供有限的開關頻率(lifted switching frequency)。因 此，當停用輸入信號Cnt時，電容器320的放電也將受到間 歇"^號Sn的控制’其中開關信號Si的開關頻率可降低到低 於有限開關頻率。恒定電流310結合恒定電流315決定振盪 信號PLS1的最小頻率。如圖3所示的恒定電流205結合恒 定電流315控制振盪信號PLS1的最大頻率。比較器327連 接到電容器320，以在斜坡信號RAMP1高於臨界值vR時產 生同步信號SYN。同步信號S™在AND閘345的輸出處產生。 200814517 Cl 17 21042twf.doc/n AND閘345的輸入分別連接到比較器327和NAND閘342。 圖5繪不仏號產生器350的電路不意圖。恒定電流360、 電容器365、電晶體362和NOR閘形成單觸發電路(〇ne_sh〇t circuit) ’以依據同步彳a就Syn的上升邊緣(rising edge)而產生 脈衝t號PLS2。同步说Syn通過反相器361輛合到電晶體 362。在AND閘382的輸出處產生脈衝信號PLS2。AND閘 382的輸入通過輸入信號cNT和NOR閘381的輸出而連接。 恒定電流370、電容器375和電晶體372形成斜坡信號產生 器(ramp signal generator)，以依據同步信號Syn的啟用而產生 斜坡信號RAMP2。電晶體372通過反相器361耦合到同步 信號S™。圖6繪示振盪信號PLS1、脈衝信號PLS2和斜坡 信號RAMP1、RAMP2的信號波形。當啟用輸入信號Cnt時， 依據調變信號Sm而調變開關信號&和開關信號&的開關頻 率。當停用輸入信號Cnt時，依據調變信號Sm和間歇信號 =而調變開關信號Si的開關頻率。開關信號&和S2的最大^ 導通時間(maximum on time)是固定的。增加開關信號Sl和& 的截止時間將降低開關信號&和&的開關頻率。 雖然已參考本發明的優選實施例特別繪示和描述了本 ，月仁所屬領域的普通技術人員將瞭解，可在不違背附力口 權利要求書中所界定的本發明的精神和範疇的前提下對复 進行各種形式和細節上的變化。 、 6雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限，本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾， 11 200814517 C117 21042twf.doc/n 因此本發明之賴範u當視後附之申請專魏圍所界 為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪示多通道功率轉換器的實例電路。 圖2繪示根據本發明的多通道功率轉換器的控制電路 的優選實施例。 圖3是根據本發明的調變電路的優選實施例。 圖4是根據本發明的振盪電路的優選實施例。 圖5繪示根據本發明實施例的信號產生器。 圖ό繪示根據本發明實施例的控制電路的信號波形。 【主要元件符號說明】 10、20、215、217、218、235、237、238、250、251、 252' 362、372:電晶體 15、25、50 ··變壓器 30、35、40 :二極體 55、60、320、365、375 :電容器 70 :回饋控制電路 100 :控制電路 110、120、325、326、327 ··比較器 115、 125 : S/R 觸發器 116、 126、330、333、361 :反相器 117、 127、332、382 : AND 閘 200 :調變電路 12 200814517

Cl 17 21042twf.doc/n 205、206、310、315、360、370 :恒定電流 210、211、230、231 :運算放大器 216、236 :電阻 219、311、316 :開關 300 :振盪電路 331 : OR 閘 341、342、345 : NAND 閘 350 :信號產生器 ® 381 : NOR 閘 V〇i 、V〇2 ·輸出 vIN :工作電壓 Cnt ·輸入信號 ON/OFF ··輸入端子 RAMP1、RAMP2 :斜坡信號 PLS1 :振盪信號 PLS2 :脈衝信號 • SM:調變信號

Syn ·同步信號 :間歇信號

VpBl、VpB2 :回饋信號 Si、s2:開關信號 vT1 :第一臨界值 VT2 :第二臨界值 vH、VL :作用點電壓 VR :臨界值 13

Claims (1)

1. 200814517 Cl 17 21042twf.doc/n 十、申請專利範圍·· 1·種夕通遏功率轉換器的控制電路，該控制 合到該多通道功率韓拖哭沾认， ^ "徑制电路耦 的輪出’以產生—第―開關信號和 生二於在該多通道功率轉換器的該輸出處產 'σ弟—輸出；其中該第一開關信號和今·第一 開關信號是分別依據_第_回饋信號和—第二回；

   第—回饋信號和該第二回饋信號是根據該 功率轉換H的該輸“產生的，馳觀路包括：^ -=㈣路’用於依據該第—_親和該第二回饋 佗號而產生-調變信號和—間歇信號，其中當該調變信於 低於一臨界值時致能該間歇信號； 儿 -輸入端子，用於接收—輸人信號，其中該第二開 信號由該輸入信號控制；以及 。一振盪電路，輕合到該調變電路，用於根據該調變信 f虎而產生振盪仏號’其中该振盪信號用來控制該第— 關信號的一開關頻率和該第二開關信號的一開關頻率；汗 其中當致能該輸入信號時，該第一開關信號和該第二 開關信號的該開關頻率依據該調變信號而受到調變，以及 當該輸入信號停用時，該第一開關信號的該開關頻率依據 該調變信號和該間歇信號而受到調變。 2.如申請專利範圍第1項所述之多通道功率轉換器的 控制電路’其中該調變信號依據該第一回饋信號和該第二回 饋信號的降低而降低。 3·如申請專利範圍第1項所述之多通道功率轉換器的 200814517 Cll/ 2l042twf.doc/n 控制電路’其中該間歇信號用以避免音頻雜訊並節省功率而 產生。 4·如申請專利範圍第1項所述之多通道功率轉換器的 控制電路，其中該第一開關信號和第二開關信號的最大導通 時間是固㈣，以及該第-開關信號和第二開關信號的該開 關鮮隨著該第—開，號和第二_信號的截止時 增加而降低。 5. 一種多通道功率轉換器的控制電路，該控制電路輕 =率轉換器的輸出’以產生一第—開關信號和一第二開 =歲’用於在該多通道功率轉換器的該輸出處產生一第— 二輪出;其中該第一開關信號和該第二開關信號 弟了饋信號和—第二回饋信號而產生的α 甲邊弟一回饋信號和該第二回饋 換器的該輸“產生的；該控魏路包y讀據該功率轉 —調變電路，用於依據該第一回饋 信號:產生—調變信號；以及紅就和該弟二回饋 一振盪電路，耦合到該調變電路， 唬而控制該第— 轳 、根據以凋、欠传 號的一開關頻率；貝+和該弟一開關信 其中當致能該第二開關信號時， 開關瓶、旁分& 卑—開關4吕就的該 開關頻率依據該多通道功率轉換 低，以》木—μ J貝载的降低而降 ，以及當該第二開關信號停用時， : 才呆作。 不開關彳S就間歇 6.如 申請專利範ffi第5項騎之以道神轉換器的 15 200814517 m，^.i042twf.doc/n 控制電路’其中該機信號依 饋信號的降低叫低。 $卩饋域和該弟二回 控制7電利範圍第i項所述之多通道功率轉換器的 i門是固定的〜弟開關域和第二開關信號的最大導通 :==及該第—開關信號和第二開關信號的該開 關頻輪者_信號的截止時間的增加而降低。 功率轉換器的控制電路，該控制電_合到該 率轉奐㈣輸出，以產生—第—開關信號和—第二開 轉換器的該輸出處產生—第—輸出和1 一二回於二開關域和該第二開關信號是分別依據 丄二弟二回饋信號而產生的，以及該第-回 饋“號和該第二回饋作辞县辦诚兮上玄 產生的，魏力率娜11的該輸出而 號；2魏路，驗依據該第—賴信·產生調變信 味二„，耗合雌調變電路，用於根據該調變信 唬而控制遠第一開關信號的開關頻率； 用該第二開關信號時’該第—開關信號的該 開關頻率依據該功率轉換器的負載的降低而降低，以及合 停用該第二開關信號時，該第一開關信號間歇操作。田 9.如申請專利範圍第8項所述之功率轉 路，其中當啟贱第二關信斜，該第二咖信細^ 一開關信號同步。 10·如申請專利範圍第8項所述之功率轉換器的控制電 16

   200814517 lii/ Zi042twf.doc/n 率轉=供應11的㈣1路’雜__合到功 iH;" ’以產生—第—開關信號和—第二開關信 輸出，1中兮？轉換益的該輸出處產生-第-輸出和-第二 =回，信號㈣第二開關信號是分別依據一 信號和回饋信號而產生的’以及該第-回饋 二〜—回難號是根據該神轉換n的該輸出而產 生的’該控制電路包括： 一一調變電路，用於似康該第一回饋信號和言亥第二回饋 信號而產生一調變信號；以及 振Μ笔路，麵合到該調變電路，用於根據該調變信 號而控制該第一開關信號的開關頻率和該第二開關信號 的開關頻率； 中g啟用該弟一開關k 5虎，該弟一開關信號的該 開關頻率依據該功率轉換器的負載的降低而降低，以及當 停用該第二開關信號時，該第一開關信號的該開關頻率低 於有限的開關頻率。 如申請專利範圍第11項所述之電源供應器的控制 電路，其中該第一開關信號和第二開關信號的最大導通時間 是固定的，該第一開關信號和第二開關信號的該開關頻率隨 著該第一開關信號和第二開關信號的截止時間的增加而降 低。 17