CN101060287A - 具有省电的切换频率调制电路的多通道功率转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于多通道(multi－channels)功率转换器的控制电路，以便在轻负载条件下节省功率。控制电路包括调制电路和振荡电路，用来调制切换信号的切换频率，以便达到省电(power saving)的目的。调制电路响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生调制信号。振荡电路耦合到调制电路，以便根据调制信号来控制切换信号的切换频率。当第二切换信号被启用时，第一切换信号的切换频率可响应于负载的减小而线性减小。一旦第二切换信号被禁用，第一切换信号间歇操作(burst operation)，以进一步达到省电。

Description

具有省电的切换频率调制电路的多通道功率转换器
技术领域
本发明涉及功率转换器，且更明确地说，涉及切换式功率转换器的控制电路。
背景技术
多通道(multi-channels)功率转换器用于将未经调节的电源转换成经调节的电压和/或电流源。多通道功率转换器的控制电路产生切换信号，用于稳定调节输出端。也就是说，根据功率转换器的输出来调制前述切换信号的工作周期(duty cycle)。前述切换信号取同步是需要的，以便减少切换噪声和EMI(电磁干扰)。然而，同步切换在轻负载和无负载条件下产生较高的功率消耗。在近来的发展中，许多控制电路已相继提出用于功率转换器，以便在轻负载条件下节省功率损失，例如，Yang的“PWM controller having off-timemodulation for power converter”，美国专利申请6,545,882；Yang等人的“PWMcontroller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise”，美国专利申请6,781,356。这些现有技术的切换频率随着负载的变化而变化，这导致控制电路难以使切换信号同步。
发明内容
本发明针对于一种用于多通道功率转换器的控制电路，通过控制切换信号的切换频率以达到省电。
本发明提供一种用于多通道功率转换器的控制电路，以便在轻负载条件下节省功率。多通道功率转换器包含第一变压器，其由第一切换信号控制，以便产生功率转换器的第一输出。第二变压器由第二切换信号控制，以便产生功率转换器的第二输出。控制电路耦合到功率转换器的输出，以便分别响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生第一切换信号和第二切换信号。控制电路包括调制电路和振荡电路，用来调制切换信号的切换频率，以便达到省电。调制电路响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生调制信号。振荡电路耦合到调制电路，以便根据调制信号来控制第一切换信号和第二切换信号的切换频率。当第二切换信号被启用时，第一切换信号的切换频率响应于负载的减小而线性减小。一旦第二切换信号被禁用时，第一切换信号就会间歇操作(burst operation)，以进一步节省功率。
附图说明
本发明包含附图以便提供对本发明的进一步理解，且前述附图并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述内容一起用来解释本发明的原理。
图1示出了多通道功率转换器的实例电路。
图2示出了根据本发明实施例的多通道功率转换器的控制电路。
图3是根据本发明实施例的调制电路。
图4是根据本发明实施例的振荡电路。
图5示出了根据本发明实施例的信号产生器。
图6示出了根据本发明实施例的控制电路的信号波形。
具体实施方式
图1示出了具有两个切换通道的功率转换器。第一通道是用于备用电源(standby power supply)的回扫转换器(flyback converter)，其包含变压器25，切换信号S1通过晶体管20进行控制变压器25，以便在功率转换器的输出处产生输出VO1。第二通道是包含变压器15的正向转换器(forward converter)。切换信号S2通过晶体管10进行控制变压器15，以便在功率转换器的输出处产生另一输出VO2。输出VO2可通过输入信号CNT来接通/切断。输入信号CNT连接到控制电路100，以便启用或禁用切换信号S2。控制电路100进一步耦合到功率转换器的输出，以便分别响应于反馈信号VFB1和反馈信号VFB2而产生切换信号S1和切换信号S2。反馈信号VFB1和反馈信号VFB2由反馈控制电路70产生。反馈控制电路70耦合到功率转换器的输出，以便为功率转换器的反馈控制提供误差放大器和隔离作用。根据输出VO1和VO2而产生反馈信号VFB1和反馈信号VFB2。
图2示出了根据本发明实施例的控制电路100。控制电路100包括用于节省能源的调制电路200和振荡电路300。调制电路200用来响应于反馈信号VFB1和反馈信号VFB2而产生调制信号SM和间歇信号(burst signal)SN。当调制信号SM低于间歇阈值时，启用间歇信号SN。控制电路100的输入端子ON/OFF接收输入信号CNT。当启用输入信号CNT时，启用切换信号S2。振荡电路300耦合到调制电路200，以便根据调制信号SM来产生振荡信号PLS1。振荡信号PLS1用以启用S/R触发器115。比较器110用于响应于反馈信号VFB1与斜坡信号(ramp signal)RAMP1的比较结果而禁用S/R触发器115。振荡电路300产生斜坡信号RAMP1。S/R触发器115的输出连接到AND门117的输入。AND门117的另一输入经由反相器116而耦合到振荡信号PLS1。AND门117的输出产生切换信号S1。
振荡电路300进一步产生同步信号SYN，其连接到信号产生器350以便产生脉冲信号PLS2和斜坡信号RAMP2。因此，脉冲信号PLS2与振荡信号PLS1同步。脉冲信号PLS2用以启用S/R触发器125。比较器120用于响应于反馈信号VFB2与斜坡信号RAMP2的比较结果而禁用S/R触发器125。S/R触发器125的输出连接到AND门127的输入。AND门127的另一输入经由反相器126而耦合到脉冲信号PLS2。AND门127的第三输入连接到输入信号CNT。因此，当启用输入信号CNT时，AND门127的输出将产生切换信号S2。因此，振荡信号PLS1控制切换信号S1的切换频率和切换信号S2的切换频率。切换信号S2与切换信号S1同步。
图3是根据本发明实施例的调制电路200。运算放大器230、运算放大器231、电阻器236和晶体管235形成第一电压到电流转换器，以便在反馈信号VFB1高于第一阈值VT1时产生第一电流信号。运算放大器210、运算放大器211、电阻器216和晶体管215形成第二电压到电流转换器，以便在反馈信号VFB2高于第二阈值VT2时产生第二电流信号。第一阈值VT1和第二阈值VT2是用于轻负载的阈值。晶体管237和238形成第一电流镜(currentmirror)，以便响应于第一电流信号而产生第三电流信号。晶体管217和218形成第二电流镜，以便经由开关219来接收第二电流信号。开关219的开启/关闭由输入信号CNT控制。接着，当启用输入信号CNT时，第二电流镜响应于第二电流信号而产生第四电流信号。连接到第四电流信号的第三电流信号传输到第三电流镜。晶体管250、251和252形成第三电流镜，以便产生第五电流信号和调制信号SM。因此，调制信号SM响应于反馈信号VFB1和反馈信号VFB2两者的减小而减小。
将第五电流信号与恒定电流206进行比较，以便在第五电流信号低于恒定电流206时产生间歇信号SN。恒定电流206代表间歇阈值。间歇信号SN是用以避免音频噪声并提供附加的省电功能而产生的。利用恒定电流205将电流提供到第一电流镜和第二电流镜。因此，恒定电流205限制调制信号SM的最大值。
图4是根据本发明实施例的振荡电路300。通过开关311的恒定电流310对电容器320进行充电。电容器320经由开关316进行放电。具有作用点电压(trip-point voltage)VH的比较器325和具有作用点电压VL的比较器326连接到电容器320。比较器325、326的输出连接到由NAND门341、342形成的锁存电路(latch circuit)。在NAND门341的输出处产生振荡信号PLS1。在电容器320处产生斜坡信号RAMP1。振荡信号PLS1进一步经由反相器333来控制开关311。开关316由AND门332控制。振荡信号PLS1连接到AND门332的输入。AND门332的另一输入连接到OR门331。OR门331的输入是输入信号CNT。OR门331的另一输入通过反相器330而耦合到间歇信号SN。恒定电流315连接到开关316。此外，调制信号SM连接到开关316以便对电容器320进行放电。因此，当禁用输入信号CNT时，电容器320的放电还将由间歇信号SN控制。恒定电流310结合恒定电流315用来确定振荡信号PLS1的最小频率。恒定电流315结合如图3中所示的恒定电流205用来控制振荡信号PLS1的最大频率。比较器327连接到电容器320，以便在斜坡信号RAMP1高于阈值VR时产生同步信号SYN。在AND门345的输出处产生同步信号SYN。AND门345的输入分别连接到比较器327和NAND门342。
图5示出了根据本发明实施例的信号产生器350的示意性电路。恒定电流360、电容器365、晶体管362和NOR门381形成单触发电路(one-shotcircuit)，以便响应于同步信号SYN的上升边而产生脉冲信号PLS2。同步信号SYN通过反相器361而耦合到晶体管362。在AND门382的输出处产生脉冲信号PLS2。AND门382的输入由输入信号CNT和NOR门381的输出来连接。恒定电流370、电容器375和晶体管372形成斜坡信号产生器(rampsignal generator)，以便响应于同步信号SYN的启用而产生斜坡信号RAMP2。晶体管372经由反相器361而耦合到同步信号SYN。
图6示出了振荡信号PLS1、脉冲信号PLS2和斜坡信号RAMP1、RAMP2的信号波形。当启用输入信号CNT时，响应于调制信号SM而调制切换信号S1和切换信号S2的切换频率。一旦输入信号CNT被禁用时，就响应于调制信号SM和间歇信号SN而调制切换信号S1的切换频率。切换信号S1和S2的最大接通时间(maximum on time)固定。增加切换信号S1和S2的切断时间(offtime)将减小切换信号S1和S2的切换频率。
虽然已参照本发明的优选实施例明确示出了并描述了本发明，但本领域技术人员将了解，可在不脱离所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明的形式和细节作出若干改变。

Claims (10)

1.一种多通道功率转换器的控制电路，前述多通道功率转换器包括：第一变压器，其由第一切换信号控制，以便产生前述功率转换器的第一输出；第二变压器，其由第二切换信号控制，以便产生前述功率转换器的第二输出；控制电路，其耦合到前述功率转换器的前述第一和第二输出，以便分别响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生前述第一切换信号和前述第二切换信号；其中根据前述功率转换器的前述第一和第二输出来产生前述第一反馈信号和前述第二反馈信号，前述控制电路包括：
调制电路，用于响应于前述第一反馈信号和前述第二反馈信号而产生调制信号和间歇信号，其中当前述调制信号低于阈值时，前述间歇信号被启用；
输入端子，用于接收输入信号，其中当前述输入信号被启用时，前述第二切换信号也被启用；以及
振荡电路，其耦合到前述调制电路，以便根据前述调制信号来产生振荡信号，其中利用前述振荡信号来控制前述第一切换信号的切换频率，以及前述第二切换信号的切换频率，其中当前述输入信号被启用时，响应于前述调制信号而调制前述第一切换信号和前述第二切换信号的前述切换频率，且一旦前述输入信号被禁用时，就响应于前述调制信号和前述间歇信号而调制前述第一切换信号的前述切换频率。
2.根据权利要求1所述的多通道功率转换器的控制电路，其中前述调制信号响应于前述第一反馈信号和前述第二反馈信号的减小而减小。
3.根据权利要求1所述的多通道功率转换器的控制电路，其中前述间歇信号用以避免音频噪声并提供省电的功能而产生。
4.根据权利要求1所述的多通道功率转换器的控制电路，其中前述切换信号的最大接通时间固定，且通过增加前述切换信号的切断时间来减小前述切换信号的切换频率。
5.一种多通道电源供应器的控制电路，前述多通道电源供应器包括：第一变压器，其由第一切换信号控制，以便产生功率转换器的第一输出；第二变压器，其由第二切换信号控制，以便产生前述功率转换器的第二输出；控制电路，其耦合到前述功率转换器的前述第一和第二输出，以便分别响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生前述第一切换信号和前述第二切换信号；其中根据前述功率转换器的前述第一和第二输出来产生前述第一反馈信号和前述第二反馈信号，前述控制电路包括：
调制电路，用于响应于前述第一反馈信号和前述第二反馈信号而产生调制信号；以及
振荡电路，其耦合到前述调制电路，以便根据前述调制信号来控制前述第一切换信号的切换频率，以及前述第二切换信号的切换频率，其中当前述第二切换信号被启用时，前述第一切换信号的前述切换频率响应于前述功率转换器的负载的减小而减小，且一旦前述第二切换信号被禁用时，前述第一切换信号就会间歇操作。
6.根据权利要求5所述的用于多通道电源供应器的控制电路，其中前述调制信号响应于前述第一反馈信号和前述第二反馈信号两者的减小而减小。
7.根据权利要求5所述的用于多通道电源供应器的控制电路，其中前述切换信号的最大接通时间固定，且通过增加前述切换信号的切断时间来减小前述切换信号的切换频率。
8.一种功率转换器的控制电路，前述功率转换器包括：第一变压器，其由第一切换信号控制，以便产生前述功率转换器的第一输出；第二变压器，其由第二切换信号控制，以便产生前述功率转换器的第二输出；控制电路，其耦合到前述功率转换器的前述第一和第二输出，以便分别响应于第一反馈信号和第二反馈信号而产生前述第一切换信号和前述第二切换信号；其中根据前述功率转换器的前述第一和第二输出来产生前述第一反馈信号和前述第二反馈信号，前述控制电路包括：
调制电路，用于响应于前述第一反馈信号而产生调制信号；以及
振荡电路，其耦合到前述调制电路，以便根据前述调制信号来控制前述第一切换信号的切换频率，其中当前述第二切换信号被启用时，前述第一切换信号的前述切换频率响应于前述功率转换器的负载的减小而减小，且一旦前述第二切换信号被禁用时，前述第一切换信号就会间歇操作。
9.根据权利要求8所述的功率转换器的控制电路，其中当前述第二切换信号被启用时，前述第二切换信号与前述第一切换信号同步。
10.根据权利要求8所述的功率转换器的控制电路，其中前述第一切换信号的最大接通时间固定；通过增加前述第一切换信号的切断时间来减小前述第一切换信号的前述切换频率。
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