专利名称：一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种电源供应器，特别是指一种电源供应器的控制器，其是设置于电源供应器的一次侧，用以控制电源供应器的输出电流。
背景技术：
按，现今多种电源供应器已广泛运用在提供调整电压及电流，而基于安全上的考量，当今的离线式电源供应器在一次侧与二次侧之间具有电化隔离，假使电源供应器的控制器设置于电源供应器的一次侧，将会难以控制电源供应器的输出电流。所以基于上述问题，本实用新型提供一种控制器，其是设置于电源供应器的一次例，用以控制电源供应器的输出电流。
实用新型内容本实用新型的主要目的，在于提供一种电源供应器的控制器，其是设置在电源供应器的一次侧，并且依据电源供应器的一次侧切换电流进行输出电流控制。
本实用新型一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器，其包含有一第一控制电路，用于产生一切换讯号以切换电源供应器的一变压器与调整电源供应器的一输出电流，第一控制电路包含有一误差放大器，用以控制输出电流；一比较器，连接一脉波宽度调变电路，比较器依据误差放大器的输出讯号控制切换讯号的脉波宽度。本实用新型的控制器尚包含有一第二控制电路，用于产生一振荡讯号以决定切换讯号的切换频率；一波形侦测电路，其取样电源供应器的一一次侧切换电流讯号产生一电流波形讯号；一积分电路，其依据电流波形讯号产生一平均电流讯号，并利用一时间讯号对平均电流讯号进行积分而产生一积分讯号，并传输至误差放大器，如此即可调整电源供应器的输出电流。上述的时间讯号是依据振荡讯号所产生，积分电路的时间常数是与切换讯号的一切换周期有关，所以积分讯号与电源供应器的输出电流成比例。
本实用新型的有益效果是依据本实用新型提供的一种电源供应器的控制器，设置在电源供应器的一次侧，可以依据电源供应器的一次侧切换电流进行输出电流控制。
图1是本实用新型的一实施例的电源供应器的电路图；图2是本实用新型的电源供应器的波形图；图3是本实用新型的电源供应器的输出电流相关波形图；图4是本实用新型的电源供应器的输出电压与输出电流相对曲线图；图5是本实用新型的一实施例的控制器的电路图；
图6是本实用新型的一实施例的电压回授控制电路的电路图；图7是本实用新型的一实施例的第二控制电路的电路图；图8是本实用新型的一实施例的脉波产生电路的电路图；图9是本实用新型的一实施例的第二控制电路的波形图；图10是本实用新型的一实施例的波形侦测电路的电路图；图11是本实用新型的一实施例的积分电路的电路图。
图号说明10变压器 20功率电晶体30电流感测电阻40整流器 41整流器45电容50电感 60运算放大器61-64、411-413电阻65光耦合器 66电阻 67二极体70控制器 71第一运算放大器75第一比较器91及闸 92及闸 93反相器95D型正反器 200第二控制电路201第三时序运算放大器205第三比较器210第三时序电阻 215第五电容220第三电压对电流转换电路250第三时序电晶体230第七开关 231第八开关232第九开关 233第十开关251-255、353、363、410、514-517、519、534-539电晶体260反相器270第一脉波产生电路
290第二脉波产生电路 300波形侦测电路305第一固定电流源308第一电晶体310第二比较器311第一开关 312第三开关315第四开关 321第一电容 325第四电容330第三脉波产生电路 350时间延迟电路351反相器352固定电流源 354电容355及闸 360单击讯号产生电路 361反相器362固定电流源364电容 365及闸366反相器400第一控制电路 420加法电路430比较器450脉波宽度调变电路 500积分电路511第一时序电阻 520反相器529第二电压对电流转换电路530第二时序运算放大器531第二时序电阻 532第二时序电晶体 550第五开关551第六开关 560第三电晶体 570时序电容571输出电容 600电压回授控制电路 /PLS反相振荡讯号FB授端 CLR清除讯号 I250参考电流I253第二控制电路充电电流 I255第二控制电路放电电流I352电流 I362电流I512第一可程式化电流I515第一映射电流 I519第一可程式化充电电流I532第二可程式化电流 I535第三映射电流I537第四映射电流 I539第二可程式化充电电流IAVG平均电流讯号 IP一次侧切换电流
IP(PEAK)一次侧切换电流峰值IPA电流 IPB电流IS二次侧切换电流 IS(PEAK)二次侧切换电流峰值ISA电流 ISB电流 IO输出电流OUT输出端 PLS振荡讯号 RMP斜坡讯号SV电压回路讯号SI电流回路讯号SMP取样讯号STR储存讯号 T切换周期 TD1第一延迟时间TD2第二延迟时间 TP1第一脉波宽度 TP2第二脉波宽度TON导通时间 TS积分周期VA第一电流波形讯号VB第二电流波形讯号VCC供应电压 VIN输入电压VIP一次例切换电流讯号 VH高门槛电压VL低门槛电压 VO输出电压VPWM切换讯号VREF1第一参考电压 VREF2第二参考电压 VSI初始讯号VSP峰值讯号 VX积分讯号VS电流感测端具体实施方式
请参阅图1，是本实用新型的一实施例的电源供应器的电路图。如图所示，本实用新型的电源供应器包含有一变压器10，其设置有一一次侧绕组NP与一二次侧绕组NS；一控制器70，其一输出端OUT产生一切换讯号VPWM用于控制一功率电晶体20，以切换变压器10，如此即可调整电源供应器的输出电压VO及输出电流IO，变压器10透过整流器40、41、一电感50及一电容45传送能量至电源供应器的输出端；一电压回授回路，其包含一运算放大器60、电阻61、62及一光耦合器65，以将输出电压VO回授至控制器70的一回授端FB；一电容63，其一端耦接一电阻64的一端，电容63的另一端耦接运算放大器60的一负输入端，运算放大器60的一正输入端接收一参考电压VR，电阻64的另一端耦接运算放大器60的一输出端；一电阻66，其耦接在光耦合器65和电源供应器的输出端之间；一二极体67，其耦接在电源供应器的一次侧和接地端之间。
当切换讯号VPWM转变为高准位时，变压器10将产生一一次侧切换电流IP，一次侧切换电流IP的一峰值IPA可表示为IPA=TNSTNP×{[(TNSTNP×VIN)-VO-VF]L50×TON}+(VINLP×TON)---(1)]]>其中，TNP及TNS分别为变压器10的一次侧绕组NP与二次侧绕组Ns的绕组匝数，VIN、VO分别为电源供应器的一输入电压与输出电压，VF为整流器40的压降，L50为电感50的电感值、TON是切换讯号VPWM的一导通时间，LP是变压器10的一次侧绕组NP的激磁电感值。上述的方程式(1)因为LP的数值非常大，所以方程式(1)中(VIN/LP)×TON所产生的电流将可被忽略(VIN/LP)×TON所产生的电流。
电源供应器尚包含有一电流感测电阻30，其耦接在功率电晶体20和接地端之间，用以转换一次侧切换电流IP为一一次侧切换电流讯号VIP。控制器70的一电流感测端VS是耦接一电流感测装置，例如电流感测电阻30，用以侦测一次侧切换电流讯号VIP。
请参阅图2，是本实用新型的电源供应器的波形图。其显示有控制器70输出的切换讯号VPWM的波形以及电源供应器的一次侧切换电流IP与二次侧切换电流IS的波形。二次侧切换电流IS可表示为如下IS=TNPTNS×IP---(2)]]>一次侧切换电流IP的一峰值IP(PEAK)与二次侧切换电流IS的一峰值Is(PEAK)可表示为如下IP(PEAK)＝IPA+IPB(3)IS(PEAK)＝ISA+ISB(4)ISA=TNPTNS×IPA---(5)]]>ISB=TNPTNS×IPB---(6)]]>其中，IPA与IPB分别表示储存在电感50的连续性能量，其在切换讯号VPWM的截止时间释放能量时并不会完全释放。连续性能量的特征为电感50所储存的能量在下一切换周期开始时并不会完全释放。
请参阅图3，是本实用新型的电源供应器的输出电流相关波形图。其是显示出输出电流IO与二次侧切换电流IS的关系。电源供应器的输出电流IO为二次侧切换电流IS的平均值，电源供应器的输出电流IO可表示为如下IO=[ISB+(ISA×12)]×TTS---(7)]]>
其中，TS是表示对切换电流积分的一积分周期，TS是基于切换周期T。由方程式(2)与(7)可得知电源供应器的输出电流IO可根据一次侧切换电流IP调整。本实用新型的输出电压VO对输出电流IO的相对曲线如图4所示，输出电流IO受控制为一固定电流源。
请参阅图5，是本实用新型的一实施例的控制器的电路图。本实用新型的控制器70包含有一第一电路，其为一波形侦测电路300并耦接在控制器70的电流感测端VS，亦即耦接于电流感测电阻30，波形侦测电路300藉由取样一次侧切换电流讯号VIP而产生一第一讯号，第一讯号包含有一第五讯号与一第六讯号，第一讯号为电流波形讯号，第五讯号为一第一电流波形讯号VA，第六讯号为一第二电流波形讯号VB；一第二控制电路200，其用于产生一第四讯号，第四讯号为一振荡讯号PLS，用以决定切换讯号VPWM的切换频率；一第二电路，其为一积分电路500，用以藉由积分一平均电流讯号IAVG而产生一第二讯号，第二讯号为一积分讯号VX，平均电流讯号IAVG是依据第一电流波形讯号VA与第二电流波形讯号VB所产生。积分电路500的一时间常数与切换讯号VPWM的切换周期T有关，所以积分讯号VX与电源供应器的输出电流IO成比例。
一第一控制电路400，用以产生一第三讯号，其为切换讯号VPWM。第一控制电路400包含一误差放大器用于输出电流控制，其具有一第一运算放大器71与一第一参考电压VPEF1；一第一比较器75，其连接一脉波宽度调变电路450，用于依据第一运算放大器71的一输出讯号控制切换讯号VPWM的脉波宽度。误差放大器是放大积分讯号VX以及为输出电流控制提供一回路增益。由上述可知，本实用新型藉由侦测一次侧切换电流IP而调整切换讯号VPWM的脉波宽度如同为一电流控制回路，且更可依据第一参考电压VREF1控制一次侧切换电流IP的强度。如方程式(2)所示，二次侧切换电流IS是与一次侧切换电流IP成比例。
一次侧切换电流IP是经由电流感测电阻30转换成一次侧切换电流讯号VIP，提供波形侦测电路300经侦测一次侧切换电流讯号VIP，产生第一电流波形讯号VA与第二电流波形讯号VB。积分电路500依据第一电流波形讯号VA与第二电流波形讯号VB产生积分讯号VX，其可表示为如下所示VX=(VB+VA-VB2)×TST1---(8)]]>其中，VA与VB可表示为VA=TNPTNP×RS(ISA+ISB)---(9)]]>VB=TNSTNP×RS×ISB---(10)]]>其中，T1为积分电路500的时间常数，RS是电流感测电阻30的电阻值。
参考方程式(7)-(10)，积分讯号VX可重写为VX=K1×TSTI×TNSTNP×RS×IO---(11)]]>
其中，K1为Ts/T的一常数。由方程式(11)可得知积分讯号VX与电源供应器的输出电流IO成比例，即输出电流IO增加时积分讯号VX亦会随着增加。然而，经由电流控制回路调整后，积分讯号VX的最大值是受到第一参考电压VREF1所限制。最大输出电流IO(MAX)在电流控制回路的回授控制下，可表示为如下IO(MAX)=TNPTNS×GA×GSW×VR11+(GA×GSW×RSK)---(12)]]>其中，K等于TI/T的一常数，VR1为第一参考电压VREF1的值，GA为误差放大器的增益值，GSW为第一控制电路400的增益值。如果电流控制回路的回路增益相当高(GA×GSW＞＞1)，最大输出电流IO(MAX)可表示为如下IO(MAX)=K×TNPTNS×VR1RS---(13)]]>因此，电源供应器的输出电流的最大值IO(MAX)是依据第一参考电压VREF1而被调整为一固定电流。
脉波宽度调变电路450，其耦接控制器70的输出端OUT，用于输出切换讯号VPWM以切换电源供应器。本实用新型的脉波宽度调变电路450包含有一D型正反器95、一反相器93以及两及闸91、92。D型正反器95的一D输入端接收一供应电压VCC，振荡讯号PLS经反相器93设定D型正反器95，反相器93的一输入端耦接第二控制电路200，反相器93的一输出端耦接D型正反器95的一设定端，D型正反器95的一输出端耦接及闸92的一第一输入端，及闸92的一第二输入端耦接反相器93的输出端，及闸92的输出端亦为脉波宽度调变电路450的一输出端，用于产生切换讯号VPWM。
及闸91，其一输出端耦接D型正反器95的重置输入端，以重置D型正反器95，及闸91的一第一输入端接收一电压回路讯号SV。电压回授控制电路600，其耦接第二控制电路200与控制器70的回授端FB和电流感测端VS以产生电压回路讯号SV，并用于调整电源供应器的输出电压VO。第一比较器75输出一电流回路讯号SI并传输至及闸91的一第二输入端，用以作为一重置讯号，以达到输出电流控制的目的。第一比较器75的一正输入端耦接第一运算放大器71的一输出端，第一比较器75的一负输入端则接收第二控制电路200所提供的斜坡讯号RMP。电压回路讯号SV及电流回路讯号SI皆可重置D型正反器95，用以缩短切换讯号VPWM的脉波宽度，以便于调整电源供应器的输出电压VO及输出电流IO。
请参阅图6，是本实用新型实施例的电压回授控制电路的电路图。如图所示，本实用新型的电压回授控制电路600包含有一电晶体410、三电阻411、412、413、一加法电路420及一比较器430。电晶体410的闸极耦接回授端FB与电阻411的一端，电阻411的另一端则耦接电晶体410的汲极与供应电压VCC，电晶体410的源极耦接电阻412的一端，电阻413耦接在电阻412的另一端与接地端之间。比较器430的一正输入端是经电晶体410与电阻412、413耦接至回授端FB，以偏移准位与衰减。比较器430的一负输入端耦接加法电路420的一输出端，用于接收一次侧切换电流讯号VIP与斜坡讯号RMP的总和，以补偿斜率。因此，电压回路讯号SV是产生在比较器430的一输出端，以用于电压回路控制并调整电源供应器的输出电压VO。
请参阅图7，是本实用新型的实施例的第二控制电路的电路图。如图所示，本实用新型的第二控制电路200包含有一第三电压对电流转换电路220，其包括有一第三时序运算放大器201、一第三时序电阻210及一第三时序电晶体250。第三电压对电流转换电路220依据一第二参考电压VREF2，产生一参考电流I250。第三时序运算放大器201的一正输入端接收第二参考电压VREF2，第三时序运算放大器201的一负输入端耦接第三时序电晶体250的源极，第三时序运算放大器201的一输出端耦接第三时序电晶体250的闸极，第三时序电晶体250的汲极输出该参考电流I250。第三时序电阻210耦接在第三时序电晶体250的源极和接地端之间。
一第六电流镜，其包含有电晶体251、252、253，用于依据参考电流I250产生一第二控制电路充电电流I253，电晶体251、252、253的源极皆耦接供应电压VCC电晶体251、252、253的闸极与电晶体251的汲极相耦接在一起，电晶体251的汲极亦耦接第三时序电晶体250的汲极，电晶体253的汲极产生第二控制电路充电电流I253。一第七电流镜，其包含有电晶体254、255，用于依据参考电流I250产生一第二控制电路放电电流I255，电晶体254、255的源极耦接至接地端，电晶体254、255的闸极耦接电晶体254的汲极，电晶体254的汲极耦接电晶体252的汲极，电晶体255的汲极产生第二控制电路放电电流I255。
一第七开关230，其耦接在电晶体253的汲极和一第五电容215之间。一第八开关231耦接在电晶体255的汲极和第五电容215之间，如此即可在第五电容215取得斜坡讯号RMP。一第三比较器205，其具有一正输入端并与第五电容215相耦接，第三比较器205的一输出端用以输出振荡讯号PLS，其是决定切换讯号VPWM的切换频率。一第九开关232，其一第一端接收一高门槛电压VII，而一第十开关233的一第一端接收一低门槛电压VL，第九开关232与第十开关233的一第二端皆耦接在第三比较器205的一负输入端。一反相器260，其一输入端耦接第三比较器205的一输出端，以产生一反相第四讯号，其是一反相振荡讯号/PLS。
振荡讯号PLS控制第八开关231与第十开关233的切换，而反相振荡讯号/PLS则控制第七开关230与第九开关232的切换。第三时序电阻210的电阻值与第五电容215的电容值决定切换讯号VPWM的切换周期T，其可表示为如下T=C215×VOSCVREF2/R210=R210×C215×VOSCVREF2---(14)]]>其中，VOSC＝VH-VL，R210为第三时序电阻210的电阻值，C215为第五电容215的电容值。振荡讯号PLS更传送至一第一脉波产生电路270与一第二脉波产生电路290，以用于分别产生一取样讯号SMP与一清除讯号CLR，取样讯号SMP与清除讯号CLR传输至波形侦测电路300与积分电路500。
请参阅图8，是本实用新型的实施例的脉波产生电路的电路图。本实用新型的第一脉波产生电路270与第二脉波产生电路290是如图8所示。本实用新型的脉波产生电路包含有一时间延迟电路350与一单击讯号产生电路360，脉波产生电路的输出讯号为一单击讯号。时间延迟电路350包含有一反相器351、一固定电流源352、一电晶体353、一电容354及一及闸355。反相器351的一输入端接收一输入讯号，其为振荡讯号PLS，反相器351的一输出端耦接电晶体353的闸极。固定电流源352耦接在电晶体353的汲极和供应电压VCC之间，电晶体353的源极耦接至接地端。电容354耦接在电晶体353的汲极和接地端之间。及闸355的一输入端耦接电容354，另一输入端接收振荡讯号PLS。固定电流源352的一电流I352与电容354的电容值决定传导延迟的时间。
单击讯号产生电路360，其包含有一反相器361、一固定电流源362、一电晶体363、一电容364、一及闸365及一反相器366，时间延迟电路350的一输出端耦接于单击讯号产生电路360的一输入端，单击讯号产生电路360的一输出端为脉波产生电路的输出端。反相器361的一输入端耦接及闸355的输出端，反相器361的一输出端耦接电晶体363的闸极。固定电流源362耦接在电晶体363的汲极和供应电压VCC之间，电晶体363的源极耦接于接地端。电容364耦接在电晶体363的汲极和接地端之间。反相器366的一输入端耦接至电容364，反相器366的一输出端耦接及闸365的一输入端，及闸365的另一输入端耦接至及闸355的输出端，及闸365的一输出端是输出单击讯号，其为该取样讯号SMP或者该清除讯号CLR。固定电流源362的一电流I362与电容364的电容值决定单击讯号的脉波宽度。
第一脉波产生电路270的取样讯号SMP与第二脉波产生电路290的清除讯号CLR的波形是如图9所示。本实用新型藉由第二控制电路200所产生的振荡讯号PLS的正缘，而触发第一脉波产生电路270在经过一第一延迟时间TD1后，即产生具有一第一脉波宽度TP1的取样讯号SMP，同一时间振荡讯号PLS的正缘亦触发第二脉波产生电路290在经过一第二延迟时间TD2后，随即产生具有一第二脉波宽度TP2的清除讯号CLR。
请参阅图10，是本实用新型的实施例的波形侦测电路的电路图。本实用新型的波形侦测电路300包含一第二比较器310，其一正输入端耦接控制器70的电流感测端VS，用以接收一次侧切换电流讯号VIP，一次侧切换电流讯号VIP是与一次侧切换电流IP成比例，第二比较器310的一负输入端耦接一第一电容321，一第一电容321运用于箝住一次侧切换电流讯号VIP的峰值。一第一固定电流源305，其耦接供应电压VCC，用以对第一电容321充电，一第一开关311耦接在第一固定电流源305与第一电容321之间，第一开关311的切换受控于第二比较器310的一输出讯号，如此第一电容321即会产生一峰值讯号VSP，其与图2所示的电流IPA、IPB的总和成比例。
一第一电晶体308，其是与第一电容321并联耦接，用以控制第一电容321放电，第一电晶体308的闸极接收清除讯号CLR，第一电晶体308的汲极耦接第一电容321，第一电晶体308的源极则耦接于接地端。一第三开关312，其耦接在第一电容321与一第三电容322之间，第三开关312受控于取样讯号SMP，用以周期性地从第一电容321取样该峰值讯号VSP至第三电容322，如此即可在第三电容322取得第一电流波形讯号VA。
一第二开关314，其耦接在电流感测端VS与一第二电容324之间，亦即耦接在电流感测电阻30与第二电容324之间，第二电容324运用于保持一次侧切换电流讯号VIP的初始值，所以第二电容324即会产生一初始讯号VSI，其是与图2所示的电流IPB成比例。一第四开关315，其耦接在第二电容324与一第四电容325之间，第四开关325受控于取样讯号SMP，以周期性地从第二电容324取样初始讯号VSI至第四电容325，所以第四电容325即会产生第二电流波形讯号VB。一第三脉波产生电路330，其电路同于图8所示的电路，第三脉波产生电路330接收切换讯号VPWM，以产生一储存讯号STR，其为脉波讯号用以控制第二开关314的切换，用于取样一次侧切换电流讯号VIP的初始值，所以储存讯号STR是依据一延迟切换讯号的正缘而产生，延迟切换讯号即依据切换讯号VPWM经过一延迟时间后的正缘所产生，此延迟时间用于避免从切换尖峰的干扰杂讯取样。如此说来，第二开关314是依据切换讯号VPWM取样一次侧切换电流讯号VIP的初始值。
请参阅图11，是本实用新型的实施例的积分电路的电路图。如图所示，积分电路500包含有一第一电压对电流转换电路509，其包括有一第一时序运算放大器510、一第一时序电阻511、一第一时序电晶体512、一第一电流镜及一第二电流镜，以用于依据第二电流波形讯号VB的电压，而产生一第一可程式化充电电流I519。第一电流镜，其包括有电晶体514、515、519，第二电流镜则包括有电晶体516、517。第一时序运算放大器510的一正输入端接收第二电流波形讯号VB，第一时序运算大器510的一负输入端耦接第一时序电晶体512的源极，第一时序运算大器510的一输出端耦接第一时序电晶体512的闸极。第一时序电晶体512的汲极输出一第一可程式化电流I512。第一时序电阻511耦接在第一时序电晶体512的源极和接地端之间。
第一电流镜，用于映射第一可程式化电流I512而产生一第一映射电流I515与第一可程式化充电电流I519，电晶体514、515、519的源极皆耦接供应电压VCC电晶体514、515、519的闸极与电晶体514的汲极相耦接在一起，电晶体514的汲极耦接第一时序电晶体512的汲极，电晶体515、519的汲极分别产生第一映射电流I515与第一可程式化充电电流I519。第二电流镜用于映射第一映射电流I515，而产生一第二映射电流I517，电晶体516、517的源极皆耦接至接地端，电晶体516、517的闸极与电晶体516的汲极相耦接在一起，电晶体516的汲极耦接电晶体515的汲极，电晶体517的汲极产生第二映射电流I517。
一第二电压对电流转换电路529，其包含有一第二时序运算放大器530、一第二时序电阻531、一第二时序电晶体532、一第三电流镜、一第四电流镜与一第五电流镜，以用于依据第一电流波形讯号VA与第二电流波形讯号VB的电压，而产生一第二可程式化充电电流I539。第三电流镜、第四电流镜与第五电流镜包括有复数电晶体534-539。第二时序运算放大器530的一正输入端接收第一电流波形讯号VA，第二时序运算放大器530的一负输入端耦接第二时序电晶体532的源极，第二时序运算放大器530的一输出端耦接第二时序电晶体532的闸极，第二时序电晶体532的汲极输出一第二可程式化电流I532。第二时序电阻531耦接在第二时序电晶体532的源极和接地端之间。
第三电流镜，其包括有电晶体534、535用于映射第二可程式化电流I532，以产生一第三映射电流I535，电晶体534、535的源极皆耦接至供应电压VCC，电晶体534、535的闸极与电晶体534、532的汲极相耦接在一起，电晶体535的汲极产生第三映射电流I535。第四电流镜，其包括有电晶体536、537，用于依据第三映射电流I535与第二映射电流I517，而产生一第四映射电流I537。电晶体536、537的源极皆耦接在接地端，电晶体536、537的闸极与电晶体536的汲极相耦接在一起，电晶体536的汲极耦接电晶体535、517的汲极，电晶体537的汲极产生第四映射电流I537。
第四映射电流I537可表示为I537＝I535-I517，因为电晶体536的几何尺寸为电晶体537的几何尺寸的两倍，所以第四映射电流I537是电流I536的一半。第五电流镜，其包含有电晶体538、539，用于映射第四映射电流I537，而产生第二可程式化充电电流I539，电晶体538、539的源极皆耦接供应电压VCC，电晶体538、539的闸极与电晶体538、537的汲极相耦接在一起，电晶体539的汲极产生第二可程式化充电电流I539。电晶体519、539的汲极相耦接，用于相加第一可程式化充电电流I519与第二可程式化充电电流I539，而产生一平均电流讯号IAVG，平均电流讯号IAVG可表示为如下IAVG=VBR511×(VAR531-VBR511)2---(15)]]>其中，R511与R531分别为第一时序电阻511与第二时序电阻531的电阻值。
第一时序电阻511、第二时序电阻531以及一时序电容570是决定积分电路500的时间常数，其中第二时序电阻531与第一时序电阻511有关，如第二时序电阻531的电阻值设定为等于第一时序电阻511的电阻值，因此方程式(15)可重写为IAVG=1R511×(VB+VA-VB2)---(16)]]>一第五开关550，其耦接在电晶体519、539的汲极和时序电容570之间，第五开关550的切换受控于通过一反相器520的振荡讯号PLS，其是表示第五开关550受控于反相振荡讯号/PLS，所以第五开关550亦可说是依据振荡讯号PLS控制第五开关550的切换。一第三电晶体560，其并联耦接时序电容570，以控制时序电容570放电，第三电晶体560的闸极接收清除讯号CLR，第三电晶体560的源极耦接在接地端，而汲极则耦接时序电容570。一第六开关551，其耦接在时序电容570与一输出电容571之间，第六开关551的切换受控于取样讯号SMP，以用于周期性地取样时序电容570的电压至输出电容571，所以输出电容571是产生积分讯号VX。积分电路500利用依据一时间讯号对平均电流讯号IAVG积分，以产生积分讯号VX，其中时间讯号为反相振荡讯号/PLS，所以积分电路500亦可说是依据振荡讯号PLS对平均电流讯号IAVG进行积分，积分讯号VX可表示为如下VX=1R511C570×(VB+VA-VB2)×TS---(17)]]>其中，C570为时序电容570的电容值。
依据图5、图7、图10及图11所示的实施例可得知，积分讯号VX是与二次侧切换电流IS和电源供应器的输出电流IO有关，因此方程式(11)可重写为如下VX=m×TNSTNP×RS×IO---(18)]]>其中，m可表示为如下m=D2×R210C215R511R570×VOSCVREF2---(19)]]>其中，D表示切换讯号VPWM的最大工作周期，其是决定于反相振荡讯号/PLS的脉波宽度与切换周期T。第一时序电阻511的电阻值R511与第三时序电阻210的电阻值R210有关，时序电容570的电容值C570与第五电容215的电容值C215有关，所以积分讯号VX与电源供应器的输出电流IO成比例。
以上所述，仅为本实用新型一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，故凡依本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及原理所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。
权利要求1.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其特征在于，其包含有一波形侦测电路，耦接该电源供应器的一电流感测装置，用于取样该电流感测装置所产生的一一次侧切换电流讯号，以产生一电流波形讯号，该电流感测装置接收该电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流，产生该一次侧切换电流讯号；一第二控制电路，产生一振荡讯号用于决定一切换讯号的一切换频率，该切换讯号用于切换该变压器与调整该电源供应器的输出电流；一积分电路，接收该电流波形讯号，产生一平均电流讯号，并依据一时间讯号对该平均电流讯号积分，产生一积分讯号，该时间讯号依据该振荡讯号所产生；一误差放大器，包括有一第一运算放大器与一第一参考电压，该第一运算放大器接收该第一参考电压与该积分讯号，产生一输出讯号；一第一比较器，依据该误差放大器的该输出讯号，产生一重置讯号，以控制该切换讯号的一脉波宽度，该切换讯号藉由该第一参考电压调整该电源供应器的该输出电流；一脉波宽度调变电路，依据该重置讯号与该振荡讯号，产生该切换讯号。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该积分电路的一时间常数与该切换讯号的一切换周期有关。
3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该波形侦测电路包含有一第二比较器，其一正输入端耦接该电流感测装置，接收该一次侧切换电流讯号，该一次侧切换电流讯号与该一次侧切换电流成比例；一第一电容，耦接该第二比较器的一负输入端，该第一电容用以箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；一第一固定电流源，用于对该第一电容充电；一第一开关，耦接在该第一固定电流源和该第一电容之间，该第一开关受控于该第二比较器的一输出讯号；一第一电晶体，并联耦接于该第一电容，用于对该第一电容放电；一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；一第二开关，耦接在该电流感测装置与该第二电容之间，该第二开关受控于一储存讯号，该储存讯号为一脉波讯号，并依据一延迟切换讯号的正缘所产生，该延迟切换讯号是依据该切换讯号经一延迟时间后的正缘所产生；一第三电容；一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第一电流波形讯号；一第四电容；一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第二电流波形讯号；其中，该电流波形讯号包括该第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号。
4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该积分电路包含有一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第二电流波形讯号，产生一第一可程式化充电电流；一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号，产生一第二可程式化充电电流；一时序电容；一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收该平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该时间讯号；一第三电晶体，并联耦接于该时序电容，用于控制该时序电容放电；一输出电容；一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该积分讯号。
5.如权利要求4所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。
6.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压，产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；一第五电容；一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该振荡讯号；一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相振荡讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该振荡讯号。
7.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其特征在于，其包含有一波形侦测电路，耦接该电源供应器的一电流感测装置，用于取样该电源供应器的一变压器的一一次例切换电流讯号，产生一电流波形讯号；一第二控制电路，周期性地产生一振荡讯号；一积分电路，接收该电流波形讯号并依据一时间讯号产生一积分讯号，该时间讯号依据该振荡讯号所产生；一第一控制电路，包含有一第一参考电压，该第一控制电路依据该振荡讯号、该积分讯号与该第一参考电压产生一切换讯号，该切换讯号藉由该第一参考电压用于切换该变压器与调整该电源供应器的输出电流。
8.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，该积分电路的一时间常数与该切换讯号的一切换周期有关。
9.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，该波形侦测电路包含有一第二比较器，其一正输入端耦接该电流感测装置，接收该一次侧切换电流讯号，该一次侧切换电流讯号与该变压器的一一次侧切换电流成比例；一第一电容，耦接该第二比较器的一负输入端，该第一电容用以箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；一第一固定电流源，用于对该第一电容充电；一第一开关，耦接在该第一固定电流源和该第一电容之间，该第一开关受控于该第二比较器的一输出讯号；一第一电晶体，并联耦接于该第一电容，用于对该第一电容放电；一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；一第二开关，耦接在该电流感测装置与该第二电容之间，该第二开关受控于一储存讯号，该储存讯号为一脉波讯号，并依据一延迟切换讯号的正缘所产生，该延迟切换讯号是依据该切换讯号经一延迟时间后的正缘所产生；一第三电容；一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第一电流波形讯号；一第四电容；一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第二电流波形讯号；其中，该电流波形讯号包括该第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号。
10.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，该积分电路包含有一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第二电流波形讯号，产生一第一可程式化充电电流；一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该电流波形讯号的一第一电流波形讯号与该第二电流波形讯号，产生一第二可程式化充电电流；一时序电容；一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收一平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该时间讯号；一第三电晶体，并联耦接于该时序电容，用于控制该时序电容放电；一输出电容；一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该积分讯号。
11.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。
12.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；一第五电容；一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该振荡讯号；一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相振荡讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该振荡讯号。
13.一种控制器，用以控制一输出电流，应用于一一次侧控制的电源供应器中，其特征在于，其包含有一第一电路，依据该电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流讯号，产生一第一讯号；一第二电路，依据该第一讯号与一第四讯号，产生一第二讯号；一第一控制电路，包含有一第一参考电压，该第一控制电路依据该第四讯号、该第二讯号与该第一参考电压产生一第三讯号，该第三讯号用于调整该电源供应器之输出电流；一第二控制电路，产生该第四讯号，用于决定该第三讯号的一切换频率。
14.如权利要求13所述的控制器，其特征在于，该第二电路的一时间常数与该第三讯号的一切换周期有关。
15.如权利要求13所述的控制器，其特征在于，该第一电路包含有一第二比较器，侦测该一次侧切换电流讯号；一第一电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一峰值；一第二电容，箝住该一次侧切换电流讯号的一初始值；一第二开关，其一端接收该一次侧切换电流讯号，另一端耦接该第二电容，该第二开关依据该第三讯号取样该一次侧切换电流讯号至该第二电容；一第三电容；一第三开关，耦接在该第一电容与该第三电容之间，用于周期性地取样该第一电容的一电压至该第三电容，以在该第三电容产生一第五讯号；一第四电容；一第四开关，耦接在该第二电容与该第四电容之间，用于周期性地取样该第二电容的一电压至该第四电容，以在该第四电容产生一第六讯号；其中，该第一讯号包括该第五讯号与该第六讯号。
16.如权利要求13所述的控制器，其特征在于，该第二电路包含有一第一电压对电流转换电路，设置一第一时序运算放大器、一第一时序电阻、一第一时序电晶体与复数电晶体，该第一时序运算放大器、该第一时序电阻与复数该电晶体耦接该第一时序电晶体，用于依据该第一讯号的一第六讯号，产生一第一可程式化充电电流；一第二电压对电流转换电路，耦接该第一电压对电流转换电路，并设置一第二时序运算放大器、一第二时序电阻、一第二时序电晶体与复数电晶体，该第二时序运算放大器、该第二时序电阻与复数该电晶体耦接该第二时序电晶体，用于依据该第一讯号的一第五讯号与该第六讯号，产生一第二可程式化充电电流；一时序电容；一第五开关，其一端耦接该第一电压对电流转换电路与该第二电压对电流转换电路，以接收一平均电流讯号，该平均电流讯号是该第一可程式化充电电流与该第二可程式化充电电流的总和，该第五开关的另一端耦接该时序电容，该第五开关受控于该第四讯号；一输出电容；一第六开关，耦接在该时序电容和该输出电容之间，用于周期性地取样该时序电容的一电压至该输出电容，以在该输出电容产生该第二讯号。
17.如权利要求16所述的控制器，其特征在于，该第一电压对电流转换电路的该第一时序电阻是与该第二电压对电流转换电路的该第二时序电阻有关。
18.如权利要求13所述的控制器，其特征在于，该第二控制电路包含有一第三电压对电流转换电路，设置一第三时序运算放大器、一第三时序电阻与一第三时序电晶体，该第三时序运算放大器与该第三时序电阻耦接于该第三时序电晶体，用于依据一第二参考电压，产生一参考电流，该第三时序运算放大器接收该第二参考电压；一第六电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路充电电流；一第七电流镜，依据该参考电流，产生一第二控制电路放电电流；一第五电容；一第七开关，耦接在该第六电流镜与该第五电容之间；一第八开关，耦接在该第七电流镜与该第五电容之间；一第三比较器，其一正输入端耦接该第五电容，该第三比较器的一输出端产生该第四讯号；一第九开关，耦接在一高门槛电压与该第三比较器的一负输入端之间；一第十开关，耦接在一低门槛电压与该第三比较器的该负输入端之间；一反相器，其一输入端耦接该第三比较器的该输出端，该反相器的一输出端产生一反相第四讯号，用于控制该第七开关与该第九开关的切换；其中，该第八开关与该第十开关的切换受控于该第四讯号。
专利摘要本创作是关于一种一次侧控制电源供应器用以控制输出电流的控制器，其包含一波形侦测电路，依据电源供应器的一变压器的一一次侧切换电流讯号，产生一电流波形讯号；一第二控制电路，产生一振荡讯号，用以决定一切换讯号的切换频率；一积分电路，依据电流波形讯号产生一平均电流讯号，并依据一时间讯号对平均电流讯号积分产生一积分讯号，时间讯号是依据振荡讯号所产生，此外积分电路的时间常数与切换讯号的切换周期有关，所以积分讯号与输出电流成比例；一第一控制电路，依据积分讯号、振荡讯号与一参考电压产生切换讯号，第一控制电路控制切换讯号的脉波宽度，所以控制器可以调整电源供应器的输出电流。
文档编号H02M3/155GK2924918SQ20062000774
公开日2007年7月18日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者杨大勇 申请人:崇贸科技股份有限公司