专利名称：电源转换电路及转换控制器的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种电源转换电路及转换控制器，尤指一种具有保护启动功能的电源转换电路及转换控制器。
背景技术：
现今的电源转换电路主要可分为线性式和切换式电源供应器两种。线性式电源转换电路的电路简单、纹波小、电磁干扰小，然而电子组件较大，故电路体积大且重量重，而且转换效率低。切换式电源转换电路虽然电路较复杂，且纹波比较大、电磁干扰也比较大，但由于有转换效率高、空载时耗电小的优点，目前电源转换电路的市场乃以切换式电源转换电路为主流。电源转换电路的主要作用是将一输入电力进行转换成为合适的驱动电源以驱动 负载。而且为了避免电路的异常造成组件的毁损，甚至危及使用者的安全，电源转换电路会在侦测到电路异常时，停止提供电力至负载。然而，在电源转换电路刚启动而驱动电源未稳定时，会误判电路异常，故一般于启动后一预设时间周期暂停保护功能以避免误判。目前常见的保护有过高压保护、过低压保护、过电流保护等，为了避免预设时间周期过短仍可能遇到的电路保护误判，会以保护启动时点最晚的为基准，统一启动保护功能。然而，统一启动保护方式会使其它保护功能无法及时启动，造成保护上的漏洞，使电源转换电路无法全面地对电路进行保护。
发明内容
鉴于先前技术中的统一启动保护所造成的保护漏洞，本发明的目的在于提供一种转换控制器及电源转换电路，是以预定时序启动保护功能的方式，达到适时启动各保护功能，而减少保护上的漏洞。为达上述目的,本发明提供了一种转换控制器,用以控制一转换电路对一输入电源进行电力转换。控制器包含一工作周期控制单元、一保护启动控制单元以及一保护单元。工作周期控制单元根据一反馈信号控制该转换电路以进行电力转换。保护启动控制单元根据一计时电路的计时结果输出多个保护启动信号。保护单元用以侦测该转换电路并于判断该转换电路异常时产生一保护信号，工作周期控制单元根据保护信号停止运作，其中保护单元具有多个保护功能，依据多个保护启动信号启动对应的保护功能。本发明也提供了一种电源转换电路，包含一转换电路及一转换控制器。转换电路率禹接一输入电源以对输入电源的电力转换以驱动一负载。转换控制器根据代表负载的状态的一反馈信号，以控制转换电路进行电路转换，且于判断转换电路及负载的状态异常时启动多个保护功能中对应的保护功能以停止转换电路的电力转换。其中，转换控制器根据一启动信号以一预定保护启动程序启动多个保护功能。本发明是以预定时序启动保护功能的方式，达到适时启动各保护功能，而减少保护上的漏洞。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。
图I为根据本发明的一第一较佳实施例的保护启动控制单元的应用于一转换控制器的电路示意图；图2为图I所示实施例的对应时序图；图3为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路示意图；图4为根据本发明的一第二实施例的电源转换电路的电路示意·
图5为根据本发明的一第二较佳实施例的保护启动控制单元的应用于一转换控制器的电路示意图。主要组件符号说明保护启动控制单元100、200、300、400计时比较电路110、410比较器 112、114、116、411、412、413、414保护单元120、220、320、420或非门122、422与非门124、424转换电路130、230、330、430软启动电路205负载235、335工作周期控制单元240、340转换控制器250、350或门417、418电容C第一充电电流源Il第二充电电流源12充电电流调整开关SW参考信号VI、V1’、V2、V2’、V3欠压锁定保护信号UVLO启动信号EN保护信号PROT重设开关SWre电压Vc时间点tl、t2、t3、t4保护启动信号Pe、Pel、Pe2、Pe3保护功能电路P1、P2、P3输入开关SWf输入电源Vin
保护开关SWp保护电阻Rf授信号VFB转换电路230第一开关SWl第二开关SW2电感 L 输出电容Co电压侦测电路VD输出电压Vout软启动信号SS负载电流信号Ise电流侦测信号Cse负载电流Iload开关M二极管 D电压侦测信号Vse输入电阻Rin输入电容Cin齐纳二极管Ze
具体实施例方式请参见图1，为根据本发明的一第一较佳实施例的保护启动控制单元的应用于一转换控制器的电路示意图。保护启动控制单元100包含一计时电路，计时电路具有一电容C、一充电电路及一计时比较电路110，其中充电电路包含一第一充电电流源II、一第二充电电流源12以及一充电电流调整开关SW。计时比较电路110包含比较器112、114、116。上述三个比较器112、114、116的非反相输入端耦接电容C，而反相端分别接收参考信号Vl、V2、V3，其中参考信号Vl的准位低于参考信号V2的准位，而参考信号V2的准位低于参考信号V3的准位。另外，保护启动控制单元100包含一重设单元，接收一欠压锁定保护信号UVL0、一启动信号EN以及一保护信号PR0T，以决定保护启动控制单元的计时起点。重设单兀包含一与非门124及一重设开关SWre,当进行重设时,会对电容C放电,使电容C上的电压Vc归零，以便计时电路重新计时。在本实施例中，转换控制器尚未被启动(启动信号EN为低准位)、转换控制器所接收的驱动电压尚不足够高(欠压锁定保护信号UVLO为低准位)及电路异常(保护信号PROT为低高准位)其中任一情况发生时，与非门124将导通重设开关SWre以重设计时电路。因此,本实施例的保护启动控制单元100启动计时的时间点是根据启动信号EN等而决定，并在驱动电压不足或任何电路异常时，会重新启动。请同时参见图2,为图I所示实施例的对应时序图。当重设开关SWre于时间点t0被关断，电容C的电压Vc将开始上升，使比较器112、114、116分别于时间点tl、t2、t3依序输出高准位的保护启动信号Pel、Pe2、Pe3,以分别对应启动一保护单元120内的保护功能电路PU P2、P3,保护功能电路可以是过高压保护(Over Voltage Protection)电路、过低压保护(Under Voltage Protection)电路、过高电流保护(Over Current Protection)电路、或过低电流保护(Under Current Protection)电路、过高温保护(Over TemperatureProtection)电路等。于时间点t4,保护单元120中的任一保护功能电路P1、P2、P3于启动后侦测到对应侦测的电路状态有异常时，将透过或非门122输出低准位的保护信号PR0T，使转换控制器进入保护状态。同时，重设单元将电容C放电，使电压Vc归零。保护启动控制单元100可以同时控制一输入开关SWf，以决定是否停止输入电源Vin的电力继续输入至转换控制器所控制的转换电路130，使发生电路异常时电路中的组件不致毁损。输入开关SWf耦接于输入电源Vin及转换电路130之间。一保护开关SWp与一保护电阻Rf串联于输入电源Vin及接地之间，其连接点连接输入开关SWf的控制端。当保护启动控制单元100中的电容C的电压Vc归零时，将使保护开关SWp关断，此时保护开关SWp及保护电阻Rf的连接点电位将上升至与输入电源Vin等电位，使输入开关SWf亦关断而停止输入电源Vin的电力继续输入转换电路130。上述保护功能电路的启动顺序可依实际电路来决定，一般而言与输入电源越接近的电路保护起点越优先，电流保护也优先于电压保护，而规格较弱的组件的保护也优先于规格较强的组件的保护。因此，不同的电路设计会有不同的保护启动程序，本发明的保护启动控制单元可由设计者依据实际电路设计预定保护启动程序，并依此依序启动这些保护功倉泛。计时电路透过参考信号VI、V2、V3的准位及充电电路的充电电流设定，可以决定保护单元120中的保护功能电路P1、P2、P3的保护启动时间点的早或晚。另外，由于比较器有可侦测准位的范围限制，过低或过高的准位可能会因噪声等无法侦测，因此时间计时上可能有限制困难。因此本发明的充电电路可根据计时比较电路110的保护启动信号来调整充电电流的大小，以获得较短或较长时间的计时功能。在本实施例中，于时间to-ti中，充电电路以第一充电电流源11及第二充电电流源12的电流同时对电容C充电，电容C的电压Vc快速到达参考信号Vl的准位，使比较器112输出高准位的保护启动信号Pel时，充电电流调整开关SW将关断，此时充电电路仅以第一充电电流源Il的电流对电容C充电。另外，计时电路除利用电容的充电电位来决定各保护功能的启动点外，也可以使用频率产生器产生脉冲信号并计数脉冲信号次数的方式等习知常见的计时方式来计时。而电容充电的作法与已知软启动中利用电容充电来逐渐提高工作周期的作法类似，故上述两电路可以彼此结合使用。此部分请参见以下实施例的说明。请参见图3，为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路示意图。电源转换电路包含一转换电路230及一转换控制器250。转换电路230耦接一输入电源Vin以对输入电源Vin的电力转换以驱动一负载235。转换控制器250根据代表负载的状态的一反馈信号VFB，以控制转换电路进行电路转换。在本实施例中，转换电路230为一直流转直流降压转换电路，包含一第一开关SW1、一第二开关SW2、一电感L及一输出电容Co。转换控制器250根据一电压侦测电路VD所产生的反馈信号VFB控制第一开关SWl、第二开关SW2的导通与关断，以将输入电源Vin的电压降转为稳定的一输出电压Vout,以驱动负载235。转换控制器250包含了一保护启动控制单元200、一软启动电路205、一保护单元220以及一工作周期控制单元240。软启动电路205于接收启动信号EN后产生一软启动、信号SS，工作周期控制单元240接收软启动信号SS并据此进行一软启动程序，使第一开关Sffl的导通周期比重(工作周期)逐渐增加，以避免启动之初工作周期过快提高而造成的过大纹波(Ripple)。保护启动控制单元200根据启动信号EN决定计时起点，并依据预定启动程序输出多个保护启动信号Pe至保护单元220，以依序启动保护单元220对应的保护功能。在本实施例中，软启动信号SS为随时间准位上升的信号，可取代如图I中所示的电压Vc的功能，以做为保护启动控制单元200的计时根据。保护单元220侦测电路并且于判断转换电路及负载的状态异常时产生一保护信号PROT，使工作周期控制单元240停止运作。在本实施例中，保护单元220根据反馈信号VFB、负载电流信号Ise及电流侦测信号Cse，以分别判断输出电压Vout是否过高或过低、负载电流Iload是否过高或过低及输入电流是否过高或过低，并于上述任一电路异常状态发生时，或发生且经过预定时间时，产生保护信号PORT至工作周期控制单元240，使转换控制器250进入保护模式以停止转换电路230进行电路转换。保护信号PORT同时输出至保护启动控制单元200，使保护启动控制单元200的计时重设。请参见图4，为根据本发明的一第二实施例的电源转换电路的电路示意图。电源转换电路包含一转换电路330及一转换控制器350，用以将一输入电源Vin的电力进行转换以驱动一负载335,在本实施例中，负载335为一发光二极管模块。转换控制器350根据代表负载的电流状态的一电流侦测信号Cse (在本实施例以电流侦测信号Cse做为反馈信号)，以控制转换电路进行电路转换。在本实施例中，转换电路包含一开关M、一电感L及二极管D。一电流侦测电阻Rse耦接开关M以根据负载的电流产生电流侦测信号Cse。电压侦测电路VD耦接负载335的负端，根据负载335上的跨压产生一电压侦测信号Vse。一输入开关SWf f禹接于输入电源Vin及转换电路330之间。一保护开关SWp与一保护电阻Rf串联于输入电源Vin及接地之间，其连接点连接输入开关SWf的控制端。当转换控制器350判断电路发生异常时，会透过保护开关SWp与一保护电阻Rf而关断输入开关SWf，此时输入电源Vin的电力将停止输入至转换电路330，以达到保护转换电路330及负载335的功能。另外,一驱动电压电路包含一输入电阻Rin、一输入电容Cin及一齐纳二极管Ze，其耦接输入电源Vin以提供一驱动电压VDD给转换控制器350。转换控制器350包含了一保护启动控制单元300、一保护单元320以及一工作周期控制单元340。工作周期控制单元340根据电流侦测信号Cse判断负载335的电流， 并于负载335的电流到达依上限值时关断开关M，并于一固定关断时间后再度导通开关M，使负载335的电流维持在一预定范围内。工作周期控制单元340还根据一调光信号DIM对负载335进行脉冲调光(Burst Dimming)。保护启动控制单元300根据启动信号EN及调光信号DIM决定计时起点，并依据预定启动程序输出多个保护启动信号Pe至保护单元320，以启动保护单元320对应的保护功能。本实施例的保护启动控制单元300可于调光信号DIM代表为“0N”时重新启动计时，而于调光信号DIM代表为“OFF”暂停保护单元320的保护，以避免调光信号DIM代表为“OFF”时可能误判为电路异常。保护单元320侦测电路并且于判断转换电路及负载的状态异常时产生一保护信号PR0T，使工作周期控制单元340停止运作。在本实施例中，保护单元320根据电压侦测信号Vse及电流侦测信号Cse，以分别判断负载335中的发光二极管发生短路的个数是否过多、负载电流是否过高，并于上述任一电路异常状态发生且经过预定时间时，产生保护信号PORT至工作周期控制单元340，使转换控制器350进入保护模式以停止转换电路330进行电路转换。保护信号PORT同时输出至保护启动控制单元300，使保护启动控制单元300的计时重设。上述实施例是以预定的时序启动对应的保护功能，而且启动可以以一对一或一对多(即同一时间点启动多个保护)方式启动这些保护功能。另外，本发明仍可根据电路状态加以判断哪些保护功能可以提早启动，以达到更好的保护。
请参见图5，为根据本发明的一第二较佳实施例的保护启动控制单元的应用于一转换控制器的电路示意图。保护启动控制单元400包含一电容C、一充电电路及一计时比较电路410,其中充电电路包含一第一充电电流源II、一第二充电电流源12以及一充电电流调整开关SW。计时比较电路410包含比较器411、412、413、414以及或门417、418。比较器412、414的非反相输入端耦接电容C，而反相端接收参考信号Vl、V2，其中参考信号Vl的准位低于参考信号V2的准位。比较器411的非反相输入端接收电流侦测信号Cse，而反相端分别接收参考信号VI’。比较器413的非反相输入端接收电压侦测信号Vse，而反相端接收参考信号V2’。或门417接收比较器411、412的输出信号以输出一保护启动信号Pel至保护单元420的保护功能电路P1。或门418接收比较器413、414的输出信号以输出一保护启动信号Pe2至保护单元420的保护功能电路P2。另外，保护启动控制单元400包含一重设单兀，接收一欠压锁定保护信号UVL0、一启动信号EN、一调光信号DIM以及一保护信号PR0T,以决定保护启动控制单元的计时起点。重设单元包含一与非门424及一重设开关Sffre,当进行重设时，会对电容C放电，使电容C上的电压Vc归零，以便计时电路重新计时。保护启动控制单元400可以透过串联于输入电源Vin及接地之间的一保护开关SWp与一保护电阻Rf控制一输入开关SWf，于电路异常时关断输入开关SWf而停止输入电源Vin的电力继续输入转换电路430。保护功能电路Pl接收电流侦测信号Cse，以判断电流侦测信号Cse侦测对象的电流是否异常。而当此电流已经上升至(参考信号VI’所代表的)一预定值时，代表可开始对此电流判断。因此，就算比较器412尚未输出高准位信号，或门417仍可根据比较器411输出的高准位信号产生保护启动信号Pel，使保护功能电路Pl启动。同理，保护功能电路P2接收电压侦测信号Vse，以判断电压侦测信号Vse侦测对象的电压是否异常。而当此电压已经上升至(参考信号V2’所代表的)一预定值时，代表可开始对此电压判断。因此，就算比较器414尚未输出高准位信号，或门418仍可根据比较器413输出的高准位信号产生保护启动信号Pe2，使保护功能电路P2启动。如上所述，本发明完全符合专利三要件新颖性、创造性和产业上的实用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种转换控制器，其特征在于，用以控制一转换电路对一输入电源进行电力转换，该控制器包含 一工作周期控制单元，根据一反馈信号控制该转换电路以进行电力转换； 一保护启动控制单元，根据一计时电路的计时结果输出多个保护启动信号；以及 一保护单元，用以侦测该转换电路并于判断该转换电路异常时产生一保护信号，该工作周期控制单元根据该保护信号停止运作，其中该保护单元具有多个保护功能，依据该多个保护启动信号启动对应的保护功能。
2.根据权利要求I所述的转换控制器，其特征在于，该计时电路于该控制器根据一启动信号、一调光信号、该保护信号或其组合启动计时。
3.根据权利要求2所述的转换控制器,其特征在于,该计时电路包含一电容、一充电电路及一计时比较电路，该充电电路于该计时电路启动计时时，以一充电电流对该电容充电，该计时比较电路根据该电容的电压产生该多个保护启动信号。
4.根据权利要求3所述的转换控制器，其特征在于，该充电电路根据该多个保护启动信号的至少其中之一调整该充电电流的大小。
5.根据权利要求I所述的转换控制器，其特征在于，该计时电路为一软启动电路，产生一软启动信号，该工作周期控制单元根据该软启动信号进行一软启动程序。
6.根据权利要求I所述的转换控制器，其特征在于，该保护启动控制单元还根据至少一侦测信号以决定是否提早输出该多个保护启动信号中对应的保护启动信号。
7.一种电源转换电路，其特征在于，包含 一转换电路，I禹接一输入电源，以对该输入电源的电力转换以驱动一负载；以及 一转换控制器，根据代表该负载的状态的一反馈信号，以控制该转换电路进行电路转换，且于判断该转换电路及该负载的状态异常时启动多个保护功能中对应的保护功能以停止该转换电路的电力转换； 其中，该转换控制器根据一启动信号以一预定保护启动程序启动多个保护功能。
8.根据权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，还包含一输入控制开关耦接该输入电源及该转换电路，其中该转换控制器于判断该转换电路及该负载的状态异常时，控制该输入控制开关关闭以去耦接该输入电源及该转换电路。
9.根据权利要求7或8所述的电源转换电路，其特征在于，还包含一驱动电路，耦接该输入电源以产生一驱动电压至该转换控制器以提供该转换控制器操作所需的电力。
10.根据权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，该负载包含至少一发光二极管，该转换控制器根据一调光信号以对该发光二极管进行一脉冲调光程序，该转换控制器还根据该调光信号以该预定启动程序启动多个保护功能。
11.根据权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，该转换控制器包含一计时电路以计时，该转换控制器根据该计时电路的计时结果启动该多个保护功能。
12.根据权利要求11所述的电源转换电路，其特征在于，该转换控制器还根据至少一侦测信号决定是否提早启动该多个保护功能中对应的保护功能。
全文摘要
本发明揭露了一种转换控制器及电源转换电路。转换控制器用以控制一转换电路对一输入电源进行电力转换。控制器包含一工作周期控制单元、一保护启动控制单元以及一保护单元。工作周期控制单元根据一反馈信号控制转换电路以进行电力转换。保护启动控制单元根据一计时电路的计时结果输出多个保护启动信号。保护单元用以侦测转换电路并于判断该转换电路异常时产生一保护信号，工作周期控制单元根据保护信号停止运作，其中保护单元具有多个保护功能，依据多个保护启动信号启动对应的保护功能。
文档编号H02H7/10GK102761248SQ20111011420
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者余仲哲, 徐献松, 李立民, 涂熙 申请人:登丰微电子股份有限公司