TW201545455A - 電源開關驅動方法 - Google Patents

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Abstract

一種電源開關驅動方法，用於交換式電源供應器上，交換式電源供應器用以驅動負載端且包含切換開關。電源開關驅動方法包含下列步驟：偵測交換式電源供應器輸出至負載端之輸出功率。當輸出功率大於負載門檻時，將交換式電源供應器設定於第一工作模式，於第一工作模式中根據輸出功率回授調整切換開關。另一方面，當輸出功率小於等於負載門檻時，將交換式電源供應器設定於跳頻工作模式(burst mode)，於跳頻工作模式中將該切換頻率固定於一設定頻率值。

Description

電源開關驅動方法
本發明係有關於一種供電系統，尤指一種交換式電源供應器的控制方法。
交換式電源供應器爲現在電子裝置上常見的電源供應電路，廣泛用來提供電子裝置中負載電路所需的電力。直流切換式電源中包含了各式的功率開關單元(例如MOSFET cell)，由於功率開關單元本身的元件特性各自不同，最佳的適用情況亦有所差異。
交換式電源供應器通常由開關元件、電感和電容回路以及控制電路組成。控制電路產生一系列開關脈衝去控制開關元件的導通和關閉，從而產生脈衝電流。電感、電容回路起低通濾波器作用，把脈衝電流轉換爲負載所需的直流電流。
控制電路通常分為兩種常見方式，一種為採用固定開關頻率並改變脈衝寬度的方法，亦即脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)。另一種為固定脈衝寬度並改變開關頻率的方法以對應負載變化的方式，亦即變頻驅動器(Variable-frequency Drive，VFD)採用之方式。
在脈寬調變電路中在負載為輕載(低功率消耗)時的用電效率很低。原因在於，脈寬調變開關電源有兩類功率損耗，其中一種為導通損耗主要由負載電流的大小決定，而另一種為開關損耗則正比於開關次數，開關次數越少，則開關損耗越低。由前所述，在輕載條件下導通損耗不大。然而，在脈寬調變電路中輕載的切換頻率卻與重載條件下完全相同，所以開關損耗較高，這是脈寬調變開關電源的不足。
相較之下，變頻驅動器可改變開關元件的切換頻率，以對應負載端的不同功率需求。為了提高輕載時候的效率，電源的工作頻率將隨著輸出功率的降低而持續下降。然而當輸出功率降到一定值(輕載或是無負載)的時候，切換頻率可能降低到人耳可感知的聲音頻率範圍之內，此時，開關元件的切換操作就會産生音頻噪音，使用者便可能聽到惱人的持續高頻噪音。
因此，本揭示內容提出一種電源開關驅動方法，用於交換式電源供應器上，交換式電源供應器用以驅動負載端且包含切換開關。電源開關驅動方法包含下列步驟：偵測交換式電源供應器輸出至負載端之輸出功率。當輸出功率大於負載門檻時，將交換式電源供應器設定於第一工作模式，於第一工作模式中根據輸出功率回授調整切換開關。另一方面，當輸出功率小於等於負載門檻時，將交換式電源供應器設定於跳頻工作模式(burst mode)，於跳頻工作模式中將該切換頻率固定於一設定頻率值。
根據本揭示文件之一實施例，切換開關根據脈衝驅動訊號而切換，脈衝驅動訊號包含複數個週期性脈衝，多個週期性脈衝之間隔由切換頻率決定。
根據本揭示文件之一實施例，跳頻工作模式具有跳頻週期，跳頻週期包含啟動區間以及暫停區間，於啟動區間中依切換頻率提供該些週期性脈衝至切換開關，於暫停區間中停止提供該些週期性脈衝至切換開關。
根據本揭示文件之一實施例，於跳頻工作模式中，根據輸出功率回授調整啟動區間與暫停區間之間的相對比例，若輸出功率提高則增加啟動區間之比例，若輸出功率降低則增加暫停區間之比例。
根據本揭示文件之一實施例，暫停區間大於等該切換頻率對應的切換週期。
根據本揭示文件之一實施例，跳頻週期對應的跳頻頻率小於無源器件的機械振蕩頻率。
根據本揭示文件之一實施例，其中該些週期性脈衝各自具有高低準位占空比，當偵測到輸出功率由小於負載門檻變化至超過負載門檻時，電源開關驅動方法包含暫時性地將交換式電源供應器維持於跳頻工作模式，將切換頻率維持於設定頻率值，暫時性地增加該些週期性脈衝之高低準位占空比以對應輸出功率之變化。
根據本揭示文件之一實施例，當交換式電源供應器暫時維持於跳頻工作模式時，電源開關驅動方法包含若輸出功率持續超過負載門檻達到特定時間長度，將交換式電源供應器設定於第一工作模式，以對應輸出功率之變化。於另一實施例中，若輸出功率明顯超過負載門檻，將交換式電源供應器設定於第一工作模式，以對應輸出功率之變化。
根據本揭示文件之一實施例，設定頻率值大於人耳可感知之音頻最大值。於另一實施例中，設定頻率值大致上為25000赫茲。
根據本揭示文件之一實施例，交換式電源供應器為返馳式轉換器(flyback converter)、降壓型轉換器(buck converter)、升壓型轉換器(boost converter)或LLC串聯諧振轉換器(LLC series resonant converter，LLC-SRC)。
根據本揭示文件之一實施例，第一工作模式為變頻工作模式，於該變頻工作模式中該電源開關驅動方法根據該輸出功率回授調整該切換開關之該切換頻率，使該切換頻率相對應於該輸出功率，其中該切換頻率均大於等於該設定頻率值。
根據本揭示文件之另一實施例，第一工作模式為定頻工作模式或變頻和定頻相結合的工作模式。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100、300‧‧‧電源開關驅動方法
S100~S110、S300~S316‧‧‧步驟
200‧‧‧交換式電源供應器
Vin‧‧‧電源輸入端
LOAD‧‧‧負載端
210‧‧‧偵測電路
220‧‧‧控制電路
230‧‧‧切換開關
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示根據本揭示文件之一實施例中一種電源開關驅動方法的方法流程圖；
第2A圖繪示根據本揭示文件之一實施例中電源開關驅動方法所應用之交換式電源供應器的示意圖；
第2B圖至第2G圖分別繪示不同實施例中交換式電源供應器採用各種不同型式之電路架構的示意圖；
第3圖繪示根據本揭示文件之一實施例中電源開關驅動方法所應用之交換式電源供應器在不同輸出功率下切換開關所採用之切換頻率的關係圖；
第4圖繪示當交換式電源供應器處於第一工作模式下控制電路產生之具有不同切換頻率的開關控制訊號的訊號波型示意圖；
第5圖繪示當交換式電源供應器處於跳頻工作模式下控制電路產生之具有相同切換頻率的開關控制訊號的訊號波型示意圖；
第6圖繪示當交換式電源供應器處於跳頻工作模式下控制電路產生之開關控制訊號其啟動區間與暫停區間於該跳頻周期中所佔之比例與輸出功率之理想關係圖；
第7圖繪示根據本揭示文件之一實施例中一種電源開關驅動方法的方法流程圖；以及
第8圖繪示根據第7圖中電源開關驅動方法當交換式電源供應器處於跳頻工作模式下控制電路產生之具有相同切換頻率的開關控制訊號的訊號波型示意圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請參閱第1圖及第2A圖，第1圖繪示根據本揭示文件之一實施例中一種電源開關驅動方法100的方法流程圖，於本實施例中電源開關驅動方法100用於交換式電源供應器(又稱為開關電源)。第2A圖繪示根據本揭示文件之一實施例中電源開關驅動方法100所應用之交換式電源供應器200的示意圖。
如第2A圖所示，交換式電源供應器200耦接於電源輸入端Vin及負載端LOAD之間，交換式電源供應器200用以將電源輸入端Vin提供的電力訊號轉換為符合負載端LOAD所需規格(如特定電壓、特定電流、特定頻率或特定功率等)的電力訊號，並藉以驅動負載端LOAD。
隨著負載端LOAD的工作狀態(高速操作、一般操作、待命或關機)不同，交換式電源供應器200需要相對應提供不同的輸出功率之驅動訊號至負載端LOAD，對應負載端LOAD當下的所需求。
於此實施例中，如第2A圖所示，交換式電源供應器200包含偵測電路210、控制電路220以及切換開關230。偵測電路210用以監控交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率。控制電路220用以根據偵測電路210取樣得到的輸出功率，產生相對應的開關控制訊號(亦即，脈衝驅動訊號)，並傳送至切換開關230。切換開關230根據控制電路220產生之開關控制訊號切換開啟/關閉狀態，進而使交換式電源供應器200產生不同的輸出功率。
於此實施例中，交換式電源供應器200為返馳式轉換器(flyback converter)、降壓型轉換器(buck converter)、升壓型轉換器(boost converter)或LLC串聯諧振轉換器(LLC series resonant converter，LLC-SRC)中任一種電路架構。
請一併參閱第2B圖至第2G圖，其分別繪示不同實施例中交換式電源供應器200採用各種不同型式之電路架構的示意圖。
第2B圖及第2C圖均繪示交換式電源供應器200採用返馳式轉換器(flyback converter)的示意圖。第2B圖及第2C圖之差別在於，第2B圖的例子中交換式電源供應器200中偵測電路210直接由輸出側(二次側)監控交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率；相較之下，第2C圖的例子中交換式電源供應器200中偵測電路210由輸入側(一次側)間接得知交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率。
第2D圖繪示交換式電源供應器200採用升壓型轉換器(boost converter)的示意圖。第2E圖繪示交換式電源供應器200採用降壓型轉換器(buck converter)的示意圖。第2D圖及第2E圖的實施例中交換式電源供應器200中偵測電路210直接由輸出側監控交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率。
第2F圖及第2G圖均繪示交換式電源供應器200採用LLC串聯諧振轉換器(LLC series resonant converter，LLC-SRC)的示意圖。第2F圖及第2G圖之差別在於，第2F圖的例子中交換式電源供應器200中偵測電路210直接由輸出側(二次側)監控交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率；相較之下，第2G圖的例子中交換式電源供應器200中偵測電路210由輸入側(一次側)間接得知交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD的輸出功率。
如第1圖所示，電源開關驅動方法100執行步驟S100，偵測交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD之輸出功率，於此實施例中，輸出功率主要由負載端LOAD當時的需求所決定，隨著負載端LOAD工作狀態(高速操作、一般操作、待命或關機)不同，負載端LOAD可能為需求高功率的重負載狀態、需求中間輸出功率的一般負載狀態、需求低輸出功率的輕負載狀態甚至是不需要功率的零負載狀態。
請一併參閱第1圖、第2A圖以及第3圖，第3圖繪示根據本揭示文件之一實施例中電源開關驅動方法100所應用之交換式電源供應器200在不同輸出功率PW下切換開關230所採用之切換頻率FREQ的關係圖。
電源開關驅動方法100執行步驟S102，判斷交換式電源供應器200輸出至負載端LOAD之輸出功率PW是否超過負載門檻PW_TH。當輸出功率PW超過負載門檻PW_TH時，執行步驟S104將交換式電源供應器200設定於第一工作模式MD1，並執行步驟S106根據輸出功率PW回授調整切換開關230。於此實施例中，第一工作模式MD1為變頻工作模式。於變頻工作模式中，步驟S106係根據輸出功率PW回授調整切換開關230之切換頻率FREQ，使切換頻率FREQ相對應於輸出功率PW，如第3圖中第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)下，切換頻率FREQ大致上為正相關於輸出功率PW。請一併參閱第4圖，其繪示當交換式電源供應器200處於第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)下控制電路220產生之具有不同切換頻率FREQ1~FREQ3的開關控制訊號SW1~SW3的訊號波型示意圖。於其他實施例中，第一工作模式MD1亦可為定頻工作模式或者變頻和定頻相結合的工作模式。
如第4圖所示，脈衝驅動訊號SW1~SW3包含複數個週期性脈衝，週期性脈衝之間隔由切換頻率FREQ1~FREQ3決定。脈衝驅動訊號SW1中兩週期性脈衝之間隔較短，脈衝驅動訊號SW3中兩週期性脈衝之間隔較長。
於第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)下，當輸出功率PW愈高(重負載)，切換開關230之切換頻率FREQ愈高，例如第4圖中切換頻率FREQ1的開關控制訊號SW1。另一方面，當輸出功率PW愈低，切換開關230之切換頻率FREQ愈低，例如第4圖中切換頻率FREQ3的開關控制訊號SW3。也就是說，交換式電源供應器200可改變切換開關230的切換頻率FREQ，以對應負載端LOAD的不同功率需求。
爲了提高輕載時候的效率，切換開關230的切換頻率FREQ將隨著輸出功率PW的降低而持續下降，如第3圖所示。然而，若是輸出功率PW降到一定值(輕載或是無負載)的時候，若切換頻率相對應下降則可能降低到人耳可感知的聲音頻率範圍(通常為20到20000赫茲之間)之內。此時，開關元件230的切換操作就會産生音頻噪音，使用者便可能聽到惱人的持續高頻噪音。
於本揭示文件中，當輸出功率PW降低至負載門檻PW_TH(相對應此時切換頻率FREQ處於設定頻率值Fmin，如第3圖所示)時，此時，即使輸出功率PW繼續降低，電源開關驅動方法100將切換頻率FREQ維持於設定頻率值Fmin，不再繼續降低設定頻率值Fmin，而改以其他方式對應輸出功率的變化。如此一來，便可避免開關元件230的切換操作就會産生音頻噪音。於一實施例中，設定頻率值Fmin可設定大於人耳可感知之音頻最大值，舉例來說，設定頻率值Fmin可設定為25000赫茲。於一實施例中，負載門檻PW_TH為當切換頻率FREQ等於設定頻率值Fmin時交換式電源供應器200產生的輸出功率PW。
也就是說，於第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)下，切換頻率FREQ均大於等於設定頻率值Fmin，以避免音頻噪音的產生。
請一併參閱第1圖、第3圖及第5圖，第5圖繪示當交換式電源供應器200處於跳頻工作模式MD2下控制電路220產生之具有相同切換頻率FREQ3的開關控制訊號SW4~SW6的訊號波型示意圖。
當輸出功率PW小於等於負載門檻PW_TH時，電源開關驅動方法100執行步驟S108，將交換式電源供應器200設定於跳頻工作模式(burst mode)MD2。於跳頻工作模式MD2中電源開關驅動方法100將切換頻率FREQ固定於設定頻率值Fmin，不再降低切換頻率FREQ。於第5圖所繪示之例子中，假設切換頻率FREQ3即等於設定頻率值Fmin(例如25000赫茲)。
切換開關230根據脈衝驅動訊號而切換。如第5圖所示，脈衝驅動訊號SW4~SW6包含複數個週期性脈衝，週期性脈衝之間隔由切換頻率FREQ3決定，在第5圖中跳頻工作模式MD2下，脈衝驅動訊號SW4~SW6均為切換頻率FREQ3。
如第5圖所示，跳頻工作模式MD2下脈衝驅動訊號SW4~SW6具有跳頻週期BP，跳頻週期BP包含啟動區間BON以及暫停區間BOFF。於啟動區間BON中依切換頻率FREQ3提供週期性脈衝至切換開關230，於暫停區間BOFF中停止提供週期性脈衝至切換開關230。
於跳頻工作模式MD2中，執行步驟S110，根據輸出功率PW回授調整啟動區間BON與暫停區間BOFF之間的相對比例。若輸出功率PW提高則增加啟動區間BON之比例(例如第5圖中的脈衝驅動訊號SW4啟動區間BON的比例為80%；暫停區間BOFF的比例為20%)，若輸出功率PW降低則增加暫停區間BOFF之比例(例如第5圖中的脈衝驅動訊號SW6啟動區間BON的比例為40%；暫停區間BOFF的比例為60%)。
圖示中為說明的方便僅繪示示意性的波型，每個跳頻週期BP中僅包含數個脈衝(脈衝驅動訊號SW4~SW6分別為二至四個脈衝)，故啟動區間BON/暫停區間BOFF之間調整的最小單位為20%，但本揭示文件並不以此為限。實際應用在高頻訊號中，每個跳頻週期BP可能包含數十、數百或數千的脈衝，在啟動區間BON/暫停區間BOFF之間調整的精度高於20%(例如1%或更高)。
於本實施例中，暫停區間BOFF大於等於啟動區間BON的切換週期Ton，切換週期Ton為啟動區間BON中的週期性脈衝的工作週期，亦即，啟動區間BON中切換頻率對應的切換周期。暫停區間BOFF所佔的寬度大小至少為大於等於切換頻率FREQ3所對應的一個單位的切換週期Ton。也就是說，暫停區間BOFF大於等於切換頻率FREQ3對應的切換週期。
另外，跳頻週期BP(啟動區間BON與暫停區間BOFF之和)對應的跳頻頻率應小於無源器件的機械振蕩頻率，其中無源器件為電阻、電容、電感以及二極管等。
也就是說，當輸出功率PW小於等於負載門檻PW_TH時，電源開關驅動方法100進入跳頻工作模式MD2，將切換頻率FREQ固定於設定頻率值Fmin，不再降低切換頻率FREQ，改以啟動區間BON與暫停區間BOFF之間的相對比例的調整來對應輸出功率PW的改變。
須特別說明的是，脈衝驅動訊號的調整並不僅以第5圖所繪示之例子為限。實際應用中，脈衝驅動訊號為高頻訊號，啟動區間BON將包含數十至數萬個週期性脈衝，因此，每次的啟動區間BON/暫停區間BOFF之間的比例調整將可達到相當高的精度(如5%)，近似於理想線性調整，並不以第5圖所示調整精度僅為20%為限。
請一併參閱第6圖，其繪示當交換式電源供應器200處於跳頻工作模式MD2下(切換頻率FREQ固定於設定頻率值Fmin)控制電路220產生之開關控制訊號其啟動區間BON與暫停區間BOFF於跳頻週期BP中所佔之比例與輸出功率PW之理想關係圖。於跳頻工作模式MD2中，當輸出功率PW增大，啟動區間BON隨之增加，同時暫停區間BOFF隨之減小。
此外，於第1圖之實施例所示之電源開關驅動方法100係以輸出功率PW是否超過負載門檻PW_TH作為第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)與跳頻工作模式MD2之間的切換基準。然而，若負載端所需的輸出功率PW正好在負載門檻PW_TH上下浮動(例如頻繁切換於負載門檻PW_TH正負5%範圍)，此時，控制電路220需要頻繁改變驅動切換開關230的方式，將可能產生額外的計算能耗及造成運作上的不穩定性。因此，本揭示文件之另一實施例中進一步揭露包含回差控制相關步驟的電源開關驅動方法300。
請一併參閱第7圖，其繪示根據本揭示文件之一實施例中一種電源開關驅動方法300的方法流程圖，其中電源開關驅動方法300的步驟S300~S310的詳細作法大致上與前述實施例中電源開關驅動方法300的步驟S100~S110相同，在此不另贅述。
接著，請同時參照第2A圖、第3圖、第7圖及第8圖，第8圖繪示根據第7圖中電源開關驅動方法300當交換式電源供應器200處於跳頻工作模式MD2下控制電路220產生之具有相同切換頻率FREQ3的開關控制訊號SW4~SW7的訊號波型示意圖。
如第7圖之步驟S310中，當交換式電源供應器200處於跳頻工作模式MD2下，根據輸出功率PW回授調整啟動區間BON與暫停區間BOFF之間的相對比例，如第8圖中所示的開關控制訊號SW4~SW6，可參照先前實施例的詳細說明。
接著，執行步驟S312，偵測輸出功率PW是否超過負載門檻PW_TH。當步驟S313偵測到輸出功率PW由原先小於負載門檻PW_TH變化至超過負載門檻PW_TH時，電源開關驅動方法300執行步驟S314，暫時性地將交換式電源供應器200維持於跳頻工作模式MD2，將切換頻率FREQ維持於設定頻率值Fmin(即本實施例中切換頻率FREQ3)，並且如第8圖所示的開關控制訊號SW7，電源開關驅動方法300暫時性地增加開關控制訊號SW7中週期性脈衝之高低準位占空比，以對應輸出功率PW之變化。
於本實施例中，暫停區間BOFF大於等於啟動區間BON的切換週期Ton，切換週期Ton為啟動區間BON中的週期性脈衝的工作週期，亦即，啟動區間BON中切換頻率對應的切換周期。暫停區間BOFF所佔的寬度大小至少為大於等於切換頻率FREQ3所對應的一個單位的切換週期Ton。也就是說，暫停區間BOFF大於等於切換頻率FREQ3對應的切換週期。
另外，跳頻週期BP（啟動區間BON與暫停區間BOFF之和）對應的跳頻頻率應小於無源器件的機械振蕩頻率，其中無源器件為電阻、電容、電感以及二極管等。
如第8圖所示，當輸出功率PW大於等於負載門檻PW_TH時，電源開關驅動方法300在切換頻率FREQ3維持於設定頻率值Fmin的情況下，利用步驟S314將開關控制訊號SW7之週期性脈衝中位於高準位的時間暫時延長，亦即暫時性地增加週期性脈衝之高低準位之占空比，以對應輸出功率PW之變化。
接著，執行步驟S316，判斷輸出功率PW超過負載門檻PW_TH之持續時間是否達特定時間長度，若未達到特定時間長度，回到步驟S310，繼續將交換式電源供應器200維持在設定至跳頻工作模式MD2。藉此，避免交換式電源供應器200的工作模式頻繁切換，並仍可對應輸出功率PW之變化。
若達到特定時間長度，進入步驟S304，將交換式電源供應器200設定至第一工作模式MD1(於此例中為變頻工作模式)，藉此更佳地對應輸出功率PW之變化。
此外，步驟S316中的判斷標準並不僅以上述作法(判斷輸出功率PW超過負載門檻PW_TH之持續時間是否達特定時間長度)為限。於另一實施例中，步驟S316亦可利用輸出功率PW是否明顯超過負載門檻PW_TH(例如超過負載門檻PW_TH達20%)作為判斷標準。
當輸出功率PW是否明顯超過負載門檻PW_TH時，進入步驟S304；若未明顯超過負載門檻PW_TH，則回到步驟S310。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
 
300‧‧‧電源開關驅動方法
S300~S316‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種電源開關驅動方法，用於一交換式電源供應器上，該交換式電源供應器用以驅動一負載端且包含一切換開關，該電源開關驅動方法包含：
    偵測該交換式電源供應器輸出至該負載端之一輸出功率，根據該輸出功率回授調整該切換開關之一切換頻率；
    當該輸出功率大於一負載門檻時，將該交換式電源供應器設定於一第一工作模式，於該第一工作模式中根據該輸出功率回授調整該切換開關；以及
    當該輸出功率小於等於該負載門檻時，將該交換式電源供應器設定於一跳頻工作模式(burst mode)，於該跳頻工作模式中將該切換開關之一切換頻率固定於一設定頻率值。
  2. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該切換開關根據一脈衝驅動訊號而切換，該脈衝驅動訊號包含複數個週期性脈衝，該些週期性脈衝之間隔由該切換頻率決定。
  3. 如請求項2所述之電源開關驅動方法，其中於該跳頻工作模式具有一跳頻週期，該跳頻週期包含一啟動區間以及一暫停區間，於該啟動區間中依該切換頻率提供該些週期性脈衝至該切換開關，於該暫停區間中停止提供該些週期性脈衝至該切換開關。
  4. 如請求項3所述之電源開關驅動方法，於該跳頻工作模式中，根據該輸出功率回授調整該啟動區間與該暫停區間之間的一相對比例，若該輸出功率提高則增加該啟動區間之比例，若該輸出功率降低則增加該暫停區間之比例。
  5. 如請求項3所述之電源開關驅動方法，其中該暫停區間大於等於該切換頻率對應的一切換週期。
  6. 如請求項3所述之電源開關驅動方法，其中該跳頻週期對應的一跳頻頻率小於一無源器件的機械振蕩頻率。
  7. 如請求項2所述之電源開關驅動方法，其中該些週期性脈衝各自具有一高低準位占空比，當偵測到該輸出功率由小於該負載門檻變化至超過該負載門檻時，該電源開關驅動方法包含：
    暫時性地將該交換式電源供應器維持於該跳頻工作模式，將該切換頻率維持於該設定頻率值，暫時性地增加該些週期性脈衝之該高低準位占空比以對應該輸出功率之變化。
  8. 如請求項7所述之電源開關驅動方法，當該交換式電源供應器暫時維持於該跳頻工作模式時，該電源開關驅動方法包含：
    若該輸出功率持續超過該負載門檻達一特定時間長度，將該交換式電源供應器設定於該第一工作模式，以對應該輸出功率之變化。
  9. 如請求項7所述之電源開關驅動方法，當該交換式電源供應器暫時維持於該跳頻工作模式時，該電源開關驅動方法包含：
    若該輸出功率明顯超過該負載門檻，將該交換式電源供應器設定於該第一工作模式，以對應該輸出功率之變化。
  10. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該負載門檻所對應之該設定頻率值大於人耳可感知之一音頻最大值。
  11. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該設定頻率值大致上為25000赫茲。
  12. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該交換式電源供應器為一返馳式轉換器(flyback converter)、一降壓型轉換器(buck converter) 、一升壓型轉換器(boost converter)或一LLC串聯諧振轉換器(LLC series resonant converter，LLC-SRC)。
  13. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該第一工作模式為一變頻工作模式，於該變頻工作模式中該電源開關驅動方法根據該輸出功率回授調整該切換開關之該切換頻率，使該切換頻率相對應於該輸出功率，其中該切換頻率均大於等於該設定頻率值。
  14. 如請求項1所述之電源開關驅動方法，其中該第一工作模式為一定頻工作模式或一變頻和定頻相結合的工作模式。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI678869B (zh) * 2018-12-06 2019-12-01 宏碁股份有限公司 電源系統以及電源控制方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826997B (zh) * 2016-05-20 2018-07-17 西安交通大学 一种用于蓄电池全范围充电的闭环控制方法
US10218279B2 (en) * 2016-10-26 2019-02-26 Texas Instruments Incorporated Methods and circuitry for operating switching power supplies based on switching frequency comparison
CN111953206B (zh) 2019-05-14 2022-03-25 台达电子企业管理（上海）有限公司 直流变换器的控制方法、直流变换器及可读存储介质
CN112003455B (zh) 2019-05-27 2022-04-29 台达电子工业股份有限公司 电源供应器及其控制方法
TWI703423B (zh) 2019-06-19 2020-09-01 群光電能科技股份有限公司 電源供應裝置以及電源供應方法
CN116325462A (zh) * 2020-12-14 2023-06-23 本田技研工业株式会社 直流-直流转换器
CN113328502B (zh) * 2021-06-30 2022-02-22 深圳市正浩创新科技股份有限公司 电源设备的控制方法和电源设备

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101274214B1 (ko) * 2006-11-30 2013-06-14 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 모드 파워 서플라이 및 그 구동 방법
CN101667782B (zh) * 2009-09-01 2011-09-28 成都芯源系统有限公司 一种开关电源及其控制方法
JP6168746B2 (ja) * 2012-10-10 2017-07-26 キヤノン株式会社 スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた画像形成装置
US20150070954A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 Zentel Electronics Corp. Controller having adjustable frequency-reduction function and system using same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI678869B (zh) * 2018-12-06 2019-12-01 宏碁股份有限公司 電源系統以及電源控制方法

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