TW201826676A - 用於電源供應拓撲之箝位電壓偵測及過電壓保護 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種主動箝位返馳式控制器，其包含第一輸入終端及第二輸入終端、一箝位電壓偵測電路及一過電壓保護電路。該第一輸入終端經調適以耦合至一箝位電容器之一終端。該第二輸入終端接收與跨一返馳式變壓器之一輔助繞組之一電壓成比例的一反饋信號。該箝位電壓偵測電路耦合至該第一輸入終端及該第二輸入終端，且將一箝位電壓偵測為該第一輸入終端處之一電壓與一輸入電壓之間之一差，該箝位電壓偵測電路使用來自該第二輸入終端之一信號計算該輸入電壓。該過電壓保護電路耦合至該箝位電壓偵測電路，用於比較該箝位電壓與一臨限值，且若該箝位電壓大於該臨限值，則觸發一保護操作。

Description

用於電源供應拓撲之箝位電壓偵測及過電壓保護
本發明係關於電源轉換器，且更特定言之係關於使用主動箝位返馳式拓撲之電源轉換器。 返馳式轉換器通常用於交流-直流(AC/DC)轉換中。在一些返馳式架構中，與一同步驅動高壓側電晶體串聯之一主動箝位電容器並聯連接至返馳式變壓器之初級繞組以平滑化轉換器之輸出。所得轉換器被稱為一主動箝位返馳式(ACF)轉換器。 當ACF轉換器在穩定狀態中操作時，其將跨箝位電容器之箝位電壓(VCLAMP )維持於近似一特定值，但歸因於由漏電感電流導致之充電及放電而具有圍繞此值之漣波。若阻止高壓側電晶體切換之一故障發生，則ACF轉換器繼續如一習知返馳式轉換器般操作。然而，MOSFET具有由將本體連接至源極終端而產生之一寄生本體二極體。此本體二極體導致VCLAMP 增加，此係因為不存在放電路徑。跨箝位電容器之電壓之此累積將最終導致ACF轉換器損壞或以其他方式故障。
在本發明中，提供數種特定細節，諸如電路、組件及方法之實例，以提供對本發明之實施例之一透徹理解。然而，一般技術者將認識到，可在不具有特定細節之一或多者之情況下實踐本文中所描述之電路。在其他例項中，未展示或描述已知細節以避免混淆本發明之態樣。 圖1以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示根據各種實施例之一電源供應系統100。電源供應系統100係具有一ACF拓撲之一離線AC/DC轉換器。電源供應系統100通常包含一AC電壓源110、一橋式整流器120、一大容量電容器(bulk capacitor) 130、一返馳式變壓器140、一初級側電路150 (其未在圖1中指示)、一次級側電路160、一偏壓繞組電路170及一ACF控制器180。 AC電壓源110具有第一終端及第二終端且提供一時變全波AC電壓。例如，AC電壓源110可係一110 VRMS 、60赫茲(Hz) AC主電源或一220 VRMS 、50 Hz AC主電源。 橋式整流器120包含二極體122、124、126及128。二極體122具有連接至AC電壓源110之第一終端之一陽極及一陰極。二極體124具有連接至初級接地之一陽極及連接至二極體122之陽極之一陰極。二極體126具有連接至AC電壓源110之第二終端之一陽極及連接至二極體122之陰極之一陰極。二極體128具有連接至初級接地之一陽極及連接至二極體126之陽極之一陰極。 大容量電容器130具有連接至二極體122及126之陰極之一第一終端及連接至初級接地之一第二終端。 返馳式變壓器140係包含一初級繞組141、一次級繞組142及一輔助繞組143之一磁芯變壓器。圖1中亦展示一漏電感144及一磁化電感145。初級繞組141具有透過漏電感144耦合至二極體122及126之陰極之一第一端、透過磁化電感145耦合至第一端之一第二端，且具有標記為「NP 」之數個匝。次級繞組142具有一第一端及連接至次級接地之一第二端。輔助繞組143具有一第一端及連接至初級接地之一第二端。 初級側電路150包含一低壓側開關151、一高壓側開關152及一箝位電容器153。低壓側開關151被實施為一N通道金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，N通道金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)具有連接至初級繞組141之第二端之一汲極、一閘極及連接至初級接地之一源極。高壓側開關152被實施為一N通道MOSFET，該N通道MOSFET具有連接至標記為「A」之一節點之一汲極、一閘極及連接至低壓側開關151之汲極且連接至初級繞組141之第二端的一源極。箝位電容器153具有連接至二極體122及126之陰極之一第一終端及連接至高壓側開關152之汲極之一第二終端。在一些實施例中，一齊納二極體(未展示)可並聯連接至箝位電容器153，該箝位電容器153之陽極連接至二極體122及126之陰極且其之陰極連接至節點「A」。各自寄生二極體154及155與低壓側開關151及高壓側開關152相關聯。此等寄生二極體被稱為本體二極體且表示由各自MOSFET電容器之本體至其源極之連接形成之PN接面。寄生二極體之各者具有連接至各自MOSFET之源極之一陽極及連接至各自MOSFET之汲極之一陰極。 次級側電路160包含一二極體162及一電容器164。二極體162具有連接至次級繞組142之第一端之一陽極及用於提供標記為「VOUT 」之一輸出電壓至一負載(圖1中未展示)之一陰極。電容器164具有連接至二極體162之陰極之一第一終端及連接至次級接地之一第二終端。 偏壓繞組電路170包含一二極體172、一電容器174、一電阻器176及一電阻器178。二極體172具有連接至輔助繞組143之第一端之一陽極及一陰極。電容器174具有連接至二極體172之陰極之一第一終端及連接至初級接地之一第二終端。電阻器176具有連接至輔助繞組143之第一端之一第一終端及一第二終端。電阻器178具有連接至電阻器176之第二終端之一第一終端及連接至初級接地之一第二終端。 ACF控制器180具有：標記為「HV」之一高電壓終端181，其連接至高壓側開關152之汲極且連接至箝位電容器153之第二終端；標記為「HG」之一高壓側開關閘極終端182，其連接至高壓側開關152之閘極；標記為「LG」之一低壓側開關閘極終端183，其連接至低壓側開關151之閘極；標記為「VDD 」之一電源供應終端184，其連接至二極體172之陰極且連接至電容器174之第一終端；標記為「VS 」之一感測電壓終端185，其連接至電阻器176之第二終端且連接至電阻器178之第一終端；及標記為「GND」之一接地終端186，其連接至初級接地。 ACF控制器180包含所關注之兩個電路：一VCLAMP 偵測電路187，及一過電壓保護(OVP)電路188。ACF控制器180亦包含各種其他控制及保護終端及電路。由於此等係習知的，故其等未在本文中詳細展示或描述。 在操作中，電源供應系統100自AC電壓源110接收一時變輸入電壓且產生輸出電壓VOUT 以基於接收輸出電壓VOUT 之一負載之電力需求而供應一電流。雖然電源供應系統100使用一AC/DC ACF拓撲，但應瞭解本文中所揭示之技術可實施於DC/DC主動箝位拓撲、AC/DC主動箝位順向式拓撲、DC/DC主動箝位順向式拓撲等中。本文中參考電源供應系統100描述之電路可整體或部分駐留於一單個裝置(諸如(例如)一積體電路(IC))內，或替代地，電源供應系統100中之一些或全部元件可係離散組件、IC及離散組件之組合等。可利用電源供應系統100來將習知壁電源(例如，110 VRMS AC、220 VRMS AC等)轉換成用於一行動通信及/或運算裝置之一DC電壓。 ACF控制器180使用脈衝寬度調變(PWM)控制開關151之工作循環以調節VOUT 且使用習知電壓及/或電流模式控制調整開關151之工作循環。另外，ACF控制器180以大體上與啟動低壓側開關151互補之方式啟動高壓側開關152。如充分理解，ACF控制器180藉此以切換狀態之一重複序列操作電源供應系統100。 ACF控制器180使用由高壓側開關152及箝位電容器153形成之主動箝位來箝位電晶體關斷電壓尖波且再循環變壓器洩漏能量。此操作使零電壓切換(ZVS)對於低壓側開關151及高壓側開關152兩者變得可能，同時與習知返馳式控制相比較，需要若干額外電源級組件且稍微增加ACF控制器180之複雜性。 然而，不同於習知ACF控制器，ACF控制器180將HV接針連接至節點A以量測VCLAMP 且允許VCLAMP 之可控制放電。因此，當高壓側切換故障時，ACF控制器180阻止VCLAMP 之不受控制之累積。如下文將進一步描述，ACF控制器180亦不直接量測VCLAMP ，從而避免對一額外積體電路高電壓終端之需要。替代地，其藉由量測節點A上之電壓且使用通過VS 終端185之電流來計算箝位電容器153之第一終端上之電壓而間接量測VCLAMP 。ACF控制器180亦使用一接面場效電晶體(JFET)將VCLAMP 放電至一安全位準。 此外，ACF控制器180使用一現存IC終端(HV終端)來量測箝位電容器153之第二終端上之電壓且執行放電操作。ACF控制器180亦在起動期間將HV接針連接至一內部旁通電路，以在輔助繞組143及偏壓繞組電路170能夠產生針對VDD 之一足夠大值之前提供電力至ACF控制器180。 ACF控制器180如下般判定VCLAMP 。首先，ACF控制器180在使用開關151及152切換之前於起動時判定輸入電壓之一初始峰值VIN (t) (本文中稱為VIN *)。此時，假定箝位電容器153完全放電，且因此VIN *表示VIN (t)之經隔離初始峰值。 其次，在起動之後，ACF控制器180開始切換開關151及152，量測至VS 接針中之標記為「IVS (t)」之電流值且亦量測峰值IVS *。至VS 終端185中之電流與VIN (t)成比例，且IVS *之值亦與VIN *成比例，如由以下方程式所展示，其中NA 係輔助繞組143之匝數，NP 係初級繞組141之匝數及R1 係電阻器176之電阻：[1] 假設VTH 近似零伏特，則IVS *由以下給出：[2] 因此，通過VS 接針185之峰值電流IVS *與峰值輸入電壓VIN *成比例。ACF控制器180可包含記憶體(圖1中未展示)以儲存VIN *及IVS *之值。 第三，在正常操作期間，ACF控制器180量測且儲存IVS (t)之瞬時值。 第四，ACF控制器180使用IVS (t)、VIN *及IVS *之經量測值計算VIN (t)。VIN (t)由以下方程式給出：[3] 此外，ACF控制器180藉由量測節點A之電壓(其等於VIN (t)+VCLAMP )，且自數量VIN (t)+VCLAMP 減去VIN (t)：[4] 依此方式，ACF控制器180使用OVP電路188來偵測VCLAMP 之值何時太高，且選擇性地將VCLAMP 放電至所要範圍內之一值。OVP電路188滯後地發揮此功能。在一項實例中，在一120 VRMS AC主電源系統中，OVP電路188偵測VCLAMP 之經計算值何時升高至高於180 V，且接著時VCLAMP 放電直至電壓下降至低於120 V。 圖2繪示展示圖1之電源供應系統100之若干信號的一組時序圖。在時序圖組200中，水平軸表示以毫秒(msec)為單位之時間，及垂直軸表示視情況而定以伏特或安培為單位之若干信號之值。時序圖組200展示五個所關注之信號：對應時序圖210、220、230、240及250中之VIN (t)、HVON 、VDD 、LG及IVS (t)。時序圖組200亦展示四個所關注之時間，標記為「t0 」、「t1 」、「t2 」及「t3 」。 時序圖210包含由圖1之橋式整流器120之操作形成的VIN (t)之一波形212(其展示為一經整流正弦波，即，半正矢波)。此半正矢波可(例如)作為一經全波整流AC主電源電壓產生。一波形214表示透過大容量電容器130之操作之一經平滑化半正矢波。波形214在t0 與t1 之間達到標記為「VIN *」的一峰值。在時間t1 ，ACF控制器180開始切換通過返馳式變壓器140之初級繞組141之電流，以將電流遞送至負載。歸因於返馳式變壓器140中之磁通量之累積，波形214在時間t1 後開始更遵循波形212之輪廓。 時序圖220包含標記為「HVON 」之一控制信號之一波形，該控制信號具有一主動高脈衝222達t0 與t1 之間之VIN (t)的一個以上完整循環，直至VDD 達到其臨限值以啟動ACF控制器180。然而，在t1 之後，ACF控制器180僅啟動HV ON信號達非常短的時間週期。例如，ACF變壓器可每300 μs啟動HV ON達3微秒(μs)。 時序圖230包含操作電源供應電壓VDD 之一波形232。在起動期間且在ACF控制器180開始切換返馳式變壓器140之前，在ACF控制器180內部之一旁通電路使用初級線電壓來為內部電路供電。在時間t0 與t1 之間，ACF控制器180使用經平滑化、經整流輸入電壓來以一大致線性模式使外部儲存電容器上之電壓斜升。然而，一旦VDD 達到標記為「VUVLO 」之一內部鎖定臨限值，旁通電路便使經平滑化、經整流輸入電壓與儲存電容器斷開連接。此後，電壓初始降低，此係因為電流需求大於輔助繞組提供電流之能力。在一相對較短時間量內，電容器上之電壓斜升回至由輔助繞組143產生之電壓。 時序圖240包含展示施加至開關151之閘極之LG信號的值之一波形242。如由波形242所展示，其在時間t0 與t1 之間於一非作用狀態開始，從而保持開關151不導電。在時間t1 之後，與波形212之頻率相比，波形242依一相對較高速率切換，且其經展示為一陰影區域。 時序圖250包含展示透過VS 終端185傳導之IVS (t)信號之值的一波形252。波形252在時間t1 開始切換，且在時間t1 與時間t2 之間之週期期間達到標記為「IVS *」之一峰值。由於其係下一後續循環，故此技術假定線電壓未顯著改變。 發明者發現線電壓(即，跨大容量電容器130之電壓)之瞬時值可在不直接量測它之情況下判定。當低壓側開關151接通時，跨輔助繞組143之電壓及因此信號IVS 與線電壓成比例。若峰值電壓VIN *之值乘以瞬時電流IVS (t)之值與峰值電流IVS *之比率，則在箝位電容器153之第一終端處之瞬時電壓VIN (t)的值可在不經直接量測之情況下計算。VCLAMP 之瞬時值可經計算為箝位電容器153之第一終端及第二終端上之瞬時值之間之差。因此，ACF控制器180無需一額外IC高電壓終端來直接量測VIN (t)，從而減小ACF控制器180之成本。 一旦已判定VCLAMP ，則ACF控制器180可使用它來選擇性地實施一過電壓保護功能以阻止太高，使得其等可以其他方式導致對電源供應系統100之組件之損壞之電壓。例如，ACF控制器180可藉由選擇性地使箝位電容器153之第二終端上之電壓放電而執行過高壓保護功能。下文進一步描述一種考慮綠色模式及其他低功率模式之過電壓保護技術。 圖3以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示可用於實施圖1之VCLAMP 偵測電路187及OVP電路188之一ACF控制器300的一簡化圖。ACF控制器300包含HV終端181、一開關310、一電阻器320、一跨導放大器330及一比較器340。開關310具有連接至HV終端181之一第一終端、一第二終端及一控制終端。電阻器320具有連接至開關310之第二終端之一第一終端及連接至接地之一第二終端。跨導放大器330具有用於接收標記為「VIN CAL 」之一電壓之一非反相輸入端、連接至初級接地之一反相輸入端、連接至VDD 之一正電流終端及連接至電阻器320之第一終端之一輸出終端。比較器340具有連接至電阻器320之第一終端之一非反相輸入端、用於接收標記為「VTH 」之一臨限電壓之一反相輸入端及圖3中展示為連接至開關310之控制終端之用於提供標記為「OVP」之一輸出信號之一輸出端。 在操作中，ACF控制器300週期性地閉合開關310以對HV接針上之電壓進行取樣。在一項實例中，ACF控制器300在一300 μs週期期間閉合開關310一次達3 μs。連接至HV接針之箝位電容器153之第二終端上之電壓等於VIN (t)+VCLAMP 。可直接量測VIN (t)，但將需要添加一積體電路高電壓終端。然而，ACF控制器300使用經間接量測信號VIVS 來量測VCLAMP 且在VCLAMP 太高時執行一保護操作。 流動通過開關310至電阻器320之第一終端中之電流等於(VIN (t)+VCLAMP )/RS ，其中RS 係電阻器320之電阻。跨導放大器330自此電流減去等於VIN CAL *gm 之一電流，其中gm 係跨導放大器330之一跨導。注意，由於VCLAMP +VIN (t)＞VDD ，故電流自HV終端181流動至VDD 中且減小通過電阻器320之電流。流動通過電阻器320之電流等於(VIN (t)+VCLAMP )/RS –VIN CAL *gm 。若gm 經設定為等於1/RS ，則通過電阻器320之電流等於(VIN (t)+VCLAMP –VIN CAL )/RS 。若VIN (t)≈VIN CAL ，則比較器340之非反相輸入端上之電壓近似等於VCLAMP 。藉由適當選擇gm 、RS 及VTH ，比較器340可在VCLAMP 高於一特定非所要電壓位準時啟動OVP信號。 回應於OVP信號之啟動，開關310閉合且開始使箝位電容器153放電。一旦跨箝位大容量電容器130之電壓降低至一足夠低電壓，ACF控制器300便停用OVP信號。例如，ACF控制器300可在VCLAMP 大於180伏特的情況下啟動OVP信號，且接著若VCLAMP 下降至低於120伏特，則隨後停用OVP信號。 此簡單實例展示ACF控制器180如何在不使用一額外積體電路高電壓終端之情況下計算VIN (t)且當VCLAMP 太高時保護箝位電容器153。在一些實施例中，ACF控制器180包含依現將更詳細解釋之一方式支援綠色模式且減小功率消耗之其他有利機構。 圖4繪示圖1之ACF控制器180之操作的一流程圖400。在一決策框402中，ACF控制器180藉由判定一綠色模式信號是否作用(即，在此實例中，綠色模式信號是否處於一邏輯高狀態)而判定其是否處於一綠色模式。若綠色模式係作用的，則ACF控制器180在一動作框404中切斷一開關310且流程返回至決策框402，因此在ACF控制器180保持綠色模式且減小功率消耗之同時保持開關310切斷。由於綠色模式中不存在切換，故不存在使VCLAMP 繼續增加之機構，且因此ACF控制器180在綠色模式下節省電力。 若ACF控制器180未處於綠色模式(例如，處於一正常模式或一叢發模式)，則在動作框406處，ACF控制器180啟動開關310達一第一時間週期(例如，3 μs)以監測VCLAMP 。ACF控制器180可按規則間隔(例如，在300 μs之一週期期間之3 μs)或按隨機間隔執行此監測。在決策框408中，ACF控制器180判定VCLAMP 是否大於一第一臨限值，例如，180 V。若VCLAMP 大於第一臨限值，則在動作框410處，ACF控制器180保持開關310閉合，同時ACF控制器180繼續監測VCLAMP 。計時器計數達一第二時間週期，例如500 μs。在此時間期間，箝位電容器153放電至VDD 電容器174，且在此時間週期結束時，ACF控制器180能夠如上文所描述般量測VCLAMP 以判定VCLAMP 之累積是否係一暫時發生或一更嚴重情況。 流程繼續進行至一組三個決策框412、414及420。在決策框412中，ACF控制器180判定VCLAMP 是否已放電至低於一較低臨限值，例如120 V。若VCLAMP 已下降至低於第一臨限值，則ACF控制器180推斷高壓側開關152正常工作且流程返回至決策框402。若否，則流程繼續進行至決策框414。 在決策框414中，ACF控制器180判定計時器是否已逾期。若逾期，則ACF控制器180判定VCLAMP 是否仍高於第一臨限值，例如180 V。若逾期，則ACF控制器180推斷開關152或ACF控制器180與開關152之間之連接故障且在行動框418中執行OVP操作。在OVP操作之一項實例中，ACF控制器180停用開關151及152兩者，且以其他方式關閉電源供應系統100以保護系統及負載。若否，則ACF控制器180推斷開關152可能在正常工作且將流程返回至決策框402。例如，VCLAMP 之累積可係ACF控制器180處於一叢發模式之結果，且500 μs間隔將長至足以將VCLAMP 降低至低於180 V。 若計時器未逾期，則流程繼續進行至決策框420。在決策框420中，ACF控制器180判定綠色模式是否已變得作用。由於先前在決策框402中檢查綠色模式之啟動，故此情況指示僅在VCLAMP 經偵測高於180 V之後進入綠色模式。若綠色模式信號未作用，則ACF控制器將流程返回至決策框412且ACF控制器180保持於此循環中直至VCLAMP 下降至低於120 V，計時器已逾期或進入綠色模式。 若在500 μs計時器啟動之後但在其逾期之前已進入綠色模式，則流程繼續至動作框422。在動作框422中，ACF控制器180保持開關310閉合且重設，但不重新啟動500 μs計時器。綠色模式自動地停止開關151及152之切換，且因此不再存在進一步增加VCLAMP 上之電壓之一機構。在決策框424中，ACF控制器180判定VCLAMP 是否已下降至低於120 V。若VCLAMP 已下降至低於120 V，則流程返回至決策框402，且ACF控制器180繼續執行決策框402及動作框404直至如上文所描述之綠色模式之結束。然而，若VCLAMP 不低於120 V，則流程繼續至決策框426。在決策框426中，ACF控制器180判定綠色模式是否仍作用。若綠色模式信號仍高(即，綠色模式仍作用)，則流程返回至動作框422。若綠色模式信號已變低(從而指示綠色模式之結束)，則流程返回至動作框410且流程如上文所描述般繼續進行。 在各種實施例中，ACF控制器180可使用硬體電路、在一微控制器上運行之韌體或兩者之一些組合實施流程圖400中展示之流程。ACF控制器180實施流程圖400中之操作以保護電源供應系統100免於與開關152之切換有關之可導致VCLAMP 之一失控增加的非常高電壓。 圖5以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示可用於實施圖1之ACF控制器180及圖3之ACF控制器300的一ACF控制器500。ACF控制器500可實施在一單個積體電路中但亦可使用離散組件實施。ACF控制器500包含連接至HV終端181、VDD 終端184及VS 終端185之VCLAMP 偵測電路187及OVP電路188以及一旁通電路590之特定電路實施方案。 VCLAMP 偵測電路187包含一接面場效電晶體(JFET) 510、一電阻器520、一跨導放大器530、峰值偵測器540及550以及一計算電路560。JFET 510具有連接至HV終端181之一汲極、一閘極及一源極。在其他實施例中，JFET 510可由另一類型之電晶體(諸如一空乏MOSFET)取代。電阻器520具有連接至JFET 510之源極之一第一終端及連接至接地之一第二終端。跨導放大器530具有用於接收VIN CAL 信號之一非反相輸入端、連接至初級接地之一反相輸入端及連接至電晶體520之第一終端之一輸出端。峰值偵測器540具有連接至電阻器520之第一終端之一輸入端、用於接收標記為「HV STARTUP」之一信號之一控制輸入端及用於提供信號VIN *之一輸出端。峰值偵測器550具有連接至VS 終端185之一輸入端、用於接收標記為「SAMPLE」之一信號之一控制輸入端及用於提供IVS *信號之一輸出端。計算區塊560具有連接至峰值偵測器540之輸出端之一第一輸入端、連接至峰值偵測器550之輸出端之一第二輸入端、連接至終端185之一第三輸入端及連接至跨導放大器530之非反相輸入端用於向其提供信號VIN CAL 之一輸出端。 OVP電路188包含一比較器570及一時序及控制區塊580。比較器570具有連接至電阻器520之第一終端用於接收VCLAMP 信號之一非反相輸入端、用於接收VTH 參考電壓之一反相輸入端及一輸出端。時序及控制區塊580具有連接至比較器570之輸出端之一輸入端、連接至JFET 510之閘極之一第一輸出端及連接至峰值偵測器550之輸入端用於向其提供SAMPLE信號之一第二輸出端。 旁通電路590包含一開關592及一比較器594。開關592具有連接至電阻器520之第一終端之一第一終端、連接至VDD 終端184之一第二終端及一控制終端。比較器594具有用於接收標記為「VUVLO 」之一參考電壓之一非反相輸入端、連接至開關592之第二終端之一反相輸入端及連接至峰值偵測器540之控制輸入端且連接至開關592之控制終端用於向其提供HV STARTUP信號之一輸出端。 ACF控制器500係一ACF控制器之一實施例，其實施上文在圖1至圖4中所描述之ACF控制器之操作。一旦起動，時序及控制區塊580便啟動JFET 510之閘極上之信號。由於VDD 係低的(假定電容器174經完全放電)，故比較器594在一高狀態下啟動HV STARTUP信號，從而閉合開關592且允許電容器174透過HV接針充電。峰值偵測器540亦在起動時擷取HV接針之值(VIN *)，此係因為跨箝位電容器153之電壓最初為零。一旦VDD 終端184上之電壓超過VUVLO ，則比較器594停用HV STARTUP信號，從而斷開開關592。因此，ACF控制器500具有HV終端181以在起動期間提供內部電源，且亦在起動之後進一步使用其來量測VCLAMP +VIN (t)。 時序及控制區塊580在如圖2中所展示之起動週期之後之第一循環期間啟動SAMPLE信號，且峰值偵測器550在時序及控制區塊580停用SAMPLE信號之後擷取初級電流之峰值(IVS *)。計算區塊560進一步藉由首先如上文所描述般判定VIN CAL 且接著藉由gm 及RS 按比例調整VIN CAL 而計算VIN CAL 之值。時序及控制區塊580根據圖4之流程圖在硬體中斷開且閉合由JFET 510形成之開關，且如上文所描述般偵測VCLAMP 是否高於高臨限值或低於低臨限值。如圖5中所展示，比較器570係一遲滯比較器，但在其他實施例中，其可使用具有對應固定臨限值之單獨比較器實施。 因此，雖然已提供特定實施例，但許多額外實施例對閱讀本發明之一般技術者將顯而易見。例如，雖然ACF控制器180可經實施為一單個單體積體電路，但在其他實施例中，ACF控制器180之不同部分可單體地或作為離散組件實施。高壓側開關及低壓側開關經展示為N通道MOSFET，但在其他實施例中可使用其他電晶體類型。同樣地，可使用如圖5中所展示之一JFET或使用其他電晶體類型(諸如空乏模式MOSFET)實施開關310。此外，本文中所描述之保護機構可針對不同應用而改變或變更。 在一種形式中，如上文所描述之一主動箝位返馳式控制器具有一起動旁通電路。根據一項態樣，起動旁通電路包含：一開關，其具有耦合至第一輸入終端之一第一終端、耦合至第三終端之一第二終端及一控制終端；及一比較器，其具有耦合至該第三終端之一第一輸入端、用於接收一欠壓鎖定臨限值之一第二輸入端及耦合至該開關之該控制終端之一輸出端。 根據另一態樣，箝位電壓偵測電路包括：一開關，其具有耦合至該第一輸入終端之一第一電流電極、一控制終端及用於提供箝位電壓之一第二電流電極；一電阻器，其具有耦合至該開關之該第二電流電極之一第一終端及耦合至接地之一第二終端；及一跨導放大器，其具有用於接收該輸入電壓之計算之一第一終端、耦合至一參考電壓終端之一第二終端及耦合至該電阻器之該第一終端之一輸出端。根據此態樣，過電壓保護電路可包括：一比較器，其具有用於接收該箝位電壓之計算之一第一輸入端、用於接收一臨限電壓之一第二輸入端及用於提供一過電壓保護信號之一輸出端；及一時序及控制電路，其具有耦合至該比較器之該輸出端之一輸入端及耦合至該開關之該控制終端之一輸出端，其中該時序及控制電路回應於該過電壓保護信號之一啟動而啟動該開關以使該第一輸入終端上之一電壓放電。此外，根據此態樣，時序及控制電路可啟動開關達一預定時間週期以使第一輸入終端上之電壓放電。又，時序及控制電路可啟動開關直至箝位電壓下降至低於一低臨限值。 根據又另一態樣，保護操作包括使第一輸入終端上之一電壓放電。 在另一形式中，一主動箝位返馳式控制器具有一綠色模式。根據一項態樣，箝位電壓偵測電路使用來自一輔助繞組之一信號計算箝位電容器之第二終端上之電壓。 根據另一態樣，保護操作包括使箝位電容器上之一電壓放電。 在又另一形式中，一電源供應系統包括一返馳式變壓器、一初級側電路、一偏壓繞組電路及一主動箝位返馳式控制器。根據一項態樣，保護操作包括使第一輸入終端上之一電壓放電。 根據又另一態樣，箝位電壓偵測電路包括一第一峰值偵測器、一第二峰值偵測器及一計算區塊。第一峰值偵測器具有：一輸入端，其選擇性地耦合至第一輸入終端；一控制輸入端，其用於接收一起動控制信號；及一輸出端，其用於在該起動控制信號之啟動期間在該第一輸入終端處提供一峰值輸入電壓作為一峰值。第二峰值偵測器具有：一輸入端，其耦合至第二終端；一控制輸入端，其用於接收一取樣信號；及一輸出端，其用於在取樣信號之啟動期間在第二輸入終端處提供一峰值輸入電流作為一峰值電壓之一值。計算區塊耦合至該第一峰值偵測器及該第二峰值偵測器且耦合至第二輸入終端，用於藉由將峰值輸入電壓乘以第二輸入終端處之一電壓與峰值輸入電流之一比率而計算輸入電壓。 根據又另一態樣，電源供應系統進一步包括：一第三終端，其用於將一電源供應電壓傳導至主動箝位返馳式控制器之內部電路；及一起動旁通電路，其具有耦合至第一輸入終端之一輸入端、耦合至第三終端且耦合至主動箝位返馳式控制器之內部電路之一第一輸出端及用於提供起動控制信號之一第二輸出端。根據此態樣，起動旁通電路可包括：一開關，其具有耦合至第一輸入終端之一第一終端、耦合至第三終端之一第二終端及一控制終端；及一比較器，其具有耦合至第三終端之一第一輸入端、用於接收一欠壓鎖定臨限值之一第二輸入端及耦合至開關之控制終端之一輸出端。 根據一進一步態樣，箝位電壓偵測電路可包括：一開關，其具有耦合至第一輸入終端之一第一電流電極、一控制終端及用於提供箝位電壓之一第二電流電極；一電阻器，其具有耦合至開關之第二電流電極之一第一終端及耦合至接地之一第二終端；及一跨導放大器，其具有用於接收輸入電壓之一第一終端、耦合至一參考電壓終端之一第二終端及耦合至電阻器之第一終端之一輸出端。根據此態樣，過電壓保護電路可包括：一比較器，其具有用於接收箝位電壓之一第一輸入端、用於接收一臨限電壓之一第二輸入端及用於提供一過電壓保護信號之一輸出端；及一時序及控制電路，其具有耦合至比較器之輸出端之一輸入端及耦合至開關之控制終端之一輸出端，其中時序及控制電路回應於過電壓保護信號之啟動而啟動開關以使第一輸入終端上之一電壓放電。在此情況中，時序及控制電路可啟動開關達一預定時間週期以使第一輸入終端上之電壓放電。又，時序及控制電路可啟動開關直至箝位電壓下降至低於一低臨限值。 在又另一形式中，一種控制一主動箝位返馳式電源供應系統之方法進一步包括：繼使箝位電容放電後判定主動箝位返馳式電源供應系統是否已進入綠色模式，且若繼使箝位電容器放電後，主動箝位返馳式電源供應系統已進入綠色模式，則使箝位電容器放電直至箝位電壓下降至低於第二臨限值或主動箝位返馳式電源供應系統不再處於綠色模式。 上文所揭示之標的物將視為闡釋性的且非限制性的，且隨附發明申請專利範圍意欲涵蓋落於發明申請專利範圍之範疇內之所有此等修改、增強及其他實施例。
100‧‧‧電源供應系統
110‧‧‧AC電壓源
120‧‧‧橋式整流器
122‧‧‧二極體
124‧‧‧二極體
126‧‧‧二極體
128‧‧‧二極體
130‧‧‧大容量電容器/箝位大容量電容器
140‧‧‧返馳式變壓器
141‧‧‧初級繞組
142‧‧‧次級繞組
143‧‧‧輔助繞組
144‧‧‧漏電感
145‧‧‧磁化電感
150‧‧‧初級側電路
151‧‧‧低壓側開關
152‧‧‧高壓側開關
153‧‧‧箝位電容器
154‧‧‧寄生二極體
155‧‧‧寄生二極體
160‧‧‧次級側電路
162‧‧‧二極體
164‧‧‧電容器
170‧‧‧偏壓繞組電路
172‧‧‧二極體
174‧‧‧電容器
176‧‧‧電阻器
178‧‧‧電阻器
180‧‧‧ACF控制器
181‧‧‧高電壓終端
182‧‧‧高壓側開關閘極終端
183‧‧‧低壓側開關閘極終端
184‧‧‧電源供應終端
185‧‧‧感測電壓終端/VS 接針/VS終端
186‧‧‧接地終端
187‧‧‧VCLAMP 偵測電路
188‧‧‧過電壓保護(OVP)電路
200‧‧‧時序圖組
210‧‧‧時序圖
212‧‧‧波形
214‧‧‧波形
220‧‧‧時序圖
222‧‧‧主動高脈衝
230‧‧‧時序圖
232‧‧‧波形
240‧‧‧時序圖
242‧‧‧波形
250‧‧‧時序圖
252‧‧‧波形
300‧‧‧ACF控制器
310‧‧‧開關
320‧‧‧電阻器
330‧‧‧跨導放大器
340‧‧‧比較器
400‧‧‧流程圖
402‧‧‧決策框
404‧‧‧動作框
406‧‧‧動作框
408‧‧‧決策框
410‧‧‧動作框
412‧‧‧決策框
414‧‧‧決策框
418‧‧‧行動框
420‧‧‧決策框
422‧‧‧動作框
424‧‧‧決策框
426‧‧‧決策框
500‧‧‧ACF控制器
510‧‧‧接面場效電晶體(JFET)
520‧‧‧電阻器
530‧‧‧跨導放大器
540‧‧‧峰值偵測器
550‧‧‧峰值偵測器
560‧‧‧計算電路/計算區塊
570‧‧‧比較器
580‧‧‧時序及控制區塊
590‧‧‧旁通電路
592‧‧‧開關
594‧‧‧比較器
A‧‧‧量測節點
gm‧‧‧跨導
HVON‧‧‧控制信號
IVS*‧‧‧峰值電流
IVS(t)‧‧‧電流值
NA‧‧‧輔助繞組143之匝數
NP‧‧‧初級繞組141之匝數
OVP‧‧‧過電壓保護
t0‧‧‧時間
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
t3‧‧‧時間
VCLAMP‧‧‧箝位電壓
VIN*‧‧‧峰值電壓
VIN CAL‧‧‧電壓
VIN(t)‧‧‧瞬時電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VTH‧‧‧臨限電壓
VUVLO‧‧‧參考電壓
藉由參考附圖，可更好地理解本發明，且熟習此項技術者可明白其數種特徵及優點，其中： 圖1以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示根據各種實施例之一電源供應系統； 圖2繪示展示圖1之電源供應系統之若干信號的一組時序圖； 圖3以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示可用於實施圖1之VCLAMP 偵測電路及OVP電路之一ACF控制器的一簡化電路； 圖4繪示圖1之ACF控制器之操作的一流程圖；及 圖5以部分方塊圖及部分示意圖形式繪示可用於實施圖1及圖3之ACF控制器之一ACF控制器。 在不同圖式中使用相同參考符號指示類似或相同物項。除非另有標明，否則字詞「耦合」及其相關聯動詞形式包含藉由此項技術中已知之構件之直接連接及間接電連接，且除非另有標明，否則直接連接之任何描述亦暗示使用適合形式之間接電連接之替代實施例。

Claims (12)

  1. 一種主動箝位返馳式控制器，其包括： 一第一輸入終端，其經調適以耦合至一箝位電容器之一終端； 一第二輸入終端，其用於接收與跨一返馳式變壓器之一輔助繞組之一電壓成比例的一感測電壓； 一箝位電壓偵測電路，其耦合至該第一輸入終端及該第二輸入終端，用於將一箝位電壓偵測為該第一輸入終端處之一電壓與一輸入電壓之間之一差，該箝位電壓偵測電路使用來自該第二輸入終端之一信號計算該輸入電壓；及 一過電壓保護電路，其耦合至該箝位電壓偵測電路用於比較該箝位電壓與一臨限值，且若該箝位電壓大於該臨限值，則選擇性地觸發一保護操作。
  2. 如請求項1之主動箝位返馳式控制器，其中該箝位電壓偵測電路包括： 一第一峰值偵測器，其具有：一輸入端，其選擇性地耦合至第一輸入終端；一控制輸入端，其用於接收一起動控制信號；及一輸出端，其用於在該起動控制信號之一啟動期間在該第一輸入終端處提供一峰值輸入電壓作為一峰值； 一第二峰值偵測器，其具有：一輸入端，其耦合至該第二終端；一控制輸入端，其用於接收一取樣信號；及一輸出端，其用於在該取樣信號之一啟動期間在該第二輸入終端處提供一峰值輸入電流作為一峰值電壓之一值；及 一計算區塊，其耦合至該第一峰值偵測器及該第二峰值偵測器且耦合至該第二輸入終端，用於藉由將該峰值輸入電壓乘以該第二輸入終端處之一電流與該峰值輸入電流之一比率而計算該輸入電壓。
  3. 如請求項2之主動箝位返馳式控制器，其進一步包括： 一第三終端，其用於將一電源供應電壓傳導至該主動箝位返馳式控制器之內部電路；及 一起動旁通電路，其具有：一輸入端，其耦合至該第一輸入終端；一第一輸出端，其耦合至該第三終端且耦合至該主動箝位返馳式控制器之內部電路；及一第二輸出端，其用於提供該起動控制信號。
  4. 一種用於一電源供應系統中之主動箝位返馳式控制器，該電源供應系統具有：一返馳式變壓器；及一箝位電容器，其串聯耦合於該返馳式變壓器之一初級繞組之第一端與第二端之間，該主動箝位返馳式控制器包括： 一箝位電壓偵測電路，其耦合至該箝位電容器，用於判定跨該箝位電容器之一箝位電壓；及 一過電壓保護電路，其用於比較該箝位電壓與一第一臨限值，且若該箝位電壓大於該第一臨限值，則觸發一保護操作，其中： 當該過電壓保護電路處於一綠色模式時，若該箝位電壓大於該第一臨限值，則該過電壓保護電路選擇性地使該箝位電容器放電，且在該主動箝位返馳式控制器保持於該綠色模式的同時，該箝位電壓偵測電路停止監測該箝位電壓，及 當該過電壓保護電路未處於該綠色模式時，該過電壓保護電路週期性地量測該箝位電壓，且若該箝位電壓大於該第一臨限值，則觸發該保護操作。
  5. 如請求項4之主動箝位返馳式控制器，其中在該綠色模式中，該過電壓保護電路使該箝位電容器放電直至該箝位電壓低於一第二臨限值。
  6. 如請求項5之主動箝位返馳式控制器，其中： 當該過電壓保護電路未處於該綠色模式時，該過電壓保護電路使該箝位電壓放電直至該箝位電壓低於一第二臨限值或已經過一預定時間量；及 在已經過該預定時間量之後，該過電壓保護電路判定該箝位電壓是否低於該第一臨限值，且其中： 若該箝位電壓低於該第一臨限值但不低於一第二較低臨限值，則該過電壓保護電路繼續週期性地監測該箝位電壓；及 若該箝位電壓不低於該第一臨限值，則該過電壓保護電路執行一過電壓保護操作。
  7. 如請求項4之主動箝位返馳式控制器，其中箝位電壓偵測電路藉由量測該箝位電容器之一第一終端上之一電壓且計算該箝位電容器之一第二終端上之一電壓而不量測該箝位電容器之該第二終端上之該電壓而判定跨該箝位電容器之該箝位電壓。
  8. 一種電源供應系統，其包括： 一返馳式變壓器，其具有一初級繞組、一次級繞組及一偏壓繞組，各繞組具有各自第一端及第二端； 一初級側電路，其具有：一低壓側開關，其耦合於該初級繞組之該第二端與一初級接地之間；一高壓側開關；及一箝位電容器，其串聯耦合於該初級繞組之該第一端與該第二端之間； 一偏壓繞組電路，其耦合至該偏壓繞組用於回應於該第一端與該第二端之間之一電壓而提供一感測電壓；及 一主動箝位返馳式控制器，其耦合至該低壓側開關及該高壓側開關以控制其一傳導狀態，其中該主動箝位返馳式控制器包括：一第一輸入終端，其耦合至該箝位電容器與該高壓側開關之間之一節點；及一第二輸入終端，其用於接收該感測電壓，其中該主動箝位返馳式控制器使用自該第一終端及該第二終端感測之信號判定跨該箝位電容器之一箝位電壓，而不感測該初級繞組之該第一端上之一電壓。
  9. 如請求項8之電源供應系統，其中該主動箝位返馳式控制器進一步包括： 一箝位電壓偵測電路，其耦合至該第一輸入終端及該第二輸入終端，用於將該箝位電壓偵測為該第一輸入終端處之一電壓與一輸入電壓之間之一差，該箝位電壓偵測電路使用來自該第一輸入終端及該第二輸入終端之信號計算該輸入電壓；及 一過電壓保護電路，其耦合至該箝位電壓偵測電路，用於比較該箝位電壓與一臨限值，且若該箝位電壓大於該臨限值，則觸發一保護操作。
  10. 一種控制一主動箝位返馳式電源供應系統之方法，該主動箝位返馳式電源供應系統具有：一返馳式變壓器，其含各具有第一端及第二端之一初級繞組、一次級繞組及一偏壓繞組；一初級側電路，其具有耦合於該初級繞組之該第二端與一初級接地之間的一低壓側開關、及一高壓側開關以及串聯耦合於該初級繞組之該第一端與該第二端之間的一箝位電容器，該方法包括： 判定該箝位電容器之一第一終端之一峰值電壓； 判定來自該偏壓繞組之一峰值輸入電流； 判定來自該偏壓繞組之一瞬時輸入電流； 藉由將該峰值電壓乘以來自該偏壓繞組之一瞬時電流與該峰值輸入電流之一比率而計算一大容量電容器之一瞬時輸入電壓； 藉由自該箝位電容器之該第一終端上之一電壓減去該瞬時輸入電壓而偵測跨該箝位電容器之一箝位電壓；及 回應於該箝位電壓超過一臨限值，保護該主動箝位返馳式電源供應系統之一控制電路。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括： 判定該主動箝位返馳式電源供應系統是否處於一綠色模式；及 回應於該主動箝位返馳式電源供應系統處於該綠色模式，將該箝位電容器之該第一終端與該控制電路隔離。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括： 判定該箝位電壓是否高於一第一臨限值；及 使該箝位電容器放電，其中該放電包括使該箝位電容器放電直至該箝位電壓下降至低於一第二臨限值，或已經過一預定時間；及 若已經過該預定時間且該箝位電壓保持高於該第一臨限值，則啟動一過電壓保護操作。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11018593B1 (en) 2019-11-22 2021-05-25 Asian Power Devices Inc. Dual-mode active clamp flyback converter
TWI754596B (zh) * 2020-07-07 2022-02-01 華邦電子股份有限公司 電源控制電路
TWI831572B (zh) * 2023-01-12 2024-02-01 立錡科技股份有限公司 具有脈衝省略模式之切換式轉換器及其控制方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10498303B2 (en) * 2018-02-02 2019-12-03 Analog Devices, Inc. Signal level detection and overrange signal limiter and clamp for electronic circuits
WO2019159551A1 (ja) * 2018-02-15 2019-08-22 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
CN108599573B (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 广州金升阳科技有限公司 一种正激有源钳位驱动电路
KR102441339B1 (ko) * 2018-06-21 2022-09-08 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그 제어 방법
CN110690822A (zh) * 2018-07-06 2020-01-14 立锜科技股份有限公司 有过电压保护的返驰式电源供应电路及其一次侧控制电路
CN109039092B (zh) * 2018-09-20 2024-01-16 广州金升阳科技有限公司 一种电压检测电路及应用该电路的双向变换器
US11050338B2 (en) * 2018-11-30 2021-06-29 Schneider Electric It Corporation Detection of shoot-through in power converters
US10797582B1 (en) * 2019-03-14 2020-10-06 Infineon Technologies Austria Ag Cross conduction protection in a voltage converter
US10601306B1 (en) * 2019-04-11 2020-03-24 Dell Products L.P. System and method for providing power surge protection in a power supply unit for an information handling system
CN110112917B (zh) * 2019-04-15 2021-05-18 西安矽力杰半导体技术有限公司 控制电路及应用其的有源箝位电路
CN111316545A (zh) * 2019-04-25 2020-06-19 深圳欣锐科技股份有限公司 过压保护控制电路及相关设备
CN112117905B (zh) * 2019-06-20 2021-12-21 东南大学 有源钳位反激变换器的控制系统及方法
TWI733606B (zh) * 2019-12-25 2021-07-11 仁寶電腦工業股份有限公司 用於連接埠的電源保護的電子裝置及其方法
US10985665B1 (en) * 2020-01-03 2021-04-20 Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company Voltage sensing of an active clamp switching power converter circuit using an auxiliary winding having a same polarity as a primary winding
US11239740B2 (en) 2020-03-18 2022-02-01 Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company Voltage sensing of an active clamp switching power converter circuit using auxiliary winding having an opposite polarity as a primary winding
US11050350B1 (en) * 2020-03-20 2021-06-29 Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company Controlling an active clamp switching power converter circuit based on a sensed voltage drop on an auxiliary winding
US20230117578A1 (en) * 2020-03-24 2023-04-20 Power Integrations, Inc. A circuit path configuration for enhancing overvoltage protection in a switching power supply
EP4136812A4 (en) 2020-04-13 2024-04-17 Aes Global Holdings Pte Ltd INPUT IMPEDANCE NETWORKS EXHIBITING POWER RECOVERY
TWI732581B (zh) * 2020-06-03 2021-07-01 亞源科技股份有限公司 具減震控制之轉換裝置及其減震控制的操作方法
US11031876B1 (en) * 2020-07-14 2021-06-08 Monolithic Power Systems, Inc. Flyback circuit with energy recycling and control method thereof
US11705822B2 (en) * 2021-04-13 2023-07-18 Advanced Energy Industries, Inc. Voltage clamp and current clamp systems with power recovery
US11711022B2 (en) 2021-04-13 2023-07-25 Advanced Energy Industries, Inc. Series stack switch circuit with voltage clamping and power recovery
US11387740B1 (en) * 2021-06-23 2022-07-12 Monolithic Power Systems, Inc. Energy recycle circuit for flyback circuit and method thereof
US11904726B2 (en) * 2022-01-03 2024-02-20 GM Global Technology Operations LLC Auxiliary power system and method
CN114188929B (zh) * 2022-01-21 2023-05-16 西安微电子技术研究所 反激dc/dc变换器的恒压输出过压保护电路、方法及开关电源
CN114759796A (zh) * 2022-04-11 2022-07-15 上海华为数字能源技术有限公司 有源钳位反激变换电路的控制器、电源模组及电子设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496392B2 (en) * 2001-04-13 2002-12-17 Power Integrations, Inc. Dissipative clamping of an electrical circuit with a clamp voltage varied in response to an input voltage
US7671578B2 (en) * 2006-07-11 2010-03-02 System General Corp. Detection circuit for sensing the input voltage of transformer
TW200845529A (en) * 2007-05-11 2008-11-16 Richtek Technology Corp An apparatus and method for utilizing an auxiliary coil in an isolation voltage-converter to accomplish multiple functions and protections
CN104283431A (zh) * 2008-04-18 2015-01-14 技领半导体(上海)有限公司 实现恒定输出电流的初级控制的功率变换器及方法
US8461915B2 (en) * 2009-06-03 2013-06-11 System General Corp. Start-up circuit to discharge EMI filter for power saving of power supplies
US20110305048A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 System General Corp. Active-clamp circuit for quasi-resonant flyback power converter
CN103346678B (zh) * 2013-07-11 2015-09-23 广州金升阳科技有限公司 一种有源钳位反激电路的辅开关管隔离驱动电路
US9231472B2 (en) * 2014-04-11 2016-01-05 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switched-mode power supply

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11018593B1 (en) 2019-11-22 2021-05-25 Asian Power Devices Inc. Dual-mode active clamp flyback converter
TWI729585B (zh) * 2019-11-22 2021-06-01 亞源科技股份有限公司 雙模式主動箝制返馳式轉換器
TWI754596B (zh) * 2020-07-07 2022-02-01 華邦電子股份有限公司 電源控制電路
TWI831572B (zh) * 2023-01-12 2024-02-01 立錡科技股份有限公司 具有脈衝省略模式之切換式轉換器及其控制方法

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