CN108282087B - 主动箝位式转换器及其控制方法 - Google Patents

主动箝位式转换器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种主动箝位式转换器及其控制方法，包含有以下步骤：检测一负载状态，当负载状态为轻载时，根据一省略模式控制一主开关元件的切换频率，而当负载状态不为轻载时，根据一主动箝位式模式控制该主开关元件的切换频率。在该省略模式下，该主开关元件的切换频率随负载降低而降低，藉此符合轻载下的能效条件，提供省电模式(power saving)功能。而在该主动箝位式模式下，是控制该主开关元件产生反向电流时导通，藉此降低该主开关元件切换时的切换损耗。

Description

主动箝位式转换器及其控制方法
技术领域
本发明是一种转换器，尤指一种主动箝位式转换器及其控制方法。
背景技术
请参阅图13中(a)～(f)及图14所示，一般的主动箝位式转换器的控制信号的波型图及等效电路图，一般主动箝位式转换器具有一一次侧及一二次侧，该一次侧电连接至一交流电源110，且包含有一电磁滤波器121、一整流器122、一主开关元件Q1、一副开关元件Q2、一激磁电感L1、一一次侧漏电感L2、一一次侧电容C1及一一次侧线圈W1。
该电磁滤波器121电连接在该交流电源110与该整流器122之间，以隔绝该交流电源110中的电磁干扰，该整流器122接收该交流电源110并整流后输出，且该整流器122具有一直流正端及一直流负端。
该激磁电感L1与该一次侧线圈W1并联，且其中一端电连接至该整流器122的直流正端。
该副开关元件Q2串联在该一次侧电容C1与该主开关元件Q1之间，其中该一次侧电容C1未与该副开关元件Q2电连接的一端电连接至该整流器122的直流正端，而该主开关元件Q1未与该副开关元件Q2电连接的一端电连接至该整流器122的直流负端。
该一次侧漏电感L2的一端电连接至该激磁电感L1未与该整流器122的直流正端电连接的一端，且该一次侧漏电感L2的另一端电连接至该副开关元件Q2与该主开关元件Q1的连接节点。
而该主开关元件Q1及该副开关元件Q2分别受控于一一次侧控制器123。该一次侧控制器123产生二控制信号且该二控制信号分别通过一驱动单元124传送至该主开关元件Q1及该副开关元件Q2的控制端，以控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2的导通与否。
该二次侧电连接至一负载130，且包含有一二次侧线圈W2、一二次侧开关元件Q3及一二次侧输出电容C2。该二次侧线圈W2的一端与该二次侧输出电容C2的一端电连接，且该二次侧线圈W2的另一端通过该二次侧开关元件Q3与该二次侧输出电容C2的另一端电连接。且该二次侧开关元件Q3受控于一二次侧控制器125。而该二次侧输出电容C2的两端电连接至该负载130。该二次侧控制器125产生一控制信号控制该二次侧开关元件Q3的导通与否。
请参阅图13中(a)～(f)及图15所示，在t0～t1的时间区间内，该主开关元件Q1导通，该副开关元件Q2及该二次侧开关元件Q3截止，因此该交流电源110的电能经电磁滤波及整流后，通过该激磁电感L1、一次侧漏电感L2及该主开关元件Q1形成回路，以对该激磁电感L1开始激磁。
接着，请参阅图13中(a)～(f)、图16及图17以及图18所示，在t1～t2的时间区间内，对应图16及图18，该主开关元件Q1截止，该副开关元件Q2及该二次侧开关元件Q3导通，因此该激磁电感L1开始去磁，通过该一次侧线圈W1形成其中一回路，将电能耦合到二次侧对负载130供电。且该激磁电感L1通过该一次侧漏电感L2、且该副开关元件Q2及该一次侧电容C1形成一振荡回路，而在t2～t3的时间区间内，对应图18，此时由于该激磁电感L1去磁完毕，该二次侧没有耦合电流，该二次侧开关元件Q3截止，只有该一次侧的副开关元件Q2导通。
请参阅图13中(a)～(f)及图19所示，在t2～t3的时间区间内，该主开关元件Q1、该副开关元件Q2及该二次侧开关元件Q3皆截止，此时该振荡回路的电流恰好是沿逆时针方向，但因该副开关元件Q2截止，故该振荡回路无法维持，而该激磁电感L1的电感特性会让电流持续不中断，故会产生一反向电流反向通过该主开关元件Q1。于此同时，该反向电流是通过该主开关元件Q1的体二极管(body diode)导通，故该主开关元件Q1两端的电压值恰好会等同该体二极管(body diode)的顺向导通电压，约0.7伏特。而当该主开关元件Q1两端的电压差值越接近0伏特时开始导通，其导通损耗越低，故一般的主动箝位式转换器通过电感-电容振荡回路产生反向电流，使该主开关元件Q1两端的电压差值降低，以有效减少开关切换时的导通损耗。
但一般的主动箝位式转换器的激磁电流的电流准位会随着负载130状态改变，一般而言，当负载130越高时该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流的电流准位会越高，因此当负载130状态超过一第一临界值时，该一次侧的振荡回路中的电流在来回振荡时，波谷的电流最小值会因为该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流的电流准位被拉高而超过0安培，也就是说，当负载130状态超过一第一临界值时，不会产生反向电流，因此该主开关元件Q1的体二极管(body diode)并不会顺向导通，故该主开关元件Q1两端的电压差值不会减少，导致该主开关元件Q1切换时的切换损耗过高。因此现有的主动箝位式转换器的控制方法势必要做进一步的改良。
发明内容
有鉴于前揭主动箝位式转换器的控制方法在负载状态过高时主开关元件的切换损失过高的缺点，本发明提供一种主动箝位式转换器及其控制方法，以有效降低在负载状态过高或过低时主开关元件的切换损失，该主动箝位式转换器的控制方法控制一主动箝位式转换器一次侧的一主开关元件及一副开关元件，包含有以下步骤：
检测一负载状态；
判断该负载状态是否为轻载；
当负载状态为轻载时，根据一省略模式(skipping mode)产生一主控制信号及一副控制信号；其中该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；其中该省略模式是当负载状态降低时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率；
当负载状态不为轻载时，根据一主动箝位式模式(ACF mode)产生该主控制信号及该副控制信号；其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
该主动箝位式转换器，电连接在一交流电源及一负载之间，且包含有：
一整流器，具有一直流正端及一直流负端；
一电磁滤波器，电连接在该交流电源与该整流器之间；
一一次侧线圈；
一主开关元件；
一一次侧电阻；其中该整流器的直流正端通过串联的该一次侧线圈、该主开关元件及该一次侧电阻电连接至该整流器的直流负端；
一一次侧电容；
一副开关元件；其中该副开关元件与该一次侧电容串联后与该一次侧线圈并联；
其中该一次侧线圈，电连接在该整流器的直流正端与该主开关元件与该副开关元件的连接节点之间；
一一次侧控制器，电连接至该主开关元件的一控制端及该副开关元件的一控制端；
一二次侧开关元件；
一二次侧线圈，与该一次侧线圈耦合，且通过该二次侧开关元件与该负载形成一回路；
一二次侧控制器，电连接至二次侧开关元件的一控制端；
一补偿器，电连接至该二次侧线圈及该一次侧控制器，以产生一补偿信号输出至该一次侧控制器；
其中该一次侧控制器是检测一负载状态，且当负载状态为轻载时，执行一省略模式(skipping mode)，而当该负载状态不为轻载时，执行一主动箝位式模式(ACF mode)；
其中该省略模式是当负载状态降低时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率；
其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
此外，该主动箝位式转换器的另一技术手段，电连接在一交流电源及一负载之间，且包含有：
一整流器，具有一直流正端及一直流负端；
一电磁滤波器，电连接在该交流电源与该整流器之间；
一一次侧线圈；
一主开关元件；
一一次侧电阻；其中该整流器的直流正端通过串联的该一次侧线圈、该主开关元件及该一次侧电阻电连接至该整流器的直流负端；
一一次侧电容；
一副开关元件；其中该副开关元件与该一次侧电容串联后与该主开关元件并联；
一一次侧控制器，电连接至该主开关元件的一控制端及该副开关元件的一控制端；
一二次侧开关元件；
一二次侧线圈，与该一次侧线圈耦合，且通过该二次侧开关元件与该负载形成一回路；
一二次侧控制器，电连接至二次侧开关元件的一控制端；
一补偿器，电连接至该二次侧线圈及该一次侧控制器，以产生一补偿信号输出至该一次侧控制器；
其中该一次侧控制器当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
本发明通过检测负载状态，进一步根据负载状态改变切换频率且当负载状态不为轻载时，根据主动箝位式模式产生该主控制信号及该副控制信号，而在主动箝位式模式下，当负载状态增加时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率。通过降低切换频率则可使得一次侧的振荡回路持续振荡，直到该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流小于0安培而产生反向电流为止，进一步使得该主开关元件因该反向电流而导通该主开关元件的体二极管(body diode)，令该主开关元件两端的电压差值减少，进而在负载状态增加时也能降低该主开关元件切换时的切换损耗。
附图说明
图1为本发明主动箝位式转换器的控制方法的流程图。
图2为本发明主动箝位式转换器的电路方块示意图。
图3为本发明主动箝位式转换器的一次侧控制器的方块示意图。
图4为本发明主动箝位式转换器的输出电流与切换频率的关系曲线图。
图5A～图5C为本发明主动箝位式转换器的控制方法在省略模式第一较佳实施例下的控制信号示意图。
图6A～图6C为本发明主动箝位式转换器的控制方法在省略模式第二较佳实施例下的控制信号示意图。
图7A及图7B为本发明主动箝位式转换器在主动箝位式模式下的各种负载状态时激磁电感的电流-时间曲线示意图。
图8及图9为本发明主动箝位式转换器的控制方法在主动箝位模式第二较佳实施例下的电路方块示意图。
图10～图12为本发明主动箝位式转换器的控制方法在主动箝位模式第三较佳实施例下的电路方块示意图。
图13为常用主动箝位式转换器各部位的参数的曲线示意图。
图14为常用主动箝位式转换器的电路方块示意图。
图15为常用主动箝位式转换器在t0～t1区间的电流流向示意图。
图16、图17为常用主动箝位式转换器在t1～t2区间的电流流向示意图。
图18为常用主动箝位式转换器在t2～t3区间的电流流向示意图。
图19为常用主动箝位式转换器在t3～t4区间的电流流向示意图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示，本发明是一种主动箝位式转换器及其控制方法，该主动箝位式转换器的控制方法控制一主动箝位式转换器一次侧的一主开关元件及一副开关元件，且包含有以下步骤：
检测一负载状态(S11)；
判断该负载状态是否为轻载(S12)；
当负载状态为轻载时，根据一省略模式(skipping mode)产生一主控制信号及一副控制信号(S13)；其中该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；其中该省略模式是当负载状态降低时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率；
当负载状态不为轻载时，根据一主动箝位式模式(ACF mode)产生该主控制信号及该副控制信号(S14)；其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
本发明通过检测负载状态，进一步根据负载状态改变切换频率且当负载状态不为轻载时，根据主动箝位式模式产生该主控制信号及该副控制信号，而在主动箝位式模式下，当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。通过改变切换频率则可使得一次侧的振荡回路持续振荡，直到该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流小于0安培而产生反向电流为止，进一步使得该主开关元件因该反向电流而导通该主开关元件的体二极管(body diode)，令该主开关元件两端的电压差值减少，进而在负载状态增加时也能降低该主开关元件切换时的切换损耗。
请参阅图2所示，一主动箝位式转换器的等效电路包含有一一次侧及一二次侧，该一次侧电连接至一交流电源10，且包含有一电磁滤波器21、一整流器22、该主开关元件Q1、该副开关元件Q2、一激磁电感L1、一一次侧漏电感L2、一一次侧电阻R1、一一次侧电容C1、一一次侧线圈W1、一一次侧控制器23及二驱动单元24。
该电磁滤波器21电连接在该交流电源10与该整流器22之间，以隔绝该交流电源10中的电磁干扰，该整流器22通过该电磁滤波器21接收该交流电源10提供的交流电并整流后输出，且该整流器22具有一直流正端及一直流负端。
该激磁电感L1与该一次侧线圈W1并联，且其中一端电连接至该整流器22的直流正端。
该副开关元件Q2串联在该一次侧电容C1与该主开关元件Q1之间，其中该一次侧电容C1未与该副开关元件Q2电连接的一端电连接至该整流器22的直流正端，而该主开关元件Q1未与该副开关元件Q2电连接的一端通过该一次侧电阻R1电连接至该整流器22的直流负端。
该一次侧漏电感L2的一端电连接至该激磁电感L1未与该整流器22的直流正端电连接的一端，且该一次侧漏电感L2的另一端电连接至该副开关元件Q2与该主开关元件Q1的连接节点。
该一次侧控制器23电连接至该主开关元件Q1与该一次侧电阻R1的连接节点及该二驱动单元24。而该一次侧控制器23通过该二驱动单元24分别电连接至该主开关元件Q1的一控制端及该副开关元件Q2的一控制端。
该二次侧电连接至一负载30，且包含有一二次侧线圈W2、一二次侧开关元件Q3、一二次侧输出电容C2、一二次侧控制器25及一补偿器26。该二次侧线圈W2的一端与该二次侧输出电容C2的一端电连接，且该二次侧线圈W2之另一端系通过该二次侧开关元件Q3与该二次侧输出电容C2的另一端电连接。
该二次侧控制器25电连接至该二次侧输出电容C2与该二次侧开关元件Q3的连接节点、该二次侧开关元件Q3的控制端及该二次侧开关元件Q3与该二次侧线圈W2的连接节点。该二次侧控制器25根据该二次侧开关元件Q3两端的信号产生一控制信号输出至该二次侧开关元件Q3的控制端，以控制该二次侧开关元件Q3的导通与否。
该补偿器26电连接至该二次侧线圈W2与该二次侧输出电容C2的连接节点，即该主动箝位式转换器的输出端，且该补偿器26电连接该一次侧控制器23，以根据该二次侧线圈W2的一信号，即该主动箝位式转换器输出端的输出电压Vout，产生一补偿信号Vcom输出至该一次侧控制器23。
而该一次侧控制器23根据一输入电压Vin、一第一信号Signal_1、流经该主开关元件Q1的电流反馈信号以及该补偿信号Vcom产生一主控制信号PWM1及一副控制信号PWM2。其中该输入电压Vin该一次侧电容C1与该一次侧线圈W1的连接节点的电压，而流经该主开关元件Q1的电流反馈信号该一次侧电阻R1与该主开关元件Q1连接节点的电压Vp。且该主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2分别通过该二驱动单元24传送至该主开关元件Q1及该副开关元件Q2的控制端，以控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2的导通与否。该主控制信号PWM1控制该主开关元件Q1的导通与否，而该副控制信号PWM2控制该副开关元件Q2的导通与否。
在本较佳实施例中，该主开关元件Q1、该副开关元件Q2及该二次侧开关元件Q3分别为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
请参阅图3所示，该一次侧控制器23包含有一主动箝位式模式模块231、一省略模式模块232、一选择单元233及一频率产生模块234。
该频率产生模块234产生该主开关元件Q1的切换频率Fsw，并电连接至该主动箝位式模式模块231、该省略模式模块232及该选择单元233。
该主动箝位式模式模块231接收并根据该切换频率Fsw、该补偿信号Vcom、该输入电压Vin及该第一信号Signal_1产生在该主动箝位式模式下的主控制信号PWM1及副控制信号PWM2。在本较佳实施例中，该第一信号Signal_1通过检测该二次侧线圈W2感应生成的输出电流Iout，即通过该二次侧开关元件Q3的电流，而产生的电流信号。一般而言，该电流信号通过一比流器(Current Transformer)检测电流而产生的电压值，并可通过产生的电压值反推而获得该电流信号对应的电流值。此外，该第一信号Signal_1亦可为该一次侧电阻R1与该主开关元件Q1连接节点的电压Vp，并可通过该电压Vp计算出该输出电流Iout的电流值。
而该省略模式模块232接收并根据该切换频率Fsw及该补偿信号Vcom产生在该省略模式下的主控制信号及副控制信号。
该选择单元233则接收并根据该第一信号Signal_1及该切换频率Fsw判断该负载状态是否为轻载。当负载状态为轻载时，该选择单元233选择该省略模式模块232产生的主控制信号PWM1及副控制信号PWM2输出。当负载状态不为轻载时，该选择单元233选择该主动箝位式模式模块231产生的主控制信号PWM1及副控制信号PWM2输出。在本较佳实施例中，该主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2为脉冲宽度调变信号，且当该主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2为高电位时代表控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2导通，而当该主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2为低电位时代表控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2截止。
请参阅图4所示，在本较佳实施例中，由于该负载30的负载状态与该输出电流Iout成正相关，故该一次侧控制器23的选择单元233判断当该输出电流Iout小于一电流临界值Ilow_limit且该切换频率Fsw等于一频率临界值Fsw_max时，该负载30的负载状态为轻载，反之，则不为轻载。
如图4所示，当该输出电流Iout小于该电流临界值Ilow_limit且该切换频率Fsw等于一频率临界值Fsw_max时，该选择单元233选择该省略模式模块232产生的主控制信号PWM1及副控制信号PWM2输出。此时，该切换频率Fsw会随着负载状态下降而下降，即该输出电流Iout小于该电流临界值Ilow_limit后，该切换频率Fsw会随着该输出电流Iout下降而下降。
由于当该负载30的负载状态逐渐降低时，可视为该负载30将进入待机状态，若在待机状态下该切换频率Fsw太高，则会使得该主开关元件Q1及该副开关元件Q2切换得过于频繁，进而增加了切换损耗，造成过多的待机损耗，因此，本发明进一步在负载30为轻载时，逐渐随着负载状态降低而调降该切换频率Fsw，以进一步减少待机损耗，并可符合轻载下的能效条件，以具有省电模式(power saving)功能。
反之，当输出电流Iout不小于该电流临界值Ilow_limit且该切换频率Fsw等于一频率临界值Fsw_max时，该选择单元233选择该主动箝位式模式模块231产生的主控制信号PWM1及副控制信号PWM2输出。此时，该切换频率Fsw会随着负载状态上升而下降，即该输出电流Iout小于该电流临界值Ilow_limit后，该切换频率Fsw会随着该输出电流Iout改变。
请参阅图5A～5C所示，该省略模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第一较佳实施例。在该省略模式的第一较佳实施例中，当该负载30的负载状态小于一第一临界值时，该主控制信号与该副控制信号是在N1个连续周期内，仅在第一周期具有脉冲宽度调变信号，剩余N1-1个周期的脉冲宽度调变信号被一遮蔽信号抵消。而当该负载的负载状态小于一第二临界值时，该主控制信号与该副控制信号是在N2个连续周期内，仅在第一周期具有脉冲宽度调变信号，剩余N2-1个周期的脉冲宽度调变信号被一遮蔽信号抵消。其中N1<N2，且该第一临界值大于该第二临界值。
举例来说，N1＝2且N2＝4。如图5A所示，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2互补，但随着该负载30的负载状态下降，如图5B所示，当该负载30的负载状态小于一第一临界值时，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2是在2个连续周期内，仅在第1个周期具有脉冲宽度调变信号，剩余1个周期的脉冲宽度调变信号被一遮蔽信号所抵销。举例来说，若图5A中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为T，而图5B中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2因在2个连续周期内只有第1个周期有脉冲宽度调变信号产生，故在图5B中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为2T。换言之，在图5B中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的频率变为原本的二分之一，而使得该主开关元件Q1的切换频率Fsw及该副开关元件Q2的切换频率降低。
若该负载30的负载状态持续下降，而小于一第二临界值时，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2是在4个连续周期内，仅在第1个周期具有脉冲宽度调变信号，剩余3个周期的脉冲宽度调变信号被该遮蔽信号所抵消。举例来说，若图5A中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为T，而图5C中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2因在4个连续周期内只有第1个周期有脉冲宽度调变信号产生，故在图5C中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为4T。换言之，在图5C中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的频率变为原本的四分之一，而使得该主开关元件Q1的切换频率Fsw及该副开关元件Q2的切换频率降低。
如此一来，如图4所示，在该省略模式的第一较佳实施例下，该主控制信号PWM1的切换频率Fsw与该副控制信号PWM2的切换频率会随着该负载30的负载状态下降而呈步阶式的下降。
请参阅图6A～6C所示，该省略模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第二较佳实施例。在该省略模式的第二较佳实施例中，如图6A所示，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2互补，且该主控制信号PWM1的脉冲宽度为T1，而该副控制信号PWM2的脉冲宽度为T2，此时，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2周期为T1+T2。随着该负载30的负载状态下降，如图6B所示，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2在各周期中进一步延迟一关闭时间T3，且该关闭时间T3与该负载30的负载状态成反比，而在该关闭时间内该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2分别输出信号控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2维持截止。举例来说，在图6A中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为T1+T2，而图6B中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2因进一步延迟了该关闭时间T3，故在图6B中的该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为T1+T2+T3。
如图6C所示，若该负载30的负载状态持续下降，因该关闭时间T3与该负载30的负载状态成反比，该关闭时间T3便会逐渐增加，而该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2的周期为T1+T2+T3也就会逐渐增加，而使得该主开关元件Q1的切换频率Fsw及该副开关元件Q2的切换频率随着该负载30的负载状态下降而降低。
在该主动箝位式模式的第一较佳实施例中，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2互补，且预先建立一参数对照表，其中包含有多个电压参数Kv及多个电流参数Ki，该些电压参数Kv及该些电流参数Ki分别与该输入电压Vin以及该输出电流Iout相对应。而该切换频率Fsw根据以下公式计算：
Fsw＝Kv×Vin+Ki×Iout；
其中该切换频率Fsw与输入电压Vin成正比，且该切换频率Fsw与该输出电流Iout成反比，其中该电流参数Ki为负值。
请一并参阅图7A及图7B所示，该主动箝位式转换器的该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流的电流准位，即通过该激磁电感L1的电流的电流准位，会随着负载30状态改变。
如图7A所示，当该负载30的状态为重载时，该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流的电流准位会提高，反之，当该负载30的负载状态为轻载时，该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流的电流准位会降低。因此，当该负载30的负载状态为重载且超过一第一临界值时，该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流无论如何振荡都不会有小于0安培的反向电流产生。
如图7B所示，故本发明的主动箝位式转换器的控制方法会在该负载的状态不为轻载时，根据该主动箝位式模式控制该主开关元件Q1及该副开关元件Q2，以当负载状态增加时，降低该主开关元件的切换频率Fsw及该副开关元件的切换频率。而降低了该主开关元件Q1的切换频率Fsw使得一次侧的振荡回路在振荡时，能持续振荡到该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流小于0安培产生反向电流为止。如此一来，即便该主动箝位式转换器一次侧的激磁电流因为负载状态增加导致电流准位提高而在振荡时无法振荡出小于0安培的反向电流，通过本发明主动箝位式转换器的控制方法便可对应地降低该主开关元件Q1的切换频率Fsw，以产生反向电流，令该主开关元件Q1两端的电压差值减少，进而降低该主开关元件Q1切换时的切换损耗。
因此，在该主动箝位式模式的第一较佳实施例中，当该负载30的负载状态增加时，即该输出电流Iout增加时，该切换频率Fsw减少。
请参阅图8所示，该主动箝位式模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第二较佳实施例。在该主动箝位式模式的第二较佳实施例中，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2互补，且该一次侧控制器23中的主动箝位式模式模块231进一步对该主动箝位式转换器一次侧的流经主开关元件Q1的电流Ip通过一由比较器以及逻辑闸所组成的反向电流检测器240进行取样，且当取样的电流反馈信号大于0安培时，降低下一周期的该主开关元件Q1的切换频率Fsw，而当该取样的电流反馈信号小于0安培时，提高下一周期的该主开关元件Q1的切换频率Fsw，且当该取样的电流反馈信号等于0安培时，维持下一周期的该主开关元件Q1的切换频率Fsw不变。该反向电流检测器240具有一比较器，而该比较器的二输入端分别连接该主开关元件Q1及一负电源Vss，以判断该取样的电流反馈信号是否小于0，在本较佳实施例中，该负电源Vss一小于0伏特的电压值，例如-0.2伏特。
此外，请参考图9所示，在本较佳实施例中，该一次侧电容C1未与该副开关元件Q2电连接的一端并未电连接至该整流器122的直流正端，而是电连接至该主开关元件Q1与该一次侧电阻R1的连接节点。如此一来，便可通过该一次侧电阻R1同时检测流经该主开关元件Q1以及流经该副开关元件Q2的电流，进而进行较佳的控制。
该主动箝位式模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第二较佳实施例通过检测该主动箝位式转换器一次侧流经该主开关元件Q1的电流的电流值，且根据该主动箝位式转换器一次侧流经主开关元件Q1的电流是否小于或等于0安培，对应调整下一个周期的该主开关元件Q1的切换频率Fsw，通过不断调整即可使该主开关元件Q1产生反向电流，进而在该主开关元件Q1产生反向电流时导通该主开关元件Q1，以有效减少该主开关元件Q1的切换损失。
请参阅图10、图11及图12所示，该主动箝位式模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第三较佳实施例。在该主动箝位式模式的第三较佳实施例中，该主控制信号PWM1与该副控制信号PWM2互补，且该一次侧控制器23进一步检测该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件Q2的电流，且当该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件Q2的电流小于0安培时才截止该副开关元件Q2并导通该主开关元件Q1。如图10所示，检测该主动箝位式转换器一次侧流经副开关元件Q2的电流的位置为该主开关元件Q1与该副开关元件Q2的连接节点，或如图12所示，检测该主动箝位式转换器一次侧流经副开关元件Q2的电流的位置为该整流器22的直流正端。且在本较佳实施例中，检测该主动箝位式转换器一次侧流经副开关元件Q2的电流的反馈电流信号通过一前缘遮蔽(leading-edge blanking)单元反馈至该一次侧控制器23中的主动箝位式模式模块231。
此外，请参考图11所示，在本较佳实施例中，该一次侧电容C1未与该副开关元件Q2电连接的一端并未电连接至该整流器122的直流正端，而是电连接至该主开关元件Q1与该一次侧电阻R1的连接节点。如此一来，便可通过该一次侧电阻R1同时检测到流经该主开关元件Q1以及流经该副开关元件Q2的电流，进而进行较佳的控制。
由于该省略模式产生的主控制信号PWM1及该副控制信号PWM2的第三较佳实施例直接通过检测该主动箝位式转换器一次侧流经副开关元件Q2的电流的电流值，且在该主动箝位式转换器一次侧流经副开关元件Q2的电流小于0安培而产生反向电流时才截止该副开关元件Q2并导通该主开关元件Q1，以有效减少该主开关元件Q1的切换损失。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，控制一主动箝位式转换器一次侧的一主开关元件及一副开关元件，且包含有以下步骤：
检测一负载状态；
判断该负载状态是否为轻载；
当负载状态为轻载时，根据一省略模式产生一主控制信号及一副控制信号；其中该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；其中该省略模式是当负载状态降低时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率；
当负载状态不为轻载时，根据一主动箝位式模式产生该主控制信号及该副控制信号；其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
2.如权利要求1所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于：
在检测一负载状态的步骤中，检测一第一信号，且根据该第一信号计算出一输出电流；
在判断该负载状态是否为轻载的步骤中，当该输出电流小于一电流临界值且该主开关元件的切换频率等于一频率临界值时，判断该负载状态为轻载。
3.如权利要求1所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，该主控制信号及该副控制信号为脉冲宽度调变信号，且当该主控制信号及该副控制信号为高电位时代表控制该主开关元件及该副开关元件导通，而当该主控制信号及该副控制信号为低电位时代表控制该主开关元件及该副开关元件截止。
4.如权利要求2所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，该主控制信号及该副控制信号为脉冲宽度调变信号，且当该主控制信号及该副控制信号为高电位时代表控制该主开关元件及该副开关元件导通，而当该主控制信号及该副控制信号为低电位时代表控制该主开关元件及该副开关元件截止。
5.如权利要求1至4中任一项所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，在该省略模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且：
当该负载的负载状态小于一第一临界值时，该主控制信号与该副控制信号是在N1个连续周期内，仅在第一周期具有脉冲宽度调变信号，剩余N1-1个周期的脉冲宽度调变信号被一遮蔽信号抵消；
当该负载的负载状态小于一第二临界值时，该主控制信号与该副控制信号是在N2个连续周期内，仅在第一周期具有脉冲宽度调变信号，剩余N2-1个周期的脉冲宽度调变信号被一遮蔽信号抵消；
其中N1<N2，而该第一临界值大于该第二临界值。
6.如权利要求1至4中任一项所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，在该省略模式下：
该主控制信号与该副控制信号的周期皆为T1+T2+T3；其中T1为该主控制信号的脉冲宽度，T2为该副控制信号的脉冲宽度，T3为关闭时间；
其中T3与该负载的负载状态成反比。
7.如权利要求2或4中任一项所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且预先建立一参数对照表，其中包含有多个电压参数及多个电流参数，该些电压参数及该些电流参数与该输出电流相对应，而该主开关元件及该副开关元件的切换频率根据以下公式计算：
Fsw＝Kv×Vin+Ki×Iout；
其中Fsw为切换频率、Kv为电压参数、Vin为输入电压、Ki为电流参数及Iout为输出电流，且该切换频率与输入电压成正比，而该切换频率与该输出电流成反比，该电流参数Ki为负值。
8.如权利要求1至4中任一项所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步对该主动箝位式转换器一次侧流经该主开关元件的电流进行取样，且：
当取样的电流反馈信号大于0安培时，降低下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号小于0安培时，提高下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号等于0安培时，维持下一周期的该主开关元件的切换频率不变。
9.如权利要求1至4中任一项所述的主动箝位式转换器的控制方法，其特征在于，在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步检测该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件的电流，并于该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件的电流小于0安培，而控制该副开关元件产生反向电流时，才导通该主开关元件。
10.一种主动箝位式转换器，其特征在于，电连接在一交流电源及一负载之间，且包含有：
一整流器，具有一直流正端及一直流负端；
一电磁滤波器，电连接在该交流电源与该整流器之间；
一一次侧线圈；
一主开关元件；
一一次侧电阻；其中该整流器的直流正端通过串联的该一次侧线圈、该主开关元件及该一次侧电阻电连接至该整流器的直流负端；
一一次侧电容；
一副开关元件；其中该副开关元件与该一次侧电容串联后与该一次侧线圈并联；
其中该一次侧线圈，电连接在该整流器的直流正端与该主开关元件与该副开关元件的连接节点之间；
一一次侧控制器，电连接至该主开关元件的一控制端及该副开关元件的一控制端；
一二次侧开关元件；
一二次侧线圈，与该一次侧线圈耦合，且通过该二次侧开关元件与该负载形成一回路；
一二次侧控制器，电连接至二次侧开关元件的一控制端；
一补偿器，电连接至该二次侧线圈及该一次侧控制器，以产生一补偿信号输出至该一次侧控制器；
其中该一次侧控制器是检测一负载状态，且当负载状态为轻载时，执行一省略模式，而当该负载状态不为轻载时，执行一主动箝位式模式；
其中该省略模式是当负载状态降低时，降低该主开关元件及该副开关元件的切换频率；
其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
11.如权利要求10所述的主动箝位式转换器，其特征在于，：
该一次侧控制器产生一主控制信号及一副控制信号，该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；
在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步对该主动箝位式转换器一次侧流经该主开关元件的电流通过一反向电流检测器进行取样，且：
当取样的电流反馈信号大于0安培时，降低下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号小于0安培时，提高下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号等于0安培时，维持下一周期的该主开关元件的切换频率不变。
12.如权利要求10所述的主动箝位式转换器，其特征在于，：
该一次侧控制器产生一主控制信号及一副控制信号，该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；
在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步检测该主开关元件与该副开关元件的连接节点，以获得经该副开关元件的电流，并于该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件的电流小于0安培，而控制该副开关元件产生反向电流时，才导通该主开关元件。
13.如权利要求10所述的主动箝位式转换器，其特征在于：
该一次侧控制器产生一主控制信号及一副控制信号，该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；
在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步检测该整流器的直流正端，以获得经该副开关元件的电流，并于该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件的电流小于0安培，而控制该副开关元件产生反向电流时，才导通该主开关元件。
14.一种主动箝位式转换器，其特征在于，电连接在一交流电源及一负载之间，且包含有：
一整流器，具有一直流正端及一直流负端；
一电磁滤波器，电连接在该交流电源与该整流器之间；
一一次侧线圈；
一主开关元件；
一一次侧电阻；其中该整流器的直流正端通过串联的该一次侧线圈、该主开关元件及该一次侧电阻电连接至该整流器的直流负端；
一一次侧电容；
一副开关元件；其中该副开关元件与该一次侧电容串联后与该主开关元件并联；
一一次侧控制器，电连接至该主开关元件的一控制端及该副开关元件的一控制端；
一二次侧开关元件；
一二次侧线圈，与该一次侧线圈耦合，且通过该二次侧开关元件与该负载形成一回路；
一二次侧控制器，电连接至二次侧开关元件的一控制端；
一补偿器，电连接至该二次侧线圈及该一次侧控制器，以产生一补偿信号输出至该一次侧控制器；
其中该一次侧控制器是检测一负载状态，当该负载状态不为轻载时，执行一主动箝位式模式；
其中该主动箝位式模式是当负载状态增加时，改变该主开关元件及该副开关元件的切换频率，控制该主开关元件产生反向电流。
15.如权利要求14所述的主动箝位式转换器，其特征在于：
该一次侧控制器产生一主控制信号及一副控制信号，该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；
在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步对该主动箝位式转换器一次侧流经该主开关元件的电流通过一反向电流检测器进行取样，且：
当取样的电流反馈信号大于0安培时，降低下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号小于0安培时，提高下一周期的该主开关元件的切换频率；
当该取样的电流反馈信号等于0安培时，维持下一周期的该主开关元件的切换频率不变。
16.如权利要求14所述的主动箝位式转换器，其特征在于：
该一次侧控制器产生一主控制信号及一副控制信号，该主控制信号控制该主开关元件的导通与否，而该副控制信号控制该副开关元件的导通与否；
在该主动箝位式模式下，该主控制信号与该副控制信号互补，且进一步检测该主开关元件与该副开关元件的连接节点，以获得经该副开关元件的电流，并于该主动箝位式转换器一次侧流经该副开关元件的电流小于0安培，而控制该副开关元件产生反向电流时，才导通该主开关元件。
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