专利名称：具供电线线损补偿功能的电源控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一电源控制电路，尤其是一种具供电线线损补偿功能的电源控制电路。
背景技术：
图1为一典型降压功率转换器(Buck Converter)的电路图。此降压功率转换器 10透过一供电线20供电至负载30。为了稳定输出电压Vo的电位，降压功率转换器10具 有一反馈电路12与一控制器14。反馈电路12由二个电阻串接而成，用以侦测降压功率转 换器10的输出电压Vo的电位，并产生反馈信号Vfb输出至控制器14。控制器14依据所接 收的反馈信号Vfb，控制开关的导通状态，以调整输出电压Vo的电位。由于供电线20上存在有寄生电阻Rw，电流透过供电线20提供至负载30时，在供 电线20上会产生线损Vw (Vw = 2*Rw*Io)，而导致实际供应至负载30的负载电压Vo，低于 降压功率转换器10的输出电压Vo。为了补偿供电线20所造成的线损，请参照图2所示，一典型的解决方法是另外连 接一导线22至负载30，远程侦测(Remote Sense)供应至负载的电压Vo’的电位来进行反 馈控制。图中的导线22即是直接侦测负载30的电源供应端来进行反馈控制。此补偿方式 可以补偿供电线20所造成的线损的一半。然而，此远程侦测的方法需要另外连接至少一导 线22至负载30进行侦测，而会导致成本提高。又，随着供电距离增加，所需使用的导线22 的长度也要增加。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目的是提出一具有供电线线损补偿功能的电源控制电 路，不需使用导线侦测负载端的电压，即可补偿供电线所造成的线损以提供准确的负载电压。为达到上述目的，本发明提供一种具有供电线线损补偿功能的电源控制电路。此 电源控制电路应用于一功率转换器。功率转换器的一电源输出透过一供电线耦接至一负 载。电源控制电路包括一反馈电路、一控制器与一补偿电阻。其中，反馈电路用以侦测功率 转换器的一输出电压，以产生一反馈信号。控制器依据反馈信号调整功率转换器的输出电 压的电位。补偿电阻与该供电线构成一供电电路回路，并与该反馈电路构成一反馈电路回 路，以垫高该反馈信号的电位。换句话说，本发明提供一种具有供电线线损补偿功能的电源控制电路，应用于一 功率转换器，该功率转换器的一电源输出透过一供电线耦接至一负载，该电源控制电路，一 适应性感测电路，侦测该功率转换器的一输出电压与该供电线上的电流，并依据该输出电 压与该供电线上的该电流产生一反馈信号；以及一控制器，依据该反馈信号调整该功率转 换器的该输出电压的电位。以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求保护范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
图1为一典型降压功率转换器(Buck Converter)的电路图；
图2为另一典型降压功率转换器的电路图；图3为本发明具有供电线线损补偿功能的电源控制电路一较佳实施例的示意图；图4与图4A为本发明具有供电线线损补偿功能的电源控制电路应用于降压式功 率转换器一较佳实施例的示意图；图5为本发明具有供电线线损补偿功能的电源控制电路应用于降压式功率转换 器另一较佳实施例的示意图；图5A为本发明具有供电线线损补偿功能的电源控制电路应用于降压式功率转换 器又一较佳实施例的示意图。主要元件附图标记说明降压功率转换器10供电线20负载30输入电压Vi输出电压Vo反馈电路12控制器14反馈信号Vfb供电线的寄生电阻Rw负载电压Vo，导线22功率转换器100电源控制电路200反馈电路220补偿电阻R3控制器240反馈控制端FB接地端GND补偿电阻的第一端m补偿电阻的第二端N2功率转换器电源输出的电源供应端OUT第一电阻Rl第二电阻R2降压式功率转换器300开关Q电感 L
电容 C二极管 D适应性感测电路410反馈电路420，520控制器440，540功率转换器电源输入的接地端VG”功率转换器电源输出的接地端VG负载的接地端VG，功率转换器的输入电流Ii功率转换器的输出电流Io
具体实施例方式本发明的主旨在于耦接一补偿电阻至供电线，并利用此补偿电阻的压降垫高反馈信号的电位，以补偿供电线的线损。图3为本发明具有供电线补偿功能的电源控制电路200 —较佳实施例的示意图。 电源控制电路200应用于一功率转换器100，以控制功率转换器100的输出。此功率转换器 100的一输出电压Vo透过一供电线20提供至一负载30。如图中所示，电源控制电路200包括一反馈电路220、一控制器240与一补偿电阻 R3。其中，反馈电路220用以侦测功率转换器100的输出电压Vo，以产生一反馈信号Vfb。 此反馈信号Vfb传送至控制器240的一反馈控制端FB。控制器240依据反馈信号Vfb控制 功率转换器100的一开关(未图标)的工作周期(duty cycle)，以调整功率转换器100的 输出电压Vo的电位。补偿电阻R3的一第一端m耦接至反馈电路220，并与反馈电路220构成一反馈电 路回路(如图中虚线箭头所标示)。补偿电阻R3的一第二端N2耦接至供电线20，并与供 电线20构成一供电电路回路(如图中实线箭头所标示)。控制器240的一接地端GND耦接 至反馈电路回路的一终端，并且，控制器240的接地端GND同时耦接至补偿电阻R3与供电 线20间的供电电路回路上。由此，补偿电阻R3可撷取或感测供电线20上的电流值，并依 据此电流值垫高反馈信号Vfb的电位，以达到补偿供电线20线损的目的。在本实施例中，反馈电路220 —分压电路。此分压电路具有一高电位端耦接至功 率转换器100的电源输出的电源供应端OUT，一低电位端耦接补偿电阻R3，以及一输出端耦 接至控制器240以输出反馈信号Vfb。又，就一较佳实施例而言，如图中所示，此分压电路 220可由一第一电阻Rl与一第二电阻R2所构成。其中，第一电阻Rl的一端连接至功率转 换器100的电源输出的电源供应端OUT，另一端连接至第二电阻R2。第一电阻Rl与第二电 阻R2的接点输出反馈信号Vfb。补偿电阻R3串接至第二电阻R2，以垫高反馈信号Vfb的 电位。本实施例的功率转换器100可为任何一种需要反馈控制的功率转换器，例如降 压型(buck)功率转换器、升压型(boost)功率转换器、返驰式(flyback)功率转换器等。以 下以降压式功率转换器为例说明本发明。图4为本发明具有供电线补偿功能的电源控制电路应用于降压式功率转换器300一较佳实施例的示意图。图中的降压式功率转换器300透过一供电线20耦接至一负载30。 此降压式功率转换器300包括一开关Q、一电感L、一电容C与一个二极管D。当输出电压 Vo过低时，开关Q导通而产生电流对电容C充电，以提高输出电压Vo的电位。当输出电压Vo到达默认的电压电位后，开关Q关断。此时，电流沿着电感L、电容C与二极管D所构成 的回路流动。反馈电路420具有一第一电阻Rl与一第二电阻R2。第一电阻Rl串接至第二电 阻R2以构成一分压电路。此分压电路420的一高电位端连接至功率转换器300的电源输 出的电源供应端OUT。此分压电路420的一低电位端耦接补偿电阻R3。第一电阻Rl与第 二电阻R2的接点输出反馈信号Vfb。补偿电阻R3的第一端m耦接第二电阻R2，第二端N2耦接控制器440的接地端 GND。对于由分压电路420与补偿电阻R3所构成的一反馈电路回路而言，补偿电阻R3上所 产生的压降可用以垫高反馈信号Vfb的电位。其次，补偿电阻R3的第二端N2同时耦接至供电线20，第一端附同时耦接至功率 转换器300的电源输入的接地端VG”。因此，补偿电阻R3上的电流Ii与流经供电线20的 电流Io会有一定的比例关系。亦即，补偿电阻R3上的压降会正比于供电线20造成的线损。在本实施例中，补偿电阻R3的第二端N2耦接至二极管D的正端，撷取功率转换器 300的输入电流Ii，由以侦测供电线20上的电流Io (供电线20上的电流Io与输入电流Ii 具有一比例关系)。反馈电路420依据补偿电阻R3上的压降，提高反馈信号Vfb的电位以 补偿供电线20的线损。换言之，此反馈电路420可依据补偿电阻R3侦测到的输出电流Io， 提高反馈信号Vfb的电位以补偿供电线20的线损。同时请参照图4A，反馈电路420与补偿电阻R3构成一适应性感测电路410。此适 应性感测电路410除了感测功率转换器300的输出电压Vo的电位，同时亦感测供电线20 上的电流Io，由以输出反馈信号Vfb。如图中所示，适应性电压感测电路410包括第一电阻 R1、第二电阻R2与补偿电阻R3。这三个电阻R1，R2，R3连接成一电阻串。此电阻串的一端 耦接于功率转换器300的电源输出的电源供应端OUT，另一端耦接至负载30的接地端VG’， 而与负载30构成一电路回路。负载30的接地端VG’与功率转换器300的接地端VG，VG" 可以是互相独立的。如图4所示，在本实施例中，补偿电阻R3撷取功率转换器300的输入电流Ii，电流 感测信号VCS为补偿电阻R3上的跨压。此补偿电阻R3的跨压与负载电流Io具有一比例 关系。其关系式为 其中，r3是补偿电阻R3的电阻值，Vi是指功率转换器300的输入电压，Vo是指功率转换器300的输出电压，Vg"是指功率转换器300的电源输入的接地端电压，Vg'是指负 载30的接地端电压。电压感测信号VOS即为第二电阻R2与补偿电阻R3上的跨压和。利用电阻串所具 有的分压功能，可以使电压感测信号VOS与负载电压Vo’以及负载电流Io产生一定的缩放 比关系。其关系式为
……(2)其中，rl，r2分别是第一电阻Rl与第二电阻R2的电阻值。依据前述方程式(1)与(2)，适应性感测电路410可依据补偿电阻R3上的跨压(即 电流感测信号VCS)，提高反馈信号Vfb的电位。前述方程式(1)与方程式(2)是针对功率转换器300进行降压(buck)转换的情 况。由公式(2)可以发现，电压感测信号VOS是负载电压Vo’与负载电流Io的函数，电流 感测信号VCS亦然。此函数关系在升压(boost)转换、升降压(buck-boost)转换等情况下 依然成立。因此，本发明的概念亦可适用于其他种类的功率转换，如升压转换、升降压转换等。就一较佳实施例而言，补偿电阻R3可以使功率转换器300的输出电压Vo增加 VKVl= (Rl/R2)*Ii*R3)，以补偿实际上提供至负载30的电压Vo’。因此，若需完整补偿供 电线20的寄生电阻2*Rw，可设定补偿电阻R3的电阻值为R3 = 2* (R2/R1) (Vi/Vo)。 补偿电阻R3的电阻值与供电线20的电阻值2*Rw具有一预设比例关系。图5为本发明具有供电线补偿功能的电源控制电路应用于降压式功率转换器300 另一较佳实施例的示意图。不同于第4图的实施例，在本实施例中，补偿电阻R3的第一端 Nl耦接至二极管D，第二端N2耦接至电容C，以撷取功率转换器300的输出电流Ιο。同时请参照图4Α，在本实施例中，补偿电阻R3撷取功率转换器300的输出电流 Ιο。此时，补偿电阻R3的跨压与负载电流Io具有一比例关系。其关系式为VCS = r3XIo......(3)其中，r3是补偿电阻R3的电阻值。利用电阻串所具有的分压功能，可以使电压感测信号VOS与负载电压Vo’以及负 载电流Io产生一定的缩放比关系。其关系式为
......(3)其中，rl，r2分别是第一电阻Rl与第二电阻R2的电阻值。依据前述方程式(1)与(2)，适应性感测电路410可依据补偿电阻R3上的跨压(即 电流感测信号VCS)，提高反馈信号Vfb的电位。透过补偿电阻R3的设置，可使功率转换器300输出电压Vo增加V2(V2 = (Rl/ R2)*Io*R3)，以补偿实际上提供至负载30的电压Vo’。因此，若需完整补偿供电线20的寄 生电阻2*Rw，可设定补偿电阻R3的电阻值为R3 = 2*(R2/Rl)*Rw。补偿电阻R3的电阻值 与供电线20的电阻值2*Rw具有一预设比例关系。图5A为本发明具有供电线补偿功能的电源控制电路应用于降压式功率转换器 300又一较佳实施例的示意图。如同图5的实施例，在本实施例中，补偿电阻R3的第一端m 耦接至二极管D。不过，补偿电路R3的第二端N2则是耦接至供电线20与控制器540的接 地端GND，以撷取功率转换器300的输出电流Ιο。本实施例的补偿电阻R3与供电线20的 电阻值的比例与图5的实施例具有相同的比例关系。如图2所示，传统上补偿供电线20线损的方法必须另外连接至少一导线22至负 载30进行远程侦测，而会导致装置成本提高。又，随着供电距离增大，导线22的长度也需要同步增长而造成导线22成本提高。相较之下，如图3所示，本发明的电源控制电路200 只需使用一补偿电阻R3，即可补偿供电线20的线损。又，此补偿电阻R3不需连接至远程的负载30，因此可以有效降低装置成本。 但是，以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的 范围，即凡依本发明权利要求保护范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，皆 仍属本发明权利要求涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求保护范围不须达 到本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件 搜寻的用，并非用来限制本发明的权利要求保护范围。
权利要求
一种具有供电线线损补偿功能的电源控制电路，应用于一功率转换器，该功率转换器的一电源输出透过一供电线耦接至一负载，该电源控制电路，其特征在于一适应性感测电路，侦测该功率转换器的一输出电压与该供电线上的电流，并依据该输出电压与该供电线上的该电流产生一反馈信号；以及一控制器，依据该反馈信号调整该功率转换器的该输出电压的电位。
2.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，该适应性感测电路包括一反馈电路，侦测该功率转换器的该输出电压，以产生该反馈信号；以及一补偿电阻，该补偿电阻与该供电线构成一供电电路回路，以感测该供电线上的电流， 该补偿电阻并与该反馈电路构成一反馈电路回路，以垫高该反馈信号的电位。
3.如权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，该补偿电阻的电阻值与该供电线 的电阻值具有一预设比例关系。
4.如权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，该补偿电阻与之一第一端耦接该 反馈电路，该补偿电阻的一第二端耦接该供电线。
5.如权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，该反馈电路一分压电路，该分压电 路具有一高电位端耦接该功率转换器的该电源输出的电源供应端，一低电位端耦接该功率 转换器的该电源输入的接地端与该补偿电阻，与一输出端用以输出该反馈信号。
6.如权利要求4所述的电源控制电路，其特征在于，该补偿电阻的该第二端耦接该控 制器的一接地端。
7.如权利要求6所述的电源控制电路，其特征在于，该补偿电阻耦接该功率转换器的 该电源输出的接地端，该功率转换器的一输出电流流经该补偿电阻。
8.如权利要求6所述的电源控制电路，其特征在于，该补偿电阻耦接该功率转换器的 一电源输入的接地端，该功率转换器的一输入电流流经该补偿电阻。
9.如权利要求2所述的电源控制电路，其特征在于，该控制器的一接地端耦接至该反 馈电路回路的一终端，并且，该控制器的该接地端耦接至该补偿电阻与该供电线间的该供 电电路回路上。
10.如权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，该适应性感测电路撷取该功率转 换器的一输出电流或一输入电流，以侦测该供电线上的该电流。
全文摘要
一种具有供电线线损补偿功能的电源控制电路，应用于一功率转换器。功率转换器的一电源输出透过一供电线耦接至一负载。此电源控制电路包括一反馈电路、一控制器与一补偿电阻。其中，反馈电路用以侦测功率转换器的一输出电压，以产生一反馈信号。控制器依据反馈信号调整功率转换器的输出电压的电位。补偿电阻与该供电线构成一供电电路回路，并与该反馈电路构成一反馈电路回路，以垫高该反馈信号的电位。
文档编号H02M3/06GK101847929SQ20091017035
公开日2010年9月29日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年3月23日
发明者丁明强, 江俊德 申请人:尼克森微电子股份有限公司