功率转换器的切换式控制电路的制作方法与工艺

本发明是有关于一种功率转换器，其尤指一种功率转换器的一切换式控制电路。

背景技术：
请参阅图1，其为一切换式功率转换器的电路图。如图所示，一切换式控制电路70依据一反馈讯号VFB产生一切换讯号SW。反馈讯号VFB关联于功率转换器的一输出VO。经由一晶体管20，切换讯号SW切换功率转换器的一变压器10。因此，经由一晶体管40及一电容器50，变压器10会从功率转换器的一输入VIN传输电能至功率转换器的输出VO。变压器10具有一一次侧及一二次侧。输入VIN提供至位于一次侧的一一次侧绕组NP，且二次侧产生输出VO。二次侧具有一二次侧绕组NS。晶体管40耦接于二次侧绕组NS的一第一端及功率转换器的一输出端之间。电容器50耦接二次侧绕组NS的一第二端及功率转换器的输出端。一整流器45并联于晶体管40，其可以是一分离独立的二极管或是晶体管40的一寄生二极管。在变压器10的第二次侧，一同步整流(SR)控制器90结合晶体管40组成一同步整流器(synchronousrectifier，SR)。再者，当晶体管20导通时，一切换电流IP流经变压器10的一次侧绕组NP及晶体管20。一电阻器30耦接于晶体管20及一接地端之间，以侦测变压器10的切换电流IP，而产生一电流感测讯号VCS。电流感测讯号VCS耦接切换式控制电路70。许多习知技术已揭露同步整流的技术，如美国专利6,995,991“PWMcontrollerforsynchronousrectifierofflybackpowerconverter”、美国专利7,440,298“Synchronousrectificationcircuitforpowerconverters”、美国专利7,511,466“Methodandapparatusforpredictingdischargetimeofmagneticdeviceforpowerconverter”、美国专利8,023,289“Offlinesynchronousrectifierwithcausalcircuitforresonantswitchingpowerconverter”及美国专利8,154,888“Offlinesynchronousrectifiercircuitwithturned-onarbiterandphase-lockforswitchingpowerconverters”。许多同步整流的控制器(例如SR控制器90)包括有相位栓锁电路，以侦测变压器10的切换波形及预测SR晶体管(例如晶体管40)的导通时间。相位栓锁电路的响应时间受到限制，所以其会限制切换式控制电路(例如：切换式控制电路70)的最大操作频率及速度。鉴于上述问题，本发明提供具有讯号处理的一切换式控制电路，其允许运作于高频下而不受同步整流器的限制。

技术实现要素：
本发明的主要目的，在于提供一种具讯号处理的切换式控制电路，而适应功率转换器的同步整流器，其可以运作于高频下而不受同步整流器的限制。本发明揭示一种功率转换器的切换式控制电路，其包含一输入电路及一时脉产生器。输入电路接收一反馈讯号以产生一切换讯号；时脉产生器产生一时脉讯号，以决定切换讯号的一切换频率。反馈讯号关联于功率转换器的一输出，切换讯号用于切换功率转换器的一变压器，以调整功率转换器的输出，切换讯号的切换频率从低频改变为高频之前，切换讯号的脉波宽度会减少。本发明还揭示一种功率转换器的一控制电路，其包含：一微步进电路，接收一反馈讯号，以产生一切换讯号；其中，该反馈讯号关联于该功率转换器的一输出，该切换讯号用于切换该功率转换器的一变压器，以调整该功率转换器的该输出，该微步进电路依据其输入讯号而缓慢地改变其输出，该切换讯号禁能之前，该切换讯号的脉波宽度会减少。本发明还揭示一种功率转换器的一控制器，其包含：一切换电路，接收一反馈讯号，以产生一切换讯号；及一保护电路，依据该功率转换器的保护而禁能该切换讯号；其中，该反馈讯号关联于该功率转换器的一输出，该切换讯号用于切换该功率转换器的一变压器，以调整该功率转换器的该输出，在保护该功率转换器而禁能该切换讯号之前，该切换讯号的脉波宽度会减少。本发明产生的有益效果：本发明的一电路所产生的切换讯号用于切换该功率转换器的一变压器，以调整该功率转换器的该输出，该切换讯号的切换频率从一低频改变为一高频之前，或者该切换讯号禁能之前，该切换讯号的脉波宽度会减少，从而可适应功率转换器的同步整流器，使本发明的控制电路运作于高频下而不受同步整流器的限制。附图说明图1：其为一切换式功率转换器的电路图；图2：其为本发明的切换式控制电路的一实施例的电路图；图3：其为本发明的脉波产生器的一实施例的电路图；图4：其为本发明的时脉产生器的一实施例的电路图；图5：其为本发明的输入电路的一实施例的电路图；图6：其为本发明的微步进电路的一实施例的电路图；及图7：其为本发明的微步进电路的另一实施例的电路图。【图号对照说明】10变压器100切换式控制电路110正反器115与门120脉波产生器121反相器122电流源123晶体管125电容器127反相器129与非门150比较器151或非门152与非门170正反器175正反器20晶体管200时脉产生器211开关215电容器216电容器230正反器231正反器250讯号产生器270反相器271反相器30电阻器300输入电路310电阻器315晶体管325电阻器326电阻器327电阻器331开关332开关350微步进电路351阻抗装置352电容器371晶体管381电流源382电流源385电容器391晶体管395电阻器40晶体管45整流器50电容器70切换式控制电路90SR控制器BLK脉波讯号CK时脉讯号CK时脉输入端D输入端EN致能讯号H/L频率调变讯号IP切换电流NP一次侧绕组NS二次侧绕组OFF1第一保护讯号OFF2第二保护讯号PLS脉波讯号Q输出端输出端R重置输入端RMP斜坡讯号RST重置讯号SJ导通时间调整讯号SW切换讯号SX讯号VA衰减反馈讯号VB调变反馈讯号VCC供应电压VCS电流感测讯号VFB反馈讯号VIN输入VO输出具体实施方式为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：请参阅图2，其为本发明的切换式控制电路的一实施例的电路图。切换式控制电路100亦是一控制器，其包含一切换电路接收反馈讯号VFB，以产生切换讯号SW。切换电路包含一逻辑电路及一输入电路(INPUT)300。逻辑电路包含一正反器110、一与门115、一比较器150、一或非门151及一与非门152。一时脉产生器200产生一时脉讯号CK，以决定切换讯号SW的切换频率。时脉讯号CK耦接正反器110的一时脉输入端CK。正反器110的一输入端D接收一致能讯号EN，正反器110的一输出端Q耦接与门115的一第一输入端，与门115的一第二输入端接收时脉讯号CK，与门115的一输出端产生切换讯号SW。切换讯号SW用于控制晶体管20而切换功率转换器的变压器10(如图1所示)，以调整功率转换器的输出VO。输入电路300接收反馈讯号VFB并产生一调变反馈讯号VB。经由比较器150、或非门151及与非门152，调变反馈讯号VB禁能正反器110及切换讯号SW。调变反馈讯号VB耦接比较器150的一正输入端。一斜坡讯号RMP是由时脉产生器200及/或从电流感测讯号VCS所产生，斜坡讯号RMP耦接比较器150的一负输入端，以在斜坡讯号RMP高于调变反馈讯号VB时禁能切换讯号SW。比较器150的一输出端耦接或非门151的一第一输入端，或非门151的一输出端耦接与非门152的一第一输入端，与非门152的一输出端耦接正反器110的一重置输入端R，用以重置正反器110，以禁能切换讯号SW。一频率调变讯号H/L用于调整切换讯号SW的切换频率。频率调变讯号H/L供应至时脉产生器200，而调变时脉讯号CK的频率，以调变切换讯号SW的切换频率，且时脉产生器200依据频率调变讯号H/L产生一导通时间调整讯号SJ至输入电路300。导通时间调整讯号SJ用于调整切换讯号SW的脉波宽度(导通时间)。于切换讯号SW的切换频率从低频改变为高频之前，切换讯号SW的脉波宽度(导通时间)会预先减少。于切换讯号SW的切换频率改变之前，完成导通时间的调整，其可以让位于变压器10的二次侧绕组NS(二次侧)的同步整流器(晶体管40)达到适当运作。两个保护讯号OFF1、OFF2用于依据功率转换器的保护机制而禁能切换讯号SW。第一保护讯号OFF1(如过电压保护，OVP)传输至一保护电路，以立即禁能切换讯号SW。因此，于禁能切换讯号SW之前，第一保护讯号OFF1减少切换讯号SW的脉波宽度。保护电路包含一正反器170。第一保护讯号OFF1耦接正反器170的一输入端D，时脉讯号CK耦接正反器170的一时脉输入端CK，以在第一保护讯号OFF1致能时设定正反器170。经由或非门151，正反器170的一输出端Q用于禁能正反器110的重置路径，其允许时脉讯号CK导通(致能)切换讯号SW，且切换讯号SW具有一特定脉波宽度(导通时间)。一旦切换讯号SW依据第一保护讯号OFF1的致能而为导通状态时，一脉波产生器120依据切换讯号SW产生一脉波讯号BLK至与非门152的一第二输入端，以决定切换讯号SW的特定脉波宽度。因此，在保护功率转换器而禁能切换讯号SW之前，切换讯号SW的脉波宽度会减少至特定值。于脉波讯号BLK产生后，脉波讯号BLK会触发一正反器175，以栓锁截止(latchoff)致能讯号EN。致能讯号EN耦接正反器110而用于致能正反器110，以产生切换讯号SW。脉波讯号BLK耦接正反器175的一时脉输入端CK。正反器175的一输入端D接收一供应电压VCC，正反器175的一输出端产生致能讯号EN。一重置讯号RST耦接正反器175的一重置输入端R，以重置正反器175。脉波讯号BLK更耦接正反器170的一重置输入端R，以重置正反器170。第二保护讯号OFF2(例如过温度保护、开回路保护及输入电压过低保护(brownoutprotection)等等)耦接输入电路300，并经由一微步进电路(micro-steppingcircuit，MS)350(如图5所示)禁能切换讯号SW，其依据反馈讯号VFB而逐步地(stepbystep)减少切换讯号SW的脉波宽度。请参阅图3，其为本发明的脉波产生器120的一实施例的电路图。如图所示，脉波产生器120包含复数反相器121、127、一电流源122、一晶体管123、一电容器125及一与非门129。切换讯号SW经由反相器121耦接晶体管123的一栅极，以控制晶体管123。电流源122的一端耦接供应电压VCC，电流源122的另一端耦接晶体管123的一漏极、电容器125的一端及反相器127的一输入端。晶体管123的一源极及电容器125的另一端耦接于接地端。当切换讯号SW为导通状态时，电流源122充电电容器125。反相器127的一输出端耦接与非门129的一第一输入端，与非门129的一第二输入端接收切换讯号SW，与非门129的一输出端产生脉波讯号BLK。电流源122的准位及电容器125的电容值决定脉波讯号BLK的脉波宽度。如此，电流源122的准位及电容器125的电容值决定切换讯号SW的特定脉波宽度。请参阅图4，其为本发明的时脉产生器200的一实施例的电路图。如图所示，一电容器215及一电容器216耦接一讯号产生器(OSC)250，以决定时脉讯号CK的频率。一开关211耦接于电容器216及讯号产生器250的间，且受控于一讯号SX以切换电容器216。当开关211截止时，时脉讯号CK的频率会提升。讯号产生器250产生一脉波讯号PLS。脉波讯号PLS经由一反相器270而产生时脉讯号CK。脉波讯号PLS更耦接正反器230与231的时脉输入端CK。频率调变讯号H/L耦接正反器230的一输入端D，以致能/禁能正反器230。正反器230的一输出端Q依据脉波讯号PLS而产生导通时间调整讯号SJ。导通时间调整讯号SJ更耦接正反器231的一输入端D，以致能/禁能正反器231，而依据脉波讯号PLS产生讯号SX。正反器231的一输出端Q经由一反相器271产生讯号SX。频率调变讯号H/L更连接正反器230、231的重置输入端R，以重置正反器230、231。因此，在讯号SX产生之前，导通时间调整讯号SJ会先行产生，以在增加切换讯号SW的切换频率之前减少切换讯号SW的脉波宽度。请参阅图5，其为本发明的输入电路300的一实施例的电路图。如图所示，输入电路300包含一反馈电路及微步进电路350。反馈电路包含复数电阻器310、325、326及一准位偏移晶体管315，而用于接收反馈讯号VFB以产生一衰减反馈讯号VA。电阻器310耦接于准位偏移晶体管315的一栅极及供应电压VCC之间，而用于拉升反馈讯号VFB。准位偏移晶体管315的一漏极也耦接于供应电压VCC，准位偏移晶体管315的一栅极接收反馈讯号VFB，以经由电阻器325与326而产生衰减反馈讯号VA。衰减反馈讯号VA表示反馈讯号VFB。电阻器325的一端耦接准位偏移晶体管315的一源极，电阻器326耦接于电阻器325的另一端及接地端之间。衰减反馈讯号VA产生于电阻器325及电阻器326之间的耦接点。一电阻器327的一第一端耦接电阻器325及电阻器326之间的耦接点，一开关331耦接于电阻器327的一第二端及接地端之间。开关331用于导通/截止电阻器327。开关331受控于导通时间调整讯号SJ。当开关311导通时，电阻器327并联于电阻器326，以减少衰减反馈讯号VA的准位及减少切换讯号SW的脉波宽度。第二保护讯号OFF2用于导通/截止一开关332，开关332耦接于接地端及电阻器325、326之间的耦接点之间。开关332用于耦接衰减反馈讯号VA至接地端(减少至零电压)，以禁能切换讯号SW。因此，开关332作为保护电路并依据第二保护讯号OFF2禁能切换讯号SW。微步进电路350缓慢地依据其输入讯号改变其输出讯号。微步进电路350依据衰减反馈讯号VA产生调变反馈讯号VB，以产生切换讯号SW。换言的，微步进电路350接收反馈讯号VFB以产生切换讯号SW。此外，微步进电路350用于依据反馈讯号VFB而逐步地调变切换讯号SW的脉波宽度。请参阅图6，其为本发明的微步进电路的一实施例的电路图。一阻抗装置351及一电容器352构成具有一时间延迟的一滤波器。阻抗装置351的一第一端接收衰减反馈讯号VA。电容器352耦接于阻抗装置351的一第二端及接地端之间。因此，滤波器依据衰减反馈讯号VA产生调变反馈讯号VB，且调变反馈讯号VB相较于衰减反馈讯号VA之下，调变反馈讯号VB具有时间延迟。请参阅图7，其为本发明的微步进电路的另一实施例的电路图。如图所示，微步进电路包含两个电流源381、382，两个晶体管371、391、一电容器385及一电阻器395。电流源381的一端耦接供应电压VCC，电流源381的另一端耦接晶体管371的一源极及电容器385的一端。电容器385的另一端耦接于接地端。电流源382耦接于晶体管371的一漏极及接地端之间。晶体管391的一漏极耦接供应电压VCC，晶体管391的一栅极耦接电容器385。电阻器395耦接于晶体管391的一源极及接地端之间。晶体管371的一栅极接收衰减反馈讯号VA，晶体管371的源极更耦接晶体管391的栅极，以在晶体管391的源极及电阻器395之间的耦接点产生调变反馈讯号VB。电容器385及电流源381、382耦接于晶体管371及晶体管391之间，以构成一线性时间延迟(lineartimedelay)及进行微步进调整。电流源381、382的准位及电容器385的电容值决定微步进的转换速率(Slewrate)。上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。