TW201009532A - Control circuit and power converter using the same and control method - Google Patents

Description

201009532 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種控制電路，特別是關於一種具有一多功能 端點(multi-function terminal)之控制電路。 【先前技術】 第1圖所示係習知之一反馳式轉換器（flyback converter)10，經由濾波及整流後之一輸入電壓vin耦合至 一變壓器 TX 的一次側繞組(primary-side winding)Lp，一功 率開關101受控於一脈波寬度調變(pulse width modulation; PWM)控制訊號Vg’ 一感測電阻RS用以感測流經功率開關 101之一次側電流Ip，一控制電路1〇〇根據相應於轉換器 10輸出端之一回授訊號Vcomp以及一次侧電流Ip來決定 控制訊號Vg的責任週期（duty cycle)，因而穩定輸出電壓 Vo ° 電阻130及140組成一分壓電路(voltage divider)，控 制電路100透過此分壓電路偵測一感測電壓Vbno，因此感 測電壓Vbno值係比例於輸入電壓Vin，當偵測到感測電壓 Vbno低於一預設值時，控制電路1〇〇使功率開關1〇1停止 切換，目的在於避免轉換器10工作於一輸入電壓過低之異 常情況，而造成損壞。 【發明内容】 201009532 本發明之一實施例提出一種控制電路，適用於一電源 轉換器。該控制電路包含有一多功能端點、一電流比較電 路以及一過低電壓偵測電路。 當該電源轉換器之一功率開關導通時，該電流比較電 路透過該多功能端點比較一流經該功率開關之電流以及一 參考值，當該電流達到該參考值時，該電流比較電路使該 功率開關關閉。當該功率開關關閉時，該過低電壓偵測電 路透過該多功能端點偵測該電源轉換器之一輸入電壓是否 低於一預設值，當該輸入電壓低於該預設值時，固定該功 率開關於一關閉狀態。 本發明之另一實施例提出一種控制方法，包含有：（1) 提供一多功能端點；（2)當該電源轉換器之一功率開關導通 時，透過該多功能端點比較一流經該功率開關之電流以及 _ 一參考值；（3)當該電流達到該參考值時，使該功率開關關 ❹ 閉；（4)產生一比例於該輸入電壓之一感測電壓於該多功能 端點；（5)當該功率開關關閉時，偵測該感測電壓是否低於 一預設值；以及(6)當該輸入電壓低於該預設值時，固定該 功率開關於一關閉狀態。 【實施方式】 第2圖係為本發明較佳實施例之一反驰式轉換器20之 電路圖，轉換器20主要包含一控制電路200、一功率開關 201009532 201以及一分壓電路205，分壓電路205由一電阻R1、一 電阻R2及一感測電阻Rs組成。在此實施例中，電阻R1 的電阻值，遠高於R2的電阻值與感測電阻Rs的電阻值之 總和。 控制電路200，譬如說，是一個積體電路，包含一多功 能端點CS、一電流比較電路210以及一過低電壓（under voltage)偵測電路220。 電阻R1配置於轉換器20之一輸入電壓Vin與多功能 端點CS之間。電阻R2與電容C1組成一低通濾波器（low pass filter)，其配置於感測電阻Rs與多功能端點CS之間， 用以濾除感測電壓Vs之高頻雜訊。 當功率開關201導通時，轉換器20之一次侧電流Ip流 經該功率開關201與感測電阻Rs，因此感測電阻Rs上之 一感測電壓Vs(〜Ip*Rs)係比例於一次侧電流Ip。 當功率開關201導通時，電流比較電路210比較一感測 電壓Vcs以及一參考電壓Vcomp，感測電壓Vcs係多功能 端點CS上之所偵測之電壓，其可依下列公式（1)推導得知。 ⑴ m+R2 因電阻R1的電阻值，遠高於R2的電阻值與感測電阻 Rs的電阻值之總和，所以公式（1)中的Vin貢獻可以忽略， 而導致感測電壓Vcs係大致等於感測電壓Vs。參考電壓 201009532

Vcomp係相應於轉換器2〇輪出電壓％之一回授電壓。每 S感/則電壓Vcs達到該參考電壓時，電流比較電路 210觸發- SR正反器231，— pwM控制訊號％之邏輯準 位因而轉態，使功率開關2〇1結束導通狀態。換言之，當 該一次側電流Ip達到或超過一參考值時，電流比較電路 210使功率開關201關閉。 ❹ 過低電壓偵測電路220包含有一比較器222以及一取樣 保持電路，取樣保持電路包含有一取樣開關224以及—電 壓保持電路226，於此實施例中，取樣開關224可為一 N通道 金氧半導體，電壓保持電路226可為一電容。 當功率開關201關閉時，過低電壓偵測電路透過電阻 R1偵測多功能端點CS上之感測電壓Vcs，此時感測電壓

Vcs值為乃’其係比例於輸入電壓vin，因此可 ❹用以偵測輸入電壓Vin是否低於一預設值。 取樣開關224與功率開關201同樣受控於PWM控制訊 號Vg ’當功率開關201關閉時，取樣開關224導通，使比 較器222之一輸入端可偵測感測電壓Vcs。若感測電壓Vcs 高於一參考電壓Vthl時，比較器222判定目前之輸入電壓 Vin正常，所以輸出一邏輯高準位訊號，PWM控制訊號Vg 將依然隨著SR正反器之輸出而變化。若感測電壓vcs低於 一參考電壓Vthl時’比較器222判定目前之輸入電壓vin 201009532 過低，所以輸出一邏輯低準位訊號，使一邏輯閘235輸出 之PWM控制訊號Vg固定為邏輯低準位，功率開關201因而 停止切換，固定在關閉狀態。 每當功率開關201導通時，因為取樣開關224的隔離， 所以電壓保持電路226中記憶了功率開關201上一次關閉 狀態結束時之感測電壓Vcs，使比較器222之輸出訊號能 維持於為一邏輯高準位，功率開關201得以正常切換。 因過低電壓偵測電路220僅僅操作於功率開關201關閉 時，因此不會影響該電流比較電路210於功率開關201導 通時之操作。 本實施例之控制電路200若整合於一晶片，過低電壓偵 測電路與電流比較電路210可透過同一多功能端點CS來 偵測感測電壓Vcs，相較於第1圖所示之控制電路100，即 可省去一晶片腳位。 此外，根據上述之實施例，可得到一相對應的PWM控 制方法，其步驟可簡述如下：（1)提供一多功能端點；（2) 當該電源轉換器之一功率開關導通時，透過該多功能端點 比較一流經該功率開關之電流以及一參考值；（3)當該電流 達到該參考值時，使該功率開關關閉；（4)產生一比例於該 輸入電壓之一感測電壓於該多功能端點；（5)當該功率開關 關閉時，透過該多功能端點偵測該感測電壓是否低於一預 201009532 設值；以及（6)當該輸入電壓低於該預設值時，固定該功率 開關於一關閉狀態。 唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之 限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之 均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離 本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀 況。 ®【圖式簡單說明】 第1圖係習知的反馳式轉換器。 第2圖係本發明較佳實施例的一反馳式轉換器。 【主要元件符號說明】 轉換器10 變壓器TX 一次侧繞組Lp _ 功率開關101 控制電路100 脈波寬度調變控制訊號Vg 電阻130 電阻140 轉換器20 控制電路200 11 201009532

功率開關201 分壓電路205 電阻R1 電阻R2 感測電阻Rs 多功能端點CS 電流比較電路210 過低電壓偵測電路220 正反器231 比較器222 取樣開關224 電壓保持電路226 邏輯閘235 電容C1 12

Claims (1)

1. 201009532 十、申請專利範圍： 1. 一種控制電路，適用於一電源轉換器，該控制電路包含 有： 一多功能端點， 一電流比較電路，其中當該電源轉換器之一功率開 關導通時，該電流比較電路透過該多功能端點比較一流 經該功率開關之電流以及一參考值，當該電流達到該參 考值時，該電流比較電路使該功率開關關閉；以及 一過低電壓偵測電路，其中當該功率開關關閉時， 該過低電壓偵測電路透過該多功能端點偵測該電源轉 換器之一輸入電壓是否低於一預設值。 2. 如請求項1所述之控制電路，其中該過低電壓偵測電路 包含有一比較器，用以偵測該輸入電壓是否低於該預設 值。 3. 如請求項2所述之控制電路，其中該過低電壓偵測電路 更包含有一取樣保持電路，該取樣保持電路包含有： 一電壓保持電路，用以記憶一電壓值；以及 一取樣開關，連接於該電壓保持電路與該多功能端 點之間，其中當該功率開關關閉時，該取樣開關導通， 使該比較器偵測該輸入電壓。 4. 如請求項3所述之控制電路，其中該電壓保持電路包含 13 201009532 有一電容。 5. 如請求項3所述之控制電路，其中該取樣開關係受控於 一脈波寬度調變控制訊號。 6. —種電源轉換器，包含有： 一如請求項1所述之控制電路；以及 一分壓電路’於該多功能端點產生一比例於該輸入 電壓之感測電壓，其中該過低電壓偵測電路根據該感測 電壓來判斷該輸入電壓是否低於該預設值。 7. 如明求項6所述之電源轉換器，其中該分壓電路包含有: 一電流感測電阻，耦接至該功率開關；以及 一第一電阻，其一端耦接至該輸入電壓，其另一端 耦接至該多功能端點。 8. 如明求項7所述之電源轉換器，其中該分壓電路更包含 有-第二電阻’其-端柄接至該電流感測電阻，其另一 端耦I接至該多功能端點。 9. -種控制方法，適祕―電源轉換器，該控制方法包含 有： 提供一多功能端點； 當該電源轉換H之—功率_導通時，透過該多功 能端點比較-流經該功率開關之電流以及—參考值； 田該電肌達到„亥參考值時，使該功率開關關閉； 201009532 當該功率開關關閉時，透 难金叙拖哭+认 遗過遠多功忐端點偵測該電 / 原轉換盗之一輪入電壓是否低於-預設值；以及 當該輪入電壓低於該預設值時，固定該功率開關於 一關閉狀態。 10.如請求項9所述之控制方法，更包含有·· 產生一比例於該輸入電壓之感測電壓於該多功能 端點；以及 根據該感測電壓來判斷該輸入電壓是否低於該預 設值。 15