TW201444240A - 電源轉換器的控制電路及相關的控制方法 - Google Patents

電源轉換器的控制電路及相關的控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明提出電源轉換器的控制電路，包含有脈寬調變信號產生電路、功率估計電路及限流信號產生電路。脈寬調變信號產生電路用於依據電流感測信號及限流信號而產生脈寬調變信號，以設置電源轉換器的開關電路的導通狀態，以對負載供電。功率估計電路用於產生功率預估信號，以估計電源轉換器已輸出至負載的能量。限流信號產生電路依據功率預估信號而產生限流信號，使電源轉換電路能夠輸出合適的能量至負載。

Description

電源轉換器的控制電路及相關的控制方法
本發明有關電源轉換器的控制電路，尤指一種能準確地控制最大輸出功率的控制電路。
在電子產品中，電源轉換器常被用來將輸入電源轉換為適當的電壓信號或電流信號，以對負載進行供電。為了避免電源轉換器的負載因為接收到過大的能量而毀損，電源轉換器的控制電路必須準確地估計並調整電源轉換器所輸出的能量。
在一般電源轉換器中，控制電路常採用較簡單的機制來估計電源轉換器所輸出的能量。然而，當控制電路無法準確地估計電源轉換器所輸出的能量時，電源轉換器可能會無法輸出足夠的能量至負載，而造成負載無法正常的運作。此外，當電源轉換器輸出過多的能量至負載時，則可能會造成負載的毀損。
然而，當電源轉換器中的電路元件的阻抗值差異較大時、電源轉換器耦接至不同的電壓的輸入電源、或者當輸入電源的電壓發生變動等情形時，控制電路常常無法準確的估計電源轉換器所輸出的能量，使電源轉換器可能會無法輸出適當的能量至負載，而造成系統運作的問題。
此外，電源轉換器可能會運作於連續電流模式(continuous current mode)或不連續電流模式(discontinuous current mode)，在這兩種運作模式下，一般電源轉換器的控制電路無法採用相同的機制估計電源轉換器所輸出的能量，而需要採用多套電路架構進行估計，造成控制電路設計上的複雜度以及硬體成本的增加。
有鑑於此，如何控制電路準確地估計及調整電源轉換器所輸出的能量，實為業界有待解決的問題。
本說明書提供一種電源轉換器的控制電路的實施例，用以設置一電源轉換器的一開關電路的導通狀態，以供電至一負載，該控制電路包含：一限流信號產生電路，設置成產生一限流信號；一脈寬調變信號產生電路，設置成依據一電流感測信號及該限流信號而產生一脈寬調變信號，以設置該電流開關的導通狀態；以及一功率估計電路，設置成依據該脈寬調變信號、該電流感測信號及該限流信號而產生一功率估計信號；其中該限流信號產生電路將該功率估計信號與一預設功率信號進行比較，以產生該限流信號；該功率估計電路會依據一第三時間點的該電流感測信號、以及依據一第四時間點的該電流感測信號和一第二時間點的該電流感測信號之間的一差值，而產生該功率估計信號；該第二時間點為該脈寬調變信號維持有效狀態到達一預設比例的時間點；該第三時間點晚於該第二時間點一預設延遲時間；該第四時間點為該脈寬調變信號由有效狀態轉變為無效狀態的時間點。
本說明書提供一種電源轉換器的控制方法的實施例，用以設置一電源轉換器的一開關電路的導通狀態，以供電至一負載，該控制方法包含：產生一限流信號；依據一電流感測信號及該限流信號而產生一脈寬調變信號，以設置該電流開關的導通狀態；依據該脈寬調變信號、該電流感測信號及該限流信號而產生一功率估計信號；以及將該功率估計信號與一預設功率信號進行比較，以產生該限流信號；其中該功率估計信號是依據一第三時間點的該電流感測信號、以及依據一第四時間點的該電流感測信號和一第二時間點的該電流感測信號之間的一差值而產生；該第二時間點為該脈寬調變信號維持有效狀態到達一預設比例的時間點；該第三時間點晚於該第二時間點一預設延遲時間；該第四時間點為該脈寬調變信號由有效狀態轉變為無效狀態的時間點。
上述實施例的優點之一是控制電路能夠設置電源轉換器輸出足夠的能量至負載，並且避免電源轉換器輸出過多的能量至負載而造成毀損，使負載能夠正常的運作。
上述實施例的另一優點是控制電路所採用的功率估計信號不會受到電路元件的阻抗值或是輸入電源的信號值所影響。因此，當電路元件的阻抗值發生變化、電源轉換器耦接至不同的電壓的輸入電源、或者當輸入電源的電壓發生變動等情況下，控制電路能然能夠準確地估計電源轉換器所輸出的能量，使電源轉換器輸出適當的能量至負載。
上述實施例的另一優點是當電源轉換器運作於連續電流模式或不連續電流模式時，控制電路皆能夠使用相同機制準確地估計電源轉換器所輸出的能量，並設置電源轉換器輸出適當的能量至負載。因此，控制電路設計上的複雜度以及硬體成本皆能夠大幅地降低。
本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。
100．．．電源轉換器
110．．．變壓器
120．．．開關電路
130．．．電阻
140．．．控制電路
191．．．輸入電源
192．．．負載
210．．．脈寬調變信號產生電路
211．．．週期信號產生電路
213．．．比較電路
215．．．SR閂電路
230．．．功率估計電路
250．．．限流信號產生電路
251．．．比較電路
253．．．開關電路
255、257．．．電阻
310．．．鎖相迴路電路
320．．．延遲電路
331、332．．．脈波信號產生電路
335~337．．．開關電路
341~343．．．電容
350．．．轉導電路
361~363．．．比較電路
370．．．反相電路
381、382．．．SR閂電路
390．．．斜坡信號產生電路
Itx．．．電流信號
PWM．．．脈寬調變信號
PWMh．．．半寬信號
PWMHd．．．半寬延遲信號
Td．．．延遲時間
Tdelay．．．延遲時間信號
Tdelta．．．開關控制信號
Var．．．斜坡信號
Vcl．．．限流信號
Vcs．．．電流感測信號
Vp．．．週期信號
Vref．．．參考信號
Vreset．．．重置信號
Vspc．．．功率估計信號
Vspt．．．預設功率信號
Vtx．．．電壓值
S0~S5．．．時間點
T0~T5．．．時間點
V1~V4．．．電位
圖1為本發明一實施例的電源轉換器簡化後的功能方塊圖。
圖2為圖1的控制電路的一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖3為圖2的功率估計電路的一實施例簡化後的功能方塊。
圖4為圖1的電源轉換器中的數個信號的一實施例簡化後的時序圖。
以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。
圖1為本發明一實施例的電源轉換器100簡化後的功能方塊圖。電源轉換器100包含變壓器110、第一開關電路120、電阻130及控制電路140，以依據輸入電源191而對負載192進行供電。為使圖面簡潔而易於說明，電源轉換器100的其他元件及相關的連接關係並未繪示於圖1中。
在圖1的實施例中，變壓器110耦接於輸入電源191及負載192，開關電路120耦接於變壓器110及電阻130，電阻130的一端耦接於預設電位V1(例如，接地端的電位或其他合適的電位)。控制電路140耦接於開關電路120的控制端，而採用脈寬調變信號(pulse width modulation signal)PWM來設置開關電路120的導通狀態。在本實施例中，開關電路120以電晶體的方式實施，在其他的實施例中，開關電路120也可以採用各種合適的主動元件及/或被動元件的方式實施。
控制電路140耦接於電阻130，能夠依據電阻130一端的電流感測信號Vcs而估計電源轉換器100輸出至負載192的能量，以調整開關電路120的導通狀態。
圖2為圖1的控制電路140的一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖2的實施例中，控制電路140包含脈寬調變信號產生電路210、功率估計電路230及限流信號產生電路250。為使圖面簡潔而易於說明，控制電路140的其他元件及相關的連接關係並未繪示於圖2中。
脈寬調變信號產生電路210設置成依據電流感測信號Vcs及限流信號Vcl而產生脈寬調變信號PWM，以使用脈寬調變信號PWM設置開關電路120的導通狀態。脈寬調變信號產生電路210會間歇地導通開關電路120，使電源轉換器100提供所需的能量至負載192。當電流感測信號Vcs大於限流信號Vcl時，代表電源轉換器100已經提供足夠的能量至負載192，脈寬調變信號產生電路21設置開關電路120呈現不導通狀態，以避免電源轉換器100繼續提供能量至負載192，而避免造成負載192的毀損。
在圖2的實施例中，脈寬調變信號產生電路210包含有週期信號產生電路211、第一比較電路213及SR閂(SR latch)電路215。週期信號產生電路211設置成產生週期信號Vp，並將週期信號Vp輸出至SR閂電路215的S輸入端。例如，週期信號產生電路211可以產生脈波、方波、弦波及鋸齒波(ramp)等週期信號。比較電路213會依據電流感測信號Vcs及限流信號Vcl而產生重置信號Vreset，並將重置信號Vreset輸出至SR閂電路215的R輸入端。因此，當週期信號Vp為高電位時，SR閂電路215的Q輸出端所提供的脈寬調變信號PWM會對應地被設置為高電位，使開關電路120呈現導通狀態。當電流感測信號Vcs大於限流信號Vcl時，比較電路213會將重置信號Vreset設置為高電位，SR閂電路215的Q輸出端所提供的脈寬調變信號PWM會對應地被設置為低電位，使開關電路120呈現不導通狀態。在其他的實施例中，脈寬調變信號產生電路210也可以採用其他合適的電路架構實施，以提供所需的脈寬調變信號PWM。
功率估計電路230設置成依據電流感測信號Vcs、限流信號Vcl及脈寬調變信號PWM而產生功率估計信號Vspc，以依據功率估計信號Vspc的信號值來估計電源轉換器100輸出至負載192的能量。
限流信號產生電路250設置成依據預設功率信號Vspt及功率估計信號Vspc而調整限流信號Vcl的信號值。
在圖2的實施例中，限流信號產生電路250包含第二比較電路251、第二開關電路253、電阻255和257。當功率估計信號Vspc小於預設功率信號Vspt時，比較電路251會提供高電位的輸出信號以導通開關電路253，開關電路253的輸出電流通過電阻255和257，而於電阻255和257之間的節點產生所需的限流信號Vcl。當功率估計信號Vspc大於預設功率信號Vspt時，比較電路251會提供低電位的輸出信號，使開關電路253呈現不導通狀態。在其他的實施例中，限流信號產生電路250也可以採用其他合適的電路架構實施，以產生所需的限流信號Vcl。因此，可以藉由設置預設功率信號Vspt的信號值，進而產生所需的限流信號Vcl，使脈寬調變信號產生電路210能夠依據限流信號Vcl而設置開關電路120的導通狀態，使電源轉換器100能夠輸出所需的能量至負載192。
在圖2的實施例中，開關電路253耦接於第二預設電位V2，例如，電位V2可設置為5伏特或其他合適的電位。電阻257耦接於第三預設電位V3，例如，電位V3可以設置為接地端的電位或其他合適的電位。
圖3為圖2的功率估計電路230的一實施例簡化後的功能方塊。在圖3的實施例中，功率估計電路230包含有鎖相迴路電路310、延遲電路320、脈波信號產生電路331和332、開關電路335、336和337、電容341、342和343、轉導電路350、比較電路361、362和363、反相電路370、SR閂電路381和382、以及斜坡信號產生電路390。為使圖面簡潔而易於說明，功率估計電路230的其他元件及相關的連接關係並未繪示於圖3中。
鎖相迴路電路310會依據脈寬調變信號PWM而產生半寬信號PWMh，將半寬信號PWMh維持有效狀態(例如，信號以高態有效表示時為高電位，信號以低態有效表示時為低電位)的時間設置為脈寬調變信號PWM維持有效狀態的時間的一預設比例。例如，在本實施例中，將該預設比例設置為1/2。
反相電路370將脈寬調變信號PWM進行反相運算，以傳送至SR閂電路381的S輸入端。比較電路361會將參考信號Vref及電流感測信號Vcs進行比較運算，以傳送至SR閂電路381的R輸入端。SR閂電路381會於Q輸出端提供延遲時間信號Tdelay至延遲電路320。
延遲電路320會依據延遲時間信號Tdelay而對應地延遲半寬信號PWMh，以產生半寬延遲信號PWMhd。半寬信號PWMh與半寬延遲信號PWMh維持有效狀態的時間相同，半寬延遲信號PWMh維持有效狀態的時間晚於半寬信號PWM維持有效狀態的時間。延遲電路320會依據延遲時間信號Tdelay，而對應地將半寬延遲信號PWMh維持有效狀態的時間及半寬信號PWM維持有效狀態的時間之間的時間差距設置為與延遲時間信號Tdelay呈現比例關係。
脈波信號產生電路331和332會依據半寬信號PWMh及半寬延遲信號PWMhd，而分別設置第三開關電路335和第四開關電路336的導通狀態，以分別控制電流感測信號Vcs對第一電容341和第二電容342進行充電或放電的時間。
轉導電路350會依據電容341兩側的電壓值Vtx而對應地產生電流信號Itx，使電流信號Itx與電壓值Vtx呈現比例關係。
斜坡信號產生電路390設置為產生斜坡信號Var，比較電路362會將電容342的電壓值與斜坡信號Var進行比較運算，並將比較結果輸出至SR閂電路382的S輸入端。比較電路363會將限流信號Vcl與斜坡信號Var進行比較運算，並將比較結果輸出至SR閂電路382的R輸入端。SR閂電路382的Q輸出端會對應地產生開關控制信號Tdelta，以設置第五開關電路337的導通狀態。因此，功率估計電路230能夠藉由開關控制信號Tdelta調整電流信號Itx對第三電容343的充電時間，以產生所需的功率估計信號Vspc。
在圖3的實施例中，電容341、342及343皆耦接於第四預設電位V4(例如，接地端的電位或其他合適的電位)。在其他實施例中，也可以依據不同的設計考量，而將電容341、342及343分別耦接至相同或不同的電位，並對圖3的實施例做對應的修改。
圖4為圖1的電源轉換器100中的數個信號的一實施例簡化後的時序圖。以下將以圖1至圖4，進一步說明控制電路140如何估計電源轉換器100所輸出的功率。在圖4的實施例中，時間點T0為脈寬調變信號PWM由無效(inactive)狀態轉變為有效(active)狀態的時間點。第一時間點T1為電流感測信號Vcs對應於脈寬調變信號PWM於時間點T0的變化，而產生對應信號值變化的時間點。第二時間點T2為脈寬調變信號PWM維持有效狀態到達一預設比例的時間點。例如，在圖4的實施例中，該預設比例被設置為1/2，亦即T2=(T0+T4)/2。第三時間點T3為電流感測信號Vcs對應於脈寬調變信號PWM於時間點T2的變化，而產生對應信號值變化的時間點。第四時間點T4為脈寬調變信號PWM由有效狀態轉變為無效狀態的時間點。第五時間點T5為電流感測信號Vcs對應於脈寬調變信號PWM於時間點T4的變化，而產生對應信號值變化的時間點。
圖4的實施例顯示控制電路140所產生的脈寬調變信號PWM以及於電阻130的一端所偵測的電流感測信號Vcs。當控制電路140於時間點T0使用脈寬調變信號PWM導通開關電路120時，變壓器110及開關電路120需要一段預設延遲時間Td，才能將電流對應地傳輸至電阻130。因此，第一時間點T1時，控制電路140才會於電阻130偵測到對應的電流感測信號Vcs。
在本實施例中，負載192位於變壓器110的二次側，而電源轉換器100於一次側所提供的能量與負載於二次側所接收到的能量成比例關係。在第一時間點T0至第四時間點T4時，電源轉換器100於一次側所提供的能量P = ( I(T4)*I(T4) - I(T0)*I(T0) ) *L / 2，其中I(T0)和I(T4)分別為變壓器110於時間點T0和T4時於一次側所提供的電流，L為變壓器110的電感值。
對應於變壓器110於時間點T0和T4時所提供的電流I(T0)和I(T4)，控制電路140會於時間點T1和T5分別接收對應的電流感測信號Vcs(T1)和Vcs(T5) 、 Vcs(T1) = I(T0)/R 、 Vcs(T5) = I(T4)/R 、T1=T0+Td 、 T5=T4+Td，其中R為電阻130的電阻值。因此，電源轉換器100於一次側所提供的能量P = ( Vcs(T5)* Vcs(T5) - Vcs(T1)* Vcs(T1) ) * L / (2*R*R) = ( Vcs(T5) + Vcs(T1) ) * ( Vcs(T5) – Vcs(T1) ) * L / (2*R*R)。
在圖4的實施例中，第二時間點T2=(T0+T4)/2，第三時間點T3=(T1+T5)/2，其中T1=T0+Td 、 T3=T2+Td 、 T5=T4+Td。此外，第一時間點T1至第五時間點T5時，電流感測信號Vcs實質上呈現線性的變化。因此，第三時間點T3的電流感測信號Vcs(T3) = ( Vcs(T5) + Vcs(T1) ) / 2。此外，Vcs(T5) – Vcs(T1) = 2 * ( Vcs(T5) – Vcs(T3) ) = 2 * ( Vcs(T4) – Vcs(T2) )。電源轉換器100於一次側所提供的能量P = 2 * Vcs(T3) * 2 * ( Vcs(T4) – Vcs(T2) ) * L / (2*R*R) = Vcs(T3) * ( Vcs(T4) – Vcs(T2) ) * K，其中K=2*L/(R*R)，亦即電源轉換器100於一次側所提供的能量P會與Vcs(T3)的信號值呈現比例關係，並且與( Vcs(T4) - Vcs(T2) )的信號值呈現比例關係。
因此，功率估計電路230即可依據Vcs(T3)及( Vcs(T4) – Vcs(T2) )而準確地產生所需的功率估計信號Vspc。此外，由於Vcs(T5)的信號值不容易準確地量測，本實施例的功率估計電路230不依據( Vcs(T5) – Vcs(T3) )的信號值、而依據( Vcs(T4) – Vcs(T2) )的信號值產生功率估計信號Vspc，而能避免需要使用較不準確的Vcs(T5)的信號值，以準確地產生所需的功率估計信號Vspc。
在圖3的實施例中，反相電路370、比較電路361、SR閂電路381設置成依據脈寬調變信號PWM、參考信號Vref及電流感測信號Vcs，而產生對應於預設延遲時間Td的延遲時間信號Tdelay。在一實施例中，將參考信號Vref設置為接近0的數值(例如，0.1伏特或其他合適的數值)，當脈寬調變信號PWM於時間點S4呈現低電位時，反相電路370會產生高電位的輸出信號至SR閂電路381的S輸入端，使SR閂電路381的Q輸出端呈現高電位。於時間點S5附近時，電流感測信號Vcs小於參考信號Vref，比較電路361會產生高電位的輸出信號至SR閂電路381的R輸入端，使SR閂電路381的Q輸出端呈現低電位。因此，SR閂電路381的Q輸出端所輸出的延遲時間信號Tdelay會於時間點S4至S5呈現有效狀態，而與時間點S4至S5之間的預設延遲時間Td呈現比例關係。
由於延遲電路320會依據延遲時間信號Tdelay而對應地延遲半寬信號PWMh，以產生半寬延遲信號PWMhd。鎖相迴路電路310、延遲電路320及脈波信號產生電路331會設置開關電路335於時間點T1(即T0+Td)至T3(即T2+Td)呈現導通狀態，使電流感測信號Vcs將電容341充電或放電後，電容341兩側的電壓值Vtx的信號值與Vcs(T3)的信號值呈現比例關係。因此，轉導電路350依據電壓值Vtx所產生的電流信號Itx即會與Vcs(T3)的信號值呈現比例關係。
鎖相迴路電路310及脈波信號產生電路332會設置開關電路336於時間點T0至T2呈現導通，使電流感測信號Vcs將電容342充電或放電至Vcs(T2)的信號值。此外，0於時間點T4時，電流感測信號Vcs(T4)大於等於限流信號Vcl，脈寬調變信號產生電路21會將脈寬調變信號PWM設置為低電位，因此限流信號Vcl實質上等於Vcs(T4)。
因此，比較電路362、比較電路363及SR閂電路382會依據Vcs(T2)的信號值、Vcs(T4)的信號值及斜坡信號Var而對應的產生開關控制信號Tdelta，以設置開關電路337的導通狀態。比較電路362會將Vcs(T2)的信號值與斜坡信號Var進行比較運算，當斜坡信號Var大於Vcs(T2)的信號值時，比較電路362會產生高電位的輸出信號至SR閂電路382的S輸入端，使SR閂電路382的Q輸出端所產生的開關控制信號Tdelta呈現高電位狀態。比較電路363會將Vcs(T4)的信號值與斜坡信號Var進行比較運算，當斜坡信號Var大於Vcs(T4)的信號值時，比較電路363會產生高電位的輸出信號至SR閂電路382的R輸入端，使SR閂電路382的Q輸出端所產生的開關控制信號Tdelta呈現低電位狀態。因此，開關控制信號Tdelta呈現有效狀態的時間會與( Vcs(T4) - Vcs(T2) )的數值呈現比例關係，而能設置開關337的導通時間，使電流信號Itx對電容343的充電時間與( Vcs(T4) - Vcs(T2) )呈現比例關係。
在圖3的實施例中，功率估計信號Vspc的信號值會與電流信號Itx呈現比例關係，而會與第三時間點T3的該電流感測信號Vcs(T3)的信號值呈現比例關係。此外，功率估計信號Vspc的信號值會與電流信號Itx對電容337充電的時間呈現比例關係，而與第四時間T4的電流感測信號Vcs(T4)和第二時間T2的電流感測信號Vcs(T2)之間的差值( Vcs(T4) - Vcs(T2) )呈現比例關係。因此，功率估計信號Vspc的信號值能夠準確地用於估計電源轉換器100於一次側所提供的能量P，使控制電路140能夠精確地設置電源轉換器100輸出至負載192的能量。
在圖3的實施例中，電路區塊301包含有鎖相迴路電路310、延遲電路320、脈波信號產生電路331、開關電路335、電容341、轉導電路350、比較電路361、反相電路370及SR閂電路381，以用於產生與電流感測信號Vcs(T3)呈現比例關係的電流信號Itx。電路區塊302包含有脈波信號產生電路332、開關電路336、電容342、比較電路362和363、SR閂電路382、以及斜坡信號產生電路390，而能搭配鎖相迴路電路310進行運作，以使開關控制信號Tdelta呈現有效狀態的時間與( Vcs(T4) – Vcs(T2) )呈現比例關係。
在另一實施例中，也可以藉由適當地修改圖3的實施例，而將電流信號Itx設置為與( Vcs(T4) – Vcs(T2) )呈現比例關係，並將開關控制信號Tdelta呈現有效狀態的時間與Vcs(T3)呈現比例關係，使功率估計信號Vspc的信號值能夠準確地用於估計電源轉換器100於一次側所提供的能量P，使控制電路140能夠精確地設置電源轉換器100輸出至負載192的能量。
在以上的實施例中，電源轉換器100運作於連續電流模式，Vcs(T1)的數值不為0。在其他的實施例中，當電源轉換器100運作於不連續電流模式，Vcs(T1)的數值為0，依據上述的公式，功率估計信號Vspc的信號值仍舊能夠準確地用於估計電源轉換器100於一次側所提供的能量P。因此，控制電路140無論運作在連續電流模式或是不連續電流模式時，皆能夠精確地設置電源轉換器100輸出至負載192的能量。
在上述的實施例中，各個功能方塊皆能夠以一個或多個電路元件實現，並且多個功能方塊也能夠整合於單一的電路元件中。例如，脈寬調變信號產生電路210的週期信號產生電路211也可以設置於控制電路140的外部，開關電路120也可與控制電路120設置於同一積體電路晶片。
在上述的實施例中，各個信號及功能方塊分別以高態有效(active high)的方式實施。在其他實施例中，各個信號及功能方塊皆能依據不同的設計考量，而分別以高態有效或低態有效(active low)的方式實施。
由前述說明可知，上述的實施例能夠藉由電流感測信號而準確的估計電源轉換器100於一次側所提供的能量P，而能夠精確地設置電源轉換器100輸出至負載192的能量。因此，控制電路能夠設置電源轉換器輸出足夠的能量至負載，並且避免電源轉換器輸出過多的能量至負載而造成毀損，使負載能夠正常的運作。
藉由上述的公式可知，上述實施例所採用的功率估計信號Vspc並不會受到電路元件的阻抗值或是輸入電源的信號值所影響。因此，當電路元件的阻抗值發生變化、電源轉換器耦接至不同的電壓的輸入電源、或者當輸入電源的電壓發生變動等情況下，控制電路能然能夠準確地估計電源轉換器所輸出的能量，使電源轉換器輸出適當的能量至負載。
此外，無論電源轉換器會運作於連續電流模式或不連續電流模式，在這兩種運作模式下，控制電路皆能夠使用相同機制，而準確地估計電源轉換器所輸出的能量，並設置電源轉換器輸出適當的能量至負載。因此，控制電路設計上的複雜度以及硬體成本皆能夠大幅地降低。
在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。
說明書及申請專利範圍中的「電壓信號」，在實作上可採用電壓形式或電流形式來實現。說明書及申請專利範圍中的「電流信號」，在實作上也可用電壓形式或電流形式來實現。
以上僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
120．．．開關電路
130．．．電阻
140．．．控制電路
210．．．脈寬調變信號產生電路
211．．．週期信號產生電路
213．．．比較電路
215．．．SR閂電路
230．．．功率估計電路
250．．．限流信號產生電路
251．．．比較電路
253．．．開關電路
255．．．電阻
257．．．電阻

Claims (10)

  1. 一種電源轉換器的控制電路，用以設置一電源轉換器的一開關電路的導通狀態，以供電至一負載，該控制電路包含：
    一限流信號產生電路，設置成產生一限流信號；
    一脈寬調變信號產生電路，設置成依據一電流感測信號及該限流信號而產生一脈寬調變信號，以設置該電流開關的導通狀態；以及
    一功率估計電路，設置成依據該脈寬調變信號、該電流感測信號及該限流信號而產生一功率估計信號；
    其中該限流信號產生電路將該功率估計信號與一預設功率信號進行比較，以產生該限流信號；該功率估計電路會依據一第三時間點的該電流感測信號、以及依據一第四時間點的該電流感測信號和一第二時間點的該電流感測信號之間的一差值，而產生該功率估計信號；該第二時間點為該脈寬調變信號維持有效狀態到達一預設比例的時間點；該第三時間點晚於該第二時間點一預設延遲時間；該第四時間點為該脈寬調變信號由有效狀態轉變為無效狀態的時間點。
  2. 如請求項1的控制電路，其中該功率估計電路會依據該脈寬調變信號及一延遲時間信號，而設置該電流感測信號對一第一電容充電，並依據該第一電容的一電壓值而產生一電流信號，使該電流信號與該第三時間點的該電流感測信號呈現比例關係。
  3. 如請求項2的控制電路，其中該功率估計電路會依據該脈寬調變信號及該限流信號而產生一開關控制信號，使該開關控制信號維持有效狀態的時間與該第四時間點的該電流感測信號和該第二時間點的該電流感測信號之間的該差值呈現比例關係；該開關控制信號用於設置一第五開關電路的導通狀態，以設置該電流信號對一第三電容充電而產生該功率估計信號。
  4. 如請求項1的控制電路，其中該功率估計電路會依據該脈寬調變信號及該限流信號，而設置該電流感測信號對一第一電容充電，並依據該第一電容的一電壓值而產生一電流信號，使該電流信號與該第四時間點的該電流感測信號和該第二時間點的該電流感測信號之間的該差值呈現比例關係。
  5. 如請求項4的控制電路，其中該功率估計電路會依據該脈寬調變信號及一延遲時間信號而產生一開關控制信號，使該開關控制信號維持有效狀態的時間與該第三時間點的該電流感測信號呈現比例關係；該開關控制信號用於設置一第五開關電路的導通狀態，以設置該電流信號對一第三電容充電而產生該功率估計信號。
  6. 一種電源轉換器的控制方法，用以設置一電源轉換器的一開關電路的導通狀態，以供電至一負載，該控制方法包含：
    產生一限流信號；
    依據一電流感測信號及該限流信號而產生一脈寬調變信號，以設置該電流開關的導通狀態；
    依據該脈寬調變信號、該電流感測信號及該限流信號而產生一功率估計信號；以及
    該功率估計信號與一預設功率信號進行比較，以產生該限流信號；
    其中該功率估計信號是依據一第三時間點的該電流感測信號、以及依據一第四時間點的該電流感測信號和一第二時間點的該電流感測信號之間的一差值而產生；該第二時間點為該脈寬調變信號維持有效狀態到達一預設比例的時間點；該第三時間點晚於該第二時間點一預設延遲時間；該第四時間點為該脈寬調變信號由有效狀態轉變為無效狀態的時間點。
  7. 如請求項6的控制方法，另包含：
    依據該脈寬調變信號及一延遲時間信號，而設置該電流感測信號對一第一電容充電；以及
    依據該第一電容的一電壓值而產生一電流信號，使該電流信號與該第三時間點的該電流感測信號呈現比例關係。
  8. 如請求項7的控制方法，另包含：
    依據該脈寬調變信號及該限流信號而產生一開關控制信號，使該開關控制信號維持有效狀態的時間與該第四時間點的該電流感測信號和該第二時間點的該電流感測信號之間的該差值呈現比例關係；以及
    使用該開關控制信號設置一第五開關電路的導通狀態，以設置該電流信號對一第三電容充電而產生該功率估計信號。
  9. 如請求項6的控制方法，另包含：
    依據該脈寬調變信號及該限流信號，而設置該電流感測信號對一第一電容充電；以及
    依據該第一電容的一電壓值而產生一電流信號，使該電流信號與該第四時間點的該電流感測信號和該第二時間點的該電流感測信號之間的該差值呈現比例關係。
  10. 如請求項9的控制方法，另包含：
    依據該脈寬調變信號及一延遲時間信號而產生一開關控制信號，使該開關控制信號維持有效狀態的時間與該第三時間點的該電流感測信號呈現比例關係；以及
    使用該開關控制信號用於設置一第五開關電路的導通狀態，以設置該電流信號對一第三電容充電而產生該功率估計信號。
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