[發明專利]控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法及其電路

有效

• 申請號: 201110158584.1
• 申請日: 2011-06-14
• 公開（公告）號: CN102832817B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 張源文;陳仁義;沈逸倫
• 申請（專利權）人: 通嘉科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明是關于切換式電源轉換器(switched-mode power converter)，特別是關于控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法及其電路。

背景技術

切換式電源轉換器，亦稱為切換式電源(switched-mode power supply，SMPS)，是一種電子式的電源轉換器。切換式電源轉換器用以轉換一輸入電源并提供至一負載。一般而言，切換式電源轉換器的輸入電壓和輸出電壓的電平并不相同。相較于線性式的電源轉換器，切換式電源轉換器可提供較高的功率轉換效率及較小的電路尺寸。在具有變壓器耦合(transformer-coupled)架構的切換式電源轉換器中，其是通過一變壓器隔離功率的輸入端和輸出端。其中，該變壓器靠近輸入電壓的一邊稱為一次側，另一邊則稱為二次側。該變壓器的一次側包含一切換開關，其是利用脈沖寬度調制(pulse width modulation，PWM)的方式加以控制。具有變壓器耦合架構的切換式電源轉換器可再分為順向式(forward)和反馳式(fly back)的切換式電源轉換器。

圖1顯示一種已知的反馳式切換式電源轉換器。如圖1所示，該切換式電源轉換器100主要包含一整流器104、一變壓器106、一穩壓調整器108、一光耦合器110、一控制電路112和一功率開關SW1。該切換式電源轉換器100連接至一交流電壓源102，并通過該整流器104提供一近似直流的電壓至該變壓器106和該控制電路112。該控制電路112提供一脈沖寬度調制信號VOUT以控制該功率開關SW1。該變壓器106即通過該功率開關SW1的開關變化由一次側提供電源至二次側。該穩壓調整器108和該光耦合器110則用以提供該切換式電源轉換器100的輸出電壓的反饋補償信號V_COMP至該控制電路112?？刂齐娐?12即通過比較該反饋補償信號V_COMP和流經該功率開關SW1的電流I_P進行其脈沖寬度調制的運算。

然而，圖1的切換式電源轉換器100具有以下缺點：當該切換式電源轉換器100啟動時，二次側的輸出電壓是由接地電平開始往上升。該控制電路112的特性是使其急欲加快該變壓器106轉換能量的速度。據此，該反饋補償信號V_COMP為一高電壓而使得該功率開關SW1具有一較高的切換頻率。

圖2顯示該切換式電源轉換器100于啟動時，該反饋補償信號V_COMP和流經該功率開關SW1的電流I_P的關系圖。如圖2所示，在該功率開關SW1的第一個切換周期時，該功率開關SW1的切換頻率較高，且其關閉時間較短，而使得該功率開關SW1于第二個切換周期時即進入連續模式。亦即，該變壓器106的一次側來不及放電完成即進入下一個切換周期，而使得流經該功率開關SW1的電流I_P越來越大。由于該功率開關SW1的跨壓幾乎正比于電流I_P，過高的電流I_P將導致該功率開關SW1的跨壓過高而具有損壞的風險。

據此，業界所需要的是一種控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法及其電路，其可在一切換式電源轉換器啟動時，有效控制該切換式電源轉換器的功率開關的跨壓而不致導致損壞。

發明內容

本發明揭示一種控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法及其電路。根據本發明的一實施例的一種控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法，包含下列步驟：于啟動一切換式電源轉換器時，控制該切換式電源轉換器的一功率開關的切換頻率于一第一頻率；以及經過一特定時間后，改變該功率開關的切換頻率至一第二頻率。其中，該第一頻率低于該第二頻率。

根據本發明的另一實施例的一種控制切換式電源轉換器的功率開關跨壓的方法，包含下列步驟：于啟動一切換式電源轉換器時，根據一第一電壓信號控制該切換式電源轉換器的一功率開關的切換頻率；以及待該第一電壓信號大于一臨界值時，根據一第二電壓信號控制該功率開關的切換頻率。

根據本發明的一實施例的一種切換式電源轉換器的控制器，包含一多工器、一時鐘產生器和一脈沖寬度調制控制器。該多工器被設定以于啟動時提供一低電平的輸出信號，并于啟動一段時間后提供一高電平的輸出信號。該時鐘產生器被設定以根據該多工器的輸出信號提供一時鐘信號。該脈沖寬度調制控制器被設定以根據該時鐘信號提供一脈沖寬度調制信號。

上文已經概略地敘述本發明的技術特征，俾使下文的詳細描述得以獲得較佳了解。構成本發明的申請專利范圍標的的其它技術特征將描述于下文。