专利名称：绕阻电压取样控制电源转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源转换器，特别是指一种绕阻电压取样控制电 源转换器。
背景技术：
交换式电源转换器具效率较高、体积小的特点，目前大量广泛应用在各式电子装置上，如图9所示即为习知一返驰式转换器的电路架构的一，并其电路架构主要具输入电路r 、变压器Ti，、输出电路2，、光耦合器3，，并该输入电路l，连接输入电源Vin,并主要具 开关作用晶体管Q1，、控制器ll，，并该晶体管Q1，连接变压器T1，的一次侧绕组，而控制器ir可作pwm控制，并输出端连接晶体管Ql，，并输入端FB连接光耦合器3， 一端；又输出电路2，连接变压 器T1，的二次侧绕组，并其输出端电压Vout并联光耦合器3，另一 端，使得光耦合器3'将输入电路1'与输出电路2'隔离，并将输出端电源vout回授至输入电路r的控制器ir ，使得控制器ir可对应输出以控制开关晶体管Ql，动作稳定输出电压。前述电路的输出电压稳定性必须藉由光耦合器3，回授控制，但 该光耦合器3，的特性将直接影响系统稳定性及可靠性，例如该光耦 合器3，的耦合效率将直接影响输出端电压Vout的精确性，又若利 用光耦合器3，作充电器(图中未标示)定电流功能必须额外增加元件 以补偿光耦合器的不稳定现象，将增加电路成本，且较多元件造成待 机损耗大缺失。图10所示为习知二返驰式转换器电路架构，主要具输入电路5'、 变压器T2，、输出电路6，，并其输入电路5，连接输入电源Vin， 并具开关作用晶体管Q2，、控制器51'，而该晶体管Q2，连接变压 器T2， 一次侧第一绕组N1，，又控制器51，的输出端连接晶体管Q2，， 并输入端连接变压器T2，的一次側第二绕组N2，，并该控制器51， 为P丽控制器；又输出电路6，连接变压器T2，的二次侧第三绕组 N3，，并具输出端电压Vout，使得控制器51，感测由变压器T2， 二 次侧回授至变压器T2，的一次侧绕组的电压变化，并控制晶体管Q2， 对应开、关动作以控制输出端电压Vout。前述电路虽然组件最精简，但如图ll所示，因变压器回授至一 次侧绕组的电压VN2，因变压器的漏感造成电压变动AV,而该控制 器51，的输入端FB直接取决于变压器T2，的回授变动电压，其电压 参考点可能为图中所示a， 、 b， 、 c， 、 d， 、 e，的其中一点，造成 电路系统稳定度、可靠度不佳、空载输出电压稳定性差、动态稳压效 能差缺失。发明内容本发明的目的是提供一种绕组电压取样控制电源转换器，使输出 电路具有稳定的输出电压，即使得电路系统更稳定、可靠。为实现上述目的，本发明采用如下方案 一种绕阻电压:f又样控制 电源转换器，包含有 一输入电路，具输入端，至少具一开关元件、 一控制开关元件动作的控制器、 一绕阻电压取样装置； 一变压器，具 一次侧绕阻连接前述开关元件及绕阻电压取样装置，并具二次侧绕 阻； 一输出电路，连接变压器二次侧绕阻，并具输出端；前述绕阻电 压取样装置检知变压器一次侧绕阻电压的设定参考点电压，并使前述 控制器可作因应控制。上述绕阻电压取样装置检知变压器一次侧绕阻电压的急速下降 负缘电压。上述绕阻电压取样装置具负缘检知电路、电压随耦电路、电流源 控制电路、保持电容器，并具输入端、输出端、接地端。上述负缘检知电路的输入侧电性连接输入端，并输入端连接变压 器一次侧绕阻，并输出侧连接电流源控制电路，又该电压随耦电路的 输入侧电性连接变压器一次侧绕阻，并输出侧连接电流源控制电路、 保持电容器、输出端，且可跟随变压器一次侧绕阻电压；又电流源控 制电路连接电压随耦电路及负缘检知电路的输出侧及输出端；又保持 电容器连接输出端。上述负缘检知电路的输入侧与输出端间设置整流二极管，又电压 随耦电路连接分压电阻，并具晶体管，并其C极连接整流二极管，B 极连接分压电阻，E^L连接电流源控制电路及输出端；又电流源控制 电路具晶体管，并其C极连接电压随耦电路的晶体管E极、输出端， B极连接负缘检知电路，E极接地；又保持电容器正极连接输出端。上述绕阻电压取样装置可整合于一具三接脚的集成电i 各，并具输 入端、输出端、4妄地端接脚。上述负缘检知电路具一积纳二极管、 一电容器、 一电阻，并该积 纳二极管一端连接整流二极管，并另一端连接前述电阻，又该前述电 阻连接电流源控制电路，又该电容器二端分别连接输入端及前述电 阻。上述负缘检知电路具电流镜电路。
上述负鍵4企知电路具第三、四晶体管、第六、七电阻、第二电容 器，又该第三、四晶体管的E极连接整流二极管，并其B极连接，又 其C极分别串接第六、七电阻形成电流镜电路，又该第六电阻并接第 二电容器，并第七电阻连接电流源控制电路。上述第二电容器放电时间大于绕阻电压由负缘下降至低电位时间。上述负桑4^r知电路具比较器。上述负*如险知电路具一比较器、整流二极管、第十、十一、十二 电阻、第三电容器，并该比较器的正、负输出端分别串接一整流二极 管，并该整流二极管连接输入端，又于一整流二极管串接第三电容器 接地，并该整流二极管与比较器负端间串接第十电阻，而该第十电阻 一端连接第三电容器，并又连接第十一电阻接地，《吏得第八、九电阻 形成第三电容器放电路径，又该比较器的输出端连接第十二电阻与电 流源控制电路连接。上述第三电容器放电时间大于绕阻电压由负缘下降至低电位时间。上述输入电路的控制器可为PWM控制器或PFC控制器。 采用上述方案，本发明主要是于输入电路中位于变压器一次侧设 有一绕组电压取样装置，该绕组电压取样装置可4全知变压器一次侧绕 组的设定参考点电压，并输出可影响控制器的输入电压值，使控制器 可因应控制变压器一次侧的开关元件的开、关动作以使输出电路具稳 定输出电压，且本发明不须光耦合元件，其可靠度高、对应功能要求 不多应用成本最低，并可使电路系统更稳定、可靠。
图1为本发明第一实施例电源转换器电路架构示意图； 图2为本发明第一实施例绕阻电压取样装置电路架构示意图； 图3为本发明第一实施例的第一绕阻电压取样装置电路示意图； 图4为本发明第一实施例绕阻电压取样装置动作波形示意图； 图5为本发明第一实施例的第二绕阻电压取样装置电路示意图； 图6为本发明第一实施例的第二绕阻电压取样装置的绕阻电压 VI与RC》文电时间对比示意图；图7为本发明第一实施例第三绕阻电压取样装置电路示意图；图8为本发明的第二实施例电源转换器电路架构示意图；图9为习知一返驰转换器电路架构示意图；图IO为习知二返驰转换器电路架构示意图；图11为习知二返驰转换器电路回授一次侧绕阻电压波形及取样 电压参考点示意图。主要元件符号说明1输入电3各Vinl命入端11开关元件12控制器13绕阻电压取样装置T变压器Nl、 N2—次侧绕阻N3二次侧绕阻2输出电路Vout车俞出端131负缘检知电路132电压随井禺133电流源控制电路C保持电容器134输入端135输出端136接地端13a绕阻电压:f又样装置Rl、 R2、 R3电阻Dl整流二才及管D2积纳二才及管Ql、 Q2晶体管Cl电容器D3整流二才及管11、 12电流Fl、 F2负缘FB输入端VI、 V2、 V3、 V4、 VS电压13b绕阻电压取样装置R4、 R5、 R6、 R7电阻Q3、 Q4、 Q5晶体管C2电容器C3电容器R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12电阻D4、 D5整流二极管131a比较器Q7、 Q8晶体管121控制器1，输入电路ir控制器Tl'变压器Ql'晶体管2'输出电路3'光耦合器输入电路5，控制器51'晶体管Q2，变压器T2，输出电路6'第一绕阻N1，第二绕阻N2，第三绕阻N3，具体实施方式
本发明主要包括一输入电路、 一变压器、 一输出电路，并该输入 电路至少具一开关元件， 一控制开关元件动作的控制器， 一绕组电压 取样装置，并该绕组电压取样装置检知变压器一次側绕组急速下降的负缘电压，并输出可影响控制器的输入电压值；又变压器具一次侧绕 组连接前述开关元件及绕组电压取样装置，又具二次側绕组；又输出 电路连接变压器二次側绕组，并具输出端；藉此前述绕组电压取样装 置可检知变压器一次侧绕组电压的设定参考点电压，并使控制器可作 因应控制。本发明的绕组电压取样装置具负纟i^r知电路、电压随耦电路、电 流源控制电路、保持电容器，并具输入端、输出端、接地端，而该输 出端连接控制器输入端，又该负桑i4企知电路的输入侧电性连接输入
端，并输入端连接变压器一次侧绕组，并输出侧连接电流源控制电路， 又该电压随耦电路的输入侧电性连接变压器一次侧绕组，并输出侧连接电流源控制电路、保持电容器、输出端；又电流源控制电路连接电 压随耦电路及负^4企知电路的输出侧及输出端；又保持电容器连接输 出端；藉之使绕组电压取样装置可检知负缘位置电压再输入控制器， 使控制器可因应控制开关元件开、关动作以使输出电路具稳定输出电 压，且本发明不须光耦合元件，可靠度高、对应功能要求不多应用成 本最低、效率高。以下藉由具体实施例并参考附图对本发明做详细说明 请参阅图l所示，本发明第一实施例包含一输入电路l、 一变压 器T、 一输出电路2，并该输入电路1具输入端Vin， 一开关元件ll， 而该开关元件11为晶体管，并亦可为M0SFET或其它开关作用的个别 元件或组合元件，又具控制开关元件11动作的控制器12,并该控制 器12可为PWM控制器，并其输出连接开关元件11,又具一绕组电压 取样装置13，并该绕组电压取样装置13连接变压器T的一次侧绕组 N2,并输出至控制器12的输入端FB。变压器T，具一次侧绕组N1、 N2分别连接前述开关元件11、绕 组电压取样装置13，又具二次侧绕组N3。输出电路3，连接变压器T二次侧绕组N3，并具输出端Vout。 请参阅图2所示，本发明的绕组电压取样装置13具负*彖冲企知电 路131、电压随耦电路132、电流源控制电路133、保持电容器C，并 具输入端134、输出端135、接地端136，又该负缘检知电路131的 输入侧电性连接输入端134,并设置整流二极管，其输入端134连接 变压器T一次侧绕组N2，并输出侧连接电流源控制电路133,又该电 压随耦电路132的增益AV-1，输入侧电性连接变压器T的一次侧绕 组N2，输出侧连接电流源控制电路133、保持电容器C、输出端135， 且电压随耦电路132连接分压电阻以导入分压电压；又电流源控制电 路133连接电压随耦电路132及负缘检知电路131的输出侧及输出端 135;又保持电容器C连接输出端135。本发明绕组电压取样装置的负缘检知电路可具多种类同功能的 电路架构，并如图3为本发明的第 一绕组电压取样装置13a电路架构， 整流二极管Dl连接输入端134，第一、第二分压电组Rl、 R2连接电 压随耦电路132,并该第一电阻Rl连接整流二极管Dl;又负缘检知 电路131具一积纳二极管D2、 一第一电容器C1、 一第三电阻R3，并 该积纳二极管D2 —端连接整流二极管Dl,另一端连接第三电阻R3， 又该第三电阻R3连接电流源控制电路133，该第一电容器Cl 二端分 别连接输入端134及第三电阻R3;又电压随耦电路132具第一晶体 管Q1，并其C极连接整流二极管Dl， B极连接分压电组R1、 R2的分压接点，E极连接电流源控制电路133及输出端135;又电流源控制 电路133具第二晶体管Q2，并其C极连接第一晶体管Q1 E极、输出 端135， B极连接负缘检知电路131的第三电阻R3， E极接地；又保 持电容器C正极连接输出端135。请一并参阅图1至图4所示，本发明第一绕组电压取样装置13a 的输入端134输入回授至变压器一次侧的绕组电压VI，并于TA时间 (开关元件11 0FF)该绕组电压VI由电阻Rl、 R2分压，其分压的电 压为V3，并使晶体管Q1导通，且对保持电容器C充电，而该电压V3 跟随V1电压，又该电压VI由整流二极管Dl、积纳二极管D2、电阻 R3使晶体管Q2导通，并其电流为II，且绕阻电压V1可对电容器C1 充电，而前述流经晶体管Ql的电流12远大于电流II,并积纳二极 管D2的电压、电阻R3阻抗值对应输出电路2的输出电压Vout设置。图4所示的TB时间回授的绕组电压VI急速下降时其负缘为Fl, 并该负缘F1产生时电压下降使绕阻的电流不能流经积纳二极管D2、 电容器Cl,使得晶体管Q2不导通、电流I1为零，并此时保持电容 器C的电流不能由晶体管Q2放电，且绕阻电压VI持续下降时虽然晶 体管Ql、 Q2截止，但输出端135仍具保持电容器C的直线DC状态电 压，其电压如图4所示VS,使得输入控制器12的参考电压可为对应 该负缘Fl电压，并使控制器12可根据该参考电压控制开关元件11 作因应控制及调整适当输出电路2的输出电压Vout。前述负缘Fl作参考点电压为转换器转态时转换器电路系统的电 流最小状态，并为电路上寄生电阻产升压降最小时，因而可具精确参 考值，并使本发明可排除图4所示变压器T的漏感造成回授绕组电压 VI的变动电压AV影响，使控制器12可依据该精确参考值作因应控 制。本发明下一时序TC时间假设回授绕组电压VI降低，并使电压 V3降低，而因上一时序保持电容器C储存的电压VS大于电压V3，使 得晶体管Q1不导通，而该绕阻电压VI仍可由电容器C1、电阻R3令 晶体管Q2导通，佳_得保持电容器C的电压V4可由晶体管Q2放电， 直到电压V4小于电压V3减晶体管Ql的VBE电压时晶体管Ql可导通， 并使电流12可再对保持电容器C充电，使得输出电压V4可由晶体管 Ql决定，并可跟随电压V3及绕阻电压VI，又当负缘F2产生时可再 令晶体管Q2截止，并使电压V4具对应此时负缘电压再输入控制器 12，使得控制器12可依据每一时序的负缘电压作参考电压以精确控 制开关元件11的导通、不导通时间以精确控制输出电路2的输出电 压。请参阅图5，本发明的第二绕组电压取样装置13b电路，并该电 路与前述第一绕组电压取样装置电路差别在负缘检知电路，而该绕組
电压取样装置13b具一整流二极管D3连接输入端134，并具第四、 五分压电阻R4、 R5连接电压随耦电路132,又负缚^险知电路132具 第三、四晶体管Q3、 Q4、第六、七电阻R6、 R7、第二电容器C2，又 该第三、四晶体管Q3、 Q4的E极连接整流二极管D3，并其B极互为 连接，又其C极分别串接第六、七电阻R6、 R7形成电流镜电路，又 该第六电阻R6并接第二电容器C2，并第七电阻R7连接电流源控制 电路133;又电压随耦电路132具第五晶体管Q5，并其C极连接整流 二极管D3， B极连接分压电阻R4、 R5， E极连接电流源控制电路133 及输出端135;又电流源控制电路133具第六晶体管Q6，并其C极连 接第五晶体管Q5E极、输出端135， B极连接第七电阻R7， E极接地； 又保持电容器C正极连接输出端135。请一并参阅图4、图5,本发明的绕组电压取样装置13b动作时 于TA时间绕组电压VI使电压随耦电路132的晶体管Q5导通，并V3 电压跟随电压Vl,且对保持电容器C充电至电压V4,又绕组电压V1 令晶体管Q3、 Q4导通产生相同的电流I2、 II,并使电流源控制电路 133的晶体管Q6导通，而该12电流可对电容器C2充电。又负缘Fl产生及TB时间时因绕组电压VI急速下降至小于电容 器C2上的电压，使得晶体管Q3截止，并使晶体管Q4、 Q6截止，使 得电压V4可具保持电容器C的电压V4,并此时电容器C2可由电阻 R6放电，而如图6所示，电容器C2的放电RC时间大于绕组电压VI 由负缘F1下降至^f氐电位时间，因而于TB时间时晶体管Q6保持不导 通，并使输出端135可保持输出DC状态VS电压至控制器12,使得 控制器12可配合该精确负缘参考电压作因应控制。又当TC时间时绕阻电压VI可再令晶体管Q6导通，并使保持电 容器C可储存该另 一时序的负缘F2参考电压。请参阅图7，本发明第三绕阻电压取样装置13C具另一负缘检知 电路，并其电路具一整流二极管D4连接输入端134,并具第八、九 分压电阻R8、 R9连接电压随耦电路132，又负缘检知电路131具一 比较器131a、整流二极管D5、第十、十一、十二电阻RIO、 Rll、 R12、 第三电容器C3，并该比较器131a的正、负输出端分别串接整流二极 管D4、 D5,并该整流二极管D5连接输入端134,又于整流二极管D5 串接第三电容器C3接地，并该整流二极管D5与比较器131a负端间 串接第十电阻RIO，而该第十电阻R10—端连接第三电容器C3，并又 连接第十一电阻Rll接地，使得第十、十一电阻形成第三电容器C3 放电路径，又该比较器131a的输出端连接第十二电阻R12与电流源 控制电路133连接；又电压随耦电路132具第七晶体管Q7,并其C 极连接整流二极管D4， B极连接第八、九分压电组R8、 R9， E极连接 电流源控制电路133及输出端135;又电流源控制电路133具第八晶
体管Q8，并其C极连接第七晶体管Q7 E极、输出端135， B极连接 第十二电阻R12, E极接地；又保^电容器C正极连接输出端135。请一并参阅图4、图7，本发明的第三绕阻电压取样装置13C动 作时于TA时间绕阻电压VI可令晶体管Q7导通，并对保持电容器C 充电，又该绕阻电压VI由二^f及管D5对电容器C3充电，而输入至比 较器131a负端电压为经由电阻RIO、 Rll分压的电压，J吏得比较器 131a负端电压小于正端电压，并使比较器131a可输出正压令晶体管 Q8导通，又当TB时间负缘F1产生时该负缘F1急速下降电压小于电 容器C3电压，使得晶体管Q8截止，并可检知该负缘F1电压，而此 时电容器C3可由电阻R10、 Rll放电，并类同前述第二绕阻电压取样 装置13b，其电容器C3放电时间大于绕阻电压VI由负缘F1下降至 低电位时间，使得输出端135电压可保持DC状态参考电压以使控制 器12作因应控制。本发明的绕阻电压取样装置13可整合一具三接脚的集成电路， 并具输入端、输出端、接地端接脚，使得本发明可易于量产，并可易 于设置在一^:转换器上，可具较佳经济效益。请参阅图8,本发明除可做第一实施例PWM控制器输入参考电压， 亦可提供第二实施例单级隔离式PFC转换器使用，并使PFC控制器 121输入负缘参考电压，并可具本发明诉求功效。前述实施例为本发明的例示，并非用以作为本发明申请专利范围 限制，而本发明的负^4企知电路设计可检知靠近负缘位置的设定参考 点即可具有较习知电路精确性功能，因而类同于前述本发明精神设计 亦应属于本发明范畴内，本发明可在本发明精神内改变及修正。
权利要求
1、 一种绕阻电压取样控制电源转换器，其特征在于包含有， 一输入电路，具输入端，至少具一开关元件、 一控制开关元件动作的控制器、 一绕阻电压取样装置；一变压器，具一次侧绕阻连接前述开关元件及绕阻电压取样装 置，并具二次侧绕阻；一输出电路，连接变压器二次侧绕阻，并具输出端； 而且前述绕阻电压取样装置检知变压器一次侧绕阻电压的设定 参考点电压，并使前述控制器可作因应控制。
2、 如权利要求1所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于绕阻电压取样装置斥企知变压器一次侧绕阻电压的急速下降负缘 电压。
3、 如权利要求1所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于绕阻电压取样装置具负缘检知电路、电压随耦电路、电流源控 制电路、保持电容器，并具输入端、输出端、接地端。
4、 如权利要求3所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘检知电路的输入侧电性连接输入端，并输入端连接变压器 一次侧绕阻，输出侧连接电流源控制电路，又该电压随耦电路的输入 侧电性连接变压器一次側绕阻，并输出侧连接电流源控制电路、保持 电容器、输出端，且可跟随变压器一次侧绕阻电压；又电流源控制电 路连接电压随耦电路及负*|^知电路的输出侧及输出端；又保持电容 器连接输出端。
5、 如权利要求4所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘4企知电路的输入侧与输出端间设置整流二极管，又电压随 耦电路连接分压电阻，并具晶体管，其C极连接整流二极管，B极连 接分压电阻，E极连接电流源控制电路及输出端；又电流源控制电路 具晶体管，其C极连接电压随耦电路的晶体管E极、输出端，B极连 接负缘检知电路，E极接地；又保持电容器正极连接输出端。
6、 如权利要求3所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于绕阻电压取样装置可整合于一具三接脚的集成电路，并具输入 端、输出端、接地端4矣脚。
7、 如权利要求5所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘检知电路具一积纳二极管、 一电容器、 一电阻，该积纳二 极管一端连接整流二极管，另一端连接前述电阻，又该前述电阻连接 电流源控制电路，又该电容器二端分别连接输入端及前述电阻。
8、 如权利要求5所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘检知电路具电流镜电路。
9、 如权利要求8所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘检知电路具第三、四晶体管、第六、七电阻、第二电容器， 又该第三、四晶体管的E极连接整流二极管，并其B极连接，又其C 极分别串接第六、七电阻形成电流镜电路，又该第六电阻并接第二电 容器，并第七电阻连接电流源控制电路。
10、 如权利要求9所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于第二电容器放电时间大于绕阻电压由负缘下降至低电位时间。
11、 如权利要求5所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于负缘检知电路具一比较器。
12、 如权利要求11所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特 征在于负^4企知电路具一比较器、整流二极管、第十、十一、十二 电阻、第三电容器，该比较器的正、负输出端分别串接一整流二极管， 并该整流二极管连接输入端，又于一整流二极管串接第三电容器接 地，并该整流二极管与比较器负端间串接第十电阻，而该第十电阻一 端连接第三电容器，并又连接第十一电阻接地，使得第八、九电阻形 成第三电容器放电路径，又该比较器的输出端连接第十二电阻与电流 源控制电路连接。
13、 如权利要求12所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特 征在于第三电容器放电时间大于绕阻电压由负缘下降至低电位时 间。
14、 如权利要求1所述的绕阻电压取样控制电源转换器，其特征 在于输入电路的控制器可为PWM控制器或PFC控制器。
全文摘要
本发明为一种绕阻电压取样控制电源转换器，包含一输入电路，具输入端，至少具一开关元件、一控制开关元件动作的控制器、一绕阻电压取样装置；一变压器，具一次侧绕阻连接前述开关元件及绕阻电压取样装置，并具二次侧绕阻；一输出电路，连接变压器二次侧绕阻，并具输出端；而且前述绕阻电压取样装置检知变压器一次侧绕阻电压的设定参考点电压，并使前述控制器可作因应控制，使本发明可具较佳控制精确性及效率，且可具良好经济效益。
文档编号H02M5/10GK101145737SQ200710009358
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月9日 优先权日2007年8月9日
发明者周重甫 申请人:周重甫