TWI440288B - 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法 - Google Patents

具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI440288B
TWI440288B TW100108239A TW100108239A TWI440288B TW I440288 B TWI440288 B TW I440288B TW 100108239 A TW100108239 A TW 100108239A TW 100108239 A TW100108239 A TW 100108239A TW I440288 B TWI440288 B TW I440288B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power supply
voltage
capacitor
threshold voltage
signal
Prior art date
Application number
TW100108239A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201238222A (en
Inventor
Ren Huei Tzeng
Ching Hao Li
Jan He Li
Original Assignee
Neoenergy Microelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neoenergy Microelectronics Inc filed Critical Neoenergy Microelectronics Inc
Priority to TW100108239A priority Critical patent/TWI440288B/zh
Priority to US13/188,773 priority patent/US20120230069A1/en
Publication of TW201238222A publication Critical patent/TW201238222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI440288B publication Critical patent/TWI440288B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

具有加速啟動功能之啟動控制電路及其操作方法
本創作係有關一種啟動控制電路及其操作方法，尤指一種應用於電源供應器之具有加速啟動功能之啟動控制電路及其操作方法。
脈波寬度調變技術為一個習知的技術，係用來控制與穩定調整電源供應器之輸出功率。電源供應器必須提供各種的保護功能，如過電壓、過電流與過功率保護，用來保護電源供應器與週邊電路，以避免造成永久性的傷害。
美國專利US6,587,357係揭露一種用於切換式電源供應器之電源啟動裝置。請參見第一圖A與第一圖B係分別為習知具有一電源控制器之電源轉換器之電路方塊圖與該電源控制器內部電路之輸出波形圖，係分別對應美國專利US6,587,357之第一圖與第二圖。該切換式電源供應器係包含一次側電路20、二次側電路30、以及一電源控制器40。該電源控制器40係主要包含一可控制電源42、一比較器44、一電容46、一控制器48、一電力開關52、以及一參考電壓56。該控制器48係接收由一回授電路38所傳送之一回授信號以控制該電力開關52之責任週期(duty cycle)，進而控制流經該一次側電路20之一次側繞組之電流。此外，該參考電壓56係提 供與一操作電壓回路54之電壓比較，而決定該比較器44之輸出。
該切換式電源供應器之動作如下所述：當該電源供應器電源供應器啟動時，該電容46並沒有儲能，因為該電容46係連接該操作電壓回路54，因此，該操作電壓回路54之電壓則與該電容46上之跨壓大小相同，故此，該操作電壓回路54之電壓為零。此時，該比較器44輸出高準位信號，使得該可控制電源42係電性連接該電容46。因此，系統之啟動電流係流經該可控制電源42以對該電容46充電，使得該操作電壓回路54之電壓逐漸增加。
當該操作電壓回路54之電壓增加而達到該第二電壓準位時，該比較器44輸出低準位信號，使得該可控制電源42斷開與該電容46之電性連接。此時，該電容46放電以提供該電源控制器40內部電路所需要之能量(或由另一輔助繞組端所提供)，因此，該操作電壓回路54之電壓逐漸降低。當該操作電壓回路54之電壓降低而達到該第一電壓準位時，該比較器44再一次輸出高準位信號，使得該可控制電源42係再電性連接該電容46。如同前述，此時，該可控制電源42係提供電流並再對該電容46充電，使得該操作電壓回路54之電壓逐漸增加。在正常操作下，將循環重覆上述之操作，直到該切換式電源供應器停止供電而關機。
另外，美國專利US6,480,402係揭露一種電源供應器之啟動電路。請參見第二圖A與第二圖B係分別為習知具有一啟動電路之電源轉換器之電路方塊圖與該啟動電路內部電路之輸出波形圖，係分別對應美國專利US6,480,402之第四圖與第五圖。
該電源供應器係主要包含一啟動電路(starup circuit)40、一積 體控制電路(integrated control circuit)CIC、以及一變壓器(未圖示)。並且，該變壓器之一二次側S係輸出一交流電壓，並經過一二極體D整流以及一電容Cs濾波後，提供該積體控制電路CIC所需之電源。該啟動電路40係包含一輸入端IN與一輸出端OUT。該輸入端IN連接一饋線La；該輸出端OUT係連接該積體控制電路CIC之一饋入端(feeding terminal)Vcc與該電容Cs。
該啟動電路40更包含一第一電流產生器41、一第二電流產生器42。該第一電流產生器41係提供一電流值I，並且，該第二電流產生器42係提供一該電流值I之K倍電流值，即為K×I之電流，其中，K值係大於等於1，通常介於5~10之間。並且，該第二電流產生器42係電性連接一控制開關44。該啟動電路40更包含一運算放大器43，該運算放大器43之一非反相輸入端係由一直流偏壓V3所輸入。其中，該直流偏壓V3係設定為小於該積體控制電路CIC之一截止電壓Voff(即為該積體控制電路CIC之最小工作電壓，如第二圖B所標示之Voff)。
以該專利之其中一實施例舉例說明。該運算放大器43之輸出係控制該控制開關44。當該輸出端OUT之電壓小於該直流偏壓V3時，則該控制開關44為導通狀態(turned on)；而當該輸出端OUT之電壓大於等於該直流偏壓V3時，則該控制開關44為截止狀態(turned off)。
該啟動電路40係包含一第一控制電路53用以控制一控制開關51。該第一控制電路53係包含一運算放大器46，該運算放大器46之一非反相輸入端係由一直流偏壓V2所輸入，而一反相輸入端則連接該啟動電路40之一致能/禁能端DIS。
該運算放大器46之輸出係控制該控制開關51。當該致能/禁能端DIS之電壓小於該直流偏壓V2時，則該控制開關51為導通狀態(turned on)；而當該致能/禁能端DIS之電壓大於該直流偏壓V2時，則該控制開關51為截止狀態(turned off)。
配合參見第二圖B，如圖所示(由上至下)係具有該啟動電路40之輸出電流Iout、該電容Cs之端電壓Vcc、該致能/禁能端DIS之端電壓Vref。該切換式電源供應器之動作如下所述：當該切換式電源供應器開啟時，該控制開關44與該控制開關51係為導通狀態(turned on)，此時，流經該輸出端OUT之該輸出電流Iout大小為(K+1)×I。並且，該輸出電流Iout係對該電容Cs充電，此時，該電容Cs之端電壓Vcc到達該直流偏壓V3時，該控制開關44係被控制為截止狀態(turned off)，並且，流經該輸出端OUT之該輸出電流Iout大小為I，並對該電容Cs充電，因此，該電容Cs之充電電壓曲線則較前述(K+1)×I之輸出電流Iout所產生之充電電壓曲線來得較平緩。之後，當該電容Cs之端電壓Vcc到達該積體控制電路CIC之啟動電壓Von時，該積體控制電路CIC則開始動作。此時，該致能/禁能端DIS之端電壓Vref則彈升為高準位，因此，該控制開關51係被控制為截止狀態(turned off)，使得該輸出端OUT之該輸出電流Iout為零。再者，若當該電容Cs之端電壓Vcc降低至一最小工作電壓Voff時，則該積體控制電路CIC為關閉狀態，並且，該致能/禁能端DIS之端電壓Vref則下降為低準位。之後，該控制開關51係被控制為導通狀態，使得該啟動電路40再次被啟動，但由於該電容Cs之端電壓Vcc係大於該直流偏壓V3，因此，該控制開關44仍為截止狀態，而流經該輸出端OUT之該輸出電 流Iout大小為I，並再次對該電容Cs充電，故此，該電容Cs之端電壓Vcc也再逐漸增大。在正常操作下，將循環重覆上述之操作，直到該切換式電源供應器停止供電而關機。
惟，此種方法可藉由增加電流源，以使得系統開機速度加快。然而，在實務過程中，因為透過利用將電流源加大(K+1)倍的方式來縮短開機時間，將導致啟動電流源需耗費較大之積體電路之面積與成本來實現。
另外，美國專利US7,525,819係揭露一種切換式電源供應器。請參見第三圖A與第三圖B係分別為習知之切換式電源轉換器之電路方塊圖與該切換式電源供應器於啟動時之偏壓及偏壓下之開關電流波形圖，係分別對應美國專利US7,525,819之第一圖與第三圖。
該切換式電源供應器係包含一電源供應部100、一輸出部200、一回授部300、一切換控制器400、以及一輔助繞組供應部500。其中，該輔助繞組供應部500係包含一變壓器之輔助繞組L3、一二極體D2、一電容C2。
該切換控制器400係包含一PWM控制器420、一起始偏壓供應單元440、以及一主開關Qsw。其中，該輔助繞組L3與該二極體D2係透過該起始偏壓供應單元440在啟動操作時，供應一偏壓Vcc給該電容C2，亦或透過該PWM控制器420送出控制信號以關閉該起始偏壓供應單元440對該電容C2供電。
該PWM控制器420係接受該偏壓Vcc與一回授電壓Vfb。配合參見第三圖B，當該切換式電源供應器開啟時，該主開關Qsw並未導通， 此時，該電容C2係透過該起始偏壓供應單元440所充電，使得該偏壓Vcc逐漸上升。之後，當該偏壓Vcc大於一參考電壓Vref時，該PWM控制器420係輸出一信號以切換該主開關Qsw，因此，該偏壓電源供應部500也隨之開始操作，並且，該電容C2之電壓也建立起來。接著，在開啟該主開關Qsw之後一預設時間(稱為延遲時間Tdelay)，該PWM控制器420係輸出一信號以關閉該起始偏壓供應單元440，此時，該電容C2則透過該輔助繞組供應部500充電，以提供該PWM控制器420所需要之能量。在正常操作下，將循環重覆上述之操作，直到該切換式電源供應器停止供電而關機。
傳統啟動電路系統之輔助電壓在開始時，通常無法提供足夠之供電能力，故系統開機與關機需要一電壓緩衝區間，藉由電源電壓穩壓電容與輔助電壓共同供電給該PWM控制器420。然而，此技術於開機時除了上述兩項供電源外，再加入啟動電流源一起供電，因而可以降低系統開機與關機需要一電壓緩衝區間。因此，藉由此種方式，該參考電壓Vref可設計較前述美國專利US6,480,402的第二電壓準位為低，因而可以提前啟動系統。惟，相對地，在此設計技術下，具有下列缺點：1、當啟動電流大於控制晶片所需耗費電流時，會使得電源電壓不斷提升，最終會燒毀控制晶片或是致使控制晶片進入過電壓保護；2、於實作時，由於降低了電壓緩衝區間，且延遲時間電路為一固定之預設延遲時間(predetermined delay time)，在不同的產品應用時，有可能導致過了延遲時間後，輔助電壓與電源電壓穩壓電容兩者仍然不足以供應控制晶片，導致電源電壓過低因而關閉系統。
因此，如何設計出一種應用於電源供應器之具有加速啟動功能之 啟動控制電路及其操作方法，透過控制一啟動控制裝置之一致能開關單元之導通與截止，以提供該電源供應器加速啟動之控制，並確保該電源供應器之供電穩定性，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種具有加速啟動功能之啟動控制電路，係應用於電源供應器中，透過功率開關耦接於變壓器之一次側繞組，以切換控制變壓器，進而調整電源供應器之輸出電壓。啟動控制電路係包含電容與啟動控制裝置。
電容係提供操作電壓。啟動控制裝置係電性連接電容與功率開關。啟動控制裝置係包含致能開關單元與電源控制單元。致能開關單元係電性連接變壓器之一次側繞組與電容。電源控制單元係電性連接致能開關單元，並接收操作電壓，以控制致能開關單元之導通與截止。
其中，電源供應器啟動後，當電源供應器進入上限臨界電壓操作狀態時，電源控制單元輸出低準位之致能信號，以截止致能開關單元，使操作電壓不再持續增加；當電源供應器進入下限臨界電壓操作狀態時，電源控制單元輸出高準位之致能信號，以導通致能開關單元，使操作電壓不再持續減少；此外，當電源供應器進入穩定操作狀態時，電源控制單元輸出低準位之致能信號，以截止致能開關單元。
為了解決上述問題，本發明係提供一種具有加速啟動功能之啟動控制電路操作方法，係應用於電源供應器中，透過功率開關耦接 於變壓器之一次側繞組，以切換控制變壓器，進而調整電源供應器之輸出電壓。啟動控制電路之操作方法係包含下列步驟：首先，判斷電源供應器是否進入開機操作狀態；接著，若電源供應器進入開機操作狀態，則輸出控制信號以控制功率開關；接著，判斷電源供應器是否進入異常電壓操作狀態；接著，若電源供應器非進入異常電壓操作狀態，則判斷電源供應器是否進入穩定操作狀態；最後，若電源供應器進入穩定操作狀態，則輸出低準位之致能信號，以截止致能開關單元。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
〔習知技術〕
20‧‧‧一次側電路
30‧‧‧二次側電路
38‧‧‧回授電路
40‧‧‧電源控制器
42‧‧‧可控制電源
44‧‧‧比較器
46‧‧‧電容
48‧‧‧控制器
52‧‧‧電力開關
54‧‧‧操作電壓回路
56‧‧‧參考電壓
40‧‧‧啟動電路
41‧‧‧第一電流產生器
42‧‧‧第二電流產生器
43‧‧‧運算放大器
44‧‧‧控制開關
46‧‧‧運算放大器
51‧‧‧控制開關
53‧‧‧第一控制電路
CIC‧‧‧積體控制電路
S‧‧‧變壓器之二次側
D‧‧‧二極體
Cs‧‧‧電容
IN‧‧‧輸入端
OUT‧‧‧輸出端
La‧‧‧饋線
Vcc‧‧‧饋入端電壓
Von‧‧‧啟動電壓
Voff‧‧‧截止電壓
Vref‧‧‧致能/禁能端電壓
V2‧‧‧直流偏壓
V3‧‧‧直流偏壓
I‧‧‧電流值
Iout‧‧‧輸出電流
DIS‧‧‧致能/禁能端
100‧‧‧電源供應部
200‧‧‧輸出部
300‧‧‧回授部
400‧‧‧切換控制器
420‧‧‧PWM控制器
440‧‧‧起始偏壓供應單元
500‧‧‧輔助繞組供應部
L3‧‧‧變壓器之輔助繞組
D2‧‧‧二極體
C2‧‧‧電容
Qsw‧‧‧主開關
Vcc‧‧‧偏壓
Vfb‧‧‧回授電壓
Tdelay‧‧‧延遲時間
〔本發明〕
Qs‧‧‧功率開關
Ca‧‧‧電容
Tr‧‧‧變壓器
Wpr‧‧‧一次側繞組
Wse‧‧‧二次側繞組
Wau‧‧‧輔助繞組
10‧‧‧啟動控制裝置
102‧‧‧電源控制單元
104‧‧‧致能開關單元
Vfb‧‧‧回授信號
Vcs‧‧‧電流感測信號
Vss‧‧‧緩啟動信號
Vcc‧‧‧操作電壓
Vup‧‧‧上限臨界電壓
Vlow‧‧‧下限臨界電壓
Von‧‧‧導通電壓
Vg‧‧‧控制信號
Ven‧‧‧致能信號
Da‧‧‧二極體
Rs‧‧‧檢知電阻
Op‧‧‧光耦合器
t0‧‧‧啟動時間
t1‧‧‧第一時間
t2‧‧‧第二時間
t3‧‧‧第三時間
t4‧‧‧第四時間
t5‧‧‧第五時間
t6‧‧‧第六時間
t7‧‧‧第七時間
t8‧‧‧第八時間
t9‧‧‧第九時間
S100~S302‧‧‧步驟
第一圖A係為習知具有一電源控制器之電源轉換器之電路方塊圖；第一圖B係為習知該電源控制器內部電路之輸出波形圖；第二圖A係為習知具有一啟動電路之電源轉換器之電路方塊圖；第二圖B係為習知該啟動電路內部電路之輸出波形圖；第三圖A係為習知切換式電源轉換器之電路方塊圖；第三圖B係為習知該切換式電源供應器於啟動時之偏壓及偏壓下之開關電流波形圖；第四圖A係為本發明具有加速啟動功能之啟動控制電路應用於一 電源供應器之最佳實施例之電路方塊圖；第四圖B係為本發明該啟動控制電路內部電路之輸出波形圖，第四圖C係為本發明該啟動控制電路內部電路之部分輸出波形圖；及第四圖D係為本發明具有加速啟動功能之啟動控制電路操作方法之流程圖。
茲有關本創作之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參見第四圖A係為本發明具有加速啟動功能之啟動控制電路應用於一電源供應器之最佳實施例之電路方塊圖。該具有加速啟動功能之啟動控制電路，係應用於一電源供應器中，透過一功率開關Qs耦接於一變壓器Tr之一次側繞組Wpr，以切換控制該變壓器Tr，進而調整該電源供應器之輸出電壓。其中，該變壓器Tr更包含一二次側繞組Wse與一輔助繞組Wau。
該啟動控制電路係包含一電容Ca與一啟動控制裝置10。該電容Ca係透過一二極體Da與該變壓器Tr之該輔助繞組Wau耦接，以提供一操作電壓Vcc。該啟動控制裝置10係電性連接該變壓器Tr之該一次側繞組Wpr、該電容Ca、以及該功率開關Qs。
該啟動控制裝置10係包含一致能開關單元104與一電源控制單元102。該致能開關單元104係電性連接該變壓器Tr之該一次側繞組Wpr與該電容Ca。該電源控制單元102係電性連接該致能開關單元104，並接收該操作電壓Vcc，以控制該致能開關單元104之導通 與截止。其中，該啟動控制裝置10內部產生一下限臨界電壓Vlow、一上限臨界電壓Vup、一導通電壓Von、以及一緩啟動信號Vss，以提供該電源控制單元102控制該致能開關單元104之導通與截止。
該啟動控制電路更包含一光耦合器Op與一檢知電阻Rs。該光耦合器Op係電性連接該啟動控制裝置10之該電源控制單元102，並產生一回授信號Vfb，以提供該電源控制單元102控制該致能開關單元104之導通與截止。該檢知電阻Rs係串聯該功率開關Qs，並產生一電流感測信號Vcs，以提供該電源控制單元102控制該致能開關單元104之導通與截止。
該具有加速啟動功能之啟動控制電路之詳細操作說明，請配合參見第四圖B係為本發明該啟動控制電路內部電路之輸出波形圖。第四圖B由上而下分別表示該操作電壓Vcc、該控制信號Vg、該致能信號Ven、以及該緩啟動信號Vss與該回授信號Vfb之波形圖。在一啟動時間t0時，該電源供應器啟動後，該電源控制單元102會導通該致能開關單元104，此時，當該致能開關單元104導通時，其作用如同提供一定電流源，進而對該電容Ca充電，以提供該操作電壓Vcc。當該電源供應器進入該開機操作狀態時，該電源控制單元102輸出一控制信號Vg以控制該功率開關Qs，進而切換該變壓器Tr。亦即，在一第一時間t1時，當該操作電壓Vcc被充電大於該導通電壓Von時，則表示該電源供應器進入該開機操作狀態。此時，該電源控制單元102輸出一控制信號Vg以控制該功率開關Qs，進而切換該變壓器Tr，系統開始啟動。然而，此時系統尚未穩定，當該電源供應器進入該上限臨界電壓操作狀態時， 該電源控制單元102輸出一低準位之致能信號Ven，以截止該致能開關單元104，使該操作電壓Vcc不再持續增加。亦即，在一第二時間t2時，當該操作電壓Vcc大於該上限臨界電壓Vup時，則表示該電源供應器進入該上限臨界電壓操作狀態。如此，為了避免電源電壓不斷上升，致使截止該致能開關單元104，使該操作電壓Vcc不再繼續升高。因此，當該操作電壓Vcc超過該上限臨界電壓Vup時，該電源控制單元102輸出該低準位之致能信號Ven，以截止該致能開關單元104，此時，此時該啟動控制裝置10係透過該變壓器Tr之該輔助繞組Wau端與該電容Ca共同供電。值得注意的，該上限臨界電壓Vup並非做為該啟動控制裝置10在異常過電壓發生時，關閉該啟動控制裝置10之判斷依據，而是當該操作電壓Vcc超過該上限臨界電壓Vup時，藉由截止該致能開關單元104，使該操作電壓Vcc不再持續增加。
此時，當該致能開關單元104被截止，該電容Ca不再被充電，致使該操作電壓Vcc逐漸下降。之後，當電源供應器進入該下限臨界電壓操作狀態時，該電源控制單元102輸出一高準位之致能信號，以導通該致能開關單元104。亦即，在一第三時間t3時，當該操作電壓Vcc小於該下限臨界電壓Vlow時，則表示該電源供應器進入該下限臨界電壓操作狀態，此時，該電容Ca再度被充電，而致使該操作電壓Vcc不再持續減少反而因充電而逐漸上升。之後，在一第四時間t4時，如同前述之該第一時間t1，當該操作電壓Vcc再次大於該導通電壓Von時，則表示該電源供應器再度進入該開機操作狀態。之後，在一第五時間t5時，如同前述之該第二時間t2，當該操作電壓Vcc因為該電容被充電再度逐漸增加，而 再次大於該上限臨界電壓Vup時，則表示該電源供應器再度進入該上限臨界電壓操作狀態。此時，該致能開關單元104被截止，該電容Ca不再被充電，致使該操作電壓Vcc再度逐漸下降。之後，在一第六時間t6時，如同前述之該第三時間t3，當該操作電壓Vcc小於該下限臨界電壓Vlow時，則表示該電源供應器再度進入該下限臨界電壓操作狀態。此時，該電容Ca再度被充電，而致使該操作電壓Vcc不再持續減少反而因充電而逐漸上升。之後，在一第七時間t7，如同前述之該第一時間t1(或該第四時間t4)，當該操作電壓Vcc再次大於該導通電壓Von時，則表示該電源供應器再度進入該開機操作狀態。
該操作電壓Vcc未再大於該上限臨界電壓Vup時或該操作電壓Vcc未再小於該下限臨界電壓Vlow時，則表示該電源供應器處於正常啟動操作時。請配合參見第四圖C係為本發明該啟動控制電路內部電路之部分輸出波形圖。第四圖C由上而下分別表示該緩啟動信號Vss、該回授信號Vfb與該電流感測信號Vcs以及該致能信號Ven之波形圖。接續前述，然而，此時系統尚未穩定，並且，該回授信號Vfb會被拉至一高準位，而該電流感測信號Vcs會與一內建信號之該緩啟動信號Vss做比較，用以調變脈波寬度。其中，該緩啟動信號Vss係用於防止在該電源供應器開機時，由於輸出電壓尚未建立，因脈波寬度之責任週期(duty cycle)瞬間開很大，導致變壓器飽和或其他問題發生。
當該電源供應器進入該穩定操作狀態時，該電源控制單元102輸出該低準位之致能信號Ven，以截止該致能開關單元104。亦即，當系統回授建立時，該回授信號Vfb會被拉回至一穩定信號，此 時該回授信號Vfb會低於該緩啟動信號Vss。亦即，在一第八時間t8時，當該回授信號Vfb向下交越該緩啟動信號Vss時，則表示該電源供應器進入該穩定操作狀態。此時，該電流感測信號Vcs換成與該回授信號Vfb比較(而非與該緩啟動信號Vss)，用以調變脈波寬度。此時，當該電源供應器進入該穩定操作狀態時，該電源控制單元102輸出該低準位之致能信號Ven，以截止該致能開關單元104。故此，可以確定在系統穩定時，才將該啟動控制裝置10係透過該變壓器Tr之該輔助繞組Wau端供電。此外，在其他實際應用之實施態樣上，該電源供應器進入該穩定操作狀態之判斷可根據，在一第九時間t9時，當該回授信號Vfb向下交越該緩啟動信號Vss，並且，當該電流感測信號Vcs達到該回授信號Vfb時，則表示該電源供應器進入該穩定操作狀態。同樣地，該電流感測信號Vcs換成與該回授信號Vfb比較(而為與該緩啟動信號Vss)，用以調變脈波寬度。
藉此，透過控制該啟動控制裝置10之該致能開關單元104之導通與截止，以提供該電源供應器加速啟動之控制，並確保該電源供應器之供電穩定性。
請參見第四圖D係為本發明具有加速啟動功能之啟動控制電路操作方法之流程圖。該啟動控制電路操作方法，係應用於一電源供應器中，透過一功率開關耦接於一變壓器之一次側繞組，以切換控制該變壓器，進而調整該電源供應器之輸出電壓。
該啟動控制電路(未圖示)係包含一電容與一啟動控制裝置。該電容係透過一二極體與該變壓器之一輔助繞組耦接。該啟動控制裝置係電性連接該變壓器之該一次側繞組、該電容、以及該功率開 關。
該啟動控制裝置係包含一致能開關單元與一電源控制單元。該致能開關單元係電性連接該變壓器之該一次側繞組與該電容。該電源控制單元係電性連接該致能開關單元，以接收一回授信號、一電流感測信號、一緩啟動信號、一操作電壓、一下限臨界電壓、一上限臨界電壓、一導通電壓，進而控制該致能開關單元之導通與截止。其中，該下限臨界電壓、該上限臨界電壓、該導通電壓、以及該緩啟動信號係為該啟動控制裝置內部所產生。
該啟動控制電路更包含一光耦合器與一檢知電阻。該光耦合器係電性連接該啟動控制裝置之該電源控制單元，以提供該回授信號。該檢知電阻係串聯該功率開關，以提供該電流感測信號。
該啟動控制電路之操作方法係包含下列步驟：首先，判斷該電源供應器是否進入一開機操作狀態(S100)。其中，當該操作電壓大於該導通電壓時，則表示該電源供應器進入該開機操作狀態。若該電源供應器非進入該開機操作狀態，則重新執行步驟(S100)；反之，若該電源供應器進入該開機操作狀態，則輸出一控制信號以控制一功率開關，進而切換變壓器(S102)。接著，判斷該電源供應器是否進入一異常電壓操作狀態(S200)。其中，在步驟(S200)中，更包含下列步驟：首先，判斷該電源供應器是否進入一上限臨界電壓操作狀態(S202)。其中，當該操作電壓大於該上限臨界電壓時，則表示該電源供應器進入該上限臨界電壓操作狀態。若該電源供應器進入該上限臨界電壓操作狀態，則輸出該低準位之致能信號，以截止一致能開關單元(S206)；接著，再重新執行步驟(S102)；反之，若該電源供應器非為上限臨界電壓操作 狀態，則判斷該電源供應器是否進入一下限臨界電壓操作狀態(S204)。其中，當該操作電壓小於該下限臨界電壓時，則表示該電源供應器進入該下限臨界電壓操作狀態。若該電源供應器進入該下限臨界電壓操作狀態，則輸出該高準位之致能信號，以導通一致能開關單元(S208)；接著，中斷輸出該控制信號，進而停止切換該變壓器(S210)；接著，再重新執行步驟(S100)。
接著，若該電源供應器非為異常電壓操作狀態，則判斷該電源供應器是否進入一穩定操作狀態(S300)。亦即，若該電源供應器非進入該上限臨界電壓操作狀態也非進入該下限臨界電壓操作狀態，則判斷該電源供應器是否進入該穩定操作狀態(S300)。其中，當該回授信號向下交越該緩啟動信號時，則表示該電源供應器進入該穩定操作狀態。或者，當該回授信號向下交越該緩啟動信號，並且，當該一電流感測信號達到該回授信號時，則表示該電源供應器進入該穩定操作狀態。
若該電源供應器非進入該穩定操作狀態，則輸出該高準位之致能信號，以導通該致能開關單元(S302)；接著，重新執行步驟(S102)。
最後，若該電源供應器進入該穩定操作狀態，則輸出該低準位之致能信號，以截止該致能開關單元；接著，重新執行步驟(S102)。
藉此，透過判斷該電源供應器之操作狀態，以提供該電源供應器加速啟動之控制，並確保該電源供應器之供電穩定性。
綜合以上所述，本發明係具有以下之優點： 1、透過控制該啟動控制裝置之該致能開關單元之導通與截止，以提供該電源供應器加速啟動之控制；2、透過控制該啟動控制裝置之該致能開關單元之導通與截止，以確保該電源供應器之供電穩定性。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
Qs‧‧‧功率開關
Ca‧‧‧電容
Tr‧‧‧變壓器
Wpr‧‧‧一次側繞組
Wse‧‧‧二次側繞組
Wau‧‧‧輔助繞組
10‧‧‧啟動控制裝置
102‧‧‧電源控制單元
104‧‧‧致能開關單元
Vfb‧‧‧回授信號
Vcs‧‧‧電流感測信號
Vss‧‧‧緩啟動信號
Vcc‧‧‧操作電壓
Vlow‧‧‧下限臨界電壓
Vup‧‧‧上限臨界電壓
Von‧‧‧導通電壓
Vg‧‧‧控制信號
Ven‧‧‧致能信號
Da‧‧‧二極體
Rs‧‧‧檢知電阻
Op‧‧‧光耦合器

Claims (17)

  1. 一種具有加速啟動功能之切換式電源供應器，係在該電源供應器之一高電壓側接收輸入功率，並且包含一具有一初級側繞組之一變壓器以及耦接該初級側繞組之一主開關；該切換式電源供應器係包含：一電容，係提供一操作電壓；一致能開關單元，係耦接於該高電壓側與該電容之間；及一電源控制單元，係耦接該致能開關單元、該電容以及該主開關；其中，該切換式電源供應器加速啟動時，該致能開關單元係導通使得該電容係經過在該高電壓側之一固定電流源充電，並且跨於該電容兩端之該操作電壓係逐漸增加，而大於或等於一下限臨界電壓以及小於或等於一上限臨界電壓；當該操作電壓達到一加速啟動電壓時，該電源控制單元係持續導通該致能開關單元以持續對該電容充電，並且提供一控制信號控制該主開關之切換，直到該切換式電源供應器穩定操作時，該致能開關單元係截止使得該固定電流源停止對該電容充電。
  2. 如申請專利範圍第1項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中更包含當一保護機制啟動時，該致能開關單元係截止使得該固定電流源停止對該電容充電。
  3. 如申請專利範圍第1項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，更包含： 一光耦合器，係耦接該電源控制單元，並產生一回授信號，以提供該電源控制單元控制該致能開關單元；及一檢知電阻，係串聯耦接該主開關，並產生一電流感測信號，以提供該電源控制單元控制該致能開關單元。
  4. 如申請專利範圍第3項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中該電源控制單元係接收該下限臨界電壓、該上限臨界電壓、該加速啟動電壓以及一緩啟動信號，以控制該致能開關單元。
  5. 如申請專利範圍第4項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中當該操作電壓大於該上限臨界電壓時，該切換式電源供應器為一上限臨界電壓操作狀態。
  6. 如申請專利範圍第4項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中當該操作電壓小於該下限臨界電壓時，該切換式電源供應器為一下限臨界電壓操作狀態。
  7. 如申請專利範圍第4項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中當該回授信號向下交越該緩啟動信號時，該切換式電源供應器為該穩定操作狀態。
  8. 如申請專利範圍第4項具有加速啟動功能之切換式電源供應器，其中當該回授信號向下交越該緩啟動信號，並且，該電流感測信號達到該回授信號時，該切換式電源供應器為該穩定操作狀態。
  9. 一種加速啟動切換式電源供應器之方法，該電源供應器之一高電壓側係接收輸入功率，並且包含一具有一初級側繞組之一變壓器、一主開關、一電源控制單元以及一電容；其中該初級側繞組之一第一端係耦接該高電壓側，並且該初級側繞組之一第二端係耦接該主開關；一致能開關單元係耦接於該高電壓側與該電容之間，並且該電容係並聯耦接該變壓器之一輔助繞組，以提供一操作 電壓至該電源控制單元；該加速啟動切換式電源供應器之方法係包含下列步驟：(a)當該切換式電源供應器加速啟動時，導通該致能開關單元，使得該電容透過該高電壓側之一固定電流源充電；(b)跨於該電容兩端之該操作電壓係逐漸增加，而大於或等於一下限臨界電壓以及小於或等於一上限臨界電壓；(c)當該操作電壓達到一加速啟動電壓時，該電源控制單元係持續導通該致能開關單元以持續對該電容充電，並且提供一控制信號控制該主開關之切換；及(d)當該切換式電源供應器穩定操作或一保護機制啟動時，截止該致能開關單元並且停止對該電容充電。
  10. 如申請專利範圍第9項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中步驟(d)更包含：(d1)判斷一上限臨界電壓保護是否執行；及(d2)當該上限臨界電壓保護未執行時，判斷一下限臨界電壓保護是否執行。
  11. 如申請專利範圍第10項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中步驟(d1)更包含：(d11)當該上限臨界電壓保護執行時，輸出低準位之一致能信號，以截止該致能開關單元；及(d12)控制該主開關之切換。
  12. 如申請專利範圍第10項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中步驟(d2)更包含：(d21)當該下限臨界電壓保護執行時，輸出高準位之該致能信號，以導通該致能開關單元；及 (d22)停止輸出該控制信號以停止控制該變壓器；及(d23)判斷該切換式電源供應器是否加速啟動。
  13. 如申請專利範圍第11項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中步驟(d11)更包含：(d111)當該切換式電源供應器尚未穩定操作時，輸出高準位之該致能信號，以導通該致能開關單元；及(d112)控制該主開關之切換。
  14. 如申請專利範圍第10項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中在步驟(d1)中，當該操作電壓大於一上限臨界電壓時，執行該上限臨界電壓保護。
  15. 如申請專利範圍第10項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中在步驟(d2)中，當該操作電壓小於一下限臨界電壓時，執行該下限臨界電壓保護。
  16. 如申請專利範圍第9項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中當一回授信號向下交越一緩啟動信號時，該切換式電源供應器為該穩定操作狀態。
  17. 如申請專利範圍第9項加速啟動切換式電源供應器之方法，其中當一回授信號向下交越一緩啟動信號，並且，一電流感測信號達到該回授信號時，該切換式電源供應器為該穩定操作狀態。
TW100108239A 2011-03-11 2011-03-11 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法 TWI440288B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100108239A TWI440288B (zh) 2011-03-11 2011-03-11 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法
US13/188,773 US20120230069A1 (en) 2011-03-11 2011-07-22 Startup control circuit with acceleration startup function and method for operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100108239A TWI440288B (zh) 2011-03-11 2011-03-11 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201238222A TW201238222A (en) 2012-09-16
TWI440288B true TWI440288B (zh) 2014-06-01

Family

ID=46795450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100108239A TWI440288B (zh) 2011-03-11 2011-03-11 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20120230069A1 (zh)
TW (1) TWI440288B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9531284B2 (en) 2014-01-30 2016-12-27 Silicon Laboratories Inc. Pseudo-constant frequency control for voltage converter
US9531253B2 (en) 2014-01-30 2016-12-27 Silicon Laboratories Inc. Soft-start for isolated power converter
US9712045B2 (en) * 2014-11-17 2017-07-18 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a startup cell circuit
US9819274B2 (en) * 2014-11-20 2017-11-14 Microchip Technology Incorporated Start-up controller for a power converter
DK178633B1 (en) * 2015-04-10 2016-09-26 Pr Electronics As Universal input voltage DC-DC converter employing low voltage capacitor power bank
DE102015207454A1 (de) * 2015-04-23 2016-10-27 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Schaltnetzteil zur Versorgung eines Umrichters
US10277130B2 (en) 2015-06-01 2019-04-30 Microchip Technolgoy Incorporated Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
US9912243B2 (en) 2015-06-01 2018-03-06 Microchip Technology Incorporated Reducing power in a power converter when in a standby mode
US9705408B2 (en) 2015-08-21 2017-07-11 Microchip Technology Incorporated Power converter with sleep/wake mode
US9935556B1 (en) * 2017-01-27 2018-04-03 Semiconductor Components Industries, Llc Primary-side control of resonant converters
KR102107883B1 (ko) 2017-12-21 2020-05-08 매그나칩 반도체 유한회사 대기전력 소모의 제로화를 위한 고전압 스타트업 회로와 이를 포함하는 스위칭 모드 파워 서플라이
CN110061618A (zh) * 2018-01-18 2019-07-26 亚荣源科技（深圳）有限公司 一种电磁辐射抑制电路
CN112925246B (zh) * 2021-01-29 2022-07-19 北京紫光展锐通信技术有限公司 一种开机控制电路及其相关装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07123709A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
KR100379057B1 (ko) * 1999-04-10 2003-04-08 페어차일드코리아반도체 주식회사 버스트 모드 스위칭 모드 파워 서플라이
US7868602B2 (en) * 2006-01-10 2011-01-11 Rohm Co., Ltd. Power supply device and electronic appliance therewith
US7529105B1 (en) * 2006-11-03 2009-05-05 Fairchild Semiconductor Corporation Configuring a power converter to operate with or without burst mode functionality
CN101267155B (zh) * 2007-03-13 2010-04-14 昂宝电子（上海）有限公司 用于为功率***提供稳定控制的***与方法
KR101370650B1 (ko) * 2007-04-25 2014-03-10 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 제어 장치, 스위치 제어 방법 및 이를 이용하는컨버터 및 그 구동방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20120230069A1 (en) 2012-09-13
TW201238222A (en) 2012-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI440288B (zh) 具有加速啓動功能之啓動控制電路及其操作方法
US7492615B2 (en) Switching power supply
JP5169135B2 (ja) スイッチング電源装置
US10020744B2 (en) Circuits and methods for reducing output voltage overshoot of switch mode power supply
US20130229832A1 (en) Controlling a flyback converter for use with a computer system
US9036377B2 (en) Control circuit of a switched-mode power converter and method thereof
WO2004023633A1 (ja) Ｄｃ−ｄｃ変換器
JP6070164B2 (ja) スイッチング電源装置
US7259973B2 (en) Semiconductor apparatus for controlling a switching power supply
TWI411901B (zh) 切換式穩壓器
JP6251395B2 (ja) フライバック方式の快速起動駆動回路及び駆動方法
JP5293016B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP6032749B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2010206982A (ja) スイッチング電源装置
JP2010213559A (ja) 直流電源装置およびｄｃ−ｄｃコンバータ
US8830706B2 (en) Soft-start circuit
JP2007336726A (ja) 電源装置及びこれを備えた電気機器
JP5228567B2 (ja) 昇圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP5008425B2 (ja) 停電検出回路を備えた電源装置
WO2014043977A1 (zh) 一种电源***及其启动方法
US20130279220A1 (en) Switching control circuit with signal process to accommodate the synchronous rectifier of power converters
KR101260749B1 (ko) 전원 공급 장치
CA3090625A1 (en) Circuits and methods using power supply output voltage to power a primary side auxiliary circuit
JP2004129350A (ja) 電源装置
JP2006148988A (ja) スイッチング電源回路