TW201238219A - Switching controller with valley-lock switching and limited maximum frequency for quasi-resonant power converters - Google Patents

Description

201238219 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於功率轉換器；更具體而言，本發明係 關於準諧振功率轉換器。 【先前技術】 為了要在高切換頻率下達成較高效率及減少功率轉換器 的功率損失，準譜振(QR，“Quasi-Resonant”)技術係廣泛地 被應用。然而’該QR功率轉換器之一缺點係在輕負載情況 下效率較低。QR功率轉換器的切換頻率係依據該QR功率轉 換器的輸入電壓與輸出負載而改變。當該輸出負載減少 時’通常會增加切換頻率。噪音可能會在該波谷切換操作 過程產生，此為一待解決的主要議題。QR功率轉換器的 操作描述可參考先前技術：美國專利第7,426,120號，發明 名稱「Switching Control Circuit Having a Valley Voltage Detector to Achieve Soft Switching for a Resonant Power Gonverter」〇 【發明内容】 本發明提供一功率轉換器的控制器。該控制器包括 一PWM電路、一偵測電路、一信號產生器、一振盪電路、 一波谷鎖定電路、一計時電路與一突發電路。該PWM電 201238219 路產生一切換信號，該切換信號係耦接以切換該功率轉 換器的一變壓器。一回授信號係耦接以控制及禁能該切 換信號。該偵測電路經由一電阻耦接至該變壓器，用於 依據從該變壓器獲得的一波形產生一波谷信號。該信號 產生器係耦接以接收該回授信號與該波谷信號，用於產 生一致能信號。該振盪電路產生一最大頻率信號。該最 大頻率信號結合該致能信號以產生一導通信號。該導通 信號係耦接以致能該切換信號。該回授信號係與該功率 轉換器的一輸出負載相關聯。該導通信號的最大頻率係 受限制。 該波谷鎖定電路與該計時電路係耦接以接收該波 谷信號，用於提供該致能信號的一遲滯特性。該突發電 路係耦接以接收該回授信號，用於產生一突發信號以禁 能該切換信號。該突發電路係依據一遲滯臨界信號而產 生該突發信號。該切換信號的截止時間係依據該回授信 號的降低而增加。 本發明亦提供一種用於控制一準諧振(QR)功率轉 換器之方法。該方法包括：產生一切換信號，該切換信 號係耦接以切換該Q R功率轉換器的一變壓器；依據一回 授信號產生一重置信號；在該切換信號的截止時間期 間，依據從該變壓器獲得的一波形以產生一波谷信號； 產生一最大頻率信號；依據該回授信號與該波谷信號產 201238219 生一致能信號；及依據該致能信號與該最大頻率信號產 生一導通信號。該重置信號係耦接以禁能該切換信號。 該導通信號係耦接以致能該切換信號。該回授信號係與 該QR功率轉換器的一輸出負載相關聯。該波谷信號經由 一耗接至該變壓器的電阻而產生。該方法更包括藉由一 計時電路以提供該致能信號的一遲滯特性。該計時電路 係依據該波谷信號以提供該遲滯特性。該計時電路藉由 編程該計時電路的一臨界或一時間常數以提供該遲滯 特性。該方法更包括依據該波谷信號產生一溢位信號。 當該溢位信號未與該波谷信號同步化產生時，該導通信 號會依據該回授信號而產生。該方法更包括依據該回授 信號產生一突發信號。該突發信號係耦接以禁能該切換 信號。該突發信號係依據該回授信號與一遲滯臨界信號 而產生。該切換信號的該截止時間係依據該回授信號的 降低而增加。 本發明亦提供一種用於切換一功率轉換器之方 法。該方法包括：產生一切換信號，該切換信號係粞接 以切換該功率轉換器的一變壓器；依據一回授信號產生 一重置信號；在該切換信號的截止時間期間，依據從該 變壓器獲得的一波形產生一波谷信號；依據該回授信號 與該波谷信號產生一導通信號；提供該導通信號的一遲 滯特性。該重置信號係耦接以禁能該切換信號。該導通 6 201238219 信號係耗接以致能該切換信號。該回授信號係與該功率 轉換器的一輸出負載相關聯。一計時電路依據該波谷信 號提供該遲滯特性。該方法更包括產生一時間信號以產 生該導通信號。該時間信號的時段會依據該回授信號的 降低而增加。該波谷信號經由耦接至該變壓器的一電阻 產生。該方法更包括依據該波谷信號產生一溢位信號。 該溢位信號係耦接以禁能該功率轉換器的波谷切換操 作。當該溢位信號未與該波谷信號同步化產生時，該導 通信號會依據該回授信號而產生。 因此，本發明的一目的是提供一準諧振功率轉換器 的控制器，以在重負載與輕負載兩者情況下，都可限制 該最大切換頻率、及達成波谷切換操作。因此，該準諧 振功率轉換器的高效率可在全範圍負載情況達成。 本發明的另一目的是提供具波谷鎖定功能的該準諧 振功率轉換器的控制器，這有利於在該波谷切換操作的 波谷數改變期間減少該變壓器的該噪音。 【實施方式】 下列描述具有實現本發明的最佳模式。此描述是針 對例示本發明的該等一般原理為目的，且不應視為限制 。本發明的該範疇最佳參照該等後附申請專利範圍而決 201238219 定。 圖1繪示一準諧振功率轉換器。一變壓器10具有 一辅助繞組Να、一次側繞組Np、與二次側繞組Ns。該 一次侧繞組NP耦接至一輸入電壓VIN。該二次側繞組 Ns經由一整流器40與一電容器45產生一輸出電壓 V〇。為了要調整該輸出電壓V〇，一控制器50會產生一 切換信號SPWM，可經由一功率電晶體20切換該變壓器 10。一回授信號VFB係與該功率轉換器的該輸出V〇相 關聯。該回授信號VpB係輕接至該控制器50以產生該 切換信號sPWM，該切換信號可用來調整該功率轉換器的 該輸出電壓V〇。跨於該辅助繞組Να獲得的反射電壓 Vaux 表示如下：

Vaux = — X Vo -------------------------------------------- (1)

Ts W 其中，TA與Ts分別為該變壓器10的該輔助繞組 NA與該二次側繞組Ns的線繞匝數。 一分壓器是由電阻31與32形成。該分壓器將該反 射電壓VAUX分成一偵測電壓Vs以供應給該控制器50 的偵測端VS。該偵測電壓vs表示如下：

Vs = R32 R31 + R32 X Vaux (2) 其中，R31與R32分別為電阻31與32的阻抗。 該偵測電壓Vs亦與該變壓器10的消磁時間Ts和該 功率電晶體20的電壓VDS(該汲極-源極電壓）相關聯。因

S 8 201238219 此’該切換信號SpwM係依據該偵測電壓Vs而產生以達 成該功率電晶體20的波谷切換操作。 囷2 A繪不根據本發明之準譜·振功率轉換器的控制 器50實施例。此實施例的該控制器標示為50a。該控制 器50a包括一突發電路100、一波形偵測器2⑽、一信 號產生器300與一 PWM電路60。該PWM電路60包括 一正反器80、一及閘85、一反相器65、一及閘76與一 比較器75。該控制器50a產生一切換信號SpwM，該切 換b號係輕接以切換該變壓器1❶。該突發電路1⑽接收 該回授彳§號vFB，當該回授信號vfb的準位低於遲滯臨 界信號VT時，產生一突發信號Sbt，用於禁能該切換信 號SPWM。該信號產生器3〇〇產生一斜坡信號RMp，該 斜坡信號RMP耦接至該比較器75。該斜坡信號RMp 與該回授信號VFB結合，以在該及閘76的輸出端產生 一重置信號RST。該重置信號RST係耦接以禁能該切 換#號SpWM。該波形偵測器200(為一偵測電路）經由該 控制器50a的該偵測端vs耦接至該變壓器1〇，用於依 據攸該變壓器10獲得的該波形產生一波谷信號Sv與一 放電時間信號sT。上述波形係與該反射電壓vAUX相關 聯’亦與該偵測電壓％相關聯。該信號產生器3⑽係 輕接以接收該回授信號vFB、該波谷信號Sv與該放電時 間信號St，用於產生—脈波信號（導通信號)PLS。該脈 9 201238219 波信號PLS係耦接以藉由觸發該正反器80致能該切換 信號SPWM。該正反器80的輸出連接至該及閘85的一輸 入’用於產生該切換信號Spwm。該及閘85的另·一輸入 經由該反相器65接收該脈波信號PLS以限制該切換信 號Sp\vM的最大占空比。 圖2B繪示根據本發明用於控制該準諧振功率轉換 器的方法流程圖。該方法包括下列步驟：產生一切換信 號以切換一功率轉換器的變壓器；依據一回授信號產生 一重置信號以禁能該切換信號；在該切換信號的截止時 間期間，依據從該變壓器獲得的一波形的該等波谷產生 一波谷信號；產生一導通信號以致能該切換信號；及提 供該導通信號的遲滯特性。 圖3繪示根據本發明之該控制器50a的該突發電路 100實施例。該突發電路100包括一比較器110與一遲 滯電路。該比較器110的一正端接收該回授信號VFB。 該比較器110的一負端接收由該遲滯電路提供的該遲滯 臨界信號VT。該遲滯電路包括一反相器115與開關120 和125。當致能該突發信號SBT時，該開關120會導通， 且該開關125會關閉。該遲滯臨界信號VT會等於一耦 接至該開關120的參考電壓VTA。當禁能該突發信號SBT 時，該開關125經由該反相器115導通，且該開關120 會關閉。該遲滯臨界信號VT會等於一耦接至該開關125 201238219 的參考電壓Vtb。該參考電壓Vta的該準位低於該參考 電壓VTB的準位。該等參考電壓VTA與VTB提供該遲滯

臨界信號Vt遲滯特性，用以藉由比較該回授信號VFB 與該遲滯臨界信號vT產生該突發信號sBT。 圖4繪示根據本發明之該控制器50a的該波形偵測 器200實施例。該波形偵測器200包括一電壓箝位元電 路、一電流偵測電路與一信號產生器。該電壓箝位元電 路包括一電流源210、一電阻213、一電晶體215與一 電晶體220。該電流源210連接在一供應電壓Vcc與該 電晶體220的一閘極之間。該電阻213連接在該電晶體 220的該閘極與該電晶體215的一汲極之間。該電晶體 215的一閘極與該汲極連接一起。該電晶體215的一源 極連接至一接地參考。該電晶體220的一源極連接至該 偵測端VS。該偵測端VS經由該分壓器耦接至該變壓器 10以接收該偵測電壓Vs。該電壓箝位元電路可箝控該 偵測電壓Vs的最小振幅(VS(MIN))。該電晶體215的導通 臨界電壓的選擇係與該電晶體220的導通臨界電壓相關 聯。該電流源210的電流與該電阻213的該阻抗可決定 該偵測端VS的該偵測電壓Vs的該最小振幅(VS(MIN))。 該"[貞測電壓Vs的該最小振幅(Vs(MIN))可如下表不. % -(Vin Να

R 32 及31 +及32 (3) 其中，Vin是該準諧振功率轉換器的該輸入電壓。

S 11 201238219 該電流倩測電路包括電晶贼n, %曰曰體231、232與一電阻240 。該等電晶體231與232形成 ^ ^ ^ 战一電流鏡。該電流鏡的一 輸入連接至該電晶體220的〜、± 、及極。該電阻240連接至 該電流鏡的輸出。該電流偵測發^ ,

J電路依據源自該偵測端VS 的電流在該電阻240上產生〜+ + 電流信號V24G。該信號產 生器包括比較器250、260、〜„ 反相器251與及閘270、 280。該比較器250的一正她妞& 化接收該電流信號V24G。該 比較器250的一負端提供一聆田+广 臨界電壓vT2。該比較器260 的一負端連接至該偵測端Vs。兮u_ h w认 提供一臨界電壓VT1。該及閘270的一第一輸入與該及 閘280的-第-輸入提供來自該反相器2si輸出的一反 向切換信號/SPWM。該及閘27〇的一第二輸入與該及閘 280的-第二輸人分別連接至該比較器25()的—輸出與 該比較器26G的-輸出。該及閘27()的—輸出係依據此 電流信號V24〇 *產生該波谷信號％。當該電流信號〜 高於該臨界信號VT2且該切換信號^…肘為禁能時，會 致能該波谷信號Sv。當該偵測端vs的該偵測電壓％ 低於該臨界電壓VT1且該切換信號心〜河為禁能時，便 會致能該放電時間信號ST。代表該變壓器10消磁時間 的該放電時間信號ST可用來達成該功率轉換器的該準 諧振切換。 囷5A繪示根據本發明之該控制器50的該信號產生 器300a實施例。該信號產生器3⑽a包括一計時電路、 5 12 201238219 一波谷鎖定電路50〇a、一致能電路與一振盪電路330。 該計時電路包括一電壓·電流轉換器312、一電流源313 、一反相器315、一電晶體316與一電容器320。該電 壓-電流轉換器312接收該回授信號Vfb以產生電流Ifb 。該電流源313提供的電流1313與該電流Ifb加總產生 一充電電流Ix。該電容器32〇連接在該電壓_電流轉換 器312的輸出與該接地參考之間。該電晶體316係與該 電容器320並聯連接。該放電時間信號St係耦接以經由 a亥反相器315與§亥電晶體316對該電容器320進行放電 。該電容器320的該充電電流ΐχ的振幅等於該電流l313 與該電流IFB的該總和。該電流1313確保該充電電流Ιχ 的最小振幅。該充電電流Ιχ可對該電容器32〇進行充電 以在該電容器320上產生一時間信號VTM。因此該電容 器320的該充電電流Ιχ係依據該回授信號Vfb的降低而 減少。因此，該時間信號VTM的充電時段係依據該回授 信號VFB的該降低而增加。該致能電路包括比較器321 、322、一及閘325與一或閘326。該比較器321比較該 日寸間彳§ 5虎Vjm與一匕界電壓Vtx，用以當該時間信號 VTM高於該臨界電壓VTX時，致能一控制信號Sx。該臨 界電壓VTX可決定該時間信號VTM的一折點電壓 (Trip-point Voltage)。第一波谷信號SK會進一步由該波 谷鎖定電路500a產生。當該時間信號VTM高於一臨界 電壓VTY時，該比較器322會在其輸出上致能一暫停信 13 201238219 號Smt。該臨界電壓Vty南於該臨界電壓Vtx。該暫停 信號SMT進一步經由該或閘326的輸入耦接以產生一致 能信號SENB。該控制信號Sx與該第一波谷信號SK供應 給該及閘325的輸入。該及閘325的一輸出連接至該或 閘326的另一輸入。該或閘326的一輸出產生該致能信 號Senb。該波谷鎖定電路500a接收一麥考電壓Vref、 該波谷信號Sv、該放電時間信號St與該致能信號Senb ，以產生該控制信號sx與該第一波谷信號SK。 從致能該放電時間信號St開始至致能該控制信號 Sx結束的時段係定義為致能延遲時間。該回授信號VFB 係依據該輸出負載的降低而減少。該致能延遲時間係依 據該回授信號VFB的降低而增加。該切換信號SPWM的 該截止時間因此係依據該回授信號VFb的該降低而增加 。該振盪電路330接收該致能信號SENB，用於產生該脈 波信號PLS與該斜坡信號RMP。 圖5B繪示根據本發明之該控制器50的一信號產生 器300b實施例。不同於圖5A的該實施例，該信號產生 器300b具有一波谷鎖定電路500b，其產生該臨界電壓 Vtx與該第一波谷信號Sk不僅依據該參考電壓Vref、 該波谷信號Sy、該放電時間信號St與該致能信號Senb ，亦依據耦接至該電壓-電流轉換器312的該輸出的一灌 電流Ικ。 圖6繪示根據本發明之該信號產生器300的該振盪 201238219 電路330實施例。該振盪電路330包括一鋸齒波產生器 與一控制電路。該鋸齒波產生器包括電流源350、355、 359、一電容器340與開關351 ' 354、358。該電流源 350連接在該供應電壓Vcc與該開關351的第一端之 間。該開關351的一第二端連接至該開關354的一第一 端。該電流源355連接在該開關354的一第二端與該接 地參考之間。該開關358與該電流源359串聯連接在該 開關354的該第二端與該接地參考之間。該電容器340 連接在該開關351的該第二端與該接地參考之間。該電 流源350用來經由該開關351對該電容器340充電。該 電流源355用來經由該開關354對該電容器340放電。 該斜坡信號RMP因此在該電容器340上產生。該開關 351受到一充電信號sc的控制。該開關354受到一放電 信號SDM的控制。該開關358受到一快速放電信號SFD 的控制。因此，該斜坡信號RMP會在該電容器340上 產生。該控制電路包括比較器361、362、363、反及閘 365、366、及閘367、370、反相器375、376與一或閘 371。該斜坡信號RMP分別供應給該比較器361的一負 端、該比較器362的一正端與該比較器363的一正端。 該比較器361的一正端接收一臨界電壓vH。該比較器 362的一負端接收一臨界電壓vL。該比較器363的一負 端接收一臨界電壓VM。該臨界電壓VH的該振幅係大於

S 15 201238219 該臨界電壓vM的振幅。該臨界電壓vM的該振幅係大於 該臨界電壓Vl的振幅。反及閘365與366形成一閂鎖 電路，該閂鎖電路耦接以接收該等比較器361與362的 該等輸出信號。該閂鎖電路輸出一放電信號SD。該放電 信號Sd(—最大頻率信號）可決定該切換信號Sp\VM的最 大頻率。該放電信號SD與該比較器363的一輸出信號供 應給該及閘367的輸入，用於產生該放電信號SDM。該 反相器375接收該放電信號SD以產生該充電信號Sc。 該反相器376接收該充電信號Sc以產生該脈波信號 PLS。該脈波信號PLS在該電容器340的一放電期間會 被致能。該放電信號SD進一步供應給該及閘370的一輸 入以產生該快速放電信號Sfd。該快速放電信號Sfd與 該致能信號SENB供應給該或閘371的輸入。該或閘371 的一輸出連接至該及閘370的另一輸入。因此，一旦致 能該放電信號Sd 5該致能信號Senb便會觸發該快速放 電信號Sfd。只有當該放電信號Sd禁能時5該快速放電 信號SFD便會禁能。當致能該快速放電信號SFD時，因 為该電流源359的该電流退南於該電流源355的電流5 所以該電容器340會立即放電。在該電容器340的該放 電期間’該斜坡信號RMP會保持在該臨界電壓Vm的該 準位，直到該致能信號SENB激勵該快速放電信號SFD。 一旦該斜坡信號RMP低於該臨界電壓VL，該放電信號 201238219

Sd便會禁能。一旦致能該放電信號SD，該波谷信號Sv(該 第一波谷信號SK)與該致能信號SENB如此會觸發該脈波 信號PLS。因此，該電流源350的該電流、該電容器340 的該電容量與該等臨界電壓Vh、V"m、Vl可決定該放電 信號Sd的最大頻率’亦決定該切換信號SpwM的該最大 頻率。 圖7繪示根據本發明之該信號產生器300的該電壓 •電流轉換器312示意圖。該電壓-電流轉換器312包括 電流源430、435、一運算放大器410、電晶體411、421 、422與一電阻412。一輸入端V連接至該運算放大器 410的一正端。該運算放大器410的一輸出端係耦接以 驅動該電晶體411。該運算放大器410的一負端連接至 該電晶體411的一源極。該電阻412連接在該電晶體411 的該源極與該接地參考之間。該電流源435連接在該供 應電壓Vcc與該電晶體411的没極之間。流過該電晶體 411的電流I411會流過該電阻412。一旦該電流I411南於 來自該電流源435的一電流1435，一電流1421(等於該電 流I411與該電流I435的該差）會流入由電晶體421與422 形成的該電流鏡的一輸入。在一端子I產生的電流（亦為 該電流鏡的一輸出）會與該電流1421成比例。從該端子I 產生的敢大電流會受到該電流源430的限制。該電晶體 422會產生該輸出端I的一輸出電流，該輸出電流與在 該輸入端V收到的一輸入電壓相關。 17 201238219 圖8繪示該切換信號SPWM的波形與該變壓器10的 該反射電壓VAUX。該時段Ts代表該變壓器10的該消磁 時間5該消磁時間係與該放電時間信號St相關聯。為了 要達成準諧振操作，取決於該等負載情況，該切換信號 SPWM可在時間點Pi、p2或p5致能。當該負載較重時， 該切換信號SpwM可較早致能’諸如在該時間點Pi或 P2。當該負載較輕時，該切換信號SPWM可稍後致能， 諸如在該時間點P3、P4或P5。 圖9繪示在不同負載情況下操作之該準諧振功率轉 換器的主要波形。在繪示的間歇時段TBST，該準諧振功 率轉換器是以間歇模式操作。該間歇模式表示該準諧振 功率轉換器的該操作已進入極輕載情況。一旦激勵（禁能) 該突發信號Sbt ’會禁能該切換信號Sp\VM。換言之’如 果該切換信號SPWM未被該突發信號SBT禁能，該切換 信號Sp\VM會在時間點Pi或卩2致能’用以降低该電晶體 20的該切換損失，此將增加該準諧振功率轉換器的該效 率。 圖10A繪示該準諧振功率轉換器以準諧振操作時的 主要波形及在重負載情況下達成波谷切換操作。該切換 信號SpwM是在圖8繪不的該時間點Pi致能。 圖10B繪示該準諧振功率轉換器以準諧振操作時的 主要波形及在輕負載情況下達成擴展的波谷切換操 18 201238219 作。该切換信號Sj>WM是在圖8繪示的該時間點p3致能。 囷11繪示根據本發明之該信號產生器300a的一波 谷鎖定電路500a實施例。該波谷鎖定電路5〇〇a包括一 計數器610、一暫存器陣列620、一反相器611、一及閘 621、一或閘685、一解碼器mo、一比較電路68〇與一 臨界產生器。一計數器610可依據該波谷信號Sv而計數 一碼Μ。該放電時間信號St耦接以經由該反相器611 重置該計數器610。該致能信號SENB與該放電時間信號 ST係供應給該及閘621的輸入以產生一移位元信號，使 該碼亥计數器61〇移位元至該暫存器陣列該 暫存器陣列62G因此可依據該碼M而產生—碼N。根據 該暫存器陣列620提供的該碼N，該解碼器65〇可產生 控制信號XN〜X。。提供該參考電壓給由電阻71❶、 719 720與721組成的分壓器。該分壓器耦接至開關 750 759 „亥等控制信號χΝ〜χ❶係麵接以控制該等開關 750 759肖於編私該臨界電壓&。該臨界電壓&的 該振幅係依據該碼N的該增量而增加。該致能信號s麵 與該控制錢Sx_遲滯特性因此可藉由編程該時間 信號VTM的該折點電壓而提供。 該碼N的該變化亦代表該輸出負載的該變化。當該 輸出負載減少時，該竭N的該值會增加，反之亦然。該 致能延遲時間因此依據該碼N的該增量而略微增加。因 201238219 此，此對該波谷切換操作提供一遲滯。此遲滯會使該波 谷切換操作短暫鎖定在該波谷數N，直到來自該反饋回 路的該回授信號Vfb改變。此波谷鎖定功能在該波谷切 換操作的該波谷數變化期間，對於減少該變壓器10的 該噪音是有説明的。 此外，當該碼N的該值大於一臨界碼Ντ的值時， 該暫存器陣列620耦接至比較電路680以產生一溢位信 號SH。該溢位信號SH與該波谷信號Sv連接至該或閘 685的輸入以產生該第一波谷信號SK。因此，當該碼N 的該值小於該臨界碼Ντ的值時，該第一波谷信號SK的 該狀態會與該波谷信號Sv的狀態相同。當該碼N的該 值大於該臨界碼Ντ的值時，該波谷信號SK會變成邏輯 高準位。 在一極輕負載情況期間，該碼N的該值會大於該臨 界碼Ντ。此會使該溢位信號SH變成邏輯高準位，且因 此使該第一波谷信號SK經由該或閘685變成邏輯高準 位。在致能該溢位信號SH(邏輯高準位)後，該切換信號 Spwm的導通將不再與該波谷信號Sv同步，且該切換信 號SPWM的該切換頻率將依據該回授信號VFB的降低而 線性地減少。 圖12A繪示該波谷信號Sv與該控制信號Sx的該等 波形。當該輸出負載減少時，該波谷數n(其與該碼N相 201238219 關聯）會增加，例如，從3增加至4([Sx (n-l)] + [§χ (n)])。為了下一切換週期（[Sx(n+1)]，一遲滯時段Thys 會自動產生。 圖12B繪示該波谷信號Sv與該第一致能信號心的 0亥寺波形。當該輸出負載增加時，該波谷數n(其與該碼 N相關聯）會減少，例如，從4減少至3([Sx(n-l)] + [sx (n)])。為了下一切換週期（[Sx(n+1)]，遲滯時段Thys 會產生。

S 囷13繪示根據本發明之該信號產生器3⑽b的波谷 鎖疋電路5〇〇b之另一實施例。該波谷鎖定電路5〇〇b包 括叶數器610、一暫存器陣列620、一反相器611、一 及閘621、一或閘685、一解碼器650、一比較電路68〇 與一可編程電流槽。此實施例的該臨界電壓Vtx為一固 定值，其等於該參考電壓VREF。電流源810〜819耦接至 該等開關850〜859以形成該可編程電流槽。該等控制信 號XN〜X0耦接以控制該等開關85〇〜859用於拉曳該灌電 流Ικ。該灌電流Ικ耦接以調整該充電電流Ιχ(參見圓 5Β)。該充電電流Ιχ的該振幅係依據該碼Ν的該增量而 減少。該電容器320的該充電電流Ιχ因此係依據該碼Ν 的該增量而減少，其亦代表該反射電壓Vaux的該波谷 數η。因此，s亥時間信號vTM的該充電時間將依據該反 射電壓Vaux的該波谷數的該增量而增加。該致能信號 21 201238219 sENB與該控制信號sx的該遲滯特性可藉由調整該計時 電路的時間常數而產生。 圖14繪示根據本發明之該準諧振功率轉換器的該控 制器50之另一實施例。此實施例的該控制器為編號 50b。不同於在圖2A繪示的該控制器50a，不包括該突 發電路100與該及閘76。該正反器80藉由該比較器75 的該輸出而直接重置。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者， 在不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與 潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍 所界定者為準。 【圖式簡單說明】 本發明可藉由下列連同參考該等附圖閱讀詳細說 明與範例而更完全瞭解，其中： 圖1繪示一準諧振(QR)功率轉換器； 圖2A繪示根據本發明的該準諧振功率轉換器的控 制器實施例； 圖2B繪示根據本發明之用於控制該準諧振功率轉 換器的方法流程圖； 圖3繪示根據本發明之該控制器的一突發電路實施 例；

S 22 201238219 圖4繪示根據本發明之該控制器的一波形偵測器實 施例； 圖5A繪示根據本發明之該控制器的一信號產生器 實施例； 圖5B繪示根據本發明之該控制器的該信號產生器 之另一實施例； 圖6繪示根據本發明之該信號產生器的一振盪電路 實施例； 圖7繪示根據本發明之該信號產生器的一電壓-電 流轉換器示意圖； 圖8繪示一變壓器的切換信號與反射電壓的波形； 圖9繪示在各種不同負載情況下操作的該準諧振功 率轉換器的主要波形； 圖10 A繪示該準諧振功率轉換器在準諧振操作時的 主要波形，及在重負載情況下達成波谷切換操作； 圖10B繪示該準諧振功率轉換器在準諧振操作時的 主要波形，及在輕負載情況下達成擴展的波谷切換操作 圖11繪示圖5A中該信號產生器的一波谷鎖定電路 實施例； 圖12A繪示一輸出負載減少時的一波谷信號與一控 制信號的該等波形； 圖12B繪示該輸出負載增加時的一波谷信號與一控 23 201238219 制信號的該等波形； 圖13繪示圖5B中該信號產生器的一波谷鎖定電路 實施例；及 囷14繪示根據本發明之該準諧振功率轉換器的該 控制器之另一實施例。 【主要元件符號說明】 10 變壓器 20 功率電晶體 31 電阻 32 電阻 40 整流器 45 電容器 50 控制器 50a 控制器 50b 控制器 60 PWM電路 65 反相器 75 比較器 76 及閘 80 正反器 85 及閘 100 突發電路 110 比較器 115 反相器 24 201238219 120 開關 125 開關 200 波形偵測器 210 電流源 213 電阻 215 電晶體 220 電晶體 231 電晶體 232 電晶體 240 電阻 250 比較器 251 反相器 260 比較器 270 及閘 280 及閘 300 信號產生器 300a 信號產生器 300b 信號產生器 312 電壓-電流轉換器 313 電流源 315 反相器 316 電晶體 320 電容器 321 比較器 322 比較器 325 及閘 326 或閘 330 振盪電路 s 25 201238219 340 電容器 350 電流源 351 開關 354 開關 355 電流源 358 開關 359 電流源 361 比較器 362 比較器 363 比較器 365 反及閘 366 反及閘 367 及閘 370 及閘 371 或閘 375 反相器 376 反相器 410 運算放大器 411 電晶體 412 電阻 421 電晶體 422 電晶體 430 電流源 435 電流源 500a 波谷鎖定電路 500b 波谷鎖定電路 610 計數器 611 反相器 201238219 620 暫存器陣列 621 及閘 650 解碼器 680 比較電路 685 或閘 710 電阻 719 電阻 720 電阻 721 電阻 750 開關 759 開關 810 電流源 819 電流源 850 開關 859 開關 27

Claims (1)

1. 201238219 七、申請專利範圍： 1. 一種用於一功率轉換器之一切換控制器，其包括： 一 PWM電路，用於產生一切換信號，該切換信 號耦接至該功率轉換器的一變壓器，其中一回授信號 耦接以控制及禁能該切換信號； 一偵測電路，該偵測電路經由一電阻耦接至該變 壓器，用於依據該變壓器的一波形產生一波谷信號， 其中該波谷信號代表該波形的波谷數； 一信號產生電路，該信號產生電路耦接以接收該 回授信號與該波谷信號，用於產生一致能信號，其中 該致能信號具有一遲滯特性以鎖定該波形的該波谷 數；及 一振盪電路，用於產生一最大頻率信號，其中該 最大頻率信號結合該致能信號產生一導通信號，該導 通信號耦接以致能該切換信號； 其中該回授信號係與該功率轉換器的一輸出負 載相關聯，該導通信號的一最大頻率係受限制。 2. 如申請專利範圍第1項所述之切換控制器，其更包括 帶一計時器的一波谷鎖定電路，該波谷鎖定電路耦接 以接收該波谷信號，用於產生該致能信號的一遲滯。 3. 如申請專利範圍第1項所述之切換控制器，其更包括 一突發電路，該突發電路耦接以接收該回授信號，用 於產生一突發信號以禁能該切換信號，該突發電路包 括一遲滯臨界信號，用於產生該突發信號。 28 201238219 4.如申凊專利範圍第1項所述之切換控制器，其中該切 換信號的一截止時間係依據該回授信號的降低而增 加。 5'—種用於控制一準諧振(QR)功率轉換器之方法，其包 括： 產生一切換k號以切換該功率轉換器的一變壓 器； 依據-回授信號產生-重置信，以禁能該切換 信號； 、 抑〜在該切換信號的一截止時間期間，依據從該變壓 裔獲得之一波形的波谷數，產生波谷信號； 產生一最大頻率信號； 〇依據該回授信號與該波谷信號產生一致能信 ί 1其中該致能信號具有—遲滞特性以鎖定該波形的 该等波谷數；及 依據該致能信號與該最大頻率信號產生一導通 2號’其中該導通信號_接以使該切換信號致能； μ回授信號係與該功率轉換器的—輸出負載相關聯。 6 專利範圍第5項所述之方法，其中該波谷信號 、、'二由耦接至該變壓器的一電阻產生。 如申晴專利範圍第5項所述之方法，其更包括： 藉由一計時器提供該致能信號的一遲滞特性； 其中该計時器依據該波谷信號提供該遲滯特性。 S 8.如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該計時器藉 29 201238219 由編程該計時器的一臨界或一時間常數以產生該遲 滯。 9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其更包括： 依據該波谷信號以產生一溢位信號； 其中當未與該波谷信號同步產生該溢位信號 時，該導通信號依據該回授信號而產生。 10. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其更包括： 依據該回授信號產生一突發信號；該突發信號係 耦接以禁能該切換信號；其中該突發信號依據該回授 信號與一遲滞臨界信號而產生，用於產生該突發信 號。 11. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該切換信號 的該截止時間係依據該回授信號的降低而增加。 12. —種用於切換功率轉換器之方法，其包括： 產生一切換信號，該切換信號辆接以切換該功率 轉換器的一變壓器； 依據一回授信號產生一重置信號； 在該切換信號的一截止時間期間，依據從該變壓 器獲得之一波形的波谷數產生一波谷信號； 依據該回授信號與該波谷信號產生一導通信 號；及 提供該導通信號的一遲滯特性，其中該重置信號 係耦接以禁能該切換信號；該導通信號係耦接以致能 該切換信號；該回授信號係與該功率轉換器的一輸出 s 30 201238219 負載相關聯；該遲滯特性係依據該波谷信號而由一計 時電路提供。 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其更包括： 產生一時間信號以產生該導通信號，其中該時間 信號的一時段係依據該回授信號的降低而增加。 14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該波谷信 號經由耦接至該變壓器的一電阻產生。 15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其更包括： 依據該波谷信號產生一溢位信號；該溢位信號係 耦接以禁能該功率轉換器的一波谷切換操作；其中當 未經由該波谷信號同步產生該溢位信號時，該導通信 號依據該回授信號而產生。 16. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其更包括： 依據該回授信號產生一突發信號，該突發信號耦 接以禁能該切換信號，其中該突發信號依據該回授信 號與一遲滯臨界信號而產生。 31