用于延长电源转换器的保护期间的控制器及其操作方法与流程

本发明涉及一种应用于电源转换器的控制器及其操作方法，尤其涉及一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器及其操作方法。

背景技术：

在现有技术中，当电源转换器运用在电视且进入一保护模式(其中所述保护模式是对应于一输出短路保护(outputshort-circuitedprotection,oscp)或一过电流保护(overcurrentprotection,ocp))时，因为所述电视无法任意地关机，所以应用于所述电源转换器的控制器内的栅极信号产生电路会产生类似突发模式(burstmode)的栅极控制信号至所述电源转换器的一次侧的功率开关，也就是说在所述栅极控制信号启用期间(对应所述保护模式的恢复期间)，所述功率开关的运作仍会产生热。如果在所述栅极控制信号关闭期间(对应所述保护模式的保护期间)，所述功率开关在所述恢复期间所产生的热无法有效散去，则所述功率开关在所述恢复期间所产生的热将可能危害所述电视机内的组件。因此，如何使所述功率开关在所述恢复期间所产生的热有效散去成为一项重要课题。

技术实现要素：

本发明的一实施例公开一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器。所述控制器包含一延迟电路。所述延迟电路耦接于所述控制器的一供电电压引脚，其中当所述电源转换器进入一保护模式时，所述延迟电路启用，通过所述供电电压引脚接收一供电电压，且根据所述供电电压延长对应所述保护模式的保护期间。

本发明的另一实施例公开一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法，其中所述控制器包含一延迟电路以及所述延迟电路包含一第一电流源、一延迟器和一第二电流源。所述操作方法包含所述电源转换器进入一保护模式；所述第一电流源根据对应所述保护模式的一保护信号和一供电电压产生一第一放电电流，且所述第一放电电流，所述电源转换器的一次侧的电容，以及有关所述电源转换器的一次侧的输入端的一充电电流决定所述供电电压；所述延迟器根据所述保护信号和有关所述电源转换器的一次侧的检测电压，产生一延迟启用信号，其中所述延迟启用信号对应一预定延迟时间；及所述第二电流源根据所述延迟启用信号产生一第二放电电流，且所述第二放电电流和所述第一放电电流，所述电容，以及所述充电电流决定所述供电电压。

本发明的另一实施例公开一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法，其中所述控制器包含一延迟电路以及所述延迟电路包含一电流源和一计数器。所述操作方法包含所述电源转换器进入一保护模式；所述电流源根据对应所述保护模式的一保护信号启用；当一供电电压小于一下限值时，所述电流源产生一第一放电电流，且所述第一放电电流，所述电源转换器的一次侧的电容，以及有关所述电源转换器的一次侧的输入端的一充电电流决定所述供电电压；当所述供电电压大于一上限值时，所述电流源产生一第二放电电流，且所述第二放电电流，所述电容，以及所述充电电流决定所述供电电压；及当所述计数器计数所述供电电压小于所述下限值的次数等于一预定次数时，所述计数器使所述电流源产生所述第二放电电流；其中所述第一放电电流小于所述充电电流，以及所述第二放电电流大于所述充电电流。

本发明公开一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器及其操作方法。所述控制器及所述操作方法是当所述电源转换器进入保护模式后，利用一延迟电路根据一供电电压延长对应所述保护模式的保护期间。因此，因为本发明可延长所述保护期间，所以相较于现有技术，本发明可使所述电源转换器的功率开关在对应所述保护模式的恢复期间所产生的热有效散去。另外，因为所述控制器是直接通过一供电电压引脚控制所述供电电压，所以所述控制器不须额外的引脚。

附图说明

图1是本发明的第一实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的示意图。

图2是说明在电源转换器进入所述保护模式后，控制器的供电电压和控制器产生的栅极控制信号的时序示意图。

图3是说明第一电流源、延迟器和第二电流源的耦接关系示意图。

图4是说明延迟器的操作时序的示意图。

图5是本发明的第二实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的示意图。

图6是说明在电源转换器进入所述保护模式后，控制器的供电电压和控制器产生的栅极控制信号的时序示意图。

图7是为本发明的第三实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法的流程图。

图8是为本发明的第四实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100电源转换器

102功率开关

103电阻

104电容

200、500控制器

202延迟电路

204供电电压引脚

206、208、210引脚

2022第一电流源

2024延迟器

2026第二电流源

20242比较器

20244或门

20246与非门

20248脉冲产生器

502延迟电路

5022电流源

5024计数器

clk时钟信号

d0-dn+1、df正反器

des延迟启用信号

en重置信号

gnd地端

gcs栅极控制信号

ic充电电流

ipri一次侧电流

iout输出电流

idis1第一放电电流

idis2第二放电电流

lli下限值

ocp保护信号

pri一次侧

pul脉冲信号

r重置引脚

sec二次侧

t1-t7、t41、t42、t43时间

tr恢复期间

tp保护期间

uvloon低电压锁定开启电压

uvlooff低电压锁定关闭电压

uli上限值

vcs检测电压

vcc供电电压

vref参考电压

vcomp比较信号

700-712、800-818步骤

具体实施方式

请参照图1，图1是本发明的第一实施例所公开的一种用于延长电源转换器100的保护期间的控制器200的示意图，其中电源转换器100是一返驰式电源转换器(flybackpowerconverter)，且为了简化图1，所以图1只显示电源转换器100和控制器200与本发明相关的组件。如图1所示，控制器200包含一延迟电路202，以及延迟电路202包含一第一电流源2022、一延迟器2024和一第二电流源2026，其中第一电流源2022耦接于一供电电压引脚204，第二电流源2026耦接于延迟器2024和供电电压引脚204，以及控制器200通过供电电压引脚204接收一供电电压vcc。如图1所示，控制器200内的保护电路(未绘示于图1的控制器200内)可根据电源转换器100的二次侧sec的输出电流iout，判断是否使电源转换器100进入一保护模式，其中所述保护模式是对应于一输出短路保护或一过电流保护。另外，所述保护电路根据输出电流iout判断是否进入所述保护模式的方法是本发明领域具有熟知技艺者熟知，在此不再赘述。

请参照图2，图2是说明在电源转换器100进入所述保护模式后，控制器200的供电电压vcc和控制器200产生的一栅极控制信号gcs的时序示意图。如图2所示，在一时间t1，供电电压vcc大于一低电压锁定(undervoltagelockout)开启电压uvloon，所以控制器200内的栅极信号产生电路(未绘示于图1的控制器200内)将于一时间t2与一时间t3之间产生栅极控制信号gcs至电源转换器100的一次侧pri的功率开关102，其中栅极控制信号gcs为脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation,pwm)信号，栅极控制信号gcs通过控制器200的一引脚206传送至功率开关102，且时间t2与时间t3之间的时间区间为电源转换器100对应所述保护模式的恢复期间tr。如图2所示，在时间t3，所述栅极信号产生电路可根据电源转换器100的一次侧pri的检测电压vcs(如图1所示)和一参考电压vref停止产生栅极控制信号gcs至功率开关102，且所述保护电路产生一保护信号ocp至第一电流源2022和延迟器2024，其中检测电压vcs是由流经电源转换器100的一次侧pri的一次侧电流ipri和一电阻103决定，且控制器200通过一引脚208接收检测电压vcs。因此，因为所述保护电路产生保护信号ocp至第一电流源2022，所以第一电流源2022启用且开始根据供电电压vcc产生一第一放电电流idis1对一电容104(如图1所示)放电，其中第一放电电流idis1会随供电电压vcc的变化而改变，且第一放电电流idis1通过控制器200的引脚210流至一地端gnd。如图1、2所示，在恢复期间tr，因为只有一充电电流ic对电容104充电，所以此时供电电压vcc是由充电电流ic和电容104决定，导致供电电压vcc维持一第一稳定状态。在时间t3后，第一放电电流idis1开始对电容104放电，所以供电电压vcc是由第一放电电流idis1、充电电流ic和电容104决定，其中在本发明的一实施例中，第一放电电流idis1在时间t3时大于充电电流ic，所以供电电压vcc会开始逐渐降低直到一时间t4(因为第一放电电流idis1会随供电电压vcc的变化而改变，所以在时间t4时，第一放电电流idis1等于充电电流ic，导致供电电压vcc在时间t4后维持一第二稳定状态直到一时间t5)。

如图2所示，在时间t5，延迟器2024可根据保护信号ocp和检测电压vcs，产生一延迟启用信号des至第二电流源2026，所以第二电流源2026启用且开始产生一第二放电电流idis2对电容104放电，其中延迟启用信号des对应一预定延迟时间，时间t3与时间t5之间的时间区间为电源转换器100对应所述保护模式的保护期间tp，且第二放电电流idis2通过控制器200的引脚210流至地端gnd。如图2所示，在时间t5后，第二放电电流idis2开始对电容104放电(其中第一放电电流idis1还是继续对电容104放电，所以供电电压vcc是由第一放电电流idis1、第二放电电流idis2、充电电流ic和电容104决定，导致供电电压vcc在时间t5后从所述第二稳定状态开始降低直到小于一低电压锁定关闭电压uvlooff(如图2所示的时间t6)。如图2所示，在时间t6，因为供电电压vcc低于低电压锁定关闭电压uvlooff，所以控制器200关闭延迟电路2024，导致供电电压vcc逐渐增加直到大于低电压锁定开启电压uvloon(如图2所示的时间t7)。如图2所示，在时间t7后，控制器200将重复上述时间t1-时间t7的操作原理直到电源转换器100离开所述保护模式。此外，本发明的另一实施例中，第二放电电流idis2可依据电源转换器100的二次侧sec的输出电压而调整(其中所述输出电压未标示于图1)，例如当所述输出电压高时，第二放电电流idis2较低，当所述输出电压低时，第二放电电流idis2较高。

请参照图3、4，图3是说明第一电流源2022、延迟器2024和第二电流源2026的耦接关系示意图，以及图4是说明延迟器2024的操作时序的示意图。如图3所示，延迟器2024包含一比较器20242、一或门20244、一与非门20246、一脉冲产生器20248和正反器d0-dn+1、df。如图2、4所示，在一时间t41(对应图2的时间t2)和一时间t42(对应图2的时间t3)之间，因为栅极信号产生电路产生栅极控制信号gcs至功率开关102，所以检测电压vcs从零开始逐渐增加直到时间t3时等于参考电压vref。因此，在时间t41和时间t42之间，比较器20242所产生的比较信号vcomp是高电平。另外，在时间t41和时间t42之间，所述保护电路尚未产生保护信号ocp，所以保护信号ocp是低电平。另外，如图4所示，在时间t42后，比较信号vcomp、保护信号ocp和脉冲产生器20248所产生的脉冲信号pul可使正反器d0-dn+1的重置引脚r为低电平，所以延迟器2024可利用正反器d0-dn+1延迟一时钟信号clk且于一时间t43(对应图2的时间t5)产生延迟启用信号des至第二电流源2026，导致第二电流源2026启用且开始产生第二放电电流idis2对电容104放电，其中如图4所示，正反器d0-dn+1的串接即是用以决定所述预定延迟时间，也就是说延迟器2024可利用正反器d0-dn+1改变所述预定延迟时间的长度。另外，脉冲产生器20248是根据保护信号ocp的上升缘，产生脉冲信号pul。另外，如图4所示，在时间t42后，正反器df的重置信号en为低电平以使保护信号ocp维持高电平。

在本发明的一实施例中，当电源转换器100运用在一电视且进入所述保护模式时，因为所述电视无法任意地关机，所以控制器200会根据图2的时序运作。虽然如图2所示，所述栅极信号产生电路在恢复期间tr仍会产生栅极控制信号gcs至功率开关102，但因为延迟器2024可利用正反器d0-dn+1延长所述预定延迟时间(也就是延长保护期间tp，其中在保护期间tp，所述栅极信号产生电路停止产生栅极控制信号gcs至功率开关102)，所以控制器200可使电源转换器100的功率开关102在恢复期间tr所产生的热有效散去以保护所述电视机内的组件。另外，因为控制器200是利用延迟电路202直接通过供电电压引脚204控制供电电压vcc，所以控制器200还是一6引脚的集成电路，也就是说本发明可使控制器200不须额外的引脚。

请参照图5、6，图5是本发明的第二实施例所公开的一种用于延长电源转换器100的保护期间的控制器500的示意图，以及图6是说明在电源转换器100进入所述保护模式后，控制器500的供电电压vcc和控制器500产生的栅极控制信号gcs的时序示意图，其中为了简化图5，所以图5只显示电源转换器100和控制器500与本发明相关的组件。如图5所示，控制器500和控制器200的差别在于控制器500包含一延迟电路502，以及延迟电路502包含一电流源5022和一计数器5024，其中电流源5022耦接于供电电压引脚204，计数器5024耦接于电流源5022以及控制器500通过供电电压引脚204接收供电电压vcc。另外，如图6所示，控制器500的供电电压vcc和控制器200的供电电压vcc的差异在于对应保护时间tp的操作原理，详述如下。

如图6所示，在电源转换器100进入所述保护模式后，在时间t3，控制器500内的栅极信号产生电路(未绘示于图5的控制器500内)可根据电源转换器100的一次侧pri的检测电压vcs(如图5所示)和参考电压vref停止产生栅极控制信号gcs至功率开关102，且控制器500内的保护电路(未绘示于图5的控制器500内)产生保护信号ocp至电流源5022。因此，因为所述保护电路产生保护信号ocp至电流源5022，所以电流源5022启用且开始产生一第二放电电流idis2对电容104(如图5所示)放电。在时间t3后，因为第二放电电流idis2开始对电容104放电，所以供电电压vcc是由第二放电电流idis2、充电电流ic和电容104决定，但在本发明的一实施例中，第二放电电流idis2大于充电电流ic，所以供电电压vcc会开始逐渐降低直到供电电压vcc小于一下限值lli(如图6所示的时间t4)。如图6所示，在时间t4，因为供电电压vcc小于下限值lli，所以电流源5022产生一第一放电电流idis1。此时，供电电压vcc是由第一放电电流idis1、充电电流ic和电容104决定，但在本发明的一实施例中，第一放电电流idis1小于充电电流ic，所以供电电压vcc会开始逐渐增加直到供电电压vcc大于一上限值uli(如图6所示的时间t5)。如此，延迟电路502可重复上述时间t4至时间t5的操作原理直到当计数器5024计数供电电压vcc小于下限值lli的次数(在本发明的另一实施例中，计数器5024计数供电电压vcc大于上限值uli的次数)等于一预定次数(对应图6所示的时间t6)。在时间t6，因为所述次数等于所述预定次数，所以电流源5022只会产生第二放电电流idis2，导致供电电压vcc在时间t6后开始降低直到小于低电压锁定关闭电压uvlooff(如图6所示的时间t7)。因此，虽然如图6所示，所述栅极信号产生电路在恢复期间tr仍会产生栅极控制信号gcs至功率开关102，但因为延迟电路502可利用如上述图6所示的操作原理延长所述预定延迟时间(也就是延长保护期间tp)，所以控制器500可使电源转换器100的功率开关102在恢复期间tr所产生的热有效散去以保护所述电视机内的组件。另外，控制器500的其余操作原理都和控制器200相同，在此不再赘述。

请参照图1、2、7，图7是为本发明的第三实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法的流程图。图7的操作方法是利用图1的电源转换器100和同步整流器200说明，详细步骤如下：

步骤700：开始；

步骤702：电源转换器100进入所述保护模式；

步骤704：第一电流源2022根据对应保护信号ocp和供电电压vcc产生第一放电电流idis1；

步骤706：延迟器2024根据保护信号ocp和检测电压vcs，产生延迟启用信号des；

步骤708：第二电流源2026根据延迟启用信号des产生第二放电电流idis2；

步骤710：当供电电压vcc低于低电压锁定关闭电压uvlooff时，控制器200关闭延迟电路202；

步骤712：当延迟电路202关闭且供电电压vcc大于低电压锁定开启电压uvloon时，控制器200再次产生栅极控制信号gcs至电源转换器100的一次侧pri的功率开关102，跳回步骤704。

在步骤702中，如图1所示，控制器200内的保护电路(未绘示于图1的控制器200内)可根据电源转换器100的二次侧sec的输出电流iout，判断是否使电源转换器100进入所述保护模式。在电源转换器100进入所述保护模式后，在时间t1，供电电压vcc大于低电压锁定开启电压uvloon，所以控制器200内的栅极信号产生电路将于时间t2与时间t3之间产生栅极控制信号gcs至功率开关102，其中时间t2与时间t3之间的时间区间为电源转换器100对应所述保护模式的恢复期间tr。如图1、2所示，在恢复期间tr，因为只有充电电流ic对电容104充电，所以供电电压vcc维持所述第一稳定状态。在步骤704中，如图2所示，在时间t3，所述栅极信号产生电路可根据电源转换器100的一次侧pri的检测电压vcs(如图1所示)和参考电压vref停止产生栅极控制信号gcs至功率开关102，且所述保护电路产生保护信号ocp至第一电流源2022和延迟器2024。因此，第一电流源2022启用且开始根据供电电压vcc产生第一放电电流idis1对电容104放电，其中第一放电电流idis1会随供电电压vcc的变化而改变。在时间t3后，第一放电电流idis1开始对电容104放电，所以供电电压vcc是由第一放电电流idis1、充电电流ic和电容104决定，其中因为第一放电电流idis1在时间t3时大于充电电流ic，所以供电电压vcc会开始逐渐降低直到时间t4(因为第一放电电流idis1会随供电电压vcc的变化而改变，所以在时间t4时，第一放电电流idis1等于充电电流ic，导致供电电压vcc在时间t4后维持所述第二稳定状态直到时间t5)。在步骤706中，如图2所示，在时间t5，延迟器2024可根据保护信号ocp和检测电压vcs，产生延迟启用信号des至第二电流源2026，所以第二电流源2026启用且开始产生第二放电电流idis2对电容104放电，其中延迟启用信号des对应所述预定延迟时间，以及时间t3与时间t5之间的时间区间为电源转换器100对应所述保护模式的保护期间tp。在步骤708中，如图2所示，在时间t5后，第二放电电流idis2开始对电容104放电(其中第一放电电流idis1还是继续对电容104放电，所以供电电压vcc是由第一放电电流idis1、第二放电电流idis2、充电电流ic和电容104决定，导致供电电压vcc在时间t5后从所述第二稳定状态开始降低直到小于低电压锁定关闭电压uvlooff(如图2所示的时间t6)。在步骤710中，如图2所示，在时间t6，因为供电电压vcc低于低电压锁定关闭电压uvlooff，所以控制器200关闭延迟电路2024，导致供电电压vcc逐渐增加直到大于低电压锁定开启电压uvloon(如图2所示的时间t7)。在步骤712中，如图2所示，在时间t7时，供电电压vcc大于低电压锁定开启电压uvloon，所以控制器200内的栅极信号产生电路(未绘示于图1的控制器200内)再次产生栅极控制信号gcs至电源转换器100的一次侧pri的功率开关102。

请参照图1、5、6、8，图8是为本发明的第四实施例所公开的一种用于延长电源转换器的保护期间的控制器的操作方法的流程图。图8的操作方法是利用图5的电源转换器100和同步整流器500说明，详细步骤如下：

步骤800：开始；

步骤802：电源转换器100进入所述保护模式；

步骤804：电流源5022根据对应所述保护模式的保护信号ocp启用；

步骤806：供电电压vcc是否小于下限值lli；如果是，进行步骤808；如果否，再次进行步骤806；

步骤808：电流源5022产生第一放电电流idis1，且计数器5024计数供电电压vcc小于下限值lli的次数；

步骤810：供电电压vcc是否大于上限值uli；如果是，进行步骤812；如果否，再次进行步骤810；

步骤812：电流源5022产生第二放电电流idis2；

步骤814：计数器5024计数供电电压vcc小于下限值lli的次数是否等于所述预定次数；如果是，进行步骤816；如果否，进行步骤806；

步骤816：当供电电压vcc低于低电压锁定关闭电压uvlooff时，控制器500关闭延迟电路502；

步骤818：当延迟电路502关闭且供电电压vcc大于低电压锁定开启电压uvloon时，控制器500再次产生栅极控制信号gcs至电源转换器100的一次侧pri的功率开关102，跳回步骤804。

图8的第四实施例和图7第三实施例的差别在于在步骤806中，在时间t3，电流源5022启用且开始产生第二放电电流idis2对电容104(如图5所示)放电，所以供电电压vcc会开始逐渐降低直到供电电压vcc小于下限值lli(如图6所示的时间t4)；在步骤808中，如图6所示，在时间t4，因为电流源5022产生第一放电电流idis1，所以供电电压vcc会开始逐渐增加直到供电电压vcc大于上限值uli(如图6所示的时间t5)；在步骤812中，因为电流源5022产生第二放电电流idis2，所以供电电压vcc会开始逐渐降低直到供电电压vcc小于下限值lli；在步骤814中，延迟电路502可重复上述时间t4至时间t5的操作原理直到当计数器5024计数供电电压vcc小于下限值lli的次数(在本发明的另一实施例中，计数器5024计数供电电压vcc大于上限值uli的次数)等于所述预定次数(对应图6所示的时间t6)；在时间t6，因为所述次数等于所述预定次数，所以电流源5022只会产生第二放电电流idis2，导致供电电压vcc在时间t6后开始降低直到小于低电压锁定关闭电压uvlooff(如图6所示的时间t7)。另外，图8的第四实施例的其余操作原理都和图7的第三实施例相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明所公开的控制器和操作方法是当所述电源转换器进入所述保护模式后，利用所述延迟电路根据所述供电电压延长对应所述保护模式的保护期间。另外，本发明上述实施例的内容是以应用于所述过电流保护和所述输出短路保护的保护信号为例。实际上本发明的保护信号也可应用于各种保护机制或保护模式的态样，例如，过电压保护(overvoltageprotection,ovp)、过负载保护(overloadprotection,olp)、过温度保护(overtemperatureprotection,otp)、电压不足保护(brownoutprotection)等等。因此，因为本发明可延长所述保护期间，所以相较于现有技术，本发明可使所述电源转换器的功率开关在对应所述保护模式的恢复期间所产生的热有效散去。另外，因为所述控制器是直接通过所述供电电压引脚控制所述供电电压，所以所述控制器不须额外的引脚。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。