新型零电压开关电路及双向变换控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源启动控制领域，尤指一种具有保护启动功能的新型零电压开关电路及双向变换控制器。
【背景技术】
[0002]现今的开关电路主要可分为线性式和切换式电源供应器两种。线性式开关电路的电路简单、纹波小、电磁干扰小，然而电子组件较大，故电路体积大且重量重，而且转换效率低。切换式开关电路虽然电路较复杂，且纹波比较大、电磁干扰也比较大，但由于有转换效率尚、空载时耗电小的优点，目如开关电路的市场乃以切换式开关电路为主流。
[0003]开关电路的主要作用是将一输入电力进行转换成为合适的驱动电源以驱动负载。而且为了避免电路的异常造成组件的毁损，甚至危及使用者的安全，开关电路会在侦测到电路异常时，停止提供电力至负载。然而，在新型零电压开关电路刚启动而驱动电源未稳定时，会误判电路异常，故一般于启动后一预设时间周期暂停保护功能以避免误判。
[0004]目前常见的保护有过高压保护、过低压保护、过电流保护等，为了避免预设时间周期过短仍可能遇到的电路保护误判，会以保护启动时点最晚的为基准，统一启动保护功能。然而，统一启动保护方式会使其它保护功能无法及时启动，造成保护上的漏洞，使开关电路无法全面地对电路进行保护。
【发明内容】
[0005]鉴于先前技术中的统一启动保护所造成的保护漏洞，本发明的目的在于提供一种新型零电压开关双向变换电路，是以预定时序启动保护功能的方式，达到适时启动各保护功能，而减少保护上的漏洞。
[0006]为达上述目的，本发明提供了一种双向变换控制器，用以控制电路对输入电源进行电力转换。双向变换控制器包含工作周期单元、启动单元以及保护单元。工作周期单元根据反馈信号控制该电路以进行电力转换。保护启动控制单元根据计时电路的计时结果输出多个保护启动信号。保护单元用以侦测该电路并于判断该电路异常时产生一保护信号，工作周期单元根据保护信号停止运作，其中保护单元具有多个保护功能，依据多个保护启动信号启动对应的保护功能。
[0007]本发明也提供了一种新型零电压开关电路，包含电路及双向变换控制器。电路耦接输入电源以对输入电源的电力转换以驱动负载。双向变换控制器根据代表负载的状态的反馈信号，以控制电路进行电路转换，且于判断电路及负载的状态异常时启动多个保护功能中对应的保护功能以停止电路的电力转换。其中，双向变换控制器根据一启动信号以一预定保护启动程序启动多个保护功能。
[0008]本发明是以预定时序启动保护功能的方式，达到适时启动各保护功能，而减少保护上的漏洞。
[0009]以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。
【附图说明】
[0010]图1为根据本发明的第一较佳实施例的保护启动控制单元的应用于一双向变换控制器的电路示意图。
[0011]图2为图1所示实施例的对应时序图。
[0012]图3为根据本发明的第一实施例的新型零电压开关电路的电路示意图。
[0013]图4为根据本发明的第二实施例的新型零电压开关电路的电路示意图。
[0014]图5为根据本发明的第二较佳实施例的保护启动控制单元的应用于双向变换控制器的电路示意图。
[0015]主要组件符号说明:保护启动控制单元100、200、300、400;计时比较电路110、410;比较器 112、114、116、411、412、413、414;保护单元 120、220、320、420;或非门 122、422;与非门124、424;电路130、230、330、430;软启动电路205;负载235、335;工作周期单元240、340;双向变换控制器250、350;或门417、418;电容C;第一充电电流源II;第二充电电流源12;充电电流调整开关SW;参考信号V1、VI’、V2、V2’、V3;欠压锁定保护信号UVL0;启动信号EN;保护信号PR0T;重设开关SWre;电压Vc;时间点tl、t2、t3、t4;保护启动信号Pe、Pel、Pe2、Pe3;护功能电路Pl、P2、P3;输入开关SWf;输入电源Vin;保护开关SWp;保护电阻Rf;授信号VFB;电路230;第一开关SWl;第二开关SW2;电感L;输出电容Co;电压侦测电路VD;输出电压Vout;软启动信号SS;负载电流信号Ise;电流侦测信号Cse;负载电流Iload;开关M;二极管D;电压侦测信号Vse;输入电阻Rin;输入电容Cin;齐纳二极管Ze。
【具体实施方式】
[0016]请参见图1，为根据本发明的第一较佳实施例的保护启动控制单元的应用于双向变换控制器的电路示意图。保护启动控制单元100包含计时电路，计时电路具有电容C、充电电路及计时比较电路110，其中充电电路包含第一充电电流源I1、第二充电电流源12以及充电电流调整开关SW。计时比较电路110包含比较器112、114、116。上述三个比较器112、114、116的非反相输入端耦接电容C，而反相端分别接收参考信号V1、V2、V3，其中参考信号Vl的准位低于参考信号V2的准位，而参考信号V2的准位低于参考信号V3的准位。另夕卜，保护启动控制单元100包含一重设单元，接收欠压锁定保护信号UVL0、启动信号EN以及保护信号PR0T，以决定保护启动控制单元的计时起点。重设单元包含与非门124及一重设开关SWre，当进行重设时，会对电容C放电，使电容C上的电压Vc归零，以便计时电路重新计时。在本实施例中，双向变换控制器尚未被启动(启动信号EN为低准位)、双向变换控制器所接收的驱动电压尚不足够高(欠压锁定保护信号UVLO为低准位)及电路异常(保护信号PROT为低高准位)其中任一情况发生时，与非门124将导通重设开关SWre以重设计时电路。因此，本实施例的保护启动控制单元100启动计时的时间点是根据启动信号EN等而决定，并在驱动电压不足或任何电路异常时，会重新启动。
[0017]请同时参见图2，为图1所示实施例的对应时序图。当重设开关SWre于时间点t0被关断，电容C的电压Vc将开始上升，使比较器112、114、116分别于时间点tl、t2、t3依序输出高准位的保护启动信号Pel、Pe2、Pe3，以分别对应启动保护单元120内的保护功能电路P1、P2、P3，保护功能电路可以是过高压保护(Over Voltage Protect1n)电路、过低压保护(Under Voltage Protect1n)电路、过高电流保护(Over Current Protect1n)电路、或过低电流保护(Under Current Protect1n)电路、过高温保护(Over TemperatureProtect1n)电路等。于时间点t4，保护单元120中的任一保护功能电路P1、P2、P3于启动后侦测到对应侦测的电路状态有异常时，将透过或非门122输出低准位的保护信号PR0T，使双向变换控制器进入保护状态。同时，重设单元将电容C放电，使电压Vc归零。
[0018]保护启动控制单元100可以同时控制一输入开关SWf，以决定是否停止输入电源Vin的电力继续输入至双向变换控制器所控制的电路130，使发生电路异常时电路中的组件不致毁损。输入开关SWf耦接于输入电源Vin及电路130之间。一保护开关SWp与一保护电阻Rf串联于输入电源Vin及接地之间，其连接点连接输入开关SWf的控制端。当保护启动控制单元100中的电容C的电压Vc归零时，将使保护开关SWp关断，此时保护开关SWp及保护电阻Rf的连接点电位将上升至与输入电源Vin等电位，使输入开关SWf亦关断而停止输入电源Vin的电力继续输入电路130。
[0019]上述保护功能电路的启动顺序可依实际电路来决定，一般而言与输入电源越接近的电路保护起点越优先，电流保护也优先于电压保护，而规格较弱的组件的保护也优先于规格较强的组件的保护。因此，不同的电路设计会有不同的保护启动程序，本发明的保护启动控制单元可由设计者依据实际电路设计预定保护启动程序，并依此依序启动这些保护功會K。
[0020]计时电路透过参考信号V1、V2、V3的准位及充电电路的充电电流设定，可以决定保护单元120中的保护功能电路P1、P2、P3的保护启动时间点的早或晚。另外，由于比较器有可侦测准位的范围限制，过低或过高的准位可能会因噪声等无法侦测，因此时间计时上可能有限制困难。因此本发明的充电电路可根据计时比较电路110的保护启动信号来调整充电电流的大小，以获得较短或较长时间的计时功能。在本实施例中，于时间to-ti中，充电电路以第一充电电流源11及第二充电电流源12的电流同时对电容C充电，电容C的电压Vc快速到达参考信号Vl的准位，使比较器112输出高准位的保护启动信号Pel时，充电电流调整开关SW将关断，此时充电电路仅以第一充电电流源Il的电流对电容C充电。另外，计时电路除利用电容的充电电位来决定各保护功能的启动点外，也可以使用频率产生器产生脉冲信号并计数脉冲信号次数的方式等习知常见的计时方式来计时。而电容充电的作法与已知软启动中利用电容充电来逐渐提高工作周期的作法类似，故上述两电路可以彼此结合使用。此部分请参见以下实施例的说明。
[0021]请参见图3，为根据本发明的一第一实施例的新型零电压开关电路的电路示意图。新型零电压开关电路包含电路230及一双向变换控制器250。电路230耦接输入电源Vin以对输入电源Vin的电力转换以驱动一负载235。双向变换控制器250根据代表负载的状态的一反馈信号VFB，以控制电路进行电路转换。在本实施例中，电路230为一直流转直流降压电路，包含一第一开关SWl、一第二开关SW2、一电感L及一输出电容Co。双向变换控制器250根据一电压侦测电路VD所产生的反馈信号VFB控制第一开关SWl、第二开关SW2的导通与关断，以将输入电源Vin的电压降转为稳定的一输出电压Vout，以驱动负载235。
[0022]双向变换控制器250包含了启动单元200、一软启动电路205、保护单元220以及工作周期单元240。软启动电路205于接收启动信号EN后产生一软启动信号SS，工作周期单元240接收软启动信号SS并据此进行一软启动程序，使第一开关SW