TWI514708B - 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 - Google Patents
用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI514708B TWI514708B TW099142411A TW99142411A TWI514708B TW I514708 B TWI514708 B TW I514708B TW 099142411 A TW099142411 A TW 099142411A TW 99142411 A TW99142411 A TW 99142411A TW I514708 B TWI514708 B TW I514708B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- voltage
- power switch
- function terminal
- power supply
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 23
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 8
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- BWSIKGOGLDNQBZ-LURJTMIESA-N (2s)-2-(methoxymethyl)pyrrolidin-1-amine Chemical compound COC[C@@H]1CCCN1N BWSIKGOGLDNQBZ-LURJTMIESA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 101000806846 Homo sapiens DNA-(apurinic or apyrimidinic site) endonuclease Proteins 0.000 description 2
- 101000835083 Homo sapiens Tissue factor pathway inhibitor 2 Proteins 0.000 description 2
- 102100026134 Tissue factor pathway inhibitor 2 Human genes 0.000 description 2
- 241000975394 Evechinus chloroticus Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
本發明係有關於一種關於電源供應器的保護電路。
為了轉換效率以及產品體積的考量，目前許多的電源供應器都是屬於開關式電源供應器(switching mode power supply，SMPS)，控制一功率開關的導通與關閉，決定對於一電感元件的儲能與釋能，達到對負載供應所需要之規格的電源。
舉例來說，第1圖為習知的一SMPS 10，其具有返馳式(flyback)架構。橋式整流器12對市電交流電源AC整流，在IN端提供一線電壓電源VIN，其電壓可能高達100伏特至300伏特。透過CS端，控制器18偵測跨在電流偵測電阻16的偵測信號VCS，其在功率開關15導通時，代表流經變壓器20之一次側繞組24(primary winding)的電感電流。透過GATE端來開關功率開關15，控制器18控制電感電流增加或減少。二次側繞組(secondary winding)22對於負載30提供輸出電源VOUT。輔助繞組(auxiliary winding)23對控制器18提供操作電源VCC。
開關式電源供應器多需要有保護機制，預防一些不正常(abnormal)狀況發生。一種常見的保護稱為過電壓保護，意指輸出電源VOUT的電壓過高而反應的保護措施，可能是把開關式電源供應器中的功率開關的關閉一長段時間。
第2圖為一種普遍知道的過電壓保護方法。第2圖中的過電壓保
護電路形成於控制器18中。如果比較器32得知偵測操作電源VCC的電壓高過參考電壓VREF1，就可能觸發過電壓保護。但是，因為漏感(leakage inductance)的原因，操作電源VCC的電壓並不能精確的反應輸出電源VOUT的電壓。所以，第2圖的方法並不準確。
第3圖為另一種普遍知道的過電壓保護方法。一旦輸出電源VOUT的電壓高過基納二極體38所設定的電壓時，光耦合器(photo-coupler)36便拉低了比較器34的一輸入端的電壓，而觸發了過電壓信號SOVP。只是，第3圖需要額外增加基納二極體38以及光耦合器(photo-coupler)36，對於產品成本與體積都有不良的影響。
本發明之實施例提供一種控制器，用以控制一電源供應器之一功率開關。該電源供應器提供一輸出電壓。該控制器包含有一多功能端、一時間延遲器、一過電壓偵測裝置、以及一閘控制器。該時間延遲器，用以於該功率開關被關閉(OFF)後，提供一延遲時間。該過電壓偵測裝置(over voltage detection circuit)，於該延遲時間以後，比較該多功能端之電壓與一參考電壓，以觸發一過電壓信號。該過電壓信號表示該輸出電壓超過一預設值。該閘控制器，當該功率開關開啟(ON)時，依據該多功能端之電壓，來觸發關閉該功率開關。當該功率開關開啟(ON)時，該多功能端之電壓表示流經該功率開關之電流。
本發明之實施例提供一種電源供應器。該電源供應器包含有一變壓器，其包含有一主繞組以及一輔助繞組。一功率開關耦接於該主繞組。一偵測電阻耦接於該功率開關與一接地電源線。一控制器具有一
多功能端耦接至該偵測電阻。一二極體與一第一電阻，串接於該輔助繞組與該多功能端之間。
本發明之實施例提供一種控制方法，適用於一電源供應器。該電源供應器具有一功率開關，並提供一輸出電壓。於該功率開關導通時，依據一多功能端之電壓，來觸發關閉禁能一閘信號，以關閉該功率開關。該多功能端之電壓代表流經一電感元件之電流。於該功率開關關閉一段延遲時間後，偵測該多功能端之電壓。當該多功能端之電壓高過一預定值，觸發一過電壓信號。
第4圖係為依據本發明所實施的一SMPS 80。與第1圖之SMPS 10不同的，SMPS 80有基納二極體83、二極體84、電阻86與88、以及控制器82。
控制器82可以是一單晶積體電路，有一多功能端CS/OVP。基納二極體83、二極體84與電阻86串接於輔助繞組23與多功能端CS/OVP之間，而電阻88連接於多功能端CS/OVP與電流偵測電阻16之間。多功能端CS/OVP至少有兩個功能：a)電流偵測；以及，b)過電壓保護。
當控制器82致能閘信號VGATE，透過GATE端，開啟功率開關15時，多功能端CS/OVP的電壓VCS，會表示流經功率開關15之電流。此時，控制器82依據多功能端CS/OVP的電壓VCS，來決定何時禁能閘信號VGATE，關閉功率開關15。
在功率開關15關閉後，輔助繞組23的電壓VAUX會大約反應二次繞組的電壓，也大致反應了輸出電源VOUT之電壓。如果，電壓VAUX
低於基納二極體83與二極體84所預設的電壓，那多功能端CS/OVP的電壓VCS就會大約是0伏特。如果，電壓VAUX高於那預設的電壓，那多功能端CS/OVP的電壓VCS就會是一大於0伏特的值。為了預防漏感所導致的不準確之問題，控制器82會在功率開關15關閉一段延遲時間後，比較電壓VCS與一參考電壓。如果電壓VCS高於這參考電壓，就會觸發一過電壓信號，表示輸出電源VOUT之電壓已經超過了基納二極體83與二極體84所預設的電壓之一相對應值。
第5圖顯示一部份的控制器82以及控制器82之外的元件。第6圖為第5圖中的信號波形圖。控制器82具有時間延遲器54、過電壓偵測裝置55、以及閘控制器52。過電壓偵測裝置55包含有取樣器56與比較器50。
當信號VG為邏輯上的”1”時，閘信號VGATE也為邏輯上的”1”，功率開關15導通，輔助繞組23的電壓VAUX是負值，其受到二極體84的阻擋，所以不會影響到多功能端CS/OVP的電壓VCS。所以，流經功率開關15之電流增加，電壓VCS也隨之增加，如同第6圖所示。
當電壓VCS到一定程度時，閘控制電路52會使信號VG轉態為邏輯上的”0”，關閉功率開關15。功率開關15一關閉，輔助繞組23的電壓VAUX一開始會震盪一段短時間，之後穩定於一正值，此正值大約比例於輸出電源VOUT的電壓。時間延遲器54，於功率開關15被關閉後，提供一延遲時間TDELAY。延遲時間TDELAY用以避免電壓VAUX震盪所導致不準確問題。延遲時間TDELAY之後，取樣器56發出短脈衝信號VP，對多功能端CS/OVP的電壓VCS取樣，產生取樣信號VSAMP。在短脈衝信號VP為邏輯上的”0”時，取樣信號VSAMP接地，固定為0；
在短脈衝信號VP為邏輯上的”1”時，取樣信號VSAMP等於電壓VCS。如同先前所述的，如果輸出電源VOUT的電壓高，輔助繞組23的電壓VAUX也會高。一旦，輔助繞組23的電壓VAUX高到使基納二極體83崩潰了，會使取樣信號VSAMP高於參考電壓VREF-OVP，則比較器50觸發過電壓信號SOVP。舉例來說，被觸發的電壓信號SOVP可使閘控制器52在幾個連續開關周期都一直維持信號VG於邏輯上的”0”。
第7圖為另一實施例，顯示一部份的控制器82a以及控制器82a之外的元件。第6圖也可以為第7圖中的信號波形圖。在第7圖中，比較器50與遮蔽器58可視為一過電壓偵測裝置。在第7圖中，比較器50比較多功能端CS/OVP之電壓與參考電壓VREF-OVP，以觸發中繼信號SMED。這個中繼信號SMED絕大部分時間內是被遮蔽器58中的及閘所遮蔽，只有當遮蔽器58中的短脈衝信號VP為邏輯上的”1”時，中繼信號SMED的邏輯準位，就會通過，作為過電壓信號SOVP的邏輯準位。第7圖之實施例的其他操作原理可以參考第5圖之說明得知，不再累述。
第8圖係為依據本發明所實施的另一SMPS 80a。與第4圖之SMPS 80不同的，SMPS 80a沒有基納二極體83。
在第8圖中，於功率開關15關閉後，功能端CS/OVP的電壓VCS大約反應了輔助繞組23的電壓VAUX，也大致反應了輸出電源VOUT之電壓。所以，在功率開關15關閉一段延遲時間後，控制器82比較電壓VCS與一參考電壓。如果電壓VCS高於這參考電壓，就會觸發一過電壓信號，表示輸出電源VOUT之電壓已經超過了這參考電壓所相對應的值。至於第8圖之控制器82的內部結構，可以依據第5圖與第7
圖或是等同的電路來實施。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧開關式電源供應器
12‧‧‧橋式整流器
15‧‧‧功率開關
16‧‧‧電流偵測電阻
18‧‧‧控制器
20‧‧‧變壓器
22‧‧‧二次側繞組
23‧‧‧輔助繞組
24‧‧‧一次側繞組
30‧‧‧負載
32、34‧‧‧比較器
36‧‧‧光耦合器
38‧‧‧基納二極體
50‧‧‧比較器
52‧‧‧閘控制器
54‧‧‧時間延遲器
55‧‧‧過電壓偵測裝置
56‧‧‧取樣器
58‧‧‧遮蔽器
80、80a‧‧‧SMPS
82、82a‧‧‧控制器
83‧‧‧基納二極體
84‧‧‧二極體
86、88‧‧‧電阻
CS/OVP‧‧‧多功能端
SMED‧‧‧中繼信號
SOVP‧‧‧過電壓信號
TDELAY‧‧‧延遲時間
VAUX‧‧‧電壓
VCC‧‧‧操作電源
VCS‧‧‧電壓
VG‧‧‧信號
VGATE‧‧‧閘信號
VOUT‧‧‧輸出電源
VP‧‧‧短脈衝信號
VREF1‧‧‧參考電壓
VREF-OVP‧‧‧參考電壓
VSAMP‧‧‧取樣信號
第1圖為習知的一SMPS。
第2圖與第3圖為普遍知道的過電壓保護方法。
第4圖係為依據本發明所實施的一SMPS。
第5圖顯示一部份的控制器以及控制器之外的元件。
第6圖為第5圖中的信號波形圖。
第7圖為另一實施例，顯示一部份的控制器以及控制器之外的元件。
第8圖係為依據本發明所實施的另一SMPS。
12‧‧‧橋式整流器
15‧‧‧功率開關
16‧‧‧電流偵測電阻
20‧‧‧變壓器
22‧‧‧二次側繞組
23‧‧‧輔助繞組
24‧‧‧一次側繞組
30‧‧‧負載
80‧‧‧SMPS
82‧‧‧控制器
83‧‧‧基納二極體
84‧‧‧二極體
86、88‧‧‧電阻
CS/OVP‧‧‧多功能端
VAUX‧‧‧電壓
Claims (6)
- 一種控制器，用以控制一電源供應器之一功率開關，該電源供應器提供一輸出電壓，該控制器包含有：一多功能端(multi-function terminal)；一時間延遲器(delay time generator)，用以於該功率開關被關閉(OFF)後，提供一延遲時間；一過電壓偵測裝置(over voltage detection circuit)，於該延遲時間以後，比較該多功能端之電壓與一參考電壓，以觸發一過電壓信號，該過電壓信號表示該輸出電壓超過一預設值；以及一閘控制器，當該功率開關開啟(ON)時，依據該多功能端之電壓，來觸發關閉該功率開關；其中，當該功率開關開啟(ON)時，該多功能端之電壓表示流經該功率開關之電流。
- 如請求項1所述之控制器，其中，該過電壓偵測裝置包含有：一取樣器，於該延遲時間後，對該多功能端之電壓取樣，以產生一取樣信號；以及一比較器，比較該取樣信號與該參考電壓。
- 如請求項1所述之控制器，其中，該過電壓偵測裝置包含有：一比較器，比較該多功能端之電壓與該參考電壓，以觸發一中繼信號；以及一遮蔽器，於該延遲時間內，遮蔽該中繼信號，於該延遲時間後 之至少一預定時間內，以該中繼信號作為該過電壓信號。
- 一種控制方法，適用於一電源供應器，該電源供應器具有一功率開關，並提供一輸出電壓，該控制方法包含有：於該功率開關導通時，依據一多功能端之電壓，來觸發關閉禁能一閘信號，以關閉該功率開關，其中，該多功能端之電壓代表流經一電感元件之電流；以及於該功率開關關閉一段延遲時間後，偵測該多功能端之電壓，其中，當該多功能端之電壓高過一預定值，觸發一過電壓信號，而該過電壓信號表示該輸出電壓超過一預設值。
- 如請求項4所述之控制方法，其中，該電源供應器包含有一輔助繞組、一基納二極體、一二極體與一第一電阻，該基納二極體、該二極體與該第一電阻串接於該輔助繞組與該多功能端之間。
- 如請求項5所述之控制方法，其中，該電源供應器包含有一偵測電阻以及一第二電阻，該偵測電阻耦接於該功率開關與一接地電源線之間，該第二電阻耦接於該偵測電阻與該多功能端之間。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099142411A TWI514708B (zh) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW099142411A TWI514708B (zh) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201225463A TW201225463A (en) | 2012-06-16 |
| TWI514708B true TWI514708B (zh) | 2015-12-21 |
Family
ID=46726201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099142411A TWI514708B (zh) | 2010-12-06 | 2010-12-06 | 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI514708B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI577116B (zh) * | 2016-09-07 | 2017-04-01 | 亞源科技股份有限公司 | 過電壓保護電路 |
| TWI577117B (zh) * | 2016-09-07 | 2017-04-01 | 亞源科技股份有限公司 | 過電壓保護電路 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI514729B (zh) | 2014-01-23 | 2015-12-21 | Leadtrend Tech Corp | 應用於電源轉換器的控制電路及其操作方法 |
| TWI629844B (zh) * | 2016-10-28 | 2018-07-11 | 偉詮電子股份有限公司 | 動態控制過電壓保護的系統以及電壓轉換器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW516261B (en) * | 1998-04-15 | 2003-01-01 | Raychem Corp | Protection systems for rechargeable elements |
| TW200824240A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-01 | Richtek Technology Corp | A waveform valley estimation circuit of a switching component and the method thereof |
| CN100409136C (zh) * | 2005-07-21 | 2008-08-06 | 崇贸科技股份有限公司 | 一次侧控制电源供应器的切换式控制装置 |
| TW200919923A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-01 | System General Corp | Synchronous rectifying circuit for offline power converter |
| TW201009532A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-01 | Leadtrend Tech Corp | Control circuit and power converter using the same and control method |
-
2010
- 2010-12-06 TW TW099142411A patent/TWI514708B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW516261B (en) * | 1998-04-15 | 2003-01-01 | Raychem Corp | Protection systems for rechargeable elements |
| CN100409136C (zh) * | 2005-07-21 | 2008-08-06 | 崇贸科技股份有限公司 | 一次侧控制电源供应器的切换式控制装置 |
| TW200824240A (en) * | 2006-11-24 | 2008-06-01 | Richtek Technology Corp | A waveform valley estimation circuit of a switching component and the method thereof |
| TW200919923A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-01 | System General Corp | Synchronous rectifying circuit for offline power converter |
| TW201009532A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-01 | Leadtrend Tech Corp | Control circuit and power converter using the same and control method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI577116B (zh) * | 2016-09-07 | 2017-04-01 | 亞源科技股份有限公司 | 過電壓保護電路 |
| TWI577117B (zh) * | 2016-09-07 | 2017-04-01 | 亞源科技股份有限公司 | 過電壓保護電路 |
| US9954457B2 (en) | 2016-09-07 | 2018-04-24 | Asian Power Devices Inc. | Overvoltage protection circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201225463A (en) | 2012-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102468757B (zh) | 控制器、电源供应器与控制方法 | |
| JP6969275B2 (ja) | スイッチング電源回路 | |
| US7848124B2 (en) | Overload and short protected soft-start converter | |
| JP6443120B2 (ja) | 電源制御用半導体装置 | |
| US7646616B2 (en) | Capacitor charging methods and apparatus | |
| TW201320517A (zh) | 保護開路和／或短路狀況下電源變換系統的系統和方法 | |
| CN103780064B (zh) | 具备副边反馈电流检测的开关电源控制电路 | |
| TWI451652B (zh) | 電源控制器以及電源管理控制方法 | |
| TW201630291A (zh) | 用於保護電源變換器的系統控制器和方法 | |
| US8208236B2 (en) | Power converter and method thereof | |
| KR100544265B1 (ko) | Ａｃ/ｄｃ 컨버터 및 이를 이용한 전원 시스템 | |
| TWI445291B (zh) | 一次側控制方法以及電源控制器 | |
| US7826239B2 (en) | Overload protection delay circuit for switching power supply | |
| TWI583088B (zh) | 控制器、電源供應器、與控制方法 | |
| TWI555320B (zh) | 開關時序提供方法、同步整流控制器、以及適應性地時間控制器 | |
| JP2014090625A (ja) | スイッチング電源装置 | |
| TW201322576A (zh) | 具備保護功能之切換電源電路 | |
| TWI514708B (zh) | 用以控制電源供應器之功率開關的控制器與適用於電源供應器的控制方法 | |
| CN103066868A (zh) | 初级侧控制方法以及电源控制器 | |
| CN209419502U (zh) | 供电电路、控制电路以及开关电源 | |
| CN100424966C (zh) | 对容性负载充电的电路和控制方法 | |
| US9954457B2 (en) | Overvoltage protection circuit | |
| CN100525025C (zh) | 功率转换器的具有前馈补偿的启动电路 | |
| CN113574785B (zh) | 反激式转换器电路、操作装置和控制方法 | |
| JP4311831B2 (ja) | フライバック型スイッチング電源 |