TW201836252A - 應用於電源轉換器的控制器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

應用於電源轉換器的控制器包含一控制信號產生電路和一閘極控制信號產生電路。該控制信號產生電路用以當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，產生一控制信號；該閘極控制信號產生電路耦接於該控制信號產生電路，其中當該閘極控制信號產生電路接收該控制信號時，該閘極控制信號產生電路產生對應該電源轉換器的一連續導通模式的一閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，其中該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。

Description

應用於電源轉換器的控制器及其操作方法
本發明是有關於一種應用於電源轉換器的控制器及其操作方法，尤指一種利用電源轉換器的功率開關的開啟時間決定是否切換該電源轉換器的操作模式以提高該電源轉換器的功率因素校正的效率的控制器及其操作方法。
現有技術所提供的功率因素校正(Power Factor Correction, PFC)的升壓轉換器只能操作在非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)，或操作在連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)，或操作在交錯模式(Interleaved Mode)。然而因為該升壓轉換器的輸入電壓會隨著該升壓轉換器的負載而改變，所以只能操作在單一模式(非連續導通模式、連續導通模式或交錯模式)的升壓轉換器的功率因素校正效率可能因為該升壓轉換器的輸入電壓改變而變較差。因此，現有技術所提供的功率因素校正的升壓轉換器還具有很大的改善空間。
本發明的一實施例提供一種應用於電源轉換器的控制器。該控制器包含一控制信號產生電路和一閘極控制信號產生電路。該控制信號產生電路是用以當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，產生一控制信號。該閘極控制信號產生電路耦接於該控制信號產生電路，其中當該閘極控制信號產生電路接收該控制信號時，該閘極控制信號產生電路產生對應該電源轉換器的一連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)的一閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，其中該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的控制器。該控制器包含一控制信號產生電路、一斜坡電壓產生電路和一閘極控制信號產生電路。該控制信號產生電路是用以當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，產生一控制信號。該斜坡電壓產生電路耦接於該控制信號產生電路，其中當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓。該閘極控制信號產生電路耦接於該斜坡電壓產生電路，其中該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定一閘極控制信號的開啟時間，且該閘極控制信號是對應該電源轉換器的一非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)。該閘極控制信號產生電路傳送該閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法，其中該控制器包含一控制信號產生電路和一閘極控制信號產生電路。該操作方法包含當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，該控制信號產生電路產生一控制信號；及當該閘極控制信號產生電路接收該控制信號時，該閘極控制信號產生電路產生對應該電源轉換器的一連續導通模式的一閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，其中該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法，其中該控制器包含一控制信號產生電路、一斜坡電壓產生電路和一閘極控制信號產生電路。該操作方法包含當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，該控制信號產生電路產生一控制信號；當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓；及該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定一閘極控制信號的開啟時間，且該閘極控制信號是對應該電源轉換器的一非連續導通模式；其中該閘極控制信號產生電路傳送該閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
本發明提供一種應用於電源轉換器的控制器及其操作方法。該控制器及該操作方法是利用一控制信號產生電路根據流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流，偵測一閘極控制信號的開啟時間，並於該閘極控制信號的開啟時間大於一預定時間時，產生一控制信號，以及利用一閘極控制信號產生電路根據該控制信號、與該控制信號有關的斜坡電壓和一補償電壓，產生對應一連續導通模式的閘極控制信號。另外，因為該控制器及該操作方法是利用該閘極控制信號的開啟時間偵測一輸入電壓的信息以決定是否切換該電源轉換器的操作模式(一非連續導通模式和一連續導通模式)，所以該控制器可不具有另用以偵測該輸入電壓的接腳。另外，相較於現有技術，本發明具有以下的優點：第一、因為流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流降低，所以該第一電感的磁通密度降低，導致該第一電感的磁利用率增加；第二、因為該第一電感的磁利用率增加，所以該電源轉換器的功率因素校正的效率增加；第三、因為流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流降低，所以該電源轉換器的輸出功率略為增加。
請參照第1圖，第1圖是本發明第一實施例所提供的應用於電源轉換器100的控制器200的示意圖，其中控制器200包含一控制信號產生電路202、一斜坡電壓產生電路204、一零交越信號產生電路206和一閘極控制信號產生電路208，以及控制信號產生電路202耦接於斜坡電壓產生電路204、零交越信號產生電路206和閘極控制信號產生電路208，斜坡電壓產生電路204另耦接於閘極控制信號產生電路208，以及零交越信號產生電路206另耦接於閘極控制信號產生電路208。另外，電源轉換器100是一功率因素校正(Power Factor Correction, PFC)的升壓轉換器。如第1圖所示，控制信號產生電路202可通過控制器200的一電流偵測接腳210接收流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL，以及根據電流IL對控制信號產生電路202內的一電容(未繪示於第1圖)充電所產生的電壓，偵測閘極控制信號產生電路208所產生的閘極控制信號GCS的開啟時間，其中閘極控制信號GCS的開啟時間是正向對應於電流IL，其中如第2圖所示，對應輸入電壓VIN的波峰P的電流IL會大於對應輸入電壓VIN的波谷V的電流IL。另外，控制信號產生電路202通過電流IL偵測閘極控制信號GCS的開啟時間的操作原理是本發明領域的熟知技藝者所熟知，在此不再贅述。另外，因為閘極控制信號GCS的開啟時間是正向對應於電流IL，所以閘極控制信號GCS的開啟時間也正向對應電源轉換器100的輸入電壓VIN，亦即如第2圖所示，對應輸入電壓VIN的波峰P的閘極控制信號GCS的開啟時間會大於對應輸入電壓VIN的波谷V的閘極控制信號GCS的開啟時間。
控制信號產生電路202是當閘極控制信號GCS的開啟時間大於一預定時間(亦即輸入電壓VIN大於一預定電壓PV(如第2圖所示))時，產生一控制信號CS至閘極控制信號產生電路208。但本發明並不受限於控制信號產生電路202利用閘極控制信號GCS的開啟時間偵測輸入電壓VIN以產生控制信號CS，亦即只要控制信號產生電路202利用控制器200的其他接腳偵測輸入電壓VIN以產生控制信號CS都落入本發明的範圍。當閘極控制信號產生電路208接收到控制信號CS時，閘極控制信號產生電路208可從產生對應電源轉換器100的一非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)的閘極控制信號GCS切換至產生對應電源轉換器100的一連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)的閘極控制信號GCS至電源轉換器100的功率開關104。此時，對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的頻率是等於閘極控制信號產生電路208將要產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS之前的對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS的頻率)。另外，當閘極控制信號產生電路208未接收到控制信號CS時，閘極控制信號產生電路208是產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS至電源轉換器100的功率開關104。
如第1圖所示，斜坡電壓產生電路204包含一第一電流源2042、一第二電流源2044和一電容2046，其中第二電流源2044是根據控制信號產生電路202所產生的控制信號CS開啟，閘極控制信號GCS是通過控制器200的一閘極接腳212傳送至功率開關104，功率開關104是根據閘極控制信號GCS開啟與關閉，以及電容2046是耦接於第一電流源2042和一地端GND之間。如第1圖所示，當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204所產生的斜坡電壓VRAMP是由第一電流源2042所提供的一定電流IF、第二電流源2044所提供的一可變電流IV和一電容2046決定(亦即當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，定電流IF和可變電流IV對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP)，以及當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，斜坡電壓VRAMP是由定電流IF和電容2046決定(亦即當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，定電流IF對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP)。另外，在本發明的一實施例中，控制信號產生電路202可另利用耦接於電流偵測接腳210的一被動元件214根據電流IL，產生一電流控制信號CCS控制可變電流IV，亦即控制信號產生電路202可根據電流IL增加，增加可變電流IV，反之亦然。但本發明並不受限於被動元件214耦接於電流偵測接腳210。另外，在本發明的另一實施例中，第二電流源2044是提供另一定電流。
當斜坡電壓VRAMP大於控制器200的補償接腳216的補償電壓VCOMP時，閘極控制信號產生電路208將去能閘極控制信號GCS，亦即閘極控制信號產生電路208可根據斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定閘極控制信號GCS的開啟時間(如第3圖所示)，其中控制器200內的一比較器209可根據控制器200的回授接腳218的回授電壓VF和一第一參考電壓VREF1，產生補償電壓VCOMP，且如第1圖所示，因為回授電壓VF是電源轉換器100的輸出電壓VOUT的分壓，所以補償電壓VCOMP是對應電源轉換器100的輸出電壓VOUT。因為閘極控制信號產生電路208是根據斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定閘極控制信號GCS的開啟時間，所以對應該連續導通模式的斜坡電壓VRAMP的斜率會大於對應該非連續導通模式的斜坡電壓VRAMP的斜率，亦即對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TONC會小於對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TOND(如第4圖所示)。
另外，如第1圖所示，零交越信號產生電路206可根據對應電流IL的一電壓和一第二參考電壓VREF2，產生一零交越信號ZCDS。當控制信號產生電路202沒有產生控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204是根據定電流IF和電容2046，產生對應該非連續導通模式的斜坡電壓VRAMP，所以閘極控制信號產生電路208可根據對應該非連續導通模式的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TOND。另外，當閘極控制信號產生電路208接收到零交越信號ZCDS時，閘極控制信號產生電路208將根據零交越信號ZCDS重新致能對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS(如第5圖所示)。
另外，當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204是根據定電流IF、可變電流IV和電容2046，產生對應該連續導通模式的斜坡電壓VRAMP，所以閘極控制信號產生電路208可根據對應該連續導通模式的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TONC。另外，當零交越信號產生電路206接收到控制信號CS時，零交越信號產生電路206將據以關閉。因此，閘極控制信號產生電路208在去能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的一超時時間(time out)後重新致能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS。
因為當閘極控制信號產生電路208接收到控制信號CS時，閘極控制信號產生電路208是產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS，所以當電源轉換器100進入該連續導通模式時，流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL將會降低。另外，如第4圖所示，因為對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TONC會小於對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TOND，所以本發明可另通過降低閘極控制信號GCS的開啟時間降低流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL。因此，因為當輸入電壓VIN大於預定電壓PV時，本發明可使電源轉換器100從該非連續導通模式進入該連續導通模式以及降低閘極控制信號GCS的開啟時間以降低電流IL，所以相較於現有技術，本發明具有以下的優點：第一、因為電流IL降低，所以第一電感102的磁通密度降低，導致第一電感102的磁利用率增加；第二、因為第一電感102的磁利用率增加，所以電源轉換器100的功率因素校正的效率增加；第三、因為電流IL降低，所以電源轉換器100的輸出功率略為增加。另外，因為控制信號產生電路202是利用閘極控制信號GCS的開啟時間偵測輸入電壓VIN以決定是否使電源轉換器100進入該連續導通模式和降低閘極控制信號GCS的開啟時間以降低電流IL，所以控制器200可不具有另用以偵測輸入電壓VIN的接腳。
另外，如第1圖所示，電源轉換器100的第二電感106所產生的供電電壓VCC是用以供電給控制器200內的所有功能電路。
請參照第6圖，第6圖是本發明第二實施例所提供的應用於電源轉換器100的控制器600的示意圖。如第6圖所示，控制器600和控制器200的差別在於控制器600的斜坡電壓產生電路604只包含第一電流源2042和電容2046所以斜坡電壓產生電路604是只利用第一電流源2042所提供的定電流IF對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP(亦即斜坡電壓產生電路604不會改變斜坡電壓VRAMP的斜率)。因此，當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，閘極控制信號產生電路208可根據控制信號CS、斜坡電壓產生電路604所產生的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，從產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS切換至產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS。另外，當零交越信號產生電路206接收到控制信號CS時，零交越信號產生電路206將據以關閉，所以閘極控制信號產生電路208是在去能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的超時時間後重新致能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS。另外，控制器600的其餘操作原理都和控制器200的操作原理相同，在此不再贅述。
請參照第7圖，第7圖是本發明第三實施例所提供的應用於電源轉換器100的控制器700的示意圖。如第7圖所示，控制器700和控制器200的差別在於控制器700的零交越信號產生電路206和閘極控制信號產生電路208不會接收控制信號產生電路202所產生的控制信號CS，亦即當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，零交越信號產生電路206不會關閉，閘極控制信號產生電路208不會產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS，以及斜坡電壓產生電路204根據控制信號CS、定電流IF和可變電流IV對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP。因此，當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，閘極控制信號產生電路208是根據零交越信號產生電路206所產生的零交越信號ZCDS、斜坡電壓產生電路204所產生的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS。另外，控制器700的其餘操作原理都和控制器200的操作原理相同，在此不再贅述。
請參照第1、2、4、5、8圖，第8圖是本發明的第四實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。第8圖的操作方法是利用第1圖的電源轉換器100和控制器200說明，詳細步驟如下：
步驟800： 開始；
步驟802： 控制信號產生電路202通過流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL，偵測閘極控制信號GCS的開啟時間；
步驟804： 閘極控制信號GCS的開啟時間是否大於該預定時間；如果是，進行步驟806；如果否，進行步驟814；
步驟806： 控制信號產生電路202產生控制信號CS；
步驟808： 當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204根據定電流IF、可變電流IV和電容2046，產生斜坡電壓VRAMP；
步驟810： 零交越信號產生電路206根據控制信號CS關閉；
步驟812： 閘極控制信號產生電路208根據控制信號CS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟802；
步驟814： 控制信號產生電路202不產生控制信號CS；
步驟816： 當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204根據定電流IF和電容2046，決定斜坡電壓VRAMP；
步驟818： 零交越信號產生電路206根據對應電流IL的電壓和第二參考電壓VREF2，產生零交越信號ZCDS；
步驟820： 閘極控制信號產生電路208根據零交越信號ZCDS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟802。
在步驟802中，如第1圖所示，控制信號產生電路202可通過電流偵測接腳210接收流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL，以及根據電流IL對控制信號產生電路202內的電容(未繪示於第1圖)充電所產生的電壓，偵測閘極控制信號產生電路208所產生的閘極控制信號GCS的開啟時間，其中閘極控制信號GCS的開啟時間是正向對應於電流IL，其中如第2圖所示，對應輸入電壓VIN的波峰P的電流IL會大於對應輸入電壓VIN的波谷V的電流IL。另外，因為閘極控制信號GCS的開啟時間是正向對應於電流IL，所以閘極控制信號GCS的開啟時間也正向對應電源轉換器100的輸入電壓VIN，亦即如第2圖所示，對應輸入電壓VIN的波峰P的閘極控制信號GCS的開啟時間會大於對應輸入電壓VIN的波谷V的閘極控制信號GCS的開啟時間。
在步驟806中，當閘極控制信號GCS的開啟時間大於該預定時間(亦即輸入電壓VIN大於預定電壓PV(如第2圖所示))時，控制信號產生電路202產生控制信號CS至閘極控制信號產生電路208。
在步驟808中，如第1圖所示，當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204所產生的斜坡電壓VRAMP是由第一電流源2042所提供的定電流IF、第二電流源2044所提供的可變電流IV和電容2046決定(亦即當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，定電流IF和可變電流IV對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP)。另外，在本發明的一實施例中，控制信號產生電路202可另利用被動元件214根據電流IL，產生電流控制信號CCS控制可變電流IV，亦即控制信號產生電路202可根據電流IL增加，增加可變電流IV，反之亦然。但在本發明的另一實施例中，第二電流源2044是提供另一定電流。在步驟810中，當零交越信號產生電路206接收到控制信號CS時，零交越信號產生電路206將據以關閉。
在步驟812中，當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，因為斜坡電壓產生電路204是根據定電流IF、可變電流IV和電容2046，產生對應該連續導通模式的斜坡電壓VRAMP，所以閘極控制信號產生電路208可根據對應該連續導通模式的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TONC(如第4圖所示)。另外，因為當零交越信號產生電路206接收到控制信號CS時，零交越信號產生電路206將據以關閉，所以閘極控制信號產生電路208在去能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS的超時時間後重新致能對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS。
在步驟816中，當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，斜坡電壓VRAMP是由定電流IF和電容2046決定(亦即當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，定電流IF對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP)。在步驟820中，當控制信號產生電路202沒有產生控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204是根據定電流IF和電容2046，產生對應該非連續導通模式的斜坡電壓VRAMP，所以閘極控制信號產生電路208可根據對應該非連續導通模式的斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，決定對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS的開啟時間TOND(如第4圖所示)。另外，閘極控制信號產生電路208接收到零交越信號ZCDS時，閘極控制信號產生電路208將重新致能對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS(如第5圖所示)。
請參照第6、9圖，第9圖是本發明的第五實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。第9圖的操作方法是利用第6圖的電源轉換器100和控制器600說明，詳細步驟如下：
步驟900： 開始；
步驟902： 控制信號產生電路202通過流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL，偵測閘極控制信號GCS的開啟時間；
步驟904： 閘極控制信號GCS的開啟時間是否大於該預定時間；如果是，進行步驟906；如果否，進行步驟914；
步驟906： 控制信號產生電路202產生控制信號CS；
步驟908： 斜坡電壓產生電路204根據定電流IF和電容2046，產生斜坡電壓VRAMP，進行步驟912和步驟918；
步驟910： 零交越信號產生電路206根據控制信號CS關閉；
步驟912： 閘極控制信號產生電路208根據控制信號CS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟902；
步驟914： 控制信號產生電路202不產生控制信號CS；
步驟916： 零交越信號產生電路206根據對應電流IL的電壓和第二參考電壓VREF2，產生零交越信號ZCDS；
步驟918： 閘極控制信號產生電路208根據零交越信號ZCDS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟902。
第9圖的實施例和第8圖的實施例的差別在於在步驟908中，如第6圖所示，斜坡電壓產生電路604是只利用第一電流源2042所提供的定電流IF對電容2046充電以產生斜坡電壓VRAMP(亦即斜坡電壓產生電路604不會改變斜坡電壓VRAMP的斜率)。另外，第9圖的實施例的其餘操作原理都和第8圖的實施例的操作原理相同，在此不再贅述。
請參照第7、10圖，第10圖是本發明的第六實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。第10圖的操作方法是利用第7圖的電源轉換器100和控制器700說明，詳細步驟如下：
步驟1000： 開始；
步驟1002： 控制信號產生電路202通過流經電源轉換器100的第一電感102和功率開關104的電流IL，偵測閘極控制信號GCS的開啟時間；
步驟1004： 閘極控制信號GCS的開啟時間是否大於該預定時間；如果是，進行步驟1006；如果否，進行步驟1014；
步驟1006： 控制信號產生電路202產生控制信號CS；
步驟1008： 當斜坡電壓產生電路204接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204根據定電流IF、可變電流IV和電容2046，產生斜坡電壓VRAMP；
步驟1010： 零交越信號產生電路206根據對應電流IL的電壓和第二參考電壓VREF2，產生零交越信號ZCDS，進行步驟1012和步驟1018；
步驟1012： 閘極控制信號產生電路208根據零交越信號ZCDS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟1002；
步驟1014： 控制信號產生電路202不產生控制信號CS；
步驟1016： 當斜坡電壓產生電路204未接收控制信號CS時，斜坡電壓產生電路204根據定電流IF和電容2046，決定斜坡電壓VRAMP；
步驟1018： 閘極控制信號產生電路208根據零交越信號ZCDS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS，跳回步驟1002。
第10圖的實施例和第8圖的實施例的差別在於在步驟1010中，如第7圖所示，當控制信號產生電路202產生控制信號CS時，零交越信號產生電路206不會關閉，以及在步驟1012和步驟1018中，閘極控制信號產生電路208都是根據零交越信號ZCDS、斜坡電壓VRAMP和補償電壓VCOMP，產生對應該非連續導通模式的閘極控制信號GCS。另外，第10圖的實施例的其餘操作原理都和第8圖的實施例的操作原理相同，在此不再贅述。
綜上所述，本發明所提供的應用於電源轉換器的控制器及其操作方法是利用該控制信號產生電路根據流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流，偵測該閘極控制信號的開啟時間，並於該閘極控制信號的開啟時間大於該預定時間時，產生該控制信號，以及利用該閘極控制信號產生電路根據該控制信號、與該控制信號有關的斜坡電壓和該補償電壓，產生對應該連續導通模式的閘極控制信號。另外，因為該控制器及該操作方法是利用該閘極控制信號的開啟時間偵測該輸入電壓的信息以決定是否切換該電源轉換器的操作模式(該非連續導通模式和該連續導通模式)，所以該控制器可不具有另用以偵測該輸入電壓的接腳。另外，相較於現有技術，本發明具有以下的優點：第一、因為流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流降低，所以該第一電感的磁通密度降低，導致該第一電感的磁利用率增加；第二、因為該第一電感的磁利用率增加，所以該電源轉換器的功率因素校正的效率增加；第三、因為流經該電源轉換器的第一電感和功率開關的電流降低，所以該電源轉換器的輸出功率略為增加。 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‧‧‧第一電感
104‧‧‧功率開關
106‧‧‧第二電感
200、600、700‧‧‧控制器
202‧‧‧控制信號產生電路
204、604‧‧‧斜坡電壓產生電路
206‧‧‧零交越信號產生電路
208‧‧‧閘極控制信號產生電路
209‧‧‧比較器
210‧‧‧電流偵測接腳
212‧‧‧閘極接腳
214‧‧‧被動元件
216‧‧‧補償接腳
218‧‧‧回授接腳
2042‧‧‧第一電流源
2044‧‧‧第二電流源
2046‧‧‧電容
CS‧‧‧控制信號
CCS‧‧‧電流控制信號
GCS‧‧‧閘極控制信號
GND‧‧‧地端
IL‧‧‧電流
IF‧‧‧定電流
IV‧‧‧可變電流
P‧‧‧波峰
PV‧‧‧預定電壓
TONC、TOND‧‧‧開啟時間
V‧‧‧波谷
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VCC‧‧‧供電電壓
VF‧‧‧回授電壓
VCOMP‧‧‧補償電壓
VRAMP‧‧‧斜坡電壓
VREF1‧‧‧第一參考電壓
VREF2‧‧‧第二參考電壓
ZCDS‧‧‧零交越信號
800-820、900-918、1000、1018‧‧‧步驟
第1圖是本發明第一實施例所提供的應用於電源轉換器的控制器的示意圖。 第2圖是說明輸入電壓的波峰和波谷的示意圖。 第3圖是說明閘極控制信號產生電路根據斜坡電壓和補償電壓，決定閘極控制信號的開啟時間的示意圖。 第4圖是說明對應該連續導通模式的閘極控制信號的開啟時間會小於對應該非連續導通模式的閘極控制信號的開啟時間的示意圖。 第5圖是說明當閘極控制信號產生電路接收到零交越信號時，閘極控制信號產生電路根據零交越信號重新致能對應該非連續導通模式的閘極控制信號的示意圖。 第6圖是本發明第二實施例所提供的應用於電源轉換器的控制器的示意圖。 第7圖是本發明第三實施例所提供的應用於電源轉換器的控制器的示意圖。 第8圖是本發明的第四實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。 第9圖是本發明的第五實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。 第10圖是本發明的第六實施例說明一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法的流程圖。

Claims (15)

  1. 一種應用於電源轉換器的控制器，包含： 一控制信號產生電路，用以當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，產生一控制信號；及 一閘極控制信號產生電路，耦接於該控制信號產生電路，其中當該閘極控制信號產生電路接收該控制信號時，該閘極控制信號產生電路產生對應該電源轉換器的一連續導通模式(Continuous Conduction Mode, CCM)的一閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，其中該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  2. 如請求項1所述的控制器，其中該控制信號產生電路偵測該閘極控制信號的開啟時間，且當該閘極控制信號的開啟時間大於一預定時間時，該控制信號產生該控制信號，其中該閘極控制信號的開啟時間對應該輸入電壓。
  3. 如請求項2所述的控制器，另包含： 一斜坡電壓產生電路，耦接於該控制信號產生電路和該閘極控制信號產生電路，其中當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓至該閘極控制信號產生電路，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓至該閘極控制信號產生電路。
  4. 如請求項3所述的控制器，其中該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定該閘極控制信號的開啟時間。
  5. 如請求項3所述的控制器，其中該可變電流是受該控制器外的一被動元件控制。
  6. 一種應用於電源轉換器的控制器，包含： 一控制信號產生電路，用以當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，產生一控制信號； 一斜坡電壓產生電路，耦接於該控制信號產生電路，其中當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓；及 一閘極控制信號產生電路，耦接於該斜坡電壓產生電路，其中該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定一閘極控制信號的開啟時間，且該閘極控制信號是對應該電源轉換器的一非連續導通模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)； 其中該閘極控制信號產生電路傳送該閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  7. 如請求項6所述的控制器，其中該可變電流是受該控制器外的一被動元件控制。
  8. 如請求項1或6所述的控制器，其中該電源轉換器是一功率因素校正(Power Factor Correction, PFC)升壓電源轉換器。
  9. 一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法，其中該控制器包含一控制信號產生電路和一閘極控制信號產生電路，該操作方法包含： 當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，該控制信號產生電路產生一控制信號；及 當該閘極控制信號產生電路接收該控制信號時，該閘極控制信號產生電路產生對應該電源轉換器的一連續導通模式的一閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，其中該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  10. 如請求項9所述的操作方法，其中該控制信號產生電路偵測該閘極控制信號的開啟時間，且當該閘極控制信號的開啟時間大於一預定時間時，該控制信號產生該控制信號，其中該閘極控制信號的開啟時間對應該輸入電壓。
  11. 如請求項10所述的操作方法，另包含： 一斜坡電壓產生電路，耦接於該控制信號產生電路和該閘極控制信號產生電路，其中當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓至該閘極控制信號產生電路，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓至該閘極控制信號產生電路。
  12. 如請求項11所述的操作方法，其中該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定該閘極控制信號的開啟時間。
  13. 如請求項11所述的操作方法，其中該可變電流是受該控制器外的一被動元件控制。
  14. 一種應用於電源轉換器的控制器的操作方法，其中該控制器包含一控制信號產生電路、一斜坡電壓產生電路和一閘極控制信號產生電路，該操作方法包含： 當輸入至該電源轉換器的輸入電壓大於一預定電壓時，該控制信號產生電路產生一控制信號； 當該斜坡電壓產生電路接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用一定電流、一可變電流和一電容產生一斜坡電壓，以及當該斜坡電壓產生電路未接收該控制信號時，該斜坡電壓產生電路利用該定電流和該電容產生該斜坡電壓；及 該閘極控制信號產生電路根據該斜坡電壓和對應該電源轉換器的輸出電壓的一補償電壓，決定一閘極控制信號的開啟時間，且該閘極控制信號是對應該電源轉換器的一非連續導通模式； 其中該閘極控制信號產生電路傳送該閘極控制信號至該電源轉換器的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  15. 如請求項14所述的操作方法，其中該可變電流是受該控制器外的一被動元件控制。
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