CN115224943A - 突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法 - Google Patents

突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种突波抑制电路、功率转换器，及突波抑制电路的控制方法，所述突波抑制电路包括：一宽带隙晶体管、一第一晶体管、一钳位电路，以及一电容器。宽带隙晶体管为耗尽型。第一晶体管串联耦接至宽带隙晶体管。钳位电路可提供一电位差，并耦接至宽带隙晶体管和第一晶体管之间的一共同节点。电容器可提供一供应电位给钳位电路。当第一晶体管为关闭状态时，电容器将能回收共同节点处的突波能量。本发明实施例提供的突波抑制电路、功率转换器，及突波抑制电路的控制方法，能够降低突波干扰、回收突波能量和增加系统稳定度。

Description

突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种突波抑制电路、功率转换器，及突波抑制电路的控制方法，特别涉及一种可节省能源的突波抑制电路、功率转换器，及突波抑制电路的控制方法。
背景技术
随着半导体制程的进步，宽带隙(Wide Bandgap)的功率装置有越来越普及地应用方式。然而，在先前一些电路设计中，宽带隙的功率装置与其搭配的晶体管却有容易产生突波(Spike)的缺点，其将导致额外的功率消耗，同时造成整体系统的稳定度降低。有鉴于此，势必要提出一种全新的解决方案，以克服先前技术所面临的困境。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提出一种突波抑制电路，包括：一宽带隙晶体管，其中所述宽带隙晶体管为耗尽型；一第一晶体管，串联耦接至所述宽带隙晶体管；一钳位电路，提供一电位差，并耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；以及其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一控制电路，根据所述供应电位来产生一选择电位，使得所述突波抑制电路操作于一初始模式或一稳定模式。
在一些实施例中，所述供应电位加上所述电位差大于所述宽带隙晶体管的一临界电位的一绝对值。
在一些实施例中，所述宽带隙晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述宽带隙晶体管的所述控制端耦接至一控制节点，所述宽带隙晶体管的所述第一端耦接至所述共同节点，而所述宽带隙晶体管的所述第二端系耦接至一外部节点。
在一些实施例中，所述第一晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述第一晶体管的所述控制端用于接收一脉冲宽度调制电位，所述第一晶体管的所述第一端耦接至一连接节点，而所述第一晶体管的所述第二端耦接至所述共同节点。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一第一电阻器，具有一第一端和一第二端，其中所述第一电阻器的所述第一端耦接至所述连接节点，而所述第一电阻器的所述第二端耦接至一接地电位。
在一些实施例中，所述电容器具有一第一端和一第二端，所述电容器的所述第一端耦接至一供应节点以输出所述供应电位，而所述电容器的所述第二端耦接至一接地电位。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一低压差稳压器，耦接至所述供应节点，其中所述低压差稳压器用于稳定所述供应电位。
在一些实施例中，所述钳位电路包括：一第一齐纳二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第一齐纳二极管之所述阳极系耦接至所述供应节点，而所述第一齐纳二极管的所述阴极耦接至一内部节点；以及一第一二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第一二极管的所述阳极耦接至所述共同节点，而所述第一二极管的所述阴极耦接至所述内部节点。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一第二齐纳二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第二齐纳二极管的所述阳极耦接至一接地电位，而所述第二齐纳二极管的所述阴极耦接至所述控制节点。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一第二晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中所述第二晶体管的所述控制端用于接收所述选择电位，所述第二晶体管的所述第一端耦接至一接地电位，而所述第二晶体管的所述第二端耦接至所述控制节点；以及一大电阻器，具有一第一端和一第二端，其中所述大电阻器的所述第一端耦接至所述控制节点，而所述大电阻器的所述第二端耦接至所述共同节点。
在一些实施例中，所述控制电路具有磁滞特性，当所述供应电位上升至一启动阈值时，所述选择电位即变为高逻辑电平，而当所述供应电位下降至一关闭阈值时，所述选择电位即变为低逻辑电平。
在一些实施例中，所述控制电路包括：一分压电路，包括串联耦接的一第二电阻器和一第三电阻器，其中所述分压电路根据所述供应电位来产生一分压电位；一磁滞比较器，比较所述分压电位与一第一阈值或一第二阈值，以产生一比较电位；以及一反相器，将所述比较电位反相，以产生所述选择电位。
在一些实施例中，所述宽带隙晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述宽带隙晶体管的所述控制端耦接至一接地电位，所述宽带隙晶体管的所述第一端耦接至所述共同节点，而所述宽带隙晶体管的所述第二端耦接至一外部节点。
在一些实施例中，所述突波抑制电路还包括：一切换器，具有一第一端和一第二端，并根据所述选择电位来进行控制，其中所述切换器的所述第一端耦接至所述供应节点，而所述切换器的所述第二端耦接至所述内部节点；其中在所述初始模式中，所述切换器会导通，而在所述稳定模式中，所述切换器会断开。
在另一较佳实施例中，本发明提出一种功率转换器，包括一变压器，根据一输入电位来产生一输出电位；以及一突波抑制电路，耦接至所述变压器，并包括：一宽带隙晶体管，其中所述宽带隙晶体管为耗尽型；一第一晶体管，串联耦接至所述宽带隙晶体管；一钳位电路，提供一电位差，并耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
在一些实施例中，所述功率转换器为一返激式转换器，并支持通用串行总线供电。
在一些实施例中，所述变压器包括：一主线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述主线圈的所述第一端用于接收所述输入电位，而所述主线圈的所述第二端耦接至所述宽带隙晶体管；一副线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述副线圈的所述第一端耦接至一输出节点，而所述副线圈的所述第二端耦接至一接地电位；以及一辅助线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述辅助线圈的所述第一端耦接至一反馈节点，而所述辅助线圈的所述第二端耦接至所述接地电位。
在一些实施例中，所述功率转换器，还包括：一低压差稳压器，用于稳定所述供应电位；一第二二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第二二极管的所述阳极耦接至所述反馈节点，而所述第二二极管的所述阴极耦接至所述低压差稳压器；以及一第三二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第三二极管的所述阳极耦接至所述输出节点，而所述第三二极管的所述阴极用于输出所述输出电位。
在另一较佳实施例中，本发明提出一种突波抑制的控制方法，包括下列步骤：将一宽带隙晶体管串联耦接至一第一晶体管，其中宽带隙晶体管为耗尽型；通过一钳位电路，提供一电位差，其中所述钳位电路耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及通过一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1显示根据本发明一实施例所述的突波抑制电路的示意图。
图2显示根据本发明一实施例所述的功率转换器的示意图。
图3显示根据本发明一实施例所述的控制电路的信号波形图。
图4显示根据本发明另一实施例所述的功率转换器的示意图。
图5显示根据本发明一实施例所述的突波抑制的控制方法的流程图。
附图标记说明：
100,201,401:突波抑制电路
200,400:功率转换器
110,210:钳位电路
220:控制电路
222:分压电路
224:磁滞比较器
226:反相器
230:低压差稳压器
240:变压器
241:主线圈
242:副线圈
243:辅助线圈
450:切换器
C1:电容器
D1:第一二极管
D2:第二二极管
D3:第三二极管
DZ1:第一齐纳二极管
DZ2:第二齐纳二极管
M1:第一晶体管
M2:第二晶体管
MG:宽带隙晶体管
NC:控制节点
NE:外部节点
NF:反馈节点
NM:共同节点
NN:内部节点
NO:输出节点
NS:供应节点
NT:连接节点
R1:第一电阻器
R2:第二电阻器
R3:第三电阻器
RL:大电阻器
VCC:供应电位
VCX:分压电位
VD:电位差
VIN:输入电位
VOUT:输出电位
VP:脉冲宽度调制电位
VR:比较电位
VS:选择电位
VSS:接地电位
VT1:启动阈值
VT2:关闭阈值
VTH:临界电位
VX1:第一阈值
VX2:第二阈值
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
在说明书及申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬体制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及申请专利范围当中所提及的“包含”及“包括”一词为开放式的用语，故应解释成“包含但不仅限定于”。“大致”一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，“耦接”一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。
图1显示根据本发明一实施例所述的突波抑制电路100的示意图。例如，突波抑制电路100可应用于一功率转换器(Power Converter)，但亦不仅限于此。在图1的实施例中，突波抑制电路100包括一宽带隙晶体管(Wide Bandgap Transistor)MG、一第一晶体管M1、一电容器C1，以及一钳位电路(Clamping Circuit)110。
第一晶体管M1串联耦接至宽带隙晶体管MG。在一些实施例中，宽带隙晶体管MG为耗尽型(Depletion-type)，而第一晶体管M1为增强型(Enhancement-type)。钳位电路110可提供一电位差VD。钳位电路110耦接至宽带隙晶体管MG和第一晶体管M1之间的一共同节点NM。电容器C1可提供一供应电位VCC给钳位电路110。必须注意的是，当第一晶体管M1为关闭状态时，电容器C1将能回收共同节点NM处的突波能量(Spike Energy)。在此设计下，突波抑制电路100不仅能抑制非理想的突波现象，还能将突波能量储存于电容器C1当中，此可大幅改善相关装置的功率消耗及稳定度。
以下实施例将介绍突波抑制电路100的详细结构及应用方式。必须理解的是，这些图式和叙述仅为举例，而非用于限制本发明的范围。
图2显示根据本发明一实施例所述的功率转换器200的示意图。功率转换器200至少包括一突波抑制电路201和一变压器(Transformer)240。然而，突波抑制电路201亦可独立使用，而不限应用于功率转换器200当中。在图2的实施例中，突波抑制电路201包括：一宽带隙晶体管MG、一第一晶体管M1、一第二晶体管M2、一电容器C1、一钳位电路210、一控制电路220、一低压差稳压器(Low-Dropout Regulator，LDO)230、一第一电阻器R1，以及一大电阻器RL。宽带隙晶体管MG可为耗尽型。例如，宽带隙晶体管MG可为一碳化硅(SiC)晶体管或一氮化镓(GaN)晶体管。第一晶体管M1和第二晶体管M2可皆为增强型。例如，第一晶体管M1和第二晶体管M2可各自为一N型金属氧化物半导体场效晶体管(N-type Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOS)。
宽带隙晶体管MG具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中宽带隙晶体管MG的控制端耦接至一控制节点NC，宽带隙晶体管MG的第一端耦接至一共同节点NM，而宽带隙晶体管MG的第二端耦接至一外部节点NE。外部节点NE可耦接至突波抑制电路201以外的元件，例如：变压器240。第一晶体管M1具有一控制端(例如：一栅极)、一第一端(例如：一源极)，以及一第二端(例如：一漏极)，其中第一晶体管M1的控制端用于接收一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)电位VP，第一晶体管M1的第一端耦接至一连接节点NT，而第一晶体管M1的第二端耦接至共同节点NM。第一电阻器R1具有一第一端和一第二端，其中第一电阻器R1的第一端耦接至连接节点NT，而第一电阻器R1的第二端耦接至一接地电位VSS。
电容器C1具有一第一端和一第二端，其中电容器C1的第一端耦接至一供应节点NS以输出一供应电位VCC，而电容器C1的第二端耦接至接地电位VSS。低压差稳压器230耦接至供应节点NS，其中低压差稳压器230用于稳定供应电位VCC。钳位电路210可提供一电位差VD，并包括串联耦接的一第一齐纳二极管(Zener Diode)DZ1和一第一二极管D1。第一齐纳二极管DZ1具有一阳极和一阴极，其中第一齐纳二极管DZ1的阳极的耦接至供应节点NS，而第一齐纳二极管DZ1的阴极的耦接至一内部节点NN。第一二极管D1具有一阳极和一阴极，其中第一二极管D1的阳极的耦接至共同节点NM，而第一二极管D1的阴极耦接至内部节点NN。在一些实施例中，供应电位VCC加上电位差VD大于宽带隙晶体管MG的一临界电位VTH的一绝对值，其可如下列方程式(1)所述：
VCC+VD>|VTH|………………………………(1)
其中“VCC”代表供应电位VCC，“VD”代表电位差VD，而“VTH”代表宽带隙晶体管MG的临界电位VTH(因为是耗尽型，故临界电位VTH可为负值)。
大致而言，控制电路220可根据供应电位VCC来产生一选择电位VS，使得突波抑制电路201可操作于一初始模式(Initial Mode)或一稳定模式(Stable Mode)。在初始模式中，宽带隙晶体管MG可为导通状态，而第一晶体管M1可为关闭状态。在稳定模式中，宽带隙晶体管MG和第一晶体管M1皆可选择性地导通或是关闭。
第二晶体管M2具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中第二晶体管M2的控制端用于接收一选择电位VS，第二晶体管M2的第一端的耦接至接地电位VSS，而第二晶体管M2的第二端的耦接至控制节点NC。大电阻器RL具有一第一端和一第二端，其中大电阻器RL的第一端的耦接至控制节点NC，而大电阻器RL的第二端的耦接至共同节点NM。例如，大电阻器RL的电阻值可大于或等于100kΩ。在一些实施例中，突波抑制电路201还包括一第二齐纳二极管DZ2。第二齐纳二极管DZ2具有一阳极和一阴极，其中第二齐纳二极管DZ2的阳极耦接至接地电位VSS，而第二齐纳二极管DZ2的阴极的耦接至控制节点NC。
图3显示根据本发明一实施例所述的控制电路220的信号波形图。在图3的实施例中，控制电路220具有磁滞特性(Hysteresis)，并可根据供应电位VCC来产生选择电位VS。例如，当供应电位VCC上升至一启动阈值VT1时，选择电位VS即变为高逻辑电平(亦即，逻辑“1”)，而当供应电位VCC下降至一关闭阈值VT2时，选择电位VS即变为低逻辑电平(亦即，逻辑“0”)，其中启动阈值VT1可高于关闭阈值VT2。
在一些实施例中，控制电路220包括一分压电路222(Voltage Divider)、一磁滞比较器(Hysteresis Comparator)224，以及一反相器(Inverter)226。分压电路222包括串联耦接于供应节点NS和接地电位VSS之间的一第二电阻器R2和一第三电阻器R3。分压电路222可根据供应电位VCC来产生一分压电位VCX。磁滞比较器224可比较分压电位VCX与一第一阈值VX1或一第二阈值VX2，以产生一比较电位VR，其中第一阈值VX1可对应于启动阈值VT1，而第二阈值VX2可对应于关闭阈值VT2。反相器226可将比较电位VR反相，以产生选择电位VS，其中选择电位VS和比较电位VR具有互补(Complementary)的逻辑电平。在一些实施例中，当选择电位VS为低逻辑电平时，其代表突波抑制电路201可操作于前述的初始模式，而当选择电位VS为高逻辑电平时，其代表突波抑制电路201可操作于前述的稳定模式。
大致而言，功率转换器200为一返激式转换器(Flyback Converter)，并可支持通用串行总线供电(Universal Serial Bus Power Delivery，USB PD)的功能。变压器240可根据一输入电位VIN来产生一输出电位VOUT。例如，输入电位VIN可为来自于一桥式整流器(Bridge Rectifier)(未显示)的一交流电位，而输出电位VOUT可为一直流电位，但亦不仅限于此。变压器240包括一主线圈(Main Coil)241、一副线圈(Secondary Coil)242，以及一辅助线圈(Auxiliary Coil)243，其中主线圈241和辅助线圈243皆可位于变压器240的同一侧(例如：一次侧)，而副线圈242则可位于变压器240的相对另一侧(例如：二次侧，其可与一次侧互相隔离开)。主线圈241具有一第一端和一第二端，其中主线圈241的第一端用于接收输入电位VIN，而主线圈241的第二端耦接至外部节点NE(亦即，宽带隙晶体管BG的第二端)。副线圈242具有一第一端和一第二端，其中副线圈242的第一端耦接至一输出节点NO，而副线圈242的第二端耦接至接地电位VSS。辅助线圈243具有一第一端和一第二端，其中辅助线圈243的第一端耦接至一反馈节点NF，而辅助线圈243的第二端耦接至接地电位VSS。
在一些实施例中，功率转换器200还包括一第二二极管D2和一第三二极管D3。第二二极管D2具有一阳极和一阴极，其中第二二极管D2的阳极耦接至反馈节点NF，而第二二极管D2的阴极耦接至低压差稳压器230。第三二极管D3具有一阳极和一阴极，其中第三二极管D3阳极耦接至输出节点NO，而第三二极管D3阴极用于输出前述的输出电位VOUT。
功率转换器200及其突波抑制电路201的操作原理可如下列所述。在初始模式中，脉冲宽度调制电位VP和选择电位VS皆维持于低逻辑电平，使得第一晶体管M1和第二晶体管M2皆为关闭状态。此时，耗尽型的宽带隙晶体管BG为导通状态，而宽带隙晶体管BG的导通电流可通过钳位电路210来拉升供应节点NS处的供应电位VCC。当供应电位VCC上升至启动阈值VT1时(亦即，分压电位VCX上升至第一阈值VX1)，选择电位VS即由低逻辑电平上升至高逻辑电平，以由初始模式切换至稳定模式。
在稳定模式中，第二晶体管M2可由高逻辑电平的选择电位VS所导通，其可将控制节点NC处的电位几乎下拉至接地电位VSS。另外，脉冲宽度调制电位VP可提供具有高逻辑区间和低逻辑区间的一驱动时脉，以交替地导通与关闭第一晶体管M1。当第一晶体管M1为关闭状态时，因为供应电位VCC加上电位差VD大于宽带隙晶体管MG的临界电位VTH的绝对值，故宽带隙晶体管MG亦可被完全关闭。必须注意的是，此时共同节点NM处的突波能量可经由钳位电路210传送至供应节点NS，并可由电容器C1所回收及储存。在此设计下，突波能量不但不会对功率转换器200的稳定度造成负面影响，其还可形成突波抑制电路201的供应电位VCC以节省能源。相反地，当第一晶体管M1为导通状态时，共同节点NM处的电位会被往下拉，而宽带隙晶体管MG亦会随之导通。再者，假如供应电位VCC突然下降至关闭阈值VT2(亦即，分压电位VCX下降至第二阈值VX2)，则选择电位VS将由高逻辑电平下降至低逻辑电平，以由稳定模式切换回初始模式。
在其他元件方面，钳位电路210可提供几乎固定的电位差VD，并可限制能量的传递方向(例如，能量仅可由共同节点NM处传向供应节点NS)。低压差稳压器230可接收来自辅助线圈243的反馈能量，并可作为另一辅助电源，以帮助电容器C1来稳定供应节点NS处的供应电位VCC。第二齐纳二极管DZ2可限制控制节点NC处的最大可能电位，以保护宽带隙晶体管MG不会意外损坏。大电阻器RL可用于降低宽带隙晶体管MG的控制端和第一端之间的功率损耗。
在一些实施例中，功率转换器200及其突波抑制电路201的元件参数可如下列所述。接地电位VSS可设定为0V。启动阈值VT1可设定为16V。关闭阈值VT2可设定为8V。第二电阻器R2的电阻值可为第三电阻器R3的电阻值的9倍。第一阈值VX1可设定为1.6V。第二阈值VX2可设定为0.8V。电位差VD可设定为6V。宽带隙晶体管MG的临界电位VTH可设定为-15V。在稳定模式中，供应电位VCC可约为12V。必须理解的是，以上参数范围仅为举例，实际上其皆可根据不同需要进行自由调整。
图4显示根据本发明另一实施例所述的功率转换器400的示意图，其可包括一突波抑制电路401。图4和图3相似。在图4的实施例中，突波抑制电路401还包括一切换器(SwitchElement)450，但不包括前述的第二晶体管M2、大电阻器RL，以及第二齐纳二极管DZ2。宽带隙晶体管BG具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中宽带隙晶体管BG的控制端耦接至接地电位VSS，宽带隙晶体管BG的第一端耦接至共同节点NM，而宽带隙晶体管BG的第二端耦接至外部节点NE。切换器450具有一第一端和一第二端，其中切换器450的第一端的耦接至供应节点NS，而切换器450的第二端耦接至内部节点NN。切换器450可根据比较电位VR或选择电位VS的反向值(Inverse)来选择性地导通或断开。例如，在初始模式中，由于选择电位VS为低逻辑电平且比较电位VR为高逻辑电平，故切换器450会导通，以提供相对较小的电位差VD；而在稳定模式中，由于选择电位VS为高逻辑电平且比较电位VR为低逻辑电平，故切换器450会断开，以提供相对较大的电位差VD。在此设计下，通过选择性地旁路(Bypass)第一齐纳二极管DZ1，钳位电路210可于初始模式和稳定模式中提供不同的电位差VD，因此前述的第二晶体管M2和大电阻器RL等设计皆可予以省略。图4的功率转换器400和突波抑制电路401的其余特征皆与图2的功率转换器200和突波抑制电路201类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图5显示根据本发明一实施例所述的突波抑制的控制方法的流程图。前述的控制方法包括下列步骤。在步骤S510，将一宽带隙晶体管串联耦接至一第一晶体管，其中宽带隙晶体管为耗尽型。在步骤S520，通过一钳位电路，提供一电位差，其中钳位电路耦接至宽带隙晶体管和第一晶体管之间的一共同节点。在步骤S530，通过一电容器，提供一供应电位给钳位电路，其中当第一晶体管为关闭状态时，电容器将能回收共同节点处的突波能量。必须理解的是，以上步骤无须依次序执行，而图1-4的实施例的每一特征均可套用至图5的控制方法当中。
本发明提出一种新颖的突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法。与传统设计相比，本发明至少具有降低突波干扰、回收突波能量、增加系统稳定度，以及节省能源等优势，故其很适合应用于各种各式的电子装置当中。
值得注意的是，以上所述的电位、电流、电阻值、电感值、电容值，以及其余元件参数均非为本发明的限制条件。设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法并不仅限于图1-5所图示的状态。本发明可以仅包括图1的任何一或复数个实施例的任何一或复数项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的突波抑制电路、功率转换器，及其控制方法当中。虽然本发明的实施例使用金属氧化物半导体场效晶体管为例，但本发明并不仅限于此，本技术领域人士可改用其他种类的晶体管，例如：接面场效晶体管，或是鳍式场效晶体管等等，而不致于影响本发明的效果。
本发明的方法，或特定型态或其部份，可以以程序代码的型态存在。程序代码可以包含于实体媒体，如软盘、光盘、硬盘、或是任何其他机器可读取(如计算机可读取)储存媒体，亦或不限于外在形式的计算机程序产品，其中，当程序代码被机器，如计算机载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。程序代码也可以通过一些传送媒体，如电线或电缆、光纤、或是任何传输型态进行传送，其中，当程序代码被机器，如计算机接收、载入且执行时，此机器变成用以参与本发明的装置。当在一般用途处理单元实现时，程序代码结合处理单元提供一操作类似于应用特定逻辑电路的独特装置。
在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的改动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种突波抑制电路，其特征在于，包括：
一宽带隙晶体管，其中所述宽带隙晶体管为耗尽型；
一第一晶体管，串联耦接至所述宽带隙晶体管；
一钳位电路，提供一电位差，并耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及
一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；以及
其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
2.如权利要求1所述的突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一控制电路，根据所述供应电位来产生一选择电位，使得所述突波抑制电路操作于一初始模式或一稳定模式。
3.如权利要求1所述的突波抑制电路，其特征在于，所述供应电位加上所述电位差大于所述宽带隙晶体管的一临界电位的一绝对值。
4.如权利要求2所述的突波抑制电路，其特征在于，所述宽带隙晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述宽带隙晶体管的所述控制端耦接至一控制节点，所述宽带隙晶体管的所述第一端耦接至所述共同节点，而所述宽带隙晶体管的所述第二端系耦接至一外部节点。
5.如权利要求1所述的突波抑制电路，其特征在于，所述第一晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述第一晶体管的所述控制端用于接收一脉冲宽度调制电位，所述第一晶体管的所述第一端耦接至一连接节点，而所述第一晶体管的所述第二端耦接至所述共同节点。
6.如权利要求5所述突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一第一电阻器，具有一第一端和一第二端，其中所述第一电阻器的所述第一端耦接至所述连接节点，而所述第一电阻器的所述第二端耦接至一接地电位。
7.如权利要求2所述的突波抑制电路，其特征在于，所述电容器具有一第一端和一第二端，所述电容器的所述第一端耦接至一供应节点以输出所述供应电位，而所述电容器的所述第二端耦接至一接地电位。
8.如权利要求7所述的突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一低压差稳压器，耦接至所述供应节点，其中所述低压差稳压器用于稳定所述供应电位。
9.如权利要求7所述的突波抑制电路，其特征在于，所述钳位电路包括：
一第一齐纳二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第一齐纳二极管之所述阳极系耦接至所述供应节点，而所述第一齐纳二极管的所述阴极耦接至一内部节点；以及
一第一二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第一二极管的所述阳极耦接至所述共同节点，而所述第一二极管的所述阴极耦接至所述内部节点。
10.如权利要求4所述的突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一第二齐纳二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第二齐纳二极管的所述阳极耦接至一接地电位，而所述第二齐纳二极管的所述阴极耦接至所述控制节点。
11.如权利要求4所述的突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一第二晶体管，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中所述第二晶体管的所述控制端用于接收所述选择电位，所述第二晶体管的所述第一端耦接至一接地电位，而所述第二晶体管的所述第二端耦接至所述控制节点；以及
一大电阻器，具有一第一端和一第二端，其中所述大电阻器的所述第一端耦接至所述控制节点，而所述大电阻器的所述第二端耦接至所述共同节点。
12.如权利要求2所述的突波抑制电路，其特征在于，所述控制电路具有磁滞特性，当所述供应电位上升至一启动阈值时，所述选择电位即变为高逻辑电平，而当所述供应电位下降至一关闭阈值时，所述选择电位即变为低逻辑电平。
13.如权利要求2所述的突波抑制电路，其特征在于，所述控制电路包括：
一分压电路，包括串联耦接的一第二电阻器和一第三电阻器，其中所述分压电路根据所述供应电位来产生一分压电位；
一磁滞比较器，比较所述分压电位与一第一阈值或一第二阈值，以产生一比较电位；以及
一反相器，将所述比较电位反相，以产生所述选择电位。
14.如权利要求1所述的突波抑制电路，其特征在于，所述宽带隙晶体管具有一控制端、一第一端，以及一第二端，所述宽带隙晶体管的所述控制端耦接至一接地电位，所述宽带隙晶体管的所述第一端耦接至所述共同节点，而所述宽带隙晶体管的所述第二端耦接至一外部节点。
15.如权利要求8所述的突波抑制电路，其特征在于，还包括：
一切换器，具有一第一端和一第二端，并根据所述选择电位来进行控制，其中所述切换器的所述第一端耦接至所述供应节点，而所述切换器的所述第二端耦接至所述内部节点；
其中在所述初始模式中，所述切换器会导通，而在所述稳定模式中，所述切换器会断开。
16.一种功率转换器，其特征在于，包括：
一变压器，根据一输入电位来产生一输出电位；以及
一突波抑制电路，耦接至所述变压器，并包括：
一宽带隙晶体管，其中所述宽带隙晶体管为耗尽型；
一第一晶体管，串联耦接至所述宽带隙晶体管；
一钳位电路，提供一电位差，并耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及
一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；
其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
17.如权利要求16所述的功率转换器，其特征在于，所述功率转换器为一返激式转换器，并支持通用串行总线供电。
18.如权利要求16所述的功率转换器，其特征在于，所述变压器包括：
一主线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述主线圈的所述第一端用于接收所述输入电位，而所述主线圈的所述第二端耦接至所述宽带隙晶体管；
一副线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述副线圈的所述第一端耦接至一输出节点，而所述副线圈的所述第二端耦接至一接地电位；以及
一辅助线圈，具有一第一端和一第二端，其中所述辅助线圈的所述第一端耦接至一反馈节点，而所述辅助线圈的所述第二端耦接至所述接地电位。
19.如权利要求18所述的功率转换器，其特征在于，还包括：
一低压差稳压器，用于稳定所述供应电位；
一第二二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第二二极管的所述阳极耦接至所述反馈节点，而所述第二二极管的所述阴极耦接至所述低压差稳压器；以及
一第三二极管，具有一阳极和一阴极，其中所述第三二极管的所述阳极耦接至所述输出节点，而所述第三二极管的所述阴极用于输出所述输出电位。
20.一种突波抑制的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
将一宽带隙晶体管串联耦接至一第一晶体管，其中宽带隙晶体管为耗尽型；
通过一钳位电路，提供一电位差，其中所述钳位电路耦接至所述宽带隙晶体管和所述第一晶体管之间的一共同节点；以及
通过一电容器，提供一供应电位给所述钳位电路；
其中当所述第一晶体管为关闭状态时，所述电容器将能回收所述共同节点处的突波能量。
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