专利名称：切换式电源供应器控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种切换式电源供应器控制电路，特别是指一种具有输出端短路 实时保护功能的切换式电源供应器控制电路。
背景技术：
为保护切换式电源供应器供电安全，当异常状况导致电流超过设定的电流限制一 段时间后，需要切断输出电源，以免发生装置过热损坏或危险。图1显示现有技术的AC-DC切换式电源供应器电路示意图，如图1所示，切换式电 源供应器10由输入端Vin经变压器11对输出端Vout供应输出电压，该变压器11包含一 次侧绕组与二次侧绕组，二次侧电路包含一光耦合电路12，以将回授讯号COMP传送给切换 式电源供应器控制电路20。切换式电源供应器控制电路20具有一切换讯号GATE，用以控 制功率晶体管开关13，其中，通过该功率晶体管开关13的输入电流IL通过一电阻Rcs，切 换式电源供应器控制电路20撷取电阻Rcs上的电压，作为一次侧输入电流感测讯号CS，并 根据该输入电流感测讯号CS以及回授讯号C0MP，产生过电流保护讯号，当过电流保护讯号 超过设定的限制一段时间后，送出短路保护讯号，以避免危险。现有切换式电源供应器控制电路的过电流保护(over currentprotection，OCP) 机制，是将电路电流(输入或输出电流)与设定的上限参考讯号相比较，并计算时间，在持 续一段时间超过上限后，启动过电流保护机制。然而，若是过量电流的原因来自输出端短路 时，将会在短时间内产生极大的电流量，而可能在过电流保护机制尚未启动时即造成电路 的损害。现有技术的切换式电源供应器控制电路中，仅针对一般过电流状况设计过电流保 护机制，但并未针对输出端短路设计能够实时反应的过电流保护机制。有鉴于以上所述，本实用新型即针对现有技术的不足，提出一种具有输出端短路 实时保护功能的切换式电源供应器控制电路，该切换式电源供应器控制电路可从一般无立 即危险的过电流状况中，区分出有立即危险的输出端短路状况，以改善切换式电源供应器 输出端短路保护问题，且并不需要使用耗费面积的复杂电路。
发明内容本实用新型的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种切换式电源供 应器控制电路，相较于现有技术，本实用新型于过电流保护机制中，将输出端短路状况区分 出来，以实时送出短路保护讯号。为达上述目的，本实用新型提供一种切换式电源供应器控制电路，包含一过电流 判断电路，其接收一电流感测讯号，并将该电流感测讯号与一设定值比较后产生一过电流 检查讯号；一时间比较电路，其接收该过电流检查讯号与一时脉讯号，并比较该过电流检查 讯号与该时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及一计时电路，其具有一较长的第 一设定时间与一较短的第二设定时间，且该计时电路分别接收该过电流检查讯号与该短路 检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。在一种较佳实施例中，该过电流判断电路包括一比较器，用以比较该电流感测讯 号与该设定值。在一种较佳实施例中，该时间比较电路包括一正反器，该正反器具有一讯号输入 端与一时脉输入端，该讯号输入端与该时脉讯号耦接，且该时脉输入端与该过电流检查讯 号耦接。在另一实施例中，该时间比较电路包括一逻辑门，该逻辑门接收该过电流检查讯 号与该时脉讯号，当两者均存在时产生一输出讯号；以及一正反器，具有一讯号输入端与一 时脉输入端，该讯号输入端接收该逻辑门的输出讯号，且该时脉输入端接收该时脉讯号。所述切换式电源供应器可为AC-DC切换式电源供应器或DC-DC切换式电源供应
ο下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点 及其所达成的功效。
[0013]图1标出现有技术的AC-DC切换式电源供应器电路示意图；[0014]图2标出本实用新型的一个实施例；[0015]图3标出本实用新型实施例在一般过电流状况下的波形；[0016]图4标出本实用新型实施例在输出端短路状况下的波形；[0017]图5标出本实用新型中过电流判断电路21与时间比较电路22的具体实施例[0018]图6标出时间比较电路22的另一个实施例；[0019]图7A与图7B标出降压型切换式电源供应器的示意电路图；[0020]图8A与图8B标出升压型切换式电源供应器的示意电路图；[0021]图9A与图9B标出反压型切换式电源供应器的示意电路图；[0022]图IOA与图IOB标出升降压型切换式电源供应器的示意电路图；[0023]图IlA与图IlB标出升反压型切换式电源供应器的示意电路图。[0024]图中符号说明[0025]10切换式电源供应器[0026]11变压器[0027]12光耦合电路[0028]13功率晶体管开关[0029]20控制电路[0030]21过电流判断电路[0031]211比较器[0032]22时间比较电路[0033]221D型正反器[0034]23计时电路[0035]COMP回授讯号[0036]CK时脉输入端[0037]CL设定值[0038]CLK时脉讯号[0039]CS电流感测讯号[0040]D讯号输入端[0041]GATE切换讯号[0042]Iout输出电流[0043]OC过电流检查讯号[0044]OSH短路检查讯号[0045]Q反器正输出端[0046]Rcs电阻[0047]Vin输入电压[0048]Vout输出电压
具体实施方式
请参考图2，显示本实用新型的一个实施例。本实用新型可适用于任何AC-DC或 DC-DC切换式电源供应器而不限于图1所示的AC-DC切换式电源供应器。无论是AC-DC或 DC-DC切换式电源供应器皆有产生电流感测讯号的机制，如图所示，可将切换式电源供应器 10所产生的电流感测讯号CS，输入控制电路20中的过电流判断电路21，过电流判断电路 21将此电流感测讯号CS与一设定值CL比较，以判断是否发生过电流异常，并产生一过电流 检查讯号0C，同时输入时间比较电路22与计时电路23 ；其中，该计时电路23具有第一设定 时间Tl与第二设定时间T2，其中Tl较长，对应于一般状况下启动过电流保护机制的时间， 而T2较短，对应于输出端短路状况下启动过电流保护机制的时间。计时电路23接收过电流 检查讯号0C，并计算该过电流检查讯号OC的脉波数目，亦即计算过电流异常的持续时间， 当此异常时间持续超过第一设定时间Tl时，便输出短路保护讯号，以启动短路保护机制。另一方面，时间比较电路22除接收过电流检查讯号OC外亦接收时脉讯号CLK，并 将两者的时间点作比较，以判断过电流异常是否为输出端短路所致，并输出一短路检查讯 号OSH予计时电路23，若短路检查讯号OSH表示发生输出端短路，则计时电路改以第二设定 时间T2为临界值，计算过电流异常的持续时间，若此异常时间持续超过T2，便启动短路保 护机制。以下说明为何可通过比较过电流检查讯号OC与时脉讯号CLK的时间点，来区分过 电流异常是否为输出端短路所致。请参考图3，并假设切换式电源供应器10为图1所示的 AC-DC切换式电源供应器，图3标出上述实施例在一般过电流状况时，各点的波形讯号。如 图所示，当电流感测讯号CS触及设定值CL时，表示电流过高，亦即发生过电流异常，此时一 次测功率晶体管开关13关闭，并产生OC讯号。因功率晶体管开关13关闭，输出电流Iout 逐渐下降如第一波形所示，直到下一周期时脉讯号CLK来到，功率晶体管开关13再次导通， 电流感测讯号CS再度上升而又触及设定值CL，此时再次发出OC讯号。如果电流感测讯号 CS持续不断触及设定值CL，表示电路发生异常，此时即可启动短路保护机制。在此种过电 流状况下，因过电流异常非因输出端短路所致，故在功率晶体管开关13关闭时，输出电流
5Iout会逐渐下降，在下一周期时脉讯号CLK来到后，电流感测讯号CS需要上升一段时间才 会触及设定值CL，也就是说，OC讯号的产生时间点将落在时脉讯号CLK结束之后。相对的，请参考图4，图4标出上述实施例在输出端短路状况时，各讯号的波形。如 图所示，当输出端发生短路状况时，同样因电流感测讯号CS触及设定值CL而会产生OC讯 号，且电路控制机制会关闭功率晶体管开关13，但因过电流异常原因来自输出端短路，故虽 然功率晶体管开关13关闭，但输出电流Iout仍保持在相当高的流量，顶多仅微幅下降，因 此，当下一周期时脉讯号CLK来到时，功率晶体管开关13才导通，电流感测讯号CS又立刻 触及设定值CL，换言之，OC讯号会在时脉讯号CLK来到后极短时间内发生，而不会落在时脉 讯号CLK结束之后。对照图3与图4可知，如比较OC讯号与时脉讯号CLK的时间点，即可 判断过电流异常原因是否来自输出端短路；如图4最下方波形所示，当OC讯号发生于时脉 讯号CLK尚未结束时，电路即产生OSH讯号，表示过输出端发生短路。图2中的过电流判断电路21与时间比较电路22有各种实施方式，图5显示其中 一个具体实施例，在本实施例中过电流判断电路例如可为一比较器211，其比较电流感测讯 号CS与设定值CL而产生OC讯号。时间比较电路22例如可为一 D型正反器221，该D型 正反器221的时脉输入端CK接收OC讯号，输入端D接收前述的时脉讯号CLK。当发生过 电流异常时，时脉输入端CK接收到比较器211所输出的OC讯号，如过电流异常的原因为输 出端发生短路状况，则此时时脉讯号CLK将仍然在高位准的位置，D型正反器221的输出端 Q跟随输入端D，使D型正反器221所输出的短路检查讯号OSH锁住在高位准，如图40SH讯 号波形所示，而计时电路23也改以较短的时间T2来判断是否启动短路保护机制。相反地，如过电流异常的原因为一般过电流状况，则当时脉输入端CK接收到OC讯 号时，时脉讯号CLK已位在低位准的位置，D型正反器221的输出端Q跟随输入端D，使D型 正反器221所输出的短路检查讯号OSH锁住在低位准，如图30SH讯号波形所示，而计时电 路23便以较长的时间Tl来判断是否启动短路保护机制。如此，就可以将有立即危险的输 出端短路状况，与无立即危险的一般过电流状况加以区分，以改善切换式电源供应器10输 出端短路保护问题，且电路中仅需要简单使用一个小面积的D正反器即可达成。图5所揭示为时间比较电路22的最精简实施方式，仅需使用一个D正反器，但本 实用新型的主要概念在于比较OC讯号与时脉讯号CLK的时间点，因此凡根据此概念产生短 路检查讯号OSH者，皆应属于本实用新型的范围，而不限于使用图5所揭示的最精简实施方 式，例如，图6显示可对OC讯号与时脉讯号CLK进行逻辑运算，当两者同时存在时，表示输 出端发生短路，再由正反器221产生短路检查讯号0SH。此实施方式较图5所示多了一个逻 辑门，虽较不精简，但仍属本实用新型的范围。上述实施例中，切换式电源供应器10不限于可为AC-DC切换式电源供应器(AC-DC converter)，亦可为DC-DC切换式电源供应器(DC-DC converter)。举例而言，AC-DC切换 式电源供应器例如可如图1所示的现有技术中的切换式电源供应器10 ；而DC-DC切换式电 源供应器例如可为图7A与图7B所示的降压型(Buck)切换式电源供应器、图8A与图8B所 示的升压型(Boost)切换式电源供应器、图9A与图9B所示的反压型(Inverter)切换式电 源供应器、图IOA与图IOB所示的升降压(Buck-Boost)切换式电源供应器、图IlA与图IlB 所示的升反压(Inverter-Boost)切换式电源供应器。以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相 同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，计时电路23的设定时间Tl与 T2可依实际电路需求来设定；又如，正反器不限于D型正反器221，亦可为其它形式的正反 器；再如，以高位准表示的讯号意义，亦可改以低位准来表示，并在电路中做相应的修改，例 如比较器211的正负输入端可作相应的变换等等。因此，所有各种等效变化，均应包含在本 实用新型的范围之内。
权利要求一种切换式电源供应器控制电路，其特征在于，包含一过电流判断电路，其接收一电流感测讯号，并将该电流感测讯号与一设定值比较后产生一过电流检查讯号；一时间比较电路，其接收该过电流检查讯号与一时脉讯号，并比较该过电流检查讯号与该时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及一计时电路，其具有一较长的第一设定时间与一较短的第二设定时间，且该计时电路分别接收该过电流检查讯号与该短路检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。
2.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该过电流判断电路包括 一比较器，用以比较该电流感测讯号与该设定值。
3.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该时间比较电路包括一 正反器，该正反器具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端与该时脉讯号耦接，且 该时脉输入端与该过电流检查讯号耦接。
4.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该时间比较电路包括 一逻辑门，该逻辑门接收该过电流检查讯号与该时脉讯号，当两者均存在时产生一输出讯号；以及一正反器，具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端接收该逻辑门的输出讯 号，且该时脉输入端接收该时脉讯号。
5.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该切换式电源供应器为 AC-DC切换式电源供应器或DC-DC切换式电源供应器。
专利摘要本实用新型提出一种切换式电源供应器控制电路，包含过电流判断电路，其接收电流感测讯号，并将电流感测讯号与设定值比较后产生过电流检查讯号；时间比较电路，其接收过电流检查讯号与时脉讯号，并比较过电流检查讯号与时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及计时电路，其具有较长的第一设定时间与较短的第二设定时间，且计时电路分别接收过电流检查讯号与短路检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。
文档编号G01R19/165GK201674213SQ201020204870
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者林宏霖 申请人:日隆电子股份有限公司