技术领域：
本发明有关一种电源转换器的电压补偿电路，尤指一种以初级侧回授控制的电源转换器的电压补偿电路。
背景技术：
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请参见图1所示，其为相关技术使用初级侧回授控制的电源转换器的电路图。所述电源转换器具有一变压器tr，其具有一初级绕组np(或称初级线圈，以下相同不再赘述)、一次级绕组ns以及一辅助绕组na。所述电源转换器的电压控制主要可透过该辅助绕组na与输出侧绕组，即该次级绕组ns之间的绕组匝数比的关系进行电压回授控制。
由于线圈耦合的因素，该辅助绕组na的电压，即辅助电压通常会随着负载的变化而改变。再者，当该电源转换器所接收的一输入电压vin发生高、低压差的波动时，将对电源转换器的控制稳定度造成影响。举例来说，当该输入电压vin变动增大时，该辅助电压亦对应升高时，因此经一第一分压电阻r1与一第二分压电阻r2分压后，提供至一控制器，例如一脉冲宽度调变控制集成电路(pwmic)的电压将产生变动，因此对控制器而言，会因为该输入电压vin的变动，而受到直接影响，导致控制稳定度的下降。
技术实现要素：
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本发明的一目的在于提供一种电源转换器的电压补偿电路，解决因为输入电压发生电压波动时，造成控制稳定度下降的问题。
为达成前揭目的，本发明所提出的电源转换器的电压补偿电路，所述电源转换器具有提供一辅助电压的一辅助绕组。该电源转换器的电压补偿电路包含一电阻网络与一开关单元。该电阻网络包含一第一电阻、一第二电阻以及一第三电阻。该第一电阻具有一第一端与一第二端，其中该第一电阻的该第一端接收该辅助电压。该第二电阻具有一第一端与一第二端，其中该第二电阻的该第一端耦接该第一电阻的该第二端，该第二电阻的该第二端接地。该第三电阻具有一第一端与一第二端。该开关单元具有一控制端与一输出端，其中该输出端耦接该第三电阻的该第二端，该控制端耦接该辅助绕组。其中该第一电阻的该第二端、该第二电阻的该第一端以及该第三电阻的该第一端耦接具有一回授脚位的一控制单元，并且该回授脚位接收一回授电压。当该开关单元截止时，该回授电压与该辅助电压的电压比例由该第一电阻与该第二电阻决定。当该开关单元导通时，该回授电压与该辅助电压的电压比例由该第一电阻、该第二电阻以及该第三电阻决定。
于一实施例中，当该开关单元截止时，该回授电压的大小为：
于一实施例中，该开关单元为一金属氧化物半导体场效晶体管、一双载子接面晶体管或一稳压电晶体。
于一实施例中，该第一电阻的该第一端耦接该辅助绕组的一非接地端，以接收该辅助电压。
于一实施例中，该电源转换器的电压补偿电路更包含一分压电阻网。该分压电阻网耦接该辅助绕组与该开关单元，并且包含一第一分压电阻与一第二分压电阻。该第一分压电阻具有一第一端与一第二端，其中该第一分压电阻的该第一端耦接该辅助绕组，以接收该辅助电压。该第二分压电阻具有一第一端与一第二端，其中该第二分压电阻的该第一端耦接该第一分压电阻的该第二端以及该开关单元的该控制端，该第二分压电阻的该第二端接地。
于一实施例中，该第一分压电阻与该第二分压电阻对该辅助电压分压以提供一控制电压，该控制电压的大小为：
于一实施例中，该电源转换器的电压补偿电路更包含一第一二极管与一第二二极体。该第一二极管具有一阳极与一阴极，其中该第一二极管的该阴极耦接该控制单元的一电源脚位。该第二二极体具有一阳极与一阴极，其中该第二二极体的该阳极耦接该第一二极管的该阳极以及该辅助绕组，该第二二极体的该阴极耦接该第一分压电阻的该第一端。
于一实施例中，当该开关单元截止时，该分压电阻网与该电阻网络为解耦的状态；当该开关单元导通时，该分压电阻网与该电阻网络为耦接的状态。
于一实施例中，当该第一电阻的阻值与该第二电阻的阻值固定并且该开关单元导通时，该第三电阻的阻值越大，该回授电压的大小越大；该第三电阻的阻值越小，该回授电压的大小越小。
于一实施例中，该电阻网络、该开关单元、该控制单元以及该分压电阻网为共同接地。
藉由所提出的电源转换器的电压补偿电路，能够大幅度地抑制输入电压的波动造成该电源转换器的影响。
附图说明：
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
图1为相关技术使用初级侧回授控制的电源转换器的电路图。
图2为本发明电源转换器的电压补偿电路的第一实施例的电路图。
图3为本发明电源转换器的电压补偿电路的第二实施例的电路图。
图4为本发明电源转换器的电压补偿电路的第三实施例的电路图。
图5为本发明电压补偿电路的电压补偿示意图。
具体实施方式：
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。
请参见图2所示，其为本发明电源转换器的电压补偿电路的第一实施例的电路图。所述电源转换器(powerconverter)，或电源供应器(powersupplyunit)具有一变压器tr，其具有一初级绕组np、一次级绕组ns以及一辅助绕组na。透过该等绕组np，ns，na两两之间的绕组匝数比的关系以及该变压器tr的极性，可获得各该绕组np，ns，na上的电压大小。以该初级绕组np与该辅助绕组na为例，该电源转换器接收一输入电压vin后，经转换后，在该初级绕组np上产生一初级侧电压。在图2中以简化转换电路的方式，仅示意该输入电压vin。透过该辅助绕组na与该初级绕组np的匝数比关系，可将该初级侧电压耦合至该辅助绕组na，以得到一辅助电压vaux。因此，所述电源转换器可在该辅助绕组na上提供该辅助电压vaux。
所述电源转换器具有一控制单元13，其可为一脉冲宽度调变控制单元(pwmcontroller)，用以产生控制信号，以控制该电源转换器的一电源转换开关qm的切换，进而控制该变压器tr初级侧与次级侧之间的电能转换。
该电源转换器进一步提供具有电压补偿的一电压补偿电路。该电压补偿电路包含一电阻网络11与一开关单元12。该电阻网络11可耦接于该变压器tr的该辅助绕组na与该控制单元13之间。具体地，该电阻网络11包含一第一电阻r5、一第二电阻r4以及一第三电阻r3。
该第一电阻r5具有一第一端与一第二端，其中该第一电阻r5的该第一端耦接该辅助绕组na的一非接地端，在本实施例中，该非接地端为该辅助绕组na的一打点极性端，因此，该第一电阻r5的该第一端接收该辅助电压vaux。
该第二电阻r4具有一第一端与一第二端，其中该第二电阻r4的该第一端耦接该第一电阻r5的该第二端；该第二电阻r4的该第二端接地。其中所述接地可与该变压器tr的初级侧共同接地，亦与该控制单元13共同接地。
该第三电阻r3具有一第一端与一第二端。该第三电阻r3的该第一端耦接该第一电阻r5的该第二端与该第二电阻r4的该第一端，并且再耦接该控制单元13的一回授(feedback)脚位fb。此外，该电阻网络11可将该辅助电压vaux分压，以在该第一电阻r5、该第二电阻r4以及该第三电阻r3的共接点，即耦接该回授脚位fb的连接处提供一回授电压vfb，容后说明。
该开关单元12具有一控制端(即输入端)、一第一输出端以及一第二输出端。该开关单元12的该第一输出端耦接该第三电阻r3的该第二端，该开关单元12的该第二输出端接地，亦与该控制单元13共同接地。该开关单元12的该控制端耦接该辅助绕组na，更具体地，该控制端可透过分压电阻耦接该辅助绕组na，容后说明。在本实施例中，该开关单元12可为一金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)qdm，并且该控制端为闸极(gate)、该第一输出端为源极(source)以及该第二输出端为汲极(drain)。
如图2所示，该电压补偿电路进一步耦接一分压电阻网14，具体地，该分压电阻网14包含一第一分压电阻r1与一第二分压电阻r2。该第一分压电阻r1具有一第一端与一第二端，其中该第一分压电阻r1的该第一端耦接该辅助绕组na的该非接地端(即该打点极性端)，以接收该辅助电压vaux。该第二分压电阻r2的该第一端耦接该第一分压电阻r1的该第二端，并且再耦接该开关单元12的该控制端。该第二分压电阻r2的该第二端接地，亦与该控制单元13共同接地。
该压补偿电路进一步耦接一第一二极管d1与一第二二极体d2。该第一二极管d1具有一阳极与一阴极，该第二二极体d2具有一阳极与一阴极。该第一二极管d1的该阳极耦接该第二二极体d2的该阳极，再耦接该辅助绕组na的该非接地端(即该打点极性端)，以接收该辅助电压vaux。该第一二极管d1的该阴极耦接该控制单元13的一电源脚位vdd。该第二二极体d2的该阴极耦接该第一分压电阻r1的该第一端。借此，该第一二极管d1与该第二二极体d2可提供该辅助电压vaux供电回路的电流方向，以避免逆偏电压导通。
借此，该分压电阻网14的该第一分压电阻r1与该第二分压电阻r2可对该辅助电压vaux分压，以在该第二分压电阻r2的该第一端上产生一控制电压vc。其中，该控制电压vc的大小为：
当该控制电压vc的大小不足以驱动该开关单元12导通，即该开关单元12为截止的状态时，该分压电阻网14与该电阻网络11为解耦的状态，因此，该回授电压vfb与该辅助电压vaux的电压比例由该第一电阻r5与该第二电阻r4决定。具体地，当该开关单元12截止时，该回授电压vfb的大小为：
当该控制电压vc的大小足以驱动该开关单元12导通，即该开关单元12为导通的状态时，该分压电阻网14与该电阻网络11为耦接的状态，因此，该回授电压vfb与该辅助电压vaux的电压比例由该第一电阻r5、该第二电阻r4以及该第三电阻r3决定。具体地，当该开关单元12导通时，该回授电压vfb的大小为：
值得一提，在本实施例的电压补偿电路中，该第三电阻r3扮演电压补偿幅度(大小)的关键，亦即，当设计该第三电阻r3的阻值较该第二电阻r4的阻值为大时，最极端地，当该第三电阻r3的阻值远大于该第二电阻r4的阻值时，无论该开关单元12为导通或截止时，该回授电压vfb的大小皆近似为
为清楚说明该电压补偿电路所提供的电压补偿程度，因此透过表1所列举的数据呈现，然非用对本发明加以限制。
表1
根据表1可清楚看出，当该第三电阻r3的阻值越大时，该开关单元12导通时的该回授电压vfb越大，即越接近该开关单元12截止时的该回授电压vfb的大小；若该第三电阻r3的阻值越小时，该开关单元12导通时的该回授电压vfb越小，即越远离该开关单元12截止时的该回授电压vfb的大小。再者，该第三电阻r3的阻值越大，该电压补偿电路所提供的电压补偿的程度越小；若该第三电阻r3的阻值越小，该电压补偿电路所提供的电压补偿的程度越大。
值得一提，本实施例的该电压补偿电路可用以解决该电源转换器所接收的该输入电压vin因波(变)动所造成对控制稳定度的影响，亦即该电压补偿电路可大幅地减小该输入电压vin的高、低压差波动对系统控制的影响。承前所述，当透过设计该第三电阻r3的阻值较该第二电阻r4的阻值为大时，使得该开关单元12导通时的该回授电压vfb越接近该开关单元12截止时的该回授电压vfb的大小。较佳地，可设计该第三电阻r3的阻值远大于该第二电阻r4的阻值，藉此，无论该输入电压vin的电压波动程度如何，透过该电压补偿电路的该第三电阻r3所提供的电压补偿效果，可大幅度地抑制该输入电压vin的波动造成该电源转换器的影响。
无论该电源转换器操作于较低的该输入电压vin或较高的该输入电压vin，可因应控制的需要，透过对该电阻网络11的该等电阻r5,r4,r3的阻值设计，尤以对该第三电阻r3相较于该第二电阻r4关系的阻值设计，解决较低或较高的该输入电压vin造成对该电源转换器的影响。
请参见图5所示，其为本发明电压补偿电路的电压补偿示意图。图5所示的实线为该开关单元12截止时的频率与负载的关系曲线，即一截止曲线coff；另外，所示的虚线为该开关单元12导通时的频率与负载的关系曲线，即一导通曲线con。承前所述，可透过该第三电阻r3相较于该第二电阻r4关系的阻值设计，调节输出电流大小，即调整分压后所得的该回授电压vfb，以及对应地调整该导通曲线con的偏移程度(即补偿程度)。较佳地，若控制该导通曲线con与该截止曲线coff为同一曲线，即控制该电源转换器无论在较低的该输入电压vin或较高的该输入电压vin的操作下，有相同的频率效应，该电源转换器可同时兼顾在较低的该输入电压vin或较高的该输入电压vin的控制，如此不仅可大幅度地抑制该输入电压vin的波动造成该电源转换器的影响，亦可进一步地简化系统的控制设计。
请参见图3所示，其为本发明电源转换器的电压补偿电路的第二实施例的电路图。与图2所示的第一实施例相较，本实施例的该开关单元12可改采用一双载子接面晶体管(bjt)qdb取代金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)。对应地，该控制端为基极(base)、该第一输出端为集极(collector)以及该第二输出端为射极(emitter)。因此，有别于图2所示的第一实施例所采用的电压控制的组件－金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)，本发明的该电压补偿电路亦可使用电流控制的组件－双载子接面晶体管(bjt)，同样可达到与第一实施例具有相同的电路效果。至于图3所示的第二实施例的说明，可配合参见图2所示的第一实施例，在此不再赘述。
请参见图4所示，其为本发明电源转换器的电压补偿电路的第三实施例的电路图。与图2所示的第一实施例相较，本实施例的该开关单元12可改采用一稳压晶体管zd。对应地，该控制端为参考极(r)、该第一输出端为阴极(k)以及该第二输出端为阳极(a)。因此，透过稳压的控制方式，可达到与第一实施例、第二实施例具有相同的电路效果。至于图4所示的第三实施例的说明，可配合参见图2所示的第一实施例，在此不再赘述。
综上所述，本发明具有以下的特征与优点：
1、透过初级侧的回授控制，可省去光耦合器与次级侧的控制电路，因此可减少电路组件数量，以节省电路空间和电路成本。
2、初级侧的调节控制功能能够减少功耗产生，以有效地提高电源效率，并且以提升系统可靠度。
3、透过对该电阻网络的该等电阻的阻值设计，尤以对该第三电阻相较于该第二电阻关系的阻值设计，不仅可大幅度地抑制该输入电压的波动造成该电源转换器的影响，亦可进一步地简化系统的控制设计。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。