专利名称：以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器的制作方法
技术领域：
本发明是有关于电源转换控制器，特别是有关于应用于不连续式(discontinuousmode) PFC (Power Factor Correction-功因修正)电能转换的固定供电时间(fixed-on-time)控制器。
背景技术：
供电时间固定的电源转换可在输入电源电压具全波整流波形且电源转换模式为不连续式时提供不错的功因修正效果。其原因如下令输入电源为VIN(t) = |VAsin( t) |，固定供电时间Stw，电感值为L，及在供电时间终了的输入电流为 IraPEAK(tX)，则 IraPEAK(tX) = (VIN (tx) /L) t0N = (|VAsin(wtx) |/L)t0N,其中tQN远小于2 31 / CO。 由上式可知，由于输入电流会在每一个供电期间跟随输入电源的电压，该电源转换乃可获致良好的功因子值。要了解供电时间固定的不连续PFC电源转换的工作原理，请参照图1，其绘示包含一现有固定供电时间控制器的不连续PFC电源转换器的方块图。如图I所示，该不连续PFC电源转换器包括一输入整流电路101、一变压器电路102、一输出整流电路103、一负载104、一电阻105、以及一固定供电时间控制器110。输入整流电路101是用以依一交流电源Vac产生一全波整流电压VFm _。变压器电路102是用以在固定供电时间控制器110的一驱动信号Vdkv的控制下，将电能由全波整流电压Vfu^ave传至输出整流电路103。输出整流电路103是用以提供一直流输出电压V。至负载104，而电阻105是用以提供一回授信号Vfb至固定供电时间控制器110。固定供电时间控制器110包含一误差放大器111、一定电流源112、一电容113、一开关114、一比较器115、以及一固定供电时间驱动电路116。误差放大器111具有一负输入端以耦接该回授信号Vfb，一正输入端以耦接一参考电压Vkef,以及一输出端以提供一临界信号VroMP。定电流源112、电容113、以及开关114是用以产生一锯齿波Vsw。比较器115具有一负输入端以I禹接该临界信号Votp,—正输入端以f禹接该锯齿波Vsff,以及一输出端以提供一关断信号VoFF。固定供电时间驱动电路116是用以依来自比较器115的关断信号Vqff以及来自变压器电路102的一感测信号Vaux为变压器电路102提供该驱动信号Vdkv以及为开关114提供一重置信号RESET，其中该感测信号Vaux是用以指出变压器电路102的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号RESET的作用时间点则追随于该关断信号Vqff的作用时间点之后。于操作时，该驱动信号Vdkv的电压会在该感测信号Vaux变为作用状态后由一低电位爬升至一高电位，以及在该关断信号V-变为作用状态后由一高电位下降至一低电位。另夕卜，该驱动信号Vdkv维持在高电位的期间-变压器电路102的供电时间-会被电源转换的回授控制机制固定在一数值，以在每一转换周期将特定大小的能量由该交流电源Va。传至负载104，从而将Vfb调控在VKEF。然而，由于该驱动信号Vdkv维持在高电位的期间-为变压器电路102的一固定供电时间，由负载104的一负载值及该交流电源\c的一线电压决定-是在该锯齿波Vsw触及该临界信号Votp时结束，该临界信号Votp遂会在负载104的负载值或该交流电源\c的线电压有巨大改变时大幅移动位准，以将所述固定供电时间由一短/长期间变为一长/短期间。请参照图2，其绘示图I现有固定供电时间控制器110其与该交流电源Vac的一低线电压及一高线电压分别对应的主要信号波形图。如图2所示，Vdkv, OT UNE(依该交流电源Vac的一低线电压产生的驱动信号Vdkv)具有一固定供电时间tm,而VDKV,HreH—UNE (依该交流电源\c的一高线电压产生的驱动信号Vdkv)具有一固定供电时间tM2，其中，因为相同的功率会被递送至负载104，t0N1乃长于tM2。由于所述固定供电时间是于该锯齿波Vsw-其爬升斜 率是由固定电流源112决定-触及该临界信号Votp时结束，所述固定供电时间乃受控于该临界信号Vot的准位。因此，一较高的Votp, LOff_LINE (与该交流电源\c的所述低线电压相对应的临界信号Votp)乃被产生以导致一较高的VSW,OT—UNE(与该交流电源\c的所述低线电压相对应的锯齿波Vsaw),从而产生所述较长的twl ;而一较低的VroMP,HreH—UNE(与该交流电源Vac的所述高线电压相对应的临界信号Votp)乃被产生以导致一较低的Vsw,HrcH UNE(与该交流电源Vac的所述高线电压相对应的锯齿波Vsaw)，从而产生所述较短的tM2，其中Vtomp, LOff_LINE比
Vcomp, high—line 问出八 Vi。亦即，现有固定供电时间控制器110的AV1在负载104的负载值或该交流电源Vac的线电压有巨大改变时会变成一个大数值。然而，大的会不利于误差放大器111的设计。为使AV1极小化，一解决方案乃改变电容113的电容值以应付该交流电源\c的振幅变化或负载104的负载值变化。然而，在该交流电源Va。或负载104被改变时改变电容113，是很恼人的程序；再者，此解决方案会不利于电容113与固定供电时间控制器110的整合。
发明内容
有鉴于前述的问题，本发明乃提出应用于不连续式PFC电能转换的一新颖的固定供电时间控制器。本发明的一目的在于揭露应用于不连续式PFC电能转换的一固定供电时间控制器，其中适应于输入交流电源振幅变化或负载值变化的一锯齿波会被产生以放宽该固定供电时间控制器内一误差放大器的性能要求。本发明的另一目的在于揭露应用于不连续式PFC电能转换的一固定供电时间控制器，其中适应于输入交流电源振幅变化或负载值变化的一锯齿波会被产生以使承载该锯齿波的一电容可被整合在该固定供电时间控制器内。为达成前述目的，一以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器乃被提出，该控制器包括—误差放大器，具有一负输入端以I禹接一回授信号，一正输入端以I禹接一参考电压，以及一输出端以提供一临界信号；
一适应电流源产生器，用以依该临界信号产生一适应电流源，其中该适应电流源是随该临界信号变低/高而变大/小；一电容，以该适应电流源为充电源，用以承载一锯齿波；一开关，用以在一重置信号的 控制下将该电容放电；一比较器，具有一负输入端以耦接该临界信号，一正输入端以耦接该锯齿波，以及一输出端以提供一关断信号；以及一固定供电时间驱动电路，用以依来自该比较器的所述关断信号以及来自一外部变压器电路的一感测信号为该外部变压器电路提供一驱动信号以及为该开关提供该重置信号，其中该感测信号是用以指出该外部变压器电路的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号的作用时间点则追随于该关断信号的作用时间点之后。
图I绘示包含一现有固定供电时间控制器的不连续PFC电源转换器的方块图。图2绘示图I现有固定供电时间控制器其与该交流电源Vac的一低线电压及一高线电压分别对应的主要信号波形图。图3绘示本发明以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器其一较佳实施例的方块图。图4绘示图3中适应电流源产生器的一较佳实施例。图5绘示图3控制器其与一低线电压交流电源及一高线电压交流电源分别对应的主要信号波形图。
具体实施例方式为使贵审查委员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后。请参照图3，其绘示本发明固定供电时间控制器210-以适应锯齿波固定不连续功因修正转换的供电时间-其一较佳实施例的方块图。如图3所示，固定供电时间控制器210包括一误差放大器211、一适应电流源产生器212、一电容213、一开关214、一比较器215、以及一固定供电时间驱动电路216。误差放大器211具有一负输入端以I禹接一回授信号Vfb,—正输入端以f禹接一参考电压Vkef,以及一输出端以提供一临界信号VroMP。适应电流源产生器212是用以依该临界信号Votp产生一适应电流源Is，其中该适应电流源Is是随该临界信号Votp变低/高而变大/小。请参照图4，其绘示适应电流源产生器212的一较佳实施例。如图4所示，适应电流源产生器212包含一转导运算放大器(Operational Transconductance Amplifier OTA) 2121,其具有一负输入端以稱接该临界信号Vcxmp,—正输入端以f禹接一第一参考电压Vkefi,以及一输出端以提供该适应电流源Is =ISo+Gm(Vkefi-Vtomp)，其中Istl是一静态电流，而Gm为转导运算放大器2121的转导。电容213，通过该适应电流源Is充电，是用以承载一锯齿波Vsw。电容213较佳为整合在固定供电时间控制器210内，但其亦可依需要成为一外部元件。开关214是用以在一重置信号RESET的控制下使电容213放电。
比较器215具有一负输入端以I禹接该临界信号Votp, —正输入端以I禹接该锯齿波Vsff,以及一输出端以提供一关断信号VoFF。固定供电时间驱动电路216是用以依来自比较器215的所述关断信号Vtw以及来自一外部变压器电路的一感测信号Vaux为该外部变压器电路提供一驱动信号Vdkv以及为开关214提供该重置信号RESET，其中该感测信号Vaux是用以指出该外部变压器电路的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号RESET的作用时间点则追随于该关断信号Vqff的作用时间点之后。当固定供电时间控制器210用于一不连续PFC电源转换，满足该电源转换-将电能由一交流电源送至一负载-的所需固定供电时间会导致该临界信号Votp的一对应准位及该适应电流源Is的一对应值，而Vtomp, L0W—L通与Vtomp, high_line的差值会变小，因为该适应电流源Is-受Vtomp影响-会修改该锯齿波Vsw的爬升斜率，以使Vtomp, LOff_LINE必须下降而V__—line必须上升以分别产生所需的tQN1及t0N2。请参照图5，其绘示图3固定供电时间控制器210其与该交流电源\c的一低线电 压及一高线电压分别对应的主要信号波形图。如图5所示，Vdkv,M UNE(依该交流电源Vac的一低线电压产生的驱动信号Vdkv)具有一固定供电时间tQN1,而VDKV,_—UNE(依该交流电源Vac的一高线电压产生的驱动信号Vdkv)具有一固定供电时间t■，其中，因为相同的功率会被递送至一负载，t0N1乃长于tW2。由于该锯齿波Vsw在该临界信号Votp处于较低/较高准位时会有较高/较低的爬升斜率，Vcomp, HIGH LINE遂会因电源转换的负回授控制机制而上移以允许较高的VSWHrcH—UNE，从而提供所需的tM2 ;而Vcomp, LOff_LINE会因电源转换的负回授控制机制而下
降以降低 Vsw, LOW—LINE， 从而提供所需的 t〇Nl，而 ^COMP,L0W_LINE 矛口 VcOMP，HIGH—LINE 的差距会由A V1缩小
为 av2。由以上的说明可知，通过利用该适应电流源产生器，可使该固定供电时间控制器其误差放大器的实施变得容易许多，且用以承载该锯齿波的电容亦可被整合到该固定供电时间控制器内，故本发明确已改进了现有控制器的缺失，应可获得专利。本案所揭示，乃较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟悉该项技艺的人所易于推知，俱不脱本发明的专利权范畴。
权利要求
1.一种以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，具有 一误差放大器，具有一负输入端以I禹接一回授信号，一正输入端以I禹接一参考电压，以及一输出端以提供一临界信号； 一适应电流源产生器，用以依该临界信号产生一适应电流源，其中该适应电流源是随该临界信号变低/高而变大/小； 一电容，以该适应电流源为充电源，用以承载一锯齿波； 一开关，用以在一重置信号的控制下将该电容放电； 一比较器，具有一负输入端以耦接该临界信号，一正输入端以耦接该锯齿波，以及一输 出端以提供一关断信号；以及 一固定供电时间驱动电路，用以依来自该比较器的所述关断信号以及来自一外部变压器电路的一感测信号为该外部变压器电路提供一驱动信号以及为该开关提供该重置信号，其中该感测信号是用以指出该外部变压器电路的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号的作用时间点则追随于该关断信号的作用时间点之后。
2.如权利要求I所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，该适应电流源产生器具有一转导运算放大器。
3.—种以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，具有 一误差放大器，具有一负输入端以I禹接一回授信号，一正输入端以I禹接一参考电压，以及一输出端以提供一临界信号；以及 一适应电流源产生器，用以依该临界信号产生一适应电流源以对一外部电容充电，从而产生一锯齿波，其中该适应电流源是随该临界信号变低/高而变大/小。
4.如权利要求3所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，进一步具有一开关，用以在一重置信号的控制下使该外部电容放电。
5.如权利要求4所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，进一步具有一比较器，该比较器具有一负输入端以耦接该临界信号，一正输入端以耦接该锯齿波，以及一输出端以提供一关断信号。
6.如权利要求5所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，进一步具有一固定供电时间驱动电路，用以依来自该比较器的所述关断信号以及来自一外部变压器电路的一感测信号为该外部变压器电路提供一驱动信号以及为该开关提供该重置信号，其中该感测信号是用以指出该外部变压器电路的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号的作用时间点则追随于该关断信号的作用时间点之后。
7.如权利要求3所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，该适应电流源产生器具有一转导运算放大器。
8.—种以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，具有 一误差放大器，具有一负输入端以I禹接一回授信号，一正输入端以I禹接一参考电压，以及一输出端以提供一临界信号； 一适应电流源产生器，用以依该临界信号产生一适应电流源，其中该适应电流源是随该临界信号变低/高而变大/小； 一电容，以该适应电流源为充电源，用以承载一锯齿波； 一开关，用以在一重置信号的控制下将该电容放电；以及 一比较器，具有一负输入端以耦接该临界信号，一正输入端以耦接该锯齿波，以及一输出端以提供一关断信号。
9.如权利要求8所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，进一步具有一固定供电时间驱动电路，用以依来自该比较器的所述关断信号以及来自一外部变压器电路的一感测信号为该外部变压器电路提供一驱动信号以及为该开关提供该重置信号，其中该感测信号是用以指出该外部变压器电路的一电感电流放电结束的时间点，而该重置信号的作用时间点则追随于该关断信号的作用时间点之后。
10.如权利要求8所述的以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其特征在于，该适应电流源产生器具有一转导运算放大器。
全文摘要
本发明关于一种以适应锯齿波固定供电时间的不连续功因修正转换控制器，其具有一误差放大器，具有一负输入端以耦接一回授信号，一正输入端以耦接一参考电压，以及一输出端以提供一临界信号；一适应电流源产生器，用以依该临界信号产生一适应电流源；一电容，以该适应电流源为充电源，用以承载一锯齿波；一开关，用以依一重置信号的控制使该电容放电；一比较器，具有一负输入端以耦接该临界信号，一正输入端以耦接该锯齿波，以及一输出端以提供一关断信号；以及一固定供电时间驱动电路，用以依该关断信号及一感测信号提供一驱动信号及该重置信号。
文档编号H02M1/42GK102739031SQ20111008170
公开日2012年10月17日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者朱豫平 申请人:绿达光电股份有限公司