[发明专利]在电压波谷的谷底切换的电源控制器以及相关的控制方法

说明书

技术领域

本说明书所揭示的技术大致涉及开关式电源供应器的电源控制器以及相关的控制方法，尤其涉及可操作开关式电源供应器在准谐振模式(quasi-resonant mode)的电源控制器。

背景技术

电源转换器是种用来将电池或是市电所提供的电能，转换成具有特定电压或是电流的电能，来正确地提供电子设备适当的电能。当今，电子设备非常讲究要环境友善，因此，电源转换器的转换效能是一个非常重要的课题。一般对于转换效能的定义，是指电源转换器的输入电能为分母，而对负载的输出电能为分子，所得到的比值。如果电源转换器自身所消耗的电能越低，转换效能就会越高。电源供应的相关产业们，都不断地致力于追求更高的转换效能。

不论是理论上或是实际上的结果，操作于准谐振模式下的电源转换器都被证实了具有相当良好的转换效率。图1显示了可操作在准谐振模式下的开关式电源供应器10。

桥式整流器20提供了全波整流，将市电插座上的交流电源，转换成直流输入电源V_IN。直流输入电源V_IN的电压可能有类似英文字母M的波形，或是大致稳定在一个定值。电源控制器26可以是具有许多引脚的一集成电路，这些引脚可提供集成电路电连接到周边的元件。通过驱动引脚GATE，电源控制器26周期地开关功率开关34。当功率开关34开启时，变压器的主绕组PRM开始储能；当功率开关34关闭时，变压器通过次级侧绕组SEC与辅助绕组AUX释放能量，来分别建立输出电源V_OUT(供电给负载24)以及操作电源V_CC(供电给电源控制器26)。

电阻28与30组成了一分压器，来检测辅助绕组AUX上的跨压V_AUX，并在电源控制器26的反馈引脚FB上，提供了反馈电压信号V_FB。

图2显示图1中的一些信号的波形。在时间t₀，驱动引脚GATE上的驱动信号V_GATE快速的掉落，关闭了功率开关34，开始了关闭时间T_OFF。在功率开关34与主绕组PRM之间的接点P上有信号V_P，其突然的上升。跨压V_AUX，其大致会映射主绕组PRM的跨压，在时间t₀也突然地变成正值。因为反馈电压信号V_FB大致是比例于跨压V_AUX，所以反馈电压信号V_FB在时间t₀也突然地变成正值。变压器从时间t₀，开始释放能量。

当变压器在时间t₁完全释放能量完后，大致上是因为主绕组PRM与接点P上的寄生电容所构成的振荡电路，跨压V_AUX开始振荡。图2中的跨压V_AUX的波形有三个波谷VL1、VL2以及VL3。这里的波谷指的是跨压V_AUX大约小于0V的时候。如同图2所示，波谷VL3在还没有结束前，关闭时间T_OFF就结束了。一般，操作在准谐振模式的电源控制器会波谷出现时，开启功率开关34，而这种技术也称为波谷切换(valley switching)。如果功率开关34在跨压V_AUX位于一个波谷的最底部时刚好被开启，那信号V_P是从一个区域最小值开始被放电，所以就可以得到较小的切换损失(switching loss)。但是，事情总是很难那么完美的。目前用来操作在准谐振模式的已知控制方法，大都是在波谷开始后，提供一段固定的延迟时间(delay time)T_d，就开启一个功率开关。如同图2所举例的，功率开关34在波谷VL3开始一延迟时间T_d后就被开启。这里的延迟时间T_d是一种设计的结果，当集成电路制造出来后，就是一个固定不可变的常数。如果延迟时间T_d没有选好，没有跟整个开关式电源供应器相匹配，那切换损失就不会是最佳化。

发明内容