TW201503557A - 軟啓動切換電源轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種軟啟動切換電源轉換裝置，包含電壓轉換模組、偵測單元及切換信號產生單元。電壓轉換模組包括變壓器，變壓器的一次側繞組接收輸入電壓，且電壓轉換模組根據具有切換頻率的切換信號產生流經該變壓器的二次側繞組的二次側電流，並輸出相關於二次側電流的輸出電壓。偵測單元電連接電壓轉換模組以接收輸出電壓，並根據輸出電壓及預設參考電壓產生偵測信號。切換信號產生單元電連接偵測單元以接收偵測信號，及接收一調整信號，並根據偵測信號及調整信號產生一使二次側電流於初始時段內是漸增的切換信號。

Description

軟啟動切換電源轉換裝置
本發明是有關於一種電源裝置，特別是指一種軟啟動切換電源轉換裝置。
參閱圖1，是一種習知的返馳式(flyback)切換電源轉換裝置，包含一提供一輸出電壓的電壓轉換模組9，及一控制該電壓轉換模組的切換控制器8。
該電壓轉換模組9包括一變壓器90、一電晶體91、一個二極體92及一電容93。
該變壓器90具有一用以接收一輸入電壓的一次側繞組，及一個二次側繞組。
該電晶體91電連接於該變壓器90的該一次側繞組及地之間，並受一脈波寬度調變信號控制在導通與不導通間切換。該二極體92的陽極電連接於該二次側繞組的打點端。
該電壓轉換模組9根據該脈波寬度調變信號去將該輸入電壓轉換成一形成於該電容93的兩端的輸出電壓，且該脈波寬度調變信號的責任週期(duty cycle)越大，流經該變壓器90的該二次側繞組的一個二次側電流就越大。
該切換控制器8利用該參考電壓及該輸出電壓 產生該脈波寬度調變信號，且該輸出電壓越小，該脈波寬度調變信號的該責任週期越大。
於初始時，該輸出電壓尚未上升，所以，該切換控制器8產生的該脈波寬度調變信號的該責任週期為最大。
參閱圖2，在這個例子中，流經該變壓器90及該電晶體91的該一次測繞組的一次測電流會於一時間t1產生一突波電流，而導致該電晶體91的的毀損。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種軟啟動切換電源轉換裝置。
於是本發明軟啟動切換電源轉換裝置，包含一電壓轉換模組、一偵測單元及一切換信號產生單元回授控制模組。
該電壓轉換模組包括一變壓器，該變壓器具有一接收一輸入電壓的一次側繞組，及一個二次側繞組，且該電壓轉換模組根據一具有一切換頻率的切換信號產生一流經該二次側繞組的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流的輸出電壓。
該偵測單元電連接於該電壓轉換模組以接收該輸出電壓，並根據所接收到的該輸出電壓及一預設的參考電壓產生一偵測信號。
該切換信號產生單元電連接於該偵測單元及該電壓轉換模組，以接收來自該偵測單元的該偵測信號，及 一調整信號，並至少根據該偵測信號及該調整信號產生該切換信號，以使得該二次側電流於該切換電源轉換裝置的一啟動時段中是隨著時間的增加而增加。
本發明之第二目的，即在提供另一種軟啟動切換電源轉換裝置。
該軟啟動切換電源轉換裝置，包含一電壓轉換模組、一偵測單元及一切換信號產生單元回授控制模組。
該電壓轉換模組包括一變壓器，該變壓器具有一接收一輸入電壓的一次側繞組、一個第一二次側繞組及一個第二二次側繞組，且該電壓轉換模組根據一具有一切換頻率的切換信號產生一流經該第一二次側繞組的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流的輸出電壓，該第二二次側繞組根據一對應該第一二次側繞組的匝數比產生一相關於該輸出電壓的感應電壓。
該偵測單元包括一感應電壓偵測器及一運算放大器。
該感應電壓偵測器接收該切換信號，且電連接於該電壓轉換模組以接收該感應電壓，並根據該切換信號及該感應電壓產生一正比於該輸出電壓的回授電壓。
該運算放大器接收一預設的參考電壓，且電連接於該感應電壓偵測器以接收該回授電壓，並根據所接收到的該輸出電壓及一預設的參考電壓產生一偵測信號。
該切換信號產生單元電連接於該偵測單元及該電壓轉換模組，以接收來自該偵測單元的該偵測信號，及 一調整信號，並至少根據該偵測信號及該調整信號產生該切換信號，以使得該二次側電流於該切換電源轉換裝置的一啟動時段中是隨著時間的增加而增加。
本發明有益的效果在於：該切換信號使得該二次側電流於該切換電源轉換裝置的一啟動時段中是隨著時間的增加而增加，因此具有軟啟動功能。
100‧‧‧電源
8‧‧‧切換控制器
1‧‧‧電壓轉換模組
9‧‧‧電壓轉換模組
12‧‧‧變壓器
90‧‧‧變壓器
121‧‧‧一次側繞組
91‧‧‧電晶體
122‧‧‧二次側繞組、第一二次側繞組
92‧‧‧二極體
93‧‧‧電容
123‧‧‧第二二次側繞組
6‧‧‧偵測單元
13‧‧‧開關
61‧‧‧感應電壓偵測器
14‧‧‧二極體
62‧‧‧運算放大器
15‧‧‧電容
63‧‧‧開關控制器
2‧‧‧偵測單元
631‧‧‧運算放大器
21‧‧‧分壓器
632‧‧‧延遲單元
211‧‧‧電阻
64‧‧‧分壓器
212‧‧‧電阻
65‧‧‧取樣保持電路
22‧‧‧電壓至電流轉換器
651‧‧‧取樣開關
23‧‧‧運算放大器
652‧‧‧保持開關
3‧‧‧調整電流產生模組
653‧‧‧電容
4‧‧‧切換信號產生單元
66‧‧‧電壓至電流轉換器
41‧‧‧減法器
T1‧‧‧第一控制信號
42‧‧‧振盪器
T2‧‧‧第二控制信號
43‧‧‧零電流運算器
VAUX‧‧‧感應電壓
44‧‧‧及閘
5‧‧‧調整電壓產生模組
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明習知的返馳式切換電源轉換裝置；圖2是習知的返馳式切換電源轉換裝置的一信號圖；圖3是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第一較佳實施例；圖4是該第一較佳實施例的一調整電流產生模組的一方塊圖；圖5是該第一較佳實施例的一切換信號的圖；圖6是該第一較佳實施例的一輸出電壓、一偵測電流及一一次測電流的一對照信號圖；圖7是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第二較佳實施例；圖8是該第二較佳實施例的一二次測電流、一感測信號、一振盪信號及一切換信號的一對照圖；圖9是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置 的第三較佳實施例；圖10是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第四較佳實施例；圖11是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第五較佳實施例；圖12是一信號時序圖，對應說明該第五較佳實施例；圖13是該第五較佳實施例的感應電壓偵測器的電路圖；圖14是該第五較佳實施例的開關控制器的電路圖；圖15是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第六較佳實施例；圖16是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第七較佳實施例；及圖17是一方塊圖，說明本發明軟啟動切換電源轉換裝置的第八較佳實施例。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖3，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第一較佳實施例包含一電壓轉換模組1、一偵測單元2、一調整電流產生模組3及一切換信號產生單元4。
該電壓轉換模組1於本較佳實施例是一返馳式(flyback)電壓轉換模組，但不以此為限。
於本較佳實施例，該電壓轉換模組1包括一變壓器12、一開關13、一二極體14及一電容15。
該變壓器12具有一個一次側繞組121及一個二次側繞組122。該一次側繞組121具有一用以電連接到一電壓源100以接收來自該電壓源100的一輸入電壓的非打點端，及一打點端。該二次側繞組122具有一打點端，及一接地的非打點端。該開關13，例如為一電晶體，電連接於該一次側繞組121的打點端及地之間，且對應該切換信號操作於導通狀態及不導通狀態之間。該二極體14具有電連接於該變壓器的該二次側繞組的打點端的陽極，及一陰極。該電容15電連接於該二極體14的陰極及該二次側繞組122的非打點端之間。
該電壓轉換模組1操作以產生一流經該一次側繞組121的一次側電流，及根據一具有一切換頻率的切換信號產生一流經該二次側繞組122的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流並橫跨該電容15的輸出電壓。
該偵測單元2電連接該電壓轉換模組1以接收該輸出電壓，並根據所接收到的該輸出電壓及一預設的參考電壓產生一偵測信號。於本較佳實施例，該偵測信號是一個電流信號，且該偵測信號具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電流值。
該偵測單元2具有一分壓器21、一運算放大器23及一電壓至電流轉換器22。
該分壓器21具有相串聯的兩電阻211、212，且該分壓器21電連接於該電壓轉換模阻1的該電容15以將該輸出電壓分壓，並於該等兩電阻211、212相電連接的一 共同接點(n)輸出一對應該輸出電壓的分壓。該運算放大器23具有一電連接該分壓器21的該共同接點(n)以接收該分壓的反相輸入端、一用以接收該預設的參考電壓的非反相輸入端，及一用以輸出一放大電壓的輸出端，且該放大電壓相關於該預設的參考電壓及該分壓的一差值。該電壓至電流轉換器22電連接於該運算放大器23的該輸出端以接收該放大電壓，並將該放大電壓轉換成一作為該偵測信號的偵測電流。值得注意的是，參見圖6，於該軟啟動切換電源轉換裝置的一啟動時段中，該偵測電流具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電流值
該調整電流產生模組3電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一作為該調整信號的調整電流。於本較佳實施例，該調整電流小於該偵測電流，且於該啟動時段內是步階下降。
參閱圖4，該調整電流產生模組3具有一振盪器31、一計數器32、一數位類比轉換器33及一電壓至電流轉換器34。
該振盪器31用以輸出一振盪信號。
該計數器32電連接該振盪器31以接收該振盪信號倒數計數，並於該振盪信號累積到數值k時輸出一數位值i-k，且於該振盪信號累積到下一筆數值k時輸出下一個數位值(i-k)-k，後續依此類推，且i-n×k>0，參數i、n、k是大於零的正整數，且參數i、k是預設值，參數n=1、2、3、4…。該數位類比轉換器33電連接該計數器32 以接收每一數位值(i-n×k)，並將每一數位值轉換為一類比電壓。該電壓至電流轉換器34電連接該數位類比轉換器33以接收該類比電壓，並將該類比電壓轉換成一作為該調整電流的類比電流，且該調整電流的大小正比於該類比電壓。由於參數n是隨著時間增加，所以該數位值(i-n×k)就會隨著增大的參數n而變小，所以，該類比電壓及該類比電流是步階下降，換句話說，於該軟啟動切換電源轉換裝置的該啟動時段中，該調整電流是步階下降。
回歸參閱圖3，該切換信號產生單元4電連接於該偵測單元2、該調整電流產生模組3及該電壓轉換模組1，以接收來自該偵測單元2的該偵測信號，及一調整信號，並接收來自該偵測單元2的該偵測電流及接收來自該調整電流產生模組3的該調整電流。該切換信號產生單元4根據該偵測電流及該調整電流產生該切換信號。於本較佳實施例，該切換信號產生單元4包括一減法器41及一振盪器42。
該減法器41電流接至該偵測單元2的該電壓至電流轉換器22，並接收來自該偵測單元2的該電壓至電流轉換器22的該偵測電流，及接收來自該調整電流產生模組3的該調整電流，且該減法器41用以輸出該偵測電流及該調整電流之間的該電流差值。值得注意的是，該電流差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加。
該振盪器42電連接於該減法器41以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信 號及該調整信號之間的該電流差值產生該切換信號給該電壓轉換模組1的該開關13。於本較佳實施例，該切換信號是一脈衝頻率調變信號(Pulse-Frequency Modulation,PFM)。該切換信號具有一切換頻率，該切換頻率於該啟動時段中是隨著該電流差值的增加而增加，且由於在該啟動時段中該電流差值是隨著時間的增加而增加，所以於該啟動時段中該切換信號的該切換頻率也是隨著時間的增加而增加。在本實施例中，該切換信號具有一切換週期(switch cycle)，且該切換週期於該啟動時段中是隨著該電流差值的增加而變小，近似地，該切換信號的切換週期於該啟動時段中是隨著時間的增加而變小。
舉例說明並參閱圖5，一第一切換週期大於一第二切換週期，並且，該切換信號具有一隨著該電流差值的增加而增加的責任週期(duty cycle)，近似地，該切換信號的責任週期是隨著時間的增加而增加。值得注意的是，如圖5所示，該切換信號的每一個切換週期中具有相同的責任週期，換句話說，於該啟動時段中，該切換信號的責任週期於初始時為最小，然後隨著時間漸增。
並且，當該軟啟動切換電源轉換裝置啟動時，由於該開關13初始具有一個最短的導通時間，所以該一次側電流於每一個切換週期中初始為最小，然後於每一責任週期中漸增，該一次側電流可參見圖6，因此可以避免如圖6先前技術於時間t1發生的突波電流，進而，該二次側電流近似該一次側電流，於該啟動時段中是漸增，所以，本 發明的該軟啟動切換電源轉換裝置具有軟啟動功能而能避免突波電流的產生。
參閱圖7，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第二較佳實施例與第一較佳實施例近似，與該第一較佳實施例不同的是：該第二較佳實施例的該變壓器12還具有一個第二二次側繞組123，用以產生一對應於該二次側電流的指示電流，並且，該切換信號產生單元4還包括一零電流運算器43及一及閘44。
該零電流運算器43電連接於該第二二次側繞組123的一打點端以接收該指示電流，並用以根據該指示電流輸出一感測信號。詳細地說明，並參閱圖8，當該指示電流指示該二次側電流變小到零時，該感測信號具有一低邏輯準位，當該指示電流指示該二次側電流維持在一預設電流準位(例如零準位)時，該感測信號具有一高邏輯準位。
於本較佳實施例，該振盪器42電連接於該減法器41以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值產生一振盪信號，而本較佳實施例的該振盪信號等同是該第一較佳實施例的該切換信號。
該及閘44電連接於該振盪器42及該零電流運算器43以接收該振盪信號及該感測信號，並利用該振盪信號及該感測信號輸出該切換信號。參閱圖8，直到該二次側電流下降到零之前，該切換信號都不會變成該高邏輯準位，換句話說，直到該二次側電流下降到零之前，該電壓轉 換模組1的該開關13對應該切換信號不導通，所以在本較佳實施例中，該電壓轉換模組1可以有效地工作在不連續電流模式(discontinuous inductor current mode,DCM)去確保該輸出電壓的穩定。
參閱圖9，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第三較佳實施例與第一較佳實施例(見圖3)近似，與該第一較佳實施例不同的是：該偵測單元2根據該輸出電壓及該預設的參考電壓產生一作為該偵測信號的偵測電壓，且於本較佳實施例，該偵測單元2只具有該分壓器21及該運算放大器23。該運算放大器23輸出的該放大電壓作為該偵測電壓。如同該第一較佳實施例的該偵測電流，該偵測電壓是隨著該輸出電壓的增加而變小。
並且，該調整信號是一調整電壓，如此，一調整電壓產生模組5用以取代該第一較佳實施例中的該調整電流產生模組3。於本較佳實施例，該調整電壓產生模組5產生該調整電壓是近似於該第一較佳實施例該調整電流產生模組3產生該調整電流。該調整電壓產生模組5可以包括該振盪器31、該計數器32及該數位類比轉換器33。因此，於該軟啟動切換電源轉換裝置的該啟動時段內，該調整電壓類似該調整電流是步階下降。
並且，該減法器41輸出該偵測電壓及該調整電壓之間的一電壓差值，近似於該第一較佳實施例的該電流差值，該電壓差值於該軟啟動切換電源轉換裝置的該啟動時段內是隨著時間的增加而增加。該振盪器42根據該電壓 差值產生該切換信號。
參閱圖10，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第四較佳實施例與第二較佳實施例近似，與該第二較佳實施例不同的是：該偵測單元2近似於該第三較佳實施例的該偵測單元2，用以根據該輸出電壓和該預設的參考電壓產生一作為該偵測信號的偵測電壓。於本較佳實施例，該偵測單元2只具有該分壓器21及該運算放大器23，該運算放大器23輸出的該放大電壓作為該偵測電壓，且如同該第二較佳實施例的該偵測電流，該偵測電壓是隨著該輸出電壓的增加而變小。
更進一步說明，該調整信號是一調整電壓，所以第三較佳實施例的該調整電壓產生模組5用以取代該第二較佳實施例中的該調整電流產生模組3，如此，於該軟啟動切換電源轉換裝置的該啟動時段內，該調整電壓產生模組5產生的該調整電壓是步階下降。
並且，本較佳實施例的該切換信號產生單元4的該減法器41近似於該第三較佳實施例的該減法器41，輸出該偵測電壓及該調整電壓之間的一電壓差值，如此，於該軟啟動切換電源轉換裝置的該啟動時段內，該電壓差值是隨著時間的增加而增加。該切換信號產生單元4的該振盪器42根據該電壓差值產生該振盪信號。
參閱圖11，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第五較佳實施例與第三較佳實施例近似，與該第三較佳實施例不同的是：電壓轉換模組1及偵測單元6的細部元件 。
本實施例的電壓轉換模組1包括一變壓器12、一開關13、一個二極體14，及一電容15。該變壓器12具有一接收一輸入電壓的一次側繞組121、一個第一二次側繞組122及一個第二二次側繞組123，且該電壓轉換模組1根據一具有一切換頻率的切換信號產生一流經該第一二次側繞組121的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流的輸出電壓，該第二二次側繞組123根據一對應該第一二次側繞組122的匝數比產生一相關於該輸出電壓的感應電壓VAUX。該開關13電連接該一次側繞組121的打點端及地之間，且對應該切換信號操作於導通狀態及不導通狀態之間。二極體14具有電連接於該變壓器12的該第一二次側繞組122的打點端的陽極，及一陰極。該電容15電連接於該二極體14的陰極及地之間，且該電容15的一跨壓作為該輸出電壓。
該偵測單元6包括一感應電壓偵測器61，及一運算放大器62。
該感應電壓偵測器61接收該切換信號，且電連接於該電壓轉換模組1以接收該感應電壓VAUX，並根據該切換信號及該感應電壓VAUX產生一正比於該輸出電壓的回授電壓VFB。參閱圖12，在此進一步說明，該感應電壓VAUX如式一所示：VAUX=(VO+VF)×(NAUX/NS)......式一
其中參數VO、VF，分別是輸出電壓、二極體14 的導通電壓，參數NAUX/NS則是第二二次側繞組123與第一二次側繞組122的匝數比。
時間點t0為當切換信號由責任周期轉換到截止期間時，其準位由高邏輯轉為低邏輯，使得開關13不導通導致該二次側電流開始遞減，當該二次側電流遞減至0時，則二極體14不導通使VF=0，因此，式一可推導如下：VAUX=VO×(NAUX/NS)......式二
由式二可看出，當二極體14不導通也就是時間點t1時，該感應電壓VAUX正比於該輸出電壓VO，也就是之間具有等比例的關係，又此時也正好是該感應電壓VAUX的準位下降的時間點。
參閱圖12及13，該感應電壓偵測器61具有：一開關控制器63、一分壓器64，及一取樣保持電路65。
開關控制器63接收該切換信號及該感應電壓VAUX，且根據該切換信號的一截止期間產生一第一控制信號T1，並根據該感應電壓VAUX的準位下降來產生一第二控制信號T2，在該切換信號的截止期間中，該第一控制信號T1互補於該第二控制信號T2。
參閱圖14，該開關控制器63包括：一延遲單元632及一運算放大器631。延遲單元632電連接於該第二二次側繞組123以接收該感應電壓，用以將該感應電壓VAUX延遲以得到一追隨該感應電壓VAUX的延遲電壓。運算放大器631具有一電連接於該第二二次側繞組123以接收該感應電壓的非反相輸入端(+)、一電連接於該延遲單元632 以接收該延遲電壓的反相輸入端(-)，及一提供一輸出的輸出端，該輸出用於指示該第一及第二控制信號準位互換的時間點t1。
分壓器64電連接於該第二二次側繞組123以接收該感應電壓VAUX，用以將該感應電壓VAUX分壓，以產生一對應該感應電壓VAUX的分壓，又本實施例的分壓器64的詳細元件如同第三實施例的分壓器21，故不重述。
取樣保持電路65電連接於該開關控制器63及該分壓器64，以接收來自該開關控制器63的該第一及第二控制信號T1、T2，接收來自該分壓器64的分壓，且根據該第一控制信號T1對該分壓進行取樣以得到一追隨該分壓的取樣電壓，並根據該第二控制信號T2輸出該取樣電壓以作為該回授電壓VFB。由於當該第一及第二控制信號T1、T2準位互換時，該感應電壓VAUX正比於該輸出電壓VO，此時取樣到的該取樣電壓也會正比於該輸出電壓VO，因此，所輸出的取樣電壓也會使該回授電壓VFB正比於該輸出電壓。
該取樣保持電路65包括：一電容653、一取樣開關651，及一保持開關652。電容653具有一提供該取樣電壓的第一端及一接地的第二端。取樣開關651具有一電連接於該分壓器64的第一端、一電連接於該電容653的第一端的第二端，及一電連接於該開關控制器63以接收該第一控制信號T1的控制端，且受該第一控制信號T1的控制於導通與不導通之間切換。保持開關652具有一電連接於 該電容653的第一端的第一端、一電連接於該運算放大器62以提供該回授電壓VFB的第二端，及一電連接於該開關控制器63以接收該第二控制信號T2的控制端，且受該第二控制信號T2的控制於導通與不導通之間切換。
該運算放大器62接收一預設的參考電壓，且電連接於該感應電壓偵測器61以接收該回授電壓VFB，並根據所接收到的該輸出電壓及該預設的參考電壓產生一偵測信號。其中，在本實施例中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電壓信號。而本實施例的切換產生單元4及調整電壓產生模組5的詳細電路及具體操作如同第三實施例，故不再重述。
參閱圖15，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第六較佳實施例與第五較佳實施例近似，與該第五較佳實施例不同的是：該切換信號產生單元4的細部元件。
該切換信號產生單元4包括：一減法器41、一振盪器42，及一及閘44。減法器41電連接於該運算放大器62及該調整電壓產生模組5，並接收來自該運算放大器62的該偵測信號，及接收來自該調整電壓產生模組5的該調整信號，且該減法器41用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，且該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加。振盪器42電連接於該減法器41以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值產生一振盪信號。該及閘44電連接於該 振盪器42及該開關控制器63，以接收來自該振盪器42的該振盪信號及來自該開關控制器63的該第二控制信號T2，並利用該振盪信號及該第二控制信號T2輸出該切換信號。
參閱圖16，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第七較佳實施例與第六較佳實施例近似，與該第六較佳實施例不同的是：本實施例是以調整電流產生模組3取代調整電壓產生模組5，因此，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電流信號，且該運算放大器32的輸出是一放大電壓，且該偵測單元6更包括：一電壓至電流轉換器66，該電壓至電流轉換器66電連接於該運算放大器62以接收該放大電壓，並將該放大電壓轉換成一作為該偵測信號的偵測電流。
參閱圖17，本發明軟啟動切換電源轉換裝置之第八較佳實施例與第五較佳實施例近似，與該第五較佳實施例不同的是：本實施例是以調整電流產生模組3取代調整電壓產生模組5，因此，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電流信號，且該運算放大器62的輸出是一放大電壓，且該偵測單元更包括：一電壓至電流轉換器66，該電壓至電流轉換器66電連接於該運算放大器62以接收該放大電壓，並將該放大電壓轉換成一作為該偵測信號的偵測電流。
綜上所述，由於該調整電流產生模組3或該調整電壓產生模組5產生該調整信號，所以前述較佳實施例 可以提供軟啟動功能而能有效地避免先前技術於該啟動時段中所產生的該突波電流，並且，因為該電壓轉換模組1可以有效地工作在不連續電流模式，因此前述的較佳實施例可以確保該輸出電壓的穩定。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧電源
211‧‧‧電阻
1‧‧‧電壓轉換模組
212‧‧‧電阻
12‧‧‧變壓器
22‧‧‧電壓至電流轉換器
121‧‧‧一次側繞組
23‧‧‧運算放大器
122‧‧‧二次側繞組
3‧‧‧調整電流產生模組
123‧‧‧第二二次側繞組
4‧‧‧切換信號產生單元
13‧‧‧開關
41‧‧‧減法器
14‧‧‧二極體
42‧‧‧振盪器
15‧‧‧電容
43‧‧‧零電流運算器
2‧‧‧偵測單元
44‧‧‧及閘
21‧‧‧分壓器

Claims (28)

  1. 一種軟啟動切換電源轉換裝置，包含：一電壓轉換模組，包括一變壓器，該變壓器具有一接收一輸入電壓的一次側繞組，及一個二次側繞組，且該電壓轉換模組根據一具有一切換頻率的切換信號產生一流經該二次側繞組的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流的輸出電壓；一偵測單元，電連接於該電壓轉換模組以接收該輸出電壓，並根據所接收到的該輸出電壓及一預設的參考電壓產生一偵測信號；及一切換信號產生單元，電連接於該偵測單元及該電壓轉換模組，以接收來自該偵測單元的該偵測信號，及一調整信號，並至少根據該偵測信號及該調整信號產生該切換信號，以使得該二次側電流於該切換電源轉換裝置的一啟動時段中是隨著時間的增加而增加。
  2. 如請求項1所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該電壓轉換模組還包括：一開關，電連接該一次側繞組的打點端及地之間，且對應該切換信號操作於導通狀態及不導通狀態之間；一個二極體，具有電連接於該變壓器的該二次側繞組的打點端的陽極，及一陰極；及一電容，電連接於該二極體的陰極及地之間，且該電容的一跨壓作為該輸出電壓。
  3. 如請求項1所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該 偵測信號及該調整信號的每一者是一個電流信號；該偵測信號具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電流值；於該啟動時段中，該切換信號具有該隨著該偵測信號及該調整信號之間的一電流差值的增加而增加的切換頻率；於該啟動時段中，該切換信號具有一切換週期，且該切換週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值的增加而變小，且一責任週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值的增加而增加。
  4. 如請求項3所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測單元包括：一分壓器，電連接於該電壓轉換模組，用以將該輸出電壓分壓，以輸出一對應該輸出電壓的分壓；一運算放大器，具有一電連接該分壓器以接收該分壓的反相輸入端、一用以接收該預設的參考電壓的非反相輸入端，及一用以輸出一放大電壓的輸出端，且該放大電壓相關於該預設的參考電壓及該分壓的一差值；及一電壓至電流轉換器，電連接於該運算放大器的該輸出端以接收該放大電壓，並將該放大電壓轉換成一作為該偵測信號的偵測電流。
  5. 如請求項4所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該切換信號產生單元包括：一減法器，電流接至該偵測單元的該電壓至電流轉 換器，並接收來自該偵測單元的該電壓至電流轉換器的該偵測信號及該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，且該電流差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；及一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值產生該切換信號。
  6. 如請求項5所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電流產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電流，且該調整電流於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  7. 如請求項4所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該電壓轉換模組的該變壓器還具有一個第二二次側繞組，用以產生一對應於該二次側電流的指示電流；該切換信號產生單元包括：一減法器，電連接於該偵測單元的該電壓至電流轉換器，並接收來自該偵測單元的該電壓至電流轉換器的該偵測信號及該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，且該電流差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值產生一振盪信號；一零電流運算器，電連接於該二次側繞組的一打點 端以接收該指示電流，並用以根據該指示電流輸出一感測信號；及一及閘，電連接於該振盪器及該零電流運算器以接收該振盪信號及該感測信號，並利用該振盪信號及該感測信號輸出該切換信號。
  8. 如請求項7所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電流產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電流，且該調整電流於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  9. 如請求項1所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電壓信號；該偵測信號具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電壓值；於該啟動時段中，該切換信號具有該隨著該偵測信號及該調整信號之間的一電壓差值的增加而增加的切換頻率；並且，於該啟動時段中，該切換信號具有一切換週期，且該切換週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值的增加而變小，且一責任週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值的增加而增加。
  10. 如請求項9所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測單元包括：一分壓器，電連接於該電壓轉換模組，用以將該輸出電壓分壓，以輸出一對應該輸出電壓的分壓；及 一運算放大器，具有一電連接該分壓器以接收該分壓的反相輸入端、一用以接收該預設的參考電壓的非反相輸入端，及一用以輸出一放大電壓的輸出端，且該放大電壓相關於該預設的參考電壓及該分壓的一差值，且該放大電壓作為該偵測信號。
  11. 如請求項10所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該切換信號產生單元包括：一減法器，電連接於該偵測單元的該運算放大器的輸出端，並接收來自該偵測單元的該運算放大器的輸出端的該放大電壓，及接收該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，且該電壓差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；及一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值產生該切換信號。
  12. 如請求項11所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電壓產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電壓，且該調整電壓於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  13. 如請求項10所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該電壓轉換模組的該變壓器還具有一個第二二次側繞組，用以產生一對應於該二次側電流的指示電流；該切換信號產生單元包括： 一減法器，電連接於該偵測單元的該運算放大器的輸出端，並接收來自該偵測單元的該運算放大器的輸出端的該偵測信號，及接收該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，且該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值產生一振盪信號；一零電流運算器，電連接於該第二二次側繞組的一打點端以接收該指示電流，並用以根據該指示電流輸出一感測信號；及一及閘，電連接於該振盪器及該零電流運算器以接收該振盪信號及該感測信號，並利用該振盪信號及該感測信號輸出該切換信號。
  14. 如請求項13所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電壓產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電壓，且該調整電壓於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  15. 一種軟啟動切換電源轉換裝置，包含：一電壓轉換模組，包括一變壓器，該變壓器具有一接收一輸入電壓的一次側繞組、一個第一二次側繞組及一個第二二次側繞組，且該電壓轉換模組根據一具有一 切換頻率的切換信號產生一流經該第一二次側繞組的二次側電流，並輸出一相關於該二次側電流的輸出電壓，該第二二次側繞組根據一對應該第一二次側繞組的匝數比產生一相關於該輸出電壓的感應電壓；一偵測單元，包括一感應電壓偵測器，接收該切換信號，且電連接於該電壓轉換模組以接收該感應電壓，並根據該切換信號及該感應電壓產生一正比於該輸出電壓的回授電壓，及一運算放大器，接收一預設的參考電壓，且電連接於該感應電壓偵測器以接收該回授電壓，並根據所接收到的該輸出電壓及一預設的參考電壓產生一偵測信號；及一切換信號產生單元，電連接於該偵測單元及該電壓轉換模組，以接收來自該偵測單元的該偵測信號，及一調整信號，並至少根據該偵測信號及該調整信號產生該切換信號，以使得該二次側電流於該切換電源轉換裝置的一啟動時段中是隨著時間的增加而增加。
  16. 如請求項15所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該感應電壓偵測器包含：一開關控制器，接收該切換信號及該感應電壓，且根據該切換信號的一截止期間產生一第一控制信號，並根據該感應電壓的準位下降來產生一第二控制信號，在該切換信號的截止期間中，該第一控制信號互補於該第 二控制信號；一分壓器，電連接於該第二二次側繞組以接收該感應電壓，用以將該感應電壓分壓，以輸出一對應該感應電壓的分壓；及一取樣保持電路，電連接於該開關控制器及該分壓器，以接收來自該開關控制器的該第一及第二控制信號，接收來自該分壓器的分壓，且根據該第一控制信號對該分壓進行取樣以得到一追隨該分壓的取樣電壓，並根據該第二控制信號輸出該取樣電壓以作為該回授電壓。
  17. 如請求項16所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該取樣保持電路包括：一電容，具有一提供該取樣電壓的第一端及一接地的第二端；一取樣開關，具有一電連接於該分壓器的第一端、一電連接於該電容的第一端的第二端，及一電連接於該開關控制器以接收該第一控制信號的控制端，且受該第一控制信號的控制於導通與不導通之間切換；及一保持開關，具有一電連接於該電容的第一端的第一端、一電連接於該運算放大器以提供該回授電壓的第二端，及一電連接於該開關控制器以接收該第二控制信號的控制端，且受該第二控制信號的控制於導通與不導通之間切換。
  18. 如請求項16所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該開關控制器包括： 一延遲單元，電連接於該第二二次側繞組以接收該感應電壓，用以將該感應電壓延遲以得到一追隨該感應電壓的延遲電壓；及一運算放大器，具有一電連接於該第二二次側繞組以接收該感應電壓的非反相輸入端、一電連接於該延遲單元以接收該延遲電壓的反相輸入端，及一提供一輸出的輸出端。
  19. 如請求項16所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電壓信號；該切換信號產生單元包括：一減法器，電連接於該偵測單元的該運算放大器，以接收來自該運算放大器的該偵測信號，及接收該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，且該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值產生一振盪信號；及一及閘，電連接於該振盪器及該開關控制器，以接收來自該振盪器的該振盪信號及來自該開關控制器的該第二控制信號，並利用該振盪信號及該第二控制信號輸出該切換信號。
  20. 如請求項16所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電流信號； 該切換信號產生單元包括：一減法器，電連接於該偵測單元，以接收來自該偵測單元的該偵測信號，及接收該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，且該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值產生一振盪信號；及一及閘，電連接於該振盪器及該開關控制器，以接收來自該振盪器的該振盪信號及來自該開關控制器的該第二控制信號，並利用該振盪信號及該第二控制信號輸出該切換信號。
  21. 如請求項15所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電壓信號；該偵測信號具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電壓值；於該啟動時段中，該切換信號具有該隨著該偵測信號及該調整信號之間的一電壓差值的增加而增加的切換頻率；並且，於該啟動時段中，該切換信號具有一切換週期，且該切換週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值的增加而變小，且一責任週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值的增加而增加。
  22. 如請求項21所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該切換信號產生單元包括：一減法器，電連接於該偵測單元的該運算放大器的輸出端，並接收來自該偵測單元的該運算放大器的輸出端的該放大電壓，及接收該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，且該電壓差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；及一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電壓差值產生該切換信號。
  23. 如請求項22所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電壓產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電壓，且該調整電壓於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  24. 如請求項15所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該偵測信號及該調整信號的每一者是一個電流信號；該偵測信號具有一隨著該輸出電壓的增加而變小的電流值；於該啟動時段中，該切換信號具有該隨著該偵測信號及該調整信號之間的一電流差值的增加而增加的切換頻率；於該啟動時段中，該切換信號具有一切換週期，且該切換週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該 電流差值的增加而變小，且一責任週期是隨著該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值的增加而增加。
  25. 如請求項24所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該運算放大器的輸出是一放大電壓，該偵測單元更包括：一電壓至電流轉換器，電連接於該運算放大器以接收該放大電壓，並將該放大電壓轉換成一作為該偵測信號的偵測電流。
  26. 如請求項25所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中，該切換信號產生單元包括：一減法器，電流接至該偵測單元的該電壓至電流轉換器，並接收來自該偵測單元的該電壓至電流轉換器的該偵測信號及該調整信號，且該減法器用以輸出該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，且該電流差值於該啟動時段內是隨著時間的增加而增加；及一振盪器，電連接於該減法器以接收該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值，並根據該偵測信號及該調整信號之間的該電流差值產生該切換信號。
  27. 如請求項26所述的軟啟動切換電源轉換裝置，還包含：一調整電流產生模組，電連接於該切換信號產生單元的該減法器，用以產生一調整電流，且該調整電流於該啟動時段內是步階下降並作為該調整信號。
  28. 如請求項15所述的軟啟動切換電源轉換裝置，其中， 該電壓轉換模組還包括：一開關，電連接該一次側繞組的打點端及地之間，且對應該切換信號操作於導通狀態及不導通狀態之間；一個二極體，具有電連接於該變壓器的該第一二次側繞組的打點端的陽極，及一陰極；及一電容，電連接於該二極體的陰極及地之間，且該電容的一跨壓作為該輸出電壓。
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