TW201106601A - Apparatus and method for standby power saving of a flyback power converter - Google Patents

Description

201106601 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種電源轉換ϋ，_是_1減少返驰式電 源轉換器(flyback p_r converter)之待機功耗的裝置及方 【先前技術】 如圖1所示’常用於電源供應ϋ的返馳式電源轉換器包含變壓 器Τχ連接在一次侧電路1〇和二次侧電路12之間，一次側電 路10藉控制器14切換功率開關16而控制變壓器的一次侧 電流，當功率開關16截止時變壓器Τχ的能量傳送至二次側， 因而對電容C充電，進而供應電流lG給負載，輸出回授電路 18(例如本實施例的光耦合器）提供輸出回授，穩壓器(也以扯 regulator) 20的陰極K連接光叙合器18，以控制發光二極體的 電流Id ’電阻R1和R2 _聯在返馳式電源轉換器的輸出端v〇 和接地端之間，且電阻R2的一端連接穩壓器2〇的參考端R , 因而尺度化返馳式電源轉換器的輸出電壓 V〇 = VRx((Rl+R2)/R2) = VRx(1+(R1/R2))， 公式 1 其中VR為穩壓器20提供的參考電壓。假設光耦合器18中發 光二極體的兩端與返驰式電源轉換器的輸出端v〇之間的電阻 分別為R3及R4,則從輸出端v〇流到光耦合器18的發光二極 體電流 201106601 公式2

Id = (Vo-(VK+1.1 ))/R3 從輸出端Vo流到偏壓點K的偏壓電流 公式3

Ibias = (Vo-VK)/R4 公式4 從輸出端Vo流到電阻R1和R2的分壓器電流 Ir = Vo/(Rl+R2)。 當系統進入待機模式後，雖然負載電流1〇降到很低，但是返 馳式電源轉換器的輸出電壓Vo仍然維持不變，因此，從公式 2到公式4可知，電流记、ibias和乜和正常工作時是—樣的， 也就是說，光耦合器18、穩壓器20及電阻幻、扣、尺3、似 籲還是有很大的功率消耗，造成返驰式電源轉換器在待機時的損 【發明内容】 本發明的目的之一’在於提出一種減少返馳式電源轉換器之待 機功耗的襞置及方法。 根據本發明，—種減少返馳錢_換器之賴雜的裂置及 方法’藉由域觀H提供轉考祕，降賴_式電源轉 換器的待機電壓，因而減少輪出回授電路、該_器及分壓電 201106601 阻在待機時之功率消耗。 根據本發明’-種減少返驰式電轉、之滅祕的農置及 方法，藉由切換該返驰式電源轉換器之穩壓器的分壓電阻比 值，降低該返馳式電源轉換器的待機電壓，因而減少輪出回授 電路、該穩壓器及分壓電阻在待機時之功率消耗。 【實施方式】 圖2係第一實施例的示意圖，其仍然使用圖i的電路架構，只 # 是增加開關-電阻網路並聯到電阻R1。此開關-電阻網路包含串 聯的開關SW及電阻R5，開關SW受休眠訊號S1控制。電阻 R1與開關-電阻網路的組合具有等效電阻尺叫，因此輸出電壓

Vo = VRx((Req+R2)/R2) = VRx(l+(Req/R2))。 公式 5 鲁 輸出電壓Vo對參考電壓VR的比值由等效電阻Req與電阻R2 組成的分壓器的分壓比決定。在正常工作時，開關SW是開路 的，因此Req=Rl。系統進入待機模式後，休眠訊號S1使開關 SW閉路，因此電阻R5並聯電阻ri，等效電阻Req變小了。 從公式5可知，當Req變小，輸出電壓v〇也會變小。 從公式2和公式3可知，當v〇變小，電流id和Ibias都會變 小’也就是說’光耦合器18、穩壓器20及電阻、R4的功 耗都變小了。又 5 201106601 公式6

Ir = VR/R2 維持不變，但是Req變小，因此等效電阻Req的功耗也變小 了。 基於相同的原理，可以改為將開關_電阻網路與電阻尬並聯， 並將開關sw的控制訊號改為休眠訊號S1的反相訊號/Sl，成 為圖3的實施例。在正常工作下，開關sw是閉路的，而在待 機時，開關SW是開路的，因此電阻R2與開關·電阻網路組合 • 的等效電阻Req在待機時比較大。公式5可以改寫為

Vo = VRx((Req+R2)/R2) 公式7 = VRx(l+(Rl/Req)) 〇 因為參考電壓VR固定’所以待機時的輸出電魔％會因為仏 變大而變小，導致Id、Ibias和Ir全部變小，也就是說⑷ 合器18、繼器20及電阻R1、犯、R3、財的功耗全部柄 少了。 上述兩個實施例储切換分壓器電阻的阻值麵變輸出㉟ Vo對參考電壓VR的比值，以降低待機電屋v〇 s祕y，圖 的實施删是藉城纏H 2㈣參考賴VR麵低待機· Vo—standby。在此實施财，穩壓純含雙顧接面電晶邀 (琴2及·放大器24。範2職極和射極分別為穩制 的陰極K和陽極A，基極連接運算放大器24的輸出端，運算 放大器24的正輸入端為觀器的參考端R，負輸入端連接串 201106601 聯的電壓源VI及V2。開關sw並聯_;請，受休眠訊號 S1控制。在正常工作時，開關sw斷路，因此運算放大器 的參考電墨為V1+V2，參考端R的電壓vR等於Vl+V2。當 系統進入休眠模式後，休眠訊號si使開關sw閉路，因此運 算放大器24的參考電壓VR降為V卜從公式i可知，參考電 壓VR降低會導致返馳式電源轉換器的輸出電壓v〇跟 低。在其他實施例中，僅使用電壓源V2，因此待機時的參考 電壓VR等於零’待機電壓V0—standby為零，待機功耗會更低。 • 在變化的實施例中，可將開關SW改為並聯到電壓源W。 4果系、'4本身/又有休眠訊號S1可以使用，則可採用圖5的實 施例來產生，其係在負載電流10的路徑上串聯電流感測電阻 Rs，並將其產生的雜感測電壓Vcs提供給比較器26，與參 考電壓Vref比較，產生休眠訊號S1，或再經反相器28產生 其反相訊號/S卜參考電壓Vref為負值，#正常工作時，負载 電流1〇大’電流感測電壓Vcs低於參考電壓Vref，因此休眠 • 訊號S1為低準位。在進入休眠模式後，負载電流Ιο變小，導 致電流感測電壓VCS高於參考電壓Vref，因此休眠訊號S1為 高準位。 圖6係休眠訊號S1與輸出電壓v〇的時序圖，在正常工作期 間，休眠訊號S1處於低準位，輸出電壓v〇維持在正常值 V〇—normal。在進入休眠模式後，休眠訊號si切換到高準位， 因此輸出電壓V。降到待機電壓Vg—standby。在某些應用中， 待機電壓Vo—standby為零。在某些其他應用中，待機電壓 Vo—standby轉足以供某絲置操作的準位。例如在顯示器應 201106601 用中’影像控制器㈣批)須維持運作，以便提供下—次喚醒 广待機電壓V〇-—的準位要能維持影像控 制斋的運作。 以士對，本發明之較佳實施例所作的敘述係為卿之目的，而 無意限定本發日月精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從 本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例係為解 說本發明的原理以及讓熟習該項技術者以各種實施例利用本 發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以 下的申請專利範圍及其均等來決定。 【圖式簡單說明】 圖1係習知的返馳式電源轉換器的示意圖； 圖2係根據本發明的第一實施例； 圖3係根據本發明的第二實施例； 圖4係根據本發明的第三實施例； 圖5係提供休眠訊號的實施例；以及 圖6係休眠訊號與輸出電壓的時序圖。 【主要元件符號說明】 10 —次側電路 12二次側電路 Η控制器 16功率開關 18光耦合器 201106601 20穩壓器 22 BJT 24運算放大器 26 比較器 28反相器

Claims (1)

1. 201106601 七、申請專利範圍： 1. 一種減少返驰式電源轉換器之待機功耗的裝置，該返式電 源轉換器含有電容連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電 流，以及輸出回授電路提供輸出回授，該裝置包括： 穩壓器，連接該輸出回授電路，且提供參考電壓； 分壓器，連接該輸出端及該穩壓器，根據分壓比決定該輸 出端的電壓；以及 開關-電阻網路，並聯該分壓器中的電阻，受休眠訊號控制 而切換該分壓比。 2. 如請求項1之裝置，更包括： 電流感測電阻，串聯在該負載電流的路徑上，以產生電流 感測電壓；以及 比較器，比較該電流感測電壓與該參考電壓以產生該休眠 訊號。 3. 如請求項1之裝置，其中該穩壓器包括： 雙極性接面電晶體，具有集極連接該輸出回授電路；以及 運算放大器’具有正輸人端連接該分壓器，負輸入端連接 電壓源，以及輸出端連接該雙極性接面電晶體的基極。 4. 一種減少返驰式電源轉換器之待機功耗的裝置，該返馳式電 源轉換器含有電谷連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電 流’以及輸出回授電路提供輸出回授，該裝置包括： 穩壓器’連麟輸出回授電路，且提供參考電壓；以及 分壓器’連接該輸出端及該穩㈣，根據分壓比決定該輸 出端的電壓； 201106601 其中，該穩壓器受休眠訊號控制而切換該參考電壓。 5·如請求項4之裝置，更包括： 電流感測電阻’串聯在該貞觀流的路徑上，以產生電流 感測電壓；以及 比較器’比較該電流感測電顯該參考電塵以產生該休眠 訊號。 6. 如請求項4之裝置，其中該穩壓器包括： 雙極性接面電晶體’具有集極連接該輸出回授電路； 運算放大H，具有正輸人端連接該分難，負輸入端連接 電壓源，以及輸出端連接該雙極性接面電晶體的基極；以及 開關，受5亥休眠訊遽切換而旁通該電壓源。 7. -種減少返驰式鶴轉換n之顧功耗的方法，該返驰式電 源轉換器含有電容連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電 流’以及輸出回授電路提供輸出回授，該方法包括： 提供參考電壓； 根據分壓比，從該參考電壓決定該輸出端的電壓；以及 因應休眠訊號而切換該分壓比。 8. 如請求項7之方法，更包括： 根據該負載電流產生電流感測電壓；以及 比較該電流感測電壓與參考電壓以產生該休眠訊號。 9·一種減少返驰式電源轉換器之待機功耗的方法，該返馳式電 源轉換器含有電容連接在輸出端及接地端之間以供應輸出電 流，以及輸出回授電路提供輸出回授，該方法包括： 提供參考電壓； 201106601

   根據分壓比，從該參考電壓決定該輸出端的電壓；以及 因應休眠訊號而切換該參考電壓。 10.如請求項9之方法，更包括： 根據該負載電流產生電流感測電壓；以及 比較該電流感測電壓與該參考電壓以產生該休眠訊號。 12