[发明专利]具边界模式控制的充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电装置，特别是涉及一种具有边界模式(boundary mode)控制的充电装置。

背景技术

在公知技术中，一般常见充电装置的充电控制有两种方法。分别为连续导通电流模式控制(Continuous Conduction Current Mode；CCM)与不连续导通电流模式控制(Discontinuous Conduction Current Mode；DCM)。

图1所示为公知技术中具连续导通电流模式(CCM)控制的充电装置10，功率开关105导通时，变压器101的初级线圈电流Ip会上升，Ip电流上升到峰值电流设定值后(在脉宽调变控制器110的峰值电流设定端111设定)，功率开关105会关闭。

功率开关105关闭后，二次侧电流Is逐渐降低(请参考图2)，当变压器101的二次侧电流Is尚未降至零时，功率开关105随即再次导通，充电装置10的技术特征包含：(1)充电时间快速且充电效率高；(2)一次侧电流Ip的极大值较小，切换频率较高，故可使用于小型的变压器，以节省变压器的体积；(3)切换频率较高，只需要较小的输入电容Cin即可达到较小的平均充电电流涟波等优点。但是，充电装置10仍存在有以下的缺点，例如：(1)必须要一个与变压器101二次侧绕组相连接的一检测电阻120，用以作为二次侧电流的检测，因此脉宽调变控制芯片100必须要一个接脚(pin)125来测量检测电阻120从接地端至另一端的跨压；(2)一次侧电流Ip会有摇摆电流(swingcurrent)现象(请参考图2)，因有些变压器的电流摇摆时间较长，有可能会造成误触发电流准位(current level)；(3)因变压器并非理想，所以二次侧电流(secondary current)Is也会有摇摆电流的现象，若二次侧电流摇摆现象严重时，会造成充电过程中功率开关105的截止时间(off time)不规则，即造成平均充电电流Iin并不是平滑波形，而是有晃动现象。

图3所示为公知技术中具不连续导通电流模式(DCM)控制的充电装置30，功率开关305关闭后，二次侧电流Is逐渐降低到零(请参考图4)，再经一段时间后，功率开关305才再次导通。充电装置30的技术特征包含(1)不需要一个与变压器301二次侧绕组相连接的一检测电阻作二次侧电流检测，脉宽调变控制芯片300不需要一个检测接脚；(2)一次侧电流Ip不会有摇摆电流；(3)因无检测二次侧电流，故不会有变压器二次侧电流摇摆现象发生，因而造成平均充电电流Iin并不是平滑波形而有晃动等优点。但是，充电装置30仍存在以下的缺点，例如：(1)当功率开关305截止后，且变压器301的二次侧电流Is降到零，功率开关305的漏极电压Vsw因谐振而下降至一参考电压Vref时，功率开关305才再次导通，此时空白时间Tb占功率开关305的截止时间Toff的比例会随着Vsw电压越高而越长(请参考图4)，由于在空白时间Tb时，充电装置30并未将输入端电压Vin的能量传送至输出端电容Co，故整体充电时间较长且充电效率较差；(2)由于空白时间加入，导致功率开关的截止时间Toff比较长，切换频率较低，故须使用较大型的变压器；(3)由于切换频率较低，故须要较大的输入电容Cin才可达到较小的平均充电电流Iin涟波；(4)在充电过程中，随着输出端Vout电压越高，平均充电电流Iin无法维持固定值而会逐渐下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有边界模式控制的充电装置，可有效的改善公知技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有边界模式控制的充电装置，包括一变压器、一功率开关、一检测电路以及一脉宽调变控制器；该功率开关与该变压器的初级线圈的一端串联；该检测电路电性连结该初级线圈及该功率开关，在该功率开关截止时用以检测该功率开关的寄生组件的谐振，以提供一边界控制的检测信号，该检测电路包括一电流镜，其电源端电性连接该变压器的初级线圈的另一端；以及一电容，其一端电性连接该功率开关，另一端电性连接该电流镜的输入端；该脉宽调变控制器，用以产生一脉宽调变信号以切换该功率开关并根据该检测信号使该功率开关导通。