[发明专利]限制信号产生器、脉波宽度调变控制电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一电源供应器(power supply)，特别关于使用于一电源供应器中的脉波宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)控制电路。

背景技术

开关电源供应器(switching power supply)中，已经广泛使用PWM的技术，来控制或是调整输出的功率。为了预防电源供应器蒙受永久性的损害，电源供应器中多会内建有许多的保护电路，像是过电压(over voltage)、过电流(overcurrent)电路等。其中，输出功率(output power)的限制一般是用来针对过负载(overload)或是输出短路发生时的保护机制。

请参阅图1，为一现有技术的PWM电源供应器100。控制器106可产生PWM信号，控制功率开关102的开启(ON)或关闭(OFF)。当功率开关102开启时，电源电压V_IN会对变压器104的主绕组(primary coil)进行充电，使得流经主绕组的电流渐渐增加。当功率开关102关闭时，存放于变压器104中的能量会透过次级绕组(secondary coil)对输出电容充电而释放。电阻R_CS与功率开关102串接，所以其跨压V_CS就是对应流经过功率开关102以及/或主绕组的电流。当跨压V_CS大于或是等于一定值时，譬如说由限制信号V_LIMIT所表示的值时，便意味着流经过功率开关102以及/或主绕组的电流有过大的风险，控制器106便会据以关闭功率开关102，停止主绕组的电流继续增加。换言之，限制信号V_LIMIT可以限制PWM电源供应器100的最大输出功率。

但是，如果限制信号V_LIMIT是一个常数(constant)的话，最大输出功率却可以因为信号传递延迟(signal propagation delay)的原因，而随着电源电压V_IN的大小而改变。当跨压V_CS大于或是等于限制信号V_LIMIT时，到控制器106真正关闭功率开关102时，一定需要有一段信号延迟时间t_DELAY。而在这一段信号延迟时间t_DELAY过程中，主绕组的电流依然会增加，其增加量会跟当时的电源电压V_IN的值为正比的关系。所以，真正的最大输出功率就会随着电源电压V_IN变大而增大。

美国专利号第6,674,656号(以下简称’656专利)提供了一种解决方案，其标题为(PWM controller having a saw-limiter for output power limit withoutsensing input voltage)。图2简示’656专利中的一方法概念。在’656专利中，限制信号V_LIMIT不是一个常数。波形转换器202接收从振荡器204所输出的锯齿波(saw-tooth)信号，然后依序历经调整斜率、箝制处理、位准平移之后，产生了如图2中所示的限制信号V_LIMIT。在每个周期中，限制信号V_LIMIT随着时间而改变，一开始是在从一最低电压就开始上升，最后箝制于一最高电压。图3为显示有限制信号V_LIMIT的波形，以及两个跨压V_CS的波形，其中电压V_CS(V_INHIGH)代表的是一电源电压V-_IN较高时的跨压V_CS波形，电压V_CS(V_INLOW)则表示一电源电压V-_IN较低时的跨压V_CS波形。由图3中可以发现，电源电压V-_IN较高时，其电压V_CS(V_INHIGH)也上升较快，会碰到较低的限制信号V_LIMIT，藉此改善了信号延迟时间所可能产生的最大输出功率不稳定的问题。

发明内容