[发明专利]动态频率调节电源控制装置

说明书

技术领域

本发明有关于一种动态频率调节电源控制装置，尤其是利用负载回馈信号判断负载程度并侦测电源感测信号的谷底而依据负载程度在最佳的谷底时改变控制切换晶体管导通的切换信号。

背景技术

由于各式各样的电子产品对电力的需求不同，比如直流电、交流电，或不同的电压、电流、功率，使得电源供应业者须不断开发适当的电源转换器，以满足实际的需求。例如，电动马达一般需要12V直流电驱动，所以电源转换器需要将110V的市电转换成12V直流电，或是将较低电压的电池电源转换成12V电源。集成电路(IC)或电子组件通常是利用5V、3.3V、2.5V或甚至1.8V的直流电，因此电源转换器需要能将市电转换成适当的低电压电源。另外，对于某些高压应用领域，比如液晶面板，电源转换器需要提供高电压的交流电源以供应灯管点亮，这种电源转换器一般称为逆变器，可将来自电池的12V直流电转换成110V或更高电压的交流电。

在现有技术中，交换式电源转换器是一般较常见的电源转换器，具有架构简单、较低成本、较大电压调变范围的优点，尤其是可利用零电压及/或零电流切换以达到降低开关组件(一般为功率晶体管)的切换损失(Switching Loss)的目的，改善电源转换效率。

具体而言，交换式电源转换器主要是产生脉冲宽度调制(PWM)信号当作驱动信号，藉以驱动控制变压器上线圈绕组导通电流的切换晶体管，达到改变输出电源的电压及/或电流的目的。由于电路上来自线圈绕组的电感效应，以及周边电容器、电子组件、负载或寄生电容效应，使得在切换晶体管关闭后经一段时间，会因电感-电感耦合作用而发生衰减性振荡。又为了降低切换损失，常需要在振荡中的谷底位置进行切换晶体管的切换，亦即导通切换晶体管的谷底切换波谷切换(Valley Switching)，其中谷底切换的操作一般是固定波谷数切换，亦即在预设的固定谷底数目时，导通切换晶体管。

然而，现有技术中固定波谷数切换的缺点在于，负载愈低时，会使得切换信号的频率愈高，反而负载愈重时，切换信号的频率会愈低，造成整体电源转换效率大幅降低，亦即无法依据负载程度，动态调整切换信号的最佳频率。

因此，需要一种动态频率调节电源控制装置，利用特定的控制原则以决定改变切换信号的谷底数目，可在负载愈轻时，产生频率愈低的切换信号，可有效降低切换损失，改善整体电源转换效率，藉以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动态频率调节电源控制装置，电气连接至输入电源单元以及负载单元，用以将输入电源单元的输入电源转换成输出电源而供电给负载单元，且动态频率调节电源控制装置主要包括变压器单元、控制器、负载回馈单元以及切换晶体管，且变压器单元包含一次侧线圈、二次侧线圈以及辅助线圈，其中变压器单元的一次侧线圈连接输入电源单元，而二次侧线圈连接负载单元，藉感应一次侧线圈而产生输出电源。辅助线圈藉感应一次侧线圈而产生对应于输出电源的电源感测信号，而负载回馈单元连接二次侧线圈及负载单元，用以产生对应于输出电源的负载回馈信号。控制器接收电源感测信号及负载回馈信号，并依据预设的控制原则以产生切换信号，而连接控制器及一次侧线圈的切换晶体管接收切换信号，以控制一次侧线圈的导通电流，进而达到电源转换的目的。

上述的控制原则主要是用以控制切换信号的切换频率。具体而言，控制原则是包括依据负载回馈信号以判断负载程度，并侦测电源感测信号的谷底，再依据负载程度而在最佳的谷底时改变控制切换晶体管的切换信号，尤其是在负载愈轻时，增加切换谷底的数目以降低切换信号的频率，其中切换晶体管的导通时间或切换信号的高位准时间是由负载回馈信号所控制。

因此，本发明的动态频率调节电源控制装置可依据负载程度动态改变切换信号的频率，使得负载愈轻时，切换信号的频率愈低，而负载愈重时，切换信号的频率愈高，藉以降低切换损失，改善整体电源转换效率。

附图说明

图1显示本发明实施例动态频率调节电源控制装置的示意图。

图2显示本发明实施例动态频率调节电源控制装置的操作波形图。

图3显示本发明实施例动态频率调节电源控制装置的另一操作波形图。

图4显示本发明实施例动态频率调节电源控制装置以一次侧回馈方式产生负载回馈信号的示意图。

图5显示本发明实施例动态频率调节电源控制装置以二次侧回馈方式产生负载回馈信号的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 输入电源单元

12 负载单元