专利名称：控制器、电源供应器与控制方法
技术领域：
本发明是有关于一种关于电源供应器的保护电路。
背景技术：
为了转换效率以及产品体积的考虑，目前许多的电源供应器都是属于开关式电源供应器(switching mode power supply, SMPS)，控制一功率开关的导通与关闭，决定对于一电感元件的储能与释能，达到对负载供应所需要的规格的电源。举例来说，图1为已知的一 SMPS 10，其具有返驰式(flyback)架构。桥式整流器12对市电交流电源AC整流，在IN端提供一线电压电源Vin，其电压可能高达100伏特至300伏特。通过CS端，控制器18检测跨在电流检测电阻16的检测信号V。s，其在功率开关15导通时，代表流经变压器20的一次侧绕组24(primary winding)的电感电流。通过 GATE端来开关功率开关15，控制器18控制电感电流增加或减少。二次侧绕组(secondary winding) 22对于负载30提供输出电源VQUT。辅助绕组(auxiliary winding) 23对控制器 18提供操作电源Vrc。开关式电源供应器多需要有保护机制，预防一些不正常(abnormal)状况发生。一种常见的保护称为过电压保护，意指输出电源Vtm的电压过高而反应的保护措施，可能是把开关式电源供应器中的功率开关的关闭一长段时间。图2为一种普遍知道的过电压保护方法。图2中的过电压保护电路形成于控制器 18中。如果比较器32得知检测操作电源\c的电压高过参考电压Vkefi，就可能触发过电压保护。但是，因为漏感(leakage inductance)的原因，操作电源Vee的电压并不能精确地反应输出电源Vtm的电压。所以，图2的方法并不准确。图3为另一种普遍知道的过电压保护方法。一旦输出电源Vtm的电压高过齐纳二极管38所设定的电压时，光耦合器(photo-coupler) 36便拉低了比较器34的一输入端的电压，而触发了过电压信号SWP。只是，图3需要额外增加齐纳二极管38以及光耦合器 (photo-coupler) 36，对于产品成本与体积都有不良的影响。
发明内容
本发明的实施例提供一种控制器，用以控制一电源供应器的一功率开关。该电源供应器提供一输出电压。该控制器包含有一多功能端、一时间延迟器、一过电压检测装置、 以及一门控制器。该时间延迟器，用以于该功率开关被关闭(OFF)后，提供一延迟时间。该过电压检测装置(over voltage detection circuit)，于该延迟时间以后，比较该多功能端的电压与一参考电压，以触发一过电压信号。该过电压信号表示该输出电压超过一预设值。该门控制器，当该功率开关开启(ON)时，依据该多功能端的电压，来触发关闭该功率开关开。当该功率开关开启(ON)时，该多功能端的电压表示流经该功率开关的电流。本发明的实施例提供一种电源供应器。该电源供应器包含有一变压器，其包含有一主绕组以及一辅助绕组。一功率开关耦接于该主绕组。一检测电阻耦接于该功率开关与一接地电源线。一控制器具有一多功能端耦接至该检测电阻。一二极管与一第一电阻，串接于该辅助绕组与该多功能端之间。本发明的实施例提供一种控制方法，适用于一电源供应器。该电源供应器具有一功率开关，并提供一输出电压。于该功率开关导通时，依据一多功能端的电压，来触发关闭禁能一门信号，以关闭该功率开关。该多功能端的电压代表流经一电感元件的电流。于该功率开关关闭一段延迟时间后，检测该多功能端的电压。当该多功能端的电压高过一预定值，触发一过电压信号。
图1为已知的一 SMPS。图2与图3为普遍知道的过电压保护方法。图4为依据本发明所实施的一 SMPS。图5显示一部分的控制器以及控制器之外的元件。图6为图5中的信号波形图。图7为另一实施例，显示一部分的控制器以及控制器之外的元件。图8为依据本发明所实施的另一 SMPS。[主要元件标号说明]10开关式电源供应器12桥式整流器14电流检测电阻15功率开关16电流检测电阻18控制器20变压器22二次侧绕组23辅助绕组24一次侧绕组30负载32、34比较器36光耦合器38齐纳二极管43齐纳二极管50比较器52门控制器54时间延迟器55过电压检测装置56取样器58遮蔽器80、80aSMPS
82、82a控制器84二极管86、88电阻CS/0VP多功能端Smed中继信号Swp过电压信号Tdelay延迟时间Vaux电压Vcc操作电源Vcs电压Vg信号Vgate门信号Vout输出电源Vp短脉冲信号Veefi参考电压VEEF_0VP参考电压Vsamp取样信号
具体实施例方式图4为依据本发明所实施的一 SMPS 80。与图1的SMPS 10不同的，SMPS 80有齐纳二极管43、二极管84、电阻86与88、以及控制器82。控制器82可以是一单晶集成电路，有一多功能端CS/0VP。齐纳二极管43、二极管 84与电阻86串接于辅助绕组23与多功能端CS/0VP之间，而电阻88连接于多功能端CS/ OVP与电流检测电阻16之间。多功能端CS/0VP至少有两个功能a)电流检测；以及，b)过电压保护。当控制器82致能门信号VeATE，通过GATE端，开启功率开关15时，多功能端CS/0VP 的电压Vcs，会表示流经功率开关15的电流。此时，控制器82依据多功能端CS/0VP的电压 Ves，来决定何时禁能门信号VeATE，关闭功率开关15。在功率开关15关闭后，辅助绕组23的电压Vaux会大约反应二次绕组的电压，也大致反应了输出电源Vtm的电压。如果，电压Vaux低于齐纳二极管43与二极管84所预设的电压，那多功能端CS/0VP的电压V。s就会大约是0伏特。如果，电压Vaux高于那预设的电压， 那多功能端CS/0VP的电压V。s就会是一大于0伏特的值。为了预防漏感所导致的不准确的问题，控制器82会在功率开关15关闭一段延迟时间后，比较电压Vcs与一参考电压。如果电压Vcs高于这参考电压，就会触发一过电压信号，表示输出电源Vtm的电压已经超过了齐纳二极管43与二极管84所预设的电压的一相对应值。图5显示一部分的控制器82以及控制器82之外的元件。图6为图5中的信号波形图。控制器82具有时间延迟器54、过电压检测装置55、以与门控制器52。过电压检测装置55包含有取样器56与比较器50。当信号Ve为逻辑上的“1”时，门信号VGATE也为逻辑上的“1”，功率开关15导通，辅助绕组23的电压Vaux是负值，其受到二极管84的阻挡，所以不会影响到多功能端CS/0VP 的电压Vcs。所以，流经功率开关15的电流增加，电压Vcs也随之增加，如同图6所示。当电压V。s到一定程度时，门控制电路52会使信号Ve转态为逻辑上的“0”，关闭功率开关15。功率开关15 —关闭，辅助绕组23的电压Vaux —开始会振荡一段短时间，之后稳定于一正值，此正值大约比例于输出电源Vott的电压。时间延迟器54，于功率开关15被关闭后，提供一延迟时间TDEUY。延迟时间Tdeuy用以避免电压Vaux振荡所导致不准确问题。延迟时间Tdeuy之后，取样器56发出短脉冲信号VP，对多功能端CS/0VP的电压Vcs取样，产生取样信号VSAMP。在短脉冲信号Vp为逻辑上的“0”时，取样信号Vsamp接地，固定为0 ；在短脉冲信号Vp为逻辑上的“1”时，取样信号Vsamp等于电压V。s。如同先前所述的，如果输出电源 Vout的电压高，辅助绕组23的电压Vaux也会高。一旦，辅助绕组23的电压Vaux高到使齐纳二极管43崩溃了，会使取样信号Vsamp高于参考电压VKEF_WP，则比较器50触发过电压信号SQVP。 举例来说，被触发的电压信号Swp可使门控制器52在几个连续开关周期都一直维持信号Ve 于逻辑上的“0”。图7为另一实施例，显示一部分的控制器82a以及控制器82a之外的元件。图6 也可以为图7中的信号波形图。在图7中，比较器50与遮蔽器58可视为一过电压检测装置。在图7中，比较器50比较多功能端CS/0VP的电压与参考电压V ，以触发中继信号 S_。这个中继信号Smed绝大部分时间内是被遮蔽器58中的与门所遮蔽，只有当遮蔽器58 中的短脉冲信号Vp为逻辑上的“1”时，中继信号Smed的逻辑电平，就会通过，作为过电压信号Swp的逻辑电平。图7的实施例的其它操作原理可以参考图5的说明得知，不再累述。图8为依据本发明所实施的另一 SMPS 80a。与图4的SMPS 80不同的，SMPS 80a 没有齐纳二极管43。在图8中，于功率开关15关闭后，功能端CS/0VP的电压Vcs大约反应了辅助绕组 23的电压Vaux，也大致反应了输出电源Vqut的电压。所以，在功率开关15关闭一段延迟时间后，控制器82比较电压Vcs与一参考电压。如果电压Vcs高于这参考电压，就会触发一过电压信号，表示输出电源Vtm的电压已经超过了这参考电压所相对应的值。至于图8的控制器82的内部结构，可以依据图5与图7或是等同的电路来实施。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种控制器，用以控制一电源供应器的一功率开关，该电源供应器提供一输出电压， 该控制器包含有一多功能端；一时间延迟器，用以于该功率开关被关闭后，提供一延迟时间； 一过电压检测装置，于该延迟时间以后，比较该多功能端的电压与一参考电压，以触发一过电压信号，该过电压信号表示该输出电压超过一预设值；以及一门控制器，当该功率开关开启时，依据该多功能端的电压，来触发关闭该功率开关开；其中，当该功率开关开启时，该多功能端的电压表示流经该功率开关的电流。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，该过电压检测装置包含有一取样器，于该延迟时间后，对该多功能端的电压取样，以产生一取样信号；以及一比较器，比较该取样信号与该参考电压。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中，该过电压检测装置包含有一比较器，比较该多功能端的电压与该参考电压，以触发一中继信号；以及一遮蔽器，于该延迟时间内，遮蔽该中继信号，于该延迟时间后的至少一预定时间内， 以该中继信号作为该过电压信号。
4.一种电源供应器，包含有一变压器，包含有一主绕组以及一辅助绕组；一功率开关，耦接于该主绕组；一检测电阻，耦接于该功率开关与一接地电源线；一控制器，具有一多功能端耦接至该检测电阻；以及一二极管与一第一电阻，串接于该辅助绕组与该多功能端之间。
5.根据权利要求4所述的电源供应器，还包含有一第二电阻，耦接于该检测电阻与该多功能端之间。
6.根据权利要求4所述的电源供应器，还包含有一齐纳二极管，该齐纳二极管、该二极管与该第一电阻，串接于该辅助绕组与该多功能端之间。
7.—种控制方法，适用于一电源供应器，该电源供应器具有一功率开关，并提供一输出电压，该控制方法包含有于该功率开关导通时，依据一多功能端的电压，来触发关闭禁能一门信号，以关闭该功率开关，其中，该多功能端的电压代表流经一电感元件的电流；以及于该功率开关关闭一段延迟时间后，检测该多功能端的电压，其中，当该多功能端的电压高过一预定值，触发一过电压信号。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，该电源供应器包含有一辅助绕组、一齐纳二极管、一二极管与一第一电阻，该齐纳二极管、该二极管与该第一电阻串接于该辅助绕组与该多功能端之间。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，该电源供应器包含有一检测电阻以及一第二电阻，该检测电阻耦接于该功率开关与一接地电源线之间，该第二电阻耦接于该检测电阻与该多功能端之间。
全文摘要
控制器、电源供应器与控制方法。该电源供应器包含有一变压器，其包含有一主绕组以及一辅助绕组。一功率开关耦接于该主绕组。一检测电阻耦接于该功率开关与一接地电源线。一控制器具有一多功能端耦接至该检测电阻。一二极管与一第一电阻，串接于该辅助绕组与该多功能端之间。
文档编号H02M1/32GK102468757SQ20101055467
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者陈仁义, 黄国建 申请人:通嘉科技股份有限公司