谐振电源转换器的切换控制器的制作方法

专利名称：谐振电源转换器的切换控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种谐振式电源转换器，特别涉及一种谐振式电源转换器的 控制电路。
背景技术：
电源转换器常用于将不规则的电源转换为规则的电源。电源转换器通常 包括具有相互绝缘的初级绕组和次级绕组的一个变压器。切换装置与初级绕 组相耦接，用于控制电能从初级绕组转移至次级绕组。电源转换器工作在高 频环境下，其尺寸和重量可减小。然而，电源转换器存在切换损失、组件应
力及电磁干扰(EMI)等问题。近年来，已经发展出一些可减低切换损耗的对 高频电源进行转换的电源转换器。其中，由Tamas S. Szepesi所提的美国 专利4, 535， 399"Regulated switched power circuit with resonant load" 及由Frank S. Wendt所^是的美国专利4， 631， 652"Frequency controlled resonant regulator"中均有对谐振切换技术的描述。
为降低在无负载情况下的电源损耗，由John N. Park以及Robert L. Steigerwald等人所提美国专利4, 541, 041 "Full load to no-load control for a voltage fed resonant inverter，，提出 一种间歇切换方案(burst switching schemes)以对谐振电源进行控制。在各种谐振电源转换器中，变 压器的漏感或附力口磁性组件(additional magnetic components)被当作一 谐振电感，以产生用于软切换的循环电流。
然而，现有技术的谐振电源转换器仍然存在很多缺点。谐振电感与谐振 电容形成一谐振电路用以使电源转换器的最大电能加载到负载上。尽管根据 负载的不同，可控制电源转换器的切换频率在谐振频率上下变化，其切换频 率的变化仍受到限制，以确保线性操作和软切换的实现。电源谐振器还存在 音频扰动衰减率较低和间歇切换噪声的缺点。本发明所要克服的就是这些缺 陷。

发明内容
本发明的一个目的是在提供一种谐振电源转换器的整合控制器，以确定 该谐振电源转换器的切换频率的范围，从而实现该谐振电源转换器的线性操 作。
本发明提供一种谐振电源转换器的切换控制器，包括与反馈端耦接的 反馈电路，其用于接收反馈信号并根据该反馈信号产生调整信号；与最小频 率设置端耦接的最小频率设置电路，其用于产生第一电流信号以决定电源转 换器的最小切换频率；与最大频率设置端耦接的最大频率设置电路，其用于 根据调整信号产生第二电流信号以决定电源转换器的最大切换频率；及振荡 电路，其用于根据第一电流信号及第二电流信号以产生振荡信号，其中振荡 信号可决定电源转换器的切换频率。
在本发明的较佳实施例中，上述的切换控制器进一步包括一与前馈端耦 接的前馈电路，其用于接收一前馈信号，该前馈信号代表该电源转换器的输 入电压，且其可对该电源转换器的切换频率进行调整。
在本发明的一个实施例中，上述的切换控制器进一步包括与软启动端耦 接的软启动电路，其用于接收软启动信号，而此软启动信号用于设置前述的 调整信号。
在本发明的较佳实施例中，上述的切换控制器进一步包括与一个功率电 平可调整端耦接的电源管理电路，其用于接收功率级别信号以产生间歇信 号，当前述的反馈信号低于一轻载阈值时，间歇信号就会产生，而轻载阈值 则是由功率级别信号决定。此外，间歇信号用于控制电源转换器的切换信号 的开启与关闭。
在本发明的另一个实施例中，上述的切换控制器进一步包括一个与保护 输入端耦接的监测电路，其用于产生过压信号；及一延迟时间电路，其可根 据过压信号来启始第一延迟时间。其中，当保护输入端的电压高于一过压阈 值时，过压信号就会产生；而当第一延迟时间结束，此延迟时间电路就会产 生一个保护信号以使电源转换器的切换信号禁能。
本发明还提出一种电源转换器的切换控制电路，包括与反馈端耦接的 反馈电路，其用于接收反馈信号并根据该反馈信号产生调整信号；最小频率 设置电路，其用于产生第一信号以决定电源转换器的最小切换频率；最大频 率设置电路，其用于根据调整信号产生第二信号以决定电源转换器的最大切
换频率；前馈电路，其用于接收前馈信号，该前馈信号代表电源转换器的输
入电压；及振荡电路，其用于根据第一信号及第二信号产生振荡信号，其中，
该振荡信号可决定电源转换器的切换频率，前馈信号用于调整振荡信号。
在本发明的 一个实施例中，上述的切换控制电路进一步包括一 电源管理 电路，其产生用以控制电源转换器的切换信号的开启与关闭的 一 个间歇信 号。当前述反馈信号低于轻载阈值时，间歇信号就会产生。间歇信号的致能 时间是固定的，而其禁能时间则随反馈信号的变化而变化。
在本发明的另一个实施例中，上述的切换控制电路进一步包括 一个与 保护输入端耦接的监测电路，其用于产生过压信号；及一个延迟时间电路， 其可根据过压信号启始第一延迟时间，其中，当保护输入端的电压高于过压 阈值时，过压信号就会产生；当第一延迟时间结束，延迟时间电路会产生一 个保护信号以使电源转换器的切换信号禁能。
本发明另外提出一个电源转换器的控制电路，其包括与反馈端耦接的 反馈电路，其用于接收反馈信号并根据该反馈信号产生一调整信号；最小频 率设置电路，其用于产生第一信号以决定电源转换器的最小切换频率；最大 频率设置电路，其用于根据该调整信号产生第二信号以决定电源转换器的最 大切换频率；振荡电路，其用于根据第一信号及第二信号产生振荡信号，其 中振荡信号可决定电源转换器的切换频率；及一个电源管理电路，其用于根 据反馈信号产生间歇信号。其中，间歇信号用于控制电源转换器的切换信号 的开启与关闭。
在本发明的一个实施例中，上述的控制电路进一步包括前馈电路，其用 于接收代表电源转换器的输入电压的一个前馈信号，此前馈信号用于调整电 源转换器的切换频率。
在本发明的另 一个实施例中，上述的控制电路进一步包括与保护输入端 耦接的监测电路，其用于产生一个过压信号；及一个延迟时间电路，其可根 据过压信号启始第一延迟时间。其中，当保护输入端的电压高于过压阈值时， 过压信号就会产生；当第一延迟时间结束，则延迟时间电路产生保护信号以 使电源转换器的切换信号禁能。
在上述电压转换器的切换控制器、切换控制电路及控制电路中，前馈信 号可对振荡信号进行调整，且间歇信号的工作周期将根据反馈信号的改变而 进行线性调整以节省电力。此外，当间歇信号的频率即将在声音频段内时，
间歇信号就会被禁能，如此将可降低电源转换器的噪声。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并结合附图详细说明如下。


图l是本发明一实施方式的谐振式电源转换器的示意图。 图2是本发明的切换控制器的电路图。
图3是本发明的压控振荡器的电路方块图。 图4是本发明的最小电流产生电路的电路图。 图5是本发明的最大电流产生电路的电路图。 图6是本发明的振荡电路的电路图。 图7是本发明的保护电路的电路图。 图8是本发明的电源管理电路的电路图。 图9是本发明的电流仲裁器的电路图。 图IO是本发明的电源管理电路的波形图。 图11是本发明的控制电路的电路图。
附图符号说明 10、 20:电源开关 30:电感组件 40、 70、 83、 86、 90、 95 50:变压器 60、 65:整流器 71、 81、 82、 91、 92、 95 285、 287、 513、 533:电阻 72:整流电3各 75:光耦合器 80、 85: 二极管 100:切换控制器 110:高压侧驱动电路 150:低压侧驱动电路
、320、 530:电容
、96、 97、 98、 223、 233、 281、 283、 284、
200:压控振荡器
210:最小电流产生电路
220:最小频率设置电路
221、 237、 265、 275、 412、 415、 417、 510、 531、 I2、 I3、 I4:电流源
224、 231、 268、 271、 286、 512、 532:运算放大器
225、 226、 227、 232、 234、 235、 266、 269、 272、 273、 274、 282、 310、 311、 312、 314、 315、 420、 425、 427、 429、 516、 517、 518、 519、 521、 522、 523、 524、 534、 535、 536、 543:晶体管
230:前馈电路
250:最大电流产生电路
260:软启动电J各
267、 356、 357、 418、 453、 552、 553、 554、 557、 570、 611、 615:反
相器
270:最大频率设置电路
280:反馈电路
300:振荡电路
325、 326、 541、 542:开关
351、 352、 405、 450、 451、 560、 561:比较器
353、 354、 452、 562、 563、 571:与非门
400:保护电3各
410:延迟时间电3各
416、 454、 630、 640、 660:与门
460:触发器
500:电源管理电路
520:电流仲裁器
559:或门
600:控制电路
610: T触发器
620、 650: D触发器
BS:自举端
DLY:延迟时间设置端
ENB:致能信号 FB:反馈端
FMAX:最大频率设置端 FMIN:最小频率设置端 FW:前馈端 HGND:自举接地端
I
311、 1312、 电流
L315、
1225、 "32、 "1235、 "72、 工523、 1524、工534、 1536、 I\V: I MAX: 最大电流信号
I薩最小电流信号 NP:初级绕组 NS1、 NS2:次级绕组 0L、 OH:切换信号 PLS:振荡信号 PRT:保护输入端 RST:电源重启信号 SH、 Sl:输出信号 SS: 4t启动端 T0N:开启时间 TOTF:关闭时间
V]、 V2、 VH、 VL、 VR4、 VR5:跳变点电压
VA:调整信号
VB:电平偏移信号
V(j:间歇信号
VIN:输入电压
V0:输出电压
VP:电压信号
VR、 参考信号
VR3:阈j直电压
VT:功率电平可调整端
VT:功率级别信号
L412、
L415'
L417、
-516、
-519'
L522、 Vw:斜坡信号
VW1、 VW2:控制信号
具体实施例方式
图l是本发明一实施方式的谐振式电源转换器的示意图。此谐振式电源
转换器包括切换控制器100,用于控制电源开关10及20。电源开关10与前 述电源转换器的输入电压VIN相耦接。电源开关20接地。电源开关10及20 形成一半桥电路以经由串联一谐振电路来控制变压器50的初级绕组Np的开 启与关闭。此谐振电路包括电感组件30及电容40。最大功率会在电源开关 10及20的切换频率工作在谐振电路的频率f。的时候，被传送至变压器50 的次级绕组Nsi与Ns2上，其中，
fo = ~~rL_...............-............——(1)
2n a/1_30xC40
次级绕组Ns,、 &2相耦接以经由整流器60、 65及电容70来产生电源转 换器的输出电压V。。光耦合器75经由电阻71及整流电路72耦接至输出电 压Vo以产生反馈信号。切换控制器100的反馈端FB耦接至光耦合器75以 接收反馈信号来调节输出电压V0。 二极管85和电容86形成电荷泵电路，且 此电荷泵电3各与自举端(bootstrap terminal) BS及自举4妾地端 (bootstrap-ground terminal ) HGND相耦接，以才是供电源给切换控制器100 的高压侧驱动(high-side driver)电路。该高压侧驱动电路可经由HD端 来驱动电源开关10。 ^氐压侧驱动电^各(low-side driver )则可经由LD端来 驱动电源开关20。 二极管80、电容83及电阻81、 82形成检测电路，用于 检测电容40的电压。当该电源转换器的输出短路时，在电容40处将产生一 个较高的电压。由检测电路所检测出的电压信号Vp会被输入至一保护输入端 PRT。当电压信号Vp高于一阚值电压时，切换控制器100将启始一个延迟时 间。电容90与延迟时间设置端DLY相耦接以定义所述延迟时间的期间。一 旦延迟时间结束，电源开关10、 20将会被关闭以保护电源转换器。
最小频率设置端FMIN与电阻91相耦接以决定电源转换器的最小切换频 率。最大频率设置端FMAX与电阻92相耦接以决定电源转换器的最大切换频 率。软启动端SS与电容95相耦接以根据电容95充电而产生软启动信号。 此软启动信号用于在电源开启阶段调整切换频率以限制转移到电源转换器
的车叙出端上的电源。功率电平可调整端(power—level programming terminal ) VT与电阻96相耦接以产生功率级别信号VT。此功率级别信号VT 用于决定一轻载阈值以根据反馈信号而产生一间歇信号。此间歇信号可使电 源转换器得到间歇切换(burst switching)的效果以节约电能。另外，输 入电压VIN经由电阻97与切换控制器100的前馈端(feed-forward terminal ) FW相耦接，前馈端FW经由电阻98接地。电阻97与电阻98形成 一分压电路以产生代表输入电压VIN的前馈信号。前馈信号用于调整电源转 换器的切换频率。此切换频率可随前馈信号的增大而增大，如此则能在无需 电源转换器的反馈的情况下，改善电源转换器的音频扰动率 (audio-susceptibility )。
在该实施方式中，谐振电源转换器并不采用变压器5G的漏感或其它电 磁组件以达到软切换的目的。以下将描述几个实施例。
图2是本发明的一较佳实施例，说明切换控制器100的电路方块图。此 切换控制器100包括一压控振荡器(voltage-control-oscillator, VC0 ) 200、 一保护电路400、 一电源管理电路500、 一控制电路600、高压侧驱动 电路110和低压侧驱动电路150。压控振荡器200与反馈端FB、软启动端SS、 最大频率设置端FMAX、最小频率设置端FMIN及前馈端FW相耦接，用以产生 振荡信号PLS。振荡信号PLS用于决定该电源转换器的切换频率。保护电路 400耦接至保护输入端PRT及延迟时间设置端DLY,用以产生一致能信号ENB。 电源管理电路500是耦接至电平偏移信号Vb及功率級別信号Vt,用以产生 间歇信号VG。控制电路600接收振荡信号PLS、间歇信号Vg及致能信号ENB， 以产生切换信号0L及0H。切换信号OL耦接至低压侧驱动电路150以驱动电 源开关20。切换信号OH耦接至高压侧驱动电路110以经由HD端来驱动电源 开关10。
图3是压控振荡器200的电路方块图。压控振荡器200包括最小电流产 生电路210。此最小电流产生电路210耦接至最小频率设置端FMIN及前馈端 FW,用以产生最小电流信号(第一电流信号)I認n。最大电流产生电路250耦 接至最大频率设置端FMAX、软启动端SS及反馈端FB，以产生最大电流信号 (第二电流信号)lMAx。振荡电路300耦接至最小电流产生电路210及最大电
流产生电路250,以接收最小电流信号lMw及最大电流信号lMAX而产生振
荡信号PLS。
图4是最小电流产生电路210的电路图。此最小电流产生电路210包括 最小频率设置电路220及前馈电路230。前馈电路230包括运算放大器231、 电阻233、电流源237及晶体管232、 234与235。运算放大器231与晶体管 232及电阻233形成一个电压-电流转换器，以根据前馈信号而产生电流1232。 电流1232及电流源237与晶体管234、 235相耦接。晶体管234、 235形成一 电流镜，以根据电流1232及电流源237的电流而产生电流1235。该电流源237 提供一阈值以产生电流1235。 一旦电流1232高于电流源237的电流时，电流 1235就会产生。
最小频率设置电路220包括电流源221、电阻223、运算放大器224以 及晶体管225、 226与227。前馈电路230中的电流1235耦合到电流源221以 在电阻223处产生参考信号VR。参考信号VR被耦合到运算放大器"4，藉此 以根据电阻91的电阻值而在晶体管225处产生电流信号1225。晶体管226 与227形成一个电流镜以根据电流信号1225而产生最小电流信号IMIN。
图5是该最大电流产生电路250的电路图。最大电流产生电路250包括 软启动电路260、反馈电路280及最大频率设置电路270。软启动电路260 由电流源265、运算放大器268、反相器267及晶体管266、 269组成。电流 源265耦接至软启动端SS以对电容95 (示于图1 )充电并产生软启动信号。 晶体管266耦接至软启动端SS,以使得电容95在致能信号ENB被禁能时放 电。致能信号ENB经由反相器267来控制晶体管266。运算放大器268与晶 体管269相耦接成一个开漏极緩沖器(open-drain buffer)以接收软启动 信号。
反馈电路280包括晶体管282、运算放大器286及电阻281、 283、 284、 285与287。电阻281与反馈端FB相耦接，以提供电源给光耦合器75来产 生反馈信号。晶体管282耦接至反馈端FB,以根据反馈信号产生电平偏移信 号Vb。电阻283、 284、 285串联耦接，以提供电平偏移信号VB的信号衰减。 电阻283与电平偏移信号VB相耦接。电阻285接地。电阻283、 284的接点 与前述开漏极緩冲器的输出端相耦接。电阻284、 285的接点与运算放大器 286的负输入端相耦接，参考电压VR2提供给运算放大器286的正输入端。 电阻287的作用是使运算放大器286成为反相放大器。运算放大器286的输 出端产生一个调整信号VA。据此，调整信号VA是根据反馈信号和软启动信 号而产生。
最大频率设置电路270包括电流源275、运算放大器271及晶体管272、 273与274。调整信号VA耦接至运算放大器271,以根据电阻92的阻抗而在 晶体管272处产生一个电流信号1272。电流信号1272及电流源275都与晶体 管273、 274耦接。晶体管273、 274形成电流镜，以根据电流信号1272及电 流源275的电流而产生最大电流信号IMAX。电流源275提供一阈值， 一旦电 流信号1272高于电流源275的电流，最大电流信号lMAx就会产生。
图6是振荡电路300的电路图。晶体管310、 311及312耦接形成一电
流镜，以根据最小电流信号lMW及最大电流信号IMAX产生电流1311及1312。
晶体管314及315耦接形成另一电流镜，以产生一个与电流1311成一比例关 系的电流1315。电流1315及电流1312分别经由开关325及开关326对电容320 充电。电容320耦接至比较器351的负输入端及比较器352的正输入端。比 较器351的正输入端及比较器352的负输入端分别与跳变点电压 (trip-point voltage) VH及VL相耦接。比较器351的输出端及比较器352 的输出端分别耦接至与非门353及354。与非门353与与非门354耦接成一 锁存电路(latch circuit)。与非门353的输出端用于控制开关326的开 启/关闭，此外并经由反相器356控制开关325的开启/关闭。反相器356的 输出端进一步耦接至反相器357。反相器357的输出端产生振荡信号PLS以 决定电源转换器的切换频率。切换频率随着反馈信号的减小而增加，随前馈 信号的增加而增加。
图7是保护电路400的电路图。比较器405与阈值电压V幻形成一监测 电路。监测电路与保护输入端PRT相耦接，当保护输入端PRT的电压高于阈 值电压VR3时就会产生过电压信号。延迟时间电路410接收此过电压信号， 并根据过电压信号而开始充电延迟时间。 一旦充电延迟时间终止，延迟时间 电路410将禁能(disable)致能信号ENB以关闭(inhibi t)切换信号0H和0L。 此充电延迟时间用于检测过压信号的切换功能。与门416的一输入端接收过 压信号，另一输入端接收致能信号ENB。电流源412经由晶体管420及延迟 时间设置端DLY来对电容90充电。电流源415经由晶体管425及延迟时间 设置端DLY来对电容90放电。电流源415的电流1415大于电流源412的电 流1412,如I412=100uA, I415=200uA。因此，当致能信号ENB被致能(逻辑 高)且过压信号被禁能时，电流源415将使电容90放电。电容90进一步耦 接至晶体管429。电源重启信号RST经由反相器453而控制晶体管429。因
此，电容90在电源转换器的启动阶段中会进行放电操作。比较器450及451 用于经由延迟时间设置端DLY来检测电容90的电压。比较器450及451分 别耦接至跳变点电压Vm及Vr5。比较器450的输出端耦接至触发器460。触 发器460的S输出端耦接至与门461，藉此，当电容90的电压高于跳变点电 压VR4时，致能信号ENB就会被禁能。
当延迟时间信号被禁能(逻辑低)时，延迟时间电路410将会开始一段 放电延迟时间。在放电延迟时间结束后，致能信号ENB被自动致能(enable )。 电流源417用于经由晶体管427及延迟时间设置端DLY使电容90放电。致 能信号ENB经由反相器418来控制晶体管427。当致能信号ENB被禁能时， 电流源417将使电容90放电。电流源417的电流1417 (如10uA )小于电流 1412。电容90将经由电流1417放电，直到电容90的电压低于跳变点电压VR5。 与非门452的一输入端与比较器451的输出端相耦接，另一输入端耦接至致 能信号ENB。与门454的一输入端与与非门452的输出端相连，另 一输入端 与电源重启信号RST相连，输出端用于重启触发器460。放电延迟时间的期 间长于充电延迟时间的期间，如此可减少电源转换器在保护期间内的工作周 期(duty cycle)。
图8所示为电源管理电路500的电路图。电源管理电路500耦接至功率 电平可调整端VT以接收功率级别信号VT并据此产生前述的轻载阈值及间歇 信号Vg。电流源531耦接至功率电平可调整端VT，其经由电阻96产生被当 作运算放大器532的输入的功率级别信号VT。运算放大器532、电阻533及 晶体管534形成一电压/电流转换器，以根据功率级别信号Vt而在晶体管534 处产生电流1534。电流1534流至晶体管535及536。晶体管535及536形成 一电流镜，以才艮据电流1534而在晶体管536处产生一电流1536。图5中的反 馈电路280的电平偏移信号VB耦接至运算放大器512的一输入端。晶体管 516、电阻513及运算放大器512形成另一个电压/电流转换器，以根据电平 偏移信号Vb而在晶体管516处产生电流1516。晶体管517及518形成一电流 镜，以根据电流1536及电流1516分别在晶体管518处产生电流Iw及在晶体管
519处产生电 流I，o
电;克Iw及电;;克1519可表示3口下
Iw = A2x[l,xl)] ................................ (2)
R513 R533
R513 R533
其中，kl是晶体管535及536间的跨导(ratio of transistor) , k2 是晶体管517及518间的跨导，k3是晶体管517及519间的跨导，11513是电 阻513的电阻值，11533是电阻533的电阻值。
电流1519及电流源510经由开关541对电容530充电。电流源510提供 一最小电流对电容530充电。电流源515经由开关542对电容530放电。藉 此，在电容530处就可以产生一斜坡(ramp)信号Vw。电容530耦接至比 较器560的负输入端及比较器561的正输入端。比较器560的正输入端及比 较器561的负输入端分别耦接至跳变点电压Vi及V2。比较器560的输出端及 比较器561的输出端分别耦接至与非门562及563。与非门562及563耦接 成一锁存电路。与非门562的输出用于控制开关542的开启/关闭，此外， 其也被用来经由反相器570以控制开关541的开启/关闭。反相器570的输 出端耦接至与非门571，以在与非门571的输出端产生间歇信号VG。间歇信 号Vc;具有固定的致能时间，该致能时间由电流源510的电流决定。间歇信 号Vc的禁能时间则由电流1519及电流源510的电流决定。因此，间歇信号 VG的禁能时间可根据反馈信号及电源转换器的负载的变化来进行调整。
电流Iw被传送至电流仲裁器520以产生控制信号Vw,及VW2。若间歇信 号Vc的切换频率将落在声音频带(audio band)内，则控制信号V^就会被 设置为逻辑高。控制信号Vw,可经由晶体管543来重启(reset)电容530 以禁能间歇信号VG。若反馈信号高于轻载阈值，则控制信号V戰就会被设置 为逻辑低。控制信号Vw2耦接至与非门571的另一输入端以致能间歇信号VG。 当间歇信号V(3被禁能(逻辑低)时，切换信号OH及OL就会因此而被关闭。 (详细电路操作如后面所述)。
图9是电流仲裁器520的电路图。电流Iw流入晶体管521。晶体管521、 522、 523及524形成一电流镜以根据电流Iw而产生电流1522、 1523及1524。 电流源12与反相器552相耦接以与电流1522进行比较。电流源13与反相器 5 5 3相耦接以与电流1523进行比较。电流源14与反相器5 5 4相耦接以与电流 1524进行比较。反相器557与反相器552的输出端相耦接以产生控制信号VW2。 反相器552的输出端进一步跟或门559的一输入端相耦接。与门558的一输 入端与反相器554相耦接，另一输入端则经由反相器556以耦接至反相器 553。与门558的输出端与或门559的另一输入端相耦接。或门559的输出 端产生控制信号Vw,。当反馈信号高于轻载阈值时，电流1522就会大于电流
源12的电流，此时反相器552的输入端为逻辑低。当间歇信号Vc的频率低 于一第一频率时，电流1523就会小于电流源13的电流，此时反相器553的输 入端为逻辑高。当间歇信号V(j的频率高于一第二频率时，电流1524就会高于 电流源14的电流，此时反相器554的输入端为逻辑低。
因此， 一旦反馈信号低于轻载阈值，间歇信号V(j就会产生。轻载阁值 是由功率级别信号VT所设定。间歇信号Vg可控制切換信号0L及0H的开启 与关闭。当间歇信号Vc的频率在第一频率与第二频率之间(如音频500Hz -20kHz)时，间歇信号Vg就会被禁能以降低噪声。图10是斜坡信号Vw及 间歇信号Vc的波形图。其中，间歇信号Vc的开启时间T，是固定的，间歇 信号Vc的关闭时间T0FF则可由反馈信号来进行调整。
图11是控制电路600的电路图。控制电路600包括T触发器610、 D触 发器620与650、与门630、 640与660以及反相器611与615。振荡信号PLS 被传送至D触发器620以设置D触发器620,此外，振荡信号PLS还经由反 相器611以触发T触发器610。振荡信号PLS还经由反相器615而传送至与 门630及640,藉此以限制切换信号OH及OL的最长开启时间。T触发器610 根据振荡信号PLS而交替产生输出信号Sh或S^。输出信号Sh及Sl分別被愉 出至与门630及640。与门660接收振荡信号PLS及输出信号SH,而其输出 则耦接至D触发器650以设置D触发器650。 D触发器650的D输入端接收 间歇信号VG, D触发器650的输出端与D触发器620的D输入端相耦接。D 触发器620的输出端与与门630及640相耦接。与门630的输出端产生切换 信号OH，与门640的输出端产生切换信号0L。致能信号ENB用于重启D触 发器620,以在致能信号ENB被禁能时关闭切换信号OH及0L。间歇信号VG 用于控制致能或禁能与振荡信号PLS同步的切换信号OH及OL。
综上所述，本发明所提供的谐振电源转换器的切换控制器已符合发明专 利的要件。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作若干的更改与 修饰，因此本发明的保护范围应以本申请的权利要求为准。
权利要求
1. 一种谐振电源转换器的切换控制器，其包括一反馈电路，该反馈电路与一反馈端耦接以接收一反馈信号并根据该反馈信号产生一调整信号；一最小频率设置电路，与一最小频率设置端耦接并产生一第一电流信号以决定该电源转换器的一最小切换频率；一最大频率设置电路，其与一最大频率设置端耦接并根据该调整信号产生一第二电流信号以决定该电源转换器的一最大切换频率；及一振荡电路，其用于根据该第一电流信号及该第二电流信号产生一振荡信号，其中，该振荡信号决定该电源转换器的一切换频率。
2. 如权利要求l所述的切换控制器，进一步包括一前馈电路，其耦接至一前馈端以接收代表该电源转换器的一输入电压的一前馈信号，其中，该前馈信号用于调整该切换频率。
3. 如权利要求l所述的切换控制器，其中该切换频率随该反馈信号的减 小而增大，随该前馈信号的增大而增大。
4. 如权利要求l所述的切换控制器，进一步包括一软启动电路，其与一软启动端相耦接以接收一软启动信号， 其中，该软启动信号用于设置该调整信号。
5. 如权利要求l所述的切换控制器，进一步包括 一电源管理电路，其与该功率电平可调整端相耦接以接收一功率级别信号而产生一间歇信号，其中，当该反馈信号低于一轻载阈值时，该间歇信号就会产生，该轻载 阈值由该功率级别信号决定，该间歇信号用于控制该电源转换器的 一切换信 号的开启与关闭。
6. 如权利要求5所述的切换控制器，其中，该间歇信号根据该电源转换 器的负载的变化呈线性变化。
7. 如权利要求5所述的切换控制器，其中，该间歇信号的一致能时间是 固定的，该间歇信号的 一 禁能时间随该反馈信号的变化而变化。
8. 如权利要求5所述的切换控制器，其中，当该间歇信号的频率处于一第一频率和一第二频率之间时，该间歇信号被禁能。
9. 如权利要求l所述的切换控制器，进一步包括一监测电路，该监测电路与一保护输入端耦接以产生一过压信号；及一延迟时间电路，根据该过压信号而启始一第一延迟时间，其中，当该保护输入端的电压高于一过压阈值时，该过压信号就会产生；当该第一延迟时间结束，该延迟时间电路产生一保护信号以禁能该电源转换器的一切换信号。
10. 如权利要求9所述的切换控制器，其中，该延迟时间电路在产生该 保护信号的同时启始一第二延迟时间信号，在该第二延迟时间信号结束时复 位该保护信号，该第二延迟时间信号的持续时间长于该第一延迟时间信号的 持续时间。
11. 一种电源转换器的切换控制电路，包括一反馈电路，其与一反馈端耦接，用于接收一反馈信号并根据该反馈信 号产生一调整信号；一最小频率设置电路，用于产生一第一信号以决定该电源转换器的一最 小切换频率；一最大频率设置电路，用于根据该调整信号产生一第二信号以决定该电 源转换器的 一最大切换频率；一前馈电路，用于接收代表该电源转换器的一输入电压的一前馈信号；及一振荡电路，根据该第一信号及该第二信号而产生一振荡信号， 其中，该前馈信号用于调整该振荡信号，而该振荡信号决定该电源转换 器的一切换频率。
12. 如权利要求ll所述的切换控制电路，其中，该切换频率随该反馈信 号的减小而增大，随该前馈信号的增大而增大。
13. 如权利要求ll所述的切换控制电路，进一步包括 一电源管理电路，其用于产生一间歇信号，其中，该间歇信号用于控制该电源转换器的 一切换信号的开启与关闭； 当该反馈信号低于一轻载阈值时，该间歇信号就会产生；该间歇信号的一致能时间是固定的，而该间歇信号的 一禁能时间则随该反馈信号的变化而变 化。
14. 如权利要求13所述的切换控制电路，其中当该间歇信号的频率处于一第一频率和一第二频率之间时，该间歇信号被禁能。
15. 如权利要求ll所述的切换控制电路，进一步包括 一监测电路，其与一保护输入端耦接以产生一过压信号；及 一延迟时间电路，其根据该过压信号以启始一第一延迟时间，其中，当该保护输入端的电压高于一过压阈值时，该过压信号就会产生； 当该第 一延迟时间结束，该延迟时间电路产生 一保护信号以禁能该电源转换 器的一切换信号。
16. 如权利要求15所述的切换控制电路，其中，该延迟时间电路在产生 该保护信号的同时启始一第二延迟时间信号，在该第二延迟时间信号结束时 重置该保护信号，该第二延迟时间信号的持续时间长于该第一延迟时间信号 的持续时间。
17. —种电源转换器的控制电路，包括一反馈电路，其与一反馈端耦接以接收一反馈信号而产生一调整信号； 一最小频率设置电路，产生一第一信号以决定该电源转换器的一最小切 换频率；一最大频率设置电路，根据该调整信号产生一第二信号以决定该电源转换器的一最大切换频率；一振荡电路，根据该第一信号及该第二信号产生一振荡信号；及一电源管理电路，根据该反馈信号产生一间歇信号；其中，该振荡信号决定该电源转换器的一切换频率，且该间歇信号用于 控制该电源转换器的一切换信号的开启与关闭。
18. 如权利要求17所述的控制电路，其中，当该反馈信号低于一轻载阈 值时，该间歇信号就会产生；该间歇信号的一致能时间是固定的，该间歇信 号的一禁能时间随该反馈信号的变化而变化；当该间歇信号的频率处于一第 一频率和一第二频率之间时，该间歇信号被禁能。
19. 如权利要求17所述的控制电路，进一步包括一前馈电路，其接收代表该电源转换器的 一输入电压的 一前馈信号， 其中，该前馈信号用于调整该电源转换器的该切换频率。
20. 如权利要求19所述的控制电路，其中，该切换频率随该反馈信号的减小而增大，随该前馈信号的增大而增大。
21. 如权利要求17所述的控制电路，进一步包括 一监测电路，其与一保护输入端耦接以产生一过压信号；及 一延迟时间电路，根据该过压信号启始 一 第 一延迟时间，其中，当该保护输入端的电压高于一过压阈值时，该过压信号就会产生； 当该第一延迟时间结束，该延迟时间电路产生一保护信号，以禁能该电源转 换器的一切换信号。
22. 如权利要求21所述的控制电路，该延迟时间电路在产生该保护信号 的同时启始一第二延迟时间信号，在该第二延迟时间信号结束时重置该保护 信号，该第二延迟时间信号的持续时间长于该第 一 延迟时间信号的持续时 间。
全文摘要
本发明提供一种谐振电源转换器的切换控制器，其包括与反馈端耦接的反馈电路，其用于接收反馈信号并根据该反馈信号产生一调整信号；与最小频率设置端耦接的最小频率设置电路，其用于产生第一电流信号以决定电源转换器的最小切换频率；与最大频率设置端耦接的最大频率设置电路，其用于根据前述调整信号产生第二电流信号，以决定电源转换器的最大切换频率；以及振荡电路，其用于根据第一电流信号及第二电流信号而产生振荡信号，其中振荡信号可决定电源转换器的切换频率。
文档编号H02M7/00GK101207341SQ20071010811
公开日2008年6月25日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年12月21日
发明者杨大勇, 林乾元, 王伟庭, 石光志 申请人:崇贸科技股份有限公司