CN113726176B - 具有延迟高压供电的转换电路、控制器及其延时高压供电方法 - Google Patents

Abstract

一种具有延迟高压供电的转换电路，包括变压器绕线组、内部供电电路、外部供电电路及控制器。变压器绕线组提供绕线组电能对内部供电电路的储能电容充电，且外部供电电路转换该外部电源电能为一输入电能。控制器耦接于外部供电电路与内部供电电路，且当储能电容的电容电压上升而达到启动电压阈值时，触发控制器开始计时延迟时段。当延迟时段尚未结束，且电容电压由启动电压阈值上升达到延迟充电阈值时，控制器中止输入电能以定电流方式对储能电容充电。

Description

具有延迟高压供电的转换电路、控制器及其延时高压供电 方法

技术领域

本发明有关于一种转换电路的控制器的供电方法，尤指一种具有延迟高压供电的转换电路、控制器及其延时高压供电方法。

背景技术

由于目前电力领域中，电源供应产品越来越讲求高功率密度，必须要在越来越小的电路使用空间下，达成高功率的需求。因此，往往必须要尽可能地缩小电路的体积。尤其是如何通过控制手段来有效地降低体积较大的电子元件(例如但不限于，变压器、电解电容等元件)的尺寸、体积，甚至移除这类元件，乃为目前电力领域中的主要课题。其中的原因不外乎是因为除了提高功率密度外，更可以节省电路成本。

在现有的电力转换电路中，通常必须要使用控制器来控制电力转换电路将输入电力转换为输出电力。而为了维持控制器可顺利启动，则通常需要使用电解电容来储存足够的能量。具体而言，如图1所示，当外部电源电能接入电力转换电路时，外部电源电能开始对电解电容充电(时间t1)，以使电解电容上的电容电压Vc上升。待电容电压Vc上升到启动电压阈值Vcc_ON时(时间t2)，控制器会关断外部电源电能，改由电容电压Vc单独对控制器供电。然而，在此时若是控制器消耗的功率过高时(例如但不限于，负载为重载)，电力转换电路的内部所转换供应控制器的电力又供电不及时，很容易会因为控制器意外地将电容电压Vc消耗至关闭电压阈值Vcc_OFF(又称欠压锁定，Under voltage Lockout；UVLO)而导致控制器失效，使得控制器需要重启。因此，以往的解决方法系加大电解电容的容量，以使电容电压Vc可以维持得更久。

然而，若是加大电解电容的容量时，势必会需要体积较大的电解电容，无法提高电力转换电路功率密度外，且无法有效的降低电路成本。所以，如何设计出一种具有延迟高压供电之转换电路、控制器及其延时高压供电方法，以降低用以启动控制器的电容所需的电容量，进而无需使用电解电容仍可有充足的电容电压Vc维持控制器启动之用，乃为本发明所欲行研究的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明系提供一种具有延迟高压供电的转换电路，以克服现有技术的问题。因此，本发明具有延迟高压供电的转换电路，包括变压器绕线组、内部供电电路、外部供电电路及控制器。内部供电电路包括储能电容，且耦接于变压器绕线组，变压器绕线组提供绕线组电能对储能电容充电。外部供电电路接收外部电源电能，且用以转换外部电源电能为输入电能。控制器包括高压启动端与操作电源端，高压启动端耦接于外部供电电路，且操作电源端耦接于内部供电电路。其中，当储能电容的电容电压低于启动电压阈值时，控制器使高压启动端与操作电源端导通，使输入电能以定电流方式对储能电容充电，而使电容电压上升。其中，当电容电压上升而达到启动电压阈值时，触发控制器开始计时延迟时段，当延迟时段尚未结束，且电容电压未达到延迟充电阈值时，控制器使高压启动端与操作电源端保持导通，输入电能以定电流方式对储能电容充电，延迟充电阈值高于启动电压阈值。其中，当延迟时段尚未结束，且电容电压上升而达到延迟充电阈值时，控制器中止输入电能以定电流方式对储能电容充电。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有延迟高压供电的转换电路，以克服现有技术的问题。因此，本发明具有延迟高压供电的转换电路，包括变压器绕线组、内部供电电路、外部供电电路及控制器。内部供电电路包括储能电容，且耦接于变压器绕线组，变压器绕线组提供绕线组电能对储能电容充电。外部供电电路接收外部电源电能，且用以转换外部电源电能为输入电能。控制器包括高压启动端与操作电源端，高压启动端耦接于外部供电电路，且操作电源端耦接于内部供电电路。其中，控制器设定延迟时段校正模式，延迟时段校正模式系对储能电容进行电容校正；于延迟时段校正模式下当储能电容的电容电压低于启动电压阈值时，控制器使高压启动端与操作电源端导通，使输入电能以定电流方式对储能电容充电，而使电容电压上升；当电容电压上升达到启动电压阈值时，触发控制器使高压启动端与操作电源端断开，并量测电容电压自启动电压阈值下降到达电压预定点的放电时段，以根据放电时段判断储能电容是否正常而完成电容校正。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有延时高压供电的控制器，以克服现有技术的问题。因此，本发明具有延时高压供电的控制器系控制转换电路将外部电源电能转换为输出电能，且延长外部电源电能对控制器供电的时间，控制器包括高压电源、开关单元、检测单元及控制单元。高压电源通过高压启动端耦接转换电路的外部供电电路，外部供电电路用以将外部电源电能转换为输入电能，且高压电源用以根据输入电能产生电流源。开关单元的一端耦接高压电源，且另一端通过操作电源端耦接转换电路的储能电容；开关单元用以常闭导通，以使电流源通过开关单元对储能电容以定电流方式充电。检测单元耦接操作电源端，且用以检测操作电源端关联于储能电容的电容电压。控制单元耦接检测单元与开关单元，且当电容电压上升而达到启动电压阈值时，触发控制单元开始计时延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且电容电压未达到延迟充电阈值时，控制单元使高压启动端与操作电源端保持导通，使电流源通过开关单元对储能电容以定电流方式充电。其中，延迟充电阈值高于启动电压阈值；当延迟时段尚未结束，且电容电压上升而达到延迟充电阈值时，高压电源中止电流源以定电流方式对储能电容充电。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有延时高压供电的控制器，以克服现有技术的问题。因此，本发明具有延时高压供电的控制器系控制转换电路将外部电源电能转换为输出电能，且延长外部电源电能对控制器供电的时间，控制器包括高压电源、开关单元、检测单元及控制单元。高压电源通过高压启动端耦接转换电路的外部供电电路，外部供电电路用以将外部电源电能转换为输入电能，且高压电源用以根据输入电能产生电流源。开关单元的一端耦接高压电源，且另一端通过操作电源端耦接转换电路的储能电容；开关单元用以常闭导通，以使电流源通过开关单元对储能电容以定电流方式充电。检测单元耦接操作电源端，且用以检测操作电源端关联于储能电容的电容电压。控制单元耦接检测单元与开关单元，且控制器具有延迟时段校正模式，延迟时段校正模式系对储能电容进行电容校正。其中，于延迟时段校正模式下，当电容电压上升达到启动电压阈值时，触发控制单元控制开关单元断开高压启动端与操作电源端的连结，并量测电容电压自启动电压阈值下降到达电压预定点的放电时段，以根据放电时段判断储能电容是否正常而完成电容校正。

为了解决上述问题，本发明提供一种控制器的延时高压供电方法，以克服现有技术的问题。因此，本发明制器的延时高压供电方法系使用控制器控制转换电路将外部电源电能转换为输出电能，且延长外部电源电能对控制器供电的时间；控制器包括耦接转换电路的外部供电电路的高压启动端与耦接储能电容的操作电源端，且延时高压供电方法包括：通过外部供电电路将外部电源电能转换为输入电能，且高压启动端接收输入电能，以根据输入电能产生电流源。控制电流源通过操作电源端对储能电容以定电流方式充电。检测关联于储能电容的电容电压。当电容电压上升而达到启动电压阈值时，开始计时延迟时段。当延迟时段尚未结束，且电容电压未达到延迟充电阈值时，控制高压启动端与操作电源端保持导通，使电流源持续对储能电容以定电流方式充电。当延迟时段尚未结束，且电容电压上升而达到延迟充电阈值时，中止电流源以定电流方式对储能电容充电。其中，延迟充电阈值高于启动电压阈值。

为了解决上述问题，本发明提供一种控制器的延时高压供电方法，以克服现有技术的问题。因此，本发明制器的延时高压供电方法系使用控制器控制转换电路将外部电源电能转换为输出电能，且延长外部电源电能对控制器供电的时间；控制器包括耦接转换电路的外部供电电路的高压启动端与耦接储能电容的操作电源端，且延时高压供电方法包括：通过外部供电电路将外部电源电能转换为输入电能，且高压启动端接收输入电能，以根据输入电能产生电流源。控制电流源通过操作电源端对储能电容以定电流方式充电。检测关联于储能电容的电容电压。当电容电压上升达到启动电压阈值时，断开高压启动端与操作电源端的连结，并量测电容电压自启动电压阈值下降到达电压预定点的放电时段，以根据放电时段判断储能电容是否正常而完成电容校正。

本发明的主要目的及功效在于，于外部电源电能刚接入后，电容电压到达启动电压阈值时，再延迟一小段时间关闭压启动端与操作电源端的连结，使外部供电电路在这一小段时间仍然持续对储能电容充电，使储能电容可以不需要太大的电容量，即可维持控制器的运作。如此，储能电容可不需要使用成本较高、体积较大的电解电容，而是可以改选用容量较小的钽质电容，甚至仅使用无极性的陶瓷电容。如此，即可达成节省电路体积极电路成本，提高电路的功率密度的功效。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有的电容电压与控制器运作关系图；

图2为本发明具有延迟高压供电的转换电路的电路图；

图3为本发明电容电压与控制器运作关系图；

图4为本发明具有延时高压供电的控制器的电路方块图；

图5A为本发明控制器的延时高压供电方法的启动方法流程图；

图5B为本发明控制器的延时高压供电方法的控制方法第一实施例流程图；及

图5C为本发明控制器的延时高压供电方法的控制方法第二实施例流程图。

其中，附图标记：

100…转换电路

1…整流电路

2…转换单元

22…初级侧电路

Q…功率开关

24…次级侧电路

26…变压器绕线组

262…初级侧绕组

264…次级侧绕组

266…辅助绕组

3…内部供电电路

D3…第三单向导通元件

C…储能电容

4…外部供电电路

D1…第一单向导通元件

D2…第二单向导通元件

5…控制器

HV…高压启动端

VD…操作电源端

COMP…回授端

OUT…输出端

52…高压电源

Is…电流源

Vs…电压源

54…开关单元

56…检测单元

58…控制单元

582…电压控制单元

584…计时控制单元

200…负载

Vin…外部电源电能

Vb…整流电能

Vhv…输入电能

Vaux…绕线组电能

Vc…电容电压

Vo…输出电能

Sf…回授信号

PWM…脉宽调制信号

Vcc_OFF…关闭电压阈值

Vcc_S…电压预定点

Vcc_ON…启动电压阈值

Vcc_CD…延迟充电阈值

OVP…过电压阈值

t1～t3…时间

Td…延迟时段

Tl…放电时段

C1～C3…曲线

(S100)～(S340)…步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图2为本发明具有延迟高压供电的转换电路的电路图，复配合参阅图3。转换电路100为反激式的电源转换电路(Flyback Transformer)，用以将外部电源电能Vin转换为输出电能Vo，以对负载200供电。转换电路100包括整流电路1、转换单元2、内部供电电路3、外部供电电路4及控制器5。转换单元2包括初级侧电路22、次级侧电路24及变压器绕线组26。变压器绕线组26包含初级侧绕组262、次级侧绕组264与辅助绕组266。

整流电路1接收外部电源电能Vin，初级侧绕组262第一端耦接整流电路1；而功率开关Q耦接初级侧绕组262的第二端。次级侧电路24耦接于次级侧绕组264与负载200之间。外部供电电路4耦接于转换电路100输入端的外部电源电能Vin(例如但不限于，可耦接整流电路1的输入端)与控制器5的高压启动端HV之间。内部供电电路3耦接于辅助绕组266与控制器5的操作电源端VD之间，内部供电电路3包括储能电容C。控制器5的回授端COMP耦接次级侧电路24(可通过例如但不限于，现有电性隔离的光电元件回授电路耦接)，且控制器5的输出端OUT耦接功率开关Q的控制端，例如：金氧半场效晶体管(MOSFET)的栅极(Gate)。

整流电路1将外部电源电能Vin整流为整流电能Vb，且将整流电能Vb提供给初级侧绕组262；通过初级侧绕组262、次级侧绕组264与次级侧电路24，可将整流电能Vb转换为输出电能Vo。控制器5通过回授端COMP接收对应于输出电能Vo的回授信号Sf，且根据回授信号Sf提供脉宽调制信号PWM至功率开关Q。藉此，通过控制功率开关间隔地切换开启导通与关闭断路，控制器5可控制调制输出电能Vo，且稳定输出电能Vo的电压电平。外部供电电路4用以将外部电源电能Vin转换为输入电能Vhv，以对控制器5供电。具体地，外部供电电路4例如但不限于，可包括第一单向导通元件D1与第二单向导通元件D2，且第一单向导通元件D1与第二单向导通元件D2将交流的外部电源电能Vin转换为输入电能Vhv，以对控制器5供电。

辅助绕组266用以耦合初级侧绕组262，当功率开关Q切换开启导通与关闭断路时，辅助绕组266会提供绕线组电能Vaux至内部供电电路3的储能电容C，以拉高储能电容C上所储存能量的电压电平。其中，内部供电电路3可包括第三单向导通元件D3。第三单向导通元件D3用以例如但不限于，将绕线组电能Vaux的负电压滤除，以符合控制器5的运作需求。

因此，储能电容C的电容电压Vc的储能来源可有二不同路径：

(1)当控制器5未完成启动，仍未提供脉宽调制信号PWM，使得功率开关Q尚无法运作切换开启导通与关闭断路时，辅助绕组266此时无法提供绕线组电能Vaux，故需由外部供电电路4传送输入电能Vhv对储能电容C充电；

(2)当控制器5完成启动，控制器5已能提供脉宽调制信号PWM使功率开关Q能正常运作时，辅助绕组266此时可提供绕线组电能Vaux，故内部供电电路3可传送绕线组电能Vaux对储能电容C充电。

值得一提，于本发明的一实施例中，单向导通元件D1～D3可以为二极管、闸流体等具有单向导通功能的元件。此外，于本发明的一实施例中，相较于现有的电解电容(例如22uF/50V)，储能电容C的种类可以选择非电解电容(例如0.1uF～1uF/50V)。例如但不限于，可选用容量较小的钽质电容，甚至仅使用无极性的陶瓷电容，具体无需使用电解电容的原因于后文将有进一步的说明。

进一步而言，于本发明的一实施例中，虽然图2所出示的转换电路100的电路架构系为隔离式的电源转换电路，但不以此为限。换言之，转换电路100也可以为非隔离式的电源转换电路(例如升压式转换电路或降压式转换电路)。变压器绕线组26可以由非隔离式的电源转换电路的功率电感与耦合功率电感的辅助绕组266所构成。如此，辅助绕组266同样可通过耦合功率电感而感应到绕线组电能Vaux，以进行后续延迟高压供电的控制。此外，于本发明的一实施例中，控制器5可以由集成电路(内部可以包含逻辑门、比较器等电路)封装而成的控制器，也可以为使用程序软件烧录而产生控制行为的可程序化控制器，其可作为控制器5的装置种类为本领域技术人员所熟知。

请参阅图3为本发明电容电压与控制器运作关系图，复配合参阅图2。在控制器5出厂前，针对储能电容C上电容电压Vc高低，可设定关联于控制器5运作状况的关闭电压阈值Vcc_OFF、启动电压阈值Vcc_ON、延迟充电阈值Vcc_CD及过电压阈值OVP(或称过电压保护，OverVoltage Protection；OVP)，且关闭电压阈值Vcc_OFF与过电压阈值OVP分别为控制器5所能正常运作的下限值与上限值。当电容电压Vc介于关闭电压阈值Vcc_OFF与过电压阈值OVP之间时，控制器5可维持在运作模式。当电容电压Vc低于关闭电压阈值Vcc_OFF时，控制器5脱离运作模式。当电容电压Vc高于过电压阈值OVP时，控制器5进行过电压保护的动作。其中，关闭电压阈值Vcc_OFF通常为控制器5所设定的欠压锁定(Undervoltage Lockout；UVLO)。

在时间t1，当未有外部电源电能Vin时，电容电压Vc为零，控制器5不运作。在时间t1～t2，当外部电源电能Vin刚接入时，外部供电电路4将外部电源电能Vin转换为输入电能Vhv。此时控制器5使高压启动端HV与操作电源端VD导通，且控制器5使输入电能Vhv以定电流方式对储能电容C充电，使电容电压Vc上升。此时，由于电容电压Vc尚未充电到启动电压阈值Vcc_ON，因此控制器5不运作，无法输出脉宽调制信号PWM控制功率开关Q。在时间t2时，电容电压Vc已上升达到启动电压阈值Vcc_ON，控制器5开始运作，且根据回授信号Sf提供脉宽调制信号PWM控制功率开关Q，以将整流电能Vb转换为输出电能Vo。

在时间t2～t3时，控制器5使输入电能Vhv持续以定电流方式对储能电容C充电来维持电容电压Vc。此时，控制器5也运作，因此辅助绕组266可通过耦合初级侧绕组262而提供绕线组电能Vaux，且对储能电容C充电。意即，在时间t2～t3时，输入电能Vhv与绕线组电能Vaux共同对储能电容C充电。本发明的主要目的及功效在于，于外部电源电能Vin接入，电容电压Vc于时间t2上升达到启动电压阈值Vcc_ON后，对储能电容C使用特殊的供电控制方式，使储能电容C不需要太大的电容量，即可维持控制器5的运作。因此，储能电容C可不需要使用成本较高、体积较大的电解电容，而是可以改选用容量较小的钽质电容，甚至仅使用无极性的陶瓷电容，即可维持控制器5正常运作。

具体而言，当电容电压Vc上升而达到启动电压阈值Vcc_ON时，控制器5可被启动而开始提供脉宽调制信号PWM。如图1的先前技术，在时间t2就关断输入电能Vhv的供电，仅由绕线组电能Vaux对储能电容C充电；如此在控制器5启动过程中(例如但不限于数百毫秒内)，可能因故(例如但不限于，负载重载)而导致电容电压Vc迅速降低到关闭电压阈值Vcc_OFF以下时，则控制器5被迫关闭而停止提供脉宽调制信号PWM，代表控制器5启动失败。

因此，本发明在时间t2时，当电容电压Vc上升而达到启动电压阈值Vcc_ON时，控制器5被启动而开始提供脉宽调制信号PWM，且同时开始计时延迟时段Td(实时间t2～t3，其例如但不限于，可以为60～100毫秒)。此时，输入电能Vhv与绕线组电能Vaux仍然共同对储能电容C充电。因此，本发明特点其中之一在于，即便负载200在此时的抽载较重，控制器5所消耗的功率较高时，仍然不会发生电容电压Vc不足的问题(即电容电压Vc迅速下降低于关闭电压阈值Vcc_OFF以下)，避免控制器5发生启动失败的风险。

在延迟时段Td对应的时段t2～t3中，有两种可能情境，控制器5可因应这两种情境做相应的控制：

(1)当电容电压Vc未达到延迟充电阈值Vcc_CD(例如：曲线C1)时，控制器5仍然使高压启动端HV与操作电源端VD保持导通。此时，控制器5使输入电能Vhv以定电流方式持续对储能电容C充电。其中，延迟充电阈值Vcc_CD高于启动电压阈值Vcc_ON。

(2)当电容电压Vc上升达到延迟充电阈值Vcc_CD(例如：曲线C2)时，控制器5中止输入电能Vhv以定电流方式对储能电容C充电。可选择性地改采用下列二种控制方式其中之一：

(2a)控制器5使高压启动端HV与操作电源端VD断开，使输入电能Vhv提早停止对储能电容C充电，仅由绕线组电能Vaux对储能电容C充电；或是

(2b)控制器5改变充电方式，即控制器5使输入电能Vhv中止定电流方式充电，而是改以定电压方式对储能电容C充电，直到延迟时段Td结束(实时间到达时间t3)，如此可避免电容电压Vc持续上升而达到电压阈值OVP。

当延迟时段Td届满后(例如：时点t3之后)，控制器5使高压启动端HV与操作电源端VD断开，使输入电能Vhv停止对储能电容C充电，仅由绕线组电能Vaux对储能电容C充电，如此可提供电源转换电路的运作效率。

值得一提，于本发明的一实施例中，较佳的延迟充电阈值Vcc_CD可以为二倍的关闭电压阈值Vcc_OFF。其除了可高于启动电压阈值Vcc_ON外，还离过电压阈值OVP有一小段距离，较不容易因电压过冲而碰触到过电压阈值OVP。举例而言，假设控制器5的关闭电压阈值Vcc_OFF为8V(即欠压锁定UVLO为8V)，且过电压阈值OVP为20V。因此，延迟充电阈值Vcc_CD可以设定为16V。如此，可高于15V的启动电压阈值Vcc_ON外，还离20V过电压阈值OVP仍保有4V的缓冲电压差距。

复参阅图3，本发明的特色在于，控制器5具有延迟时段校正模式(例如：曲线C3)，延迟时段校正模式可具有储能电容的电容校正与时段设定功能。于执行电容校正功能时，当电容电压Vc上升达到启动电压阈值Vcc_ON时(例如但不限于16V)，触发控制器5使高压启动端HV与操作电源端VD断开而暂停高压充电。此时，控制器5量测电容电压Vc自启动电压阈值Vcc_ON下降到达电压预定点Vcc_S(例如但不限于14V)的放电时段Tl(即曲线C3下降到时间t2”时)。其中，控制器5所设定的电压预定点Vcc_S高于关闭电压阈值Vcc_OFF。当放电时段Tl低于特定时间(例如但不限于，200nsec)，则判定储能电容C故障失效、印刷电路板缺件实际上未连接电容或所连接的储能电容C过小不符合规格所需。此时，控制器5终止高压充电而不启动运作。反之，当放电时段Tl高于特定时间，则判定控制器5所连接的储能电容C符合规格且正常运作。此时，控制器5恢复高压充电，让电容电压Vc自电压预定点Vcc_S继续上升，继续进行后续高压充电延迟关闭程序。具体地，控制器5工作消耗电流已知1mA～3mA(依不同驱动MOSFET产生差异)，故当输入电能Vhv与绕线组电能Vaux均未对储能电容C充电时，则储能电容C大小可用放电时段Tl算出而判断电容是否合乎规格。

于执行延迟时段Td设定功能时，控制器5利用量测电容电压Vc自启动电压阈值Vcc_ON下降到达电压预定点Vcc_S(例如但不限于14V)的放电时段Tl来设定延迟时段Td。假设当输入电能Vhv与绕线组电能Vaux均未对储能电容C充电时，电容电压Vc放电下降斜率保持相同，因此可推论电容电压Vc自启动电压阈值Vcc_ON(16V)放电下降8V而到达关闭电压阈值Vcc_OFF(8V)经过的放电时间为放电时段Tl(电压差2V＝16V-14V)的四倍；如此，即可将延迟时段Td设定为等于或长于四倍的放电时段Tl；亦即使延迟时段Td等于或长于电容电压Vc放电下降到达关闭电压阈值Vcc_OFF的预期经过时间。

请参阅图4为本发明具有延时高压供电的控制器的电路方块图，复配合参阅图2～3。控制器5系控制转换电路100将外部电源电能Vin转换为输出电能Vo，且当控制器5启动，电容电压Vc上升达到启动电压阈值Vcc_ON时，延长外部电源电能Vin对控制器5供电的时间。控制器5包括高压电源52、开关单元54、检测单元56及控制单元58。高压电源52通过控制器5的高压启动端HV耦接外部供电电路4，且外部供电电路4用以将外部电源电能Vin转换为输入电能Vhv。高压电源52用以根据输入电能Vhv产生电流源Is或电压源Vs，且根据电容电压Vc的状况，对应地提供电流源Is或电压源Vs。当外部电源电能Vin刚接入转换电路100时，控制器5尚未启动，高压电源52根据输入电能Vhv产生电流源Is。开关单元54的一端耦接高压电源52，且另一端通过操作电源端VD耦接转换电路100的储能电容C。开关单元54用以常闭导通，以使电流源Is通过开关单元54对储能电容C以定电流方式充电。

检测单元56耦接操作电源端VD，且用以检测操作电源端VD关联于储能电容C的电容电压Vc。控制单元58耦接检测单元56与开关单元54，且根据检测单元56所提供的信号得知电容电压Vc的大小，以根据电容电压Vc控制开关单元54导通或关断。其中，控制单元58包括电压控制单元582与计时控制单元584。电压控制单元582耦接检测单元56与开关单元54，且用以设定关闭电压阈值Vcc_OFF、启动电压阈值Vcc_ON、延迟充电阈值Vcc_CD及过电压阈值OVP。电压控制单元582用以比较电容电压Vc是否高于关闭电压阈值Vcc_OFF、启动电压阈值Vcc_ON、延迟充电阈值Vcc_CD或过电压阈值OVP，以使控制单元58根据比较结果控制开关单元54导通或关断。计时控制单元584检测单元56与开关单元54，且用以设定延迟时段Td，以在电容电压Vc上升而达到启动电压阈值Vcc_ON时，计时控制单元584开始计时延迟时段Td，以及使控制单元58根据时间是否到达延迟时段Td而控制开关单元54导通或关断。

其中，控制单元58控制开关单元54的导通或关断可以配合参阅图3。具体地，在电容电压Vc上升达到启动电压阈值Vcc_ON前，控制单元58皆使开关单元54常闭导通，且高压电源52皆提供电流源Is对储能电容C充电。而且，在电容电压Vc上升达到启动电压阈值Vcc_ON后，控制器5被启动而开始提供脉宽调制信号PWM，且同时开始计时延迟时段Td(实时间t2～t3)。

在延迟时段Td中(例如：时点t2～t3)，有两种可能情境，控制器5可因应这两种情境做相应的控制：

(1)当电容电压Vc未达到延迟充电阈值Vcc_CD(例如：曲线C1)时，控制单元58控制开关单元54保持导通，使电流源Is通过开关单元54对储能电容C持续以定电流方式充电。(2)当电容电压Vc上升达到延迟充电阈值Vcc_CD(例如：曲线C2)时，控制器5中止输入电能Vhv以定电流方式对储能电容C充电。可选择性地改采用下列二种控制方式其中之一：

(2a)控制单元58控制开关单元54断开高压启动端HV与操作电源端VD的连结，使输入电能Vhv停止对储能电容C充电，仅由绕线组电能Vaux对储能电容C充电；或是

(2b)高压电源52改变充电方式，即高压电源52中止提供电流源Is而中止定电流方式充电。然后，高压电源52改为根据输入电能Vhv产生电压源Vs，以定电压方式对储能电容C充电，直到延迟时段Td结束(实时间到达时间t3)，如此可避免电容电压Vc持续上升而碰触过电压阈值OVP。

当延迟时段Td结束(例如：时点t3之后)，控制单元58控制开关单元54断开高压启动端HV与操作电源端VD的连结，使输入电能Vhv停止对储能电容C充电，仅由绕线组电能Vaux对储能电容C充电。其中，当无需使用高压电源52时，高压电源52可选择性的关闭，以节省功率消耗。

于延迟时段校正模式下，当电容电压Vc上升达到启动电压阈值Vcc_ON时，触发控制单元58断开高压启动端HV与操作电源端VD的连结。控制单元58通过检测单元56的检测而得知电容电压Vc自启动电压阈值Vcc_ON下降到达电压预定点Vcc_S，且通过计时控制单元584得知电容电压Vc自启动电压阈值Vcc_ON下降到达电压预定点Vcc_S的放电点时段Tl。其中，电压控制单元582所设定的电压预定点Vcc_S高于关闭电压阈值Vcc_OFF。当放电时段Tl低于特定时间(例如但不限于，200nsec)，则判定储能电容C不符合规格所需。反之，当放电时段Tl高于特定时间，则判定控制单元58所连接的储能电容C符合规格且正常运作。在取得放电时段Tl后，控制单元58同时可以依放电时段Tl来设定延迟时段Td(例如：延迟时段Td为四倍的放电时段Tl)。

请参阅图5A为本发明控制器的延时高压供电方法的启动方法流程图、图5B为本发明控制器的延时高压供电方法的控制方法第一实施例流程图、图5C为本发明控制器的延时高压供电方法的控制方法第二实施例流程图，复配合参阅图2～4。延时高压供电方法系使用控制器5控制转换电路100将外部电源电能Vin转换为输出电能Vo，且延长外部电源电能Vin对控制器5供电的时间。延时高压供电方法包括，通过外部供电电路将外部电源电能转换为输入电能，且高压启动端接收输入电能，以根据输入电能产生电流源(S100)。较佳的实施方式为，在转换电路100接入外部电源电能Vin而启动时，高压电源52通过控制器5的高压启动端HV耦接外部供电电路4，且外部供电电路4用以将外部电源电能Vin转换为输入电能Vhv。此时，高压电源52用以根据输入电能Vhv产生电流源Is。然后，控制电流源通过操作电源端VD对储能电容以定电流方式充电(S120)。较佳的实施方式为，通过开关单元54常闭导通，以使电流源Is通过开关单元54对储能电容C以定电流方式充电。然后，检测关联于储能电容的电容电压Vc(S140)。较佳的实施方式为，检测单元56耦接操作电源端VD，且用以检测操作电源端VD关联于储能电容C的电容电压Vc。

然后，进入图5B或图5C的控制器5的主要控制方法流程。图5B系控制器5一实施例的主要控制方法流程图，在图5B中控制单元58主要系使用电压控制单元582比较电容电压Vc是否高于关闭电压阈值Vcc_OFF、启动电压阈值Vcc_ON、延迟充电阈值Vcc_CD或过电压阈值OVP，且使用计时控制单元584计时延迟时段Td。控制方法流程图包括，首先在步骤S200中，判断电容电压Vc是否低于关闭电压阈值Vcc_OFF。当电容电压Vc低于关闭电压阈值Vcc_OFF时，则执行步骤S220，控制电流源Is对储能电容C以定电流方式充电。在步骤S240中，判断电容电压Vc是否高于启动电压阈值Vcc_ON。若是，则执行步骤S260，开始计时延迟时段Td。若否，则返回步骤S220。

在步骤S270中，当刚开始计时延迟时段Td，维持以电流源Is对储能电容C以定电流方式充电。在步骤S280～S300中，分别判断延迟时段Td是否届满，或电容电压Vc是否上升达到延迟充电阈值Vcc_CD。当步骤S280与步骤S300两者判断结果皆为否，则返回步骤S270，维持以电流源Is对储能电容C以定电流方式充电。当步骤S280与步骤S300两者判断结果其中之一为是，则执行步骤S320，控制输入电能Vhv停止对储能电容C充电，且返回步骤S200。其中，步骤S280与S300系可相互对调，即可先判断是否达到延迟充电阈值Vcc_CD，后判断是否到达延迟时段Td。

在步骤S200中，若判断结果为否时，则代表控制器5可能已正常启动，辅助绕组266通过内部供电电路3对储能电容C充电而能稳定地提供控制器5运作所需电力。因此，若判断结果为否时，则可以直接进入步骤S320。

图5C系控制器5另一实施例的主要控制方法流程图，在图5C中，凡与图5B具有相同标号者的步骤动作内容相同。差异在于步骤S305、310，若步骤S300判断结果为是时，则执行步骤S305，改为由电压源Vs对储能电容C以定电压方式充电。于步骤S310，判断延迟时段Td是否届满；若延迟时段Td未届满，判断结果为否，则返回步骤S305，维持以定电压方式对储能电容C充电；若步骤S310判断结果为是，则执行步骤S320。值得一提，于本发明的一实施例中，图5A～5C的步骤不限定仅能使用图4的单元或元件实施，只要使用可达成图5A～5C的步骤所描述动作的元件皆应包含在本实施例的范畴当中。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种具有延迟高压供电的转换电路，其特征在于，包括：

一变压器绕线组；

一内部供电电路，包括一储能电容，耦接于该变压器绕线组，该变压器绕线组提供一绕线组电能对该储能电容充电；

一外部供电电路，接收一外部电源电能，且用以转换该外部电源电能为一输入电能；

一控制器，包括一高压启动端与一操作电源端，该高压启动端耦接于该外部供电电路，该操作电源端耦接于该内部供电电路；

其中，当该储能电容的一电容电压低于一启动电压阈值时，该控制器使该高压启动端与该操作电源端导通，使该输入电能以一定电流方式对该储能电容充电，而使该电容电压上升；

其中，当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，触发该控制器开始计时一延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，该控制器使该高压启动端与该操作电源端保持导通，该输入电能以该定电流方式对该储能电容充电，该延迟充电阈值高于该启动电压阈值；

其中，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该控制器中止该输入电能以该定电流方式对该储能电容充电。

2.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，其中当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该控制器使该高压启动端与该操作电源端断开，该输入电能停止对该储能电容充电。

3.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，其中当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该控制器使该输入电能中止该定电流方式充电，且改以一定电压方式对该储能电容充电。

4.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，其中当于该延迟时段届满后，该控制器使该高压启动端与该操作电源端断开，该输入电能停止对该储能电容充电。

5.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，其中当该电容电压高于一关闭电压阈值时，该控制器可维持在一运作模式；当该电容电压低于该关闭电压阈值时，该控制器脱离该运作模式；该关闭电压阈值小于该启动电压阈值。

6.如权利要求1所述的转换电路，其特征在于，其中该变压器绕线组包括一初级侧绕组及一辅助绕组，该转换电路更包括：

一整流电路，耦接该外部供电电路，且用以将该外部电源电能转换为一整流电能，且该初级侧绕组耦接该整流电路；及

一功率开关，耦接该初级侧绕组，且根据该转换电路的一输出电能的一输出回授来控制该功率开关的切换，以稳定该输出电能；

其中，该辅助绕组用以耦合该初级侧绕组，以根据该功率开关的切换提供该绕线组电能至该储能电容。

7.一种具有延迟高压供电的转换电路，其特征在于，包括：

一变压器绕线组；

一内部供电电路，包括一储能电容，耦接于该变压器绕线组，该变压器绕线组提供一绕线组电能对该储能电容充电；

一外部供电电路，接收一外部电源电能，且用以转换该外部电源电能为一输入电能；

一控制器，包括一高压启动端与一操作电源端，该高压启动端耦接于该外部供电电路，该操作电源端耦接于该内部供电电路；

其中，该控制器具有一延迟时段校正模式，该延迟时段校正模式系对该储能电容进行一电容校正；于该延迟时段校正模式下当该储能电容的一电容电压低于一启动电压阈值时，该控制器使该高压启动端与该操作电源端导通，使该输入电能对该储能电容充电，而使该电容电压上升；

当该电容电压上升达到该启动电压阈值时，触发该控制器使该高压启动端与该操作电源端断开，并量测该电容电压自该启动电压阈值下降到达一电压预定点的一放电时段，该控制器根据该放电时段来设定一延迟时段；

当该控制器未操作于该延迟时段校正模式，且当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，触发该控制器开始计时该延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，该控制器使该高压启动端与该操作电源端保持导通，该输入电能以一定电流方式对该储能电容充电。

8.一种具有延时高压供电的控制器，控制一转换电路将一外部电源电能转换为一输出电能，且延长该外部电源电能对该控制器供电的时间，其特征在于，该控制器包括：

一高压电源，通过一高压启动端耦接该转换电路的一外部供电电路，该外部供电电路用以将该外部电源电能转换为一输入电能，且该高压电源用以根据该输入电能产生一电流源；

一开关单元，一端耦接该高压电源，且另一端通过一操作电源端耦接该转换电路的一储能电容；该开关单元用以常闭导通，以使该电流源通过该开关单元对该储能电容以一定电流方式充电；

一检测单元，耦接该操作电源端，且用以检测该操作电源端关联于该储能电容的一电容电压；及

一控制单元，耦接该检测单元与该开关单元，且当该电容电压上升而达到一启动电压阈值时，触发该控制单元开始计时一延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，该控制单元使该高压启动端与该操作电源端保持导通，使该电流源通过该开关单元对该储能电容以一定电流方式充电；

其中，该延迟充电阈值高于该启动电压阈值；当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该高压电源中止该电流源以该定电流方式对该储能电容充电。

9.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，其中当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该控制单元控制该开关单元断开该高压启动端与该操作电源端的连结，该输入电能停止对该储能电容充电。

10.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，其中当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，该高压电源中止提供该电流源而终止该定电流方式充电，且该高压电源根据该输入电能产生一电压源，以一定电压方式对该储能电容充电。

11.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，其中当于该延迟时段届满后，该控制单元控制该开关单元断开该高压启动端与该操作电源端的连结，该输入电能停止对该储能电容充电。

12.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，其中该控制单元包括：

一电压控制单元，耦接该检测单元与该开关单元，且用以设定该启动电压阈值与该延迟充电阈值，该电压控制单元用以比较该电容电压是否高于该启动电压阈值与该延迟充电阈值。

13.如权利要求8所述的控制器，其特征在于，其中该控制单元包括：

一计时控制单元，耦接该检测单元与该开关单元，该计时控制单元用以设定该延迟时段，且当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，该计时控制单元开始计时该延迟时段。

14.一种具有延时高压供电的控制器，控制一转换电路将一外部电源电能转换为一输出电能，且延长该外部电源电能对该控制器供电的时间，其特征在于，该控制器包括：

一高压电源，通过一高压启动端耦接该转换电路的一外部供电电路，该外部供电电路用以将该外部电源电能转换为一输入电能，且该高压电源用以根据该输入电能产生一电流源；

一开关单元，一端耦接该高压电源，且另一端通过一操作电源端耦接该转换电路的一储能电容；该开关单元用以常闭导通，以使该电流源通过该开关单元对该储能电容充电；

一检测单元，耦接该操作电源端，且用以检测该操作电源端关联于该储能电容的一电容电压；及

一控制单元，耦接该检测单元与该开关单元，且该控制器具有一延迟时段校正模式，该延迟时段校正模式系对该储能电容进行一电容校正；

其中，于该延迟时段校正模式下，当该电容电压上升达到一启动电压阈值时，触发该控制单元控制该开关单元断开该高压启动端与该操作电源端的连结，并量测该电容电压自该启动电压阈值下降到达一电压预定点的一放电时段，该控制单元根据该放电时段来设定一延迟时段；

当该控制器未操作于该延迟时段校正模式，且当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，触发该控制单元开始计时该延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，该控制单元使该高压启动端与该操作电源端保持导通，使该电流源通过该开关单元对该储能电容以一定电流方式充电。

15.一种控制器的延时高压供电方法，使用一控制器控制一转换电路将一外部电源电能转换为一输出电能，且延长该外部电源电能对该控制器供电的时间；该控制器包括耦接该转换电路的一外部供电电路的一高压启动端与耦接一储能电容的一操作电源端，其特征在于，该延时高压供电方法包括：

通过该外部供电电路将该外部电源电能转换为一输入电能，且该高压启动端接收该输入电能，以根据该输入电能产生一电流源；

控制该电流源通过该操作电源端对该储能电容以一定电流方式充电；

检测关联于该储能电容的一电容电压；

当该电容电压上升而达到一启动电压阈值时，开始计时一延迟时段；

当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，控制该高压启动端与该操作电源端保持导通，使该电流源持续对该储能电容以一定电流方式充电；及

当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，中止该电流源以该定电流方式对该储能电容充电；

其中，该延迟充电阈值高于该启动电压阈值。

16.如权利要求15所述的延时高压供电方法，其特征在于，更包括：

当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，断开该高压启动端与该操作电源端的连结，使该输入电能停止对该储能电容充电。

17.如权利要求15所述的延时高压供电方法，其特征在于，更包括：

当该延迟时段尚未结束，且该电容电压上升而达到该延迟充电阈值时，中止提供该电流源而终止该定电流方式充电，且根据该输入电能产生一电压源，以一定电压方式对该储能电容充电。

18.如权利要求15所述的延时高压供电方法，其特征在于，更包括：

当于该延迟时段届满后，断开该高压启动端与该操作电源端的连结，使该输入电能停止对该储能电容充电。

19.如权利要求15所述的延时高压供电方法，其特征在于，更包括：

设定该启动电压阈值与该延迟充电阈值，且比较该电容电压是否高于该启动电压阈值与该延迟充电阈值；及

设定该延迟时段，当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，开始计时该延迟时段。

20.一种控制器的延时高压供电方法，使用一控制器控制一转换电路将一外部电源电能转换为一输出电能，且延长该外部电源电能对该控制器供电的时间；该控制器包括耦接该转换电路的一外部供电电路的一高压启动端与耦接一储能电容的一操作电源端，且该控制器具有一延迟时段校正模式，该延迟时段校正模式系对该储能电容进行一电容校正；其特征在于，该延时高压供电方法包括：

通过该外部供电电路将该外部电源电能转换为一输入电能，且该高压启动端接收该输入电能，以根据该输入电能产生一电流源；

控制该电流源通过该操作电源端对该储能电容充电；

检测关联于该储能电容的一电容电压；及

当该电容电压上升达到一启动电压阈值时，断开该高压启动端与该操作电源端的连结，并量测该电容电压自该启动电压阈值下降到达一电压预定点的一放电时段，且根据该放电时段来设定一延迟时段；

当未操作于该延迟时段校正模式，且当该电容电压上升而达到该启动电压阈值时，触发开始计时该延迟时段，当该延迟时段尚未结束，且该电容电压未达到一延迟充电阈值时，使该高压启动端与该操作电源端保持导通，该输入电能以一定电流方式对该储能电容充电。

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