CN102570812A - 用于反馈信号输入及过温保护的电源供应控制器多功能端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有多功能端的控制电路。控制电路包括切换电路、取样保持电路、侦测电路以及比较器。取样保持电路是耦合至多功能端，利用在一第一期间取样反馈信号来产生一取样电压。侦测电路在一第二期间耦合至多功能端，用于产生一侦测电压。比较器比较侦测电压与取样电压来产生一过温信号，其中过温信号用以除能切换信号。

Description

用于反馈信号输入及过温保护的电源供应控制器多功能端

技术领域

本发明涉及一种功率转换器，尤其本发明涉及一种使用于功率转换器中具有多功能端的控制电路。

背景技术

图1显示功率转换器的现有架构的电路示意图。该功率转换器包括升压转换器30、控制器50、感温组件40以及由电阻41和42组成的分压器。升压转换器30包括电感10、晶体管15、整流器20以及电容25。电感10的一端接收一输入电压V_IN，电感10的另一端是连接至整流器20的阳极以及晶体管15的汲极。晶体管15的源极接地。晶体管15的闸极耦合至控制器50的切换端SW(未显示)，并且由切换信号S_W控制。整流器20的阴极连接至电容25的一端，电容25的另一端则接地。一输出电压V_O是跨接于电容25而被产生，且输出电压V_O与升压转换器30的输出相同。升压转换器30的输出也是功率转换器的输出。

控制器50产生切换信号S_W以切换晶体管15，用于产生功率转换器的输出电压V_O。一反馈信号V_FB响应输出电压V_O而被产生在分压器中电阻41和42的连接处上产生一反馈信号V_FB，以响应输出电压V_O。反馈信号V_FB被施加至控制器50的反馈端FB(未显示于图示中)，来以产生切换信号S_W并调节输出电压V_O。耦合至控制器50的感温组件40产生过温信号S_OT，用于过温保护。也就是说，控制器50根据感温组件40产生的过温信号S_OT，执行过温保护。

发明内容

本发明的目的为切换式功率转换器提供用具有一多功能端的控制电路。此多功能端是用于接收反馈信号，并连接至一感温组件用于过温保护。

为了达成前述目的，本发明具有多功能端的控制电路，包括：切换电路，切换电路产生一切换信号，以响应一反馈信号；取样保持电路，取样保持电路耦合至多功能端，并在一第一期间取样反馈信号来产生一取样电压；侦测电路，侦测电路在一第二期间耦合至多功能端，用于产生一侦测电压；以及比较器，比较器比较侦测电压与取样电压来产生一过温信号，其中过温信号是用以除能切换信号。当第二期间被使能时，前述第一期间被除能。

为了达成前述目的，本发明另外提供具有多功能端的控制电路，包括：切换电路，产生一切换信号；多个功能电路，其耦合至多功能端，并根据多功能端上的一信号产生多个功能信号；以及比较器，比较该等功能信号，用于产生一输出信号来除能产生切换信号的切换电路。前述功能电路其中之一被使能时，则其它前述功能电路被除能。

附图说明

图1为功率转换器的现有架构的电路示意图；

图2为本发明运用于的功率转换器的架构与较佳具体实施例的电路示意图；

图3为本发明中控制电路100的较佳实施例的电路示意图；

图4为根据本发明的脉冲信号PLS、斜坡信号RMP以及时序信号S₁-S₃的该等波形时序图。

【主要组件符号说明】

10    电感

15    晶体管

20    整流器

25    电容

30    升压转换器

40    感温组件

41    电阻

42    电阻

45    电阻

50    控制器

100   控制电路

102   开关

103   电容

105   开关

106   电流源

110   误差放大器

115   电容

120   比较器

130   振荡电路

140   反相器

145   反器

150   与门

160   比较器

165   过温阈值件

170   正反器

I₁₀₆  电流

PLS   脉冲信号

RMP   斜坡信号

RST   信号

R_T    感温组件

S₁    第一时序信号

S₂    第二时序信号

S₃    第三时序信号

S_OT   过温信号

S_T    信号

S_W    切换信号

V_FB    反馈信号

V_IN    输入电压

V_O     输出电压

V_R     参考信号

V_SP    取样电压

具体实施方式

图2显示本发明运用于的功率转换器的架构与较佳具体实施例的电路示意图。运用本发明的技术的功率转换器包括升压转换器30、控制电路(CNTR)100、热感温组件R_T以及由电阻41和42组形成的分压器。与图1比较的差异为控制电路100提供多功能端M，另外功率转换器进一步包括电阻45，电阻45与热感温组件R_T并联并耦合在控制电路100的多功能端M与电阻41和42的接点之间。多功能端M用于接收一反馈信号V_FB，并连接热感温组件R_T用于过温保护。反馈信号V_FB是关联于功率转换器的输出电压V_O。电阻45并联至热感温组件R_T，用于过温保护的调整。热感温组件R_T具有负温度系数，换言之一旦温度下降，热感温组件R_T的阻值就会增加。一旦温度上升，则热感温组件R_T的阻值就会下降。

图3为本发明控制电路100的较佳实施例的电路示意图。控制电路100包括比较器160、切换电路以及多个功能电路，该多个功能电路包括取样保持电路以及侦测电路。取样保持电路由开关102与电容103组成。侦测电路由开关105与电流源106组成。切换电路由误差放大器110、电容115、振荡电路(OSC)130、比较器120、反相器140、正反器145以及与门150形成。

反馈信号V_FB(显示于图2)施加至控制电路100的多功能端M。开关102的一端是耦合至多功能端M，用于接收反馈信号V_FB。开关102的另一端耦合至电容103的一端，电容103的另一端则耦合至地。开关102用于取样反馈信号V_FB，并且开关102的控制端由一第一时序信号S₁控制。电容103用于保持反馈信号V_FB。在第一期间，一取样电压(第一功能信号)V_SP根据反馈信号V_FB跨在电容103被产生。第一期间是藉由第一时序信号S₁的导通期间产生。取样电压V_SP关联于反馈信号V_FB，反馈信号V_FB关联于功率转换器的输出电压V_O。

切换电路由误差放大器110、电容115、振荡电路(OSC)130、比较器120、反相器140、正反器145以及与门150形成。振荡电路130产生脉冲信号PLS、斜坡信号RMP、第一时序信号S₁、第二时序信号S₂以及第三时序信号S₃。当由第一时序信号S₁控制的开关102开启(turned on)时，跨在电容103而被产生的取样电压V_SP耦合至误差放大器110的负输入端。误差放大器110的正输入端具有一参考信号V_R，用于输出调节。误差放大器110的输出端耦合至电容115的一端，用于频率补偿。电容115的另一端则耦合至地。误差放大器110的输出端进一步耦合至比较器120的正输入端。

斜坡信号RMP供应至比较器120的负输入端。比较斜坡信号RMP与误差放大器110的输出端上的一信号，一重设信号被产生在比较器120的输出端上，以重设正反器145。一旦斜坡信号RMP大于误差放大器110的输出端上的信号，则正反器145的重设输入端R接收重设信号。换句话说，当斜坡信号RMP大于误差放大器110的输出端上的信号时，正反器145将被重设(Reset)。反相器140的输入端接收脉冲信号PLS。反相器140的输出端耦合至正反器145的频率输入端CK，也就是说，振荡电路130产生脉冲信号PLS，透过反相器140开启(turned on)正反器145。反相器140的输出端以及正反器145的输出端分别连接至与门150，用于产生具有一切换期间的一切换信号S_W。脉冲信号PLS限制切换信号S_W最大导通期间。

侦测电路由开关105与电流源106组成。开关105的一端耦合至多功能端M，开关105的另一端耦合至电流源106的一端。电流源106的另一端则耦合至地。换言之，电流源106透过开关105耦合至多功能端M。当由第二时序信号S₂控制的开关105开启(turned on)且由电流源106决定的电流I₁₀₆流入多功能端M时，在多功能端M上将产生侦测电压(第二功能信号)V_M(图中未显示)。换句话说，电流源106结合感温组件R_T，以产生侦测电压V_M。也就是说侦测电路透过功能端M耦合至感温组件R_T，用于产生侦测电压V_M。

在由第二时序信号S₂的导通期间所产生的第二期间，产生侦测电压V_M。也就是说由第一时序信号S₁产生的第一期间，以及由第二时序信号S₂产生的第二期间，分别使能取样保持电路与侦测电路。

电容103的该端进一步耦合至比较器160的正输入端。在由第一时序信号S₁的导通期间所产生的第一期间，跨在电容103产生的取样电压V_SP施加至比较器160的正输入端。在比较器160的输出端上产生一过温信号S_OT，过温信号S_OT将被栓锁进入正反器145。比较器160比较侦测电压V_M与取样电压V_SP，用于产生过温信号S_OT。过温信号S_OT用于除能切换信号S_W。此外，控制电路100进一步包括过温阈值件(过温门坎，over-temperaturethreshold)165，用于产生过温信号S_OT。过温阈值件165耦合在多功能端M与比较器160的负输入端之间。

一旦切换信号S_W被除能，振荡电路130产生时序信号S₁、S₂和S₃。当第一时序信号S₁被使能，并且第二时序信号S₂被除能时(第一期间)，开关102开启(turned on)，并且开关105关闭(turned off)，反馈信号V_FB被取样至电容103。也就是说在第一期间，由开关102和电容103组成的取样保持电路藉由取样反馈信号V_FB，产生取样电压V_SP。当第二时序信号S₂被使能、第一时序信号S₁被除能(第二期间)时，开关102关闭(turned off)，并且开关105开启(turned on)，由电流源106决定的电流I₁₀₆流入多功能端M。侦测电压V_M将施加至比较器160的负输入端。因此，利用比较器160比较侦测电压V_M与取样电压V_SP，产生过温信号S_OT。一旦取样电压V_SP的值低于侦测电压V_M的值，则过温信号S_OT被使能。当控制电路100进一步包括过温阈值件165时，侦测电压V_M将透过温阈值件165施加至比较器160的负输入端。利用比较器160透过过温阈值件165比较侦测电压V_M与取样电压V_SP，产生过温信号S_OT。

反馈信号V_FB是藉由分压器的输出电压V_O所分出，该反馈信号V_FB可撰写如下：

$V_{\mathrm{FB}}=\frac{R_{42}}{R_{41}+R_{42}}\×V_O---\left(1\right)$

等效电阻R_D由电阻41和42所决定。

$R_D=\frac{R_{41}\×R_{42}}{R_{41}+R_{42}}---\left(2\right)$

等效电阻R_PT由电阻45和感温组件R_T所决定。

$R_{\mathrm{PT}}=\frac{R_T\×R_{45}}{R_T+R_{45}}---\left(3\right)$

等效电阻R_EQ由等效电阻R_D加上等效电阻R_PT所产生，如下所示：

R_EQ＝R_D+R_PT---------------------------------    (4)

等效电压V_DP由电流I₁₀₆和等效电阻R_EQ所产生，如下所示：

V_DP＝I₁₀₆×R_EQ-------------------------------   (5)

侦测电压V_M由反馈信号V_FB减去等效电压V_DP所产生，如下所示：

V_M＝V_FB-V_DP------------------------------       (6)

当电流I₁₀₆流入多功能端M时，侦测电压V_M将产生在多功能端M上。

控制电路100进一步包括正反器170。正反器170的输入端D耦合至比较器160的输出端，用于接收过温信号S_OT。正反器170的频率输入端CK接收第三时序信号S₃，来触发正反器170。正反器170的重设输入端R是藉由一信号RST重设。正反器170的输出端Q连接至正反器145的输入端D，用于根据过温信号S_OT控制切换信号S_W。

功率转换器上的温度较低时，感温组件R_T的阻值增加，因为感温组件R_T具有上面提到的负温度系数特性。参考上面方程式(3)与(4)等效电阻R_PT和R_EQ会根据感温组件R_T的阻值增加而增加。再参照上面方程式(5)与(6)等效电压V_DP增加，侦测电压V_M将降低。等效电压V_DP高于过温阈值件165，比较器160的输出端所产生的过温信号S_OT将为高逻辑准位(logic-highlevel)。一旦过温信号S_OT为高逻辑准位并且第三时序信号S₃被使能，则信号S_T为高逻辑准位。因此正反器145被使能，用于产生切换信号S_W。

另一方面，功率转换器上的温度高时，感温组件R_T的阻值下降。参考上面方程式(3)与(4)等效电阻R_PT和R_EQ据此降低。再参照上面方程式(5)与(6)等效电压V_DP将变小，并且侦测电压V_M将提高。等效电压V_DP低于过温阈值件165，比较器160的输出端所产生的过温信号S_OT将为低逻辑准位。一旦过温信号S_OT为低逻辑准位且正反器170被除能，则信号S_T为低逻辑准位(logic-low level)。因此正反器145和切换信号S_W被除能，用于过温保护。

第四图显示根据本发明的脉冲信号PLS、斜坡信号RMP以及时序信号S₁-S₃的波形。脉冲信号PLS被使能时，斜坡信号RMP下降，并且一旦脉冲信号PLS被除能时，斜坡信号RMP升高。在第一时序信号S₁的导通期间所而产生的第一期间，第一时序信号S₁被使能，开关102因而被导通，反馈信号V_FB被取样进入电容103，而取样电压(第一功能信号)V_SP是被产生于电容103上(切换电路的输入端)。也就是说切换电路响应反馈信号V_FB调节产生切换信号S_W用于输出调节，以响应反馈信号V_FB。此外，该第一时序信号S₁被使能时，时序信号S₂和S₃则被除能。

在第二时序信号S₂的导通期间所产生的第二期间，第二时序信号S₂被使能，开关105被开启，然后电流源106耦合至多功能端M，用于产生侦测电压V_M。也就是说第二时序信号S₂被使能，开关105被开启时，由电流源106决定的电流I₁₀₆流入多功能端M。此外，第二时序信号S₂被使能时，第一时序信号S₁被除能。也就是说由第一时序信号S₁产生的第一期间，以及由第二时序信号S₂产生的第二期间，分别使能取样保持电路与侦测电路。

如上述，第三时序信号S₃的导通期间小于第二时序信号S₂的导通期间。该第三时序信号S₃被使能时，正反器170产生的信号S_T将为低逻辑准位，并且比较器160的输出端所产生的过温信号S_OT为低逻辑准位时，正反器170产生的信号S_T将为低逻辑准位。信号S_T为低逻辑准位时，正反器145输出为低逻辑准位，因此切换信号S_W被除能，用于过温保护。

根据本发明，控制电路100不需要如现有技术需要增加额外端点。因此，控制电路100的端点可减少，生产成本亦因此可降低。

Claims (17)

1.一种具有一多功能端的控制电路，包括：

一切换电路，所述切换电路响应一反馈信号以产生一切换信号；

一取样保持电路，所述取样保持电路耦合至所述多功能端，所述取样保持电路在一第一期间取样所述反馈信号来产生一取样电压；

一侦测电路，所述侦测电路在一第二期间耦合至所述多功能端，用于产生一侦测电压；以及

一比较器，所述比较器比较所述侦测电压与所述取样电压来产生一过温信号，其中所述过温信号是耦合以除能所述切换信号。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二期间被使能时，所述第一期间被除能。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，受控于一第一时序信号而被产生的所述第一期间，以及受控于一第二时序信号而被产生的所述第二期间，是用以分别使能所述取样保持电路与所述侦测电路。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述侦测电路透过所述多功能端耦合至一感温组件，用于产生所述侦测电压。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路进一步包括一过温阈值件，用于产生所述过温信号。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述侦测电路包括一电流源。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述电流源耦合至所述感温组件。

8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述侦测电路进一步包括一开关。

9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述反馈信号关联于一功率转换器的一输出。

10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述切换信号是被产生以响应所述反馈信号，用于调节一功率转换器的一输出。

11.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述多功能端的控制电路进一步包括一正反器，用于在一第二期间控制所述切换信号。

12.一种具有一多功能端的控制电路，包括：

一切换电路，所述切换电路产生一切换信号；

多个功能电路，所述些功能电路耦合至所述多功能端，并分别根据所述多功能端上的一信号产生多个功能信号；以及

一比较器，所述比较器比较所述等功能信号，用于产生一输出信号来使产生所述切换信号的所述切换电路被除能。

13.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述等功能电路其中之一被使能时，则其它所述等功能电路被除能。

14.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述些多个功能电路包括：一取样保持电路，所述取样保持电路耦合至所述多功能端，并在所述切换电路控制而产生的一第一期间，取样所述多功能端上的一反馈信号以产生一取样电压。

15.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述些多个功能电路包括：一侦测电路，所述侦测电路耦合至所述多功能端，并在所述切换电路控制而产生的一第二期间产生一侦测电压。

16.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述第一期间与所述第二期间分别使能所述些功能电路。

17.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述输出信号为一过温信号，并且所述多功能端耦合至一感温电阻。

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