TW201624893A

TW201624893A - 在電壓轉換器啟動階段抑制電流過大的電路及方法

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Publication number: TW201624893A
Application number: TW103146413A
Authority: TW
Inventors: 陳佑民; 鄭榮霈; 黃培倫
Original assignee: 萬國半導體（開曼）股份有限公司
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-07-01
Also published as: TWI547075B

Abstract

本發明主要涉及電源轉換系統，是在電壓轉換器的啟動階段對電流進行控制，並提供控制電路及控制方法。在比較器的同相輸入端輸入一個第一電壓值和在比較器的反相輸入端輸入一個參考電壓，當第一電壓值超過參考電壓時，比較結果觸發振盪器發出的時脈信號的頻率降低，以避免流經初級繞組的初級電流過大。

Description

在電壓轉換器啟動階段抑制電流過大的電路及方法

本發明主要涉及電源轉換系統，確切地說，是在應用於電源領域的電壓轉換器中對轉換器在啟動階段的初級電流進行控制，並提供控制電路及控制方法。

在常規的電源轉換系統中，通常會採用進行恒壓或恒流控制的開關電源方式。在電源轉換系統中變壓器的初級繞組上控制開關元件的開啟或斷開，在變壓器的初級繞組上週期性的產生流經的開關元件的電流，並且初級側的能量傳遞給次級側，在次級繞組上產生的交流電經過注入二極體及電容器等整流濾波後，轉化成直流電供給負載。

反激轉換器在啟動的瞬間，因為輸出端供給至負載的輸出電壓無法馬上達到規格要求，因此常規的反饋機制會使得初級繞組上的切換開關的占空比調整至最大，以便在初級繞組上輸出更多的能量，但同時使得初級繞組產生大量的湧入電流，超出各器件的承受能力可能會燒毀切換開關等器件。在避免湧入的大量電流的現有技術中，大部分是在電源系統上增加一軟啟動電路裝置，拉長啟動時間，讓電壓比較平滑緩衝的上升。一軟啟動電路雖然可以一定程度上緩解湧入電流的問題，但無法在根本上杜絕輸入電流及電壓過大的問題。針對這些問題，美國專利申請US20120274299提出了增加一個調節電路來調整PWM信號，其弊端是增加了額外的調節電路，導致成本增加並且整體電路比較複雜，而且在重負載情況會在每個週期都觸發其保護措施，以至於在重負載情況下此方案顯得不太適用，並且此系統會產生子諧波。

在本發明提供的一種在電壓轉換器中抑制電流過大的電路，具有用於控制初級繞組接通或斷開的一個主開關，包括：一個採集單元，在用於屏蔽初級電流起始尖峰脈衝的一個前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間，探測出施加在與初級繞組串聯的一個感應電阻上的第一電壓值；一個比較器，在比較器的同相輸入端輸入第一電壓值和在比較器的反相輸入端輸入一個參考電壓；比較器輸出的比較結果傳輸給一個振盪器，當第一電壓值超過參考電壓時，比較結果觸發振盪器發出的時脈信號的頻率降低，以避免流經初級繞組的初級電流超出預設值。

上述電路，當第一電壓值不超過參考電壓時，設置振盪器在第一工作模式下以第一頻率輸出時脈信號，來確定主開關的開關週期；以及當第一電壓值超過參考電壓時，設置振盪器在第二工作模式下以第二頻率輸出時脈信號，來確定主開關的開關週期，第二頻率低於第一頻率。

上述電路，第二頻率不超過第一頻率的二分之一。上述電路，採集單元在前緣遮蔽信號從邏輯高電平狀態翻轉成邏輯低電平狀態的瞬間，探測出表徵在前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間施加在感應電阻上的第一電壓值。

上述的電路，採集單元包括一個第一電壓跟隨器，在每個週期內前緣遮蔽信號有效狀態結束的瞬間將第一電壓值的信息輸送給採集單元的一個採樣保持鎖存器予以存儲，再由採集單元的一個第二電壓跟隨器將採樣保持鎖存器所保存的電壓予以輸出。

上述電路，第一電壓跟隨器的正輸入端耦合到感應電阻與主開關兩者連接的公共節點處，表徵流經感應電阻的初級電流大小的電壓感測信號在公共節點處輸送至第一電壓跟隨器的正輸入端。

上述電路，在第一電壓跟隨器的輸出端和採樣保持鎖存器之間連接有一個受控於前緣遮蔽信號的第一開關，前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間關斷第一開關，使得主開關的每個開關週期內自前緣遮蔽信號從高電平翻轉成低電平而結束有效狀態的時刻之後，採樣保持鎖存器保存的電壓值數據維持在前緣遮蔽信號有效狀態結束的瞬間施加在感應電阻上的瞬態第一電壓值水準。

在本發明另一個實施例中提供的一種在電壓轉換器中抑制電流過大的方法，用一個主開關控制初級繞組接通或斷開，包括：在用於屏蔽初級電流起始尖峰脈衝的一個前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間，利用一個採集單元探測出施加在與初級繞組串聯的一個感應電阻上的第一電壓值；在一個比較器的同相輸入端輸入第一電壓值和在比較器的反相輸入端輸入一個參考電壓；將比較器輸出的比較結果傳輸給一個振盪器，當第一電壓值超過參考電壓時，比較結果觸發振盪器發出的時脈信號的頻率降低，以避免流經初級繞組的初級電流超出預設值。

上述方法，當第一電壓值不超過參考電壓時，設置振盪器在第一工作模式下以第一頻率輸出時脈信號，來確定用於控制初級繞組接通或斷開的一個主開關的開關週期；以及當第一電壓值超過參考電壓時，設置振盪器在第二工作模式下以第二頻率輸出時脈信號，來確定主開關的開關週期，第二頻率低於第一頻率。

上述方法，第二頻率不超過第一頻率的二分之一。上述方法，在前緣遮蔽信號的從邏輯高電平狀態翻轉成邏輯低電平狀態的瞬間，採集單元探測出表徵在前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間施加在感應電阻上的第一電壓值。

上述方法在每個週期內前緣遮蔽信號有效狀態結束的瞬間，採集單元的一個第一電壓跟隨器將第一電壓值輸送給採集單元的一個採樣保持鎖存器存儲，再由採集單元的一個第二電壓跟隨器將採樣保持鎖存器所保存的電壓信息轉換成與第一電壓值等值的電壓值而予以輸出。

上述方法，第一電壓跟隨器的正輸入端耦合到感應電阻與主開關兩者連接的公共節點處，表徵流經感應電阻的初級電流大小的電壓感測信號在公共節點處輸送至第一電壓跟隨器的正輸入端。

上述方法，在第一電壓跟隨器的輸出端和採樣保持鎖存器之間連接有一個受控於前緣遮蔽信號的第一開關，前緣遮蔽信號的有效狀態結束的瞬間關斷第一開關，使得在主開關的每個開關週期內自前緣遮蔽信號從高電平翻轉成低電平而結束有效狀態的時刻之後，採樣保持鎖存器保存的電壓數據維持在前緣遮蔽信號有效狀態結束的瞬間施加在感應電阻上的瞬態第一電壓值水準。

101‧‧‧節點

102‧‧‧主控制模組

130‧‧‧變壓器

130A‧‧‧初級繞組

130B‧‧‧次級繞組

201‧‧‧偵測模組

202‧‧‧採樣保持鎖存器

280‧‧‧採集單元

301‧‧‧振盪器

302‧‧‧控制信號產生器

3021‧‧‧比較器

3022‧‧‧RS觸發器

303‧‧‧功率輸出級

401‧‧‧第一電壓跟隨器

402‧‧‧第二電壓跟隨器

QM‧‧‧主開關

D_O‧‧‧二極體

C_O、C₁、C₂‧‧‧電容

R_L‧‧‧負載

R_S‧‧‧感應電阻

R10‧‧‧電阻

SW1‧‧‧第一開關

第1圖展示了反激轉換器的簡略電路圖。

第2圖是在前緣遮蔽信號結束時採集初級繞組電流值的示意圖。

第3圖是驅動主開關開啟的瞬間用於屏蔽感測信號的前沿起始尖峰的前緣遮蔽信號波形。

第4圖是控制信號產生器接收時脈信號來驅動功率級的範例示意圖。

第5圖在控制信號產生器產生控制信號的一種範例。

第6圖是在採集施加在感應電阻上的電壓感測信號的採集單元。

第7圖是前緣遮蔽信號結束時感應電阻上的電壓與參考電壓比較，決定輸出頻率。

第8-9圖是採取本發明的抑制電流方法與未採取此方法相比，初級電流體現出的波形。

參見第1圖，是本發明涉及的反激Flyback電壓轉換器的電路結構，控制初級側的主開關電子元件QM例如可以是一個功率MOSFET，其具有例如漏極端的輸入端和具有例如源極端的輸出端，和具有例如柵極的控制端。主開關QM的控制端接收主控制模組102發出的控制信號並執行相應的開啟或斷開的回應動作，使主開關QM的接通或者斷開可對反激轉換器的變壓器130的初級繞組130A上流過的電流進行開或關的控制，以將初級側的能量傳送到次級側。其中初級繞組130A用於接收所輸入的一個直流輸入電壓V_IN，直流輸入電壓V_IN可籍由譬如市電交流電壓V_AC經過如橋式整流器等整流元件整流而來。變壓器130還具有用於輸送出一個輸出電壓V_OUT的次級繞組130B，次級繞組130B的極性和初級繞組130A的極性相反。次級繞組130B上連接有二極體D_O和電容器C_O的整流濾波電路，主開關QM在其切換週期的關斷階段，變壓器電流從初級傳遞到次級，流經次級繞組130B的次級電流I_S通過正嚮導通的二極體D_O給電容器C_O充電，用於生成反激轉換器的輸出電壓V_OUT。直流的輸出電壓V_OUT施加在負載R_L上，形成流經負載R_L的輸出電流I_OUT。在轉換器的反饋網路中，主開關QM的源極端和接地端之間連接有一個感應電阻R_S，源極端和感應電阻R_S未接地的一端連接於節點101處，感應電阻R_S用於檢測流過初級繞組130A的初級電流I_P並在節點101提供等於電流I_P乘以感應電阻R_S阻值的內環反饋電壓，即體現為電壓值的感測信號V_CS，初級電流I_P經過換算後可用作表徵流經次級繞組130B的次級電流I_S。主控制模組102的感應端口CS籍由感應電阻R_S上感測信號V_CS來即時檢測初級繞組130A的初級電流I_P信號，並作為判斷是否需要調整控制信號來調節主開關QM開或關的依據。本領域的技術人員對反激轉換器的拓撲和工作模式已經較為熟知，可省略掉的電路部分和具體運作方式不予贅述。

參見第2圖，展示了流經初級繞組130A的初級電流I_P和流經次級繞組130B的次級電流I_S的大致波形。雖然本發明僅以電流連續CCM模式的電流為範例進行解釋，但同樣適用于電流斷續DCM模式。主開關QM受到例如脈衝寬度調製信號PWM等類似的控制信號的驅動進行開關切換，在一個開關週期起始的t₁₁時刻初級電流I_P開始斜坡上升，在時刻t₁₃初級電流達到峰值並關閉主開關QM，從t₁₁時刻到t₁₃時刻是主開關QM的導通時段T_ON。從t₁₃時刻到t₁₄時刻是主開關QM的關斷時段T_OFF，次級電流I_S在從t₁₃時刻到時刻t₁₄一直衰減，直到t₁₄時刻一個完整的週期T_S結束。

參見第3圖所示，為了避免在檢測初級電流I_P步驟中引發不必要的誤操作，通常會採用本領域技術人員所熟知的一個前緣遮蔽信號LEB(Leading edge blanking)。在初級電流控制的環路中，經常遭遇在主開關QM的導通瞬間初級電流I_P會有脈衝起始峰值現象，體現的起始尖峰值initial spike在感應端口CS會反饋給主控制模組102，如果利用此時感應電阻R_S上採樣的電流值作為感測信號V_CS進行開關控制，則會因為第3圖中感測信號V_CS的意外初始尖波Spike 355而產生誤觸發動作，錯誤啟動過電流保護機制實現保護各電子裝置的目的，使得產生控制信號的主控制模組102不再輸出調製信號，從而在沒有發生真實的過流異常情況下主動誘發了錯誤的關閉功率主開關QM的動作。由常規的前緣遮蔽電路所產生的可變或固定的前緣遮蔽信號LEB就是用於消除這種誤觸發隱患，此信號可耦合到主開關QM的控制端以保障在前緣遮蔽信號LEB具有高電平這段時間不關閉主開關QM，以便在前緣遮蔽信號LEB結束之後再在感應電阻RS上取樣電流信號以採樣到較為真實和精准的感測信號V_CS初始值，實現利用前緣遮蔽信號LEB對主開關QM導通瞬間初級電流I_P的脈衝起始峰值予以屏蔽。很容易理解，前緣遮蔽信號用於濾除在主開關QM開啟瞬間，當初級電流I_P開始流動而產生初始感應尖峰電壓initial spike時出現的短暫干擾脈衝，由此將在感應電阻R_S一端節點101處所產生的功率管開啟感應電流尖峰電壓過濾掉。至於如何設計前緣遮蔽電路並非本發明的重點，已有的相關方案被本發明視作現有技術而不予重複贅述，常規的電源設計指導手冊一般都會對其做出較為詳細的介紹，還可以參考已經公開的美國專利申請US12/492748，US12/718707等文獻。

參見第2~3圖，在主開關QM接通之後，我們需要在前緣遮蔽信號LEB從高電平翻轉成低電平的瞬間，也即此信號在t₁₂結束的時刻，檢測出流經感應電阻R_S的初級電流I_P的一個瞬間電流值，對初級電流I_P取樣的瞬間電流值記作前緣遮蔽電流值I_LEB，此電流值亦即表徵了此刻施加在感應電阻R_S上的瞬間電壓值，取樣的方案在下文將詳細介紹。

參見第4圖和第5圖，在電壓轉換器中，通常振盪器(oscillator)301會將它產生的時脈信號CLK輸出給一個控制信號產生器302，與主控制模組102起到相同功效的控制信號產生器302產生相應的控制信號CTL來驅動功率輸出級303所含有的開關元件進行開關切換，通過功率輸出級303將輸入電壓V_IN轉換成輸出電壓V_OUT提供給負載。時脈信號CLK的頻率決定了功率輸出級303中主開關QM的開關週期。為了示範性的進行解釋，在例如第5圖的一個常規但非限制性的範例中，控制信號產生器302可以包括一個比較器3021和一個RS觸發器3022，其中振盪器301所產生的時脈信號CLK輸送給RS觸發器3022的置位端S，比較器3021的輸出端連接到RS觸發器3022的復位端R，籍由RS觸發器3022在Q輸出端產生驅動主開關QM進行開關切換的控制信號CTL。時脈信號CLK的上升沿有可能會將RS觸發器3022的Q輸出端置位元到邏輯高電平，而比較器3021輸出的高電平比較結果則有可能會將RS觸發器3022的Q輸出端的控制信號從邏輯高電平重定到邏輯低電平，以此循環開關切換。如果我們將第1圖中感應電阻R_S一端的節點101處探測的體現為電壓值的感測信號V_CS輸送給比較器3021的正相輸入端，同時在比較器3021的反相輸入端輸入一個參考電壓V_TH，則當初級繞組的初級電流過大超過規範，也即感測信號V_CS比參考電壓V_TH大時，會導致比較器3021輸出高電平來觸發RS觸發器3022關閉主開關QM，這是反激電壓轉換器的電流控制模式。參考電壓V_TH可以是一個預設的電壓值，也可以是輸出電壓V_OUT通過分壓器獲取的一個分壓值與一個閾值電壓V_REF通過誤差放大器比較後得到的輸出電平。

參見第6圖，為了檢測流經與初級繞組130A串聯的感應電阻R_S上的初級電流，相當於檢測感應電阻R_S一端的節點101處的電壓感測信號V_CS，在本發明中提供了一個採集單元280。在用於屏蔽初級電流的起始尖峰脈衝spike的前緣遮蔽信號LEB的有效狀態結束的瞬間，即第3圖中前緣遮蔽信號LEB在t₁₂時刻從高電平翻轉成低電平的下降沿瞬間，採集單元280需要探測出施加在感應電阻R_S上的瞬時電壓值，也即節點101處的電壓感測信號V_CS在t₁₂瞬時的電壓值，記作第一電壓值V_LEB。

採集單元280至少包括一個偵測模組201，用於檢測並擷取感應電阻R_S上不同時刻的電壓值，因為流經初級繞組130A上的初級電流I_P與感應電阻R_S的阻值相乘，便可轉換成橫跨於感應電阻R_S上體現為電壓值的感測信號V_CS，所以偵測模組201在這裏實質也是一個電流檢測器。偵測模組201的一個第一電壓跟隨器401作為一個輸入緩衝器，其具有較高的輸入阻抗特徵以便與感測信號V_CS的信號源連接，高輸入阻抗可以隔絕前後級的相互影響，並且第一電壓跟隨器401還具有較低的輸出阻抗特徵以便減小捕捉時間。第一電壓跟隨器401的正輸入端連接到感應電阻R_S一端的節點101處，第一電壓跟隨器401的負輸入端則連接到它的輸出端，使第一電壓跟隨器401由一個運算放大器配置成電壓跟隨器(Voltage follower)或單位增益緩衝器。作為可選而非必須項，還可以在節點101與第一電壓跟隨器401的正輸入端之間連接一個電阻R10，以及在第一電壓跟隨器401的正輸入端與接地端之間連接一個電容C₁，從而在第一電壓跟隨器401的正輸入端送入較為平滑的感測信號V_CS。

此外採集單元280還包括一個採樣保持鎖存器202，採樣保持鎖存器202具有存儲電容C₂，在第一電壓跟隨器401的輸出端和存儲電容C₂未接地的一端即節點122間設置有一個第一開關SW1，存儲電容C₂的另一端則接地。本發明提及的第一開關 SW₁及上下文的開關都是三端口的電子開關，它們有多種選擇，例如P型或N型MOS電晶體或雙極電晶體或結型場效應電晶體或它們的組合開關等，可為增強型或耗盡型。在第一開關SW1接通時第一電壓跟隨器401輸出的電壓值可以保存到存儲電容C₂上，在第一開關SW1關斷時存儲電容C₂不再接收來自偵測模組201輸送的電壓信息。將前緣遮蔽信號LEB施加到第一開關SW1的控制端如柵極，前緣遮蔽信號LEB從t₁₁時刻到t₁₂時刻之間的T_LEB時段為高電平邏輯狀態，此階段第一開關SW1被接通。

在主開關QM的任意一個開關週期內，從主開關QM開始被接通的時刻t₁₁到前緣遮蔽信號LEB從高電平翻轉成低電平的時刻t₁₂，動態上升的感測信號V_CS一直都輸入給第一電壓跟隨器401，但是一旦前緣遮蔽信號LEB從時刻t₁₂翻轉成低電平而將第一開關SW1斷開，則自從時刻t₁₂之後至前緣遮蔽信號LEB進入其下一個週期的高電平狀態之前，第一電壓跟隨器401都無法將節點101處的原始電壓值轉換成次級電壓傳送給採樣保持鎖存器202。並且時刻t₁₂對應的感測信號V_CS這一模擬量被偵測模組201跟蹤捕捉出，電壓感測信號V_CS在此時刻節點101的實際瞬態電壓經由第一電壓跟隨器401從輸出端輸送出給存儲電容C₂上，等於感應電阻R_S的阻值乘以此刻的前緣遮蔽電流值I_LEB，採樣保持鎖存器202的存儲電容C₂被充電，感測信號V_CS變成儲存在存儲電容C₂上的數據。通過此方案，從時刻t₁₂到前緣遮蔽信號LEB的下一個週期的高電平來臨之前，採樣保持鎖存器202與偵測模組201之間斷開，採樣保持鎖存器202僅僅保存t₁₂時刻對應的施加在感應電阻R_S上的瞬態電壓感測信號V_CS信息，也即一個週期T_S內第一電壓跟隨器401最終輸出給採樣保持鎖存器202的電壓值被定格在t₁₂時刻對應的前緣遮蔽電流值I_LEB信息所表徵的電壓值，記作第一電壓值V_LEB。

採集單元280還包括一個第二電壓跟隨器402，它的正輸入端連接到節點122處，讀取存儲電容C₂上的電壓數據，負輸入端連接到第二電壓跟隨器402的輸出端，使第二電壓跟隨器 402也由一個運算放大器配置成電壓跟隨器(Voltage follower)或單位增益緩衝器。第二電壓跟隨器402作為一個輸出緩衝器，具有較高的輸入阻抗特徵以防止存儲電容所保持的電壓下降，並具有較低的輸出阻抗特徵以便與負載連接，籍由第二電壓跟隨器402將節點122處存儲的第一電壓值V_LEB輸出給下一級。

在第7圖中的一個比較器501的正相輸入端輸入前緣遮蔽信號LEB從高電平轉換成低電平而失效的時刻t₁₂對應的感應電阻R_S上的第一電壓值V_LEB，例如可以將第二電壓跟隨器402輸出端所獲取的為已知量的第一電壓值V_LEB輸出給比較器501，而在比較器501的反相輸入端輸入上文提及的參考電壓V_TH，同時還將比較器501的比較結果輸出給振盪器301，由比較器501的比較結果來觸發振盪器301的工作模式。當比較器501其比較結果為低電平，也即第一電壓值V_LEB不超過參考電壓V_TH時，振盪器301處於例如常規運行的第一工作模式，這一比較結果會觸發振盪器301以常規的第一頻率來輸出時脈信號CLK，具第一頻率的時脈信號CLK確定了第一工作模式下的主開關QM的開關週期。與之相反的是，當比較器501其比較結果為高電平，也即第一電壓值V_LEB大於參考電壓V_TH時，振盪器301會調低輸出頻率而進入第二工作模式，這一比較結果會觸發振盪器301以第二頻率來輸出時脈信號CLK，具第二頻率的時脈信號CLK確定了第二工作模式下的主開關QM的開關週期。

在電壓轉換器的啟動階段，當初級電流I_P一旦上升到使t₁₂時刻感應電阻R_S上的第一電壓值V_LEB比參考電壓V_TH大時，一般認為是初級側湧入的電流過大，比較器501的比較結果立即觸發振盪器301以第二工作模式運行，此時我們限定時脈信號CLK的第二頻率小於振盪器301在第一工作模式下的第一頻率。作為示範，譬如第二頻率可以是第一頻率的二分之一，甚至更低。較之常規運行的第一工作模式，迫使振盪器301以第二工作模式運行，縮減振盪器301的時脈頻率，相當於強制控制振盪器301降低觸發控制信號產生器302產生控制信號CTL的頻率，使得在初級電流發生過流情況的特定週期內主開關QM被關閉的時段，要比沒有發生過流情況下(如振盪器301工作在第一工作模式階段)的常規週期內主開關QM被關閉的時段長，來抑制初級電流I_P上升得過大而超出規範值，籍此克服背景技術提出的湧入電流過大問題。振盪器301傳送的時脈信號CLK的頻率降低以後，可避免流經初級繞組的初級電流超出預設值，這個預設值與感應電阻R_S的阻值相乘應當不超過參考電壓值V_TH。

在電壓轉換器的啟動階段，第8圖中沒有採用本發明方案的初級電流波形371很容易上升到大於規範值，相應感應信號V_CS很容易超過參考電壓V_TH，而採用本發明方案的初級電流波形372則一般都在規範值內，抑制了湧入電流而保護了器件。在電壓轉換器即使沒有發生初級側過流情況下的常規使用階段，例如振盪器301輸出的時脈信號CLK具有第一頻率階段，適用于本發明方案的第9圖中的初級電流波形382仍然處於規範值內，作為對比，現有背景技術的方案會導致初級電流波形381產生例如次諧波雜訊現象，而且雖然是基於在啟動階段保護裝置但一旦轉換器進入重負載階段，也會錯誤的觸發保護措施而不太適用。因此，在本發明之中，在前緣遮蔽信號LEB自身的週期內，其可在控制信號開啟主開關QM的時刻翻轉成高電平也可以比控制信號開啟主開關QM的時刻略微提前，雖然在現有技術甚至本發明中，前緣遮蔽信號LEB主要的目的是用於忽略在主開關QM的開啟瞬間而在電阻R_S上採樣的感測信號V_CS的起始阻尼振盪，防止主開關QM在每個週期內過早的誤終止，但本發明還額外利用前緣遮蔽信號LEB來避免流經初級繞組的初級電流在啟動階段湧入電流過大而超出預設值。

以上通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結構的典型實施例，上述發明提出了現有的較佳實施例，但這些內容並不作為局限。對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的申請專利範圍應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在申請專利範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。

301‧‧‧振盪器

501‧‧‧比較器

Claims

一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，具有用於控制一初級繞組接通或斷開之一主開關，其中，包括：一採集單元，在用於屏蔽一初級電流起始尖峰脈衝之一前緣遮蔽信號之有效狀態結束之瞬間，探測出施加在與該初級繞組串聯之一感應電阻上之一第一電壓值；一比較器，在該比較器之一同相輸入端輸入該第一電壓值和在該比較器之一反相輸入端輸入一參考電壓；該比較器輸出之比較結果傳輸給一振盪器，當該第一電壓值超過該參考電壓時，比較結果觸發一振盪器發出之時脈信號之頻率降低，以避免流經該初級繞組之該初級電流超出預設值。
依據申請專利範圍第1項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，當該第一電壓值不超過該參考電壓時，設置該振盪器在第一工作模式下以一第一頻率輸出時脈信號，來確定一主開關之開關週期；以及當該第一電壓值超過該參考電壓時，設置該振盪器在第二工作模式下以一第二頻率輸出時脈信號，來確定該主開關之開關週期，該第二頻率低於該第一頻率。
依據申請專利範圍第2項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，該第二頻率不超過該第一頻率之二分之一。
依據申請專利範圍第1項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，該採集單元在該前緣遮蔽信號從邏輯高電平狀態翻轉成邏輯低電平狀態之瞬間，探測出表徵在該前緣遮蔽信號之有效狀態結束之瞬間施加在該感應電阻上之該第一電壓值。
依據申請專利範圍第1項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，該採集單元包括一第一電壓跟隨器，在每一週期內該前緣遮蔽信號有效狀態結束之瞬間將該第一電壓值之信息輸送給該採集單元之一採樣保持鎖存器予以存儲，再由該採集單元之一第二電壓跟隨器將該採樣保持鎖存器所保存之電壓予以輸出。
依據申請專利範圍第5項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，該第一電壓跟隨器之一正輸入端耦合到該感應電阻與該主開關兩者連接之一公共節點處，表徵流經該感應電阻之該初級電流大小之電壓感測信號在該公共節點處輸送至該第一電壓跟隨器之該正輸入端。
依據申請專利範圍第6項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之電路，其中，在該第一電壓跟隨器之一輸出端和該採樣保持鎖存器之間連接有一受控於該前緣遮蔽信號之一第一開關，該前緣遮蔽信號之有效狀態結束之瞬間關斷該第一開關，使得該主開關之每一開關週期內自該前緣遮蔽信號從高電平翻轉成低電平而結束有效狀態之時刻之後，該採樣保持鎖存器保存之電壓值數據維持在該前緣遮蔽信號有效狀態結束之瞬間施加在該感應電阻上之瞬態該第一電壓值水準。
一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，用一主開關控制一初級繞組接通或斷開，其中，包括：在用於屏蔽該初級電流起始尖峰脈衝之一前緣遮蔽信號之有效狀態結束的瞬間，利用一採集單元探測出施加在與該初級繞組串聯之一感應電阻上之一第一電壓值；在一比較器之一同相輸入端輸入該第一電壓值和在該比較器之一反相輸入端輸入一參考電壓；將該比較器輸出之比較結果傳輸給一振盪器，當該第一電壓值超過該參考電壓時，比較結果觸發一振盪器發出之時脈信號之頻率降低，以避免流經該初級繞組之該初級電流超出預設值。
依據申請專利範圍第8項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，當該第一電壓值不超過該參考電壓時，設置該振盪器在第一工作模式下以一第一頻率輸出時脈信號，來確定用於控制該初級繞組接通或斷開之一主開關之開關週期；以及當該第一電壓值超過該參考電壓時，設置該振盪器在第二工作模式下以一第二頻率輸出時脈信號，來確定該主開關之開關週期，該第二頻率低於該第一頻率。
依據申請專利範圍第9項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，該第二頻率不超過該第一頻率之二分之一。
依據申請專利範圍第8項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，在該前緣遮蔽信號之從邏輯高電平狀態翻轉成邏輯低電平狀態之瞬間，該採集單元探測出表徵在該前緣遮蔽信號之有效狀態結束之瞬間施加在該感應電阻上之該第一電壓值。
依據申請專利範圍第8項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，在每一週期內該前緣遮蔽信號有效狀態結束之瞬間，該採集單元之一第一電壓跟隨器將該第一電壓值輸送給該採集單元之一採樣保持鎖存器存儲，再由該採集單元之一第二電壓跟隨器將該採樣保持鎖存器所保存之電壓信息轉換成與該第一電壓值等值之電壓值而予以輸出。
依據申請專利範圍第12項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，該第一電壓跟隨器之一正輸入端耦合到該感應電阻與該主開關兩者連接之一公共節點處，表徵流經該感應電阻之該初級電流大小之電壓感測信號在該公共節點處輸送至該第一電壓跟隨器之該正輸入端。
依據申請專利範圍第13項所述的一種在電壓轉換器中抑制電流過大之方法，其中，在該第一電壓跟隨器之一輸出端和該採樣保持鎖存器之間連接有一受控於該前緣遮蔽信號之第一開關，該前緣遮蔽信號之有效狀態結束之瞬間關斷該第一開關，使得在該主開關之每一開關週期內自該前緣遮蔽信號從高電平翻轉成低電平而結束有效狀態之時刻之後，該採樣保持鎖存器保存之電壓數據維持在該前緣遮蔽信號有效狀態結束之瞬間施加在該感應電阻上之瞬態該第一電壓值水準。