TW201828582A - 返馳式電源供應電路及其二次側控制電路 - Google Patents

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Abstract

一種返馳式電源供應電路用以轉換一輸入電壓至一輸出電壓，包含一變壓器，一功率開關，一同步整流(SR)開關，以及一二次側控制電路。二次側控制電路控制SR開關於功率開關不導通時導通，二次側控制電路包括一驅動開關，用以操作SR開關；一同步控制電路，用以控制驅動開關以操作該SR開關；以及一箝位電路，包括一箝位開關，以及一箝位開關控制電路；箝位開關控制電路用以根據該箝位開關之電流流入端電壓、及╱或該輸出電壓相關電壓，而控制該箝位開關，使得於一二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值。

Description

返馳式電源供應電路及其二次側控制電路
本發明係有關一種返馳式電源供應電路，特別是指一種具有二次側同步整流開關，且可抑制同步整流開關之寄生電容耦合之返馳式電源供應電路。本發明也有關於用於返馳式電源供應電路中之二次側控制電路。
第1A圖揭示一種常見的先前技術之返馳式電源供應電路(返馳式電源供應電路1)，其中變壓器10具有一次側繞組W1，以接收一輸入電壓VIN；功率開關N1控制一次側繞組W1的導通時間，而在二次側繞組W2轉換產生輸出電壓VOUT；為了提高轉換效率，二次側包括了一同步整流(synchronous rectification, SR)開關N2，耦接於二次側繞組W2，用以控制二次側繞組W2的導通時間，以對應於一次側繞組W1不導通時導通；二次側控制電路20位於變壓器10之二次側，耦接於SR開關N2，用以根據例如但不限於輸出電壓VOUT或SR開關電流等訊息而操作控制SR開關N2。
第1A圖中所示之先前技術中，SR開關N2具有寄生電容(例如但不限於SR開關N2之閘汲極間之寄生電容，亦即如圖所示之CP)，在二次側控制電路20之電源電壓VDD尚未到達工作電壓之前，二次側控制電路20可能尚無法正常工作，因此SR開關N2之控制端DRV可能會受到寄生電容CP之電容耦合(coupling)等效應而導致誤導通；其中電源電壓VDD係指例如直接電性耦接於該輸出電壓VOUT本身、或將輸出電壓VOUT經由例如但不限於濾波、分壓或調節(regulation)等手段而獲得，用以供應二次側控制電路20之電源電壓。
請參閱第1B圖，在電源電壓VDD尚未到達工作電壓閾值VPR之前，二次側控制電路20尚無法正常工作，而在例如T1或T2等時點，由於功率開關N1之切換以及一、二次側繞組W1與W2之感應，使得SR開關N2之控制端DRV受到寄生電容CP之電容耦合而造成功率開關N1與SR開關N2同時導通，進而使SR開關N2瞬間流過大電流，使兩個開關燒毀。
請參閱第2A-2C圖，圖中顯示另外數個先前技術之返馳式電源供應電路，試圖解決前述之問題，如第2A與2B圖所示，返馳式電源供應電路2A與2B分別在SR開關N2之控制端DRV耦接一電阻R1與一電容器C1，用以抑制前述之寄生電容CP之電容耦合效應，然而R1或C1之等效阻抗值需足夠小方能有效抑制電容耦合效應，但相對較小的等效阻抗值卻會造成額外的耗電、切換速度變慢，或是效率損失。而第2C圖所示之返馳式電源供應電路2C則是以具有較高臨界電壓的SR開關N3(即N3之臨界電壓Vth(N3)＞N1之臨界電壓Vth(N1) )以避免上述之問題，然而此先前技術會導致成本較高或效率損失。
本發明相較於第1A與2A-2C圖之先前技術，可有效抑制前述之寄生電容CP之電容耦合效應，卻不會導致成本提高或效率損失等問題。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種返馳式電源供應電路，包含：一變壓器，具有一次側繞組，以接收一輸入電壓；以及二次側繞組，以產生一輸出電壓；一功率開關，耦接於該一次側繞組，用以控制該一次側繞組的導通時間；一同步整流(synchronous rectification, SR)開關，耦接於該二次側繞組，用以控制該二次側繞組的導通時間，以對應於該一次側繞組不導通時導通；以及一二次側控制電路，位於該變壓器之二次側，耦接於該SR開關，用以操作控制該SR開關，包括：一第一驅動開關，其電流流入端耦接於該SR開關之控制端，其電流流出端耦接於一參考電位；一同步控制電路，耦接於該第一驅動開關之控制端，接收一輸出電壓相關電壓為電源，用以於一正常操作模式中，而控制該第一驅動開關之切換，以操作控制該SR開關；以及一箝位電路，包括一箝位開關，耦接於該SR開關之控制端；以及一箝位開關控制電路，耦接於該箝位開關之控制端，用以根據該箝位開關之電流流入端電壓、及╱或該輸出電壓相關電壓，而控制該箝位開關之控制端，使得於一二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值；其中該二次側啟動時段係指於該輸出電壓相關電壓到達一預設之電源啟動電壓閾值(power-on voltage threshold)之前。
在一較佳實施例中，該箝位開關包括該第一驅動開關，且該箝位開關之控制端、電流流入端、與電流流出端分別對應該第一驅動開關之控制端、電流流入端、與電流流出端。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路包括：一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與電流流入端之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中該箝位電流源電路用以自該箝位開關之電流流入端至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路包括：一第一箝位電阻，及╱或第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中該箝位電流源電路用以自該輸出電壓相關電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
在一較佳實施例中，該二次側控制電路更包括第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路包括：一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流，該驅動輸入電壓相關於該輸出電壓。
在一較佳實施例中，該二次側控制電路更包括一電源啟動重置電路(power-on reset circuit)，用以根據該輸出電壓與一重置電壓閾值而產生一電源啟動重置訊號(power-on reset signal)，該箝位開關控制電路包括：一阻抗控制開關，電性連接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓或該箝位開關之電流流入端之間，其中該電源啟動重置訊號控制該阻抗控制開關，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路更包括一箝位電容器，與該第一箝位電阻，及╱或第一箝位電流源電路並聯耦接。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路更包括一電壓限制電路，用以限制該箝位開關之控制端電壓不大於一預設之電壓上限值。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路更包括一逆止二極體(reverse blocking diode)，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該箝位電阻、或該箝位電流源電路、或該阻抗控制開關之間，用以防止一逆向電流；其中該逆止二極體之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端。
在一較佳實施例中，該箝位開關控制電路更包括該第二驅動開關之一本體二極體(body diode)。
在一較佳實施例中，該二次側控制電路更包括一第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路更包括：一第一阻抗控制開關，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該第一箝位電阻或該第一箝位電流源電路之間；一第二箝位電阻，及╱或第二箝位電流源電路；一第二阻抗控制開關，與該第二箝位電阻或第二箝位電流源電路串聯耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流；以及一電源判斷電路，根據該輸出電壓相關電壓以及該驅動輸入電壓而產生一開關控制訊號，用以控制該第一阻抗控制開關與該第二阻抗控制開關之導通狀態，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種二次側控制電路，用於一返馳式電源供應電路之中，其中該返馳式電源供應電路包含：一變壓器，具有一次側繞組，以接收一輸入電壓；以及二次側繞組，以產生一輸出電壓；一功率開關，耦接於該一次側繞組，用以控制該一次側繞組的導通時間；一同步整流(synchronous rectification, SR)開關，耦接於該二次側繞組，用以控制該二次側繞組的導通時間，以對應於該一次側繞組不導通時導通；以及該二次側控制電路，位於該變壓器之二次側，耦接於該SR開關，用以操作控制該SR開關，包括：一第一驅動開關，其電流流入端耦接於該SR開關之控制端，其電流流出端耦接於一參考電位；一同步控制電路，耦接於該第一驅動開關之控制端，接收一輸出電壓相關電壓為電源，用以於一正常操作模式中，而控制該第一驅動開關之切換，以操作控制該SR開關；以及一箝位電路，包括一箝位開關，耦接於該SR開關之控制端；以及一箝位開關控制電路，耦接於該箝位開關之控制端，用以根據該箝位開關之電流流入端電壓、及╱或該輸出電壓相關電壓，而控制該箝位開關之控制端，使得於一二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值；其中該二次側啟動時段係指於該輸出電壓相關電壓到達一預設之電源啟動電壓閾值(power-on voltage threshold)之前。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
請參閱第3圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路3），返馳式電源供應電路3包含一變壓器10、一功率開關N1、一同步整流(synchronous rectification, SR)開關N2以及一二次側控制電路20。變壓器10具有一次側繞組W1，以接收一輸入電壓VIN；以及二次側繞組W2，以產生一輸出電壓VOUT。功率開關N1耦接於該一次側繞組W1，可藉由一次側控制電路(未示出)以例如但不限於PWM等控制方式而控制該一次側繞組W1的導通時間。同步整流(synchronous rectification, SR)開關N2耦接於該二次側繞組W2，用以控制該二次側繞組W2的導通時間，以對應於該一次側繞組W1不導通時導通。
請繼續參閱第3圖，二次側控制電路20位於該變壓器之二次側，耦接於該SR開關N2，用以操作控制該SR開關N2，二次側控制電路20包括：第一驅動開關N4、一同步控制電路21、以及一箝位電路22。第一驅動開關N4之電流流入端耦接於SR開關N2之控制端DRV，其電流流出端耦接於二次側之接地端。同步控制電路21耦接於該第一驅動開關N4之控制端G4，接收一輸出電壓相關電壓VCC為電源，用以於一正常操作模式中，而控制該第一驅動開關N4之切換，以操作控制該SR開關N2。需說明的是，所述之輸出電壓相關電壓VCC係指例如直接電性耦接於該輸出電壓VOUT本身、或將輸出電壓VOUT經由例如但不限於濾波、分壓或調節(regulation)等手段而獲得之電源電壓。箝位電路22包括該第一驅動開關N4；以及一箝位開關控制電路221，耦接於第一驅動開關N4之控制端G4，用以根據第一驅動開關N4之電流流入端電壓、及╱或輸出電壓相關電壓VCC，而控制第一驅動開關N4之控制端G4，使得於一二次側啟動時段內，第一驅動開關N4之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值；其中該二次側啟動時段係指於該輸出電壓相關電壓到達一預設之電源啟動電壓閾值(power-on voltage threshold，例如可為第1A圖中之VPR)之前之時段。在一實施例中，前述預設之箝位阻抗值相關於SR開關N2之寄生電容值(例如但不限於SR開關N2之閘汲極間之寄生電容，亦即如圖所示之CP)，而在一較佳實施例中，第一驅動開關N4可具有相對較低的等效阻抗值，因而可確保在輸出電壓VOUT尚未達到工作電壓時，亦即前述同步控制電路21尚未能確保可正常工作之前，不致因例如但不限於SR開關N2之寄生電容耦合(coupling)等效應而導致SR開關N2之控制端DRV電壓升高，造成SR開關N2誤導通，而使得電路燒毀等問題。從另一角度而言，根據本發明，由於第一驅動開關N4可具有相對較低的等效阻抗值，因此SR開關N2之控制端DRV之電壓位準，於二次側啟動時段內，可確保低於一預設之電壓上限值，不會造成SR開關N2誤導通。
需說明的是，前述之實施例係以第一驅動開關N4進行箝位，然根據本發明之精神並不限於此，在其他實施例中，亦可以一額外之箝位開關(相關電路未示出)進行前述之箝位操作，在此情況下，該箝位開關之電流流入端耦接於SR開關N2之控制端DRV，其電流流出端耦接於二次側之接地端，而箝位開關之控制端則受到箝位開關控制電路221之控制。
請參閱第4A與4B圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路4A與4B，僅顯示部分電路），第4A與4B圖之實施例中，箝位開關控制電路224A與224B分別包括箝位電阻R2與箝位電流源電路2211，耦接於該箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與電流流入端(亦即SR開關N2之控制端DRV)之間，使得於該二次側啟動時段內，箝位開關之電流流入端DRV之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中該箝位電流源電路2211用以自該箝位開關之電流流入端DRV至箝位開關之控制端G4之間產生一箝位電流I1。第4A與4B圖之實施例中，箝位電阻R2或箝位電流源電路2211之耦接方式，使箝位開關形成一類似二極體連接(diode connected)形式之開關，使得箝位開關可具有較小之等效阻抗值，因此可抵抗前述寄生電容耦合等效應。
請參閱第5A與5B圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路5A與5B，僅顯示部分電路），第5A與5B圖之實施例與第4A與4B圖之實施例類似，其中箝位開關控制電路225A與225B分別更包括箝位電阻R3與箝位電流源電路2212，耦接於箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與輸出電壓相關電壓VCC之間，使得於二次側啟動時段內，箝位開關之電流流入端DRV之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中箝位電流源電路2212用以自該輸出電壓相關電壓VCC至箝位開關之控制端G4之間產生一箝位電流I2。本實施例中，若SR開關N2於二次側啟動時段內，因前述寄生電容耦合效應而導通，會產生一定位準之輸出電壓VOUT，因此亦會使輸出電壓相關電壓VCC具有一定之上升趨勢，本實施中之箝位電阻R3或箝位電流源電路2212，可於輸出電壓相關電壓VCC因前述寄生電容耦合效應而上升時，部分或完全地使箝位開關導通，使得箝位開關可具有較小之等效阻抗值，因此可抵抗前述寄生電容耦合等效應。
請繼續參閱第5A與5B圖，在一實施例中，箝位開關控制電路225A與225B更可包括一逆止二極體D1(reverse blocking diode)，串聯耦接於箝位開關之控制端G4與箝位電阻R3、或箝位電流源電路2212之間，用以防止一逆向電流；其中逆止二極體D1之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端G4。此外，箝位開關控制電路225A與225B更分別可包括一電壓限制電路2214，用以限制箝位開關之控制端電壓不大於一預設之電壓上限值，以保護箝位開關不致因控制端電壓太高而損壞。
需說明的是，在其他實施例中，如第5A與5B圖中之箝位電阻R2、或箝位電流源電路2211、或逆止二極體D1、或電壓限制電路2214可省略，換言之，箝位開關控制電路225A與225B可僅根據箝位電阻R3或箝位電流源電路2212之操作而達成前述之箝位功能。
請參閱第6A與6B圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路6A與6B，僅顯示部分電路），第6A與6B圖之實施例與第4A與5A圖之實施例類似，其中箝位開關控制電路226A與226B分別更包括了箝位電容器C2，耦接於該箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與電流流入端(亦即SR開關N2之控制端DRV)之間；箝位電容器C2可使得箝位開關在不同的頻率下具有不同之等效阻抗值，詳言之，本實施例中，箝位電容器C2可使得箝位開關在相對高頻時，具有相對較低的等效阻抗值，因而特別能抑制前述之前述寄生電容耦合效應而達成箝位之功能。需說明的是，箝位電容器C2與其耦接方式僅為舉例而非限制，只要能使得箝位開關在相對高頻時，具有相對較低的等效阻抗值，即符合本發明之精神，其可能之實施例甚多，在此不一一列舉。
請參閱第7A與7B圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路7A與7B，僅顯示部分電路），第7A圖之實施例中，二次側控制電路20包括一電源啟動重置電路24(power-on reset circuit)，用以根據輸出電壓相關電壓VCC與如前所述之重置電壓閾值VPR而產生一電源啟動重置訊號(power-on reset signal)POR。本實施例中，箝位開關控制電路227A包括一阻抗控制開關P1，電性連接於箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與箝位開關之電流流入端(亦即SR開關N2之控制端DRV)之間，其中電源啟動重置訊號POR控制該阻抗控制開關P1，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。第7B圖之實施例中，箝位開關控制電路227B則更包括阻抗控制開關P2，電性連接於箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與輸出電壓相關電壓VCC之間。本實施例中以開關取代前述之箝位電阻或箝位電流源電路，其工作原理與前述之實施例(例如第4A與5A圖)類似， 在此不予贅述。在一較佳實施例中，阻抗控制開關P1與P2例如但不限於為P型電晶體。
請繼續參閱7A與7B圖，在一實施例中，箝位開關控制電路227A與227B更可包括逆止二極體D1與D2，分別與阻抗控制開關P1或P2串聯耦接於箝位開關之控制端G4與輸出電壓相關電壓VCC之間，用以防止一逆向電流；其中逆止二極體D1與D2之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端G4。需說明的是，在其他實施例中，如第7B圖中之阻抗控制開關P1、或第7A與7B圖中之逆止二極體D1與D2可省略，換言之，箝位開關控制電路227B可僅根據阻抗控制開關P2之操作而達成前述之箝位功能。
請參閱第8A與8B圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路8A與8B，僅顯示部分電路），第8A與8B圖之實施例與第5A與5B圖之實施例類似，其中二次側控制電路20更包括第二驅動開關P3，耦接於該SR開關N2之控制端DRV與一驅動輸入電壓PVCC之間；箝位開關控制電路228A與228B分別更包括箝位電阻R4與箝位電流源電路2213，耦接於箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與驅動輸入電壓PVCC之間，使得於二次側啟動時段內，箝位開關之電流流入端DRV之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值；其中箝位電流源電路2213用以自驅動輸入電壓PVCC至箝位開關之控制端G4之間產生一箝位電流I3。需說明的是，所述之驅動輸入電壓PVCC係指例如直接電性耦接於該輸出電壓VOUT本身、或將輸出電壓VOUT經由例如但不限於濾波、分壓或調節(regulation)等手段而獲得之電源電壓。本實施例之操作原理之一與5A與5B圖之實施例類似，亦即，輸出電壓VOUT因前述寄生電容耦合效應而上升時，可藉由箝位電阻R4與箝位電流源電路2213使箝位開關具有較小之等效阻抗值。
此外，在第二驅動開關P3包括例如但不限於一金氧半電晶體開關之實施例中，箝位開關控制電路228B更包括第二驅動開關P3之一本體二極體D4(body diode)，請繼續參閱第8A圖，本實施例中，本體二極體D4可提供一更直接之電流路徑，在前述寄生電容耦合效應發生而造成SR開關N2之控制端DRV電壓上升時，可經由本體二極體D4之順向導通，使驅動輸入電壓PVCC亦隨著SR開關N2之控制端DRV電壓上升，進而經由R4使箝位開關之控制端G4電壓升高，而使箝位開關具有較小之等效阻抗值。
請繼續參閱第8A與8B圖，在一實施例中，箝位開關控制電路228A與228B更可包括一逆止二極體D3，串聯耦接於箝位開關之控制端G4與箝位電阻R4、或箝位電流源電路2213之間，用以防止一逆向電流；其中逆止二極體D3之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端G4。需說明的是，在其他實施例中，如第8A與8B圖中之箝位電阻R2、R3、或箝位電流源電路2211、2212、或逆止二極體D2、D3可省略，換言之，箝位開關控制電路228A與228B可僅根據箝位電阻R4或箝位電流源電路2213之操作而達成前述之箝位功能，而在一實施例中，本體二極體D4亦可省略。此外，從另一角度而言，第8A與8B圖之實施例中，當同時具有逆止二極體D2與D3的情況下，亦可將D2與D3之組合視為一選擇電路，自動選擇PVCC與VCC二者中之較高者。
請參閱第9圖，圖中所示為本發明之返馳式電源供應電路的一種實施例（返馳式電源供應電路9，僅顯示部分電路），本實施例與第8B圖之實施例相似，其中，箝位開關控制電路229更包括阻抗控制開關S1與S2，如圖所示，阻抗控制開關S1與S2與箝位電流源電路2212與2213，分別串聯耦接於箝位開關(驅動開關N4)之控制端G4與輸出電壓相關電壓VCC及驅動輸入電壓PVCC之間；箝位開關控制電路229還包括一電源判斷電路2216，其根據輸出電壓相關電壓VCC以及驅動輸入電壓PVCC而產生一開關控制訊號SEL(其包括SEL1與SEL2，分別對應於S1與S2之控制)，用以控制阻抗控制開關S1與S2之導通狀態，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。在一實施例中，箝位電流源電路2211可省略。在一實施例中，箝位電流源電路2211、2212與2213可以如前述實施例中之R2、R3與R4分別取代之。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用；舉其中一例，前述之箝位電容器C2與其他實施例(例如包含箝位電流源電路者)可以並用；又如，前述各實施例中之「箝位電阻」和「箝位電流源電路」可以混合並用，舉例而言，第8A圖之實施例中，可箝位電流源電路取代R4，而與R3混合並用，仍可達成前述之箝位功能；在上述並用之情況下，返馳式電源供應電路可包含前述實施例之具體電路，以實現上述模式之組合。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，在具有額外之箝位開關的情況下，亦可控制SR開關N2使其同時具有箝位功能。又例如，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
1, 2A-2C, 3, 4A-4B, 5A-5B‧‧‧返馳式電源供應電路
6A-6B, 7A-7B, 8A-8B, 9‧‧‧返馳式電源供應電路
10‧‧‧變壓器
20‧‧‧二次側控制電路
21‧‧‧同步控制電路
22‧‧‧箝位電路
24‧‧‧電源啟動重置電路
221‧‧‧箝位開關控制電路
224A, 224B, 225A, 225B‧‧‧箝位開關控制電路
226A, 226B, 227A, 227B‧‧‧箝位開關控制電路
228A, 228B, 229‧‧‧箝位開關控制電路
2211, 2212, 2213‧‧‧箝位電流源電路
2214‧‧‧電壓限制電路
2216‧‧‧電源判斷電路
C2‧‧‧箝位電容器
CP‧‧‧寄生電容
D1‧‧‧逆止二極體
D4‧‧‧本體二極體
DRV, G1, G4‧‧‧控制端
IS‧‧‧二次側繞組電流
IP‧‧‧一次側繞組電流
n‧‧‧繞組比
N1‧‧‧功率開關
N2‧‧‧SR開關
N4, P3‧‧‧驅動開關
P1, P2, S1, S2‧‧‧阻抗控制開關
POR‧‧‧電源啟動重置訊號
PVCC‧‧‧驅動輸入電壓
R2‧‧‧箝位電阻
SEL1, SEL2‧‧‧開關控制訊號
T1, T2‧‧‧時點
VCC‧‧‧輸出電壓相關電壓
VD1‧‧‧功率開關汲極電壓
VD2‧‧‧SR開關汲極電壓
VDD‧‧‧電源電源
VIN‧‧‧輸入電壓
VPR‧‧‧電源啟動電壓閾值
VOUT‧‧‧輸出電壓
W2‧‧‧二次側繞組
W1‧‧‧一次側繞組
第1A圖顯示一種先前技術返馳式電源供應電路之示意圖。 第1B圖顯示對應第1A圖先前技術之波形示意圖。 第2A-2C圖顯示數種先前技術返馳式電源供應電路之示意圖。 第3圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例方塊圖。 第4A-4B圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。 第5A-5B圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。 第6A-6B圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。 第7A-7B圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。 第8A-8B圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。 第9圖顯示本發明之返馳式電源供應電路之一實施例示意圖。
無

Claims (22)

  1. 一種返馳式電源供應電路，包含： 一變壓器，具有一次側繞組，以接收一輸入電壓；以及二次側繞組，以產生一輸出電壓； 一功率開關，耦接於該一次側繞組，用以控制該一次側繞組的導通時間； 一同步整流(synchronous rectification, SR)開關，耦接於該二次側繞組，用以控制該二次側繞組的導通時間，以對應於該一次側繞組不導通時導通；以及 一二次側控制電路，位於該變壓器之二次側，耦接於該SR開關，用以操作控制該SR開關，包括： 一第一驅動開關，其電流流入端耦接於該SR開關之控制端，其電流流出端耦接於一參考電位； 一同步控制電路，耦接於該第一驅動開關之控制端，接收一輸出電壓相關電壓為電源，用以於一正常操作模式中，控制該第一驅動開關之切換，以操作控制該SR開關；以及 一箝位電路，包括一箝位開關，耦接於該SR開關之控制端；以及 一箝位開關控制電路，耦接於該箝位開關之控制端，用以根據該箝位開關之電流流入端電壓、及╱或該輸出電壓相關電壓，而控制該箝位開關之控制端，使得於一二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值； 其中該二次側啟動時段係指於該輸出電壓相關電壓到達一預設之電源啟動電壓閾值(power-on voltage threshold)之前。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關包括該第一驅動開關，且該箝位開關之控制端、電流流入端、與電流流出端分別對應該第一驅動開關之控制端、電流流入端、與電流流出端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與電流流入端之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該箝位開關之電流流入端至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該輸出電壓相關電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式電源供應電路，其中該二次側控制電路更包括第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流，該驅動輸入電壓相關於該輸出電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之返馳式電源供應電路，其中該二次側控制電路更包括一電源啟動重置電路(power-on reset circuit)，用以根據該輸出電壓與一重置電壓閾值而產生一電源啟動重置訊號(power-on reset signal)，該箝位開關控制電路包括： 一阻抗控制開關，電性連接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓或該箝位開關之電流流入端之間，其中該電源啟動重置訊號控制該阻抗控制開關，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
  7. 如申請專利範圍第3至5項任一項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路更包括一箝位電容器，與該第一箝位電阻，及╱或第一箝位電流源電路並聯耦接。
  8. 如申請專利範圍第4至5項任一項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路更包括一電壓限制電路，用以限制該箝位開關之控制端電壓不大於一預設之電壓上限值。
  9. 如申請專利範圍第3至6項任一項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路更包括一逆止二極體(reverse blocking diode)，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該箝位電阻、或該箝位電流源電路、或該阻抗控制開關之間，用以防止一逆向電流；其中該逆止二極體之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之返馳式電源供應電路，其中該箝位開關控制電路更包括該第二驅動開關之一本體二極體(body diode)。
  11. 如申請專利範圍第4項所述之返馳式電源供應電路，其中該二次側控制電路更包括一第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路更包括： 一第一阻抗控制開關，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該第一箝位電阻或該第一箝位電流源電路之間； 一第二箝位電阻，及╱或一第二箝位電流源電路； 一第二阻抗控制開關，與該第二箝位電阻或該第二箝位電流源電路串聯耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流；以及 一電源判斷電路，根據該輸出電壓相關電壓以及該驅動輸入電壓而產生一開關控制訊號，用以控制該第一阻抗控制開關與該第二阻抗控制開關之導通狀態，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
  12. 一種二次側控制電路，用於一返馳式電源供應電路之中，其中該返馳式電源供應電路包含：一變壓器，具有一次側繞組，以接收一輸入電壓；以及二次側繞組，以產生一輸出電壓；一功率開關，耦接於該一次側繞組，用以控制該一次側繞組的導通時間；一同步整流(synchronous rectification, SR)開關，耦接於該二次側繞組，用以控制該二次側繞組的導通時間，以對應於該一次側繞組不導通時導通；以及該二次側控制電路，位於該變壓器之二次側，耦接於該SR開關，用以操作控制該SR開關，包括： 一第一驅動開關，其電流流入端耦接於該SR開關之控制端，其電流流出端耦接於一參考電位； 一同步控制電路，耦接於該第一驅動開關之控制端，接收一輸出電壓相關電壓為電源，用以於一正常操作模式中，而控制該第一驅動開關之切換，以操作控制該SR開關；以及 一箝位電路，包括一箝位開關，耦接於該SR開關之控制端；以及 一箝位開關控制電路，耦接於該箝位開關之控制端，用以根據該箝位開關之電流流入端電壓、及╱或該輸出電壓相關電壓，而控制該箝位開關之控制端，使得於一二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之一等效阻抗值小於一預設之箝位阻抗值； 其中該二次側啟動時段係指於該輸出電壓相關電壓到達一預設之電源啟動電壓閾值(power-on voltage threshold)之前。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關包括該第一驅動開關，且該箝位開關之控制端、電流流入端、與電流流出端分別對應該第一驅動開關之控制端、電流流入端、與電流流出端。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與電流流入端之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該箝位開關之電流流入端至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該輸出電壓相關電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之二次側控制電路，更包括第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路包括： 一第一箝位電阻，及╱或一第一箝位電流源電路，耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值； 其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流，該驅動輸入電壓相關於該輸出電壓。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之二次側控制電路，更包括一電源啟動重置電路(power-on reset circuit)，用以根據該輸出電壓與一重置電壓閾值而產生一電源啟動重置訊號(power-on reset signal)，該箝位開關控制電路包括： 一阻抗控制開關，電性連接於該箝位開關之控制端與該輸出電壓相關電壓或該箝位開關之電流流入端之間，其中該電源啟動重置訊號控制該阻抗控制開關，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
  18. 如申請專利範圍第14至16項任一項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路更包括一箝位電容器，與該第一箝位電阻，及╱或第一箝位電流源電路並聯耦接。
  19. 如申請專利範圍第15至16項任一項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路更包括一電壓限制電路，用以限制該箝位開關之控制端電壓不大於一預設之電壓上限值。
  20. 如申請專利範圍第14至17項任一項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路更包括一逆止二極體(reverse blocking diode)，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該箝位電阻、或該箝位電流源電路、或該阻抗控制開關之間，用以防止一逆向電流；其中該逆止二極體之電流流出端電性連接於該箝位開關之控制端。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之二次側控制電路，其中該箝位開關控制電路更包括該第二驅動開關之一本體二極體(body diode)。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之二次側控制電路，更包括一第二驅動開關，耦接於該SR開關之控制端與一驅動輸入電壓之間；其中該箝位開關控制電路更包括： 一第一阻抗控制開關，串聯耦接於該箝位開關之控制端與該第一箝位電阻或該第一箝位電流源電路之間； 一第二箝位電阻，及╱或第二箝位電流源電路； 一第二阻抗控制開關，與該第二箝位電阻或第二箝位電流源電路串聯耦接於該箝位開關之控制端與該驅動輸入電壓之間，其中該箝位電流源電路用以自該驅動輸入電壓至該箝位開關之控制端之間產生一箝位電流；以及 一電源判斷電路，根據該輸出電壓相關電壓以及該驅動輸入電壓而產生一開關控制訊號，用以控制該第一阻抗控制開關與該第二阻抗控制開關之導通狀態，使得於該二次側啟動時段內，該箝位開關之電流流入端之等效阻抗小於該預設之箝位阻抗值。
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