专利名称：交换式电源供应器的输出电压稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用以平顺地开启与关闭一交换式电源供应器的电压稳压器，并且更特别的，本发明是指一种电压稳压器，通过消除出现于一电源供应器的输出电压上的电源跳动，来稳定交换式电源供应器的输出电压。
然而，交换式电源供应器的电源品质经常是视其排除突然的干扰或是维持电源转换效率的能力而定。一个可能引起电源供应器的电源品质不稳定性的常见问题，是由邻近电源馈入线或电压总线间所产生的意外而导致的电压骤降(voltage sag or voltage dip)。电压骤降通常代表电压的方均根值(root-mean-square value，rms value)下降至低于其标称值(nominal value)的10％至90％，并且会持续一段特别长的时间，例如，数秒钟。在一交流电源中电压的骤降会大幅降低一电源供应器的可靠性。
在一电源供应系统中，电压断电的情况(brownout condition)代表主电源的严重下降。电压断电的危险在于其可连续重复数次，且通常会伴随一个接踵而至的突波(surge)，其可为一交换式电源供应器所预期能够接受的电压的数倍。在无数次的交换式电源供应器的电压断电测试(brownout test)中已经发现，若是输入电压突然下降而低于其标称值的约50％，输出电压仍然可受到控制。然而，若是输入电压突然下降而低于标称值的80％，输出电压将会脱离控制且开始剧烈地跳动。由电源供应器所产生的不稳定的输出电压，将可能损害到由电源供应器来供电的其它电子电路。
除了当输入电压突然下降至其标称值一预定的数量时所引起的电压断电问题外，当电源供应器激活时，一突波电流(surge current)可能会产生于电源供应器的输入端上。因此电源供应器的输出电压在激活时可能会产生过冲(overshoot)且可能会产生火花。为了限制在激活时由电源供应器的输入端大量涌入的电流，并且提供一个简易软激活(soft-start)电源供应器的方法，一个具有软激活功能的装置变得很有必要，以确保电源供应器的软激活操作。
有鉴于前述的问题，所需要的是可在电压断电期间及/或软激活过程中稳定电源供应器的输出电压的一输出电压稳压器。
本发明的第二目的在于提供一交换式电源供应器的输出电压稳压器，其可使交换式电源供应器能够平顺地激活。
为了实现上述目的，本发明设计出一种交换式电源供应器的输出电压稳压器，包含一电压比较器，该电压比较器将一直流电压与一参考电压做比较，并且根据比较结果，产生一输出信号；以及一控制开关，其是根据电压比较器的输出信号而受到偏压，并且提供一驱动信号给交换式电源供应器，以根据控制开关的一开/关状态而稳定交换式电源供应器的输出电压。
在本发明还揭示了一种交换式电源供应器，其包含一整流器，用以将自交流电源所接收的交流电压转换成经过整流的直流电压，一开关变压器，耦接至该整流器，并且包含一初级侧绕组以及一次级侧绕组，用以接收该经过整流的直流电压且经由该初级侧绕组在该次级侧绕组上产生交流电压，一开关装置，耦接至该开关变压器之初级侧绕组，用以通过开/关操作而将该经过整流的直流电压转换成交流电压，一输出部，耦接至开关变压器的次级侧绕组，用以提供具有一预定值的输出电压，一开关控制电路，其输出开关控制脉冲信号以控制开关装置的开/关操作，以及一输出电压稳压器，耦接于整流器与开关控制电路之间，是将由整流器所产生的直流电压与一参考电压做比较，并且根据一比较结果，提供一驱动信号，以驱动开关控制电路来稳定电源供应器的输出电压。
本发明的有益效果在于使用一输出电压稳压器来将开关控制电路的反馈脚位的状态，在输入交流电压Vac在某一范围内时夹钳至一逻辑低状态，使得自开关变压器的初级侧至输出部的完全的能量传送可以得到确保，并且输出电压得以稳定下来。不论交换式电源供应器是处于电压断电的情况或是激活的情况下，其输出电压可通过控制传送至开关控制电路的反馈量来稳定下来。
本发明的内容与本发明的优点与特征，在下面配合实施例与下列附图作详细说明。
其中，附图标记说明如下11电磁干扰滤波器12全波整流器13开关装置14开关变压器15开关控制电路16输出部17输出电压稳压器21电压比较器22控制开关开关控制电路15可使用由On Semiconductor公司所制造的NCP1200脉冲宽度调变电流模式控制器(PWM current-mode controller)，并且其脚位说明的编辑图表列于下表中以做参考。
表一由On Semiconductor公司所制造的NCP1200脉冲宽度调变电流模式控制器的编辑图表
请参见
图1，本发明的特征由一输出电压稳压器17来突显。该输出电压稳压器17加入于交换式电源供应器中，并且耦接于整流器12的一输出端以及通过引线18连接到开关控制电路15的一反馈脚位(FB pin)之间。将输出电压稳压器17加入一交换式电源供应器的主要目的在于，若是输入交流电压Vac正在经历电压骤降的过程或是经历激活的过程，将开关控制电路15的反馈脚位驱动至一逻辑状态，以便控制输出电压Vo而不会使其产生跳动。如图2所示，显示了深入研究输出电压稳压器17的一详细电路结构。根据本发明的典型实施例的输出电压稳压器17主要包含一电压比较器21，其将由全波整流器12所产生的输入交流电压Vac的直流成份Vdc与一参考电压Vref做比较，并且根据其中所提供的一比较结果产生一输出信号，以及一控制开关22，例如一双极接面晶体管(BJT)开关，其自电压比较器21接收该输出信号，并且根据电压比较器21的输出信号以提供一驱动信号来驱动开关控制电路15的反馈脚位。
较佳者，电压比较器21可使用LM358单供应(single supply)双运算放大器(dual-operational amplifier)，也是由On Semiconductor公司所制造。
根据本发明的输出电压稳压器17的操作将参照图1、图2以及图3来详细解说。
假设输入交流电压Vac自0缓慢地增加，由全波整流器12所产生的输入交流电压Vac的直流成份Vdc也会相应地增加。同样地，开关变压器14的辅助绕组Na开始由电压供应脚位VCC将供应电压释放至开关控制电路15。开关控制电路15的电压供应脚位VCC也同样地作用于输出电压稳压器17的电压比较器21之第8号脚位。再者，使用于电压比较器21的参考电压Vref是由将供应电压VCC以电压分压器R29，R30所决定的比例来分压而产生。
当供应电压VCC大于齐纳二极管(zener diode)ZD1的电压时，施加于电压比较器21的非反相输入端(non-inverting input terminal)的参考电压会变的不稳定。此时，施加于电压比较器21的非反相输入端的参考电压Vref大于施加于电压比较器21的反相输入端的电压，因此电压比较器21送出具有一高逻辑状态的一输出信号至BJT开关22的基极端(base terminal)。BJT开关22则会受到偏压而导通，并且从而送出一驱动信号至开关控制电路15的反馈脚位，以将开关控制电路15的反馈脚位导通至地。当输入交流电压Vac持续增加而到达施加于电压比较器21的反相输入端(inverting terminal)的电压大于施加于非反相输入端的电压的点，电压比较器21的输出信号的逻辑状态会变成逻辑低(low)，并且BJT开关22会受到偏压而截止。此时，开关控制电路15的反馈脚位的状态会成为逻辑高(high)，并且开关控制电路15开始由驱动脉冲脚位(DRV pin)输出开关控制脉冲信号，以驱动开关装置13。在此同时，电源供应器的输出电压开始上升且会受到控制而不会产生跳动。
以下对本发明的交换式电源供应器执行一电压断电测试。在电压断电的条件下，输入交流电压Vac会下降。当Vac持续下降至使得施加至电压比较器21的反相输入端的电压小于施加于电压比较器21的非反相输入端的电压的电平，电压比较器21的输出信号的状态会上升成为逻辑高且BJT开关22会受到偏压而导通。开关控制电路15的反馈脚位将会再度导通至地以关闭开关控制电路15。此时输出电压Vo会下降至0V而不会产生跳动。
根据上述说明，在一交换式电源供应器中使用输出电压稳压器17乃是用以当输入交流电压Vac位于某一电压电平范围内时，将开关控制电路15的反馈脚位的状态夹钳至一逻辑低状态，以便确保将能量自开关变压器14的初级侧完全地传送至位于开关变压器14的次级侧上的输出部16。通过将本发明的输出电压稳压器导入交换式电源供应器中，产生在电源供应器的输出电压的信号跳动便可消除，并且因此可轻易地得到一个稳定的输出电压。
通过上述的说明，很显然的是本发明的基本原理在于使用一输出电压稳压器来将开关控制电路的反馈脚位的状态，在输入交流电压Vac在某一范围内时夹钳至一逻辑低状态，使得自开关变压器的初级侧至输出部的完全的能量传送可以得到确保，并且输出电压得以稳定下来。不论交换式电源供应器是处于电压断电的情况或是激活的情况下，其输出电压可通过控制传送至开关控制电路的反馈量来稳定下来。
本发明已由上述的实施例详细叙述，本技术领域的普通技术人员所作出的等效结构变换，均包含在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种电源供应器的输出电压稳压器，其特征在于，包含一电压比较器，将一直流电压与一参考电压做比较，并且根据一比较结果，产生一输出信号；以及一控制开关，根据该输出信号而受到偏压，并根据该控制开关之一开/关状态提供一驱动信号给该电源供应器，以稳定该电源供应器的一输出电压。
2.如权利要求1所述的输出电压稳压器，其特征在于，该电压比较器由一双运算放大器所组成，而该控制开关由一双极接面晶体管所组成。
3.一种电源供应器，其特征在于，包含一整流器，用以将自一交流电源所接收的交流电压转换成为直流电压；一开关变压器，耦接至该整流器且包含一初级侧绕组以及一次级侧绕组，以通过该初级侧绕组在该次级侧绕组上产生交流电压；一开关装置，耦接至该开关变压器的该初级侧绕组，用以通过开/关操作将一经过整流的直流电压转换成交流电压；一输出部，耦接至该开关变压器的该次级侧绕组，用以提供具有一预定值的一输出电压；一开关控制电路，其输出开关控制脉冲信号以控制该开关装置的开/关操作；以及一输出电压稳压器，耦接于该整流器以及该开关控制电路之间，是将该直流电压与一参考电压做比较，并且根据比较结果，提供一驱动信号以驱动该开关控制电路来稳定该输出电压。
4.如权利要求3所述的电源供应器，其特征在于，还包含一电磁干扰滤波器，耦接至该整流器，用以消除出现于自一交流电源延伸出来的电源线间的噪音信号。
5.如权利要求3所述的电源供应器，其特征在于，该开关变压器还包含一辅助绕组。
6.如权利要求5所述的电源供应器，其特征在于，该开关控制电路是由该开关变压器的该辅助绕组来电源驱动。
7.如权利要求3所述的电源供应器，其特征在于，该开关装置由一功率金属氧化物半导体场效晶体管所组成。
8.如权利要求3所述的电源供应器，其特征在于，该输出电压稳压器还包含一电压比较器，该经过整流的直流电压与一参考电压做比较，并且根据比较结果，产生一输出信号；以及一控制开关，根据该输出信号而受到偏压，并且提供一驱动信号给该开关控制电路，以根据该控制开关的一开关状态控制该电源供应器的该输出电压。
9.如权利要求8所述的电源供应器，其特征在于，该电压比较器由一双运算放大器所组成。
10.如权利要求8所述的电源供应器，其特征在于，该控制开关由一双极接面晶体管所组成。
全文摘要
本发明公开了一种用以通过消除出现在交换式电源供应器的输出电压上的电源跳动，来稳定一交换式电源供应器的输出电压的输出电压稳压器。该输出电压稳压器主要包括一电压比较器，将一直流电压与一参考电压做比较，并且根据一比较结果，产生一输出信号，以及一控制开关，其是根据该电压比较器的输出信号而受到偏压，并且提供一驱动信号给电源供应器，以根据该控制开关的一开/关状态来稳定电源供应器的输出电压。
文档编号G05F1/10GK1430121SQ0310190
公开日2003年7月16日 申请日期2003年1月23日 优先权日2003年1月23日
发明者雅各瓊哈艾威, 派雅风邦罗恩沙瓦德 申请人:台达电子工业股份有限公司, 泰商泰达电子公司