[发明专利]电源控制器以及相关的控制方法

说明书

电源控制器和相关控制方法。控制方法适用于电源供应器，其包含电感元件以及功率开关。功率开关受脉冲宽度调制信号所控制。脉冲宽度调制信号具有多个开关周期。每一开关周期的周期时间具有开启时间以及关闭时间。电感元件的跨压可振荡而具有振荡周期，并产生至少一信号波谷。控制方法包含：提供振荡时间纪录，其代表前振荡时间，关联于前开关周期；于开关周期内，依据前振荡时间控制功率开关使关闭时间结束；以及依据振荡时间更新振荡时间纪录。振荡时间与前振荡时间都从跨压开始振荡后的起点开始，且振荡时间与关闭时间同时结束。振荡时间与前振荡时间的差小于振荡周期，以使前开关周期与开关周期其中之一操作于波谷切换，另一操作于非波谷切换。

技术领域

本发明涉及电源控制，特别是涉及开关式电源供应器(switched mode powersupply)。

背景技术

开关式电源供应器一般采用一功率开关来控制流经一电感元件的一电流。跟其它一般电源供应器相较之下，开关式电源供应器具有较小的产品体积以及较优越的转换效率，所以广受业界的欢迎与采用。

在众多开关式电源供应器中，有一种操作于准谐振(quasi-resonance，QR)模式，称为QR开关式电源供应器。QR开关式电源供应器可以使一功率开关，于其跨压大致在最低时，从一关闭状态，而变成导通状态，所以理论上能降低该功率开关的开关损耗(switchingloss)。因此，QR开关式电源供应器的转换效率，尤其是高负载时，一般是相当优秀的。

图1显示一公知的QR开关式电源供应器10，其中变压器为一电感元件，具有相电感耦合的初级绕组PRM、次级绕组SEC以及一辅助绕组AUX。QR开关式电源供应器10由输入电压V_IN所供电，提供负载24一输出电压V_OUT以及一输出电流I_OUT。QR控制器26产生脉冲宽度调制(PWM)信号V_GATE，通过驱动端GATE，来周期性的开关功率开关34。通过分压电阻28与30，QR控制器26检测辅助绕组AUX的跨压V_AUX。图2显示图1中的PWM信号V_GATE以及跨压V_AUX。在图2中，PWM信号V_GATE的两个上升缘之间为一个开关周期，其间的时间称为周期时间T_CYC，其由一个开启时间T_ON与一个关闭时间T_OFF所构成。开启时间T_ON是功率开关34在一周期时间T_CYC内的持续维持开启的时间长度，也是PWM信号V_GATE中的脉冲宽度。如同图2所示，在关闭时间T_OFF的后半部，因为电感元件放电完毕，跨压V_AUX开始振荡而有两个信号波谷VL₁与VL₂。QR控制器26可使周期时间T_CYC大约结束于信号波谷VL₂出现时。这样在信号波谷出现时使周期时间T_CYC结束的控制方式，一般称为波谷切换(valley switching)。

QR开关式电源供应器10中，位于补偿端COMP，有一补偿信号V_COMP，其受控于运算放大器20，而运算放大器20比较输出电压V_OUT与目标电压V_TAR之间的差异。公知的QR控制器26中，补偿信号V_COMP大致同时决定了开启时间T_ON以及遮蔽时间T_BLOCK。在遮蔽时间T_BLOCK结束之后，QR控制器26才允许结束周期时间T_CYC，以避免过早的波谷切换，导致开关频率f_CYC(＝1/T_CYC)过高而降低了转换效率。所以，遮蔽时间T_BLOCK等于定义了最大开关频率f_CYC-MAX(＝1/T_BLOCK)。

公知的QR开关式电源供应器10有两个可能的问题。