应用于电源转换器的控制电路及其操作方法.pdf

本发明公开了一种控制电路及其操作方法，所述控制电路包括一辅助接脚用以接收一电源转换器的一辅助绕组的辅助电压；一第一侦测单元用以侦测所述辅助电压开始共振的一第一时间，并根据所述第一时间输出一第一侦测信号；一第二侦测单元用以侦测所述辅助电压到达一预定电压的一第二时间，并根据所述第二时间输出一第二侦测信号；一延迟时间控制器用以根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差得到一延迟时间，及在收到所述第二侦测信号并经过所述延迟时间后输出一开启信号；及一闸极信号产生器用以根据所述延迟时间控制器的开启信号，产生一闸极控制信号至所述电源转换器的一功率开关。本发明控制电路可使电源转换器具有较小的功率消耗。

权利要求书1.  一种应用于电源转换器的控制电路，其特征在于，包括： 一辅助接脚，用以接收所述电源转换器的一辅助绕组的一辅助电压； 一第一侦测单元，用以侦测所述辅助电压开始共振的一第一时间，并根 据所述第一时间输出一第一侦测信号； 一第二侦测单元，用以侦测所述辅助电压到达一预定电压的一第二时间， 并根据所述第二时间输出一第二侦测信号； 一延迟时间控制器，用以根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的 输出时间差得到一延迟时间，及在收到所述第二侦测信号并经过所 述延迟时间后输出一开启信号；及 一闸极信号产生器，用以根据所述延迟时间控制器输出的开启信号，产 生一闸极控制信号至所述电源转换器的一功率开关。 2.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一侦测单元是耦接 于所述辅助接脚，用以根据所述辅助电压的电压降侦测所述第一时间。 3.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一侦测单元是耦接 于所述电源转换器的一主要绕组，用以根据通过所述主要绕组的电流值 侦测所述第一时间。 4.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述延迟时间控制器包括 一数字计数器，用以计数所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出 时间差，以得到所述延迟时间。 5.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述延迟时间控制器包括 一电容，用以根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差 进行充放电，以得到所述延迟时间。 6.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述预定电压是零电压。 7.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括： 一闸极接脚，其中所述闸极控制信号是通过所述闸极接脚传送至所述功 率开关。 8.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二侦测单元包括一 比较器，用以比较所述辅助电压和所述预定电压，以输出所述第二侦测 信号。 9.  如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述电源转换器是运作于 一不连续导通模式。 10.  一种应用于电源转换器的控制电路的操作方法，其中所述电源转换器包 括一主要绕组，一辅助绕组，及一功率开关耦接于所述主要绕组及接地 端之间，其特征在于，所述方法包括： 接收所述辅助绕组的一辅助电压； 侦测所述辅助电压开始共振的一第一时间，并根据所述第一时间输出一 第一侦测信号； 侦测所述辅助电压到达一预定电压的一第二时间，并根据所述第二时间 输出一第二侦测信号； 根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差得到一延迟时 间；及 根据所述第二侦测信号的输出时间及所述延迟时间，产生一闸极控制信 号至所述功率开关。 11.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，侦测所述辅助电压开始共 振的所述第一时间包括： 根据所述辅助电压的电压降，侦测所述辅助电压开始共振的所述第一时 间。 12.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，侦测所述辅助电压开始共 振的所述第一时间包括： 根据通过所述主要绕组的电流值，侦测所述辅助电压开始共振的所述第 一时间。 13.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，根据所述第一侦测信号及 所述第二侦测信号的输出时间差得到所述延迟时间包括： 利用一数字计数器计数所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时 间差，以得到所述延迟时间。 14.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，根据所述第一侦测信号及 所述第二侦测信号的输出时间差得到所述延迟时间包括： 利用一电容根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差进 行充放电，以得到所述延迟时间。 15.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，所述预定电压是零电压。 16.  如权利要求10所述的操作方法，其特征在于，根据所述第二侦测信号的 输出时间及所述延迟时间，产生所述闸极控制信号至所述功率开关包括： 在所述第二侦测信号输出并经过所述延迟时间后，产生所述闸极控制信 号至所述功率开关，以开启所述功率开关。

说明书应用于电源转换器的控制电路及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种应用于电源转换器的控制电路及其操作方法，尤指一种 可减少电源转换器功率消耗的控制电路及其操作方法。
背景技术
请同时参考图1及图2，图1为公知电源转换器及控制电路的示意图，图 2为图1电源转换器及控制电路的相关信号的示意图。如图1所示，电源转 换器10包括一主要绕组PR，一辅助绕组AUX，一功率开关N，一二极管D， 及一电容C1。功率开关M是耦接于主要绕组PR及接地端之间。二极管D 及电容C1是耦接于输出端OUT。控制电路100是耦接于辅助绕组AUX及功 率开关M的控制端。控制电路100是用以根据辅助绕组AUX的辅助电压Vaux 开启功率开关M，并依据一占空比关闭功率开关M，以进而在电源转换器10 的输出端OUT产生一输出电压Vout。如图2所示，当电源转换器10运作于 一不连续导通模式(discontinuous conduction mode,DCM)时，为了减少电源转 换器10的功率消耗，控制电路100必须在辅助电压Vaux开始共振后(例如时 间T1)到达第一个波谷的时间点Ton(亦即功率开关的两端跨压为最小的时间 点)开启功率开关M，如此电源转换器10具有较小的功率消耗。
公知控制电路100是根据电源转换器10的电路组件的理想值来预先判断 辅助电压Vaux开始共振后到达第一个波谷的时间点Ton，然而，电路组件的 参数皆具有误差容许值，进而影响辅助电压Vaux的共振频率，亦即不同电源 转换器的辅助电压在开始共振后到达第一个波谷的时间点有可能不一样。公 知控制电路100无法准确地判断辅助电压Vaux开始共振后到达第一个波谷的 时间点Ton，进而使得公知电源转换器10具有较大的功率消耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了弥补现有技术的不足，提供一种应 用于电源转换器的控制电路，包括一辅助接脚，一第一侦测单元，一第二侦 测单元，一延迟时间控制器，及一闸极信号产生器。所述辅助接脚是用以接 收所述电源转换器的一辅助绕组的一辅助电压。所述第一侦测单元是用以侦 测所述辅助电压开始共振的一第一时间，并根据所述第一时间输出一第一侦 测信号。所述第二侦测单元是用以侦测所述辅助电压到达一预定电压的一第 二时间，并根据所述第二时间输出一第二侦测信号。所述延迟时间控制器是 用以根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差得到一延迟时 间，及在收到所述第二侦测信号并经过所述延迟时间后输出一开启信号。所 述闸极信号产生器是用以根据所述延迟时间控制器输出的开启信号，产生一 闸极控制信号至所述电源转换器的一功率开关。
本发明还提供一种应用于电源转换器的控制电路的操作方法，其中所述 电源转换器包括一主要绕组，一辅助绕组，及一功率开关耦接于所述主要绕 组及接地端之间，所述方法包括接收所述辅助绕组的一辅助电压；侦测所述 辅助电压开始共振的一第一时间，并根据所述第一时间输出一第一侦测信号； 侦测所述辅助电压到达一预定电压的一第二时间，并根据所述第二时间输出 一第二侦测信号；根据所述第一侦测信号及所述第二侦测信号的输出时间差 得到一延迟时间；及根据所述第二侦测信号的输出时间及所述延迟时间，产 生一闸极控制信号至所述功率开关。
附图说明
图1为公知电源转换器及控制电路的示意图。
图2为图1电源转换器及控制电路的相关信号的示意图。
图3为本发明应用于电源转换器的控制电路的第一实施例的示意图。
图4为图3电源转换器及控制电路的相关信号的示意图。
图5为延迟时间控制器的电容根据第一侦测信号及第二侦测信号的输出时间 差进行充放电的示意图。
图6为本发明应用于电源转换器的控制电路的第二实施例的示意图。
图7为本发明应用于电源转换器的控制电路的操作方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：


具体实施方式
请参考图3，图3为本发明应用于电源转换器的控制电路的第一实施例的 示意图。如图3所示，电源转换器10包括一主要绕组PR，一辅助绕组AUX， 一功率开关M，一二极管D，及一电容C1。功率开关M是耦接于主要绕组 PR及接地端之间。二极管D及电容C1是耦接于输出端OUT。控制电路200 包括一辅助接脚P1，一第一侦测单元210，一第二侦测单元220，一延迟时 间控制器230，一闸极信号产生器240，及一闸极接脚P2。辅助接脚P1是用 以接收电源转换器10的辅助绕组AUX的辅助电压Vaux。第一侦测单元210 是用以侦测辅助电压Vaux开始共振的一第一时间，并根据第一时间输出一第 一侦测信号S1。第二侦测单元220是用以侦测辅助电压Vaux到达一预定电 压的一第二时间，并根据第二时间输出一第二侦测信号S2。延迟时间控制器 230是用以根据第一侦测信号S1及第二侦测信号S2的输出时间差得到一延 迟时间，及在收到第二侦测信号S2并经过延迟时间后输出一开启信号Son。 闸极信号产生器240是用以根据延迟时间控制器230输出的开启信号Son， 产生一闸极控制信号Sg至电源转换器10的功率开关M。闸极接脚P2是耦 接于闸极信号产生器240及功率开关M的控制端之间，闸极控制信号Sg是 通过闸极接脚P2传送至功率开关M。
当电源转换器运作于一不连续导通模式(discontinuous conduction mode, DCM)时，本发明控制电路可准确地在辅助电压Vaux开始共振后到达第一个 波谷的时间点(亦即功率开关M的两端跨压Vds为最小的时间点)开启功率开 关M，以降低电源转换器10的功率消耗。举例来说，请参考图4，并参考图 3，图4为图3电源转换器及控制电路的相关信号的示意图。由于第一侦测单 元210是耦接于辅助接脚AUX，因此第一侦测单元210可在辅助电压Vaux 稳定地维持在一固定值时侦测辅助电压Vaux是否有电压降，若辅助电压Vaux 在第一时间T1开始有电压降时，代表辅助电压Vaux开始共振(此时通过主要 绕组PR的电流I为零)，第一侦测单元210会在第一时间T1输出第一侦测信 号S1至延迟时间控制器230。第二侦测单元220包括一比较器222，用以比 较辅助电压Vaux和预定电压(例如零电压)，当辅助电压Vaux在第二时间T2 到达零电压时，第二侦测单元220会在第二时间T2输出第二侦测信号S2至 延迟时间控制器230。延迟时间控制器230可根据第一侦测信号S1及第二侦 测信号S2的输出时间差(亦即第一时间T1和第二时间T2之间的时间差)得到 一延迟时间Td，及在收到第二侦测信号S2并经过延迟时间Td后输出一开启 信号Son。由于辅助电压Vaux的共振波形是一余弦(cosine)函数，且第一时间 T1和第二时间T2之间的时间差是为辅助电压Vaux的共振波形从波峰到波谷 的时间长度的一半，因此延迟时间控制器230可设定延迟时间Td的长度等于 第一时间T1和第二时间T2之间的时间差，如此开启信号Son可在辅助电压 Vaux开始共振后到达第一个波谷的时间点Ton被输出。而闸极信号产生器240 即可根据延迟时间控制器230输出的开启信号Son，在辅助电压Vaux开始共 振后到达第一个波谷的时间点Ton，准确地升高闸极控制信号Sg的电位以开 启功率开关M。
依据上述配置，即使电源转换器10因电路组件的参数不同，影响到辅助 电压Vaux的共振频率，本发明应用于电源转换器10的控制电路200仍可准 确地得知辅助电压Vaux开始共振后到达第一个波谷的时间点Ton。
另外，控制电路200还包括一关闭控制电路250，用以根据电源转换器 10的占空比产生一关闭信号Soff。闸极信号产生器240可根据关闭控制电路 250输出的关闭信号Soff降低闸极控制信号Sg的电位，以关闭功率开关M。
另一方面，本发明延迟时间控制器230可包括一数字计数器，用以计数 第一侦测信号S1及第二侦测信号S2的输出时间差，以得到延迟时间Td。或 者，延迟时间控制器230可包括一电容，用以根据第一侦测信号S1及第二侦 测信号S2的输出时间差进行充放电，以得到延迟时间。举例来说，如图5所 示，电容C2可在第一时间T1开始充电，再在第二时间T2开始放电，则延 迟时间Td的长度等于电容从第二时间T2开始放电后，电压下降至充电前的 电位的时间长度，如此即可得到延迟时间Td。
请参考图6，并参考图4。图6为本发明应用于电源转换器的控制电路的 第二实施例的示意图。除了根据辅助电压的电压降侦测第一时间，如图6所 示，第一侦测单元210亦可经由控制电路300的电流接脚P3耦接于电源转换 器10的主要绕组PR，以根据通过主要绕组PR的电流I侦测辅助电压Vaux 开始共振的第一时间T1。由于通过主要绕组PR的电流I在第一时间T1为零， 因此第一侦测单元210亦可在通过主要绕组PR的电流I为零时，得知辅助电 压Vaux开始共振的第一时间T1，以进一步在第一时间T1输出第一侦测信号 S1。
请参考图7。图7为本发明应用于电源转换器的控制电路的操作方法的流 程图700。本发明应用于电源转换器的控制电路的操作方法的流程如下列步 骤：
步骤710：接收辅助绕组AUX的辅助电压Vaux；
步骤720：侦测辅助电压Vaux开始共振的第一时间T1，并根据第一时间T1 输出第一侦测信号S1；
步骤730：侦测辅助电压Vaux到达预定电压的第二时间T2，并根据第二时间 T2输出第二侦测信号S2；
步骤740：根据第一侦测信号S1及第二侦测信号S2的输出时间差得到延迟 时间Td；及
步骤750：根据第二侦测信号S2的输出时间及延迟时间Td，产生闸极控制信 号Sg至功率开关M。
相较于现有技术，本发明应用于电源转换器的控制电路及其操作方法可 根据第一侦测信号及第二侦测信号的输出时间调整延迟时间的长度，以准确 地在辅助电压开始共振后到达第一个波谷的时间点开启功率开关，使电源转 换器具有较小的功率消耗。
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。