CN114499192A - 调适性导通时间控制的电源控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调适性导通时间控制的电源控制系统，包含初级侧数字控制器、次级侧同步控制器、整流单元、电源单元、变压器单元、初级侧切换单元、次级侧切换单元、次级侧输出电容以及电流感测单元，用以实现返驰电源转换功能。尤其是，由次级侧同步控制器控制次级侧切换单元的打开及关闭而达到同步控制功能，其中初级侧数字控制器利用降低电流感测上限值的方式而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压，大幅改善整体的操作稳定性及耐用性。

Description

调适性导通时间控制的电源控制系统

技术领域

本发明有关于一种调适性导通时间控制的电源控制系统，尤其是在次级侧配置次级侧同步控制器、次级侧切换单元、次级侧输出电容以及电流感测单元，并由次级侧同步控制器控制次级侧切换单元的打开导通及关闭而达到同步控制功能，尤其，初级侧数字控制器利用降低电流感测上限值的方式而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压，大幅改善整体的操作稳定性及耐用性。

背景技术

由于不同电子装置需要特定的电源以提供所需的电力，所以需要高质量且高效率的电源的转换装置，当作电源供应器用，借以满足所需的电源，比如集成电路(IC)需要1.2V的低压直流电，电动马达需要12V的直流电，背光模块则需要数百伏以上的高压电源。在目前的电源供应器中，使用具脉波宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)特性的交换式电源供应器(Switching Power Supply)是最常用方式，因为在相同输出功率下，体积比线性电源供应器还小，同时转换效率也较高。

以返驰式(Flyback)电源转换器的交换式电源供应器为例，需要配置电源控制器以产生高速的PWM驱动信号，并搭配包含初级侧绕组以及次级侧绕组的变压器、切换单元、电流感测电阻、输出整流器、输出电容，其中变压器的初级侧绕组、切换单元、电流感测电阻是串接而形成初级侧回路，而变压器的次级侧绕组、输出整流器、输出电容是串接而形成次级侧回路，并由PWM驱动信号驱动连接初级侧绕组的切换单元，比如功率晶体管，进而以周期性方式快速打开、关闭切换单元而导通、切断流过切换单元的电流，使得变压器的次级侧绕组借感应初级侧绕组的电流而产生次级侧电流，并经输出整流器、输出电容的整流及滤波后产生稳定的输出电源，以供应负载运作。

此外，次级侧回路的输出整流器可单独使用整流二极管搭配输出电容，也可使用次级侧切换单元以及次级侧控制器搭配输出电容而实现整流功能，其中次级侧控制器可进一步达到同步整流功能。

由于初级侧的切换单元被初级侧的电源控制器关闭时，会对切换单元的汲极产生很大的尖峰电压而形成突波，造成电压压力(Voltage stress)或晶体管压力，常常导致切换单元工作不良或甚至损坏而失效，所以一般的现有技术中，需要外加缓冲器(snubber)电路以降低电压压力，比如使用大的电容器。同样的，对于使用次级侧控制器以达到同步整流的返驰式电源转换器而言，次级侧切换单元被次级侧控制器关闭时，也需要额外的缓冲器以降低电压压力。由于缓冲器需要承受相当大的突波，质量要求很严谨，因而整体成本大幅增加，同时也会占去相当大的电路板面积，使得终端应用产品很难再进一步缩小尺寸。

此外，如果是选用次级侧同步整流的架构，常会遇到初级侧、次级侧的切换单元在某些状况下发生同时导通而损毁，所以在次级侧上需要特别搭配挑选相对应的控制器，导致实际应用上缺乏弹性。

因此，非常需要一种新颖设计的调适性导通时间控制的电源控制系统，并在次级侧配置次级侧同步控制器、次级侧切换单元、次级侧输出电容以及电流感测单元，由次级侧同步控制器控制次级侧切换单元的打开导通及关闭而达到同步控制功能，尤其，初级侧数字控制器利用降低电流感测上限值的方式而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压，大幅改善整体的操作稳定性及耐用性以及降低晶体管压力或电压压力，借以克服现有技术中的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种调适性导通时间控制的电源控制系统，包含初级侧数字控制器、次级侧同步控制器、整流单元、电源单元、变压器单元、初级侧切换单元、次级侧切换单元、次级侧输出电容以及电流感测单元，用以实现返驰电源转换功能。

具体而言，初级侧数字控制器包含初级侧电源接脚、初级侧接地接脚、初级侧驱动接脚以及初级侧电流感测接脚，次级侧同步控制器包含次级侧驱动接脚、次级侧接地接脚以及次级侧电源接脚，而变压器单元可包含相互耦合的初级侧绕组以及次级侧绕组。

此外，初级侧切换单元以及次级侧切换单元可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管、或氮化镓场效晶体管(GaN(Gallium Nitride)FET)、或碳化硅-金氧半场效晶体管(SiC-MOSFET)。

上述的初级侧接地接脚是连接至初级侧接地电位，而次级侧接地接脚是连接至次级侧接地电位，且初级侧接地电位、次级侧接地电位可为相同的接地电位，或不相同的接地电位。

整流单元接收并整流外部输入电源后产生整流电源，而电源单元是接收外部输入电源，并且经处理后产生、输出电源电压，其中初级侧数字控制器经由初级侧电源接脚接收电源电压而运作，且电源电压是当作次级侧电源电压，并由次级侧同步控制器经次级侧电源接脚接收次级侧电源电压而运作。另外，初级侧绕组的一端连接整流单元以接收整流电源。

进一步，电流感测单元的一端连接至电流感测接脚，而电流感测单元的另一端连接至初级侧接地电位，且电流感测接脚产生电流感测信号，再者，电流感测信号经电流感测接脚而传送至初级侧数字控制器。

初级侧切换单元的汲极是连接初级侧绕组的另一端，初级侧切换单元的闸极是连接初级侧驱动接脚，且初级侧切换单元的源极是连接电流感测接脚。此外，次级侧切换单元的汲极是连接次级侧绕组的一端，次级侧绕组的另一端是连接次级侧接地电位，而次级侧切换单元的闸极是连接次级侧驱动接脚。

更加具体而言，次级侧输出电容的一端以及负载的一端是连接次级侧切换单元的源极，而次级侧输出电容的另一端以及负载的另一端是连接次级侧接地电位，并在次级侧切换单元的源极产生输出电源，以供电给负载。

尤其，初级侧数字控制器依据电流感测信号而产生初级侧驱动信号，且经由初级侧驱动接脚传送至初级侧切换单元的闸极，其中初级侧驱动信号本质上为脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号，并具有PWM频率，且包含周期性的导通位准以及关闭位准，用以周期性打开导通或关闭初级侧切换单元，并改变初级侧绕组的初级侧电流。

上述的次级侧绕组是利用与初级侧绕组之间的电磁感应作用而产生次级侧电流，并经次级侧同步控制器的控制而流过次级侧切换单元以及次级侧输出电容、负载。

更进一步而言，初级侧数字控制器可借弹性降低对应于电流感测信号的电流感测上限值，而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压，亦即晶体管压力或电压压力，其中电流感测上限值是指用以判断是否打开初级侧切换单元的判断值，换言之，初级侧切换单元是在电流感测信号达到电流感测上限值时被打开。

另外，次级侧同步控制器是依据次级侧电流或次级侧切换单元的汲极-源极跨压而产生次级侧驱动信号，且经由次级侧驱动接脚传送至次级侧切换单元的闸极，用以打开导通或关闭截止次级侧切换单元。

整体而言，本发明特别在次级侧配置次级侧同步控制器、次级侧切换单元、次级侧输出电容以及电流感测单元，并由次级侧同步控制器控制次级侧切换单元的打开导通及关闭而达到同步控制功能，尤其，初级侧数字控制器利用降低电流感测上限值的方式而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压，大幅改善整体的操作稳定性及耐用性。

本发明的另一目的在于提供一种调适性导通时间控制的电源控制系统，包含初级侧数字控制器、整流单元、电源单元、变压器单元、初级侧切换单元、次级侧整流二极管、次级侧输出电容以及电流感测单元，用以实现返驰电源转换功能。

具体而言，初级侧数字控制器包含初级侧电源接脚、初级侧接地接脚、初级侧驱动接脚以及初级侧电流感测接脚，且初级侧接地接脚是连接至初级侧接地电位。整流单元接收并整流外部输入电源后产生整流电源，而电源单元是接收外部输入电源，且经处理后产生并输出电源电压，且由电源接脚接收电源电压以供初级侧数字控制器而运作。

此外，变压器单元包含相互耦合的初级侧绕组以及次级侧绕组，且初级侧绕组的一端连接整流单元以接收整流电源，而初级侧切换单元的汲极是连接初级侧绕组的另一端，且初级侧切换单元的闸极是连接初级侧驱动接脚。

再者，电流感测单元的一端连接至电流感测接脚以及初级侧切换单元的源极，且电流感测单元的另一端连接至初级侧接地电位，并由电流感测接脚产生电流感测信号，且电流感测信号经电流感测接脚而传送至初级侧数字控制器。

上述的次级侧整流二极管的正极是连接次级侧绕组的一端，而次级侧输出电容的一端以及负载的一端是连接次级侧整流二极管的负极，次级侧绕组的另一端、次级侧输出电容的另一端以及负载的另一端是连接次级侧接地电位，次级侧整流二极管的负极产生输出电源，并供电给该负载。

同样的，初级侧数字控制器依据电流感测信号而产生初级侧驱动信号，且经由初级侧驱动接脚传送至初级侧切换单元的闸极，而且初级侧驱动信号为PWM信号，并具有PWM频率，且包含周期性的导通位准以及关闭位准，用以周期性打开导通或关闭初级侧切换单元，并改变初级侧绕组的初级侧电流。

另外，次级侧绕组是利用与初级侧绕组之间的电磁感应作用而产生次级侧电流，并经次级侧整流二极管而流至次级侧输出电容、负载。初级侧数字控制器借弹性降低对应于电流感测信号的电流感测上限值，进而降低初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及次级侧切换单元的次级侧汲源跨压。

上述的电流感测上限值是指用以判断是否打开初级侧切换单元的判断值，而初级侧切换单元是在电流感测信号达到电流感测上限值时被打开。

因此，可利用次级侧绕组、次级侧整流二极管、次级侧输出电容形成次级侧回路，借以配合初级侧回路而简化电路架构，同时利用初级侧数字控制器以展现出可产生稳定的输出电源而供应负载的电源控制功能，并进一步借弹性降低电流感测信号的电流感测上限值、调整初级侧切换单元的驱动力、进入准谐振模式、或调慢初级侧驱动信号的PWM频率的方式而降低初级侧切换单元的晶体管压力以及次级侧整流二极管的电压压力，确保整体操作的稳定性。

附图说明

图1表示本发明第一实施例调适性导通时间控制的电源控制系统的系统示意图。

图2表示本发明第一实施例调适性导通时间控制的电源控制系统的操作波形图。

图3表示本发明第二实施例调适性导通时间控制的电源控制系统的系统示意图。

附图标记说明：

10-初级侧数字控制器；12-次级侧同步控制器；20-整流单元；21-电源单元；30-变压器单元；40-电流感测单元；CE-次级侧输出电容；IP-初级侧电流；IS-次级侧电流；LP-初级侧绕组；LS-次级侧绕组；PGND-初级侧接地电位；QP-初级侧切换单元；QS-次级侧切换单元；RL-负载；SGND-次级侧接地电位；T1-初级侧电源接脚；T2-初级侧接地接脚；T3-初级侧驱动接脚；T4-电流感测接脚；TSD-次级侧驱动接脚；TSG-次级侧接地接脚；TSV-次级侧电源接脚；VAC-外部输入电源；VCS-电流感测信号；VDD-电源电压；VIN-整流电源；VOUT-输出电源；VPD-初级侧驱动信号；VSD-次级侧驱动信号；VSV-次级侧电源电压。

具体实施方式

以下配合图标及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使熟习本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

请参阅图1，本发明第一实施例调适性导通时间控制的电源控制系统的系统示意图。如图1所示，本发明第一实施例的调适性导通时间控制的电源控制系统包含初级侧数字控制器10、次级侧同步控制器12、整流单元20、电源单元21、变压器单元30、初级侧切换单元QP、次级侧切换单元QS、次级侧输出电容CE以及电流感测单元40，用以实现返驰(Flyback)电源转换功能。

具体而言，初级侧数字控制器10包含初级侧电源接脚T1、初级侧接地接脚T2、初级侧驱动接脚T3以及初级侧电流感测接脚T4，次级侧同步控制器12包含次级侧驱动接脚TSD、次级侧接地接脚TSG以及次级侧电源接脚TSV，而变压器单元30可包含相互耦合的初级侧绕组LP以及次级侧绕组LS。此外，初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)晶体管、或氮化镓场效晶体管(GaN(Gallium Nitride)FET)、或碳化硅-金氧半场效晶体管(SiC-MOSFET)。

进一步，整流单元20接收外部输入电源VAC，并对外部输入电源VAC整流后产生整流电源VIN，而电源单元21也接收外部输入电源VAC，并经处理后产生、输出电源电压VDD，且由电源接脚T1接收电源电压VDD以供初级侧数字控制器10运作。同样的，次级侧同步控制器12也可由次级侧电源接脚TSV接收由电源单元21所输出的电源电压VDD，当作所需的次级侧电源电压VSV而运作，或者，额外配置类似于电源单元21的次级侧电源单元(图中未显示)，以供次级侧同步控制器12运作。由于电源单元21以及次级侧电源单元都是属于常用的现有技术，因此在下文中并不作详细的说明。

此外，初级侧数字控制器10的初级侧接地接脚T2是连接至初级侧接地电位PGND，而次级侧同步控制器12的次级侧接地接脚TSG是连接至次级侧接地电位SGND，其中初级侧接地电位PGND以及次级侧接地电位SGND可为相同的接地电位，或不同的接地电位，视应用环境而定。

初级侧绕组LP的一端是连接整流单元20以接收整流电源VIN，且初级侧切换单元QP的汲极连接初级侧绕组LP的另一端，初级侧切换单元QP的闸极连接初级侧数字控制器10的初级侧驱动接脚T3，再者，初级侧切换单元QP的源极是连接初级侧数字控制器10的电流感测接脚T4。此外，电流感测单元40的一端连接至电流感测接脚T4，而电流感测单元40的另一端连接至初级侧接地电位PGND，且在电流感测接脚T4产生电流感测信号VCS。

进一步，初级侧数字控制器10经电流感测接脚T4接收来自电流感测单元40的电流感测信号VCS，并依据电流感测信号VCS而产生初级侧驱动信号VPD，且经由初级侧驱动接脚T3传送至初级侧切换单元QP的闸极，用以控制初级侧切换单元QP的打开导通及关闭，实现开关，因而改变初级侧绕组LP的初级侧电流IP。进一步而言，上述的初级侧驱动信号VPD本质上为脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)信号，并具有特定的PWM频率，且包含周期性的导通位准以及关闭位准，用以周期性打开导通或关闭初级侧切换单元QP，并改变初级侧绕组LP的初级侧电流IP。

在次级侧，次级侧绕组LS的一端是连接次级侧切换单元QS的汲极，而次级侧绕组LS的另一端连接次级侧接地电位SGND，且次级侧切换单元QS的闸极连接次级侧同步控制器12的次级侧驱动接脚TSD，而次级侧切换单元QS的源极连接次级侧输出电容CE的一端以及负载RL的一端，此外，次级侧输出电容CE的另一端以及负载RL的另一端是连接次级侧接地电位SGND。尤其，在次级侧切换单元QS的源极产生稳定的输出电源VOUT，并供电给负载RL。

再者，次级侧绕组LS是利用与初级侧绕组LP之间的电磁感应作用而产生次级侧电流IS，并经次级侧同步控制器12的控制而流过次级侧切换单元QS以及次级侧输出电容CE、负载RL，且次级侧输出电容CE、负载RL是相互并联连接后而串接至次级侧切换单元QS。

整体而言，整流单元20、变压器单元30的初级侧绕组LP、初级侧切换单元QP以及电流感测单元40形成初级侧回路，并由初级侧数字控制器10控制初级侧切换单元QP的打开导通或关闭截止，借以控制流过初级侧回路的导通电流，而另一方面，变压器单元30的次级侧绕组LS、次级侧切换单元QS、次级侧输出电容CE形成次级侧回路，并由次级侧同步控制器12控制次级侧切换单元QS的打开导通或关闭截止，借以控制流过次级侧回路的导通电流而达到同步整流，并搭配次级侧输出电容CE而产生稳定的输出电源VOUT以供应负载RL。

换言之，初级侧数字控制器10控制初级侧回路的电流，并经变压器单元30借电磁感应作用而产生次级侧回路的电流而由次级侧同步控制器12配合、控制。

进一步具体而言，次级侧同步控制器12依据次级侧电流IS或次级侧切换单元QS的汲极-源极跨压而产生次级侧驱动信号VSD，并经由次级侧驱动接脚TSD而传送至次级侧切换单元QS的闸极，借以控制次级侧切换单元QS的打开导通或关闭截止。例如，次级侧同步控制器12是在次级侧电流IS为负时，亦即由次级侧绕组LS流向次级侧切换单元QS时，或是次级侧切换单元QS的汲极-源极跨压为正时，借次级侧驱动信号VSD打开导通次级侧切换单元QS，并在次级侧电流IS为正时，亦即由次级侧切换单元QS流向次级侧绕组LS时，或是次级侧切换单元QS的汲极-源极跨压为负时，借次级侧驱动信号VSD关闭截止次级侧切换单元QS。

为进一步降低次级侧绕组LS至负载RL间因次级侧切换单元QS的导通电阻所造成的压降，可借并联多个次级侧切换单元QS而由次级侧驱动信号VSD驱动，使得之间的整体有效电阻大幅降低。

要注意的是，上述次级侧同步控制器12侦测次级侧电流IS或次级侧切换单元QS的汲极-源极跨压的技术是属于一般现有技术，比如使用比较器，并配置额外的接脚，因而下文中不作详细说明。

进一步参考图2，本发明第一实施例电源控制系统的操作波形图，主要是显示初级侧驱动信号VPD、次级侧驱动信号VSD、初级侧切换单元QP的初级侧汲源跨压PDS、次级侧切换单元QS的次级侧汲源跨压SDS以及电流感测信号VCS。

在本实施例中，选择初级侧切换单元QP为N信道金氧半晶体管(NMOS)，而次级侧切换单元QS是P信道金氧半晶体管(PMOS)，因此，初级侧切换单元QP是在初级侧汲源跨压PDS为高位准时被打开，而次级侧切换单元QS是在次级侧汲源跨压SDS为低位准时被打开，当然初级侧切换单元QP、次级侧切换单元QS也可为其他晶体管，不过只要初级侧驱动信号VPD、次级侧驱动信号VSD打开初级侧切换单元QP、次级侧切换单元QS的方式符合上述的技术特性，则应仍属于本发明的范围。

特别要注意的是，图2中初级侧汲源跨压PDS的标示区域A以及次级侧汲源跨压SDS的标示区域B是分别表示初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS在关闭时，所承受的晶体管压力(MOS Stress)，具有尖峰突波。

更加具体而言，为降低初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力，本发明的初级侧数字控制器10可借弹性降低电流感测信号VCS的电流感测上限值VL而达成，其中电流感测上限值VL是指用以判断是否打开初级侧切换单元QP的判断值，亦即，当电流感测信号VCS达到电流感测上限值VL时，才打开初级侧切换单元QP。整体而言，电流感测上限值VL越小时，初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力越小。

此外，初级侧数字控制器10还可借调整初级侧切换单元QP的驱动力、进入准谐振模式(QR mode)、或调慢初级侧驱动信号VPD的PWM频率而降低次级侧切换单元QS的晶体管压力。

关于调整初级侧切换单元QP的驱动力，主要是指调整初级侧驱动信号VPD的导通位准，亦即，导通位准愈高，驱动力也愈高，而初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力越高。

如果是进入准谐振模式，亦即，初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS都是在个别的汲极电压下降至最低时才打开，不仅可降低切换损失而提高整体的电源转换效率，还同时能减轻初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力。

由于初级侧驱动信号VPD的PWM频率越高时，初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS所承受的晶体管压力越频繁，所以适当调慢PWM频率也具有减轻初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力的功效。

要注意的是，调整驱动力、准谐振模式、调慢PWM频率的作法都是常用的现有技术，因而下文中不作详细解释。

再者，初级侧数字控制器10可进一步弹性调整初级侧切换单元QP的最大工作(maximum duty)或最小关闭时间(minimum off time)，借以配合次级侧同步控制器12的不同最小打开时间(minimum on time)，进而确保初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS不会同时导通，换言之，初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS之间的导通是一直保持延迟TD而隔离开，同时，降低二次侧的反压，亦即初级侧切换单元QP以及次级侧切换单元QS的晶体管压力。

举例而言，为达到延迟TD的另一实际作法是，次级侧同步控制器12可在次级侧回路的电流为正时，先等待延迟TD，之后才打开导通次级侧切换单元QS，由于次级侧同步控制器12本身为数字电路所构成，比如使用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或微控制器(Micro Controller，MCU)，搭配软件程序或韧体程序而实现，所以延迟TD可预先储存于储存媒介中，比如内存或中央处理器、微控制器的缓存器，并由外部装置设定或依据目前应育特性而随时更新。因此，应用上相当便利而有弹性。

请进一步参考图3，本发明第二实施例调适性导通时间控制的电源控制系统的系统示意图。如图3所示，本发明第二实施例的调适性导通时间控制的电源控制系统包含初级侧数字控制器10、整流单元20、电源单元21、变压器单元30、初级侧切换单元QP、次级侧整流二极管DO、次级侧输出电容CE以及电流感测单元40，用以实现返驰电源转换功能。

要注意的是，本发明第二实施例调适性导通时间控制的电源控制系统是类似于第一实施例调适性导通时间控制的电源控制系统，而主要的差异在于第二实施例的电源控制系统是市用次级侧整流二极管DO以取代第一实施例电源控制系统的次级侧切换单元QS，同时还省略次级侧同步控制器12。

整体而言，第二实施例的上述整流单元20、变压器单元30的初级侧绕组LP、初级侧切换单元QP以及电流感测单元40形成初级侧回路，并由初级侧数字控制器10控制初级侧切换单元QP的打开导通或关闭截止，借以控制流过初级侧回路的导通电流，本质上是等同于第一实施例初级侧回路的特征，因而下文中不再赘述。

另一方面，第二实施例的上述变压器单元30的次级侧绕组LS、次级侧整流二极管DO、次级侧输出电容CE形成次级侧回路，并由次级侧整流二极管DO控制流过次级侧回路的导通电流而达到整流功效，并搭配次级侧输出电容CE而产生稳定的输出电源VOUT以供应负载RL。

换言之，初级侧数字控制器10控制初级侧回路的电流，并经变压器单元30借电磁感应作用而产生次级侧回路的电流，再由次级侧整流二极管DO整流，并经次级侧输出电容CE滤波，进而产生所需的输出电源VOUT。

同样的，初级侧数字控制器10经电流感测接脚T4接收来自电流感测单元40的电流感测信号VCS，并依据电流感测信号VCS而产生本质上为脉冲宽度调变(PWM)信号读初级侧驱动信号VPD，且经由初级侧驱动接脚T3传送至初级侧切换单元QP的闸极，用以控制初级侧切换单元QP的打开导通及关闭。尤其，初级侧数字控制器10还可借调整初级侧切换单元QP的驱动力、进入准谐振模式(QR mode)、或调慢初级侧驱动信号VPD的PWM频率而降低初级侧切换单元QP的晶体管压力。

由于第二实施例的其余组件特性是等同于第一实施例，因而下文中不再赘述。

要注意的是，对比于第一实施例中使用次级侧同步控制器12控制次级侧切换单元QS的手段，由于第二实施例的次级侧整流二极管DO在导通时会产生约0.7V的压降，所以功率消耗会较大，但是整体电路架构更为简单，使用组件数目较少，对于电路板的布局配置较为有利，且成本较低，因此对于特定的应用市场仍然具相当的竞争力。

综合而言，本发明的特点主要在于利用整流单元、初级侧绕组、初级侧切换单元以及电流感测单元形成初级侧回路，并利用次级侧绕组、次级侧切换单元、次级侧输出电容形成次级侧回路，且由初级侧数字控制器控制初级侧切换单元的打开导通或关闭截止，借以控制流过初级侧回路的导通电流，并由次级侧同步控制器控制次级侧切换单元的打开导通或关闭截止，借以控制流过次级侧回路的导通电流而达到同步整流，并搭配次级侧输出电容而产生稳定的输出电源以供应负载。

再者，利用初级侧数字控制器以及次级侧同步控制器分别控制初级侧切换单元以及次级侧切换单元，借以避免同时导通，并保持一段延迟，改善操作的安全性及稳定性。

尤其是，初级侧数字控制器借弹性降低电流感测信号的电流感测上限值而降低初级侧切换单元以及次级侧切换单元的晶体管压力，或者，可借调整初级侧切换单元的驱动力、进入准谐振模式、或调慢初级侧驱动信号的PWM频率而达成。

此外，本发明的另一特点主要在于利用次级侧绕组、次级侧整流二极管、次级侧输出电容形成次级侧回路，借以配合初级侧回路而简化电路架构，同时展现产生稳定输出电源以供应负载的电源控制功能。另外，初级侧数字控制器借弹性降低电流感测信号的电流感测上限值、借调整初级侧切换单元的驱动力、进入准谐振模式、或调慢初级侧驱动信号的PWM频率而降低次级侧整流二极管的电压压力，确保整体操作的稳定性。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种调适性导通时间控制的电源控制系统，用以实现一返驰电源转换功能，其特征在于，包括：

一初级侧数字控制器，包含一初级侧电源接脚、一初级侧接地接脚、一初级侧驱动接脚以及一初级侧电流感测接脚，所述初级侧接地接脚是连接至一初级侧接地电位；

一次级侧同步控制器，包含一次级侧驱动接脚、一次级侧接地接脚以及一次级侧电源接脚，所述次级侧接地接脚是连接至一次级侧接地电位；

一整流单元，接收并整流一外部输入电源后产生一整流电源；

一电源单元，接收所述外部输入电源，且经处理后产生并输出一电源电压，所述初级侧数字控制器经由所述初级侧电源接脚接收所述电源电压而运作，且所述电源电压是当作一次级侧电源电压，并由所述次级侧同步控制器经所述次级侧电源接脚接收次级侧电源电压而运作；

一变压器单元，包含相互耦合的一初级侧绕组以及一次级侧绕组，所述初级侧绕组的一端连接所述整流单元以接收所述整流电源；

一初级侧切换单元，所述初级侧切换单元的一汲极是连接所述初级侧绕组的一另一端，所述初级侧切换单元的一闸极是连接所述初级侧驱动接脚；

一电流感测单元，所述电流感测单元的一端连接至所述电流感测接脚以及所述初级侧切换单元的一源极，所述电流感测单元的一另一端连接至所述初级侧接地电位，所述电流感测接脚产生一电流感测信号，所述电流感测信号经所述电流感测接脚而传送至所述初级侧数字控制器；

一次级侧切换单元，所述次级侧切换单元的一汲极是连接所述次级侧绕组的一端，所述次级侧绕组的一另一端是连接所述次级侧接地电位，所述次级侧切换单元的一闸极是连接所述次级侧驱动接脚；以及

一次级侧输出电容，所述次级侧输出电容的一端以及一负载的一端是连接所述次级侧切换单元的一源极，所述次级侧输出电容的一另一端以及所述负载的一另一端是连接所述次级侧接地电位，在所述次级侧切换单元的源极产生一输出电源，并供电给所述负载；

其中，所述初级侧数字控制器依据所述电流感测信号而产生一初级侧驱动信号，且经由所述初级侧驱动接脚传送至所述初级侧切换单元的闸极，所述初级侧驱动信号为一脉冲宽度调变PWM信号，并具有一PWM频率，且包含周期性的一导通位准以及一关闭位准，用以周期性打开导通或关闭所述初级侧切换单元，并改变所述初级侧绕组的一初级侧电流，所述次级侧绕组是利用与所述初级侧绕组之间的电磁感应作用而产生一次级侧电流，并经所述次级侧同步控制器的控制而流过所述次级侧切换单元以及所述次级侧输出电容、所述负载，所述初级侧数字控制器借弹性降低对应于所述电流感测信号的一电流感测上限值，而降低所述初级侧切换单元的一初级侧汲源跨压以及所述次级侧切换单元的一次级侧汲源跨压，所述电流感测上限值是指用以判断是否打开所述初级侧切换单元的一判断值，所述初级侧切换单元是在所述电流感测信号达到所述电流感测上限值时被打开，所述次级侧同步控制器是依据所述次级侧电流或所述次级侧切换单元的汲极-源极跨压而产生一次级侧驱动信号，且经由所述次级侧驱动接脚传送至所述次级侧切换单元的闸极，用以打开导通或关闭截止次级侧切换单元。

2.根据权利要求1所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧切换单元以及所述次级侧切换单元包含一金氧半晶体管、或一氮化镓场效晶体管、或一碳化硅-金氧半场效晶体管。

3.根据权利要求1所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述次级侧同步控制器是在所述次级侧电流由所述次级侧绕组流向所述次级侧切换单元时，或是在所述次级侧切换单元的汲极-源极跨压为正时，借所述次级侧驱动信号以打开导通所述次级侧切换单元，并在所述次级侧电流由所述次级侧切换单元流向所述次级侧绕组时，或是在所述次级侧切换单元的汲极-源极跨压为负时，借所述次级侧驱动信号以关闭截止所述次级侧切换单元。

4.根据权利要求3所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧数字控制器还借调整所述初级侧切换单元的一驱动力、进入准谐振模式、或调慢所述初级侧驱动信号的PWM频率而降低所述次级侧切换单元的次级侧汲源跨压。

5.根据权利要求1所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧数字控制器还借调整所述初级侧切换单元的一最大工作或一最小关闭时间而配合所述次级侧同步控制器的一不同最小打开时间，进而确保所述初级侧切换单元以及所述次级侧切换单元不会同时被导通，并降低所述初级侧切换单元的初级侧汲源跨压以及所述次级侧切换单元的一次级侧汲源跨压。

6.一种调适性导通时间控制的电源控制系统，用以实现一返驰电源转换功能，其特征在于，包含：

一初级侧数字控制器，包含一初级侧电源接脚、一初级侧接地接脚、一初级侧驱动接脚以及一初级侧电流感测接脚，所述初级侧接地接脚是连接至一初级侧接地电位；

一整流单元，接收并整流一外部输入电源后产生一整流电源；

一电源单元，接收所述外部输入电源，且经处理后产生并输出一电源电压，所述电源接脚接收所述电源电压以供所述初级侧数字控制器；

一变压器单元，包含相互耦合的一初级侧绕组以及一次级侧绕组，所述初级侧绕组的一端连接所述整流单元以接收所述整流电源；

一初级侧切换单元，所述初级侧切换单元的一汲极是连接所述初级侧绕组的一另一端，所述初级侧切换单元的一闸极是连接所述初级侧驱动接脚；

一电流感测单元，所述电流感测单元的一端连接至所述电流感测接脚以及所述初级侧切换单元的一源极，所述电流感测单元的一另一端连接至所述初级侧接地电位，所述电流感测接脚产生一电流感测信号，所述电流感测信号经所述电流感测接脚而传送至所述初级侧数字控制器；

一次级侧整流二极管，所述次级侧整流二极管的一正极是连接所述次级侧绕组的一端；以及

一次级侧输出电容，所述次级侧输出电容的一端以及一负载的一端是连接所述次级侧整流二极管的一负极，所述次级侧绕组的一另一端、所述次级侧输出电容的一另一端以及所述负载的一另一端是连接一所述次级侧接地电位，所述次级侧整流二极管的负极产生一输出电源，并供电给所述负载；

其中，所述初级侧数字控制器依据所述电流感测信号而产生一初级侧驱动信号，且经由所述初级侧驱动接脚传送至所述初级侧切换单元的闸极，所述初级侧驱动信号为一脉冲宽度调变PWM信号，并具有一PWM频率，且包含周期性的一导通位准以及一关闭位准，用以周期性打开导通或关闭所述初级侧切换单元，并改变所述初级侧绕组的一初级侧电流，所述次级侧绕组是利用与所述初级侧绕组之间的电磁感应作用而产生一次级侧电流，并经所述次级侧整流二极管而流至所述次级侧输出电容、所述负载，所述初级侧数字控制器借弹性降低对应于所述电流感测信号的一电流感测上限值，而降低所述初级侧切换单元的一初级侧汲源跨压以及所述次级侧切换单元的一次级侧汲源跨压，所述电流感测上限值是指用以判断是否打开所述初级侧切换单元的一判断值，所述初级侧切换单元是在所述电流感测信号达到所述电流感测上限值时被打开。

7.根据权利要求6所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧切换单元包含一金氧半晶体管、或一氮化镓场效晶体管、或一碳化硅-金氧半场效晶体管。

8.根据权利要求6所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧数字控制器还借调整所述初级侧切换单元的一驱动力而降低所述初级侧切换单元的初级侧汲源跨压。

9.根据权利要求6所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧数字控制器还借进入准谐振模式而降低所述初级侧切换单元的初级侧汲源跨压。

10.根据权利要求6所述的调适性导通时间控制的电源控制系统，其特征在于，所述初级侧数字控制器还借调慢所述初级侧驱动信号的PWM频率而降低所述初级侧切换单元的初级侧汲源跨压。

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