[go: up one dir, main page]

TWI502864B - 用於電源轉換器之節能控制器及節能方法 - Google Patents

用於電源轉換器之節能控制器及節能方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI502864B
TWI502864B TW102108406A TW102108406A TWI502864B TW I502864 B TWI502864 B TW I502864B TW 102108406 A TW102108406 A TW 102108406A TW 102108406 A TW102108406 A TW 102108406A TW I502864 B TWI502864 B TW I502864B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power converter
controller
circuit
signal
threshold
Prior art date
Application number
TW102108406A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201340560A (zh
Inventor
Chi Chen Chung
Wei Hsuan Huang
Original Assignee
System General Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by System General Corp filed Critical System General Corp
Publication of TW201340560A publication Critical patent/TW201340560A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI502864B publication Critical patent/TWI502864B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H02M1/0035—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode using burst mode control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

用於電源轉換器之節能控制器及節能方法
本發明系有關於一種電源轉換器，特別是有關於一種電源轉換器的控制器。
對於現代人來說，行動電話變得越來越重要。然而，大多數行動電話的電源轉換器，通常稱為充電器，在充電完成後沒有自牆壁電源插座(wall outlet)上移除。根據統計，一個行動裝置所消耗的電力的三分之二是在無負載狀態下被浪費掉。這會增加不必要的溫室氣體排放以及化石燃料消耗。
近來，世界前五大行動電話製造商自發地簽署Charger Star Rating System Agreement 。充電器將被標記上星級，此星級開始於評價出在無負載狀態下待機功率消耗大於0.5W的零星級，而結束於在無負載狀態下其待機功率消耗低於0.03W(30mW)的五星級。
因此，此產業期望提出一種電源轉換器，其能符合最嚴格的節能標準。
本發明提供一種用於電源轉換器之節能控制器。此控制器包括延遲電路、偵測電路、輸出電路、計數器電路、喚醒電路以及脈寬調變電路。延遲電路決定延遲時間。當電源轉換器 的輸出負載低於輕負載臨界值時，偵測電路驅動延遲電路。在延遲時間結束後，輸出電路產生節能信號以終止電源轉換器的調節。一旦在電源轉換器的調節正被終止的期間內輸出負載增加，電源轉換器的調節將恢復。計數器電路耦接延遲電路，且被延遲電路來計數以決定睡眠週期。在睡眠週期結束之後，輸出電路產生節能信號以終止電源轉換器的調節。脈寬調變電路耦接偵測電路，且產生用於調節電源轉換器的切換信號。輸出負載系藉由偵測與電源轉換器的輸出相關聯的回授信號而被測得。當回授信號變為高於回復臨界值時，偵測電路禁能節能信號。當電源轉換器的複數切換脈衝的計數數量超過預定脈衝數量時，偵測電路禁能節能信號。當電源轉換器的調節終止時，電源轉換器的輸出電壓以及控制器的供應電壓下降。喚醒電路耦接脈寬調變電路以及偵測電路，以避免控制器的供應電壓下降至低於關機臨界值。
本發明提供一種用於電源轉換器之節能方法。此方法包括：控制器以突衝方式在第一時區內致能至少一第一驅動脈衝群，以維持電源轉換器的控制器的供應電壓在大致固定的調節準位；當控制器的回授信號低於突衝臨界值時，決定模式週期；當模式週期超過睡眠週期時，禁能第一驅動脈衝群；當控制器的供應電壓達喚醒臨界值時，控制器以上述突衝方式在第二時區內致能至少一第二驅動脈衝群，以將控制器的供應電壓拉回調節準位，其中，在第二時區內，電源轉換器可響應負載變化；以及當電源轉換器的輸出電流出現時，以連續方式在第三時區內致能第三驅動脈衝群。
 圖1：
5‧‧‧變壓器
7‧‧‧二次側整流器
8‧‧‧輸出電容器
10‧‧‧功率開關
12‧‧‧電流感測電阻器
20‧‧‧電容器
30‧‧‧一次側整流器
32‧‧‧供應電容器
33‧‧‧電阻器
34‧‧‧基納二極體
35‧‧‧光耦合器
100‧‧‧控制器
CS‧‧‧電流感測端
FB‧‧‧回授端
GND‧‧‧接地端
IO ‧‧‧輸出電流
IP ‧‧‧切換電流
NA ‧‧‧輔助線圈
NP ‧‧‧一次側線圈
NS ‧‧‧二次側線圈
OUT‧‧‧輸出端
SW ‧‧‧切換信號
VCS ‧‧‧電流感測信號
VFB ‧‧‧回授信號
VO ‧‧‧輸出電壓
VDD‧‧‧電源供應端
圖2：
51‧‧‧脈寬調變電路
52‧‧‧節能電路
53‧‧‧喚醒電路
55‧‧‧開關
56‧‧‧電阻裝置
531‧‧‧第一電阻器
532‧‧‧開關
533‧‧‧第二電阻器
535‧‧‧比較器
100‧‧‧控制器
CS‧‧‧電流感測端
FB‧‧‧回授端
OUT‧‧‧輸出端
SPS ‧‧‧節能信號
VCC ‧‧‧電源電壓
VDD ‧‧‧供應電壓
VFB ‧‧‧回授信號
VWK ‧‧‧喚醒臨界值
VDD‧‧‧電源供應端
圖3：
VFB ‧‧‧回授信號
fSW ‧‧‧切換頻率
VCLP ‧‧‧箝制準位
VOZ ‧‧‧第一突衝臨界值
VOZR ‧‧‧第二突衝臨界值
VREC ‧‧‧回復臨界值
VS1 ‧‧‧起始臨界值
VS2 ‧‧‧停止臨界值
VTG1 ‧‧‧第一綠能臨界值
VTG2 ‧‧‧第二綠能臨界值
VTGX ‧‧‧調節值
圖4：
SW ‧‧‧切換信號
VDD ‧‧‧供應電壓
VFB ‧‧‧回授信號
VOZ ‧‧‧第一突衝臨界值
VOZR ‧‧‧第二突衝臨界值
VREC ‧‧‧回復臨界值
VWK ‧‧‧喚醒臨界值
第5A-5B圖：
501、504‧‧‧反及閘
502、503‧‧‧正反器
505‧‧‧反相器
511、512‧‧‧正反器
513‧‧‧反及閘
514‧‧‧反相器
521‧‧‧偵測電路
522‧‧‧延遲電路
523‧‧‧計數器電路
524、525‧‧‧比較器
526‧‧‧脈衝計數器
527‧‧‧反或閘
SEN ‧‧‧致能信號
SPS ‧‧‧節能信號
SPS_REC ‧‧‧回復信號
SW ‧‧‧切換信號
VCC ‧‧‧電源電壓
VFB ‧‧‧回授信號
VREC ‧‧‧回復臨界值
VRT1 ‧‧‧第一返回信號
VRT2 ‧‧‧第二返回信號
VOZ ‧‧‧第一突衝臨界值
VOZR ‧‧‧第二突衝臨界值
第6-7圖：
L1、L2‧‧‧準位
P1‧‧‧第一時區
P2‧‧‧第二時區
P3‧‧‧第三時區
SPS ‧‧‧節能信號
SW ‧‧‧切換信號
td1、td2‧‧‧停滯時間
VCLP ‧‧‧箝制準位
VDD ‧‧‧供應電壓
VDR ‧‧‧調節值
VFB ‧‧‧回授信號
VOZ ‧‧‧第一突衝臨界值
VOZR ‧‧‧第二突衝臨界值
VS1 ‧‧‧起始臨界值
VS2 ‧‧‧停止臨界值
VTGX ‧‧‧調節值
VUV ‧‧‧電壓過低鎖定(UVLO)電壓
VWK ‧‧‧喚醒臨界值
圖8：
S801…S805‧‧‧步驟
圖1表示根據本發明電源轉換器的一實施例。
圖2表示根據本發明控制器的一實施例。
圖3表示回授信號對應切換信號的切換頻率的曲線。
圖4表示根據本發明一實施例的節能法則的流程圖。
圖5A表示根據本發明控制器中的節能電路之一實施例。
圖5B表示根據本發明控制器中的節能電路之另一實施例。
圖6表示當電源轉換器由突衝切換模式進入深突衝切換模式時，切換信號、回授信號以及供應電壓的波形圖。
圖7表示當電源轉換器由深突衝切換模式進入常規切換模式時，切換信號、回授信號以及供應電壓的波形圖。
圖8表示根據本發明一實施例之用於電源轉換器的節能方法的流程圖。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
為了減少待機輸入功率消耗，在習知技術中提出了綠能/突衝模式。然而，對於在待機功率消耗與動態響應之間的最佳化而言，待機(無負載狀態)進入/離開條件更為重要。本發明提供一種關於待機進入/離開條件的法則，以實現在待機模式下mW等級的功率消耗。
圖1系表示具有節能裝置的電源轉換器。電源轉換器包括控制器100、變壓器5、功率開關10、電流感測電阻器12、一 次側整流器31、供應電容器32、二次側整流器7、輸出電容器8以及回授電路。變壓器5具有一次側線圈NP 、二次側線圈NS 以及輔助線圈NA 。控制器100包括電源供應端VDD、輸出端OUT、電流感測端CS、回授端FB以及接地端GND。
圖2系表示電源轉換器的控制器100的一實施例。控制器100包括脈寬調變(pulse width modulation，PWM)電路51、節能電路52、喚醒電路53、電阻裝置56以及開關55。參閱圖1與圖2，回授電路包括電阻器33、基納二極體34、光耦合器35、電容器20以及喚醒電路53。電阻器33與基納二極體34串聯於電源轉換器的輸出與光耦合器35的輸入之間。光耦合器35的輸出耦接控制器100的回授端FB。電容器20耦接於控制器100的回授端FB與考接地之間，用於頻率補償。喚醒電路53上拉回授端FB的回授信號VFB 。回授信號VFB 表示電源轉換器的輸出負載。喚醒電路53包括第一電阻器531、第二電阻器533、開關532以及比較器535。第一電阻器531的第一端接收電源電壓VCC 。第一電阻器531的第二端耦接控制器100的回授端FB。開關532以及第二電阻器533串聯於第一電阻器531的第一端與第二端之間。開關532受控於比較器535的輸出。比較器535的正端接收喚醒臨界值VWK 。比較器535的負端供應有控制器100的電源供應端VDD上的供應電壓VDD 。當供應電壓VDD 大於喚醒臨界值VWK 時，喚醒電路53的電阻將等於電阻器531的電阻。當供應電壓VDD 小於喚醒臨界值VWK 時，喚醒電路53的電阻將等於電阻器531與電阻器533的並聯電阻。喚醒電路53實質上是一個由供應電壓VDD 所控制的電阻調變電路。喚醒電路53耦接脈寬調變電路51以及節能電路52，以避免控制器100的供應電壓VDD 下降至低於 電壓過低鎖定(under voltage lock out，UVLO)電壓VUV ，其中，電壓過低鎖定也是控制器100的關機(shut-down)臨界值。脈寬調變電路51產生切換信號SW ，以切換變壓器5並根據回授信號VFB 以及電流感測信號VCS 來調節電源轉換器的輸出電壓VO 以及輸出電流IO 。脈寬調變電路51的操作為此技術領於中具有通常知識者所知，因此將於下文中省略敘述。電流感測信號VCS 系根據切換電流IP 而跨越電流感測電阻器12所產生的。
回授電路也耦接電源轉換器的輸出電壓VO ，以產生回授信號VFB 。節能電路52接收回授信號VFB 以及切換信號SW ，以產生節能信號SPS 。與電阻裝置56所串聯耦接的開關55根據節能信號SPS 來控制回授信號VFB 。
圖3系表示回授信號VFB 對應切換信號SW 的切換頻率fSW 的曲線。當電源轉換器操作在常規切換模式時，回授信號VFB 大於第一綠能臨界值VTG1 ，且切換信號SW 的切換頻率fSW 為第一頻率，例如65kHz。當負載減少且回授信號VFB 下降低於第一綠能臨界值VTG1 時，切換信號SW 的切換頻率fSW 將開始線性地減少。當回授信號VFB 下降低於第二綠能臨界值VTG2 時，切換信號SW 的切換頻率fSW 的線性減少將結束，且維持在第二頻率，例如23kHz。隨著負載減小，例如，回授信號VFB 下降低於第一突衝臨界值VOZ 時，切換信號SW 將被禁能。當回授信號VFB 變為大於第二突衝臨界值VOZR 時，切換信號SW 將再次被致能。在本發明一實施例中，臨界值VOZ 、VOZR 、VTG2 、與VTG1 的準位分別為2V、2.1V、2.3V、與2.8V。
圖4表示根據本發明一實施例的節能法則的流程圖。此法則包括三個操作模式：常規切換模式、突衝切換模式， 深突衝切換模式。線性頻率減少模式(綠能模式)將在此文中省略，以簡化說明。當負載減少至一相對輕水平時，電源轉換器將由常規切換模式進入突衝切換模式。當回授信號VFB 下降低於第一突衝臨界值VOZ 的預定模式週期維持長於睡眠週期K時，電源轉換器將進入深突衝切換模式。否則，電源轉換器將仍操作在突衝模式。一旦回授信號VFB 持續減少且低於回復臨界值VREC (回復臨界值VREC 低於第二突衝臨界值VOZR )時，電源轉換器將操作在深突衝切換模式。當回授信號VFB 變為高於回復臨界值VREC 時，電源轉換器將根據其負載狀態而返回突衝切換模式或常規切換模式。當負載狀態較為輕時，電源轉換器將返回至突衝切換模式，如路徑(a)所示。當負載狀態較為重時，電源轉換器將返回至常規切換模式，如路徑(b)所示。當供應電壓VDD 仍高於喚醒臨界值VWK 時，電源轉換器將處於深突衝切換模式。一旦回授信號VFB 低於第二突衝臨界值VOZR ，電源轉換器將處於深突衝模式。否則，一旦回授信號VFB 高於第二突衝臨界值VOZR ，切換信號SW 的脈衝將會被計數。當脈衝總數超過一臨界值N，電源轉換器將直接返回常規切換模式，如路徑(c)所示。否則，電源轉換器將處於深突衝切換模式。
圖5A系表示控制器100的節能電路52。節能電路52包括偵測電路521、定時電路以及輸出電路530。在一實施例中，輸出電路530系以一正反器來實施。定時電路包括延遲電路522以及計數器電路523。偵測電路521包括比較器524與525、脈衝計數器526以及反或閘(NOR gate)527。延遲電路522包括反及閘(NAND)501與504、正反器502與503以及反相器505。計數器電路523包括反及閘513、正反器511與512以及反相器514。回授信號VFB 提供至 比較器525的正端以及比較器524的負端。比較器524在其正輸入端上具有遲滯臨界值VOZ /VOZR (稱為輕負載臨界值)。比較器525在其負端上具有回復臨界值VREC 。一旦回授信號VFB 低於第一突衝臨界值VOZ ，由比較器524所輸出的致能信號SEN 將被致能以驅動延遲電路522。當致能信號SEN 被致能時，延遲電路22以及計數器電路523決定了睡眠週期K。一旦回授信號VFB 低於第一突衝臨界值VOZ 的模式週期維持長於睡眠週期K時，節能信號SPS 將被致能，參閱圖2，當節能信號SPS 被致能時，開關55將導通，且回授信號VFB 將被下拉至箝制準位VCLP ，如圖6所示。由於偵測電路521，當電源轉換器進入深突衝切換模式時，電源轉換器可藉由禁能節能信號SPS 來回復其操作。這顯著地改善電源轉換器的動態響應效能。一旦回授信號VFB 被箝制在箝制準位VCLP 時，供應電壓VDD 將開始下降，以終止切換信號SW 的切換。在供應電壓VDD 高於喚醒臨界值VWK 且回授信號VFB 不高於回復臨界值VREC 之前，電源轉換器將處於深突衝切換模式。根據負載狀態，電源轉換器將離開深突衝切換模式而進入突衝切換模式或常規切換模式，分別如路徑(a)以及路徑(b)所示。當回授信號VFB 高於回復臨界值VREC 時，第一返回信號VRT1 將產生於比較器525的輸出。此第一返回信號VRT1 將使反或閘527產生低邏輯準位的回復信號SPS_REC ，以透過輸出電路530來禁能節能信號SPS 。當由脈衝計數器536所計數的切換信號SW 的計數數量超過了電源轉換器操作在深突衝切換模式時的預定脈衝計數值(臨界值)N時，由脈衝計數器526所產生的第二返回信號VRT2 將也使反或閘527產生低邏輯準位的回復信號SPS_REC 。此低邏輯準位的回復信號SPS_REC 將禁能節能信號SPS ，因此，電源轉換器將返回 常規切換模式如路徑(c)所示。
在本發明一實施例中，計數器電路523將計數三次以致能計數器電路523的輸出(也是反相器514的輸出)，藉以致能節能信號SPS 。圖5B系表示根據本發明節能電路52的另一實施例，其中，沒有使用計數器電路523。即，一旦回授信號VFB 下降低於第一突衝臨界值VOZ ，節能信號SPS 將在由延遲電路522所決定的一延遲時間之後被致能。
圖6系表示當電源轉換器由突衝切換模式進入深突衝切換模式時，控制器100的切換信號SW 、回授信號VFB 以及供應電壓VDD 的波形。第一時區P1表示功率開關10的切換操作在突衝切換模式，且在任兩驅動脈衝群之間具有停滯時間td1。第二時區P2表示功率開關10的切換操作在深突衝切換區域，且在任兩驅動脈衝群之間具有停滯時間td2。在本發明的一實施例中，第二停滯時間td2長於第一停滯時間td1。在一實施例中，當藉由計數停滯時間d1三次而累積獲得的模式週期超過睡眠週期K時，節能信號SPS 將被致能以箝制回授信號VPF 。一旦回授信號VBB 被箝制，電源轉換器的調節將被終止，且電源轉換器的輸出電壓VO 以及供應電壓VDD 將開始下降。喚醒臨界值VWK 設定為高於電壓過低鎖定(UVLO)電壓VUV 。當供應電壓VDD 到達喚醒臨界值VWK 時，回授信號VFB 將再次被上拉。由於電容器20耦接控制器100的回授端FB，回授信號VFB 的上拉將不是即刻反應的。在本發明的另一實施例中，電容器20可以是在控制器100的回授端FB上的寄生電容器。在回授信號VFB 尚未被上拉至起始臨界值VS1 之前，控制器100的供應電壓VDD 將仍下降並低於喚醒臨界值VWK 。當回授信號VFB 被上拉至起始臨 界值VS1 時，功率開關10將再次於深突衝切還模式中切換。此時，供應電壓VDD 將朝向其調節值VDR 來充電，且回授信號VFB 將下降。一旦供應電壓VDD 到達其調節值VDR 且回授信號VFB 同時到達停止臨界值VS2 ，功率開關10的切換將被終止。供應電壓VDD 將於第二停滯時間td2中再次下將。在本發明的一實施例中，由於第二停滯時間td2長於第一停滯時間td1，因此，於第二時區P2(深突衝切換模式)中切換信號SW 的切換脈衝數量大於在第一時區中的數量。如圖6所示，當電源轉換器處於非常輕的負載狀態，較長的停滯時間將幫助節省較多功率消耗。由於圖5A以及圖5B中的偵測電路521，在時區P1與P2期間，電源轉換器可藉由禁能節能信號SPS 來回復其操作。這顯著地改善電源轉換器的動態響應效能。
圖7系表示當電源轉換器由深突衝切換模式進入常規切換模式時，控制器100的切換信號SW 、回授信號VFB 以及供應電壓VDD 的波形。當負載(在圖7中以”LOAD”來表示)顯著地改變時，例如由準位L1變為準位L2，回授信號VFB 將被上拉。當回授信號VFB 到達起始臨界值VS1 時，功率開關10的切換將恢復。第三時區P3顯示切換信號SW 的連續切換，其反應於重負載狀態來提供足夠的功率。在此時，電源轉換器離開深突衝切換模式，且進入常規切換模式。在第三時區P3期間，回授信號VFB 上拉至調節值VTGX 以產生輸出負載所需要的足夠供應電壓VDD 以及功率(電源轉換器的輸出電流IO 的需求)。由於圖5A以及圖5B中的偵測電路521，在時區P1與P2期間，電源轉換器可藉由禁能節能信號SPS 來回復其操作。這顯著地改善電源轉換器的動態響應效能。
圖8系表示根據本發明一實施例，用於電源轉換器的 節能方法。此方法包括：一電源轉換器的一控制器以突衝方式在一第一時區內致能一至少一第一驅動脈衝群，以維持控制器的一供應電壓在一大致固定的調節準位(S801)；當該控制器的一回授信號低於一突衝臨界值時，決定一模式週期(S802)；當該模式週期超過一睡眠週期時，禁能該第一驅動脈衝群(S803)；當該控制器的該供應電壓達一喚醒臨界值時，該控制器以該突衝方式在一第二時區內致能至少一第二驅動脈衝群，以將該控制器的該供應電壓拉回該調節準位，其中，在該第二時區內，該電源轉換器可響應負載變化(S804)；以及當該電源轉換器的一輸出電流出現時，以一連續方式在一第三時區內致能一第三驅動脈衝群(S805)。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，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內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
51‧‧‧脈寬調變電路
52‧‧‧節能電路
53‧‧‧喚醒電路
55‧‧‧開關
56‧‧‧電阻裝置
531‧‧‧第一電阻器
532‧‧‧開關
533‧‧‧第二電阻器
535‧‧‧比較器
100‧‧‧控制器
CS‧‧‧電流感測端
FB‧‧‧回授端
OUT‧‧‧輸出端
SPS ‧‧‧節能信號
VCC ‧‧‧電源電壓
VDD ‧‧‧供應電壓
VFB ‧‧‧回授信號
VWK ‧‧‧喚醒臨界值
VDD‧‧‧電源供應端
VCS ‧‧‧電流感測信號
SW ‧‧‧切換信號

Claims (10)

  1. 一種用於電源轉換器之節能控制器，包括：一延遲電路，決定一延遲時間；一偵測電路，當該電源轉換器的一輸出負載低於一輕負載臨界值時驅動該延遲電路；以及一輸出電路，在該延遲時間結束後產生一節能信號以終止該電源轉換器的調節；其中，一旦在該電源轉換器的調節正被終止的期間內該輸出負載增加，該電源轉換器的調節將恢復。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於電源轉換器之節能控制器，更包括：一計數器電路，耦接該延遲電路，該計數器電路被該延遲電路來計數以決定一睡眠週期；其中，在該睡眠週期結束之後，該輸出電路產生該節能信號以終止該電源轉換器的調節。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於電源轉換器之節能控制器，更包括：一脈寬調變電路，耦接該偵測電路，且產生用於該電源轉換器的調節的一切換信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於電源轉換器之節能控制器，其中，該輸出負載藉由偵測與該電源轉換器的一輸出相關聯的一回授信號而被測得。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於電源轉換器之節能控制器，其中，當該回授信號變為高於一回復臨界值時，該偵測電路禁能該節能信號。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之用於電源轉換器之節能控制器，其中，當該電源轉換器的複數切換脈衝的一計數數量超過一預定脈衝數量時，該偵測電路禁能該節能信號。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之用於電源轉換器之節能控制器，其中，當該電源轉換器的調節終止時，該電源轉換器的一輸出電壓以及該控制器的一供應電壓下降。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於電源轉換器之節能控制器，更包括：一喚醒電路，耦接該脈寬調變電路以及該偵測電路，以避免該控制器的該供應電壓下降至低於一關機臨界值。
  9. 一種用於電源轉換器之節能方法，包括：一控制器以一突衝方式在一第一時區內致能至少一第一驅動脈衝群，以維持該電源轉換器的該控制器的一供應電壓在一大致固定的調節準位；當該控制器的回授信號低於一突衝臨界值時，決定一模式週期；以及當該模式週期超過一睡眠週期時，禁能該第一驅動脈衝群。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之用於電源轉換器之節能方法，更包括： 當該控制器的該供應電壓達一喚醒臨界值時，該控制器以該突衝方式在一第二時區內致能至少一第二驅動脈衝群，以將該控制器的該供應電壓拉回該調節準位，其中，在該第二時區內，該電源轉換器可響應負載變化；以及當該電源轉換器的一輸出電流出現時，以一連續方式在一第三時區內致能一第三驅動脈衝群。
TW102108406A 2012-03-19 2013-03-11 用於電源轉換器之節能控制器及節能方法 TWI502864B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261612428P 2012-03-19 2012-03-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201340560A TW201340560A (zh) 2013-10-01
TWI502864B true TWI502864B (zh) 2015-10-01

Family

ID=48817447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102108406A TWI502864B (zh) 2012-03-19 2013-03-11 用於電源轉換器之節能控制器及節能方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9337736B2 (zh)
CN (1) CN103219887B (zh)
TW (1) TWI502864B (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9143043B2 (en) * 2012-03-01 2015-09-22 Infineon Technologies Ag Multi-mode operation and control of a resonant converter
US9407141B2 (en) 2013-08-07 2016-08-02 Fairchild (Taiwan) Corporation Control circuit of power converter and method therefore
US20150070954A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Zentel Electronics Corp. Controller having adjustable frequency-reduction function and system using same
DE102015103074B4 (de) 2014-03-03 2019-05-23 Infineon Technologies Austria Ag Schaltnetzteil
US9774265B2 (en) * 2014-03-31 2017-09-26 Stmicroelectronics S.R.L. Wake up management circuit for a power switching converter
JP6262066B2 (ja) * 2014-04-24 2018-01-17 株式会社東芝 受信回路及び通信システム
US20150378374A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Texas Instruments Deutschland Gmbh Programmable supply domain pulldown
TWI536728B (zh) * 2014-08-28 2016-06-01 新唐科技股份有限公司 電壓調節器、控制晶片及其控制方法
US9647545B2 (en) * 2014-10-20 2017-05-09 Qualcomm Incorporated Reduced sleep current in power converters
US10044277B2 (en) * 2014-12-08 2018-08-07 Dialog Semiconductor Inc. Regulation of the power supply voltage for a flyback converter controller
CN104734502B (zh) * 2015-04-13 2017-04-05 无锡新硅微电子有限公司 一种dc‑dc变换器轻载高效实现电路
TWI559123B (zh) * 2015-04-15 2016-11-21 群光電能科技股份有限公司 脈衝間歇模式電源供應方法及脈衝間歇模式電源供應裝置
CN106557105B (zh) * 2015-09-25 2018-10-23 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 电压调节电路
US9917519B2 (en) * 2016-01-25 2018-03-13 Dialog Semiconductor Inc. Frequency hopping for reducing switching noise in a switching power converter
CN115463294A (zh) * 2016-05-11 2022-12-13 瑞思迈私人有限公司 用于呼吸治疗装置的电源
IT201600080294A1 (it) * 2016-07-29 2018-01-29 St Microelectronics Srl Dispositivo e metodo di controllo ad anello chiuso di un convertitore di potenza
TWI605671B (zh) * 2016-09-01 2017-11-11 通嘉科技股份有限公司 具有改善的動態反應以及降低的開關損失之開關式電源供應器與相關之控制方法
CN109391126B (zh) 2017-08-09 2023-11-03 恩智浦美国有限公司 用于功率转换器的切换控制器电路
CN110867204B (zh) * 2018-08-28 2021-10-15 华邦电子股份有限公司 存储器装置以及存储器控制方法
US11397455B2 (en) * 2018-09-10 2022-07-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Managing DC power
CN108983936B (zh) * 2018-09-18 2024-07-30 广东电网有限责任公司广州供电局 无线智能压板唤醒电路
US11588408B2 (en) * 2020-05-06 2023-02-21 Stmicroelectronics S.R.L. Power supply circuit, corresponding device and method
CN114825969B (zh) * 2022-06-22 2022-10-18 深圳市力生美半导体股份有限公司 一种反激式开关电源及其输出控制系统、方法和芯片
CN115912909A (zh) * 2022-12-30 2023-04-04 东莞新能安科技有限公司 开关驱动电路、电池管理系统、电池包及用电装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773966A (en) * 1995-11-06 1998-06-30 General Electric Company Dual-mode, high-efficiency dc-dc converter useful for portable battery-operated equipment
US6275018B1 (en) * 2000-06-02 2001-08-14 Iwatt Switching power converter with gated oscillator controller
US6724174B1 (en) * 2002-09-12 2004-04-20 Linear Technology Corp. Adjustable minimum peak inductor current level for burst mode in current-mode DC-DC regulators
US7030596B1 (en) * 2003-12-03 2006-04-18 Linear Technology Corporation Methods and circuits for programmable automatic burst mode control using average output current
JP4980588B2 (ja) * 2005-06-21 2012-07-18 ローム株式会社 降圧型スイッチングレギュレータ、その制御回路、ならびにそれを用いた電子機器
CN1920726B (zh) * 2005-08-23 2010-11-03 崇贸科技股份有限公司 具有控制电路的切换式稳压装置与控制方法
US7498788B2 (en) * 2005-10-24 2009-03-03 System General Corp. Switching regulator having energy saving circuit
US7304464B2 (en) * 2006-03-15 2007-12-04 Micrel, Inc. Switching voltage regulator with low current trickle mode
US7471530B2 (en) * 2006-10-04 2008-12-30 Power Integrations, Inc. Method and apparatus to reduce audio frequencies in a switching power supply
US7940035B2 (en) * 2007-01-19 2011-05-10 System General Corp. Control circuit having an impedance modulation controlling power converter for saving power
US7999527B2 (en) * 2008-02-07 2011-08-16 System General Corp. Switching controller having programmable feedback circuit for power converters
US7800351B2 (en) * 2008-03-24 2010-09-21 Active-Semi, Inc. High efficiency voltage regulator with auto power-save mode
US7928758B2 (en) * 2008-06-13 2011-04-19 System General Corp. Transistor gate driving circuit with power saving of power converter
US9093993B2 (en) * 2008-07-31 2015-07-28 System General Corp. Power saving circuit for PWM circuit
US8164932B2 (en) * 2009-02-12 2012-04-24 Apple Inc. Power converter with automatic mode switching
US8085021B2 (en) * 2009-04-07 2011-12-27 System General Corp. PFC converter having two-level output voltage without voltage undershooting
US8767419B2 (en) * 2009-12-04 2014-07-01 System General Corp. Feedback circuit with feedback impedance modulation for improving power saving
US8059429B2 (en) * 2009-12-31 2011-11-15 Active-Semi, Inc. Using output drop detection pulses to achieve fast transient response from a low-power mode
CN101789681B (zh) * 2010-03-01 2012-08-29 崇贸科技股份有限公司 具有开回路保护的电源供应器
US8451628B2 (en) * 2010-04-01 2013-05-28 Analog Devices, Inc. Switching converter systems with isolating digital feedback loops
CN101976959B (zh) * 2010-10-13 2013-01-23 Bcd半导体制造有限公司 一种控制器及该控制器的调控方法
EP2568588A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-13 Nxp B.V. Switched mode converter and methods of controlling switched mode converters
US8873254B2 (en) * 2012-03-12 2014-10-28 Linear Technology Corporation Isolated flyback converter with sleep mode for light load operation
US9337737B2 (en) * 2012-08-06 2016-05-10 System General Corp. Control circuit with fast dynamic response for power converters
US9077242B2 (en) * 2012-09-27 2015-07-07 Semiconductor Components Industries, Llc Converter and method which remains biased for operation in the pulse frequency modulation mode and pulse width modulation mode

Also Published As

Publication number Publication date
US20130241509A1 (en) 2013-09-19
TW201340560A (zh) 2013-10-01
CN103219887B (zh) 2015-08-26
US9337736B2 (en) 2016-05-10
CN103219887A (zh) 2013-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI502864B (zh) 用於電源轉換器之節能控制器及節能方法
TWI390818B (zh) 改善充電器待機時之效率的裝置及方法，以及超低待機功率充電器
US9991811B1 (en) Control method and control apparatus for flyback circuit
CN101582638B (zh) 开关电源装置
US9543844B2 (en) System and method for a switched-mode power supply
US7940035B2 (en) Control circuit having an impedance modulation controlling power converter for saving power
US7378889B2 (en) Pulse width modulation device with a power saving mode controlled by an output voltage feedback hysteresis circuit
TWI504120B (zh) 返馳式轉換器、控制返馳式轉換器的控制器和方法
TWI390378B (zh) Control circuit and method of Chi - back power converter
CN103066825B (zh) 一种电源关机方法及电源
TWI499180B (zh) 功率轉換器之具有深度間歇省電模式的控制電路
US8582322B2 (en) Power reduction of a power supply unit at light loading or no loading
JP6168746B2 (ja) スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた画像形成装置
US20060018136A1 (en) Switching power supply unit and semiconductor device for switching power supply
US20110255315A1 (en) Switching power supply device
CN103248237A (zh) 用于功率转换器故障状态检测的方法和装置
US20130215651A1 (en) Isolated Power Converter Circuit and Control Method Thereof
TWI646767B (zh) 電源控制裝置及電源控制系統
US7855899B2 (en) Controller with loop impedance modulation for power converter
CN101425752B (zh) 可调整前缘遮蔽时间的控制电路及电源转换系统
US8982584B2 (en) Power supply regulation for ultra-low load and no-load operation
US9270184B2 (en) Control circuit and terminal for cable compensation and wake-up of primary-side regulated power converter
TW201720030A (zh) 快速負載暫態反應之開關式電源供應器
WO2010125751A1 (ja) スイッチング電源装置
CN105529791A (zh) 基于次级控制的充电系统及其次级控制装置