开关式电源供应器的时钟频率控制方法及其电源控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源控制技术，特别是涉及开关式电源供应器的时钟频率控制方法与相关的装置。
【背景技术】
[0002]电源供应器除了要求能够符合精准的输出规格，像是输出电压、输出电流、输出功率等，也必须要能够提供一些防护措施，预防不正常操作状况下所可能发生的危险。电源供应器业界所熟知的防护有，举例来说，过电压保护、过电流保护、过负载保护、过高温保护等等。
[0003]随着对于环保议题的重视，电源供应器的电能转换效率不断的被要求与提升。举例来说，目前美国能源部(Department of Energy，DoE)公布的等级六(Level 6)所要求的转换效率，相较于当前国际能源效率标示协议书(Internat1nal Efficiency MarkingProtocol)的第五级(level V)的转换效率，就提升了不少。而符合最新转换效率的要求，是各个电源供应器制造商当前所致力的目标。
【发明内容】
[0004]实施例提供一种控制方法，适用于一开关式电源供应器。该控制方法包含有:依据一反馈信号，产生一时钟信号，该时钟信号具有一时钟频率；依据该时钟信号周期性地控制一功率开关，使一电感组件周期性的从一输入电源储能与对一输出电源释能，其中，该反馈信号受控于该输出电源的一输出电压；以及，依据该输入电源的一输入电压，产生该时钟信号；其中，当该反馈信号大于一相对高电平时，该时钟频率随着该输入电压增加而减少；以及，当该反馈信号小于一相对低电平时，该时钟频率不随着该输入电压变化而改变。
[0005]实施例还提供一种电源控制器，适用于控制一功率开关，其控制流经一电感组件的一电流。该电感组件电连接至一输入电源。该电源控制器包含有一输入电源检测端、一输入电源检测电路、一回馈端、以及一时钟产生器。该输入电源检测端可用以耦接至该输入电源。该输入电源检测电路连接至该输入电源检测端，用以检测该输入电源的一输入电压，以产生一输入检测结果。该回馈端上有一反馈信号，受控于一输出电源的一输出电压。该时钟产生器依据该输入检测结果以及该反馈信号，产生一时钟信号。该时钟信号具有一时钟频率，其可使该电感组件周期性的从该输入电源储能与对该输出电源释能。当该反馈信号大于一相对高电平时，该时钟频率随着该输入电压增加而减少。当该反馈信号小于一相对低电平时，该时钟频率不随着该输入电压变化而改变。
【附图说明】
[0006]图1为依据本发明实施例其中之一的电源供应器。
[0007]图2示出了一电源控制器。
[0008]图3显示图2的电源控制器操作时，反馈信号Vkmp与时钟频率f 的关系。
[0009]图4示出了另一电源控制器。
[0010]图5显示图4的电源控制器操作时，反馈信号Votp与时钟频率的关系。
[0011]附图符号说明:
[0012]10电源供应器
[0013]12桥式整流器
[0014]14变压器
[0015]15负载
[0016]16电源控制器
[0017]16a电源控制器
[0018]16b电源控制器
[0019]18功率开关
[0020]19整流器
[0021]22,20 电阻
[0022]26误差放大器
[0023]42峰值检测器
[0024]44电压电流转换器
[0025]46时钟产生器
[0026]46b时钟产生器
[0027]48脉冲宽度调制产生器
[0028]52多任务器
[0029]54电流控制震荡器
[0030]56可变电阻
[0031]100、102、104 曲线
[0032]150、152、154 曲线
[0033]BNO掉电检测端
[0034]DRV驱动端
[0035]fCYC时钟频率
[0036]Imax最大电流
[0037]Imin最小电流
[0038]IN直流输入电源
[0039]Lpeak 电流
[0040]Iset设定电流
[0041]OUT输出电源
[0042]Scyc时钟信号
[0043]SDbus数字信号
[0044]Vbno检测电压
[0045]Vcomp反馈信号
[0046]Vdev驱动信号
[0047]Vg转折电压
[0048]VG1,VG2,VG3 预设电压
[0049]Vh 预设电压
[0050]Vin 输入电压
[0051]VIN_AC AC 输入电压
[0052]Vout 输出电压
[0053]Vpeak电压信号
【具体实施方式】
[0054]在本说明书中，有一些相同的符号，其表示具有相同或是类似的结构、功能、原理的组件，且为本领域技术人员可以依据本说明书的教导而推知。为说明书的简洁度考虑，相同的符号的组件将不再重述。
[0055]为了能够符合DoE公布的等级六所要求的转换效率，一种作法是些许增加电源供应器中的变压器的电感量。但是，电感量的增加，却可能导致在一交流输入电源的一交流输入电压偏低时(譬如说90VAC)，且过电流保护发生时，变压器可能发生磁饱和的风险。
[0056]在本发明的实施例中，一电源供应器转换一输入电源，成为一输出电源，对一负载供电。该电源供应器中的一电源控制器控制一电源开关。电源控制器中提供有一时钟信号，其可以周期性的开启该电源开关，使其为导通状态。该时钟信号的时钟频率受控于一反馈信号以及该输入电源，其中该反馈信号受控于该输出电源。当该反馈信号偏高，表示负载为重载时，该时钟频率会随着该输入电源的输入电压增加而减少。在相同负载下，该时钟频率增加，可以降低流过一变压器的电流峰值，所以可以减少磁饱和的风险。当该反馈信号偏低，表示负载为轻载或无载时，该时钟频率大约为相对低的常数，不随着该输入电源的输入电压改变而变化。低时钟频率可以减少开关损失(switching loss)，提高轻载或无载时的转换效率。
[0057]尽管本说明书以一返驰式开关式电源供应器作为一实施例，但本发明并不限于此。举例来说，本发明也可实施于降压(buck)电源供应器、升压电源供应器(booster)、或是降升压电源供应器(buck-booster)。
[0058]图1为依据本发明实施例其中之一的电源供应器10，其具有桥式整流器12、变压器14、电源控制器16、功率开关18等。桥式整流器12可以将市电来的交流输入电源，执行全波或是半波整流，而提供直流输入电源IN。在此实施例中，的直流输入电源IN的输入电压Vin大约为一定值，几乎不随时间而改变。在其它实施例中，输入电压V ?可以随着时间而周期性的变化。电源控制器16通过驱动端DRV，周期性的开关功率开关18，使变压器14从直流输入电源IN加载能量，然后输出能量给输出电源OUT。输出电源OUT对负载15供电。误差放大器26比较输出电源OUT的一输出电压Vmjt与一目标电压V TAE,以提供一反馈信号VC0MP。在一实施例中，误差放大器26可能具有光親合器(photo-coupler)，提供输出电源OUT与直流输入电源IN之间的直流隔绝(DC isolat1n)。在另一个实施例中，误差放大器26通过一位于初级的辅助绕组，以感应电压的原理，来检测位于次级的输出电压VOTT。
[0059]电源控制器16可以依据反馈信号Votp,来调控驱动端DRV上的驱动信号Vdkv的工作周期(duty cycle)。工作周期一般的定义是在一开关周期(cycle time)中，功率开关18处于导通状态的开启时间(ON time)所占的比例。
[0060]电源控制器16通过掉电检测端BNO、电阻22与20、以及整流器19，来检测AC输入电压VIN_AC的绝对值。举例来说，当电源控制器16可以在发现掉电检测端BNO上的检测电压V.持续一段时间不高于一默认值时，便认定交流输入电源异常偏低，所以强制持续关闭功率开关18，停止电源转换。
[0061]在本发明的一实施例中，电源控制器16有一时钟产生器，可以提供一时钟信号。时钟信号的时钟频率受控于反馈信号Votp与检测电压V _。
[0062]图2示出了一电源控制器16a，其中有峰值检测器42、电压电流转换器44、时钟产生器46、以及脉冲宽度调制(pulse width modulat1n, PWM)产生器48。
[0063]峰值检测器42检测掉电检测端BNO上的检测电压V.，而产生电压信号VPEAK，其大约是检测电压V.的峰值。峰值