專利名稱：過載保護延遲電路及交換式電源供應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交換式電源供應器，并且更特別的是本發(fā)明涉及一種具 有過載保護功能的交換式電源供應器，其中交換式電源供應器包含過載保護 延遲電路，其能夠使交換式電源供應器高度準確地檢測過載問題。
背景技術(shù)：
圖1顯示現(xiàn)有的典型交換式電源供應器的電路示意圖。如圖1所示，交換式電源供應器100包含橋式整流器110、變壓器lll、次級側(cè)整流器112、 輸出濾波器113、 一反饋控制單元114、光耦合器115、脈沖寬度調(diào)制器 (PWM)116，以及開關(guān)裝置119。橋式整流器110設定為將輸入交流電壓Vin 整流成全波整流的直流電壓，該全波整流的直流電壓接著提供至變壓器111 的初級側(cè)繞組。開關(guān)裝置119通常以MOSFET裝置來實現(xiàn)并且與變壓器111 的初級側(cè)繞組串聯(lián)。當開關(guān)裝置119導通時，變壓器lll的初級側(cè)繞組自橋 式整流器110的輸出端接收輸入電流，由此儲存能量于其中。當開關(guān)裝置119 截止時，儲存于變壓器111的初級側(cè)繞組中的能量傳送至變壓器111的次級 側(cè)繞組，由此在變壓器111的次級側(cè)繞組兩端感應出交流電壓。在變壓器111 的次級側(cè)繞組兩端感應出的交流電壓通過次級側(cè)整流器112整流成一個所需 的直流電壓，其中次級側(cè)整流器112—般而言由二極管整流器組成。由次級 側(cè)整流器112所輸出的直流電壓通過輸出濾波器113來濾波成輸出直流電壓 Vo，以驅(qū)動負載121。其中輸出濾波器113由濾波電容所組成。反饋控制單 元114連接至輸出電壓Vo的正電極端并且包含分壓器，其中分壓器由至少 兩個電阻元件所組成。反饋控制單元114用來產(chǎn)生代表輸出電壓Vo的反饋 信號VFB。反饋信號VpB經(jīng)由具有光敏晶體管122的光耦合器115傳送至脈 沖寬度調(diào)制器116的反饋信號輸入端FB，并且由此允許脈沖寬度調(diào)制器116 將輸出電壓Vo維持在預定電位上。特別是，脈沖寬度調(diào)制器116根據(jù)指定 的占空比(duty ratio)以產(chǎn)生驅(qū)動信號來驅(qū)動開關(guān)裝置119導通或截止。在正常運作時，負載121會從交換式電源供應器100的輸出端汲取電流來維持其運作。在大部分的例子中，交換式電源供應器100的輸出電壓Vo 是永遠固定不變的，并且交換式電源供應器100的輸出功率由流向負載121 的電流來決定。當負載121所需求的輸出功率超過交換式電源供應器100所 能夠提供的最大輸出功率時，交換式電源供應器100會進入過載狀態(tài) (overload state),此時，輸出電壓Vo會下降，并且會在交換式電源供應器100 內(nèi)部以較大的電流流動。這將會造成過熱效應，因而損害交換式電源供應器 100的電路元件，例如開關(guān)裝置119、次級側(cè)整流器112與負載121。為了克服過載或負載短路的問題，現(xiàn)有的脈沖寬度調(diào)制器會加入一個過 載保護機構(gòu)來保護交換式電源供應器，使其避免遭受過載問題所導致的損 害。內(nèi)置于現(xiàn)有的脈沖寬度調(diào)制器的過載保護機構(gòu)一般而言用來監(jiān)視經(jīng)由反 饋信號輸入腳位所輸入的反饋信號，并且將反饋信號與特定的閾值進行比 較。若反饋信號超過該閾值，便假設發(fā)生了過載情況。在這種情況下，開關(guān) 停止信號便會傳送出去以停止脈沖寬度調(diào)制器的運作，由此關(guān)閉交換式電源 供應器。然而，這種過載保護機構(gòu)的問題在于其可在負載瞬變(load transients)的 情形下被觸動。當負載瞬變發(fā)生時，交換式電源供應器的輸出電壓會經(jīng)歷波 動且反饋信號會瞬間上升。因此，即使負載所需求的功率并未超過交換式電 源供應器所能夠提供的最大輸出功率，反饋信號可能會突然超過該特定閾值 且錯誤地啟動脈沖寬度調(diào)制器的內(nèi)部過載保護機構(gòu)。因此若欲解決這些問 題，則需在反饋信號上升與過載保護機構(gòu)啟動之間增加一個時間延遲，使得 反饋信號由于負載瞬變而導致的短暫上升可被脈沖寬度調(diào)制器所忽略。因此如何開發(fā)一個過載保護延遲電路以增加一個時間延遲給交換式電 源供應器的反饋信號，以使交換式電源供應器的內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器能夠準 確地檢測過載問題的發(fā)生，實為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員目前所迫切需要解決的問 題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種過載保護延遲電路，用以使交換式電源供應 器的內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制器準確保護交換式電源供應器，避免由于過載問題而導致的損害。根據(jù)本發(fā)明，其提供一種過載保護延遲電路以便在交換式電源供應器的 反饋信號到達一個小于閾值的限制值時，增加一個時間延遲給交換式電源供 應器的反饋信號，該閾值設定為用來啟動交換式電源供應器的過載保護機 構(gòu)，其中該交換式電源供應器包含開關(guān)控制器以及光耦合器，該光耦合器用 以將反饋信號耦合至該開關(guān)控制器。在本發(fā)明的主要方案上，該過載保護延 遲電路由連接至開關(guān)控制器與光耦合器的能量儲存裝置所組成，并且該過載 保護延遲電路還包含充電控制器，連接于該能量儲存裝置與接地端之間，且 用來設定限制值以允許能量儲存裝置充電，以使該能量儲存裝置能夠產(chǎn)生時 間延遲。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種過載保護延遲電路，應用于交換式電 源供應器，該交換式電源供應器包含開關(guān)控制器以及用來將反饋信號耦合至 該開關(guān)控制器的耦合裝置，該過載保護延遲電路包含能量儲存裝置，連接 至該開關(guān)控制器以及該耦合裝置；以及充電控制器，連接于該能量儲存裝置 與接地端之間，用以設定允許對該能量儲存裝置充電的限制值，以使該能量 儲存裝置能夠在該交換式電源供應器的反饋信號到一個限制值時，增加一個 時間延遲給該反饋信號，其中該交換式電源供應器的該反饋信號的限制值小 于設定為用來啟動該交換式電源供應器的過載保護機構(gòu)的閾值。如上所述的過載保護延遲電路，其中該能量儲存裝置為電容。 如上所述的過載保護延遲電路，其中該充電控制器為齊納二極管。 如上所述的過載保護延遲電路，其中該耦合裝置為光耦合器，其具有光 敏晶體管。如上所述的過載保護延遲電路，其中該耦合裝置連接至該開關(guān)控制器的 反饋信號輸入端。如上所述的過載保護延遲電路，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬度調(diào)制器。 本發(fā)明還提供一種交換式電源供應器，其包含變壓器；開關(guān)裝置，連 接至該變壓器的初級側(cè)繞組；開關(guān)控制器，連接至該開關(guān)裝置，用以控制該 開關(guān)裝置的切換運作；反饋控制單元，連接至該交換式電源供應器的輸出端， 用以求得代表該交換式電源供應器的輸出電壓的反饋信號；耦合裝置，連接 于該反饋控制單元與該開關(guān)控制器之間，用以將該反饋信號耦合至該開關(guān)控制器；以及過載保護延遲電路，連接于該耦合裝置與該開關(guān)控制器之間，用以在該反饋信號達到限制值時，增加一個時間延遲給該反饋信號，其中該限 制值小于設定用來啟動該交換式電源供應器的過載保護機構(gòu)的閾值。 如上所述的交換式電源供應器，其中該耦合裝置為具有光敏晶體管的光稱合器o如上所述的交換式電源供應器，其中該過載保護延遲電路包含能量儲存裝置，連接至該開關(guān)控制器與該耦合裝置；以及充電控制器，連接于該能量儲存裝置以及接地端之間，并且作為用來設定允許該能量儲存裝置充電的該限制值，以使該能量儲存裝置能夠產(chǎn)生該時間延遲。 如上所述的交換式電源供應器，其中該能量儲存裝置為電容。 如上所述的交換式電源供應器，其中該充電控制器為齊納二極管。 如上所述的交換式電源供應器，其中該耦合裝置連接至該開關(guān)控制器的反饋信號輸入端。如上所述的交換式電源供應器，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬度調(diào)制器。 本發(fā)明的過載保護延遲電路可增加一個適當?shù)臅r間延遲給交換式電源 供應器的反饋信號，從而使交換式電源供應器能夠準確的執(zhí)行過載保護功 能，而不會受到負載瞬變的干擾。本發(fā)明的優(yōu)點與特征，可以通過下面實施 例配合下列附圖詳細說明得到更深入的了解。


圖1顯示現(xiàn)有的典型交換式電源供應器的電路示意圖；以及圖2顯示本發(fā)明的交換式電源供應器的電路示意圖。其中，附圖標記說明如下100,200交換式電源供應器Vin輸入交流電壓110橋式整流器111變壓器112次級側(cè)整流器113 輸出濾波器114反饋控制單元115光耦合器116脈沖寬度調(diào)制器119開關(guān)裝置121負載122光敏晶體管210過載保護延遲電路ZD3齊納二極管C10電容具體實施方式
體現(xiàn)本發(fā)明的特征與優(yōu)點的優(yōu)選實施例將在后面的說明中詳細敘述。須 注意的是相同的元件標號指向相同的元件。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的 方案上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在 本質(zhì)上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的交換式電源供應器的電路示意圖。在圖2中，交 換式電源供應器200包含橋式整流器110、變壓器lll、次級側(cè)整流器112、 輸出濾波器113、反饋控制單元114、光耦合器115、開關(guān)裝置119以及脈沖 寬度調(diào)制器116。須特別注意的是在本發(fā)明中，相同的電路元件以相同的元 件編號來表示。因此，橋式整流器IIO、變壓器lll、次級側(cè)整流器112、輸 出濾波器113、反饋控制單元114、光耦合器115、開關(guān)裝置119以及脈沖寬 度調(diào)制器116皆與圖1的相對應元件具有相同的電路配置與操作原理。因此， 在此不再贅述關(guān)于這些電路元件的細節(jié)。在圖2中，交換式電源供應器200還包含過載保護延遲電路210。該過 載保護延遲電路210連接于光耦合器115與脈沖寬度調(diào)制器116之間，且包 含充電控制器，例如齊納二極管(zenerdiode)ZD3，以及能量儲存裝置，例如， 電容CIO。電容C10連接于脈沖寬度調(diào)制器116的反饋信號輸入端FB與齊 納二極管ZD3的陽極之間，并且齊納二極管ZD3連接于電容C10的一端與 接地端之間。齊納二極管ZD3用來設定一個允許電容C10被充電的限制值。 接下來，本發(fā)明的過載保護延遲電路210的操作將會在下面詳細說明。在正常負載或尖峰負載的情形下，交換式電源供應器200的輸出電壓VO固定于一個預定的電位上，并且齊納二極管ZD3的閾值設定于一個預定的電位上，例如3V。在過載的情形下，負載121所要求的功率已經(jīng)超過了 交換式電源供應器200的最大輸出功率。在這種情形下，輸出電壓Vo會下 降且負載電流會上升至交換式電源供應器200的最大允許電流。此時，光耦 合器115內(nèi)部的光敏晶體管122的電流會下降至零，并且光敏晶體管122的 集電極-發(fā)射極電壓會上升。因此，反饋信號Vra會上升。當反饋信號Vre上 升至相等于齊納二極管的限制值的電位時，例如，齊納二極管ZD3的閾值 3V，齊納二極管ZD3會傳導電流并且此電容C10會由脈沖寬度調(diào)制器116 內(nèi)部的內(nèi)部電流源(未顯示)來充電。因為光耦合器115內(nèi)部的光敏晶體管 122的電流為零，反饋信號Vre會繼續(xù)上升。在反饋信號Vra達到由脈沖寬 度調(diào)制器116所設定的用來啟動過載保護機構(gòu)的閾值之前，脈沖寬度調(diào)制器 116不會關(guān)閉直到反饋信號達到由脈沖寬度調(diào)制器116所設定的用來啟動過 載保護機構(gòu)的閾值。因此，電容C10提供了一個時間延遲，其時間延遲量可 容易地由將反饋信號VFB自齊納二極管ZD3所設定的限制值增加到由脈沖寬 度調(diào)制器116所設定的閾值所需要的時間來決定。然而，應該注意的是，增 加至反饋信號VFB的時間延遲量取決于電容CIO的電容值。增加電容C10的 電容值可以得到較長的延遲時間給反饋信號。因此，對增加電容C10的電容 值的選擇乃是決定交換式電源供應器200的響應時間(response time)的重要 因素?？偨Y(jié)來說，本發(fā)明提出一種連接于交換式電源供應器的光耦合器與脈沖 寬度調(diào)制器之間的過載保護延遲電路。該過載保護延遲電路包含充電控制器 以及能量儲存裝置，其中充電控制器用來設定限制值以允許能量儲存裝置被 充電，從而使能量儲存裝置產(chǎn)生一個時間延遲，該時間延遲在反饋信號達到 充電控制器的限制值時增加至反饋信號。因此，當反饋信號達到充電控制器 的限制值的時間點以及反饋信號達到設定用來啟動過載保護機構(gòu)的閾值的 時間點之間時，本發(fā)明的過載保護延遲電路可增加一個適當?shù)臅r間延遲給交 換式電源供應器的反饋信號。因此，交換式電源供應器便能夠準確的執(zhí)行過 載保護功能，而不會受到負載瞬變的干擾。本發(fā)明可以由本領(lǐng)域人員進行各種修飾，但都不脫離所附權(quán)利要求書所 要保護的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種過載保護延遲電路，應用于交換式電源供應器，該交換式電源供應器包含開關(guān)控制器以及用來將反饋信號耦合至該開關(guān)控制器的耦合裝置，該過載保護延遲電路包含能量儲存裝置，連接至該開關(guān)控制器以及該耦合裝置； 以及充電控制器，連接于該能量儲存裝置與接地端之間，用以設定允許對該能量儲存裝置充電的限制值，以使該能量儲存裝置能夠在該交換式電源供應器的反饋信號到一個限制值時，增加一個時間延遲給該反饋信號，其中該交換式電源供應器的該反饋信號的限制值小于設定為用來啟動該交換式電源供應器的過載保護機構(gòu)的閾值。
2. 如權(quán)利要求1所述的過載保護延遲電路，其中該能量儲存裝置為電谷。
3. 如權(quán)利要求1所述的過載保護延遲電路，其中該充電控制器為齊納二 極管。
4. 如權(quán)利要求1所述的過載保護延遲電路，其中該耦合裝置為光耦合 器，其具有光敏晶體管。
5. 如權(quán)利要求1所述的過載保護延遲電路，其中該耦合裝置連接至該開 關(guān)控制器的反饋信號輸入端。
6. 如權(quán)利要求1所述的過載保護延遲電路，其中該開關(guān)控制器為脈沖寬 度調(diào)制器。
7. —種交換式電源供應器，其包含 變壓器；開關(guān)裝置，連接至該變壓器的初級側(cè)繞組；開關(guān)控制器，連接至該開關(guān)裝置，用以控制該開關(guān)裝置的切換運作；反饋控制單元，連接至該交換式電源供應器的輸出端，用以求得代表該 交換式電源供應器的輸出電壓的反饋信號；耦合裝置，連接于該反饋控制單元與該開關(guān)控制器之間，用以將該反饋 信號耦合至該開關(guān)控制器；以及過載保護延遲電路，連接于該耦合裝置與該開關(guān)控制器之間，用以在該 反饋信號達到限制值時，增加一個時間延遲給該反饋信號，其中該限制值小于設定用來啟動該交換式電源供應器的過載保護機構(gòu)的閾值。
8. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應器，其中該耦合裝置為具有光敏 晶體管的光耦合器。
9. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應器，其中該過載保護延遲電路包含能量儲存裝置，連接至該開關(guān)控制器與該耦合裝置；以及 充電控制器，連接于該能量儲存裝置以及接地端之間，并且作為用來設定允許該能量儲存裝置充電的該限制值，以使該能量儲存裝置能夠產(chǎn)生該時間延遲。
10. 如權(quán)利要求9所述的交換式電源供應器，其中該能量儲存裝置為電容。
11. 如權(quán)利要求9所述的交換式電源供應器，其中該充電控制器為齊納二極管。
12. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應器，其中該耦合裝置連接至該 開關(guān)控制器的反饋信號輸入端。
13. 如權(quán)利要求7所述的交換式電源供應器，其中該開關(guān)控制器為脈沖 寬度調(diào)制器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于交換式電源供應器的過載保護延遲電路以及交換式電源供應器，以使交換式電源供應器能夠高度準確地檢測過載問題。該過載保護延遲電路連接于該交換式電源供應器的光耦合器與脈沖寬度調(diào)制器之間，并且包含能量儲存裝置如電容，以及充電控制器如齊納二極管。充電控制器用來設定限制值，當交換式電源供應器的反饋信號達到該限制值時，能量儲存裝置便可為脈沖寬度調(diào)制器的內(nèi)部電流源充電。通過對能量儲存裝置進行充電，一個時間延遲可增加至反饋信號使得脈沖寬度調(diào)制器能夠準確地啟動內(nèi)部的過載保護機構(gòu)，而不會受到負載瞬變的干擾。
文檔編號H02M1/32GK101277057SQ20071010652
公開日2008年10月1日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者彭塔·艾皮紐, 提蘇馬蘭·雪勒米凱特, 雅各瓊哈艾威 申請人:泰商泰達電子公司