TWI463801B - 電源供應器的零電流偵測器及方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種電源供應器的零電流偵測器及方法，特別是關於一種使用電容耦合的零電流偵測器及方法。
在某些應用中，零電流偵測是相常重要的技術。零電流偵測技術通常使用在半諧振式(quasi-resonant mode)的馳返式、升壓式或降壓式系統中，用以穩定輸出電流或達成某些保護功能。圖1顯示習知具有零電流偵測功能的馳返式電源供應器，其中控制積體電路10控制與變壓器T1的一次線圈Lp串聯的開關M1，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo，在提供至輸出端Vo的二次側電流Is降至零時，變壓器T1的輔助線圈La上將產生高頻信號經電阻Rzcd至控制積體電路10的腳位ZCD，控制積體電路10因而觸發零電流信號Szcd以穩定輸出電流或達成某些保護功能。
圖2顯示圖1中信號的時序圖，在時間t1時，控制積體電路10的腳位GD送出高準位的信號以打開(turn on)開關M1，使得一次側電流Ip開始上升，在開關M1打開期間，輔助線圈La上的信號Vaux等於(-Vin)×Nf/Np，其中Np為一次側線圈Lp的線圈匝數，Nf為輔助線圈La的線圈匝數。在時間t2時，控制積體電路10的腳位GD上的信號轉為低準位以關閉(turn off)開關M1，此時二次側線圈Ls上的二次側電流Is由峰值開始下降，在開關M1關閉期間，輔助線圈La上的信號Vaux等於Vo×Nf/Ns，其中Ns為二次側線圈Ls的線圈匝數。在時間t3時，二次側電流Is降至零，導致二次側線圈Ls上的電壓出現高頻振盪，進而在輔助線圈La上產生高頻信號12，當控制積體電路10偵測到腳位ZCD上出現高頻信號12時，觸發零電流信號Szcd。然而，習知的零電流偵測方法需要額外的腳位來實現，這使得成本提高。
因此，一種利用多功能腳位實現零電流偵測的裝置及方法，乃為所冀。
本發明的目的之一，在於提出一種電源供應器的零電流偵測器及方法。
本發明的目的之一，在於提出一種減少腳位數量的零電流偵測器及方法。
根據本發明，一種電源供應器的零電流偵測器包括感測電路、電容及控制積體電路，在提供至該電源供應器的輸出端的電流下降至零時，該感測電路產生高頻信號，該電容將該高頻信號的交流成分耦合至該控制積體電路的腳位，以使該控制積體電路觸發零電流偵測信號。由於該電容可以避免該腳位的電壓準位被感測電路所輸出的低頻信號及直流成分影響，因此該腳位還可以用來達成零電流偵測以外的其他功能，以減少腳位數量。
根據本發明，一種電源供應器的零電流偵測方法包括在提供至該電源供應器的輸出端的電流下降至零時產生高頻信號，並藉由電容將該高頻信號的交流成分耦合至控制積體電路的腳位，以使該控制積體電路觸發零電流信號。
圖3顯示本發明零電流偵測器20的第一實施例，在圖3的馳返式電源供應器中，電阻R1及R2分壓輸入電壓Vin產生與輸入電壓Vin相關的電壓Vind至控制積體電路10的腳位MULT，控制積體電路10根據腳位MULT的電壓Vind取得輸入電壓資訊。圖4顯示圖3中信號的時序圖。參照圖3及圖4，零電流偵測器20包括電容Czcd、控制積體電路10及變壓器T1的輔助線圈La，輔助線圈La作為感測電路用以偵測二次側電流Is，電容Czcd連接在控制積體電路10的腳位MULT及輔助線圈La之間，電容Czcd阻擋輔助線圈La上的低頻信號及直流成分輸入至腳位MULT，因此零電流偵測器20不影響腳位MULT的電壓Vind的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vind取得正確的輸入電壓資訊。當二次側電流Is下降至零時，如時間t4所示，輔助線圈La產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位MULT，使得電壓Vind出現下降突波，在電壓Vind低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以達成零電流偵測。在控制積體電路10中，可以使用比較器比較電壓Vind及預設值Vpre以觸發零電流信號Szcd。從圖4可知，在開關M1打開的瞬間，輔助線圈La亦會產生高頻信號使電壓Vind低於預設值Vpre，如時間t5所示，因此控制積體電路10中將設計一些機制避免誤觸發零電流信號Szcd，例如控制積體電路10只有在開關M1關閉期間才能觸發零電流信號Szcd，或是利用遮蔽信號來遮蔽不正確的零電流信號Szcd。
圖5顯示本發明零電流偵測器20的第二實施例，其與圖3的電路同樣包括電容Czcd及控制積體電路10，但是使用變壓器T1的一次側線圈Lp作為感測電路來偵測二次側電流Is，電容Czcd連接在腳位MULT及一次側線圈Lp之間，電容Czcd阻擋一次側線圈Lp上的低頻信號及直流成分輸入至腳位MULT，因此零電流偵測器20不影響腳位MULT的電壓Vind的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vind取得正確的輸入電壓資訊。圖6顯示圖5中信號的時序圖，如時間t6所示，當二次側電流Is下降至零時，一次側線圈Lp產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位MULT，使得電壓Vind出現下降突波，在電壓Vind低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以達成零電流偵測。
圖7顯示本發明零電流偵測器20的第三實施例，其與圖3的電路同樣包括電容Czcd及控制積體電路10，但是使用變壓器T1的二次側線圈LS作為感測電路來偵測二次側電流Is，電容Czcd連接在腳位MULT及二次側線圈Ls之間，電容Czcd阻擋二次側線圈Ls上的低頻信號及直流成分輸入至腳位MULT，因此零電流偵測器20不影響腳位MULT的電壓Vind的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vind取得正確的輸入電壓資訊。圖8顯示圖7中信號的時序圖，如時間t7所示，當二次側電流Is下降至零時，二次側線圈Ls上產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位MULT，使得電壓Vind出現下降突波，在電壓Vind低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以達成零電流偵測。
圖9顯示本發明零電流偵測器20的第四實施例，在圖9的升壓式電源供應器中，控制積體電路10控制與電感L1串聯的開關M1以使電感L1充放電，進而將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo，電阻R1及R2分壓輸入電壓Vin產生電壓Vind至控制積體電路10的腳位MULT，使控制積體電路10可以取得輸入電壓資訊。圖9的零電流偵測器20包括電容Czcd、控制積體電路10及輔助線圈La，輔助線圈La作為感測電路用以偵測電感L1的電流IL，電容Czcd連接在控制積體電路10的腳位MULT及輔助線圈La之間，電容Czcd阻擋輔助線圈La上的低頻信號及直流成分輸入至腳位MULT，因此零電流偵測器20不影響腳位MULT的電壓Vind的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vind取得正確的輸入電壓資訊。圖10顯示圖9中信號的時序圖，其中波形22係通過開關M1的電流，波形24係通過二極體D1的電流，當控制積體電路10打開開關M1時，如時間t8所示，電感的電流IL經開關M1及電阻Rcs流向接地端，此時電感L1充電，電流IL開始上升，如波形22所示。當控制積體電路10關閉開關M1時，如時間t9所示，電感的電流IL經二極體D1流向輸出端Vo，此時電感L1放電，電流IL開始下降，如波形24所示。當電流IL下降至零時，如時間t10所示，輔助線圈La產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位MULT，使得電壓Vind出現下降突波，在電壓Vind低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以供達成零電流偵測。
圖11顯示本發明零電流偵測器20的第五實施例，在圖11的降壓式電源供應器中，控制積體電路10控制開關M1以使電感L1充放電，進而將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo，電阻R1及R2分壓輸入電壓Vin產生電壓Vind至控制積體電路10的腳位MULT，使控制積體電路10可以取得輸入電壓資訊。圖11的零電流偵測器20包括電容Czcd、控制積體電路10及輔助線圈La，輔助線圈La作為感測電路用以偵測電感L1的電流IL，電容Czcd連接在控制積體電路10的腳位MULT及輔助線圈La之間，電容Czcd阻擋輔助線圈La上的低頻信號及直流成分輸入至腳位MULT，因此零電流偵測器20不影響腳位MULT的電壓Vind的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vind取得正確的輸入電壓資訊。圖12顯示圖11中信號的時序圖，其中波形26係通過開關M1的電流，波形28係通過二極體D1的電流，當控制積體電路10打開開關M1時，如時間t11所示，電感的電流IL經開關M1及電阻Rcs流向接地端，此時電感L1充電，電流IL開始上升，如波形26所示。當控制積體電路10關閉開關M1時，如時間t12所示，電感的電流IL經二極體D1流向輸出端Vo，此時電感L1放電，電流IL開始下降，如波形28所示。當電流IL下降至零時，如時間t13所示，輔助線圈La產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位MULT，使得電壓Vind出現下降突波，在電壓Vind低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以供達成零電流偵測。
在前面的實施例中，零電流偵測器20是利用偵測輸入電壓資訊的腳位MULT來實現，因此可以減少腳位數量。除了腳位MULT之外，本發明的零電流偵測器20也可以使用其他功能的腳位，例如用以偵測開關M1電流的腳位CS。在圖13顯示本發明零電流偵測器20的第六實施例，在圖13的馳返式電源供應器中，當開關M1打開時，一次側電流Ip通過與開關M1串聯的電阻Rcs以產生電壓Vcs至控制積體電路10的腳位CS，控制積體電路10根據電壓Vcs可以判斷通過開關M1的一次側電流Ip的值。圖14顯示圖13中信號的時序圖，其中波形30為一次側電流Ip，波形32為二次側電流Is。參照圖13及圖14，圖13的零電流偵測器20與圖3的電路同樣包括電容Czcd、控制積體電路10及變壓器T1的輔助線圈La，但是電容Czcd係連接在控制積體電路10的腳位CS及輔助線圈La之間，由於電容Czcd阻擋輔助線圈La的低頻信號及直流成分輸入至腳位CS，因此零電流偵測器20不影響腳位CS的電壓Vcs的準位，控制積體電路10可以根據電壓Vcs判斷一次側電流Ip的值。當二次側電流Is下降至零時，如時間t14所示，輔助線圈La產生高頻信號12，電容Czcd將高頻信號12的交流成分耦合至腳位CS，使得電壓Vcs出現下降突波，在電壓Vcs低於預設值Vpre時，控制積體電路10觸發零電流信號Szcd以達成零電流偵測。從圖14可知，在開關M1打開的瞬間，輔助線圈La亦會產生高頻信號使電壓Vcs低於預設值Vpre，如時間t15所示，為了避免誤觸發零電流信號Szcd，此實施例的控制積體電路10提供一遮蔽信號ZCD_Mask在開關M1打開瞬間遮蔽電壓Vcs與預設值Vpre的比較結果。同樣的，在圖5、圖7、圖9及圖11所示的零電流偵測器20中，電容Czcd連接腳位MULT的一端也可以改成連接至腳位CS。
本發明的零電流偵測器20也可以不與其他功能共用腳位，即電容Czcd連接的腳位只有零電流偵測功能。
10．．．控制積體電路
12．．．高頻信號
20．．．零電流偵測器
22．．．通過開關M1的電流
24．．．通過二極體D1的電流
26．．．通過開關M1的電流
28．．．通過二極體D1的電流
30．．．一次側電流Ip
32．．．二次側電流Is
圖1顯示習知具有零電流偵測的馳返式電源供應器；
圖2顯示圖1中信號的時序圖；
圖3顯示本發明零電流偵測器的第一實施例；
圖4顯示圖3中信號的時序圖；
圖5顯示本發明零電流偵測器的第二實施例；
圖6顯示圖5中信號的時序圖；
圖7顯示本發明零電流偵測器的第三實施例；
圖8顯示圖7中信號的時序圖；
圖9顯示本發明零電流偵測器的第四實施例；
圖10顯示圖9中信號的時序圖；
圖11顯示本發明零電流偵測器的第五實施例；
圖12顯示圖11中信號的時序圖；
圖13顯示本發明零電流偵測器的第六實施例；以及
圖14顯示圖13中信號的時序圖。
10．．．控制積體電路
20．．．零電流偵測器
Claims (20)
- 一種電源供應器的零電流偵測器，該電源供應器包含變壓器用以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該零電流偵測器包括：控制積體電路，具有一腳位；感測電路，用以感測該變壓器的二次側電流，在該二次側電流降至零時產生高頻信號；以及電容，連接在該腳位及感測電路之間，將該高頻信號的交流成分耦合至該腳位，以使該控制積體電路觸發零電流信號。
- 如請求項1之零電流偵測器，其中該控制積體電路藉由該腳位偵測該輸入電壓。
- 如請求項1之零電流偵測器，其中該控制積體電路藉由該腳位偵測該變壓器的一次側電流。
- 如請求項1之零電流偵測器，其中該控制積體電路在該腳位的電壓低於一預設值時觸發該零電流信號。
- 如請求項1之零電流偵測器，其中該感測電路包括該變壓器的一次側線圈、二次側線圈或輔助線圈在該二次側電流降至零時產生該高頻信號。
- 一種電源供應器的零電流偵測器，該電源供應器包含電感及連接該電感的開關，其中該開關被切換以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該零電流偵測器包括：控制積體電路，具有一腳位；感測電路，用以感測該電感的電流，在該電流降至零時產生高頻信號；以及電容，連接在該腳位及感測電路之間，將該高頻信號的交流成分耦合至該腳位，以使該控制積體電路觸發零電流信號。
- 如請求項6之零電流偵測器，其中該控制積體電路藉由該腳位偵測該輸入電壓。
- 如請求項6之零電流偵測器，其中該控制積體電路藉由該腳位偵測通過該開關的電流。
- 如請求項6之零電流偵測器，其中該控制積體電路在該腳位的電壓低於一預設值時觸發該零電流信號。
- 如請求項6之零電流偵測器，其中該感測電路包括輔助線圈感測該電流產生該高頻信號。
- 一種電源供應器的零電流偵測方法，該電源供應器包含變壓器用以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該零電流偵測方法包括下列步驟：(A)感測該變壓器的二次側電流，在該二次側電流降至零時產生高頻信號；以及(B)藉由電容將該高頻信號的交流成分耦合至控制積體電路的腳位，以使該控制積體電路觸發零電流信號。
- 如請求項11之零電流偵測方法，其中該步驟A包括藉由連接該變壓器的一次側線圈、二次側線圈或輔助線圈產生該高頻信號。
- 如請求項11之零電流偵測方法，其中該步驟B包括將該高頻信號耦合至用以偵測該輸入電壓的該腳位。
- 如請求項11之零電流偵測方法，其中該步驟B包括將該高頻信號耦合至用以偵測該變壓器的一次側電流的該腳位。
- 如請求項11之零電流偵測方法，其中該步驟B包括在該腳位的電壓低於一預設值時觸發該零電流信號。
- 一種電源供應器的零電流偵測方法，該電源供應器包含電感及連接該電感的開關，其中該開關被切換以將輸入電壓轉換為輸出電壓，該零電流偵測方法包括下列步驟：控制積體電路，具有一腳位；(A)感測該電感的電流，在該電流降至零時產生高頻信號；以及(B)藉由電容將該高頻信號的交流成分耦合至控制積體電路的腳位，以使該控制積體電路觸發零電流信號。
- 如請求項16之零電流偵測方法，其中該步驟A包括藉由輔助線圈感測該電流以產生該高頻信號。
- 如請求項16之零電流偵測方法，其中該步驟B包括將該高頻信號耦合至用以偵測該輸入電壓的該腳位。
- 如請求項16之零電流偵測方法，其中該步驟B包括將該高頻信號耦合至用以偵測該開關的電流的該腳位。
- 如請求項16之零電流偵測方法，其中該步驟B包括在該腳位的電壓低於一預設值時觸發該零電流信號。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW363303B (en) * | 1996-11-25 | 1999-07-01 | Microchip Tech Inc | Zero-current start-up circuit |
| US7414372B2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-08-19 | International Rectifier Corporation | Dimming ballast control circuit |
| US7839666B1 (en) * | 2008-04-02 | 2010-11-23 | Fairchild Semiconductor Corporation | Optimizing operation of DC-to-AC power converter |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW363303B (en) * | 1996-11-25 | 1999-07-01 | Microchip Tech Inc | Zero-current start-up circuit |
| US7414372B2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-08-19 | International Rectifier Corporation | Dimming ballast control circuit |
| US7839666B1 (en) * | 2008-04-02 | 2010-11-23 | Fairchild Semiconductor Corporation | Optimizing operation of DC-to-AC power converter |
| US8044600B2 (en) * | 2008-06-18 | 2011-10-25 | Delta Electronics, Inc. | Brightness-adjustable LED driving circuit |
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