TW201628320A - 電源轉換器的頻率控制器及其相關的頻率控制方法 - Google Patents

電源轉換器的頻率控制器及其相關的頻率控制方法 Download PDF

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Abstract

電源轉換器的頻率控制器包含一波谷信號產生單元、一波谷選擇模組和一閘極信號產生單元。該波谷信號產生單元根據一電壓與一參考電壓，產生對應於該電壓的波谷信號；該波谷選擇模組根據一閘極控制信號、一補償電壓和該波谷信號，產生一波谷選擇信號；該閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號。該閘極控制信號的頻率是隨該閘極控制信號的每一週期內該電壓的一對應波谷和一電源轉換器的二次側的負載改變。

Description

電源轉換器的頻率控制器及其相關的頻率控制方法
本發明是有關於一種電源轉換器的頻率控制器及其相關的頻率控制方法，尤指一種利用波谷選擇信號使閘極控制信號的頻率被逐步調整至介於參考頻率上限和參考頻率下限之間的頻率控制器及其相關的頻率控制方法。
當電源轉換器在輕載時，現有技術所提供的頻率控制器是利用延遲元件插入一段遮蔽時間(blanking time)以降低電源轉換器的閘極控制信號的頻率，亦即降低電源轉換器在輕載時的切換損失，其中遮蔽時間可隨著電源轉換器二次側的負載改變。上述插入一段遮蔽時間以降低電源轉換器的閘極控制信號的頻率的方法是強迫在遮蔽時間之後，電源轉換器的準諧振模式(quasi resonant mode)才執行波谷切換。因此，電源轉換器的最高切換頻率便會受限制於遮蔽時間，亦即電源轉換器是在遮蔽時間後的下一個波谷執行波谷切換。
但由於現有技術是強迫電源轉換器在遮蔽時間後的下一個波谷執行波谷切換，所以當遮蔽時間結束在一波谷附近時，電源轉換器可能於每個周期是在不同波谷數執行波谷切換(例如電源轉換器於前一周期是在第一波谷數執行波谷切換，目前週期是在第二波谷數執行波谷切換等)。如此，因為電源轉換器可能於每個周期是在不同波谷數執行波谷切換，所以有可能造成 兩個連續週期間產生一差頻。如果該差頻的頻率落在人耳聽力範圍內，使用者便會聽到噪音。因此，現有技術對於使用者而言並不是一個好的選擇。
本發明的一實施例提供一種電源轉換器的頻率控制器。該頻率控制器包含一波谷信號產生單元、一波谷選擇模組和一閘極信號產生單元。該波谷信號產生單元是用以根據一電壓與一參考電壓，產生對應於該電壓的波谷信號；該波谷選擇模組是用以根據一閘極控制信號、一補償電壓和該波谷信號，產生一波谷選擇信號；該閘極信號產生單元是用以根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號，其中該閘極控制信號的頻率是隨該閘極控制信號的每一週期內該電壓的一對應波谷改變，且該對應波谷是隨該電源轉換器的二次側的負載改變。
本發明的另一實施例提供一種電源轉換器的頻率控制方法，其中一應用於該頻率控制方法的頻率控制器包含一波谷信號產生單元、一波谷選擇模組和一閘極信號產生單元，且該波谷選擇模組包含一參考頻率上限/下限產生單元與一波谷選擇器。該頻率控制方法包含該波谷信號產生單元根據一電壓與一參考電壓，產生對應於該電壓的波谷信號；該波谷選擇模組根據一閘極控制信號、一補償電壓和該波谷信號，產生一波谷選擇信號；該閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號，其中該閘極控制信號的頻率是隨該閘極控制信號的每一週期內該電壓的一對應波谷改變，且該對應波谷是隨該電源轉換器的二次側的負載改變。
本發明提供一種電源轉換器的頻率控制器和電源轉換器的頻率控制方法。該頻率控制器和該頻率控制方法是利用一波谷信號產生單元產生一 波谷信號，利用一波谷選擇模組內的參考頻率上限/下限產生單元根據一閘極控制信號和一補償電壓，產生隨該補償電壓改變的一參考頻率上限和一參考頻率下限，利用該波谷選擇模組內的波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生一波谷選擇信號，以及利用一閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號。因為該波谷選擇器是根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號，所以該閘極信號產生單元所產生的閘極控制信號的頻率將被逐步調整至介於該參考頻率上限和該參考頻率下限之間。由於該閘極信號產生單元所產生的閘極控制信號的頻率將被逐步調整至介於該參考頻率上限和該參考頻率下限之間，所以本發明可解決現有技術在該電源轉換器輕載時產生噪音的問題。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧分壓電路
104‧‧‧功率開關
106‧‧‧電阻
200‧‧‧頻率控制器
202‧‧‧波谷信號產生單元
204‧‧‧波谷選擇模組
206‧‧‧閘極信號產生單元
208‧‧‧輔助接腳
210‧‧‧補償接腳
212‧‧‧閘極接腳
214‧‧‧電流偵測接腳
2042‧‧‧參考頻率上限/下限產生單元
2044‧‧‧波谷選擇器
20442‧‧‧第一比較器
20444‧‧‧第二比較器
20446‧‧‧波谷選擇信號產生單元
204462‧‧‧第一計數器
204464‧‧‧第二計數器
204466‧‧‧波谷解碼器
AUX‧‧‧輔助繞組
A、B、C、D、E、F‧‧‧位置
CLKH‧‧‧參考頻率上限
CLKL‧‧‧參考頻率下限
DOWNS‧‧‧下數信號
FV1、FV2‧‧‧第一波谷
GCS‧‧‧閘極控制信號
IPRI‧‧‧電流
PRI‧‧‧一次側
QRD‧‧‧波谷信號
QRSEL‧‧‧波谷選擇信號
SEC‧‧‧二次側
SV1、SV2‧‧‧第二波谷
TL、TM、TM1、TR、TR1‧‧‧週期
T1-T8‧‧‧時間
TON‧‧‧開啟時間
TOFF‧‧‧關閉時間
TV1‧‧‧第三波谷
UPS‧‧‧上數信號
VD‧‧‧電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VCOMP‧‧‧補償電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
400-418‧‧‧步驟
第1圖是本發明第一實施例說明一種應用在電源轉換器的頻率控制器的示意圖。
第2圖是說明當電源轉換器的二次側的負載由重載轉輕載時，補償電壓、電壓、閘極控制信號、電流偵測接腳所接收的偵測電壓、波谷信號和波谷選擇信號的示意圖。
第3圖是說明當電源轉換器的二次側的負載由輕載轉重載時，補償電壓、電壓、閘極控制信號、偵測電壓、波谷信號和波谷選擇信號的示意圖。
第4圖是本發明第二實施例說明一種電源轉換器的頻率控制方法的流程圖。
請參照第1圖，第1圖是本發明第一實施例說明一種應用在電源轉換器100的頻率控制器200的示意圖。如第1圖所示，頻率控制器200包 含一波谷信號產生單元202、一波谷選擇模組204、一閘極信號產生單元206、一輔助接腳208、一補償接腳210、一閘極接腳212和一電流偵測接腳214。如第1圖所示，波谷信號產生單元202是用以根據輔助接腳208所接收的電壓VD與一參考電壓VREF，產生一對應於電壓VD的波谷信號QRD，其中電壓VD是有關於電源轉換器100的一次側PRI的輔助繞組AUX，且由耦接於輔助繞組AUX的分壓電路102所產生。如第1圖所示，波谷選擇模組204包含一參考頻率上限/下限產生單元2042和一波谷選擇器2044，其中波谷選擇器2044耦接於上限/下限產生單元2042和波谷信號產生單元202，且波谷選擇器2044包含一第一比較器20442、一第二比較器20444和一波谷選擇信號產生單元20446。另外，波谷選擇信號產生單元20446包含一第一計數器204462、一第二計數器204464和一波谷解碼器204466。
如第1圖所示，參考頻率上限/下限產生單元2042是用以根據閘極信號產生單元206所產生的閘極控制信號GCS和補償接腳210所接收的補償電壓VCOMP，產生一參考頻率上限CLKH和一參考頻率下限CLKL，其中補償電壓VCOMP是有關於電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT(亦即補償電壓VCOMP和電源轉換器100的二次側SEC的負載有關)，且參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL會隨補償電壓VCOMP而改變。如第1圖所示，波谷選擇器2044耦接於參考頻率上限/下限產生單元2042和波谷信號產生單元202。波谷選擇器2044內的第一比較器20442是用以根據參考頻率上限CLKH和閘極控制信號GCS的頻率，產生一上數信號UPS；波谷選擇器2044內的第二比較器20444是用以根據參考頻率下限CLKL和閘極控制信號GCS的頻率，產生一下數信號DOWNS。另外，波谷選擇器2044內的波谷選擇信號產生單元20446耦接於第一比較器20442、第二比較器20444和波谷信號產生單元202，用以根據上數信號UPS和波谷信號QRD的數目，下數信號DOWNS和波谷信號QRD的數目，或一目前計數和波谷信 號QRD的數目，產生一波谷選擇信號QRSEL，其中該目前計數是由第一計數器204462所產生以及波谷信號QRD的數目是由第二計數器204464所產生。
請參照第2圖，第2圖是說明當電源轉換器100的二次側SEC的負載由重載轉輕載時，補償電壓VCOMP、電壓VD、閘極控制信號GCS、電流偵測接腳214所接收的偵測電壓DV、波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL的示意圖。如第1圖和第2圖所示，在時間T1之前，電源轉換器100的二次側SEC的負載是維持重載。此時，閘極信號產生單元206可在閘極控制信號GCS的週期TL內電壓VD的一第一波谷FV1根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS，以及在閘極控制信號GCS的週期TL內，當偵測電壓DV大於或等於補償電壓VCOMP時，閘極信號產生單元206可根據補償電壓VCOMP與偵測電壓DV，去能閘極控制信號GCS(如第2圖所示的A位置)，其中偵測電壓DV是由流經電源轉換器100的一次側PRI的功率開關104的電流IPRI和一電阻106所決定，且閘極控制信號GCS是通過閘極接腳212傳送至電源轉換器100的一次側PRI的功率開關104。因為閘極信號產生單元206可在閘極控制信號GCS的週期TL內電壓VD的第一波谷FV1根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS，以及在閘極控制信號GCS的週期TL內，根據補償電壓VCOMP與偵測電壓DV，去能閘極控制信號GCS，所以閘極信號產生單元206即可閘極控制信號GCS的週期TL內決定閘極控制信號GCS的開啟時間TON和關閉時間TOFF，亦即閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD、波谷選擇信號QRSEL、補償電壓VCOMP與偵測電壓DV，產生閘極控制信號GCS。
如第2圖所示，在時間T1時，電源轉換器100的二次側SEC的 負載降低，所以補償電壓VCOMP隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而降低。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載降低，所以對應閘極控制信號GCS的週期TM的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TL的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和小，亦即在時間T1後，閘極控制信號GCS的頻率增加且超過參考頻率上限CLKH，導致波谷選擇器2044內的第一比較器20442產生上數信號UPS。因此，第一計數器204462即可根據上數信號UPS上數一次(此時儲存在第一計數器204462的數字為“2”)。在時間T2後，由於儲存在第一計數器204462的數字為“2”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第一波谷FV2(時間T3)之後產生波谷選擇信號QRSEL(如第2圖所示的B位置)，亦即在時間T3後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“1”(對應第一波谷FV2)以及儲存在第一計數器204462的數字“2”，在電壓VD的第一波谷FV2之後產生波谷選擇信號QRSEL。由於波谷解碼器204466會在電壓VD的第一波谷FV2之後產生波谷選擇信號QRSEL，所以在時間T4(電壓VD的第二波谷SV1)時，閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第二波谷SV1(時間T4)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TM1的關閉時間TOFF增加，亦即在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率將小於參考頻率上限CLKH。但如果在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率仍大於參考頻率上限CLKH，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率低於參考頻率上限CLKH。
同理，如第2圖所示，在時間T5時，電源轉換器100的二次側SEC的負載再次降低，所以補償電壓VCOMP亦隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而再次降低。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載再次降 低，所以對應閘極控制信號GCS的週期TR的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TM1的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和小，亦即在時間T5後，閘極控制信號GCS的頻率增加且超過參考頻率上限CLKH，導致波谷選擇器2044內的第一比較器20442再次產生上數信號UPS。因此，第一計數器204462即可根據上數信號UPS再上數一次(此時儲存在第一計數器204462的數字為“3”)。在時間T6後，由於儲存在第一計數器204462的數字為“3”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第二波谷SV2(時間T7)之後產生波谷選擇信號QRSEL(如第2圖所示的C位置)，亦即在時間T7後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“2”(對應第二波谷SV2)以及儲存在第一計數器204462的數字“3”，在電壓VD的第二波谷SV2之後產生波谷選擇信號QRSEL。由於波谷解碼器204466會在電壓VD的第二波谷SV2之後產生波谷選擇信號QRSEL，所以在時間T8(電壓VD的第三波谷TV1)時，閘極信號產生單元206即可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第三波谷TV1(時間T8)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TR1的關閉時間TOFF增加，亦即在時間T6之後，閘極控制信號GCS的頻率將小於參考頻率上限CLKH。但如果在時間T6之後，閘極控制信號GCS的頻率仍大於參考頻率上限CLKH，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率低於參考頻率上限CLKH。
另外，如第2圖所示，當電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變時，閘極控制信號GCS的頻率會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。此時，波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數和第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，產生波谷選擇信號QRSEL。例如在第2圖中的時間T4之後，如果電源轉換器100的二次側SEC 的負載維持不變，則閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。因為閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL，所以波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數(亦即數字“2”)與第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，在電壓VD的第一波谷之後產生波谷選擇信號QRSEL。
請參照第3圖，第3圖是說明當電源轉換器100的二次側SEC的負載由輕載轉重載時，補償電壓VCOMP、電壓VD、閘極控制信號GCS、偵測電壓DV、波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL的示意圖。如第1圖和第3圖所示，在時間T1之前，電源轉換器100的二次側SEC的負載是維持輕載。此時，閘極信號產生單元206可在閘極控制信號GCS的週期TL內電壓VD的一第三波谷TV1根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS，以及在閘極控制信號GCS的週期TL內，當偵測電壓DV大於或等於補償電壓VCOMP時，閘極信號產生單元206可根據補償電壓VCOMP與偵測電壓DV，去能閘極控制信號GCS(如第3圖所示的D位置)。
如第3圖所示，在時間T1時，電源轉換器100的二次側SEC的負載增加，所以補償電壓VCOMP隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而增加。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載增加，所以對應閘極控制信號GCS的週期TM的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TL的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和大，亦即在時間T1後，閘極控制信號GCS的頻率降低且低於參考頻率下限CLKL，導致波谷選擇器2044內的第二比較器20444產生下數信號DOWNS。因此，第一計數器204462即可根據下數信號DOWNS下數一次(因為在時間T1前，閘極信號產生單元206是在電壓VD的第三波谷TV1致能閘極控制信號GCS，所以此時儲存在第一計數器204462的數字是由“3”變為“2”)。在時間T2後，由 於儲存在第一計數器204462的數字為“2”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第一波谷FV1(時間T3)之後產生波谷選擇信號QRSEL(如第3圖所示的E位置)，亦即在時間T3後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“1”(對應第一波谷FV1)以及儲存在第一計數器204462的數字“2”，產生波谷選擇信號QRSEL。由於波谷解碼器204466會在電壓VD的第一波谷FV1之後產生波谷選擇信號QRSEL，所以在時間T4(電壓VD的第二波谷SV1)時，閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第二波谷SV1(時間T4)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TM1的關閉時間TOFF減少，亦即在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率將大於參考頻率下限CLKL。但如果在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率仍小於參考頻率下限CLKL，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率大於參考頻率下限CLKL。
同理，如第3圖所示，在時間T5時，電源轉換器100的二次側SEC的負載再次增加，所以補償電壓VCOMP亦隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而增加。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載增加，所以對應閘極控制信號GCS的週期TR的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TM1的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和大，亦即在時間T6後，閘極控制信號GCS的頻率降低且低於參考頻率下限CLKL，導致波谷選擇器2044內的第二比較器20444產生下數信號DOWNS。因此，第一計數器204462即可根據下數信號DOWNS再下數一次(此時儲存在第一計數器204462的數字為“1”)。在時間T7後，由於儲存在第一計數器204462的數字為“1”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第一波谷FV2(時間T8)之前產生波谷選擇信號QRSEL(如第3圖所示的F位置)，亦即 在時間T7後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“0”以及儲存在第一計數器204462的數字(1)，產生波谷選擇信號QRSEL。因此，在時間T8(電壓VD的第一波谷FV2)時，閘極信號產生單元206即可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第一波谷FV2(時間T8)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TR1的關閉時間TOFF減少，亦即在時間T8之後，閘極控制信號GCS的頻率將大於參考頻率下限CLKL。但如果在時間T8之後，閘極控制信號GCS的頻率仍小於參考頻率下限CLKL，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率大於參考頻率下限CLKL。
另外，如第3圖所示，當電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變時，閘極控制信號GCS的頻率會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。此時，波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數和第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，產生波谷選擇信號QRSEL。例如在第3圖中的時間T4之後，如果電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變，則閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。因為閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL，所以波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數(亦即數字“2”)與第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，在電壓VD的第一波谷之後產生波谷選擇信號QRSEL。
請參照第1圖、第2圖、第3圖和第4圖，第4圖是本發明第二實施例說明一種電源轉換器的頻率控制方法的流程圖。第4圖的頻率控制方法是利用第1圖的電源轉換器100和頻率控制器200說明，詳細步驟如下： 步驟400：開始；步驟402：波谷信號產生單元202根據一電壓VD與一參考電壓VREF，產生對應於電壓VD的波谷信號QRD；步驟404：參考頻率上限/下限產生單元2042根據一閘極控制信號GCS和一補償電壓VCOMP，產生一參考頻率上限CLKH和一參考頻率下限CLKL；步驟406：當閘極控制信號GCS的頻率大於參考頻率上限CLKH時，進行步驟408；當閘極控制信號GCS的頻率小於參考頻率下限CLKL時，進行步驟412；當閘極控制信號GCS的頻率介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL之間時，進行步驟416；步驟408：第一比較器20442根據參考頻率上限CLKH和閘極控制信號GCS的頻率，產生一上數信號UPS；步驟410：波谷選擇信號產生單元20446根據上數信號UPS和波谷信號QRD，產生一波谷選擇信號QRSEL，進行步驟418；步驟412：第二比較器20444根據參考頻率下限CLKL和閘極控制信號GCS的頻率，產生一下數信號DOWNS；步驟414：波谷選擇信號產生單元20446根據下數信號DOWNS和波谷信號QRD，產生一波谷選擇信號QRSEL，進行步驟418；步驟416：波谷選擇信號產生單元20446根據一目前計數和波谷信號QRD，產生一波谷選擇信號QRSEL，進行步驟418；步驟418：閘極信號產生單元206根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在閘極控制信號GCS的每一週期內電壓VD的一對應波谷致能閘極控制信號GCS，以及在閘極控制信號GCS的該每一週期內根據補償電壓VCOMP與一偵測電壓DV，去能閘極控制信號GCS，跳回步驟402和步驟404。
在步驟402中，如第1圖所示，波谷信號產生單元202是用以根據輔助接腳208所接收的電壓VD與參考電壓VREF，產生對應於電壓VD的波谷信號QRD，其中電壓VD是有關於電源轉換器100的一次側PRI的輔助繞組AUX，且由耦接於輔助繞組AUX的分壓電路102所產生。
在步驟404中，如第1圖所示，參考頻率上限/下限產生單元2042可根據閘極信號產生單元206所產生的閘極控制信號GCS和補償接腳210所接收的補償電壓VCOMP，產生參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL，其中補償電壓VCOMP是有關於電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT(亦即補償電壓VCOMP和電源轉換器100的二次側SEC的負載有關)，且參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL會隨補償電壓VCOMP而改變。
在步驟408和步驟410中，如第1圖和第2圖所示，在時間T1時，電源轉換器100的二次側SEC的負載降低，所以補償電壓VCOMP隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而降低。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載降低，所以對應閘極控制信號GCS的週期TM的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TL的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和小，亦即在時間T1後，閘極控制信號GCS的頻率增加且超過參考頻率上限CLKH，導致波谷選擇器2044內的第一比較器20442產生上數信號UPS。因此，第一計數器204462即可根據上數信號UPS上數一次(此時儲存在第一計數器204462的數字為“2”)。在時間T2後，由於儲存在第一計數器204462的數字為“2”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第一波谷FV2(時間T3)之後產生波谷選擇信號QRSEL(如第2圖所示的B位置)，亦即在時間T3後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“1”(對應第一波谷FV2)以及儲存在第一計數器 204462的數字“2”，在電壓VD的第一波谷FV2之後產生波谷選擇信號QRSEL。在步驟418中，由於波谷解碼器204466會在電壓VD的第一波谷FV2之後產生波谷選擇信號QRSEL，所以在時間T4(電壓VD的第二波谷SV1)時，閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第二波谷SV1(時間T4)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TM1的關閉時間TOFF增加，亦即在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率將小於參考頻率上限CLKH。但如果在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率仍大於參考頻率上限CLKH，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率低於參考頻率上限CLKH。另外，在步驟418中，當偵測電壓DV大於或等於補償電壓VCOMP時，閘極信號產生單元206可根據補償電壓VCOMP與偵測電壓DV，去能閘極控制信號GCS(例如第2圖所示的A位置)。
在步驟412和步驟414中，如第1圖和第3圖所示，在時間T1時，電源轉換器100的二次側SEC的負載增加，所以補償電壓VCOMP隨著電源轉換器100的二次側SEC的負載而增加。因為電源轉換器100的二次側SEC的負載增加，所以對應閘極控制信號GCS的週期TM的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和較對應閘極控制信號GCS的週期TL的開啟時間TON和關閉時間TOFF的和大，亦即在時間T1後，閘極控制信號GCS的頻率降低且低於參考頻率下限CLKL，導致波谷選擇器2044內的第二比較器20444產生下數信號DOWNS。因此，第一計數器204462即可根據下數信號DOWNS下數一次(因為在時間T1前，閘極信號產生單元206是在電壓VD的第三波谷TV1致能閘極控制信號GCS，所以此時儲存在第一計數器204462的數字是由“3”變為“2”)。在時間T2後，由於儲存在第一計數器204462的數字為“2”，所以波谷解碼器204466將會在電壓VD的第一波谷FV1(時間T3)之後產生波 谷選擇信號QRSEL(如第3圖所示的E位置)，亦即在時間T3後，波谷解碼器204466可根據第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目“1”(對應第一波谷FV1)以及儲存在第一計數器204462的數字“2”，產生波谷選擇信號QRSEL。在步驟418中，如第3圖所示，由於波谷解碼器204466會在電壓VD的第一波谷FV1之後產生波谷選擇信號QRSEL，所以在時間T4(電壓VD的第二波谷SV1)時，閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，致能閘極控制信號GCS。由於閘極信號產生單元206可根據波谷信號QRD和波谷選擇信號QRSEL，在電壓VD的第二波谷SV1(時間T4)致能閘極控制信號GCS，所以對應於閘極控制信號GCS的週期TM1的關閉時間TOFF減少，亦即在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率將大於參考頻率下限CLKL。但如果在時間T2之後，閘極控制信號GCS的頻率仍小於參考頻率下限CLKL，則頻率控制器200可重複上述步驟直至閘極控制信號GCS的頻率大於參考頻率下限CLKL。
另外，在步驟416中，當電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變時，閘極控制信號GCS的頻率會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。此時，波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數和第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，產生波谷選擇信號QRSEL。例如在第2圖中的時間T4之後，如果電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變，則閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。因為閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL，所以波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數(亦即數字“2”)與第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，在電壓VD的第一波谷之後產生波谷選擇信號QRSEL。同理，如第3圖所示，當電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變時，閘極控制信號GCS的頻率會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。此 時，波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數和第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，產生波谷選擇信號QRSEL。例如在第3圖中的時間T4之後，如果電源轉換器100的二次側SEC的負載維持不變，則閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL。因為閘極控制信號GCS的頻率將會介於參考頻率上限CLKH和參考頻率下限CLKL，所以波谷解碼器204466將根據第一計數器204462的目前計數(亦即數字“2”)與第二計數器204464所記錄的波谷信號QRD的數目，在電壓VD的第一波谷之後產生波谷選擇信號QRSEL。
綜上所述，本發明所提供的電源轉換器的頻率控制器和電源轉換器的頻率控制方法是利用波谷信號產生單元產生一波谷信號，利用參考頻率上限/下限產生單元根據一閘極控制信號和一補償電壓，產生隨該補償電壓改變的一參考頻率上限和一參考頻率下限，利用波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生一波谷選擇信號，以及利用閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號。因為波谷選擇器是根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號，所以閘極信號產生單元所產生的閘極控制信號的頻率將被逐步調整至介於該參考頻率上限和該參考頻率下限之間。由於閘極信號產生單元所產生的閘極控制信號的頻率將被逐步調整至介於該參考頻率上限和該參考頻率下限之間，所以本發明可解決現有技術在該電源轉換器輕載時產生噪音的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧分壓電路
104‧‧‧功率開關
106‧‧‧電阻
200‧‧‧頻率控制器
202‧‧‧波谷信號產生單元
204‧‧‧波谷選擇模組
206‧‧‧閘極信號產生單元
208‧‧‧輔助接腳
210‧‧‧補償接腳
212‧‧‧閘極接腳
214‧‧‧電流偵測接腳
2042‧‧‧參考頻率上限/下限產生單元
2044‧‧‧波谷選擇器
20442‧‧‧第一比較器
20444‧‧‧第二比較器
20446‧‧‧波谷選擇信號產生單元
204462‧‧‧第一計數器
204464‧‧‧第二計數器
204466‧‧‧波谷解碼器
AUX‧‧‧輔助繞組
CLKH‧‧‧參考頻率上限
CLKL‧‧‧參考頻率下限
DOWNS‧‧‧下數信號
GCS‧‧‧閘極控制信號
IPRI‧‧‧電流
PRI‧‧‧一次側
QRD‧‧‧波谷信號
QRSEL‧‧‧波谷選擇信號
SEC‧‧‧二次側
UPS‧‧‧上數信號
VD‧‧‧電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VCOMP‧‧‧補償電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種電源轉換器的頻率控制器，包含：一波谷信號產生單元，用以根據一電壓與一參考電壓，產生對應於該電壓的波谷信號；一波谷選擇模組，用以根據一閘極控制信號、一補償電壓和該波谷信號，產生一波谷選擇信號；及一閘極信號產生單元，用以根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號，其中該閘極控制信號的頻率是隨該閘極控制信號的每一週期內該電壓的一對應波谷改變，且該對應波谷是隨該電源轉換器的二次側的負載改變。
  2. 如請求項1所述的頻率控制器，另包含：一輔助接腳，用以接收該電壓，其中該電壓是有關於該電源轉換器的一次側的輔助繞組。
  3. 如請求項1所述的頻率控制器，另包含：一補償接腳，用以接收該補償電壓，其中該補償電壓是有關於該電源轉換器的二次側的輸出電壓。
  4. 如請求項1所述的頻率控制器，另包含：一閘極接腳，其中該閘極控制信號是通過該閘極接腳傳送至該電源轉換器的一次側的功率開關。
  5. 如請求項1所述的頻率控制器，其中該波谷選擇模組包含：一參考頻率上限/下限產生單元，用以根據該閘極控制信號和該補償電壓，產生一參考頻率上限和一參考頻率下限；及 一波谷選擇器，耦接於該參考頻率上限/下限產生單元和該波谷信號產生單元，用以根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號。
  6. 如請求項5所述的頻率控制器，其中該波谷選擇器包含：一第一比較器，用以當該閘極控制信號的頻率大於該參考頻率上限時，根據該參考頻率上限和該閘極控制信號的頻率，產生一上數信號；一第二比較器，用以當該閘極控制信號的頻率小於該參考頻率下限時，根據該參考頻率下限和該閘極控制信號的頻率，產生一下數信號；及一波谷選擇信號產生單元，耦接於該第一比較器、該第二比較器和該波谷信號產生單元，用以根據該上數信號和該波谷信號，該下數信號和該波谷信號，或一目前計數和該波谷信號，產生該波谷選擇信號，其中該目前計數是由該波谷選擇器內的第一計數器所產生。
  7. 如請求項5所述的頻率控制器，其中該參考頻率上限和該參考頻率下限是隨該補償電壓改變。
  8. 如請求項1所述的頻率控制器，另包含：一電流偵測接腳，用以接收該偵測電壓，其中該偵測電壓是由流經該電源轉換器的一次側的功率開關的電流和一電阻所決定。
  9. 如請求項1所述的頻率控制器，其中該補償電壓和該電源轉換器的二次側的負載有關。
  10. 如請求項1所述的頻率控制器，其中該閘極信號產生單元是根據該波谷 信號和該波谷選擇信號，在該每一週期內該電壓的該對應波谷致能該閘極控制信號，以及在該每一週期內根據該補償電壓與該偵測電壓，去能該閘極控制信號。
  11. 一種電源轉換器的頻率控制方法，其中一應用於該頻率控制方法的頻率控制器包含一波谷信號產生單元、一波谷選擇模組和一閘極信號產生單元，且該波谷選擇模組包含一參考頻率上限/下限產生單元與一波谷選擇器，該頻率控制方法包含：該波谷信號產生單元根據一電壓與一參考電壓，產生對應於該電壓的波谷信號；該波谷選擇模組根據一閘極控制信號、一補償電壓和該波谷信號，產生一波谷選擇信號；及該閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與一偵測電壓，產生該閘極控制信號，其中該閘極控制信號的頻率是隨該閘極控制信號的每一週期內該電壓的一對應波谷改變，且該對應波谷是隨該電源轉換器的二次側的負載改變。
  12. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該電壓是有關於該電源轉換器的一次側的輔助繞組。
  13. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該補償電壓是有關於該電源轉換器的二次側的輸出電壓。
  14. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該波谷選擇模組根據該閘極控制信號、該補償電壓和該波谷信號，產生該波谷選擇信號包含：該參考頻率上限/下限產生單元根據該閘極控制信號和該補償電壓，產生 一參考頻率上限和一參考頻率下限；及該波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號。
  15. 如請求項14所述的頻率控制方法，其中該波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號包含：當該閘極控制信號的頻率大於該參考頻率上限時，根據該參考頻率上限和該閘極控制信號的頻率，產生一上數信號；及根據該上數信號和該波谷信號，產生該波谷選擇信號。
  16. 如請求項14所述的頻率控制方法，其中該波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號包含：當該閘極控制信號的頻率小於該參考頻率下限時，根據該參考頻率下限和該閘極控制信號的頻率，產生一下數信號；及根據該下數信號和該波谷信號，產生該波谷選擇信號。
  17. 如請求項14所述的頻率控制方法，其中該波谷選擇器根據該參考頻率上限、該參考頻率下限、該波谷信號和該閘極控制信號，產生該波谷選擇信號包含：當該閘極控制信號的頻率介於該參考頻率上限和該參考頻率下限時，根據一目前計數和該波谷信號，產生該波谷選擇信號。
  18. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該參考頻率上限和該參考頻率下限是隨該補償電壓改變。
  19. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該補償電壓和該電源轉換器的二次側的負載有關。
  20. 如請求項11所述的頻率控制方法，其中該閘極信號產生單元根據該波谷信號、該波谷選擇信號、該補償電壓與該偵測電壓，產生該閘極控制信號包含：該閘極信號產生單元根據該波谷信號和該波谷選擇信號，在該每一週期內該電壓的該對應波谷致能該閘極控制信號；及該閘極信號產生單元在該每一週期內根據該補償電壓與該偵測電壓，去能該閘極控制信號。
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