[发明专利]高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器

说明书

本发明实施例提供一种高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器。所述高压充电控制方法适用于一电源供应器，所述电源供应器包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；以及当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电；其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。

技术领域

本发明关于一种开关式电源供应器，尤其是关于通过高压充电来维持一开关式电源供应器的一操作电压的方法与相关装置。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)在一般现代人的日常生活中，可谓是最为广泛应用的传输接口之一。除了提供方便、快速而又可靠的数据传输外，USB还有一个非常方便的功能，那就是通过接口的相接进行电力传输、也就是所谓的充电。

为了更加普及USB在不同装置供电上的应用，并减少电源线的配置，USB开发者论坛(Implementers Forum，IF)于日前宣布了USB电力传输(Power Delivery，PD)的电力传输规范，旨在通过高达100瓦的电力传输量，让各种装置均能通过单独一条USB线缆满足供电需求，而缩短装置充电时间的优点，更能优化移动应用的便利性。

USB PD的电力传输规范要求USB充电器的输出电压V_OUT要可变，其变化范围为5～20伏特，将来更可能会更扩大到3～20伏特。如果USB充电器采用隔离式的架构，那一次侧集成电路的操作电压V_DD一般是由变压器的辅助线圈的感应电压整流而来，因此一次侧集成电路的操作电压V_DD便会随着输出电压V_OUT的变化而变化。一般集成电路的最大允许电压为30～35伏特。假定输出电压V_OUT为20伏特对应到的操作电压V_DD是30伏特，那当输出电压V_OUT为5伏特时，操作电压V_DD将只剩下7.5伏特，这将可能过低而无法驱动外部的功率开关。

为了解决以上问题，图1提供了一种已知的USB充电器10。USB充电器10具有一变压器，其包含有一次侧线圈PRM、二次侧线圈SEC以及辅助线圈AUX。市电交流电经过了桥式整流器12后，在电源端IN产生了输入电压V_IN。电阻R_HV连接于电源端IN与高压端HV之间，提供电源控制器18的高压启动(High-V startup)所需的电流。

电源控制器18为一一次侧集成电路，其提供脉冲宽度调制信号S_DRV至功率开关20。功率开关20等效地“切割(chop)”了输入电压V_IN，使得二次侧线圈SEC上产生了交流的二次侧线圈跨压V_SEC，此二次侧线圈跨压V_SEC经过整流后，在输出端OUT产生了输出电压V_OUT，对连接在一USB端口(未显示)上的负载24充电或供电。负载24可能是一手机或是一电池。

比较器22比较输出电压V_OUT与目标电压V_TAR，通过光耦合器(photo coupler)26来控制在补偿端COMP上的补偿电压V_COMP。电源控制器18根据补偿电压V_COMP控制脉冲宽度调制信号S_DRV的工作周期以和/或开关频率。如此，USB充电器10可以提供了一个封闭回路，让输出电压V_OUT大约调控稳定于目标电压V_TAR。当USB充电器10想要使输出电压V_OUT为20伏特时，目标电压V_TAR就选定为20伏特。当输出电压V_OUT要切换为5伏特时，目标电压V_TAR变成5伏特。