检测掉电与复电的电源控制器、电源供应器及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关式电源供应器(switched mode power supply),尤其涉及开关式电源供应器中，具有一多功能引脚的电源控制器。
【背景技术】
[0002]开关式电源供应器一般使用一功率开关来控制流经一电感元件的电流。跟一些其他的电源供应器相比，开关式电源供应器多半享有比较精巧的尺寸，并且有比较高的转换效率，因此广受业界的欢迎。
[0003]图1显示一已知的开关式电源供应器10，其具有返驰式(flyback)架构。桥式整流器20以全波整流的方式，将从电源插座来的交流电(AC)转换成直流(DC)的输入电源，以在一输入电源线IN上提供一输入电压Vin,以及在一接地线GND上提供一接地电压。输入电压Vin可能是一个定值，或是具有M状的波形。电源控制器26是一个集成电路，其具有弓丨脚VCC、QRD、COMP, ΒΝ0/Β0Ι以及GATE，用来跟周边的元件相连接。通过引脚GATE，电源控制器26提供脉冲宽度调制信号VeATE，来周期地开关功率开关34。当功率开关34开启时，变压器中的初级侧绕组PRM储能。当功率开关34关闭时，变压器通过次级侧绕组SEC以及辅助绕组AUX释放能量，来建立一输出电源Votit给负载24，以及建立一操作电源Vcc给电源控制器26。
[0004]电阻28与30构成一电压除法器，用来检测在辅助绕组AUX上的跨压Vaux，并据以在引脚QRD上提供一准谐振(quas1-resonance, QR)信号Vqkd,电源控制器26可以据以执行波谷切换(valley switching),来降低功率开关34的切换损失(switch loss)。
[0005]输出电源Vot的调控(regulat1n)可以通过累积输出电源Vot跟一所期望的目标电压的差异，然后来调制(modulate)脉冲宽度调制信号VeATE的工作周期(duty cycle),而达成。电阻44与46对输出电源Vqut进行除法，所产生的结果被LT431用来跟一内部参考电压(举例来说，2.5V)做比较，来产生误差信号。光耦合器42将误差信号从次级侧传递到初级侧，然后随时间累积在连接至引脚COMP的补偿电容50上。电阻52连接至电源控制器26内部中的一操作电源线VDD，可用来拉高补偿电压Votp,而光耦合器42则相反的可用来拉低补偿电压VOTP。依据补偿电压VOTP，PWM产生器40产生脉冲宽度调制信号VeATE。
[0006]电阻53与54连接在输入电源线IN与接地线GND之间，用来提供掉电(brownout)与复电(brownin)检测。如同业界所知的，所谓掉电指的是电源供应系统中电压上的不足，不论是故意地或是非故意。举例来说，这样电压的不足，可能是因为市区电力系统供电中断所导致的一种结果。如果没有适当的防护，掉电很可能导致开关式电源供应器误动作。电源控制器26通过引脚ΒΝ0/ΒΝΙ来检测输入电压VIN。如果发现了掉电，那电源控制器26就持续地关闭功率开关34，停止电源转换来保护开关式电源供应器10。在此说明书中，复电指的是输入电压Vin增加回复到一定程度，所以电源控制器26可以恢复周期性的开关功率开关34。举例来说，当输入电压Vin低于60V的一掉电电压时，开关式电源供应器10停止电源转换；当输入电压Vin恢复到超过70V的一复电电压时，开关式电源供应器10恢复开始开关功率开关34。
[0007]尽管电源供应器10可以准确地执行复电与掉电检测，但就是需要弓I脚ΒΝ0/ΒΝΙ这多增加的引脚。引脚数目(Pin count)可以决定了相当程度的集成电路成本，所以是非常重要的。一般业界都希望能够在不牺牲任何功能的条件下，尽量减少集成电路的引脚数目。
【发明内容】
[0008]实施例公开一种开关式电源供应器，用来提供调节后之一输出。该开关式电源供应器包含有一输入电源线、一接地线、一电感兀件、一功率开关、一电源控制器、以及一电阻。该电感元件以及该功率开关串接在该输入电源线以及该接地线之间。该电源控制器形成于一集成电路。该集成电路具有一多功能引脚，该电源控制器架构来控制该功率开关。该电阻连接于该多功能引脚与该输入电源线之间。在一开机程序中，该电源控制器架构来提供一第一导电路径，该第一导电路径从该多功能引脚电传导至该接地线。在正常操作中，该电源控制器架构来断开该第一导电路径，且使得该多功能引脚成为一误差放大器的一输出端。该误差放大器比较该输出与一目标值，该电源控制器依据该多功能引脚的一电压，来产生一脉冲宽度调制信号，来控制该功率开关。
[0009]实施例公开一种电源控制器，形成于一集成电路，适用于一开关式电源供应器，其具有串接的一电感元件以及一功率开关。该电源控制器包含有一多功能引脚、一线电压检测器、以及一充电路径控制器。该多功能引脚可以通过一电阻，电连接到一输入电源线。在一开机程序中，该线电压检测器架构来提供一第一导电路径。该第一导电路径从该多功能引脚电传导至该接地线，用来对该多功能引脚放电。该充电路径控制器电连接在一操作电源线以及该多功能引脚之间，且在正常操作时，架构来提供一第二导电路径，对该多功能引脚充电。该第一导电路径在该正常操作时被断开，且在该第一导电路被提供时，该第二导电路径被断开。
[0010]实施例提供一种控制方法，适用于一开关式电源供应器，其包含有一电感元件以及一功率开关，串接在一输入电源线以及一接地线之间，该控制方法包含有:提供一电源控制器一多功能引脚，该电源控制器形成于一集成电路中；在该电源控制器中，提供一第一导电路径，其从该多功能引脚电传导至该接地线，且依据流经该第一导电路径的一电流，提供一输入电源良好信号，用以表不该输入电源线的一输入电压已经超过了预设的一复电电压；断开该第一导电路径，提供一第二导电路径，其从一操作电源线电传导至该多功能引脚，并依据该多功能引脚上的一电压，来产生一脉冲宽度调制信号，以控制该功率开关；以及，当该第一导电路径被提供时，断开该第二导电路径。
【附图说明】
[0011]图1显示一已知的开关式电源供应器。
[0012]图2显示了依据本发明所实施的开关式电源供应器。
[0013]图3A显示在一开机程序(startup procedure)时，图2中用来实现复电检测的一些电路。
[0014]图3B显示在正常操作(normal operat1n)时，图2中用来实现输出调节的一些电路。
[0015]图4显示一些电路，其在正常操作时连接到图2中的引脚QRD，作为掉电检测。
[0016]【符号说明】
[0017]10开关式电源供应器
[0018]20桥式整流器
[0019]24负载
[0020]26电源控制器
[0021]28电阻
[0022]30电阻
[0023]34功率开关
[0024]40PWM 产生器
[0025]41开关式电源供应器
[0026]42光耦合器
[0027]44电阻
[0028]46电阻
[0029]50补偿电容
[0030]52电阻
[0031]53电阻
[0032]54电阻
[0033]66电源控制器
[0034]68电阻
[0035]70补偿电阻
[0036]72检测电阻
[0037]74路径开关
[0038]76路径开关
[0039]90比较器
[0040]96NMOS
[0041]98掉电检测电路
[0042]99电流源
[0043]AUX辅助绕组
[0044]ΒΝ0/Β0Ι 引脚
[0045]COMP 引脚
[0046]GATE 引脚
[0047]GND接地线
[0048]IN输入电源线
[0049]Iqed箝制电流
[0050]Isense电流
[0051]P1导电路径
[0052]P2导电路径
[0053]PRM初级侧绕组
[0054]QRD 引脚
[0055]Sbno掉电信号
[0056]SEC 次级侧绕组
[0057]Sipg输入电源良好信号
[0058]Vaux跨压
[0059]Vcc 操作电源
[0060]VCC 引脚
[0061]Vcomp补偿电压
[0062]VDD 操作电源线
[0063]Vgate脉冲宽度调制信号
[0064]Vin输入电压
[0065]Vout输出电源
[0066]Vqed准谐振信号
[0067]Veef参考电压
【具体实施方式】
[0068]在此说明书中，将以返驰式(flyback)电源转换器为例来解说本发明，但本发明并不限于此。图2显示了依据本发明所实施的开关式电源供应器41，其可以实现复电与掉电检测，而且并没有增加任何的引脚，因此，可以节省成本。在一实施例中，电源控制器66是一单晶集成电路，其封装成具有数个弓I脚。电源控制器66可以通过引脚QRD来实现掉电检测，通过引脚COMP来实现复电检测。引脚COMP也可以架构来作为一误差放大器的一输出，所以是一多功能引脚。
[0069]开关式电源供应器41中有许多元件的符号标示跟图1中的开关式电源供应器10相同。这些具有相同符号标示的元件，可以是，但不一定要是，具有相同的功能或是架构。开关式电源供应器41并没有图1中的电阻53与54，也没有引脚ΒΝ0/ΒΝΙ，但是有连接在输入电源线IN与引脚COMP之间的电阻68。与图1的电源控制器26相比，图2中的电源控制器66少了一个引脚，因此，电源控制器66成本上会比较有优势。而且，因为开关式电源供应器41有较少的电阻数量，与较便宜的电源控制器66，所以图2的物料清单(bill ofmaterial, BOM)成本也可能会比较低。
[0070]在电源控制器66中，路径开关76与补偿电阻70串接在一起，可以选择性地提供从操作电源线VDD传导至引脚COMP的一导电路径P2，用来对补偿电容50充电。操作电源线VDD可以是由从引脚VCC所供电之一低压差线性稳压器(low dropout, LD0)的一调节后电源输出。路径开关74与检测电阻72也串接在一起，可以选择性地提供从引脚COMP传导至接地线GND的一导电路径P1，用来对补偿电容50放电。在本发明的一实施例中，在任何时间，路径开关74与76两者最多只能开启一个(短路)。换句话说，当其中一个开启(短路)时，另一个必须关闭(开路)。换句话说，当导电路径P1与P