CN106160520B - 电压转换装置 - Google Patents

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Abstract

一种电压转换装置包括一电压变换单元以及一控制单元。该电压变换单元包括一输入整流电路、一储能电容、一储能电感、一变压器、一开关、以及一整流元件。该储能电感的一第一端电性耦接一输入整流电路的一第一输出端。该变压器为非隔离式结构。该变压器的一第一端电性耦接该输入整流电路的一第二输出端，该变压器的一第二端电性耦接该储能电感的一第二端。该开关电性耦接该变压器的一第三端。该控制单元用以根据流过该开关的一开关电流以及根据一输出电压和一输出电流中的至少一者提供一控制信号至该开关。本公开可实现高功率因数、低输出波纹的电压转换装置。

Description

电压转换装置
技术领域
本申请涉及一种电子装置。具体而言，本申请涉及一种电压转换装置。
背景技术
随着技术的发展，电压转换装置已广泛地应用在人们的生活当中。
典型的电压转换装置可将交流电压转换为稳定的直流电压。电压转换装置的功率因数影响电压的转换效率。当电压转换装置的功率因数过低时，将导致电压转换效率不佳，而造成能量的浪费。此外，当电压转换装置的输出波纹过大时，将使连接于电压转换装置后级的负载的应用受限(如为负载为LED时，将造成光源闪烁)。
专利号为US20120230068A1的美国专利公开一种电压转换器，其可调整功率因数，但无法抑制输出波纹。
因此，如何实现一种高功率因数、低输出波纹的电压转换装置，为当前重要的研究议题。
发明内容
本申请的一实施态样的目的在于实现一种高功率因数、低输出波纹的电压转换装置。
本申请的一实施态样提供一种电压转换装置。根据本申请一实施例，该电压转换装置，用以根据一输入电压提供一输出电压以及一输出电流至一负载。该电压转换装置包括一电压变换单元以及一控制单元。该电压变换单元包括一输入整流电路、一储能电容、一储能电感、一变压器、一开关、以及一整流元件。该输入整流电路包括一输入端、一第一输出端、一第二输出端以及一接地端，其中该输入端用以接收该输入电压。该储能电容电性耦接于该输入整流电路的该第二输出端与该接地端之间。该储能电感具有一第一端以及一第二端，其中该储能电感的该第一端电性耦接该输入整流电路的该第一输出端。变压器具有一第一端、一第二端以及一第三端，其中该变压器为非隔离式结构，且该变压器的该第一端电性耦接该输入整流电路的该第二输出端，该变压器的该第二端电性耦接该储能电感的该第二端。该开关电性耦接该变压器的该第三端。该整流元件电性耦接于该变压器的该第三端以及该负载之间。该控制单元电性耦接于该电压变换单元，该控制单元用以根据流过该开关的一开关电流以及根据该输出电压及该输出电流中的至少一者提供一控制信号至该开关。
根据本申请一实施例，该变压器包括一第一绕组以及一第二绕组。该第一绕组的一第一端电性耦接该输入整流电路的该第二输出端，且该第一绕组的一第二端电性耦接该储能电感的该第二端。该第二绕组的一第一端电性耦接该第一绕组的该第二端，且该第二绕组的一第二端电性耦接该开关。该第一绕组的该第二端以及该第二绕组的该第二端具有相同极性。
根据本申请一实施例，在该输入电压的每一周期中，产生流经该储能电感的一输入电流的时间长度对应于该第一绕组与该第二绕组的匝数比。
根据本申请一实施例，该电压转换装置的功率因数对应于该第一绕组与该第二绕组的匝数比。
根据本申请一实施例，该变压器还包括一第三绕组。该第三绕组的一第一端电性耦接该控制单元，该第三绕组的一第二端电性耦接该接地端，该第三绕组耦合该第一绕组以及该第二绕组，且该第一绕组的该第二端、该第二绕组的该第二端、以及该第三绕组的该第一端具有相同极性。
根据本申请一实施例，该第三绕组用以在流经该第一绕组的电流以及流经该第二绕组的电流均为零时，提供一第二感测信号至该控制单元，以令该控制单元据以提供该控制信号至该开关。
根据本申请一实施例，该控制单元包括一判断模块。该判断模块用以接收一第一感测信号、一第二感测信号以及一第三参考电压，并输出一第一触发信号，其中在该第一感测信号以及该第二感测信号皆小于该第三参考电压时，该第一触发信号为高电平。
根据本申请一实施例，该控制单元还包括一输出模块，用以接收该第一触发信号，于该第一触发信号为高电平时，控制该开关导通。
根据本申请一实施例，该控制单元包括一输出模块，用以接收一时钟信号，并用以根据该时钟信号，输出相应于一第一触发信号的该控制信号。
根据本申请一实施例，该控制单元包括一比较器。该比较器的一第一端用以接收相应于该开关电流的一第二感测信号，该比较器的一第二端用以接收相应于一电流阈值的一电压阈值，该比较器的一输出端用以输出一第二触发信号，其中在该开关电流大于该电流阈值的情况下，该第二触发信号为高电平。
根据本申请一实施例，该控制单元包括一输出模块，用以接收该第二触发信号，于该第二触发信号为高电平时，控制该开关关断。
根据本申请一实施例，该控制单元包括一调整模块，用以根据该输出电压以及该输出电流中的至少一者，调整该电压阈值。
根据本申请一实施例，该调整模块包括一感测电路以及一调整电路。该感测电路用以判断该输出电压以及该输出电流中的至少一者是否大于至少一预设阈值，并据以输出一判断信号。该调整电路用以根据该判断信号调整该电压阈值。
根据本申请一实施例，该调整电路包括一电压源、一电流源、一传送元件、以及一接收元件。该传送元件的一阳极端电性耦接该电压源，且该传送元件的一阴极端用以接收该判断信号，并产生一耦合信号。该接收元件的一第一端电性耦接该电流源，该接收元件的一第二端接地，该接收元件用以根据该耦合信号，改变该接收元件的该第一端的电位，且该接收元件的该第一端的电位相应于该电压阈值。
根据本申请一实施例，该感测电路包括一第一放大器、一第二放大器以及一或门电路。该第一放大器用以接收相应于该输出电流的一第三感测信号以及一第一参考电压，并输出一第一放大器信号。该第二放大器用以接收相应于该输出电压的一第四感测信号以及一第二参考电压，并输出一第二放大器信号。该或门电路用以接收该第一放大器信号以及该第二放大器信号，该或门电路将该第一放大器信号与该第二放大器信号进行或逻辑运算，以该第一放大器信号和第二放大器信号中较低者为该判断信号。
根据本申请一实施例，该电压变换单元还包括一输出电容。该输出电容电性耦接于该输入整流电路的该第二输出端与该整流元件之间。
根据本申请一实施例，该电压变换单元还包括一输出电压感测单元，用以感测该输出电压，以产生一输出电压感测信号，并提供该第四感测信号至该控制单元。
根据本申请一实施例，该电压变换单元还包括一输出电流感测单元，用以感测该输出电流，以产生一输出电流感测信号，并提供该第三感测信号至该控制单元。
根据本申请一实施例，该电压变换单元还包括一开关电流感测单元，用以感测该开关电流，以产生一第二感测信号，并提供该第二感测信号至该控制单元。
根据本申请一实施例，该负载为发光二极管。
通过应用上述一实施例，即可实现高功率因数、低输出波纹的电压转换装置。
附图说明
图1为根据本申请一实施例所绘示的电压转换装置的示意图；
图2为根据本申请另一实施例所绘示的电压转换装置的示意图；
图3A为根据本申请一说明例所绘示的电压-电流的示意图；
图3B为根据本申请一说明例所绘示的电压-电流的示意图；
图4为根据本申请一实施例所绘示的控制单元的操作方法的流程图；
图5为根据本申请一实施例所绘示的控制单元的示意图；
图6为根据本申请一实施例所绘示的控制单元的局部示意图；
图7为根据本申请一实施例所绘示的控制单元的信号图；
图8为根据本申请另一实施例所绘示的控制单元的操作方法的流程图；
图9为根据本申请另一实施例所绘示的控制单元的示意图；
图10为根据本申请另一实施例所绘示的控制单元的信号图。
附图标记说明：
100：电压转换装置
100a：电压转换装置
110：输入整流电路
120：电压变换单元
130：控制单元
130a：控制单元
132：判断模块
132a：时钟信号产生器
134：比较器
136：调整模块
136a：调整电路
136b：感测电路
138：输出模块
200：操作方法
200a：操作方法
Vrec：电压
VOUT：电压
Vrec_R：电压
VB：电压
VA：电压
VREF1：电压
VREF2：电压
VREF3：电压
VTH：电压阈值
I_L1：电流
I_Lm：电流
I_Q1：电流
I_N1：电流
I_N2：电流
I_OUT：电流
i_L1：电流
i_Lm：电流
VIOUT：信号
VDV：信号
VT1C：信号
VIQ1：信号
VGS：信号
ZDT：信号
CS：信号
LTO：信号
VEA1：信号
VEA2：信号
SV1：信号
SV2：信号
DTS：信号
SU1：信号
CLK：信号
A：信号
B：信号
CLK：信号
Ts：周期
GND：接地端
LP1：电流回路
LP2：电流回路
LP3：电流回路
LP4：电流回路
LP5：电流回路
LP6：电流回路
T0：时间点
T1：时间点
T2：时间点
T3：时间点
T4：时间点
T5：时间点
S1：步骤
S2：步骤
S3：步骤
S4：步骤
S5：步骤
S6：步骤
S7：步骤
S8：步骤
S9：步骤
S9a：步骤
S10：步骤
LD：负载
C1：电容
C2：电容
C3：电容
C4：电容
D1：整流元件
D2：二极管
D3：二极管
Dx：二极管
BD1：整流器
R1：电阻
R2：电阻
R3：电阻
R4：电阻
R5：电阻
R6：电阻
T：变压器
T1A：绕组
T1B：绕组
T1C：绕组
Q1：开关
L1：电感
EA1：放大器
EA2：放大器
Z1：阻抗
Z2：阻抗
Z3：阻抗
Z4：阻抗
SD1：二极管
SD2：二极管
VDD：电压源
CRS：电流源
U1A：传送元件
U1B：接收元件
CMP1：比较器
CMP2：比较器
AD：与门
LT：锁存器
DRV：驱动器
R：输入端
S：输入端
Q：输出端
具体实施方式
以下将以附图及详细叙述清楚说明本公开内容的精神，任何所属技术领域中技术人员在了解本公开内容的实施例后，当可由本公开内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本公开内容的精神与范围。
关于本文中所使用的『电性耦接』，可指两个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而『电性耦接』还可指二或多个元件元件相互操作或动作。
关于本文中所使用的『第一』、『第二』、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的『及/或』，是包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本申请。
关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。
同时参照图1、图2。图1为根据本申请一实施例所绘示的电压转换装置100的示意图。图2为根据本申请另一实施例所绘示的电压转换装置100的示意图。
在本实施例中，电压转换装置100用以根据输入电压Vrec提供一输出电压VOUT以及一输出电流I_OUT至一负载LD。在一实施例中，输入电压Vrec可为交流电压。在一实施例中，输出电压VOUT可为直流电压。在一实施例中，负载LD可为发光二极管。
在本实施例中，电压转换装置100包括电压变换单元120以及控制单元130。电压变换单元120以及控制单元130彼此电性耦接。
特别参照图2，在本实施例中，电压变换单元120包括输入整流电路110、储能电容C1、输出电容C2、储能电感L1、变压器T、开关Q1、开关电流感测单元(例如可为电阻R1)、输出电流感测单元(例如可为电阻R2)、输出电压感测单元(例如可为电阻R3、R4)、以及整流元件D1(例如可为二极管)。
在本实施例中，输入整流电路110的输入端用以接收输入电压Vrec。输入整流电路110的第一输出端(如电压Vrec_R处)电性耦接变压器T。输入整流电路110的第二输出端(如电压VB处)电性耦接变压器T以及储能电容C1。输入整流电路110的接地端耦接地面GND。
在一实施例中，输入整流电路110可包括桥式整流器BD1、二极管D2、D3以及电容C3、C4。在一实施例中，桥式整流器BD1电性耦接用以传输输入电压Vrec的火线(live wire)与中性线(neutral wire)，并电性耦接于输入整流电路110的第二输出端与接地端之间。二极管D2电性耦接于用以传输输入电压Vrec的火线与输入整流电路110的第一输出端之间。二极管D3电性耦接于用以传输输入电压Vrec的中性线与输入整流电路110的第一输出端之间。电容C3电性耦接于用以传输输入电压Vrec的火线与输入整流电路110的接地端之间。电容C4电性耦接于用以传输输入电压Vrec的中性线与输入整流电路110的接地端之间。
在本实施例中，储能电容C1电性耦接于输入整流电路110的第二输出端与接地端之间。储能电感L1的第一端电性耦接输入整流电路110的第一输出端。储能电感L1的第二端电性耦接变压器T。
在本实施例中，变压器T为非隔离式结构。变压器T的第一端电性耦接输入整流电路110的第二输出端，变压器T的第二端电性耦接储能电感L1的第二端。变压器T的第三端电性耦接开关Q1。
在一实施例中，变压器T可包括第一绕组T1A、第二绕组T1B、以及第三绕组T1C。在一实施例中，第一绕组T1A的第一端作为变压器T的第一端，第一绕组T1A的第二端作为变压器T的第二端、并电性耦接第二绕组T1B的第一端，第二绕组T1B的第二端作为变压器T的第三端，第三绕组T1C的第一端电性耦接控制单元130，第三绕组T1C的第二端电性耦接地面GND。
在一实施例中，第一绕组T1A的第二端、第二绕组T1B的第二端以及第三绕组T1C的第一端具有相同极性。
在本实施例中，开关Q1的第一端电性耦接变压器T的第三端，开关Q1的第二端电性耦接开关电流感测单元(例如可为电阻R1)的第一端。开关Q1的控制端电性耦接控制单元130。开关电流感测单元(例如可为电阻R1)的第一端电性耦接开关Q1的第二端，且开关电流感测单元的第二端电性耦接地面GND。整流元件D1的阳极端电性耦接变压器T的第三端，整流元件D1的阴极端电性耦接负载LD。输出电容C2电性耦接于整流元件D1的阴极端与输入整流电路110的第二输出端之间。输出电流感测单元(例如可为电阻R2)电性耦接于负载LD与输入整流电路110的第二输出端之间。输出电压感测单元(例如可为电阻R3、R4)电性耦接于整流元件D1的阴极端与输入整流电路110的第二输出端之间，并电性耦接控制单元130。
在本实施例中，开关电流感测单元(例如可为电阻R1)可用以感测流经开关Q1的开关电流I_Q1，以产生相应于开关电流I_Q1的开关电流感测信号VIQ1，并提供开关电流感测信号VIQ1至控制单元130。
在本实施例中，输出电流感测单元(例如可为电阻R2)可用以感测输出电流I_OUT，以产生相应于输出电流I_OUT的输出电流感测信号VIOUT，并提供输出电流感测信号VIOUT至控制单元130。
在本实施例中，输出电压感测单元(例如可为电阻R3、R4)，用以感测输出电压VOUT，以产生相应于输出电压VOUT的输出电压感测信号VDV，并提供输出电压感测信号VDV至控制单元130。
在本实施例中，第三绕组T1C用以感测流经第一绕组T1A的电流I_N2以及流经第二绕组T1B的电流I_N1，并据以提供相应于流经第一绕组T1A的电流I_N2以及流经第二绕组T1B的电流I_N1的感测信号VT1C至控制单元130。
在本实施例中，控制单元130可用以根据流过开关Q1的一开关电流I_Q1、感测信号VT1C、以及根据输出电流感测信号VIOUT和输出电压感测信号VDV中的至少一者提供一控制信号VGS至开关Q1的控制端，以导通或关闭开关Q1。
通过上述的设置，可避免输入电压Vrec的波纹反映到输出电压VOUT上。
于使用时，电压变换单元120中，只有在储能电感L1的第一端的电压Vrec_R大于储能电感L1的第二端的电压VA的情况下，才会产生流经储能电感L1的输入电流I_L1。因此，储能电感L1的第二端的电压VA相应于第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比。图3A和图3B为根据本申请一说明例所绘示的输入电压-电流的示意图。如图3A所示，当第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比越高，储能电感L1的第二端的电压VA越低，在输入电压Vrec的每一周期中产生流经储能电感L1的输入电流I_L1的时间长度越长，输入电流I_L1的波形越接近输入电压Vrec的波形，电压转换装置100的功率因数越高。相对地，如图3B所示，当第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比越低(如低于图3A中实施例的匝数比)，储能电感L1的第二端的电压VA越高(如高于图3A中实施例的电压VA)，在输入电压Vrec的每一周期中产生流经储能电感L1的输入电流I_L1的时间长度越短(如短于图3A中实施例的时间长度)，输入电流I_L1的波形越偏离输入电压Vrec的波形，电压转换装置100的功率因数越低。
换言之，在输入电压Vrec的每一周期中产生流经储能电感L1的输入电流I_L1的时间长度对应于第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比，且电压转换装置100的功率因数亦对应于第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比。
因此，通过应用本申请一实施例，在提高第一绕组T1A与第二绕组T1B的匝数比的情况下，即可实现高功率因数、低输出波纹的电压转换装置。
图4为根据本申请一实施例所绘示的控制单元130的操作方法200的流程图。
在步骤S1中，控制单元130侦测输出电压VOUT。
在步骤S2中，控制单元130判断输出电压VOUT是否大于电压基准(相应于图6中的参考电压VREF2)。若是，则进行步骤S5；若否，则进行步骤S6。
在步骤S3中，控制单元130侦测输出电流I_OUT。
在步骤S4中，控制单元130判断输出电流I_OUT是否大于电流基准(相应于图6中的参考电压VREF1)。若是，则进行步骤S5；若否，则进行步骤S6。
在步骤S5中，在输出电压VOUT大于电压基准或输出电流I_OUT大于电流基准的情况下，控制单元130调高电流阈值。
在步骤S6中，在输出电压VOUT不大于电压基准或输出电流I_OUT不大于电流基准的情况下，控制单元130调低电流阈值。
在步骤S7中，控制单元130判断流经开关Q1的开关电流I_Q1是否大于前述电流阈值。若是，则进行步骤S8；若否，则控制单元130持续判断流经开关Q1的开关电流I_Q1是否大于前述电流阈值。
在步骤S8中，控制单元130令开关Q1断路。
在步骤S9中，控制单元130判断流经第一绕组T1A的电流I_N2以及流经第二绕组T1B的电流I_N1是否均为零。若是，则进行步骤S10；若否，则控制单元130持续判断流经第一绕组T1A的电流I_N2以及流经第二绕组T1B的电流I_N1是否均为零。
在步骤S10中，控制单元130导通开关Q1。
通过以上的操作，控制单元130即可用以根据流过开关Q1的一开关电流I_Q1、流经第一绕组T1A的电流I_N1以及流经第二绕组T1B的电流I_N2、以及根据输出电压VOUT及输出电流I_OUT中的至少一者提供控制信号VGS至开关Q1的控制端，以导通或关闭开关Q1。
应注意到，在一些实施例中，控制单元130可仅根据输出电压VOUT及输出电流I_OUT中的一者调整电流阈值，故本申请不以上述实施例为限。
参照图5，图5为根据本申请一实施例所绘示的控制单元130的示意图。在一实施例中，控制单元130可包括判断模块132、比较器134、调整模块136、以及输出模块138。在本实施例中，判断模块132电性连接输出模块138，比较器134电性连接输出模块138，调整模块136电性连接比较器134。
在本实施例中，判断模块132用以接收感测信号VT1C、开关电流感测信号VIQ1以及参考电压VREF3，并据以输出第一触发信号ZDT。例如，在感测信号VT1C以及开关电流感测信号VIQ1皆小于参考电压VREF3时，第一触发信号ZDT为高电平。在感测信号VT1C以及开关电流感测信号VIQ1中的一者大于参考电压VREF3时，第一触发信号ZDT为低电平。
在本实施例中，调整模块136用以根据输出电压VOUT以及输出电流I_OUT中的至少一者，调整并输出电压阈值VTH。在本实施例中，调整模块136接收相应于输出电压VOUT的输出电压感测信号VDV以及相应于输出电流I_OUT的输出电流感测信号VIOUT，并据以调整电压阈值VTH。
在本实施例中，比较器134用以判断开关电流I_Q1是否大于相应于电压阈值VTH的一电流阈值。比较器134的一第一端用以接收相应于开关电流I_Q1的开关电流感测信号VIQ1，比较器134的一第二端用以接收来自调整模块136的电压阈值VTH，且比较器134的输出端用以输出第二触发信号CS。例如，在开关电流I_Q1大于此一电流阈值的情况下，第二触发信号CS为高电平。在开关电流I_Q1不大于此电流阈值的情况下，第二触发信号CS为低电平。
在本实施例中，输出模块138用以接收第一触发信号ZDT与第二触发信号CS，并据以控制开关Q1导通或关闭。例如，于第一触发信号ZDT为高电平时，输出模块138输出高电平的控制信号VGS，以控制开关Q1导通。于第二触发信号CS为高电平时，输出模块138输出低电平的控制信号VGS，以控制开关Q1关断。
以下段落将搭配图6提供判断模块132、比较器134、调整模块136、以及输出模块138的具体细节，然而本申请不以下述实施例为限。
在一实施例中，判断模块132包括比较器CMP1、CMP2以及与门AD。比较器CMP1的负输入端用以接收感测信号VT1C。比较器CMP1的正输入端用以接收参考电压VREF3。比较器CMP1的输出端用以输出信号A。比较器CMP2的负输入端用以接收开关电流感测信号VIQ1。比较器CMP2的正输入端用以接收参考电压VREF3。比较器CMP2的输出端用以输出信号B。与门AD的两个输入端分别用以接收信号A、B。在信号A、B皆具高电平时，与门AD输出具有高电平的第一触发信号ZDT。
亦即，判断模块132是在感测信号VT1C与开关电流感测信号VIQ1皆小于参考电压VREF3时输出具有高电平的第一触发信号ZDT。当参考电压VREF3设置为具有略大于零的电压值时，判断模块132可在感测信号VT1C与开关电流感测信号VIQ1等于零时输出具有高电平的第一触发信号ZDT。
在一实施例中，调整模块136包括感测电路136b与调整电路136a。感测电路136b与调整电路136a彼此电性连接。感测电路136b用以判断输出电压VOUT以及输出电流I_OUT中的至少一者是否大于至少一预设阈值，并据以输出一判断信号DTS。调整电路136a用以根据判断信号DTS调整电压阈值VTH。
在一实施例中，感测电路136b包括阻抗Z1-Z4、放大器EA1、EA2、以及包括二极管SD1、SD2的或门电路。在本实施例中，放大器EA1的第一输入端用以接收参考电压VREF1，放大器EA1的第二输入端用以通过阻抗Z1接收输出电流感测电压VIOUT、并通过阻抗Z2电性耦接放大器EA1的输出端，放大器EA1的输出端电性耦接二极管SD1的阴极端。放大器EA2的第一输入端用以接收参考电压VREF2，放大器EA2的第二输入端用以通过阻抗Z3接收输出电压感测信号VDV、并通过阻抗Z4电性耦接放大器EA2的输出端，放大器EA2的输出端电性耦接二极管SD2的阴极端。二极管SD1、SD2的阳极端电性耦接调整电路136a。
在本实施例中，放大器EA1用以接收相应于输出电流I_OUT的输出电流感测信号VIOUT(如电压SV1)以及参考电压VREF1，并输出放大器信号VEA1。放大器EA2用以接收相应于输出电压VOUT的输出电压感测信号VDV(如电压SV2)以及参考电压VREF2，并输出放大器信号VEA2。或门电路(如包括二极管SD1、SD2)用以接收第一放大器信号VEA1以及第二放大器信号VEA2。或门电路将第一放大器信号VEA1与第二放大器信号VEA2进行或逻辑运算，并以第一放大器信号VEA1和第二放大器信号VEA2中较低者为判断信号DTS。
在一实施例中，调整电路136a包括电压源VDD、电流源CRS、传送元件U1A、接收元件U1B、以及电阻R5、R6。在本实施例中，传送元件U1A的一阳极端电性耦接电压源VDD，且传送元件U1A的一阴极端用以接收判断信号DTS，并据以产生一耦合信号SU1。接收元件U1B的一第一端电性耦接电流源CRS，接收元件U1B的一第二端接地。接收元件U1B用以根据耦合信号SU1，改变接收元件U1B的第一端的电位，且接收元件U1B的第一端的电位相应于电压阈值VTH。电阻R5电性耦接于接收元件U1B的第一端与比较器134之间。电阻R6电性耦接于接收元件U1B的第二端与比较器134之间。
在一实施例中，传送元件U1A与接收元件U1B为光耦合元件，然本申请不以此为限。
在一实施例中，比较器134的正输入端用以接收感测信号VT1C，比较器134的负输入端用以接收电压阈值VTH，比较器134的输出端用以输出第二触发信号CS。
在一实施例中，输出模块138包括一SR锁存器LT以及一驱动器DRV。SR锁存器LT的输入端S用以接收第一触发信号ZDT，SR锁存器LT的输入端R用以接收第二触发信号CS，且SR锁存器LT的输出端Q用以输出信号LTO至驱动器DRV。驱动器DRV用以根据信号LTO产生控制信号VGS。
图7为根据本申请一实施例所绘示的控制单元130的信号图。
在时间点T0时，开关电流感测信号VIQ1具有低电平，感测信号VT1C具有负电平，信号LTO具有高电平。
在时间点T1时，由于比较器134的正输入端接收的开关电流感测信号VIQ1大于比较器134的负输入端接收的电压阈值VTH，故比较器134所输出的第二触发信号CS具有高电平，使得信号LTO及控制信号VGS转为低电平，开关Q1关断。
在时间点T4时，开关电流感测信号VIQ1具有低电平，且感测信号VT1C由正电平转换为零电压，此时开关电流感测信号VIQ1和感测信号VT1C均小于参考电压VREF3，故判断模块132所输出的第一触发信号ZDT具有高电平，且此时比较器134所输出的第二触发信号CS具有低电平，从而使得信号LTO及控制信号VGS转为高电平，开关Q1导通。当开关Q1导通后，开关Q1的电流上升，开关电流感测信号VIQ1高于参考电压VREF3，信号A由高电平转换为低电平，第一触发信号ZDT变为低电平，而第二触发信号CS的电平维持不变，因此信号LTO维持高电平，控制信号VGS也为高电平，开关Q1维持导通。
开关Q1导通时，开关Q1的电流上升，开关电流感测信号VIQ1也对应升高，当开关电流感测信号VIQ1上升至电压阈值VTH时，如时间点T5，信号LTO及控制信号VGS转为低电平，开关Q1关断。电路在后续时间段将重复T0-T4的过程，在此不再详述。
以下将搭配图8-10，提供本申请另一实施例中的电压转换装置100a。电压转换装置100a包括电压变换单元120以及控制单元130a。电压转换装置100a的电压变换单元120与先前实施例中的电压转换装置100的电压变换单元120大致相同，故在此不赘述。
图8是根据本申请一实施例的控制单元130a的操作方法200a的流程图。
在步骤S1中，控制单元130a侦测输出电压VOUT。
在步骤S2中，控制单元130a判断输出电压VOUT是否大于电压基准。若是，则进行步骤S5；若否，则进行步骤S6。
在步骤S3中，控制单元130a侦测输出电流I_OUT。
在步骤S4中，控制单元130a判断输出电流I_OUT是否大于电流基准。若是，则进行步骤S5；若否，则进行步骤S6。
在步骤S5中，在输出电压VOUT大于电压基准或输出电流I_OUT大于电流基准的情况下，控制单元130a调高电流阈值。
在步骤S6中，在输出电压VOUT不大于电压基准或输出电流I_OUT不大于电流基准的情况下，控制单元130a调低电流阈值。
在步骤S7中，控制单元130a判断流经开关Q1的开关电流I_Q1是否大于前述电流阈值。若是，则进行步骤S8；若否，则控制单元130a持续判断流经开关Q1的开关电流I_Q1是否大于前述电流阈值。
在步骤S8中，控制单元130a令开关Q1断路。
在步骤S9a中，控制单元130a判断其内部产生的时钟信号CLK是否为触发信号。若是，则进行步骤S10，若否，则控制单元130a持续判断其内部产生的时钟信号CLK是否为触发信号。
在步骤S10中，控制单元130a导通开关Q1。
通过以上的操作，控制单元130a即可用以根据流过开关Q1的一开关电流I_Q1、其内部产生的时钟信号CLK、以及根据输出电压VOUT及输出电流I_OUT中的至少一者提供一控制信号VGS至开关Q1的控制端，以导通或关闭开关Q1。
应注意到，在一些实施例中，控制单元130可仅根据输出电压VOUT及输出电流I_OUT中的一者调整电流阈值，故本申请不以上述实施例为限。
参照图9，图9为根据本申请一实施例所绘示的控制单元130a的示意图。在一实施例中，控制单元130a可包括时钟信号产生器132a、比较器134、调整模块136、以及输出模块138。在本实施例中，时钟信号产生器132a电性连接输出模块138，比较器134电性连接输出模块138，调整模块136电性连接比较器134。
在本实施例中，时钟信号产生器132a用以产生时钟信号CLK。在本实施例中，时钟信号CLK具有周期Ts。
在本实施例中，调整模块136用以根据输出电压VOUT以及输出电流I_OUT中的至少一者，调整并输出一电压阈值VTH。在本实施例中，调整模块136接收相应于输出电压VOUT的输出电压感测信号VDV以及相应于输出电流I_OUT的输出电流感测信号VIOUT，并据以调整电压阈值VTH。
在本实施例中，比较器134用以判断开关电流I_Q1是否大于相应于电压阈值VTH的一电流阈值。比较器134的一第一端用以接收相应于开关电流I_Q1的开关电流感测信号VIQ1，比较器134的一第二端用以接收来自调整模块136的电压阈值VTH，且比较器134的输出端用以输出第二触发信号CS。例如，在开关电流I_Q1大于此一电流阈值的情况下，第二触发信号CS为高电平。在开关电流I_Q1不大于此电流阈值的情况下，第二触发信号CS为低电平。
在本实施例中，输出模块138用以接收时钟信号CLK与第二触发信号CS，并据以控制开关Q1导通或关闭。例如，于时钟信号CLK为高电平时，输出模块138输出具高电平的控制信号VGS，以控制开关Q1导通。于第二触发信号CS为高电平时，输出模块138输出具低电平的控制信号VGS，以控制开关Q1关断。
应注意到，比较器134、调整模块136、以及输出模块138的具体细节可参照先前实施例，故在此不赘述。
图10为根据本申请一实施例所绘示的控制单元130a的信号图。
在时间点T0时，开关电流感测信号VIQ1具有低电平，时钟信号产生器132a输出的时钟信号CLK为触发信号，如图10所示，触发信号为一脉冲波，信号LTO及控制信号VGS具有高电平。
在时间点T1时，由于比较器134的正输入端接收的开关电流感测信号VIQ1大于比较器134的负输入端接收的电压阈值VTH，故比较器134所输出的第二触发信号CS具有高电平，使得信号LTO及控制信号VGS转为低电平，开关Q1关断。
在时间点T4时，开关Q1导通，开关电流感测信号VIQ1具有低电平，比较器134所输出的第二触发信号CS具有低电平，而此时时钟信号CLK又为触发信号，从而使得信号LTO及控制信号VGS转为高电平，开关Q1导通。当开关Q1导通后，时钟信号CLK恢复为低电平，且第二触发信号CS的电平维持不变，因此信号LTO与控制信号VGS维持高电平，开关Q1维持导通。电路在后续时间段将重复T0-T4的过程，在此不再详述。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种电压转换装置，用以根据一输入电压提供一输出电压以及一输出电流至一负载，其特征在于，该电压转换装置包括：
一电压变换单元，包括：
一输入整流电路，包括一输入端、一第一输出端、一第二输出端以及一接地端，其中该输入端用以接收该输入电压；
一储能电容，电性耦接于该输入整流电路的该第二输出端与该接地端之间；
一储能电感，具有一第一端以及一第二端，其中该储能电感的该第一端电性耦接该输入整流电路的该第一输出端；
一变压器，具有一第一端、一第二端以及一第三端，其中该变压器为非隔离式结构，且该变压器的该第一端电性耦接该输入整流电路的该第二输出端，该变压器的该第二端电性耦接该储能电感的该第二端；
一开关，包括第一端、第二端和控制端，该开关的第一端电性耦接该变压器的第三端；
一开关电流感测单元，第一端电性耦接该开关的第二端，第二端电性耦接该输入整流电路的接地端；
一输出电流感测单元，第一端电性耦接该输入整流电路的第二输出端；以及
一整流元件，电性耦接于该变压器的该第三端以及该负载之间，该整流元件的阳极端电性耦接该变压器的第三端，该整流元件的阴极端电性耦接该负载的一端，该负载的另一端电性耦接该输出电流感测单元的第二端；以及
一控制单元，电性耦接于该电压变换单元，且电性耦接于该开关的控制端，该控制单元用以根据流过该开关的一开关电流以及根据该输出电压和该输出电流中的至少一者提供一控制信号至该开关。
2.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该变压器包括：
一第一绕组，其中该第一绕组的一第一端电性耦接该输入整流电路的该第二输出端，且该第一绕组的一第二端电性耦接该储能电感的该第二端；以及
一第二绕组，其中该第二绕组的一第一端电性耦接该第一绕组的该第二端，且该第二绕组的一第二端电性耦接该开关；
其中该第一绕组的该第二端以及该第二绕组的该第二端具有相同极性。
3.如权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，在该输入电压的每一周期中，产生流经该储能电感的一输入电流的时间长度对应于该第一绕组与该第二绕组的匝数比。
4.如权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，该电压转换装置的功率因数对应于该第一绕组与该第二绕组的匝数比。
5.如权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，该变压器还包括：
一第三绕组，其中该第三绕组的一第一端电性耦接该控制单元，该第三绕组的一第二端电性耦接该接地端，该第三绕组耦合该第一绕组以及该第二绕组，且该第一绕组的该第二端、该第二绕组的该第二端、以及该第三绕组的该第一端具有相同极性。
6.如权利要求5所述的电压转换装置，其特征在于，该第三绕组用以在流经该第一绕组的电流以及流经该第二绕组的电流均为零时，提供一第二感测信号至该控制单元，以令该控制单元据以提供该控制信号至该开关。
7.如权利要求5所述的电压转换装置，其特征在于，
该开关电流感测单元用以感测该开关电流，以产生一第二感测信号，并提供该第二感测信号至该控制单元。
8.如权利要求7所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元包括：
一判断模块，用以接收一第一感测信号、该第二感测信号以及一第三参考电压，并输出一第一触发信号，其中在该第一感测信号以及该第二感测信号皆小于该第三参考电压时，该第一触发信号为高电平；
该第一感测信号为该第三绕组根据流经该第一绕组的电流以及流经该第二绕组的电流提供的感测信号。
9.如权利要求8所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元还包括：
一输出模块，用以接收该第一触发信号，于该第一触发信号为高电平时，控制该开关导通。
10.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元包括：
一输出模块，用以接收一时钟信号，并用以根据该时钟信号，输出相应的该控制信号；
其中，该时钟信号为高电平时，该控制信号为高电平；该时钟信号为低电平时，该控制信号为低电平。
11.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元包括：
一比较器，该比较器的一第一端用以接收相应于该开关电流的一第二感测信号，该比较器的一第二端用以接收相应于一电流阈值的一电压阈值，该比较器的一输出端用以输出一第二触发信号，其中在该开关电流大于该电流阈值的情况下，该第二触发信号为高电平。
12.如权利要求11所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元包括：
一输出模块，用以接收该第二触发信号，于该第二触发信号为高电平时，控制该开关关断。
13.如权利要求11所述的电压转换装置，其特征在于，该控制单元还包括：
一调整模块，用以根据该输出电压以及该输出电流中的至少一者，调整该电压阈值。
14.如权利要求13所述的电压转换装置，其特征在于，该调整模块包括：
一感测电路，用以判断该输出电压以及该输出电流中的至少一者是否大于至少一预设阈值，并据以输出一判断信号；以及
一调整电路，用以根据该判断信号调整该电压阈值。
15.如权利要求14所述的电压转换装置，其特征在于，该调整电路包括：
一电压源；
一电流源；
一传送元件，其中该传送元件的一阳极端电性耦接该电压源，且该传送元件的一阴极端用以接收该判断信号，并产生一耦合信号；以及
一接收元件，其中该接收元件的一第一端电性耦接该电流源，该接收元件的一第二端接地，该接收元件用以根据该耦合信号，改变该接收元件的该第一端的电位，且该接收元件的该第一端的电位相应于该电压阈值。
16.如权利要求14所述的电压转换装置，其特征在于，该感测电路包括：
一第一放大器，用以接收相应于该输出电流的一第三感测信号以及一第一参考电压，并输出一第一放大器信号；
一第二放大器，用以接收相应于该输出电压的一第四感测信号以及一第二参考电压，并输出一第二放大器信号；以及
一或门电路，用以接收该第一放大器信号以及该第二放大器信号，该或门电路将该第一放大器信号与该第二放大器信号进行或逻辑运算，以该第一放大器信号和第二放大器信号中较低者为该判断信号。
17.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该电压变换单元还包括：
一输出电容，电性耦接于该输入整流电路的该第二输出端与该整流元件的阴极端之间。
18.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该电压变换单元还包括：
一输出电压感测单元，用以感测该输出电压，以产生一输出电压感测信号，并提供一第四感测信号至该控制单元。
19.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该输出电流感测单元，用以感测该输出电流，以产生一输出电流感测信号，并提供一第三感测信号至该控制单元。
20.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，该负载为发光二极管。
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