[發明專利]電源控制器與控制方法

無效

• 申請號: 201110200453.5
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102891603A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 思亞爾海·卡洛德卡;林建良;蘇吉·葛特凱文
• 申請（專利權）人: 芯瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/44
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明涉及一種電源控制器以及運用其中的控制方法。

背景技術

電源供應器是用來將外來電源(可能是市電也可能是電池)，轉換成其中核心電路(core?circuit)所需要的電源。對于當今的電子產品而言，一般都必須設計的節能減碳，以表示對地球盡一份心力。所以，電能轉換效率(conversion?efficiency)，也就是針對負載的輸出電能以及從電池或是市電所抽取的輸入電能，兩者的比例，就變成一個很重要的指標。如果電源供應器自己本身所消耗的能量越少，這電源供應器的電能轉換效率就會越高。

不論是理論或是實際操作上，準諧振(quadrature?resonance，QR)電源供應器都已經被證明比其他大部分的電源供應器，工作的比較有效率。這是因為QR電源供應器中的功率開關大致上是在零電壓或是零電流切換，達到了大致上無能量損耗的切換(lossless?switching)。

圖1顯示一反激式電源供應器8，可以操作在QR模式。電路10顯示了反激式架構，具有功率開關15、一變壓器的主繞組(primary?winding)PRM以及二次側繞組(secondary?winding)SEC、一二極管、以及一電流檢測電阻。當功率開關15開啟時，功率開關15短路，主繞組PRM開始儲能。當功率開關15關閉時，功率開關15開路，二次側繞組SEC就通過二極管釋能，對輸出端OUT供電。反饋電路20監視了輸出端OUT，據以在反饋端FB上產生反饋信號V_FB。依據反饋信號V_FB，電源控制器18控制了功率開關15的開啟時間(ON?time)T_ON或是關閉時間(OFF?time)T_OFF。當反饋信號V_FB越高時，便意味著輸出功率就需要更高，才得以維持在輸出端OUT上的電壓。操作電源供應器12在電源端VCC提供了操作電源V_CC，對電源控制器18供電。電阻14把輔助繞組AUX的一端連接到電源控制器18的零電流檢測端ZCD，以提供變壓器的狀態信息。

圖2A以及圖2B分別顯示在不同負載時，零電流檢測端ZCD上的電壓信號V_ZCD的波形。圖2A對應到一個比較重的負載；圖2B對應到一比較輕的負載。從圖2A與圖2B中可以看出，當變壓器放電完畢之后，電壓信號V_ZCD就會開始震蕩，然后依序產生電壓波谷VLY₁、VLY₂、VLY₃等。如果負載越輕，放電完畢的時間就會越早，那電壓波谷出現的時間點也會越早。一個操作在QR模式下的電源供應器可以設計在任何一個電壓波谷出現時，才開始進行下一開關周期中的儲能。圖3顯示開關頻率f_CYC與反饋端FB上反饋信號V_FB的關系，其中，開關頻率f_CYC是開關周期T_CYC的倒數，而開關周期是開啟時間T_ON與關閉時間T_OFF的總和。開啟時間T_ON指的是功率開關開啟時的時間；關閉時間T_OFF指的是功率開關關閉的時間。舉例來說，圖3中的曲線22₁顯示的是，當功率開關15在電壓波谷VLY₁出現時就切換時，V_FB跟f_CYC的關系。曲線22₂顯示的是，當功率開關15在電壓波谷VLY₂出現時就切換時，V_FB跟f_CYC的關系。以此類推。如同圖3所示，如果一個電源供應器是設計在特定的電壓波谷切換的話，那反饋信號V_FB越低，開關頻率f_CYC就不幸的越高。越高的開關頻率f_CYC，就會需要有越多的電能來對一功率開關的控制端進行充放電，所以可能會導致一個比較低的轉換效率。

發明內容

本發明的實施例提供一種電源控制器，適用于控制一功率開關。該功率開關連接至一電感元件。該電源控制器包含有一時窗產生器、一傳感器、以及一邏輯控制器。該時窗產生器用以提供最短以及最長時間信號，分別指示一最短時間以及一最長時間的流逝。該傳感器用以檢測該電感元件的一端，以產生一觸發信號。在該最短時間尚未流逝之前，該邏輯控制器用以防止該功率開關被開啟，在該最長時間流逝后，強迫該功率開關被開啟，以及當該觸發信號被使能時，開啟該功率開關。