专利名称：电源转换器与其控制方法
技术领域：
本发明是有关于一种电源转换技术，且特别是有关于一种具有检测输入电压机制的电源转换技术。
背景技术：
近年来随着科技的进步，具有各式各样不同功能的电子产品已逐渐被研发出来，这些具有各式各样不同功能的电子产品不但满足了人们的各种不同需求，更融入每个人的日常生活，使得人们生活更为便利。这些各式各样不同功能的电子产品是由各种电子元件所组成，而每一个电子元件所需的电源电压不尽相同，因此，为了使这些各式各样不同功能的电子产品正常运作，需要通过电源转换电路将输入电压转换为适当的电压，而提供给电子产品的电子元件使用。 图I为现有的电源转换电路的电路方块图。请参照图I。现有技术对于电源转换电路100的设计主要是利用一输出电流侦检器120来检测负载的输出电流。输出电流侦检器120依照输出电流的负荷情形来产生控制开关Q3、Q4的控制信号，进而改变一反馈电压VFB的分压值；接着，功率输出级110再根据此反馈电压VFB来调制输出电压Vout。由于负载的输出电流的增加时会导致系统的输入电压Vin微幅下降，而在轻载时的输入电压Vin会微幅上升。然而，现有技术并未有针对输入电压Vin的检测机制。因此，如何发展一种可检测输入电压的电源转换电路，以期能在最短的时间内使输出电源改变输出电压，并且进一步减少电源转换过程中所产生的损失，这是一个有待克服的课题。
发明内容
本发明提供一种电源转换器与其控制方法。此电源转换器具有输入电压的检测电路，通过输入电压的变化来连动调整输出电压。本发明提出一种电源转换器，此电源转换器包括一功率输出级、一反馈电路以及一输入检测电路。所述功率输出级将一输入电压转换成一输出电压，并且根据一反馈信号进行所述输出电压的调整。所述反馈电路耦接至所述输出电压，用以产生关联于所述输出电压的所述反馈信号。所述输入检测电路用以检测所述输入电压的变化来产生关联于所述输入电压的一输入相关信号，并且通过所述输入相关信号来连动影响所述反馈信号，进而改变所述功率输出级的所述输出电压的大小。在本发明的一实施例中，所述反馈电路根据所述输入相关信号来调整阻值。在本发明的一实施例中,所述功率输出级包括一驱动控制器、一第一开关、一第二开关以及一电感器。所述驱动控制器的一端接收所述反馈信号，根据所述反馈信号来产生脉宽调制的驱动信号。所述第一开关的第一端耦接所述输入电压。所述第一开关的控制端耦接所述驱动控制器的一输出端。所述第二开关的第一端耦接所述第一开关的第二端。所述第二开关的控制端耦接所述驱动控制器的另一输出端。所述第二开关的第二端耦接至接地。所述电感器的一端耦接至所.述第一开关与所述第二开关的耦接处。所述电感器的第二端用以输出所述输出电压。在本发明的一实施例中，所述第一开关与所述第二开关的型态为金属氧化物半导体晶体管或双接面晶体管。在本发明的一实施例中，所述反馈电路包括一第一电阻器与一第二电阻器，而所述第一电阻器的一端耦接所述输出电压，所述第一电阻器的另一端耦接所述第二电阻器的一端，并且于所述第一电阻器与所述第二电阻器的耦接处产生一分压信号，其中所述反馈信号关联于所述分压信号。在本发明的一实施例中，所述第一电阻器或所述第二电阻器为一可变电阻器，而所述可变电阻器根据所述输入相关信号来调整阻值。在本发明的一实施例中，所述功率输出级包括一第一放大器，所述第一放大器根据所述输入相关信号与所述分压信号的变化来产生所述反馈信号。·在本发明的一实施例中,所述第一放大器为误差放大器。在本发明的一实施例中，所述功率输出级的型态为降压式功率输出级、升压式功率输出级或升降压式功率输出级。在本发明的一实施例中，所述输入检测电路在检测所述输入电压的变化时，还根据所述输入电压、一第一参考电压与一第二参考电压来产生所述输入相关信号，其中所述第一参考电压大于所述第二参考电压。在本发明的一实施例中，所述输入检测电路包括一衰减器、一比较电路以及一第二放大器。所述衰减器耦接所述输入电压，据以产生跟随所述输入电压变化的一第一信号。所述比较电路接收所述第一信号，所述比较电路根据所述第一信号、所述第一参考电压与所述第二参考电压的比较结果来产生一第二信号。所述第二放大器接收所述第二信号，用以转换所述第二信号的强度而产生所述输入相关信号。在本发明的一实施例中，所述衰减器包括一第三电阻器与一第四电阻器，而所述第三电阻器的一端耦接所述输入电压，所述第三电阻器的另一端耦接所述第四电阻器的一端，并且于所述第三电阻器与所述第四电阻器的耦接处产生所述第一信号。在本发明的一实施例中，所述比较电路包括一第三放大器以及一第四放大器。所述第三放大器的第一输入端耦接所述第一参考电压。所述第三放大器的第二输入端耦接所述第一信号。所述第四放大器的第一输入端耦接所述第一信号。所述第四放大器的第二输入端耦接所述第二参考电压，而所述第三放大器与所述第四放大器的输出端耦接至所述第二放大器的输入端。在本发明的一实施例中，所述电源转换器还包括一输出电容器，所述输出电容器耦接于所述输出电压。 在本发明的一实施例中，当所述输入相关信号表示所述输入电压为电源电压下降时，所述功率输出级调高所述输出电压。在本发明的一实施例中，当所述输入相关信号表示所述输入电压为电源电压上升时，所述功率输出级调低所述输出电压。本发明再提出一种电源转换器的控制方法，包括将一输入电压转换成一输出电压；产生关联于所述输出电压的一反馈信号；检测所述输入电压的变化，据以产生关联于所述输入电压的一输入相关信号；以及通过所述输入相关信号来连动影响所述反馈信号，并且根据所述反馈信号调整所述输出电压。在本发明的一实施例中，调整所述输出电压的步骤包括当所述输入电压为电源电压下降时，所述输入相关信号使所述电源转换器调高所述输出电压；而当所述输入电压为电源电压上升时，则所述输入相关信号使所述电源转换器调低所述输出电压。基于上述，本发明的电源转换器与其控制方法，通过输入电压的变化来连动调整输出电压。如此一来，可以让输出电源的有更快与更好的控制，并且可以减少电源转换的损失。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
图I为现有的电源转换电路的电路方块图。 图2是依照本发明一实施例的电源转换器的电路方块图。图3是依照本发明另一实施例的电源转换器的电路方块图。图4绘示为本发明一实施例的电源转换器的控制方法流程图。[主要元件标号说明]100:电源转换电路110:功率输出级120:输出电流侦检器200、300 :电源转换器210、310 :输入检测电路 220、320 :功率输出级222 :驱动控制器230、330 :反馈电路312 :衰减器314:比较电路Al :误差放大器A2 A4 :放大器CL:输出电容器FB:反馈信号L 电感器Ql Q4 :开关Rl R4 :电阻器SI :第一信号S2 :第二信号S3 :分压信号SV :输入相关信号Vin :输入电压Vout:输出电压Voh :第一参考电压Vol :第二参考电压Vref:参考电压VFB :反馈电压S410 S440 电源转换器的控制方法流程图各步骤
具体实施例方式现将详细参考本发明的实施例，并在附图中说明所述实施例的实例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。图2是依照本发明一实施例的电源转换器的电路方块图。请参照图2。此电源转换器200可以包括一输入检测电路210、一功率输出级220以及一反馈电路230。输入检测电路210的输入端接收一输入电压Vin。其中,输入电压Vin由一电源供应器所产生,用来提供电源转换器200电压转换的主要电源。输入检测电路210可以检测输入电压Vin的变化，来产生关联于此输入电压Vin的一输入相关信号SV。功率输出级220的一输入端接收输入电压Vin，功率输出级220的另一输入端接收一反馈信号FB。功率输出级220可以将输入电压Vin做电源转换，由其输出端产生一输出电压Vout。反馈电路230可以耦接至输出电压Vout，并依据分压原理来产生关联于输出电压Vout的反馈信号FB。由于负载的变重时会导致系统的输入电压Vin微幅下降，而在轻载时的输入电压Vin会微幅上升。此电源转换器200具有对输入电压Vin的检测机制，电源转换器200的运作方式可以通过输入相关信号SV来连动影响反馈信号FB，进而改变功率输出级220的输出电压Vout的大小。请继续参考图2。反馈电路230可以包括误差放大器Al、电阻器Rl与电阻器R2。电阻器Rl的一端耦接至输出电压Vout，而电阻器Rl的另一端耦接电阻器R2的一端，并且电阻器R2的另一端接地。于电阻器Rl与电阻器R2的共同耦接处产生分压信号S3给误差放大器Al的第一输入端。误差放大器Al的第二输入端接收参考电压Vref。误差放大器Al可以对分压信号S3与参考电压Vref进行误差比较，并根据比较结果来产生反馈信号FB。分压信号S3的电压大小与输出电压Vout的关系可由下列的公式得之 S3 = Vout X R2/ (R1+R2)。值得一提的是，电阻器R2的型态可以为可变电阻器，而此可变电阻器(电阻器R2)根据输入相关信号SV来调整(改变)其阻值。请注意，本发明不以此为限。例如在其它实施例中，在反馈电路230中也可以将电阻器Rl改为可变电阻器，而由电阻器Rl根据输入相关信号SV来调整其阻值。如此一来，此调整阻值的机制可以对分压信号S3产生动态的变化。另外，在其它实施例的反馈电路230中，可以省略图2中的误差放大器Al，而直接引用分压信号S3作为反馈信号FB。关于输入相关信号SV的连动方式可以是直接或间接影响到分压信号S3。例如，直接连动方式可以为改变阻值来影响分压信号S3 ;间接连动方式可以为输入相关信号SV与分压信号S3进行比较而得到一用于功率输出级220的反馈信号FB。兹再举一例作说明。反馈电路230的电阻器Rl与R2可以皆具有固定值，而参考电压Vref可以等于输入相关信号SV。换言之,误差放大器Al的第二输入端接收输入相关信号SV作为参考电压Vref。误差放大器Al可以对分压信号S3与输入相关信号SV进行误差比较，根据比较结果来产生反馈信号FB。因此，电源转换器200可以依据对输入电压Vin的检测结果产生对应的输入相关信号SV，以及通过输入相关信号SV来连动影响反馈信号FB，进而改变功率输出级220的输出电压Vout的大小。然而，上述的实施例仅为用来说明本发明的概念，而非限制本发明的实际应用方式。请再参考图2。功率输出级220可以包括驱动控制器222、开关Q1、开关Q2以及电感器L。驱动控制器222的一端接收反馈信号FB，并且根据反馈信号FB来产生脉宽调制(pulse-width modulation,简称为PWM)的驱动信号。其中，开关Ql的第一端稱接输入电压Vin。开关Q2的第一端稱接至开关Ql的第二端，而开关Q2的第二端稱接至接地(ground)。开关Ql的控制端耦接驱动控制器222的一输出端，开关Q2的控制端耦接驱动控制器222的另一输出端。开关Ql与Q2接受PWM的驱动控制。电感器L的第一端耦接至开关Ql与开关Q2的共同耦接处，而电感器L的第二端则可以用来输出该输出电压Vout。在此实施例中，开关Ql与开关Q2可为金属氧化物半导体晶体管(metal-oxidesemiconductor transistor)、双接面晶体管(double junction transistor)，或是其它具相同功能的电子元件。值得一提的是，功率输出级220具有脉宽调制的驱动机制，而其型态可以为降压式功率输出级、升压式功率输出级或升降压式功率输出级，在此并不局限于此，亦可为其它种类而具有脉宽调制机制的功率输出级。此外，电源转换器200可以还包括一输出电容器CL。这输出电容器CL可以用来改善电源转换器200的负载瞬时。虽然上述实施例中已经对电源转换器描绘出了一个可能的型态，但本领域技术人员应当知道，各厂商对于电源转换器的设计都不一样，因此本发明的应用当不限制于此种可能的型态。换言之，只要是通过输入电压Vin的变化来连动调整功率输出级的输出电压Vout，就已经是符合了本发明的精神所在。以下再举几个实施方式以便本领域技术人员能够更进一步地了解本发明的精神，并实施本发明。
图3是依照本发明另一实施例的电源转换器的电路方块图。请参照图3。电源转换器300为电源转换器200的变化实施例。此电源转换器300可以包括一输入检测电路310、一功率输出级320以及一反馈电路330。关于功率输出级320与反馈电路330分别类似于图2的功率输出级220与反馈电路230，于此不再重复叙述。在此实施例将更详细说明输入检测电路310。此输入检测电路310可以包括一衰减器312、一比较电路314以及一放大器A2，但不以此为限。衰减器312耦接至输入电压Vin，据以产生跟随输入电压Vin变化的第一信号SI。第一信号SI的产生方式可以依据分压原理来产生。比较电路314接收第一信号SI,并且根据第一信号SI、第一参考电压Voh与第二参考电压Vol来产生第二信号S2。放大器A2可以接收第二信号S2，转换第二信号S2的强度而产生输入相关信号SV。值得一提的是，第一参考电压Voh可以大于第二参考电压Vol，因此比较电路314使所产生的第二信号S2的变动范围可以限制在第二参考电压Vol至第一参考电压Voh之间。在一实施例中，比较电路314中的两个限制电压可以根据负载需求来设计。例如，设计的两个限制电压可以产生如下的效果对所调节的输出电压Vout不会超过负载的耐压值。请继续参考图3。衰减器312可以包括一电阻器R3与一电阻器R4，但不以此为限。电阻器R3的一端耦接输入电压Vin，电阻器R3的另一端耦接电阻器R4的一端，电阻器R4的一端耦接至接地，并且于电阻器R3与电阻器R4的耦接处产生第一信号SI。于图3中，比较电路314可以包括一放大器A3以及一放大器A4，但不以此为限。放大器A3的正输入端稱接第一参考电压Voh。放大器A3的负输入端稱接第一信号SI。放大器A4的正输入端稱接第一信号SI。放大器A4的负输入端稱接第二参考电压Vol,而放大器A3与放大器A4的输出端耦接在一起。因此，比较电路314的输出变动范围可以限制在第二参考电压Vo I至第一参考电压Voh之间。基于上述实施例的说明，图4绘示为本发明一实施例的电源转换器的控制方法流程图。本实施例的控制方法可以包括以下几个步骤将一输入电压Vin转换成一输出电压Vout (步骤S410)；
产生关联于输出电压Vout的一反馈信号FB ；(步骤S420)检测输入电压Vin的变化,并据以产生关联于输入电压Vin的一输入相关信号SV (步骤S430);以及通过输入相关信号SV来连动影响反馈信号FB，并且根据被输入相关信号SV连动影响的反馈信号FB调整所述输出电压Vout (步骤S440)。在一实施例中，若电源转换器的功率输出级采用降压式功率输出级，则设计方式如下。当输入电压Vin为电源电压下降时，输入相关信号SV使电源转换器调高输出电压Vout ;而当输入电压Vin为电源电压上升时，则输入相关信号SV使电源转换器调低所述输出电压Vout。一般而言，在载重情况时调高输出电压Vout可以使负载的效能表现更好；而在载轻情况时调降输出电压Vout可以降低功率消耗。请注意，此实施例仅为用来说明本发明的概念，而非限制本发明的实际应用方式。综上所述，本发明实施例的电源转换器与其控制方法确实可以根据输入电压的变化来连动调整输出电压。如此一来，可以让输出电源有更快与更好的效能控制，并且可以进一步减少电源转换的损失。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，故本发明的 保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种电源转换器,其包括 一功率输出级，其将一输入电压转换成一输出电压，并且根据一反馈信号进行该输出电压的调整； 一反馈电路，其耦接至该输出电压，用以产生关联于该输出电压的该反馈信号；以及一输入检测电路，用以检测该输入电压的变化来产生关联于该输入电压的一输入相关信号，并且通过该输入相关信号来连动影响该反馈信号，进而改变该功率输出级的该输出电压的大小。
2.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该反馈电路根据该输入相关信号来调整阻值。
3.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该功率输出级包括 一驱动控制器，其一端接收该反馈信号，根据该反馈信号来产生脉宽调制的驱动信号; 一第一开关，其第一端稱接该输入电压，其控制端稱接该驱动控制器的一输出端； 一第二开关，其第一端耦接该第一开关的第二端，其控制端耦接该驱动控制器的另一输出端，其第二端耦接至接地；以及 一电感器，其一端耦接至该第一开关与该第二开关的耦接处，其第二端用以输出该输出电压。
4.根据权利要求3所述的电源转换器，其中该第一开关与该第二开关的型态为金属氧化物半导体晶体管或双接面晶体管。
5.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该反馈电路包括一第一电阻器与一第二电阻器，而该第一电阻器的一端耦接该输出电压，该第一电阻器的另一端耦接该第二电阻器的一端，并且于该第一电阻器与该第二电阻器的耦接处产生一分压信号，其中该反馈信号关联于该分压信号。
6.根据权利要求5所述的电源转换器，其中该第一电阻器或该第二电阻器为一可变电阻器，而该可变电阻器根据该输入相关信号来调整阻值。
7.根据权利要求5所述的电源转换器，其中该反馈电路还包括一第一放大器，该第一放大器根据该输入相关信号与该分压信号的变化来产生该反馈信号。
8.根据权利要求7所述的电源转换器，其中该第一放大器为误差放大器。
9.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该功率输出级的型态为降压式功率输出级、升压式功率输出级或升降压式功率输出级。
10.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该输入检测电路在检测该输入电压的变化时，还根据该输入电压、一第一参考电压与一第二参考电压的比较结果来产生该输入相关信号，其中该第一参考电压大于该第二参考电压。
11.根据权利要求10所述的电源转换器，其中该输入检测电路包括 一衰减器，其稱接该输入电压，据以产生跟随该输入电压变化的一第一信号； 一比较电路，其接收该第一信号，该比较电路根据该第一信号、该第一参考电压与该第二参考电压来产生一第二信号；以及 一第二放大器，其接收该第二信号，用以转换该第二信号的强度而产生该输入相关信号。
12.根据权利要求11所述的电源转换器，其中该衰减器包括一第三电阻器与一第四电阻器，而该第三电阻器的一端耦接该输入电压，该第三电阻器的另一端耦接该第四电阻器的一端，并且于该第三电阻器与该第四电阻器的耦接处产生该第一信号。
13.根据权利要求11所述的电源转换器，其中该比较电路包括 一第三放大器，其第一输入端耦接该第一参考电压，其第二输入端耦接该第一信号；以及 一第四放大器，其第一输入端耦接该第一信号，其第二输入端耦接该第二参考电压，而该第三放大器与该第四放大器的输出端耦接至该第二放大器的输入端。
14.根据权利要求I所述的电源转换器，其中该电源转换器还包括一输出电容器，该输出电容器I禹接于该输出电压。
15.根据权利要求I所述的电源转换器，其中当该输入相关信号表示该输入电压为电源电压下降时，该功率输出级调闻该输出电压。
16.根据权利要求I所述的电源转换器，其中当该输入相关信号表示该输入电压为电源电压上升时，该功率输出级调低该输出电压。
17.—种电源转换器的控制方法，包括 将一输入电压转换成一输出电压； 产生关联于该输出电压的一反馈信号； 检测该输入电压的变化，据以产生关联于该输入电压的一输入相关信号；以及 通过该输入相关信号来连动影响该反馈信号，并且根据该反馈信号调整该输出电压。
18.根据权利要求17所述的电源转换器的控制方法，其中调整该输出电压的步骤包 括 当该输入电压为电源电压下降时，该输入相关信号使该电源转换器调高该输出电压；而当该输入电压为电源电压上升时，则该输入相关信号使该电源转换器调低该输出电压。
全文摘要
一种电源转换器与其控制方法。此电源转换器包括一功率输出级、一反馈电路以及一输入检测电路。功率输出级将一输入电压转换成一输出电压，并且根据一反馈信号进行输出电压的调整。反馈电路用以产生关联于输出电压的反馈信号。输入检测电路用以检测输入电压的变化来产生关联于输入电压的一输入相关信号。可通过输入相关信号来连动影响反馈信号，进而改变功率输出级的输出电压。
文档编号H02M3/157GK102801307SQ20111016002
公开日2012年11月28日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年5月25日
发明者吴德隆, 陈胤语 申请人:纬创资通股份有限公司