电源供应器及其调整延迟参数的方法

摘要

本发明提供了一种全桥相移式同步整流倍流电源供应器及其动态调整延迟参数的方法，主要是在一全桥相移式同步整流倍流电源供应器的控制器中内建多个随负载状况改变的延迟参数组合，该延迟参数组合用以决定电源供应器中同步整流倍流电路所设上、下侧整流开关的驱动波形，当电源供应器的负载状况改变时，将动态执行一相对应的延迟参数组合，进而改变整流开关的驱动波形，以利于运转效率的提升。

权利要求

1.一种全桥相移式电源供应器动态调整延迟参数的方法，其特征在于，令一全桥相移式电源供应器包括一变压器、一连接变压器一次侧的相移式全桥转换器、一连接变压器二次侧的同步整流倍流电路及一控制器；其中，相移式全桥式转换器包括四个成对切换的开关，该同步整流倍流电路具有两组整流开关，前述开关及整流开关分别受控制器控制其切换，且控制器内建一延迟参数调整方法，该延迟参数调整方法包括有：提供多个延迟参数组合，每一延迟参数组合包括一第一延迟参数及一第二延迟参数；

又令每一延迟参数组合分别对应一负载状况；

判断电源供应器的负载状况；

根据负载状况选择执行一对应的延迟参数组合，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关；

判断电源供应器的负载状况是否改变?

当电源供应器的负载状况改变，根据改变后的负载状况选择执行一对应的延迟参数组合，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关。

2.如权利要求1所述的全桥相移式电源供应器动态调整延迟参数的方法，其特征在于，所述第一延迟参数是指整流开关驱动信号升缘提前的时间。

3.如权利要求1所述的全桥相移式电源供应器动态调整延迟参数的方法，其特征在于，所述第二延迟参数是指整流开关驱动信号降缘延后的时间。

4.如权利要求2所述的全桥相移式电源供应器动态调整延迟参数的方法，其特征在于，所述第二延迟参数是指整流开关驱动信号降缘延后的时间。

5.一种全桥相移式电源供应器，其特征在于，包括一变压器、一连接变压器一次侧的相移式全桥转换器、一连接变压器二次侧的同步整流倍流电路及一控制器；该相移式全桥转换器包括四个成对切换的开关，该同步整流倍流电路具有两组整流开关，前述开关及整流开关分别受控制器控制其切换；其中：该控制器具有一组负载状况检测端，用以检测负载状况；

又控制器内建一对照表，该对照表提供多个延迟参数组，每一延迟参数组合包括一第一延迟参数及一第二延迟参数；又令每一延迟参数组合分别对应一负载状况。

6.如权利要求5所述的全桥相移式电源供应器，其特征在于，该控制器的负载状况检测端是通过一比流器连接至变压器的一次侧。

7.如权利要求5所述的全桥相移式电源供应器，其特征在于，该控制器的负载状况检测端通过一比流器连接至同步整流倍流电路的输出端。

说明书

电源供应器及其调整延迟参数的方法

技术领域

[0001] 本发明是关于一种电源供应器及其调整延迟参数的方法，尤指一种在一全桥相移式同步整流倍流电源供应器的控制器中内建一随负载状况变动的延迟参数组合的相关技术。

背景技术

[0002] 一种典型的全桥相移式同步整流倍流电源供应器如图5所示，主要包括一变压器T1、一与变压器T1一次侧连接的相移式全桥转换器70及一连接变压器T1二次侧的同步整流倍流电路80；其中：

[0003] 该相移式全桥转换器70包括一领先臂上侧开关QA、一领先臂下侧开关QB、一落后臂上侧开关QC、一落后臂下侧开关QD；又同步整流倍流电路80包括一上侧整流开关Q1、一下侧整流开关Q2及两输出电感L1，L2组成；前述领先臂上侧开关QA、领先臂下侧开关QB、落后臂上侧开关QC、落后臂下侧开关QD及上、下侧整流开关Q1，Q2均由金氧半场效电晶体(MOSFET)构成，其门极GA，GB，GC，GD，SR1，SR2分别连接至一控制器U1，由控制器U1控制其切换。

[0004] 前述领先臂上侧开关QA、落后臂下侧开关QD与领先臂下侧开关QB、落后臂上侧开关QC成对地切换导通；举例而言，当领先臂上侧开关QA、落后臂下侧开关QD导通，变压器T1的二次侧感应产生一正电压，在此同时，上侧整流开关Q1截止，下侧整流开关Q2导通，因而在输出电感L1，L2上分别形成两个电流路径，而变压器T1二次侧的电流等于流经L1的电流，其为输出电流的一半，另一半输出电流则由输出电感L2以飞轮模式供应而构成倍流。

[0005] 又前述同步整流倍流电路80上所设上侧整流开关Q1、下侧整流开关Q2的驱动方式是分别配合领先臂下侧开关QB及领先臂上侧开关QA，以下侧整流开关Q2为例：

[0006] 施加在下侧整流开关Q2门极SR2上的驱动信号，其波形如图6所示，与施加在领先臂上侧开关QA门极GA上的波形相同，亦即直接使用驱动QA的信号(GA)来驱动Q2。而当下侧整流开关Q2截止，上侧整流开关Q1导通时，必须加入一段死区(DEAD TIME)，然而在该死区期间，回流电流(circulating current)会被迫通过截止开关(Q2)的本体二极管(Body Diode)，如图6所示，IQ2是代为通过下侧整流开关Q2的电流，其转态前的深色区块表示下侧整流开关Q2截止时通过其本体二极管的电流，而电流通过截止开关的本体二极管将形成损耗，进而影响(降低)电源供应器的效率。

[0007] 又另一种驱动上、下侧整流开关Q1，Q2的方式如以下所述(仍以驱动下侧整流开关Q2为例)：此种方式是以取”或”(OR)逻辑的GA、GD驱动信号驱动下侧整流开关Q2(如图7所示)，在此状况下，当Q2由截止转为导通之前将可减少电流通过其本体二极管，但由导通转为截止之前，仍有电流通过本体二极管，因而依然存在损耗，并将影响电源供应器的运转效率。

[0008] 由前述第二种驱动方式可以看出，回流电流是在整流开关截止时通过其本体二极管，当以取”或”逻辑的GA、GD驱动信号驱动整流开关，相较于第一种驱动方式等同于延长了整流开关的导通时间(升缘提前)，在下文中将把前述关系定义为一种延迟参数的改变，并讨论其应用的方式：

[0009] 如前揭所述。当以第二种方式驱动时，整流开关由截止转为导通之前，电流不会通过整流开关的本体二极管，然而并不是在所有状态下，都适合以第二种方式驱动，请参阅图8所示，是一全桥相移式同步整流倍流电源供应器的负载状况与运转效率的特性曲线图，图中的横轴代表负载的状态，其以百分比表示，并分为三个区间，第一个区间为0～30％，第二个区间为30％～80％，第三个区间为80％以上。又图中计有两道曲线M1，M2，M1是采用前述第一种方式驱动同步整流倍流电路80所产生的特性曲线，M2则是采用前述第二种方式驱动同步整流倍流电路80所产生的特性曲线，由纵轴的效率值可以看出，第一种驱动方式在负载为30％以下时，运转效率较佳于第二驱动方式，然而在负载为80％以上时，第二种驱动方式的运转效率又优于第一种驱动方式。

[0010] 由上述比较可明显看出，同步整流倍流电路80上所设整流开关的延迟参数影响着电源供应器的运转效率，且在不同的负载状况下，分别存在不同程度甚至交叉的影响效果。因此如何调整该延迟参数以提升电源供应器的运转效率，即有待进一步研究，并谋求可行的解决方案。

发明内容

[0011] 因此本发明主要目的在提供一种全桥相移式同步整流倍流电源供应器调整其延迟参数的方法，主要令电源供应器中的同步整流倍流电路根据不同的负载状况选择不同的延迟参数组合，藉以提升电源供应器的运转效率。

[0012] 为达成前述目的采取的主要技术手段是令一全桥相移式同步整流倍流电源供应器具有一变压器、一连接变压器一次侧的相移式全桥转换器、一连接变压器二次侧的同步整流倍流电路及一控制器；其中，相移式全桥式转换器包括四个成对切换的开关，该同步整流倍流电路具有两组整流开关，前述开关及整流开关分别受控制器控制其切换，且控制器内建一延迟参数调整手段，该延迟参数调整手段包括有：

[0013] 提供多个延迟参数组合，每一延迟参数组合包括一第一延迟参数及一第二延迟参数；又令每一延迟参数组合分别对应一负载状况；

[0014] 判断电源供应器的负载状况；

[0015] 根据负载状况选择执行一对应的延迟参数组合，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关；

[0016] 判断电源供应器的负载状况是否改变？

[0017] 当电源供应器的负载状况改变，根据改变后的负载状况选择执行一对应的延迟参数组合，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关；

[0018] 前述方法主要在决定同步整流倍流电路所设整流开关驱动信号的延迟参数组合，每一延迟参数组合包括的两个延迟参数是对应其中一种负载状况的最佳化组合，因而在不同的负载状况选择执行一最佳化的延迟参数组合，可有效提高电源供应器在该负载状况下的运转效率。

[0019] 本发明还提供了一种全桥相移式电源供应器，包括一变压器、一连接变压器一次侧的相移式全桥转换器、一连接变压器二次侧的同步整流倍流电路及一控制器；该相移式全桥式转换器包括四个成对切换的开关，该同步整流倍流电路具有两组整流开关，前述开关及整流开关分别受控制器控制其切换；其中：

[0020] 该控制器具有一组负载状况检测端，用以检测负载状况；

[0021] 又控制器内建一对照表，该对照表提供多个延迟参数组，每一延迟参数组合包括一第一延迟参数及一第二延迟参数；又令每一延迟参数组合分别对应一负载状况。

[0022] 与现有技术相比，本发明所述的电源供应器及其调整延迟参数的方法，在一全桥相移式同步整流倍流电源供应器的控制器中内建一随负载状况变动的延迟参数组合。

附图说明

[0023] 图1A、图1B是本发明全桥相移式同步整流倍流电源供应器的基本架构示意图；

[0024] 图2是本发明的一驱动信号波形图；

[0025] 图3是本发明对全桥相移式同步整流倍流电源供应器在不同负载状况下检测其运转效率的系统架构图；

[0026] 图4是本发明调整延迟参数的流程图；

[0027] 图5是一典型全桥相移式同步整流倍流电源供应器的系统架构图；

[0028] 图6是一现有全桥相移式同步整流倍流电源供应器的驱动波形示意图；

[0029] 图7是又一现有全桥相移式同步整流倍流电源供应器的驱动波形示意图；

[0030] 图8是现有全桥相移式同步整流倍流电源供应器的运转效率特性曲线图。

[0031] 附图标记说明：10-电子负载；20-功率计；30-微控制器；70-相移式全桥整流器；80-同步整流倍流电路。

具体实施方式

[0032] 如前揭所述，本发明的应用对象为一全桥相移式同步整流倍流电源供应器，其典型的基本架构是如图1所示，包括有变压器T1、相移式全桥转换器70、同步整流倍流电路80及一控制器U1等；其中：该相移式全桥转换器70包括一领先臂上侧开关QA、一领先臂下侧开关QB、一落后臂上侧开关QC、一落后臂下侧开关QD；又同步整流倍流电路80包括一上侧整流开关Q1、一下侧整流开关Q2及两输出电感L1，L2组成，该领先臂上侧开关QA、领先臂下侧开关QB、落后臂上侧开关QC、落后臂下侧开关QD、上侧整流开关Q1及下侧整流开关Q2的切换是由控制器U1控制，该控制器U1进一步具有一负载状况检测端Isense，该负载状况检测端Isense可通过一比流器连接至变压器T1的一次侧(如图1A所示)，亦可通过比流器连接至同步整流倍流电路80的输出端(如图1B所示)，当前述电源供应器连接负载后，控制器U1可通过该负载状况检测端Isense检测出一随负载变化的电流信号，进而检测出负载状况。

[0033] 又控制器U1内建有一对照表(lookup table)，由对照表提供多个延迟参数组合，每一延迟参数组合包括一第一延迟参数及一第二延迟参数；藉此可供控制器U1根据负载状况选择不同的延迟参数组合，以分别驱动同步整流倍流电路80的上、下侧整流开关Q1、Q2。至于前述对照表提供各延迟参数组的产生方式是如以下所述：

[0034] 又请参阅图2所示，是前述控制器U1驱动前述领先臂上侧开关QA(GA)、落后臂下侧开关QD(GD)、下侧整流开关Q2(SR2)的驱动信号波形图，其中IQ2代表通过下侧整流开关Q2的电流；而本发明提出的技术方案是令下侧整流开关Q2门极上的驱动信号SR2包含第一、第二延迟参数TD1，TD2，其中第一延迟参数TD1代表驱动信号中每一方波其升缘(Rising edge)提前的时间，第二延迟参数TD2代表驱动信号中每一方波其降缘(Falling edge)延后的时间，前述导通时间的提前及延后是相对于领先臂上侧开关QA的驱动波形(GA)而言：由图2可以看出，下侧整流开关Q2驱动波形的方波升缘相较于驱动波形(GA)提前，提前时间的长短为非固定值，又下侧整流开关Q2驱动波形的方波降缘相较于驱动波形(GA)延后，延后时间的长短亦为非固定值，亦即本发明是令第一、第二延迟参数TD1，TD2为可变的。

[0035] 又由前述可知，前述第一、第二延迟参数TD1，TD2将影响电源供应器的运转效率，且与负载状况有关，因此本发明令第一、第二延迟参数TD1，TD2为可变者，且不同的第一、第二延迟参数TD1，TD2组合用以在不同的负载状况下分别驱动同步整流倍流电路的整流开关，即可提升运转效率。因此在调整该延迟参数之前，须先决定不同负载状况下的最佳化延迟参数组合，而产生最佳化延迟参数的一种可行方式是如以下所述：

[0036] 请参阅图3所示，是令前述全桥相移式同步整流倍流电源供应器的同步整流倍流电路80输出端连接一电子负载10，又令一功率计(power meter)20分别与相移式全桥转换器70的输入端及同步整流倍流电路80的输出端连接，以分别取得相移式全桥转换器70的输入电压Vin、输入电流Iin及电源供应器的输出电压Vout、输出电压Iout，该电子负载10与功率计20又分别与一微控制器30连接。藉此，电子负载10将在微控制器30的控制下，决定并改变电源供应器的负载状况，例如10％，20％……100％等，而微控制器30则通过功率计20计算该负载状况下的运转效率，当电源供应器的负载状况不同时，微控制器30可算出不同负载状况下的运转效率。

[0037] 又关于第一、第二延迟参数TD1，TD2的决定方式，请参考下表所示(下表所示TD1，TD2的数值与单位均为假设值)：

[0038]

[0039] 由上表可看出，其列出多种延迟参数组合，主要是令第一、第二延迟参数TD1，TD2分别成为变数，变数的单位为毫秒(ms)，以(2，3)为例，是指TD1驱动信号升缘提前2毫秒，TD2为驱动信号降缘延后3毫秒。

[0040] 前列各个延迟参数组合将在不同的负载状况下，由控制器U1一一执行，以驱动同步整流倍流电路80的整流开关，而由微控制器30在不同的负载状况下通过功率计20检测电源供应器的运转效率。

[0041] 举例而言，若微控制器30是以10％为单位令电子负载10改变其负载状况时，首先在负载状况为10％时，令控制器U1先执行第一个延迟参数组合(0，0)，亦即令TD1＝TD2＝0，再由微控制器30通过功率计20检测当时的效率值，并作记录如下表。

[0042]

[0043] 在负载状况为10％时，执行完所有的延迟参数组合，并记录效率值后，接着令电子负载10改变负载状况为20％，再重复前述步骤，一一执行所有的延迟参数组合，并记录相对应的运转效率值，即再改变负载状况，且重复前述步骤，直到在所有设定的负载状况完成前述步骤。

[0044] 在完成前述步骤后，将产生在不同负载状况下执行不同延迟参数组合的不同效率值，利用前述资讯可提供电源供应器在负载状况不同时，选择执行运转效率值高的延迟参数组合，以有效提升其运转效率。其应用方式可如以下所述：

[0045] 利用前述方式取得10％、20％…100％等负载状况下最佳效率值的延迟参数组合，再利用内插法产生10％～20％、20％～30％…90％～100％的延迟参数组合，以10％～20％为例(若1％为单位)，是指10％、11％、12％…20％等，接着再将前述延迟参数组合以对照表形式内建控制器U1中。

[0046] 至于前述延迟参数组合的具体应用方式，其一可行实施例可如以下所述：

[0047] 指定多个负载状况，例如30％以下、30％～80％及80％以上，并由控制器U1执行以下步骤(如图4所示)：

[0048] 判断电源供应器的负载状况(401)；

[0049] 根据负载状况选择执行一对应的延迟参数组合(402)，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关；

[0050] 判断电源供应器的负载状况是否改变(403)？

[0051] 当电源供应器的负载状况改变，即回到步骤(402)，根据改变后的负载状况选择执行一对应的延迟参数组合，配合驱动同步整流倍流电路的整流开关；

[0052] 若负载状况未改变，则进一步判断是否停止工作(404)，若持续工作则回到步骤(403)。

[0053] 利用上述方法动态决定同步整流倍流电路所设整流开关的延迟参数，可有效提升电源供应器的运转效率。

[0054] 以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。