專利名稱：具有省電的切換頻率調制電路的多通道功率轉換器的制作方法
技術領域：
本發明涉及功率轉換器，且更明確地說，涉及切換式功率轉換器的控制電路。
背景技術：
多通道(multi-channels)功率轉換器用于將未經調節的電源轉換成經調節的電壓和/或電流源。多通道功率轉換器的控制電路產生切換信號，用于穩定調節輸出端。也就是說，根據功率轉換器的輸出來調制前述切換信號的工作周期(duty cycle)。前述切換信號取同步是需要的，以便減少切換噪聲和EMI(電磁干擾)。然而，同步切換在輕負載和無負載條件下產生較高的功率消耗。在近來的發展中，許多控制電路已相繼提出用于功率轉換器，以便在輕負載條件下節省功率損失，例如，Yang的“PWM controller having off-timemodulation for power converter”，美國專利申請6,545,882；Yang等人的“PWMcontroller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise”，美國專利申請6,781,356。這些現有技術的切換頻率隨著負載的變化而變化，這導致控制電路難以使切換信號同步。
發明內容
本發明針對于一種用于多通道功率轉換器的控制電路，通過控制切換信號的切換頻率以達到省電。
本發明提供一種用于多通道功率轉換器的控制電路，以便在輕負載條件下節省功率。多通道功率轉換器包含第一變壓器，其由第一切換信號控制，以便產生功率轉換器的第一輸出。第二變壓器由第二切換信號控制，以便產生功率轉換器的第二輸出。控制電路耦合到功率轉換器的輸出，以便分別響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生第一切換信號和第二切換信號。控制電路包括調制電路和振蕩電路，用來調制切換信號的切換頻率，以便達到省電。調制電路響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生調制信號。振蕩電路耦合到調制電路，以便根據調制信號來控制第一切換信號和第二切換信號的切換頻率。當第二切換信號被啟用時，第一切換信號的切換頻率響應于負載的減小而線性減小。一旦第二切換信號被禁用時，第一切換信號就會間歇操作(burst operation)，以進一步節省功率。
本發明包含附圖以便提供對本發明的進一步理解，且前述附圖并入本說明書中并組成本說明書的一部分。
本發明的實施例，并與描述內容一起用來解釋本發明的原理。
圖1示出了多通道功率轉換器的實例電路。
圖2示出了根據本發明實施例的多通道功率轉換器的控制電路。
圖3是根據本發明實施例的調制電路。
圖4是根據本發明實施例的振蕩電路。
圖5示出了根據本發明實施例的信號產生器。
圖6示出了根據本發明實施例的控制電路的信號波形。
具體實施例方式
圖1示出了具有兩個切換通道的功率轉換器。第一通道是用于備用電源(standby power supply)的回掃轉換器(flyback converter)，其包含變壓器25，切換信號S1通過晶體管20進行控制變壓器25，以便在功率轉換器的輸出處產生輸出VO1。第二通道是包含變壓器15的正向轉換器(forward converter)。切換信號S2通過晶體管10進行控制變壓器15，以便在功率轉換器的輸出處產生另一輸出VO2。輸出VO2可通過輸入信號CNT來接通/切斷。輸入信號CNT連接到控制電路100，以便啟用或禁用切換信號S2。控制電路100進一步耦合到功率轉換器的輸出，以便分別響應于反饋信號VFB1和反饋信號VFB2而產生切換信號S1和切換信號S2。反饋信號VFB1和反饋信號VFB2由反饋控制電路70產生。反饋控制電路70耦合到功率轉換器的輸出，以便為功率轉換器的反饋控制提供誤差放大器和隔離作用。根據輸出VO1和VO2而產生反饋信號VFB1和反饋信號VFB2。
圖2示出了根據本發明實施例的控制電路100。控制電路100包括用于節省能源的調制電路200和振蕩電路300。調制電路200用來響應于反饋信號VFB1和反饋信號VFB2而產生調制信號SM和間歇信號(burst signal)SN。當調制信號SM低于間歇閾值時，啟用間歇信號SN。控制電路100的輸入端子ON/OFF接收輸入信號CNT。當啟用輸入信號CNT時，啟用切換信號S2。振蕩電路300耦合到調制電路200，以便根據調制信號SM來產生振蕩信號PLS1。振蕩信號PLS1用以啟用S/R觸發器115。比較器110用于響應于反饋信號VFB1與斜坡信號(ramp signal)RAMP1的比較結果而禁用S/R觸發器115。振蕩電路300產生斜坡信號RAMP1。S/R觸發器115的輸出連接到AND門117的輸入。AND門117的另一輸入經由反相器116而耦合到振蕩信號PLS1。AND門117的輸出產生切換信號S1。
振蕩電路300進一步產生同步信號SYN，其連接到信號產生器350以便產生脈沖信號PLS2和斜坡信號RAMP2。因此，脈沖信號PLS2與振蕩信號PLS1同步。脈沖信號PLS2用以啟用S/R觸發器125。比較器120用于響應于反饋信號VFB2與斜坡信號RAMP2的比較結果而禁用S/R觸發器125。S/R觸發器125的輸出連接到AND門127的輸入。AND門127的另一輸入經由反相器126而耦合到脈沖信號PLS2。AND門127的第三輸入連接到輸入信號CNT。因此，當啟用輸入信號CNT時，AND門127的輸出將產生切換信號S2。因此，振蕩信號PLS1控制切換信號S1的切換頻率和切換信號S2的切換頻率。切換信號S2與切換信號S1同步。
圖3是根據本發明實施例的調制電路200。運算放大器230、運算放大器231、電阻器236和晶體管235形成第一電壓到電流轉換器，以便在反饋信號VFB1高于第一閾值VT1時產生第一電流信號。運算放大器210、運算放大器211、電阻器216和晶體管215形成第二電壓到電流轉換器，以便在反饋信號VFB2高于第二閾值VT2時產生第二電流信號。第一閾值VT1和第二閾值VT2是用于輕負載的閾值。晶體管237和238形成第一電流鏡(currentmirror)，以便響應于第一電流信號而產生第三電流信號。晶體管217和218形成第二電流鏡，以便經由開關219來接收第二電流信號。開關219的開啟/關閉由輸入信號CNT控制。接著，當啟用輸入信號CNT時，第二電流鏡響應于第二電流信號而產生第四電流信號。連接到第四電流信號的第三電流信號傳輸到第三電流鏡。晶體管250、251和252形成第三電流鏡，以便產生第五電流信號和調制信號SM。因此，調制信號SM響應于反饋信號VFB1和反饋信號VFB2兩者的減小而減小。
將第五電流信號與恒定電流206進行比較，以便在第五電流信號低于恒定電流206時產生間歇信號SN。恒定電流206代表間歇閾值。間歇信號SN是用以避免音頻噪聲并提供附加的省電功能而產生的。利用恒定電流205將電流提供到第一電流鏡和第二電流鏡。因此，恒定電流205限制調制信號SM的最大值。
圖4是根據本發明實施例的振蕩電路300。通過開關311的恒定電流310對電容器320進行充電。電容器320經由開關316進行放電。具有作用點電壓(trip-point voltage)VH的比較器325和具有作用點電壓VL的比較器326連接到電容器320。比較器325、326的輸出連接到由NAND門341、342形成的鎖存電路(latch circuit)。在NAND門341的輸出處產生振蕩信號PLS1。在電容器320處產生斜坡信號RAMP1。振蕩信號PLS1進一步經由反相器333來控制開關311。開關316由AND門332控制。振蕩信號PLS1連接到AND門332的輸入。AND門332的另一輸入連接到OR門331。OR門331的輸入是輸入信號CNT。OR門331的另一輸入通過反相器330而耦合到間歇信號SN。恒定電流315連接到開關316。此外，調制信號SM連接到開關316以便對電容器320進行放電。因此，當禁用輸入信號CNT時，電容器320的放電還將由間歇信號SN控制。恒定電流310結合恒定電流315用來確定振蕩信號PLS1的最小頻率。恒定電流315結合如圖3中所示的恒定電流205用來控制振蕩信號PLS1的最大頻率。比較器327連接到電容器320，以便在斜坡信號RAMP1高于閾值VR時產生同步信號SYN。在AND門345的輸出處產生同步信號SYN。AND門345的輸入分別連接到比較器327和NAND門342。
圖5示出了根據本發明實施例的信號產生器350的示意性電路。恒定電流360、電容器365、晶體管362和NOR門381形成單觸發電路(one-shotcircuit)，以便響應于同步信號SYN的上升邊而產生脈沖信號PLS2。同步信號SYN通過反相器361而耦合到晶體管362。在AND門382的輸出處產生脈沖信號PLS2。AND門382的輸入由輸入信號CNT和NOR門381的輸出來連接。恒定電流370、電容器375和晶體管372形成斜坡信號產生器(rampsignal generator)，以便響應于同步信號SYN的啟用而產生斜坡信號RAMP2。晶體管372經由反相器361而耦合到同步信號SYN。
圖6示出了振蕩信號PLS1、脈沖信號PLS2和斜坡信號RAMP1、RAMP2的信號波形。當啟用輸入信號CNT時，響應于調制信號SM而調制切換信號S1和切換信號S2的切換頻率。一旦輸入信號CNT被禁用時，就響應于調制信號SM和間歇信號SN而調制切換信號S1的切換頻率。切換信號S1和S2的最大接通時間(maximum on time)固定。增加切換信號S1和S2的切斷時間(offtime)將減小切換信號S1和S2的切換頻率。
雖然已參照本發明的優選實施例明確示出了并描述了本發明，但本領域技術人員將了解，可在不脫離所附權利要求書所界定的本發明的精神和范圍的情況下，對本發明的形式和細節作出若干改變。
權利要求
1.一種多通道功率轉換器的控制電路，前述多通道功率轉換器包括第一變壓器，其由第一切換信號控制，以便產生前述功率轉換器的第一輸出；第二變壓器，其由第二切換信號控制，以便產生前述功率轉換器的第二輸出；控制電路，其耦合到前述功率轉換器的前述第一和第二輸出，以便分別響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生前述第一切換信號和前述第二切換信號；其中根據前述功率轉換器的前述第一和第二輸出來產生前述第一反饋信號和前述第二反饋信號，前述控制電路包括調制電路，用于響應于前述第一反饋信號和前述第二反饋信號而產生調制信號和間歇信號，其中當前述調制信號低于閾值時，前述間歇信號被啟用；輸入端子，用于接收輸入信號，其中當前述輸入信號被啟用時，前述第二切換信號也被啟用；以及振蕩電路，其耦合到前述調制電路，以便根據前述調制信號來產生振蕩信號，其中利用前述振蕩信號來控制前述第一切換信號的切換頻率，以及前述第二切換信號的切換頻率，其中當前述輸入信號被啟用時，響應于前述調制信號而調制前述第一切換信號和前述第二切換信號的前述切換頻率，且一旦前述輸入信號被禁用時，就響應于前述調制信號和前述間歇信號而調制前述第一切換信號的前述切換頻率。
2.根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中前述調制信號響應于前述第一反饋信號和前述第二反饋信號的減小而減小。
3.根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中前述間歇信號用以避免音頻噪聲并提供省電的功能而產生。
4.根據權利要求1所述的多通道功率轉換器的控制電路，其中前述切換信號的最大接通時間固定，且通過增加前述切換信號的切斷時間來減小前述切換信號的切換頻率。
5.一種多通道電源供應器的控制電路，前述多通道電源供應器包括第一變壓器，其由第一切換信號控制，以便產生功率轉換器的第一輸出；第二變壓器，其由第二切換信號控制，以便產生前述功率轉換器的第二輸出；控制電路，其耦合到前述功率轉換器的前述第一和第二輸出，以便分別響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生前述第一切換信號和前述第二切換信號；其中根據前述功率轉換器的前述第一和第二輸出來產生前述第一反饋信號和前述第二反饋信號，前述控制電路包括調制電路，用于響應于前述第一反饋信號和前述第二反饋信號而產生調制信號；以及振蕩電路，其耦合到前述調制電路，以便根據前述調制信號來控制前述第一切換信號的切換頻率，以及前述第二切換信號的切換頻率，其中當前述第二切換信號被啟用時，前述第一切換信號的前述切換頻率響應于前述功率轉換器的負載的減小而減小，且一旦前述第二切換信號被禁用時，前述第一切換信號就會間歇操作。
6.根據權利要求5所述的用于多通道電源供應器的控制電路，其中前述調制信號響應于前述第一反饋信號和前述第二反饋信號兩者的減小而減小。
7.根據權利要求5所述的用于多通道電源供應器的控制電路，其中前述切換信號的最大接通時間固定，且通過增加前述切換信號的切斷時間來減小前述切換信號的切換頻率。
8.一種功率轉換器的控制電路，前述功率轉換器包括第一變壓器，其由第一切換信號控制，以便產生前述功率轉換器的第一輸出；第二變壓器，其由第二切換信號控制，以便產生前述功率轉換器的第二輸出；控制電路，其耦合到前述功率轉換器的前述第一和第二輸出，以便分別響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生前述第一切換信號和前述第二切換信號；其中根據前述功率轉換器的前述第一和第二輸出來產生前述第一反饋信號和前述第二反饋信號，前述控制電路包括調制電路，用于響應于前述第一反饋信號而產生調制信號；以及振蕩電路，其耦合到前述調制電路，以便根據前述調制信號來控制前述第一切換信號的切換頻率，其中當前述第二切換信號被啟用時，前述第一切換信號的前述切換頻率響應于前述功率轉換器的負載的減小而減小，且一旦前述第二切換信號被禁用時，前述第一切換信號就會間歇操作。
9.根據權利要求8所述的功率轉換器的控制電路，其中當前述第二切換信號被啟用時，前述第二切換信號與前述第一切換信號同步。
10.根據權利要求8所述的功率轉換器的控制電路，其中前述第一切換信號的最大接通時間固定；通過增加前述第一切換信號的切斷時間來減小前述第一切換信號的前述切換頻率。
全文摘要
本發明提供一種用于多通道(multi－channels)功率轉換器的控制電路，以便在輕負載條件下節省功率。控制電路包括調制電路和振蕩電路，用來調制切換信號的切換頻率，以便達到省電(power saving)的目的。調制電路響應于第一反饋信號和第二反饋信號而產生調制信號。振蕩電路耦合到調制電路，以便根據調制信號來控制切換信號的切換頻率。當第二切換信號被啟用時，第一切換信號的切換頻率可響應于負載的減小而線性減小。一旦第二切換信號被禁用，第一切換信號間歇操作(burst operation)，以進一步達到省電。
文檔編號G05F1/40GK101060287SQ20071011186
公開日2007年10月24日 申請日期2007年6月20日 優先權日2006年8月11日
發明者楊大勇 申請人:崇貿科技股份有限公司