专利名称：应用在驰返式电源转换器的电流限制信号产生方法
技术领域：
本发明是有关一种电源转换器，特别是关于一种应用在驰返式电源转换器无需检测输入电压的电流限制信号产生方法。
背景技术：
图1显示传统的电源转换器，其包括变压器12具有一次侧线圈Lp及二次侧线圈 Ls ；功率开关Ql连接一次侧线圈Lp ；感测电阻Rs与功率开关Ql串联；控制器10输出控制信号PWM控制功率开关Ql以使变压器12将输入电压Vin转为输出电压Vo。控制器10藉由检测感测电阻Rs的跨压得到与通过功率开关Ql的电流Ip相关的感测信号Vcs，在理想状态下，当感测信号Vcs达到预设的电流限制信号Vlimit时，控制器10将关闭(turn off) 功率开关Ql以限制电流Ip的最大值，进而使负载电流Io稳定，换言之，功率开关Ql的导通时间等于控制信号PWM的工作时间(on-time)，因此通过功率开关Ql的电流Ip = (Vin/Lp) XTon公式 1其中，Ton是控制信号PWM的工作时间(on-time)。根据公式1可求得电源转换器的最大输出功率Po = 0. 5 X (Lp/Ts) X Ip2 = Vin2 X Ton2/ (2 X Lp X Ts)，公式 2其中，Ts为功率开关Ql的切换周期。如公式2所示，控制电流Ip的最大值可以稳定电源转换器的最大输出功率Po。然而，实际上，从感测信号Vcs达到电流限制信号Vlimit 至功率开关Ql关闭存在一固定的传递延迟(propagation delay)时间Td，如图2所示，因此功率开关Ql实际的导通时间等于Ton+Td，公式2因而可改写为Po = 0. 5 X (Lp/Ts) X Ip2 = Vin2 X (Ton+Td) 7 (2 X Lp X Ts)。公式 3参照图2，由于传递延迟时间Td的影响，感测信号Vcs的实际峰值将大于Vlimit， 而在不同输入电压Vin下，感测信号Vcs的斜率不同，其峰值也不同。如图2的波形14所示当输入电压Vin为高压时，感测信号Vcs的斜率较大，相反的，如图2的波形16所示当输入电压Vin为低压时，感测信号Vcs的斜率较小，由于传递延迟时间Td固定，因此输入电压 Vin为高压时的感测信号Vcs的峰值大于输入电压Vin为低压时的感测信号Vcs的峰值。 因为感测信号Vcs的峰值随着输入电压Vin的变化而改变，所以电流Ip的峰值也将跟着输入电压Vin的变化而改变，再由公式3可知，电流Ip的峰值的改变将使电源转换器的最大输出功率Po不稳定。为了避免上述问题，控制器10的输入端IN经电阻Ri连接电源转换器的电源输入端，用以检测输入电压Vin，控制器10将根据所检测到的输入电压Vin来调整电流限制信号Vlimit，以使电流Ip的峰值不随输入电压Vin的变化而改变。然而，在此检测输入电压的方法中，电阻Ri将造成功率损失，尤其是在输入电压 Vin为高压的情况下。为了减少功率损失，目前已有许多方法可以在不检测输入电压Vin的情况下取得输入电压Vin的资讯以调整电流限制信号Vlimit，例如美国专利第6，674，656 号及第7，643，313号利用控制信号PWM的工作时间来判断输入电压Vin的大小，据以调整电流限制信号Vlimit。美国专利号第7，616，461号则是藉由取得两个预设的时间点上感测信号Vcs的差值来判断感测信号Vcs的斜率，进而判断输入电压Vin的大小以调整电流限制信号Vlimit。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种应用在电源转换器无需检测输入电压的电流限制信号产生方法。一种应用在电源转换器无需检测输入电压的电流限制信号产生方法包括检测通过功率开关的电流以得到感测信号；取得该感测信号由第一准位上升至第二准位的时间； 根据该时间决定电流限制信号用以限制该通过功率开关的电流的最大值，进而使该电源转换器的最大输出功率稳定。
图1显示传统的电源转换器；图2显示在不同输入电压下的感测信号波形；图3显示本发明的电流限制信号产生方法；图4显示应用本发明方法的电源转换器；图5显示在不同输入电压下的感测信号Vcs由准位Vrefl上升至准位Vref2的时间；图6显示时间At对电流限制信号Vlimit的曲线；以及图7显示图4的感测信号Vcs在不同输入电压Vin下的波形。附图标号10控制器12 变压器14感测信号Vcs的波形16感测信号Vcs的波形30功率限制器32 比较器34 正反器40感测信号Vcs的波形42感测信号Vcs的波形
具体实施例方式图3显示本发明的电流限制信号产生方法。图4显示应用本发明方法的电源转换器，其与图1的电路同样包括控制器10、变压器12、功率开关Ql及感测电阻Rs，但是控制器10并不检测输入电压Vin。在此实施例中，控制器10包括功率限制器30根据感测信号 Vcs决定电流限制信号Vlimit ；比较器32比较电流限制信号Vlimit及感测信号Vcs产生比较信号Sl ；以及正反器34根据时脉CLK及比较信号Sl决定控制信号PWM。参照图3及图4，如图3的步骤S20所示，控制器10藉由检测感测电阻Rs上的电压以检测与通过功率开关Ql的电流Ip，进而得到与电流Ip相关的感测信号Vcs。接着进行步骤S22，功率限制器30取得感测信号Vcs由准位Vrefl上升至准位Vref2的时间Δ t，如图5所示在不同输入电压Vin下的感测信号Vcs的斜率不同，在高输入电压Vinl时，如波形40所示的感测信号Vcs的斜率较大，所以由准位Vrefl上升至准位Vref2的时间Δ tl较短，相反的，在低输入电压Vin2时，如波形42所示的感测信号Vcs的斜率较小，所以由准位Vref 1上升至准位 Vref2的时间At2较长，换言之，功率限制器30可以藉由所取得的时间At来判断感测信号Vcs的斜率，进而判别输入电压Vin的值，因此，本发明的方法无需检测输入电压Vin，即可知道输入电压Vin的变化。接下来进行步骤S24，功率限制器30将所得到的时间Δ t乘上预设的参数K产生调整值KX At。最后进行步骤S26，功率限制器30将调整值KX At与预设的临界值Vc相加产生电流限制信号Vlimit = Vc+KX Δ t，由于参数K及临界值Vc为定值，因此可以得到如图6所示的时间At对电流限制信号Vlimit的曲线。由图6可知，当时间At增加时，电流限制信号Vlimit也跟着增加，也就是说，在低输入电压Vin2时，如图7的波形42所示功率限制器30将提供较高的电流限制信号Vlimit，相反的，在高输入电压Vinl时，如图7的波形40所示功率限制器30将提供较低的电流限制信号Vlimit，因此在不同输入电压Vin 下，感测信号Vcs的峰值都相同，进而使电源转换器的最大输出功率Po稳定。上述的参数K可以藉由推导而得，参照图7，由于在不同输入电压Vin下的感测信号Vcs的峰值均相同，而且感测信号Vcs的峰值等于电流限制信号Vlimit加上因传递延迟时间Td所造成的变化量，因此可推得(Vc+KX Atl) + [(Vinl/Lp) XRsXTd]= (Vc+KX At2) + [(Vin2/Lp) XRsXTd],公式 4最后可推得参数K = [(Vin2-Vinl)/(Atl-At2)] XRsXTd/Lp。 公式 5以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。
权利要求
1.一种应用在驰返式电源转换器无需检测输入电压的电流限制信号产生方法，其特征在于，所述的电流限制信号产生方法包括下列步骤(A)检测通过所述驰返式电源转换器中功率开关的电流以得到感测信号；(B)取得所述感测信号由第一准位上升至第二准位的时间，所述时间与输入电压相关；以及(C)根据所述时间决定电流限制信号，用以限制通过所述功率开关的电流的最大值。
2.如权利要求1的电流限制信号产生方法，其特征在于，所述步骤(C)包括 将所述时间与一预设的参数相乘产生调整值；以及将所述调整值与一预设的临界值相加产生电流限制信号。
全文摘要
一种应用在电源转换器无需检测输入电压的电流限制信号产生方法，检测通过功率开关的电流得到感测信号，接着计算该感测信号由第一准位上升至第二准位的时间，最后再根据该时间决定电流限制信号以限制该电流的最大值，进而使该电源转换器的最大输出功率稳定。
文档编号H02M1/32GK102468742SQ20101054119
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日
发明者吴信义, 黄志丰 申请人:日隆电子股份有限公司