[发明专利]具有输出电流限制的开关式电源供应装置及控制器

说明书

技术领域

本发明关于一种具有输出电流限制的开关式电源供应装置，尤指一种输出达到电流限制时，在输出电压下降的情况下，电流仍可被控制不变，而达到输出电流保护功能的开关式电源供应装置。

背景技术

在市面上，开关式电源供应器已取代线性稳压电源供应器，而前者全依靠一脉冲的宽度来调整与控制功率开关的开通与截止时间，进而实现二次侧能产生一稳定电压的目的。而依据二次侧输出功率，输出电压与输出电流所产生的反馈信号来调制脉冲宽度调整控制器以产生适当大小宽度的脉冲。

公知一次侧反馈控制开关式电源供应器无法达到良好的各种输出电压调制率要求，所以大部份开关式电源供应器仍直接由二次侧经光耦合器与反馈稳压电路来传递二次侧反馈信号。因此光耦合器、反馈稳压电路、运算放大器与限流元件的使用是必要的。

图1为公知的二次侧反馈控制开关式电源供应器电路图，它适合用于精确度高、大功率及大输出电流的交换电源供应器。它利用运算放大器U4A、U4B与反馈稳压器U3、光耦合器U2作为电压反馈及输出限流的控制元件，来控制一次侧脉冲宽度的调整器U1，使整个电源供应器达到稳压与限流的功能。此线路虽然精确度高，但相对的所采用的零件多，成本的提高是其缺点。

图2为公知的一次侧反馈控制开关式电源供应器电路图。当功率开关Q1导通时，二次侧因二极管D3与次级绕组极性相反，所以无法从一次侧传递能量到输出端V_O，此时能量暂存于变压器T1中。当一次侧电流检测电阻R6的电压达到参考电压时，功率开关Q1变成截止，此时二次侧因为二极管D3与次级绕组极性变正向，所以将变压器T1的储存能量传递到输出端V_O，而输出电容C4经过多次周期的充电而达到稳压的效果。由于输出整流二极管D3压降随负载高低变化，并且电容C1的电压也随功率开关Q1的导通周期大小有不同影响，以致从一次侧电容C6的电压检测方式无法完全反映出二次侧输出电压V_O的变化，所以电压的调整率较高，同时也无法提供较稳定的电压输出。另外，此公知的一次侧反馈控制开关式电源供应器电路无法实现在输出达到电流限制时，输出电压V_O下降但输出电流仍可控制维持不变。然而，此电路相较于图1的二次侧反馈控制开关式电源供应器，少了许多不必要的反馈元件，具有其优势。

因此，一种开关式电源供应器，其在输出达到电流限制时，输出电压下降但输出电流仍可控制维持不变，以达到输出过电流保护目的，将是本发明所欲积极探讨之处。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有输出电流限制的开关式电源供应装置，其利用电压抽样及保持控制器取得一反馈电压的转角电压(Knee Voltage)，然后，将转角电压分别进行开根号运算以及误差运算，并且，根据运算结果控制功率开关的动作，以达到输出稳压及限流的双重功能。

本发明第一实施例的具有输出电流限制的开关式电源供应装置包括有一变压器、一功率开关、一电流检测器、一反馈电压处理器、一开根号发生器及一开关控制器。其中，变压器的初级绕组接收一输入电压，而变压器的输出端感应输出一输出电压，同时，变压器的辅助绕组感应输出一反馈电压。功率开关耦接于变压器的初级绕组。电流检测器耦接于功率开关，通过功率开关接收变压器的一初级绕组电流，以及输出一电流检测信号。反馈电压处理器耦接于变压器的辅助绕组，基于反馈电压以产生一反馈电压信号。开根号发生器耦接于反馈电压处理器，开根号运算反馈电压信号，以及输出一限流控制信号。开关控制器耦接于功率开关、开根号发生器及电流检测器，在一保护状态时比较运算电流检测信号与限流控制信号，以及根据比较结果输出一驱动信号至功率开关，以控制功率开关的切换。

参照第一实施例，本发明第二实施例的具有输出电流限制的开关式电源供应装置进一步包括一误差放大器与一电压电位调整器。其中，误差放大器耦接于反馈电压处理器与电压电位调整器，同时，电压电位调整器耦接于误差放大器与开关控制器之间。误差放大器比较运算一参考电压与反馈电压信号，以及输出一误差放大信号给电压电位调整器。电压电位调整器对误差放大信号进行电压电位调整，用以输出一电压控制信号给开关控制器。此时，耦接于功率开关、开根号发生器、电压电位调整器及电流检测器的开关控制器，比较运算电流检测信号与限流控制信号或比较运算电流检测信号与电压控制信号，以及根据比较结果输出一驱动信号至功率开关，以控制功率开关的切换。