TW201014128A - Bootstrap supply for switched mode power converter - Google Patents

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201014128 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 所揭示的該主題大致上係關於製造，特別是用於交換模 式功率轉換器的啟動供應。 【先前技術】 交換模式功率轉換器被廣泛用於為各種負載提供電壓、 電流或功率控制的電源。例如，一功率轉換器可控制輸出 電壓，從而作為一穩壓器，該穩壓器將一輸入電壓轉換為 一所要之輸出電壓。一功率轉換器還可提供一恒定電流源 以給一負載（如一發光二極體（LED)陣列）供電。 典型離線交換模式功率轉換器（即，從交流（AC)電源供 電）包含一高電壓供應，以一或多個開關的方式經由一負 載電路路由該高電壓供應。豸負載電路包含—或多個耗能 元件並且可包含電感元件，該等電感元件儲存能量用於以 後傳送給在該負載電路内的該等耗能元件。一典型負載電 路可包含-或多個電阻器、二極體、發光二極體（leDs)、 電容器、電感器、變星n、終端連接、開關等及/或各種 主動電路等。-開關電晶體被轉合在該負載電路與一高電 虔供應端之間用於控制供應給其的能量。當該負裁電路被 轉合穿過該高電壓供應時，電源被供應給該負載電路。备 該負載電路由該開關電晶體從穿過該高電壓供應斷開輕： 時’該負載電路與該高電壓供應隔離地作業。如果該負二 電路含有-電感元件，那麼該電感元件可供應功率給該等 耗能元件’同時該負載被從該高電壓供應隔離。通常監視 H1792.doc 201014128 一負载回饋參數（例如，電壓、電流或功率）以決定該等負 載要求。該開關電晶體的工作週期被控制以滿足該等負載 要求，工作週期表示該電源功率轉換交換週期的一部分， 其中電源被供應給該負載電路。 尚電壓功率轉換器的控制電路通常需要一供應電壓， 該供應電壓在幅值上比該高電壓供應更低。簡單穩壓器已 * 經被使用，該等穩壓器使用一耗能系列元件（如在圖0A的 該電路中）從該高電壓交流電源得到該低電壓供應◊一控 • 制器600控制一第一電晶體605用於給一負載610供電以及 一第二電晶體61 5用於給一電容器62〇充電，該電容器提供 該控制電壓VCC。圖6Α的該配置浪費了大量功率，降低了 - 該功率轉換器的效率。例如，對於從在220 V歐洲電源上 - 的一峰值偵測橋作業的一功率轉換器控制器，該高電壓供 應可接近360 V。該功率轉換器可汲取1〇 mA，同時以高交 換頻率驅動該開關電晶體的閘極，因此該功率浪費可超過 3·6 W(即 10 mA><360 V)。 耱 為了避免該效率損失，已經利用其他技術以經由使用一 更兩效輔助交換模式功率供應產生該控制電壓供應。例 - 如，如圖6B中所示，一繞組可被增加到在該功率交換模式 . 功率轉換器電路中的一磁性元件625，從而產生一寄生變 壓器次級繞組，可使用該電容器62〇和一二極體63〇從該寄 生變壓器次級繞組產生一低電壓供應。然而，這種方法使 該磁性元件的構造複雜化，並且通常排除現成磁性元件的 使用，導致成本增加。此外，因為從該電源功率轉換器未 141792.doc 201014128 加修飾地得到該輔助供應，所以降低了該低電壓供應的精 確度》當該低電壓供應比需求高時，功率被浪費。 用於產生該控制電壓供應的另一技術包括使用連接在該 負載610的該交換端與該電容器620之間的一高電壓交換元 件635 ’如圖6C中所示。該技術明顯避免效率損失，但是 由於需要一額外的高電壓電晶體及相關控制電路而增加了 成本。高電壓電晶體比低電壓電晶體更昂貴。此外，高電 廢電晶體比低電壓電晶體更難整合在一整個積體電路中。 本發明的此部分意為引入技術的各種方面，其可能係關 於以下描述及/或聲明的該所揭示主題的各種方面。該部 分知:供责景資訊以易於更好地理解該所揭示主題的各種方 面。應明白在本發明的該部分中的該等陳述應從這角度閱 讀而不應為先前技術的許可。所揭示主題是針對克服或至 少減少以上闡述的該等問題之一或多個問題的影響。 【發明内容】 以下描述所揭示主題的簡單總結以便提供所揭示主題的 一些方面的基礎理解。該總結並不是所揭示主題的全部概 述。這並不意為識別所揭示主題的關鍵或重要元件或描述 所揭示主題的範圍。其唯一目的是以排除更詳細描述(其 隨後討論）的簡化形式描述一些概念。 在-功率轉換器控制器十看出所揭示主題的一方面，該 控制器用於經由控制一第一開關元件而控制提供給搞合在 -第-電塵供應端與該第一開關元件之間的一負載電路的 功率以及控制提供給相合到該第一開關元件的一能量儲存 141792.doc 201014128 70件的功率。該能量錯存元件用於提供-功率供應。—第 控制端耦合到該第一開關元件的一控制輸入。一第一負 載端轉合到該第—開關元件和該電荷储存元件。一第二開 關疋件耗合在該第一負載端與一第二電壓供應端之間。定 時邏輯器用於選擇性地在該第—控制端提供—控制信號以 控制該第一開關元件以及選擇性地控制該第二開關元件以 在-負載供電相位期間經由致能該第一和第二開關元件而 供應功率給該負載電路，在一啟動充電相位期間經由致能 該第開關70件並且去能該第二開關元件而給該能量儲存 兀件充電’以及在一被動相位期間經由至少去能該第一開 關70件而容許該負載電路隔離地作業。 在一方法中看出所揭示主題的另—方面，該方法包含提 供-功率轉換器。該功率轉換器包含一耦合到一第一電壓 供應端的電感儲存元件和—能夠㈣合賴電感儲存元件 並且用於提供一控制電壓源給該功率轉換器的電容儲存元 件。該電感儲存元件被叙合到—第二功率供應端以在該功 率轉換器的一負載充電週期期間將能量储存在該電感储存 元件中。該電容儲存元件被耗合到該電感儲存元件以在該 功率轉換器的一啟動充電週期期間將能量從該電感储存元 件轉移到該電容儲存元件。從該第二功率供應端隔離該電 感儲存元件以在-負載傳送週_間將從該電感儲存元件 儲存的能量轉移到-麵合到該功率轉換器的負載。 【實施方式】 以下將描述所揭示主題的-或多個具體實施例。具體而 141792.doc 201014128 吕’希望所揭示主題不應限制於此處所包含的該等實施例 和說明’而包含包括該等實施例的部分及在以下請求項之 範圍内之不同實施例之元件之組合的這些實施例的修飾形 式。應明白在任何這種實際實施的開發中，如在任何工程 或設計專案中，必須做出許多具體實施決定以實現開發者 的具體目標，如符合系統相關和行業相關的約束條件，該 等約束條件可從一實施到另一實施而有所不同。此外，應 明白，這種開發努力可能是複雜且耗時的，但是對於熟習 此發明的一般技術者仍然是常規進行設計、製造和生產。 除非另有明確指示為是「關鍵的」或「本質的」，在本發 明中，對於所揭示主題而言沒有什麼是被認為關鍵的或本 質的。 現將參考該等所附圖式描述所揭示主題。僅為了解釋的 目的，在該等圖中示意性描繪各種結構、系統和裝置，以 便不會在看所揭不主題與熟習此項技術者眾所周知的細 節'然而，包含該等所附圖式以描述和解釋所揭示主題的 說明性實例。此處所使用的字和詞應理解和解釋為具有— 與熟悉此項技術者所理解的這些字和詞 望本文中之-術語或詞語的使用隱含著該術語或詞語的相 殊疋義(不同於熟習此項技術者所理解之普通和習 意思的定義。在某種程度上，希望一術語或詞語具有一牟 殊意思，即除了熟習此項技術者所理解以外的意思，在4 發明中將以'定義方$日H zgt as 我方式明確闡述該特殊定λ，其直接和曰j 確地為該術語或詞語提供該特殊定義。 14l792.doc 201014128 現參考該等圖式，其中相同參考數字對應該幾個圖中的 相同元件，具體地，參考圖丨，在一功率轉換器1〇〇的上下 文中將描述所揭示主題。該功率轉換器1〇〇耦合到在一負 載端122的一負載電路110和一能量儲存元件12〇以及耦合 到在一控制端132的一第一開關元件13〇的一控制輸入。該 功率轉換器1〇〇包含開關元件140、150和定時邏輯器16〇。 該能量儲存元件120作為一能量儲存裝置用於為該功率轉 換器1〇〇提供一功率供應。通常，該第一開關元件13〇和該 能量儲存元件120由一用戶安裝並且被連接到一功率轉換 器裝置的該等端122、132，該功率轉換器裝置包含該等開 關元件140、150和定時邏輯器160。當在此處使用該術語 「搞合」時’耦合表示經由直接連接或經由一耦合元件或 耦合元件（例如，電阻器或開關）的組合建立一電流路徑。 在該功率轉換器1〇〇中的該等電路元件可採用各種形 式’如以下進一步說明。在所說明的該實施例中，該等開 關元件130、140可能是電晶體，而該開關元件15〇可能是 一電晶體或一二極體。該負載電路11()可包含一或多個電 阻器、二極體、發光二極體（led)、電容器、電感器 '變 壓器、終端連接、開關及/或各種主動電路等以及該能量 儲存元件120可能是一電容器或一電池。當然，可使用其 他類型元件完成此處所描述的該等功能，並且該主題並不 限於以上所示或所列的該等具體電路元件。 該定時邏輯器160控制該等開關元件130、140、150以選 擇性地供應功率給該負載電路11 〇以及給予該能量儲存元 141792.doc 201014128 件120能量（即充電）。例如，該定時邏輯器160可致能該等 開關元件130、140，同時使該開關元件150去能，以提供 一路徑，該路徑經由該負載電路110將施加在一高電壓 (HV)端170的一電壓耦合到該高電壓功率供應的一第二端 175(例如，接地）’從而給該負載電路ι1〇供電（即，一負載 供電相位）。為了以下說明的目的，該功率供應的該第二 端175被假設為接地。當然，如熟習此項技術者所明白， 可使用其他結構’其中該第二端175被耦合到除了接地以 外的一電壓。此外，如一般技術者所明白，該負載電路 110可包含開關電路，該開關電路使在該負載電路内的負 載元件從該HV端170連接和斷開連接。 在該交換週期中的一不同相位期間（例如，在給該負載 電路110供電之前或之後），該定時邏輯器16〇可將該負載 電路110耦合到該能量儲存元件12〇以容許該能量儲存元件 120的能量轉移和充電（即，一啟動充電相位）。例如，該定 時邏輯器160可去能該開關元件14〇，同時使該開關元件 130致能並且致能該開關元件15〇(例如，如果該開關元件 15〇是一電晶體則主動致能，以及如果該開關元件15〇是一 二極體則被動致能）以在該負載電路11〇與接地之間的該路 徑中包含該能量健存元件12〇，從而給該能量儲存元件咖 充電。 在該能量儲存元件120被充電之後，該定時邏輯器“ 閉該開關元件130，使該功率轉換器1〇〇進入一相位（姜 該負載電路110與該高電壓供應隔離地作業），即—被鸯 141792.doc 201014128 位。當然，該負載電路110可含有元件，該等元件繼績在 各種負載元件之間轉移功率或可在該被動相位期間執行其 他作業，因此該術語被動相位意味著是指當功率轉換器 100的元件基本上被從該負載電路100隔離時發生的該交換 週期的該部分。為了容易說明，沒有說明在該負載電路 100的元件與該功率轉換器100的其他元件之間的該等連 接，因為可使用各種類型的連接。該負載電路110還可包 含到除了所示的這些以外的終端的連接，如例如該接地端 175。該結構可能是一 b〇〇st、flyback、buck、、

Cuk、SEPIC等，其等對於一般技術者是眾所周知的。 在圖2-6中進一步說明該功率轉換器1〇〇的作業，該等圖 說明實施該定時邏輯器160的各種實例。對應於圖！的元件 的該等參考數字沒有被改變。 參考圖2 ’說明一功率轉換器200的一實施例。該功率轉 換器200包含鎖存器205 ' 210用於控制該等開關元件13〇、 140、150的該等狀態。注意，使用一p型增強型電晶體實 施該開關元件150，以及使用n型增強型電晶體實施該等開 關元件130、140。該電晶體130是一高電壓擴散金屬氧化 物半導體（DM0S)電晶體，而在該功率轉換器2〇〇中的其他 電晶體是從一互補金屬氧化物半導體（CM〇s)積體電路製 程整合的低電壓電晶體。一欠壓鎖定裝置（UVL〇) 215被提 供用於去能該定時邏輯器160的該電路，直到該能量儲存 元件120已經被充電到一最小作業電壓。 該UVLO 215控制該一開關220的狀態，最初該開關在啟 141792.doc 201014128 動之前被閉合。當一電壓被施加到該HV供應端170時，該 開關220使該能量儲存元件120經由一電阻器225充電直到 它達到該UVLO 2 1 5的臨限值（即，該啟動時間），在其之後 斷開該開關220。最初給該能量儲存元件ι2〇充電所需的時 間由由於該電阻器225的電阻及該負載電路11〇的電容的該 等幅值導致的該時間常數決定。因為電流只有在啟動期間 流過該電阻器225，所以其電阻可被設定在一相對低的值 以提供一短時間常數’因此提供一快速啟動而不會犧牲效 率〇 在另一實施例中，可用一短路替代該開關220實施該功 率轉換器200。在這種情況下，一小電流總是流過該電阻 器225，導致電路效率的降低。該電阻器225的電阻值可被 增加以減少大量效率損失，但是該增加導致時間常數的增 加和啟動時間的延長。因此’在效率與啟動時間之間有一 權衡關係。沒有該開關220的該實施例的一個優點是它可 使用一低電壓製程實施。在圖2的該實施例中，該開關22〇 必須使用一相容在該端170的該高電壓（例如，5〇() v)的製 程製造’而在沒有該開關220的該實施例中，可使用一低 電壓製程（例如，12 V)。 在該啟動時間期間最初給該能量儲存元件i2〇充電之 後，該UVLO 215致能該功率轉換器2〇〇。在該最初狀態 中’該電晶體130被致能以及該交換週期由一振盈器245控 制。來自s玄振逢器245的該輸出信號設定一鎖存器21〇，該 鎖存器去能該電晶髏150並且致能該電晶體14〇，從而經由 141792.doc -12. 201014128 該等電晶體130、14〇建立穿過該負載電路11〇到接地的一 路徑以及啟動該負載供電相位。電源被供應給該負載電路 110直到由一負載回饋單元250產生一信號。 在一交換模式功率轉換器中的該回饋功能經由調整該交 換工作週期而控制一輸出參數，如電流、電壓或功率。工 作週期是在該負載電路11〇與別端17〇、175之間交換功率 的該交換週期的該部分。該輸出參數被與一參考值比較， 以及該工作週期被加長以增加輸出功率或縮短以減少輸出 • 功率’使得該輸出參數收斂於一參考值。例如，在穩壓器 中，该控制輸出參數是電壓。在恒定電流led驅動器中， 該輸出參數是電流。在一加熱器中，該輸出參數將是功率 或溫度。因此，由該負載回饋單元25〇使用的該特殊回饋 參數可能取決於該功率轉換器·的指定應用而有所不 同。此外，由該負載回饋單元25〇的信號產生標準在不同 作業條件下可能有所不同。例如，—軟啟動功能最初可使 ϊ力率參考值用於該控制輸出參數，或在緊跟著該啟動 P _後的一固定延遲之後可從該負載回饋單元250產生該 輸出信號。 在實她例中，該電晶體140可被用於偵測負載電流》 在該負載供電相位期間（即當該電晶體14 0處於該〇 n It 時），它可作為一電阻器，該電阻器將負載電流轉換為-電壓。亥電壓可由該負載回饋單元即，如圖2中的剖 視圖所$ )感測為—貞載回饋參數及/或用於過電流保護。 雖然在圖3 5中，又有具體說明該技術，但是它還可被用於 141792.doc 201014128 在這些其他實施例中感測負载電流。 當該負載回饋單元250發送信號（達到一給定負載參數的 工作週期的該近似值）時’該鎖存器205被重置，從而結束 該負載供電相位以及啟動該啟動充電相位。該鎖存器2〇5 的輸出變低’導致該緩衝器235變高並且關閉該電晶體 240 ’使該電晶體130的閘極浮動在其源極之上並且保持導 通（on)(即，即使該閘極不再被主動供電，儲存在該電晶體 130的閘極上的電荷保持該導通狀態）。用於在該啟動充電 相位期間在電晶體130中保持該導通狀態的其他技術對於 熟習此項技術者將是顯而易見的。該鎖存器21〇在由一延 遲元件255導致的一小延遲之後還由該負載回饋單元25〇重 置以避免該等電晶體150、240的同時導電。當該鎖存器 210變低時’該電晶體150被致能並且該電晶體被去 能，從而提供經由該等電晶體130、15〇將該負載電路11〇 連接到該能量儲存元件120的一路徑以給該能量儲存元件 120充電。 當在該能量儲存元件120的該電壓達到vccmax時，比較 器230的該輸出變高’以及該位準轉換緩衝器235啟用一 p 型增強型電晶體240以將該電晶體13〇的該閘極連接到 VCC，該VCC是與在其源極的該電壓相同，從而關閉它並 且結束該啟動充電相位。在關閉該電晶體13〇之後，該負 載電路110在該被動相位期間隔離地作業。該交換週期 (即，負載供電相位、啟動充電相位、被動相位）重複回應 該振盪器245的下個脈衝。 141792.doc -14· 201014128 現參考圖3，在該功率轉換器3〇〇中顯示另一功率轉換實 施例該功率轉換器300包含一電阻器31〇，該電阻器被耗 合在該高電壓端170與電晶體130的該閘極之間。當電源被 提供至該高電壓端17〇時，該電阻器31〇給該閘極充電並且 開啟該電晶體130。提供自或經由該負載電路11〇和該等電 - 晶體130、150的一路徑以給該能量儲存元件120充電。當 .該電壓超過其預定臨限值時，該1;乂]1〇 215致能該電路並 且啟動該振盪器245。該功率轉換器3〇〇接著以與圖2的該 ❿ 功率轉換器2⑼相同的方式作業，因此相同元件的參考數 字沒有被改變。因為該電阻器31〇只需要給該電晶體13〇的 s亥閘極充電以使該能量儲存元件12〇的充電能夠在該啟動 時間期間產生VCC，即使電阻器310的值是非常高，該功 率轉換器的啟動時間亦是相當小的。因此，恒定流過該電 阻器3 10到電晶體130的該閘極節點的該電流是小的，所以 在啟動時間與效率之間幾乎沒有權衡關係。 圖2和3的該功率轉換器2〇〇、3〇〇使用增強型dm〇s電晶 籲 體用於該開關元件丨3〇。此等電晶體可廣泛用於許多不同 大小和額定電壓中。然而，用於這些電晶體的該定時邏輯 -器160是更複雜的，並且由於該位準轉換緩衝器235的需要 降低了該CMOS作業速度。 圖4說明利用一空乏型DM〇s，晶體作為該開關元件13〇 的一功率轉換器40(^ —空乏型電晶體13〇的使用容許該功 率轉換器400使用一更低電壓製程（例如，3 3 v)製造並且 容許更高速度作業。該功率轉換器4〇〇包含鎖存器4〇5、 141792.doc -15- 201014128 410、一 UVLO 415、一 比較器 430、電晶體 435、440、一 振盡器445及一負載回饋單元45〇。該uvLO 415、比較器 430及負載回饋單元45〇如上所述作業。 當電源被施加到該高電壓端17〇以開始該啟動時間時， 因為它是一空乏型裝置，所以該電晶體130是處於導通狀 態中。該電晶體15〇還經由該本體二極體被動地或在vcc 達到一足夠電壓位準之後主動地導電，從而產生自該負載 電路110穿過該等電晶體130、150到該能量儲存元件120的 路握以谷許充電。當達到VCCmax時，該比較器430重置 該鎖存器405使其反向輸出變高，其開啟該電晶體44〇、關 閉該電晶體435並且將該電晶體13〇的該閘極接地。因為該 電晶體150也是導電的，所以該電晶體13〇的源極是在 vcc。因此，如果它被選擇使得其臨限電壓幅值在vcc的 幅值以下，則該電晶體13〇關閉。這結束該啟動時間。 該振盪器445提供一脈衝以開始該負载供電相位，其設 定該等鎖存器405、410。該鎖存器4〇5開啟該電晶體奶並 且關閉該電晶體440。該電晶體435將該電晶體13〇的該閘 極連接到VCC。該鎖存器41〇開啟該電晶體14〇，經由該等 電晶體130、140產生自該高電壓端17〇穿過該負載電路11〇 到接地的一路徑。該負載回饋單元45〇指示一給定負载參 數什麼時候達到卫作週期的該合適值並且重置該鎖存器 4!〇。該鎖存器41〇關閉該電晶體14〇並且開啟該電晶體15〇 以產生從該負載電路n〇到該能量儲存元件m的一路徑以 開始該啟動充電相位。 141792.doc -16 * 201014128 當該比較器430判定達到該VCCmax時，它重置該鎖存器 405以關閉該電晶體13〇，如上所述，以開始該被動相位。 該交換週期（即’負載供電相位、啟動充電相位、被動相 位）重複回應該振盪器445的下個脈衝》 該功率轉換器200、300、400說明在由該振盪器指示之 該週期中之該負載供電相位之後發生的該啟動充電相位。 - 該主題的應用並不限於此。為此，圖5說明在該負載供電 相位之前執行該啟動充電相位之一功率轉換器5〇〇的另一 0 實施例。該功率轉換器500在作業上類似於具有對定時做 某些修改的該功率轉換器400。一般技術者將明白，可改 變該等功率轉換器200、300的該定時邏輯器160以提供一 - 不同相位順序。 - 類似於该功率轉換器4 0 0 ’當電源被施加到該高電壓端 170以開始該啟動時間時，因為該電晶體13〇是一空乏型器 件’所以它處於導通狀態。該電晶體150也是經由該本體 二極體被動地或在VCC達到足夠電壓之後主動地導電，從 • 而產生經由該等電晶體130、150從該負載電路11()到該能 量儲存元件120的一路徑，以容許在該啟動充電相位期間 • 充電。當達到VCCmax之後’該比較器530設定該鎖存器 510，該鎖存器開啟該電晶體140並且關閉該電晶體15〇。 該配置提供經由該等電晶體13〇、140啟動該負載供電相位 從該高電壓端170穿過該負載電路110到接地之一路徑。該 負載回饋單元550重置該等鎖存器505、510。該鎖存器5〇5 將該電晶體130的該閘極接地。該鎖存器51〇經由將該電晶 141792.doc •17· 201014128 體130的源極接到VCC而將其閘極接地，關閉該電晶體14〇 並且開啟該電晶體150，從而關閉該電晶體13〇，這啟動該 被動相位。 當該振盪器545設定該鎖存器505時，該交換週期開始。 該鎖存器致能該電晶體435，該電晶體435將該電晶體13〇 的該閘極粞合到vcc並且開啟它。該鎖存器51〇在該被動 相位的最後係處於-重置模式，所以該電晶體14〇是關閉 且該電晶體150是導通，將該負載電路！帅合到該能量儲 存元件12〇以開始該啟動充電相位。當vcc達到vccmax 時’該比較器530設定該鎖存器51〇,該鎖存器關閉該電晶 體150 ’並開啟該電晶體14〇以再次啟動該負載供電相位， 接著再次為該被動相位.該交換週期（即，啟動充電相 位、負載供電相位、被動相位)重複響應來自該振盪器545 的脈衝。 上述該等功率轉換器1〇〇、2〇〇、3〇〇、4〇〇、5〇〇提供可 經調適於各種應用之有效且具回應性的功率轉換。因為其 以交換模式作業’所揭示的啟動相位是足夠的，即因為交 換=件在導通顯著電流時’下降非常少的錢，且在下降 顯著電壓時，導通非常少的電流，所以它們消耗非常少的 功率。可使用為不同電壓情況設計的各種製程來製造該等 功率轉換器1〇〇、_、3〇〇、4〇〇' 500。如圖2_5中所示， 各種技術可被提供用於完成圖丨中所示之該定時邏輯器 窃:等力肊以實現這些性能和製造目標。許多其他技術 是可用的’例如包含以岐王作週期和沒有利用負載回饋 141792.doc -18· 201014128 作業。此外，雖然所揭示的該等功率轉換器描述一用於供 應功率給控制電路之啟動功率供應的產生，但是該技術適 用於為了任何目的的任何低電壓功率供應的產生。 由於所揭示主題可被修飾並且以對於受益於此處該等教 示的熟習此項技術者明白的不同但類似方式實踐，所以以 • 上所揭示的該等特殊實施例僅僅是說明性的。此外，除了 - 在以下該等請求項中所描述，此處所示的構建或設計的該 等細節意為沒有限制。因此顯然以上所揭示的該等特殊實 鲁 施例可被改變或修飾並且所有這些變化被視為在所揭示主 題的範圍和精神内。因此，在以下該等請求項中閣述要求 保護的内容。 【圖式簡單說明】 圖1為按照本發明的一說明性實施例的一功率轉換器的 電路圖； 圖2至5為能夠實施圖1的該功率轉換器的與定時控制有 關的功能的功率轉換器的不同實施例的電路圖； ® 圖6A至6C為先前技術之功率轉換器的電路圖。 【主要元件符號說明】 100 功率轉換器 110 負載電路 120 能量儲存元件 122 負載端 130 開關元件 132 控制端 141792.doc -19- 201014128 140 開關元件 150 開關元件 160 定時邏輯器 170 高電壓端 175 第二端 200 功率轉換器 205 鎖存器 210 鎖存器 215 欠壓鎖定裝置 220 開關 225 電阻器 230 比較器 235 位準轉換緩衝器 240 P型增強型電晶體 245 振盪器 250 負載回饋單元 255 延遲元件 300 功率轉換器 310 電阻器 400 功率轉換器 405 鎖存器 410 鎖存器 415 欠壓鎖定裝置 430 比較器 141792.doc -20- 201014128 435 電晶體 440 電晶體 445 振盪器 450 負載回饋單元 500 功率轉換器 505 鎖存器 • 510 鎖存器 530 比較器 • 545 振盪器 550 負載回饋單元 600 控制器 605 第一電晶體 610 負載 615 第二電晶體 620 電容器 625 磁性元件 鲁 630 二極體 141792.doc -21

Claims (1)

1. 201014128 七、申請專利範園： -種功率轉換器控制器’其用於經由控制一第一開關元 件而控制提供給耦合在一第—電壓供應端與該第一開關 凡件之間之-負載電路的功率，以及控制提供給柄合到 該第-開關元件之一能量儲存元件的功率，該能量健存 凡件用於提供-功率供應，該功率轉換器控制器包括： 第一控制端，用於耦合到該第一開關元件之一控制 輸入； 第一負載端，其被耦合到該第一開關元件和該電荷 儲存元件； 一第二開關元件，其被麵合在該第—負載端與一第二 電壓供應端之間；以及 1時邏輯器，用於選擇性地在該第一控制端提供一控 制仏號以控制該第一開關元件，卩及選擇性地控制該第 二開關元件以在一負載供電相位期間，經由致能該第— 和第二開關元件而供應功率給該負載電路，在—啟動充 電相位期間，經由致能該第一開關元件並去能該第二開 關元件而給該能量儲存元件充電’以及在一被動相位期 門經由至少去能該第一開關元件而容許該負載電路隔 離地作業。 2·如請求項1之功率轉換器，進一步包括一耦合在該能量 儲存元件與該節點之間的第三開關元件。 3·如請求項2之功率轉換器，其中該第三開關元件包括一 一極體。 141792.doc 201014128 4. 如請求項2之功率轉換器，其中該定時邏輯器用於在該 啟動充電相位期間啟用該第三開關元件。 5. 如請求項1之功率轉換器，其中該第一開關元件包括一 增強型電晶體。 6. 如請求項1之功率轉換器，其中該第一開關元件包括一 空乏型電晶體。 7. 如請求項1之功率轉換器，其中該定時邏輯器在該功率 轉換器之一交換週期期間之該啟動充電相位之後實施該 負載供電相位。 8. 如請求項1之功率轉換器，其中該定時邏輯器包括一預 充電電路’該預充電電路用於在該功率轉換器之啟動時 間期間給該能量儲存元件充電。 9. 如請求項8之功率轉換器’其中該預充電電路包含一耦 〇在該第一電壓供應端與該能量儲存元件之間的電阻 器。 10.如請求項9之功率轉換器，進—步包括： 一耦合在該電阻器與該能量儲存元件之間的開關，骂 開關在該啟動時間開始時被閉合；和 > 一欠壓鎖定裝置，其被用於開啟該開關以響應在 儲存元件上H第—預定臨限值的電壓。 = 之功率轉換器…該預充電電路包括1 電壓供應端與該第—開關元件之一 γ制@ 間的電阻器。 义控制端之 12·如請求項1之功率轉換器，其中該定時邏輯器包括： 141792.doc 201014128 一第一鎖存器’其經耦合以致能該第一開關元件；和 一第二鎖存器’其用於致能該第二開關元件。 13·如請求項12之功率轉換器’進一步包括一負載回饋單 元’用於重置該第一或第二鎖存器至少其中之一以回應 於匹配一預定臨限值之一負載回饋參數以啟動該啟動充 電相位’其中該負載回饋單元用於決定流過該第二開關 元件之電流以產生該負載回饋參數。 14. 如請求項12之功率轉換器，其中該第一開關元件包括一 增強型電晶體，且該定時邏輯器進一步包括： 一振盪器’用於設定該第二鎖存器以啟動該負載供電 相位； 一負載回饋單元’用於重置該第一和第二鎖存器以回 應於匹配一預定臨限值之一負載回饋參數以啟動該啟動 充電相位；及 一比較器，用於設定該第一鎖存器以回應於一在該能 量儲存元件上超過一第一預定臨限值的電壓，以終止該 啟動充電相位並去能該第一開關元件以啟動該被動相 位。 15. 如請求項12之功率轉換器，其中該第一開關元件包括一 空乏型電晶體，且該定時邏輯器進一步包括： 一振盪器，用於設定該第一和第二鎖存器以啟動該負 載供電相位； 一負載回饋單元，用於重置該第二鎖存器以回應於匹 配一預定臨限值之一負載回饋參數以啟動該啟動充電相 141792.doc 201014128 位；及 一比較器，用於重置該第一鎖存器以回應於一在該能 1儲存元件上超過一第一預定臨限值的電壓，以終止該 啟動充電相位並去能該第一開關元件以啟動該被動相 位。 16. 如請求項12之功率轉換器，其中該第一開關元件包括一 空乏型電晶體’且該定時邏輯器進一步包括： 一振盪器’用於設定該第一鎖存器並啟動該啟動充電 相位； 一比較器，用於設定該第二鎖存器以回應於一在該能 量儲存元件上超過一第一預定臨限值的電壓，以終止該 啟動充電相位並啟用該第二開關元件以啟動該負载供電 相位；及 一負載回饋單元’用於重置該第一和第二鎖存器以回 應於匹配一預定臨限值之一負載回饋參數以去能該第— 和第二開關元件並啟動該被動相位。 17. 如請求項1之功率轉換器，其中該第二電壓供應端包括 一接地端。 18. 如請求項丨之功率轉換器’其中該負載電路包含一電威 器、一變壓器或一壓電裝置之其中之一。 19. 如請求項丨之功率轉換器，其中該能量儲存元件包括— 電容器或一電池其中之一。 20. —種方法，其包括： 提供一功率轉換器，其包含： 141792.doc -4- 201014128 2合到一第—電壓供應端的負載電路；及 心量儲存兀件’其能夠被耦合到該負載電路並且 被用於提供-㈣電H給該功率轉換器； 將該負載電路耗合到一第二功率供應端，以在該功率 轉換器之-負載供電相位期間供應能量給該負載電路； 將該能量儲存元件耦合到該負載電路’以在該功率轉 換器之-啟動充電相位期間將能量從或經由該負載電路 轉移到該能量儲存元件；以及

   將該負載電路從該第二功率供應端隔離，以允許該負 載電路在一被動相位期間與該功率供應隔離地作業。 如请求項20之方法，其中該功率轉換器之該負載供電相 位係發生在該啟動充電相位之前。 22.如請求項20之方法，其中該功率轉換器進一步包括一耦 合到該負載電路的第一開關元件，和一耦合在該第一開 關元件與該第二電壓供應端之間的第二開關元件，且該 方法進一步包括： 致能該第一和第二開關元件以啟動該負載供電相位； 致能該第一開關元件並去能該第二開關元件以啟動該 啟動充電相位；以及 至少去能該第一開關元件以啟動該被動相位。 23·如請求項20之方法，其中該功率轉換器進一步包括一第 三開關元件，其被耦合在該能量儲存元件與在該第一和 第二開關元件之間之一節點之間，且該方法進一步包括 在該啟動充電相位期間啟用該第三開關元件。 141792.doc 201014128 24. 如請求項22之方法，進一步包括 太、方 攸孩能量館存元件沒取 功率以控制該第一和第二開關元件。 25. —種裝置’其用於經由控制一一 ^ 弟開關元件而控制提供 、口耗口在-第-電麼供應端與該第—開關元件之間之一 負載電路的功率，以及控制提供給輕合到該第一開關元 件之一能㈣存元件的功率，料量料元件被用於提 供一功率供應，該裝置包括： 用於將該負載電路耦合到一第二功率供應端以在該功 率轉換m載供電相位期間將能量儲存在該負載電 路中的構件； 用於將該能量儲存元件耦合到該負載電路以在該功率 轉換器之一啟動充電相位期間將能量從該負載電路轉移 到該能量儲存元件的構件；以及 用於從該第二功率供應端隔離該負載電路以允許該負 載電路在一被動相位期間與該功率供應隔離地作業的構 件0 141792.doc * 6 -