电源转换器及其中的开关控制单元的制作方法
本发明涉及一种电源转换器，特别为通过调整其中一可变电阻的电阻值，以针对不同直流输出电压提供不同补偿的一种电源转换器。
背景技术：
参照图1，其中显示一传统设计的电源转换器10，连接于一交流输入电压与一直流输出电压Vo之间，其包含：一整流单元11，耦接于交流输入电压，以转换交流输入电压为一整流后的电压，作为输入侧电压Vp；一隔离式变压单元12，具有一输入侧线圈121与一输出侧线圈122，隔离式变压单元12根据耦接于输入侧线圈121的输入侧电压Vp，于输出侧线圈122产生一输出侧电压Vs，输出侧电压Vs耦接于并用以产生直流输出电压Vo；一开关13，耦接于输入侧线圈121，以控制通过输入侧线圈121的一输入侧电流Ip；一回授单元14，根据直流输出电压Vo与一目标设定讯号Vset，以产生一回授讯号Sf(Vo’为与直流输出电压Vo相关的讯号，例如但不限于为Vo的分压，因此，根据Vo’即是根据直流输出电压Vo)，其中，直流输出电压Vo的目标值可随目标设定讯号Vset的不同设定而改变；以及一开关控制单元15，通过一第一接点CS以感测输入侧电流Ip，又通过一第二接点COMP接收回授讯号Sf，并根据输入侧电流Ip与回授讯号Sf，以控制开关13的导通状态。
前述的电源转换器10，可通过设定不同的目标设定讯号Vset，而根据不同的外接装置所需的直流输出电压规格需求，例如笔记本电脑需要19V电源、智能型手机需要5V电源，以提供不同的直流输出电压Vo。然而，在不同的直流输出电压Vo情况下，整体回授控制回路所需的补偿参数值会有所不同，但开关控制单元15内部的各项电路参数却是固定的。因此，举例而言，若是开关控制单元15内部的补偿参数是针对直流输出电压为19V的情况来设计，则当直流输出电压为5V时，就可能造成系统不稳定，反之亦然。
本发明提出一种电源转换器及其中的开关控制单元，可针对不同直流输出电压提供不同补偿，以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种电源转换器及其中的开关控制单元，可针对不同直流输出电压提供不同补偿。
为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种电源转换器，用以接收一整流后的电压，而产生一直流输出电压，其包含：一隔离式变压单元，具有一输入侧线圈与一输出侧线圈，该输入侧线圈耦接该整流后的电压以取得一输入侧电压，该输出侧线圈感应该输入侧线圈而产生该直流输出电压；一开关，耦接于该输入侧线圈，以控制通过该输入侧线圈的一输入侧电流；一回授单元，根据该直流输出电压与一目标设定讯号，以产生一回授讯号，其中，该直流输出电压的目标值可随该目标设定讯号的不同设定而改变；以及一开关控制单元，用以产生一开关控制讯号，以控制该开关的导通状态，该开关控制单元内部提供一参考电压且该开关控制单元包含一回授接点及一可变电阻，该回授接点用以接收该回授讯号，此回授接点经由该可变电阻而耦接于该参考电压，以在该回授接点处产生对应于该回授讯号的一回授电压，其中，该开关控制讯号的导通时间相关于该回授电压，且其中，该可变电阻的电阻值适应该直流输出电压的不同而调整，以在不同直流输出电压的情况下，提供不同的补偿。
一实施例中，该开关控制单元还根据对该输入侧电流的感测结果，而决定该开关控制讯号的导通时间的结束时点。
一实施例中，该开关控制单元又包含一电阻控制单元，根据该直流输出电压，以决定该可变电阻的电阻值。
一实施例中，该可变电阻为一电压控制的可变电阻，且该电阻控制单元包含一电压映像(mapping)单元，此电压映像单元根据该直流输出电压的相关信息而产生一对应的电压，以控制该可变电阻的电阻值。
一实施例中，该可变电阻包含多个串联的电阻及和该多个电阻对应地并联的多个开关，且该电阻控制单元包含一开关控制电路，根据对该直流输出电压的感测结果而对应地控制该多个开关，以控制该可变电阻的电阻值。
一实施例中，该回授单元包含一光耦合电路。
一实施例中，该回授单元又包含一输出电压设定单元，耦接于该光耦合电路，该输出电压设定单元根据一目标设定讯号而决定该直流输出电压的目标值。
一实施例中，该输出电压设定单元包含互相耦接的一分路调整电路(Shunt regulator)以及一补偿电路。
为达上述目的，就又一个观点言，本发明提供了一种开关控制单元，应用于一电源转换器。此电源转换器用以接收一整流后的电压，而产生一直流输出电压，该电源转换器包含：一隔离式变压单元，具有一输入侧线圈与一输出侧线圈，该输入侧线圈耦接该整流后的电压以取得一输入侧电压，该输出侧线圈感应该输入侧线圈而产生该直流输出电压；一开关以控制通过该输入侧线圈的一输入侧电流；以及一回授单元，根据该直流输出电压与一目标设定讯号，以产生一回授讯号，其中，该直流输出电压的目标值可随该目标设定讯号的不同设定而改变。开关控制单元用以控制该开关，开关控制单元包含：一参考电压；一回授接点，用以接收该回授讯号；一可变电阻，耦接于该回授接点和该参考电压之间，由此，在该回授接点处产生对应于该回授讯号的一回授电压，其中，该开关控制讯号的导通时间相关于该回授电压；一电阻控制单元，根据该直流输出电压，以决定该可变电阻的电阻值，由此，在不同直流输出电压的情况下，提供不同的补偿；以及一开关控制讯号产生电路，根据该回授电压，以产生开关控制讯号，决定该开关的导通时间。
一实施例中，该开关控制讯号产生电路还根据对该输入侧电流的感测结果，而决定该开关控制讯号的导通时间的结束时点。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1显示根据现有技术的电源转换器的示意图；
图2显示根据本发明一实施例的电源转换器的示意图；
图3显示开关控制讯号产生单元的一个实施例；
图4显示电阻控制单元的一个实施例；
图5显示电阻控制单元的另一个实施例；
图6显示回授单元的一个实施例；
图7说明改变电阻值可以改变补偿的效果。
图中符号说明
10 现有电源转换器
11 整流单元
12 隔离式变压单元
121 输入侧线圈
122 输出侧线圈
13 开关
14 回授单元
15 开关控制单元
20 电源转换器
22 隔离式变压单元
221 输入侧线圈
222 输出侧线圈
23 开关
24 回授单元
241 光耦合电路
242 输出电压设定单元
25 开关控制单元
250 开关控制讯号产生单元
251 电阻控制单元
252 比较电路
253 闩锁电路
254 周期讯号产生电路
261 分路调整电路
262 补偿电路
CS、COMP、Gate、GND、Pvo 接点
C1、C2 电容
Ip 输入侧电流
Q 输出
R 重设输入
R1、R2、R3、R4 电阻
Rv 可变电阻
S 设定输入
Sf 回授讯号
Vm 映像电压
Vo 直流输出电压
Vo’ 直流输出电压的相关讯号
Vp 输入侧电压
Vref 参考电压
Vs 输出侧电压
Vset 目标设定讯号
Vs1 回授电压
Vs2 感测电压
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本发明中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。
参照图2，其中显示根据本发明一实施例的电源转换器20，用以接收一整流后的电压，而产生一直流输出电压。整流单元11耦接于交流输入电压，将其整流后，产生一输入侧电压Vp。电源转换器20包含一隔离式变压单元22、一开关23、一回授单元24、以及一开关控制单元25。隔离式变压单元22具有一输入侧线圈221与一输出侧线圈222，该输入侧线圈221耦接于整流单元11以取得输入侧电压Vp，而输出侧线圈222感应输入侧线圈221而产生一输出侧电压Vs，此输出侧电压Vs用以产生直流输出电压Vo。开关23，耦接于输入侧线圈221，以控制通过输入侧线圈221的一输入侧电流Ip。回授单元24根据直流输出电压Vo与一目标设定讯号Vset，以产生一回授讯号Sf，其中，直流输出电压Vo的目标值可随该目标设定讯号Vset的不同设定而改变。开关控制单元25用以产生一开关控制讯号(自接点Gate输出)，以控制开关23的导通状态。开关控制单元25内部提供一参考电压Vref，且开关控制单元包含一回授接点COMP及一可变电阻Rv，回授接点COMP用以接收回授讯号Sf，且回授接点COMP经由可变电阻Rv而耦接于参考电压Vref，以在回授接点COMP处产生对应于回授讯号Sf的一回授电压Vs1。回授电压Vs1等于参考电压Vref减去可变电阻Rv上的跨压。开关控制单元25中还包含一开关控制讯号产生单元250，根据回授电压Vs1而决定开关控制讯号的导通时间。根据本发明，可变电阻Rv的电阻值可适应直流输出电压Vo的不同而调整，以在不同直流输出电压Vo的情况下，提供不同的补偿。
开关控制讯号产生单元250有多种方式可以根据回授电压Vs2来决定开关控制讯号的导通时间。举例而言，请参阅图3，于一实施例中，开关控制讯号产生单元250可包含一比较电路252、一闩锁电路253与一周期讯号产生电路254。周期讯号产生电路254例如为一振荡器。开关控制单元25自电流感测接点CS接收对输入侧电流Ip的感测结果(即，感测电压Vs2)。闩锁电路253的设定输入S接收周期讯号产生电路254的输出，以决定开关23的导通起始时点；比较电路252比较回授电压Vs1与感测电压Vs2，并传送比较结果至闩锁电路253的重设输入R，以决定开关23的导通结束时点。闩锁电路254的输出Q，产生开关控制讯号，以控制开关23。
以上所述仅为其中一种实施方式，可有各种变化。举例而言，亦可由回授电压Vs1与一斜坡讯号比较，以决定开关23的导通起始时点，而由感测电压Vs2与一默认临界值来比较，来决定开关23的导通结束时点。总之，为达成回授控制的目的，开关23的导通时间，应与回授电压Vs1相关。
前述“可变电阻Rv的电阻值可适应直流输出电压Vo的不同而调整，以在不同直流输出电压Vo的情况下，提供不同的补偿”，有多种方式可以实施。参照图2，于一实施例中，开关控制单元25又包含一电阻控制单元251，根据直流输出电压Vo，以决定可变电阻的电阻值。有关直流输出电压Vo的相关讯息，例如但不限于可通过一接点Pvo来取得。此接点Pvo例如但不限于可耦接于一辅助绕组(未示出)，以取得直流输出电压Vo的实际值的相关信息。或是，此接点Pvo也可以直接接收直流输出电压Vo的目标设定值。
一实施例中，参阅图4，可变电阻Rv可为一电压控制的可变电阻，且电阻控制单元251包含一电压映像(mapping)单元，此电压映像单元根据直流输出电压(实际值或目标设定值)的相关信息而产生一对应的映像电压Vm，以控制可变电阻Rv的电阻值。可变电阻Rv的电阻值可随不同的直流输出电压(实际值或目标设定值)而呈连续性的变化、或是呈步阶式(step-wise)的变化；亦即，电压映像单元可将不同的直流输出电压(实际值或目标设定值)一一对应到不同的映像电压Vm、或是将不同的直流输出电压(实际值或目标设定值)一部分对应到不同的映像电压Vm而另一部分对应到相同的映像电压Vm，而可变电阻Rv为一电压控制的可变电阻，可根据不同的映像电压Vm而改变其电阻值。
一实施例中，参阅图5，可变电阻Rv可包含多个串联的电阻及和该多个电阻对应地并联的多个开关，且该电阻控制单元251包含一开关控制电路，根据直流输出电压(实际值或目标设定值)的相关信息而对应地控制该多个开关，以控制可变电阻Rv的电阻值。
参照图6，一实施例中，回授单元24可包含一光耦合电路241和一输出电压设定单元242。与接地之间，输出电压设定单元242包含一分路调整电路(Shunt regulator)261以及一补偿电路262，分路调整电路261耦接于光耦合电路241以及接地之间，并接收直流输出电压Vo的分压(对应于图1与2中的Vo’)与电压设定讯号Vset，以决定直流输出电压Vo的目标值。补偿电路262耦接于分路调整电路261，用以提供补偿。需说明的是：图标补偿电路262仅是举例，视补偿的需求而定，补偿电路262可具有不同的电路结构。
参照图7，显示根据本发明一实施例中，电源转换器的部分结构，其包含电阻R1、R2、R3、R4、Rv与电容C1、C2，符号表示元件也表示该元件的对应电阻值或电容值。经过拉普拉斯转换(LaplaceTransform)后，其中的直流输出电压Vo与回授电压Vs1的转换函数为：
其中，CTR为光耦合电路的电流转换比(Current Transfer Ratio)。根据转换函数，可知若改变可变电阻Rv的电阻值，即可改变补偿。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。各实施例中图标直接连接的两电路或元件间，可插置不影响主要功能的其他电路或元件，仅需对应修改相关电路或是讯号的意义即可。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。例如，电阻控制单元接受电压控制讯号，以决定可变电阻的电阻值等。前述的各个实施例，并不限于单独应用，亦可以组合应用，例如但不限于将两实施例并用，或是以其中一个实施例的局部电路代换另一实施例的对应电路。
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