TW202046604A - 準諧振自動調諧控制器 - Google Patents

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Abstract

一種準諧振自動調諧控制器包括一零電壓交叉偵測電路及具有一查找表之一穀值調諧有限狀態機。該零電壓交叉偵測電路接收一參考電壓且接收來自一輔助繞組之一輔助信號。該零電壓交叉偵測電路產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時具有多個脈衝。該穀值調諧有限狀態機基於該比較信號產生一分裂脈衝寬度，將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在該查找表中，根據該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓，在該輔助信號小於該參考電壓之情況下等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段，且在等待該時間段之後產生一穀值點信號。

Description

準諧振自動調諧控制器
相關申請案之交叉引用
本申請案主張在2019年10月25日申請之美國非臨時申請案第16/663,626號之優先權，該美國非臨時申請案主張在2019年4月12日申請之美國臨時申請案第62/833,076號之優先權權益，所有申請案係以全文引用方式併入本文中。
本發明係有關於準諧振自動調諧控制器。
返馳式轉換器在現代電源中係常見的且用於交流(「AC」)至直流(「DC」)轉換及在電源之輸入端與輸出端之間具有電流隔離的DC至DC轉換兩者中。一般而言，返馳式轉換器係具有感應裝置之電力轉換器，該感應裝置經分裂以形成提供電流隔離之變壓器。一般而言，返馳式轉換器具有初級側及次級側，其中返馳式轉換器之初級側包括一開關(諸如例如電晶體)且次級側包括另一開關(諸如例如二極體)以對由返馳式轉換器之次級側產生之電流整流。在操作中，返馳式轉換器通常在開關模式下操作，該開關模式定期地接通及斷開供應電流至感應裝置之初級側開關(「主開關」)。
一般而言，返馳式轉換器中之電力損耗可包括傳導損耗以及開關損耗。此等電力損耗可降低返馳式轉換器之效率且繼而產生熱，產生之熱致使返馳式轉換器之溫度接近及/或超過返馳式轉換器之峰值操作溫度。因此，返馳式轉換器中之電力損耗可不利地影響返馳式轉換器之有效及/或安全操作。為了減少此等電力損耗中之一些，返馳式轉換器可以在準諧振開關模式下操作以減少主開關處之開關損耗且因而提高返馳式轉換器之效率且降低主開關之操作溫度。
藉由返馳式轉換器之電感及寄生電容產生之準諧振振盪信號通常包括峰值(區域電壓最大值)及穀值(區域電壓最小值)，谷值對應於當主開關之汲極電壓係最小值時的時間。一般地，準諧振開關返馳式轉換器使用控制器裝置或電路以控制開關之操作，因此藉由在穀值出現在準諧振信號中時接通開關而將開關損耗減至最少。
在一些實施例中，一種準諧振自動調諧控制器包括一零電壓交叉偵測電路及具有一查找表之一穀值調諧有限狀態機。該零電壓交叉偵測電路經組態以接收一參考電壓且接收來自一輔助繞組之一輔助信號。該輔助信號包括多個振盪漣波，且該多個振盪漣波中之每一振盪漣波具有一峰值點及穀值點。該零電壓交叉偵測電路產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時包括多個脈衝。該多個脈衝中之每一脈衝具有一脈衝寬度，該脈衝寬度對應於該多個振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期。該穀值調諧有限狀態機經組態以判定該比較信號之該多個脈衝中之每一脈衝之該脈衝寬度且自每一脈衝寬度產生一分裂脈衝寬度。該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之一四分之一週期。該穀值調諧有限狀態機將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在該查找表中，且根據該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓。該穀值調諧有限狀態機在該輔助信號小於該參考電壓之情況下等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段，且在等待該時間段之後產生一穀值點信號。
在一些實施例中，一種方法包括接收一參考電壓及接收來自一返馳式轉換器之一輔助繞組之一輔助信號。該輔助信號包括多個振盪漣波。該多個振盪漣波中之每一振盪漣波具有峰值點及穀值點。產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時包括多個脈衝。該多個脈衝中之每一脈衝具有一脈衝寬度，該脈衝寬度對應於該多個振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期。判定該比較信號之該多個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度。自每一脈衝寬度產生一分裂脈衝寬度，該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之一四分之一週期。將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在一查找表中。該方法進一步包括根據該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓，且在該輔助信號小於該參考電壓之情況下等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段。在等待該時間段之後產生一穀值點信號。
在一些實施例中，一種屬於具有一主開關之一返馳式轉換器的初級側控制器包括與一輔助繞組信號通信之一準諧振自動調諧控制器。該準諧振自動調諧控制器經組態以自由該輔助繞組產生之一輔助信號產生一穀值點信號。一混合信號控制器與該準諧振自動調諧控制器信號通信。該混合信號控制器經組態以接收該穀值點信號且作為回應產生一脈寬調變(「pulse width modulated；PWM」)信號。一閘極驅動器驅動該主開關且與該主開關及該混合信號控制器信號通信。該閘極驅動器經組態以接收該PWM信號且產生一閘極驅動器信號。
本發明之其他裝置、設備、系統、方法、特徵及優點在檢查以下諸圖及詳細描述之後對熟習此項技術者而言將顯而易見或將變得顯而易見。希望所有此等額外裝置、設備、系統、方法、特徵及優點包括在說明書中，在本發明之範疇內，且受隨附申請專利範圍保護。
在以下描述中，使用類似元件符號來識別類似元件。此外，圖式意欲以圖解方式說明實例實施例之主要特徵。圖式不欲描繪實際實施例之每一個特徵。
本文中揭示一返馳式轉換器之一準諧振自動調諧控制器，該準諧振自動調諧控制器用於準確地偵測在跨越廣泛範圍之輸入電壓(例如，在85伏特至265伏特之間)、跨越廣泛範圍之輸出電壓(例如，在3伏特至24伏特之間)且跨越廣泛範圍之輸出負載電流操作條件的準諧振操作期間之電壓穀值點。
對於返馳式轉換器中之準諧振操作，準確地偵測準諧振信號之電壓穀值點(即，區域電壓最小值)常常合乎需要。此係因為在返馳式轉換器之準諧振操作期間，返馳式轉換器之初級側開關(「主開關」)在主開關之汲極電壓達到最小時理想地開關。在主開關之汲極電壓達到最小時開關該開關改良電力處理效率，減小半導體開關上之電壓應力，且減少電磁干擾。然而，目前常常難以準確地偵測跨越廣泛範圍之返馳式轉換器輸入電壓(例如，85 VAC至265 VAC)、輸出電壓(例如，3 VDC至24 VDC)且跨越變化之輸出負載以準諧振導通模式操作的返馳式轉換器之主開關汲極電壓穀值點。
一些已知之相關方法通常需要藉由利用外部組件之手動調諧。此等已知方法對由返馳式轉換器之輸入電壓及輸出電壓之變化引起的準諧振週期變化敏感。
為了跨越變化之輸入及輸出條件在穀值點處準確地接通主開關，且在諸如閘極驅動器傳播、穀值偵測器轉換及處理延遲及可變準諧振週期(例如，在近似800ns至2500ns之間)之系統延遲存在的情況下，本文中揭示一自適應/預測性穀值偵測方法。
作為準確地偵測電壓穀值點之結果，準諧振自動調諧控制器藉由在主開關之汲極電壓最小時開關返馳式轉換器之主開關來允許返馳式轉換器之準諧振操作之最佳實施。結果，準諧振自動調諧控制器允許改良之AC至DC電力轉換效率、半導體開關上的減小之電壓應力及減少之電磁干擾。此外，準諧振自動調諧控制器實現此等目標而不需要手動地調諧外部組件或對準諧振週期變化敏感。
一般而言，準諧振自動調諧控制器之操作原理包括使用由返馳式轉換器之輔助繞組產生之輔助信號來量測準諧振信號之多個振盪漣波之半週期。半週期係使用初級側控制器之零電壓交叉偵測電路量測。將偵測到之準諧振半週期轉換成四分之一週期(即，分裂脈衝寬度)且儲存在查找表(LUT) (例如，在記憶體裝置中)中。在此實例中，振盪漣波之每一四分之一週期對應於振盪漣波之穀值點(即，第一穀值點、第二穀值點、第三穀值點等)。在返馳式轉換器的後續開關循環期間，當準諧振自動調諧控制器偵測到開關操作所在之所要穀值之零電壓交叉(即，在第一穀值、第二穀值、第三穀值等處)時，準諧振自動調諧控制器在產生表示輔助信號(即，準諧振信號)之對應振盪漣波之估計穀值點的穀值點信號之前等待量測的一個四分之一週期。若返馳式轉換器在準諧振信號之第一穀值處排他地開關，則準諧振自動調諧控制器可能不能量測整個準諧振半週期。因此，在一些實例中，若準諧振自動調諧控制器判定返馳式轉換器之主開關在準諧振信號之第一穀值點處已排他地打開持續返馳式轉換器之一臨限數目個先前開關循環，則準諧振自動調諧控制器可操作以定期地強迫返馳式轉換器在準諧振信號之第二(或稍後)穀值點處開關持續一或多個後續開關循環，以量測準諧振半週期。舉例而言，在判定返馳式轉換器在準諧振信號之第一穀值點處已排他地打開持續前255個開關循環之後，準諧振自動調諧控制器可強迫返馳式轉換器在準諧振信號之第二穀值點處打開持續一或多個開關循環，每隔255個開關循環一次。
轉至圖1，根據本發明展示返馳式轉換器102之初級側控制器100之實例實施的示意圖。在操作中，返馳式轉換器102接收輸入電壓(「VIn 」) 142且產生輸出電壓(「VOut 」) 144。在此實例中，初級側控制器100包括準諧振自動調諧控制器104、混合信號控制器106及閘極驅動器108。混合信號控制器106與準諧振自動調諧控制器104及閘極驅動器108兩者信號通信。
在此實例中，返馳式轉換器102包括初級側電路110、次級側電路112及輔助電路148。輔助電路148通常包括變壓器114之輔助繞組150、輔助接地152、第一分壓器電阻器154、第二壓器電阻器156、串聯二極體158、調壓器(例如，LDO) 160及電容器162、164。初級側電路110及次級側電路112經由變壓器114信號通信，該變壓器具有初級繞組116、次級繞組118、輔助繞組150及鐵心120。初級繞組116係初級側電路110之部分，且次級繞組118係次級側電路112之部分。初級側電路110包括主開關122、電流感測電阻器134及一減振器電路，該減振器電路包括電阻器128、電容器130及二極體132。亦展示變壓器114之磁化電感124之表示及寄生電感126之表示。初級繞組116、電容器130及二極體132與主開關122之汲極136信號通信。電流感測電阻器134與主開關122之源極138及初級側接地140信號通信。在此實例中，主開關122係可為金屬氧化物半導體場效電晶體(「metal-oxide semiconductor field-effect transistor；MOSFET」)之場效電晶體(「field-effect transistor；FET」)。
初級側控制器100與輔助電路148、主開關122及初級側電路110之電壓輸入端信號通信。特別地，主開關122之閘極146與閘極驅動器108信號通信。初級側控制器100接收輸入電壓VIn 142、表示通過主開關122之電流的電壓Vsns 191、回饋信號190、操作電壓193及來自輔助繞組150之輔助信號196。初級側控制器100與用於接收操作電壓193之調壓器160及用於接收輔助信號196之分壓器電阻器154及156信號通信。
初級側控制器100亦與光耦合器180信號通信。在此實例中，自次級側電路112至初級側電路110之回饋係由光耦合器180結合齊納二極體182及分別包括第一、第二、第三及第四電阻器183、184、185及186之電阻網絡提供。光耦合器180包括LED 187及光電電晶體188。光電電晶體188與初級側控制器100及接地189信號通信。在操作中，光耦合器180將回饋信號190提供至初級側控制器100，該回饋信號指示是否需要經由變壓器114將更多或更少電力自初級側電路110轉移至次級側電路112。
次級側電路112包括次級繞組118、次級側開關166、電容器168、次級側接地170及次級側控制器172。次級側控制器172與次級側開關166之閘極174、汲極176及源極178及次級側接地170信號通信。在此實例中，次級側開關166亦可為FET，諸如MOSFET。次級側控制器172亦經組態以接收VOut 144。
在操作之一實例中，混合信號控制器106藉由產生將傳遞至閘極驅動器108之脈寬調變(「PWM」)信號192來控制主開關122之操作。PWM信號192由閘極驅動器108接收且經轉換成驅動電壓信號194，該驅動電壓信號將注入至主開關122之閘極146中且接通或斷開主開關122。將接通主開關122及斷開主開關122之序列視為返馳式轉換器102之開關循環。閘極驅動器108可為一電路、裝置或組件，該電路、裝置或組件包括用於將為數位信號之PWM信號192轉換成能夠驅動主開關122之驅動電壓信號194的電路系統。在此實例中，PWM信號192亦傳遞至準諧振自動調諧控制器104。準諧振自動調諧控制器104將PWM信號192用作穀值偵測重設觸發。準諧振自動調諧控制器104經由分壓器電阻器154及156自輔助繞組150接收輔助信號196。作為回應，準諧振自動調諧控制器104產生傳遞至混合信號控制器106之穀值點信號198 (即，指示穀值已出現之信號)。混合信號控制器106接著利用穀值點信號198以判定何時應開關主開關122。一般熟習此項技術者將瞭解，在設計開關模式電源時，設計者試圖藉由嘗試在汲極與源極之間的電壓(「VDS 」)處在電壓穀值(即，處於最小電壓位準)時開關主開關122而將開關模式電源之效率最大化。因而，混合信號控制器106將主開關122之開關時間最佳化為在穀值點處出現。
在圖2中，根據本發明展示準諧振自動調諧控制器104之實施之一實例的示意圖。在此實例中，準諧振自動調諧控制器104包括與穀值調諧有限狀態機202信號通信之零電壓交叉偵測電路200。零電壓交叉偵測電路200包括比較電路204、第一分壓器網路206、第二分壓器網路208及串聯電容器210。比較電路204可實施為包括反相端子212及非反相端子214之運算放大器(「op-amp」)。第一分壓器網路206包括耦接至接地節點220之分壓器電阻器216、218。第二分壓器網路208包括耦接至接地節點220之分壓器電阻器222、224。在此實例中，第一分壓器網路206之分壓器電阻器216、218及串聯電容器210與比較電路204之反相端子212信號通信。第二分壓器網路208之分壓器電阻器222、224與比較電路204之非反相端子214信號通信。比較電路204之輸出端子226與穀值調諧有限狀態機202信號通信。
穀值調諧有限狀態機202係有限狀態機(亦被稱為「狀態機」)，有限狀態機係在任何給定時間處於有限數目個狀態中之恰好一個狀態之裝置。有限狀態機可回應於外部輸入自一個狀態變至另一狀態且藉由有限狀態機之狀態的清單、有限狀態機之初始狀態及每一變遷(即，自一個狀態至另一狀態之變化)之條件定義。穀值調諧有限狀態機202可實施為數位電路，該數位電路可包括可程式化邏輯裝置、可程式化邏輯控制器、邏輯閘及正反器或繼電器。作為一實例，穀值調諧有限狀態機202可包括用於儲存狀態變數之暫存器、判定狀態變遷之組合邏輯之區塊及判定穀值調諧有限狀態機202之輸出的組合邏輯之第二區塊。
在此實例中，穀值調諧有限狀態機202包括如所示地連接的脈衝寬度查找表(「LUT」) 228及組合邏輯電路系統(「邏輯電路」) 234。亦展示組合邏輯電路系統234之簡化實例操作視圖235以說明穀值點信號(「ValleyPoint」) 198之產生。
在高位準下，穀值調諧有限狀態機202量測在返馳式轉換器102之主開關122之汲極節點處出現的準諧振波形之半週期之持續時間。穀值調諧有限狀態機202使用量測之半週期(即，半脈衝寬度)以判定準諧振波形之四分之一週期(即，分裂脈衝寬度) 1/4TQRperiod (n) (例如，使用除法器電路)，且將對應於四分之一週期之每一持續時間儲存在脈衝寬度LUT 228中。在下一次偵測到準諧振波形之零交叉時，(即，在返馳式轉換器102的後續開關循環期間)，穀值調諧有限狀態機202在發出穀值點信號之前等待對應於脈衝寬度LUT 228中之儲存的持續時間之持續時間(1/4TQRperiod (n)) (即，對應於先前判定之四分之一週期的持續時間)。穀值點信號(ValleyPoint 198)由混合信號控制器106使用以控制主開關122之開關時間，使得主開關122之汲極節點處的電壓處在對應於準諧振波形之所要穀值之電壓最小值。舉例而言，若在後續開關循環期間，在判定對應於開關操作所在之所要穀值(例如，第一穀值、第二穀值、第三穀值等)之零交叉已出現之後，穀值調諧有限狀態機202在發出穀值點信號(ValleyPoint 198)之前等待對應於判定之穀值點的持續時間。
在此實例中，脈衝寬度LUT 228係記憶體模組、可程式化邏輯電路或另一組件內之查找表。邏輯電路234可操作以判定脈衝寬度(例如，使用一計數器電路區塊)，分割判定之脈衝寬度(例如，使用除法器電路區塊)，產生延遲脈衝(例如，使用延遲電路區塊)，以及可操作以執行其他操作。
舉例而言，邏輯電路234可操作以對一時間長度計數，該時間長度對應於由比較電路204產生之比較信號(「compQr」) 236的多個脈衝中之每一脈衝之脈衝寬度。
在返馳式轉換器102之操作期間，感應電流在輔助繞組150處形成，由此在輔助繞組150上產生輔助電壓Vaux(t) 195。輔助電壓Vaux(t) 195藉由分壓器電阻器154、156 (展示於圖1中)分割以產生由零電壓交叉偵測電路200接收之輔助信號196。串聯電容器210 (展示於圖2中)消除輔助信號196之任何DC分量。第一分壓器網路206使輔助信號196之剩餘AC分量偏移自源極電壓(「VCC 」) 242 (例如，操作電壓193)產生之DC分量以產生偏移輔助信號244，該偏移輔助信號傳遞至比較電路204之反相端子212。偏移輔助信號244 (「VauxOffset」)可表示為： VauxOffset = H × Vaux(t) + VDC (等式1) 其中H係由分壓器電阻器154、156及216、218產生之純量，Vaux(t)係由輔助繞組150產生之輔助電壓Vaux(t) 195，且VDC 係藉由用第一分壓器網路206分割VCC 242產生之偏移電壓。在比較電路204之反相端子212處接收所得的偏移輔助信號VauxOffset 244。
第二分壓器網路208藉由分壓器電阻器222、224來分割VCC 242以產生具有DC電壓值VDC 之比較參考信號246。在比較電路204之非反相輸入端接收比較參考信號246。比較電路204將在比較電路204之反相及非反相端子212、214接收到之信號進行比較以產生比較信號compQr 236。因此，在VCC 242可波動之例子中，VauxOffset 244之DC偏移及比較參考信號246之DC電壓位準兩者將對應地波動。
在此實例中，輔助信號196之AC分量包括準諧振波形之一系列振盪漣波，由此該系列振盪漣波之每一振盪漣波具有峰值點及穀值點。一般熟習此項技術者將瞭解，輔助信號196中之此等振盪漣波係主開關122之汲極136 (即，VDS )處的準諧振振盪之結果。此等振盪係由返馳式轉換器102中之電路之寄生電感及電容造成。
在一些實施例中，分壓器電阻器216具有等於分壓器電阻器222之電阻值的電阻值。類似地，在此等實施例中，分壓器電阻器218具有等於分壓器電阻器224之電阻值的電阻值。因而，比較參考信號246之DC電壓值VDC 等於偏移輔助信號244之DC偏移值VDC 。此外，偏移輔助信號244之AC分量高於及低於VDC 交替，使得VDC 可被視為偏移輔助信號244之「零參考」。因而，當偏移輔助信號244之AC分量自高於VDC 之電壓位準過渡至低於VDC 之電壓位準或自低於VDC 之電壓位準過渡至高於VDC 之電壓位準時，該過渡被視為「零交叉」。
比較電路204將偏移輔助信號244與比較參考信號246進行比較以產生比較信號compQr 236。比較信號compQr 236係一數位信號，該數位信號在偏移輔助信號244具有小於或等於比較參考信號246之電壓值的情況下具有正值(即，數位1)，且在在偏移輔助信號244具有大於比較參考信號246之電壓值的情況下不具有脈衝(即，數位0)。比較信號compQr 236由脈衝寬度LUT 228及邏輯電路234兩者接收。在此實例中，比較信號compQr 236之脈衝具有對應於偏移輔助信號244之振盪漣波之半週期的脈衝寬度。此對應出現，因為比較信號compQr 236脈衝之每一脈衝在振盪漣波使偏移輔助信號244之電壓值下降至或低於比較參考信號246 (即，VDC )時開始，且在振盪漣波使偏移輔助信號244之電壓值升高超過比較參考信號246時結束。
脈衝寬度LUT 228使用比較信號compQr 236之脈衝持續時間以判定且儲存對應於偏移輔助信號244之振盪漣波之四分之一週期的持續時間(即，振盪漣波之半週期持續時間的一半)。偏移輔助信號244之每一四分之一週期對應於偏移輔助信號244之電壓最小值(即，穀值)的估計位置(即，第一穀值、第二穀值、第三穀值等)。
下一次偵測到到谷值時，在返馳式轉換器102的後續開關循環中，邏輯電路234將穀值偵測信號valley(n) 240發送至脈衝寬度LUT 228。脈衝寬度LUT 228將延遲值1/4TQRperiod (n) 238傳輸至邏輯電路234。在自穀值偵測信號valley(n) 240起對應於1/4TQRperiod (n)之持續時間之後，邏輯電路234將穀值點(「ValleyPoint」) 198信號傳輸至混合信號控制器106，該混合信號控制器基於穀值點信號198開關主開關122。在接收到後續PWM信號192後，穀值點偵測由邏輯電路234重設。在一些實施例中，若準諧振自動調諧控制器104判定返馳式轉換器102之主開關122在準諧振信號之第一穀值點處已排他地開關持續返馳式轉換器102之一臨限數目個先前開關循環(例如，63個開關循環、127個開關循環、255個開關循環、511個開關循環等)，則準諧振自動調諧控制器104可操作以強迫返馳式轉換器102在準諧振信號之第二(或稍後)穀值點處開關持續一或多個後續開關循環，以量測準諧振半週期。在一些實施例中，藉由準諧振自動調諧控制器104判定返馳式轉換器102在準諧振信號之第一穀值點處已排他地開關持續返馳式轉換器102之一臨限數目個先前開關循環係由穀值調諧有限狀態機202執行。在一些此等實施例中，藉由準諧振自動調諧控制器104判定返馳式轉換器102在準諧振信號之第一穀值點處已排他地開關持續返馳式轉換器102之一臨限數目個先前開關循環係由組合邏輯電路系統234執行。
轉至圖3A，根據本發明展示由輔助繞組150產生之實例輔助電壓Vaux (t) 195之圖表300。輔助電壓Vaux (t) 195之圖表300圖示為電壓與時間，其中圖表300自低電壓-Vin /trvin 改變至高電壓Vout /traux ，其中trvin 係變壓器114之初級對次級匝數比，且traux 係變壓器114之輔助對次級匝數比。在此實例中，輔助電壓Vaux (t) 195展示為具有第一穀值點310、第二穀值點312、第三穀值點313、第一峰值314及第二峰值316。輔助信號196之振盪漣波在高電壓Vout /traux 與第二低電壓-Vout /traux 之間改變。第一穀值點310具有等於-Vout /traux 之電壓值。因為輔助電壓Vaux (t) 195之振盪減幅，所以後續振盪漣波將具有大於第二低電壓-Vout /traux 之穀值點及低於高電壓Vout /traux 之峰值。
在此實例中，輔助電壓Vaux (t) 195在小於0之低電壓-Vin /trvin 開始且接著在主開關122斷開之後升高至高電壓Vout /traux 。輔助電壓Vaux (t) 195在第一時間t1 變遷跨越0V位準且接著藉由在第二時間t2 再次跨越0V位準而下降至第二低電壓-Vout /traux 。輔助電壓Vaux (t) 195在對應於第一穀值點310之第三時間t3 到達第二低電壓-Vout /traux 。輔助電壓Vaux (t) 195接著藉由在第四時間t4 跨越0V位準而再次升高至近似高電壓Vout /traux 。輔助電壓Vaux (t) 195接著藉由在第五時間t5 跨越0V位準而再次下降至第二穀值點312。輔助電壓Vaux (t) 195接著藉由在第六時間t6 跨越0V位準而再次升高至低於高電壓Vout /traux 之電壓。輔助電壓Vaux (t) 195接著藉由在第七時間t7 跨越0V位準而再次下降。在第八時間t8 ，主開關122接通且輔助電壓Vaux (t) 195返回至低電壓-Vin /trvin 。
在圖3B中，根據本發明展示由零電壓交叉偵測電路200產生之實例偏移輔助信號VauxOffset 244之圖表336。偏移輔助信號VauxOffset 244之圖表336圖示為電壓與時間。如先前所論述，偏移輔助信號VauxOffset 244具有與輔助電壓Vaux (t) 195相同之波形形狀，儘管具有減弱之振幅及一DC偏移VDC 。因而，偏移輔助信號VauxOffset 244高於及低於DC偏移VDC 改變而非高於及低於0V改變。在本發明中，偏移輔助信號VauxOffset 244跨越DC偏移VDC 仍被視為零交叉，此係因為該跨越對應於由輔助繞組150產生之輔助電壓Vaux (t) 195之實際零交叉。在此實例中，偏移輔助信號244 VauxOffset之零交叉與輔助電壓Vaux (t) 195之零交叉同時出現。
在圖3C中，根據本發明展示由零電壓交叉偵測電路200產生之實例比較信號compQr 236之圖表340。比較信號compQr 236之圖表340圖示為邏輯值(即，數位1或0)與圖3A及圖3B所示之相同時間跨度。在此實例中，比較信號compQr 236包括第一脈衝344、第二脈衝346、第三脈衝348及第四脈衝350。第一脈衝344對應於指示偏移輔助信號244在t1 之前小於VDC 之比較(藉由比較電路204)。第二脈衝346對應於指示偏移輔助信號244在t2 與t4 之間小於VDC 之比較。第三脈衝348對應於指示偏移輔助信號244在t5 與t6 之間小於VDC 之比較，且第四脈衝350對應於指示偏移輔助信號244在t7 之後小於VDC 之比較。在此實例中，第二脈衝346具有對應於第一穀值之第一半週期354 (展示於圖3A中)之第一脈衝寬度352，且第三脈衝348具有對應於第二穀值之第二半週期358 (展示於圖3A中)之第二脈衝寬度356。在此實例中，第一四分之一週期360對應於第一脈衝寬度352之一半，且第二四分之一週期362對應於第二脈衝寬度356之一半。第一穀值點310位於離開t2 第一四分之一週期360 (即，第一分裂脈衝寬度)處，且第二穀值點312位於離開t5 第二四分之一週期362 (即，第二分裂脈衝寬度)處。在此實例中，主開關122在離開t7 第三四分之一週期364 (在第三穀值點313)處接通。
轉至圖3D，根據本發明展示由準諧振自動調諧控制器104產生之穀值點信號(「ValleyPoint」) 198之圖表366。穀值點信號198之圖表366圖示為邏輯值(例如，數位1或0)與圖3A至圖3C所示之相同時間跨度。
穀值點信號198之圖表366展示第一脈衝370、第二脈衝372及第三脈衝374。該三個脈衝370、372及374比比較信號compQr 236之三個脈衝346、348及350短，且在偏移輔助信號VauxOffset 244之四分之一週期時間處開始。即，第一脈衝370在離開t2 第一四分之一週期360處開始，第二脈衝372在離開t5 第二四分之一週期362處開始，且第三脈衝374在離開t7 第三四分之一週期364處開始。因而，第一脈衝370、第二脈衝372及第三脈衝374分別對應於真正的第一穀值點310、第二穀值點312及第三穀值點313。
圖4係圖示根據本發明的準諧振自動調諧控制器104之操作之實例程序400之一部分的流程圖。程序400藉由接收402來自輔助繞組150之偏移輔助信號VauxOffset 244及比較參考信號246開始。如先前所論述，偏移輔助信號VauxOffset 244包括一系列振盪漣波(即，準諧振信號)，其中該系列振盪漣波中之每一振盪漣波具有峰值點及穀值點。程序400接著將偏移輔助信號VauxOffset 244與比較參考信號246進行比較404以產生比較信號compQr 236，該比較信號在偏移輔助信號VauxOffset 244小於比較參考信號246時包括一系列脈衝，其中該系列脈衝中之每一脈衝具有對應於該系列振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期的脈衝寬度。如先前所論述，偏移輔助信號244與具有DC偏移VDC ­之輔助信號196及增益/衰減因數H 相關。程序400接著判定406比較信號compQr 236之該系列脈衝中之每一脈衝的脈衝寬度，自每一脈衝寬度產生408一分裂脈衝寬度，其中該分裂脈衝寬度對應於振盪漣波之四分之一週期，即脈衝寬度之一半，且接著將每一脈衝之分裂脈衝寬度儲存410在脈衝寬度LUT 228中。在後續開關循環中，程序400接著使用比較信號判定412偏移輔助信號244小於比較參考信號246 (即，例如在主開關122的後續開關循環中已偵測到另一穀值)。若偏移輔助信號244不小於比較參考信號246，則程序400重複步驟402至412。若偏移輔助信號244反而小於比較參考信號246 (即，在後續開關循環期間等於所要穀值)，則程序400等待414對應於儲存於脈衝寬度LUT 228中之四分之一脈衝寬度之一時間段。程序400接著在等待該時間段之後產生416穀值點信號198，且程序400重複。
在此實例中，產生404比較信號compQr 236之步驟包括子步驟，該等子步驟包括：利用串聯電容器210自輔助信號196移除DC電壓；添加參考電壓以產生偏移輔助信號244；及藉由將偏移輔助信號VauxOffset 244與比較參考信號246進行比較來產生比較信號compQr 236。如先前所論述，比較信號compQr 236包括指示當偏移輔助信號VauxOffset 244小於比較參考信號246時的該系列脈衝。此外，判定406脈衝寬度之步驟包括對一時間長度計時，該時間長度對應於比較信號compQr 236之該系列脈衝中之每一脈衝的脈衝寬度，其中該時間長度對應於振盪漣波之半週期。此外，產生408分裂脈衝寬度之步驟包括將每一脈衝寬度一分為二以產生分裂脈衝寬度，其中分裂脈衝寬度對應於振盪漣波之四分之一週期。
熟習此項技術者將瞭解，初級側控制器100、返馳式轉換器102及準諧振自動調諧控制器104之電路、組件、模組及/或裝置或與初級側控制器100、返馳式轉換器102及準諧振自動調諧控制器104相關聯之電路、組件、模組及/或裝置係描述為彼此信號通信，其中信號通信係指電路、組件、模組及/或裝置之間的允許電路、組件、模組及/或裝置傳遞及/或接收來自另一電路、組件、模組及/或裝置之信號及/或資訊的任何類型之通信及/或連接。通信及/或連接可沿著電路、組件、模組及/或裝置之間的允許信號及/或資訊自一個電路、組件、模組及/或裝置傳遞至另一電路、組件、模組及/或裝置之任何信號路徑，且包括無線或有線信號路徑。信號路徑可為實體的，諸如例如導電線、電磁波導、纜線、附接及/或電磁或機械耦接之端子、半導體或介電質材料或裝置或其他類似的實體連接或耦接。另外，信號路徑可為非實體的，諸如自由空間(在電磁傳播之情況下)或經由數位組件之資訊路徑，其中通信資訊係以變化之數位格式自一個電路、組件、模組及/或裝置傳遞至另一電路、組件、模組及/或裝置而不經由直接電磁連接來傳遞。
將理解，在不背離本發明之範疇的情況下，可改變本發明之各種態樣或細節。描述並非詳盡的且不將主張之發明限於所揭示之精確形式。此外，先前描述僅用於說明目的且不用於限制目的。修改及變化根據以上描述係可能的，或可自實踐本發明獲取。申請專利範圍及其等效物界定本發明之範疇。
在實施之一些替代性實例中，區塊中所說明之該或該等功能可不按圖中說明之次序出現。舉例而言，在一些情況下，連續展示之兩個區塊可實質上同時地執行，或視涉及之功能性而定，該等區塊有時可以相反次序執行。而且，除了流程圖或方塊圖中所圖示之區塊之外，亦可添加其他區塊。
關於實施之不同實例之描述已出於說明及描述之目的而呈現，且不欲為詳盡的或限於所揭示形式之實例。一般熟習此項技術者將瞭解許多修改及變化。此外，與其他所要實例相比，實施之不同實例可提供不同特徵。選擇且描述所選之該或該等實例以最好地解釋該等實例之原理、實際應用且使得其他一般熟習此項技術者能夠將關於具有各種修改之各種實例之揭示內容理解為適合期望之特定用途。
此外，已詳細參考所揭示發明之實施之實例，該等實例中之一或多個實例已在附圖中圖示。每一實例已藉由解釋本發明技術之方式提供，而非作為本發明技術之限制。儘管說明書已關於本發明之實施之特定實例詳細地描述，但將瞭解，熟習此項技術者在理解前述內容後可容易想到實施之此等實例之替代例、變化及等效物。舉例而言，圖示或描述為實施之一個實例之部分的特徵可用於另一實施之實例以產生實施之又一實例。因此，希望本發明標的覆蓋在隨附申請專利範圍及其等效物之範圍內的所有此等修改及變化。在不背離在隨附申請專利範圍中更特定地陳述之本發明之範疇的情況下，本發明之此等及其他修改及變化可由熟習此項技術者來實踐。此外，熟習此項技術者將瞭解，先前描述僅作為例子且不欲限制本發明。
100:初級側控制器 102:返馳式轉換器 104:準諧振自動調諧控制器 106:混合信號控制器 108:閘極驅動器 110:初級側電路 112:次級側電路 114:變壓器 116:初級繞組 118:次級繞組 120:鐵心 122:主開關 124:磁化電感 126:寄生電感 128,183,184,185,186:電阻器 130,162,164,168:電容器 132:二極體 134:電流感測電阻器 136,176:汲極 138,178:源極 140:初級側接地 142:輸入電壓(「VIn 」) 144:輸出電壓(「VOut 」) 146,174:閘極 148:輔助電路 150:輔助繞組 152:輔助接地 154:第一分壓器電阻器 156:第二分壓器電阻器 158:串聯二極體 160:調壓器 166: 次級側開關 170:次級側接地 172:次級側控制器 180:光耦合器 182:齊納二極體 187: LED 188:光電電晶體 189:接地 190:回饋信號 191:電壓Vsns 192:脈寬調變(「PWM」)信號 193:操作電壓 194:驅動電壓信號 195:輔助電壓Vaux(t) 196:輔助信號 198:穀值點信號/ValleyPoint 200:零電壓交叉偵測電路 202:穀值調諧有限狀態機 204:比較電路 206:第一分壓器網路 208:第二分壓器網路 210:串聯電容器 212:反相端子 214:非反相端子 216,218,222,224:分壓器電阻器 220:接地節點 226:輸出端子 228:脈衝寬度查找表(LUT) 234:邏輯電路 235:簡化實例操作視圖 236:比較信號compQr 238:延遲值1/4TQRperiod(n) 240:穀值偵測信號valley(n) 242:源極電壓(「VCC 」) 244:偏移輔助信號(「VauxOffset」) 246:比較參考信號 300,336,340,366:圖表t1 ,t2 ,t3 ,t4 ,t5 ,t6 ,t7 ,t8 :時間 310:第一穀值點 312:第二穀值點 313:第三穀值點 314:第一峰值 316:第二峰值 344:第一脈衝 346:第二脈衝 348:第三脈衝 350:第四脈衝 352:第一脈衝寬度 354:第一半週期 356:第二脈衝寬度 358:第二半週期 360:第一四分之一週期 362:第二四分之一週期 364:第三四分之一週期 370:第一脈衝 372:第二脈衝 374:第三脈衝 400:程序 402,404,406,408,410,412,414,416:步驟
本發明可藉由參考以下諸圖更好地理解。在該等圖中，相似元件符號在不同視圖中表示對應部分。
圖1係根據本發明之實例返馳式轉換器之示意圖。
圖2係根據本發明的圖1所示之實例準諧振自動調諧控制器之示意圖。
圖3A係根據本發明的圖1所示之由輔助繞組產生之實例輔助信號的圖表。
圖3B係根據本發明的圖2所示之由零電壓交叉偵測電路產生之實例偏移輔助信號的圖表。
圖3C係根據本發明的圖2所示之由零電壓交叉偵測電路產生之實例比較信號的圖表。
圖3D係根據本發明的圖1及圖2所示之由準諧振自動調諧控制器產生之實例穀值點信號的圖表。
圖4係圖示根據本發明的關於圖1及圖2所示之準諧振自動調諧控制器之操作的實例程序之一部分之流程圖。
104:準諧振自動調諧控制器
192:脈寬調變(「PWM」)信號
196:輔助信號
198:穀值點信號/ValleyPoint
200:零電壓交叉偵測電路
202:穀值調諧有限狀態機
204:比較電路
206:第一分壓器網路
208:第二分壓器網路
210:串聯電容器
212:反相端子
214:非反相端子
216,218,222,224:分壓器電阻器
220:接地節點
226:輸出端子
228:脈衝寬度查找表(LUT)
234:邏輯電路
235:簡化實例操作視圖
236:比較信號compQr
238:延遲值1/4TQRperiod(n)
240:穀值偵測信號valley(n)
242:源極電壓(「V CC 」)
244:偏移輔助信號(「VauxOffset」)
246:比較參考信號

Claims (23)

  1. 一種準諧振自動調諧控制器，該準諧振自動調諧控制器包含： 一零電壓交叉偵測電路；及 具有一查找表之一穀值調諧有限狀態機； 其中該零電壓交叉偵測電路經組態以： 接收一參考電壓； 接收來自一返馳式轉換器之一輔助繞組之一輔助信號，其中該輔助信號包括複數個振盪漣波，且其中該複數個振盪漣波中之每一振盪漣波具有一峰值點及穀值點；且 產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時包括複數個脈衝，其中該複數個脈衝中之每一脈衝具有對應於該複數個振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期的一脈衝寬度；且 其中該穀值調諧有限狀態機經組態以： 判定該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度； 自每一脈衝寬度產生一分裂脈衝寬度，其中該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之一四分之一週期； 將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在該查找表中； 根據該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓； 若該輔助信號小於該參考電壓，則等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段；且 在等待該時間段之後產生一穀值點信號。
  2. 如請求項1之準諧振自動調諧控制器，其中： 該零電壓交叉偵測電路包括一串聯電容器； 該零電壓交叉偵測電路經組態以利用該串聯電容器自該輔助信號移除一直流(「DC」)電壓且接著添加該參考電壓以產生一偏移輔助信號； 該零電壓交叉偵測電路藉由將該偏移輔助信號與該參考電壓進行比較來產生該比較信號；且 該比較信號在該偏移輔助信號小於該參考電壓時包括該複數個脈衝。
  3. 如請求項2之準諧振自動調諧控制器，其中： 該零電壓交叉偵測電路包括與該串聯電容器信號通信之一比較電路；且 該比較電路經組態以接收該偏移輔助信號及該參考電壓且產生該比較信號。
  4. 如請求項3之準諧振自動調諧控制器，其中： 該準諧振自動調諧控制器可組態成與該返馳式轉換器之一混合信號控制器信號通信； 該混合信號控制器接收該穀值點信號；且 該混合信號控制器基於該穀值點信號來控制該返馳式轉換器之一主開關。
  5. 如請求項4之準諧振自動調諧控制器，其中： 在藉由該準諧振自動調諧控制器判定該主開關在該複數個振盪漣波之一第一穀值點處已排他地開關持續該返馳式轉換器之一臨限數目個先前開關循環之後，該準諧振自動調諧控制器經組態以強迫該返馳式轉換器在該複數個振盪漣波之一第二穀值點開關該主開關持續一或多個後續開關循環。
  6. 如請求項4之準諧振自動調諧控制器，其中： 該混合信號控制器經組態以基於該穀值點信號產生一脈寬調變(「PWM」)信號。
  7. 如請求項6之準諧振自動調諧控制器，其中： 該混合信號控制器可組態成與用於驅動該主開關之一閘極驅動器信號通信，該閘極驅動器經組態以接收該PWM信號且產生一閘極驅動器信號。
  8. 如請求項6之準諧振自動調諧控制器，其中： 該準諧振自動調諧控制器經組態以接收該PWM信號作為一穀值點偵測重設信號。
  9. 如請求項1之準諧振自動調諧控制器，其中該穀值調諧有限狀態機包括： 包括該查找表之一儲存裝置；及 一邏輯電路，該邏輯電路經組態以： 判定該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度； 自每一脈衝寬度產生該分裂脈衝寬度； 判定該輔助信號小於該參考電壓； 若該輔助信號小於該參考電壓，則等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的該時間段；且 在等待該時間段之後產生該穀值點信號。
  10. 一種方法，該方法包含： 接收一參考電壓； 接收來自一返馳式轉換器之一輔助繞組之一輔助信號，其中該輔助信號包括複數個振盪漣波，且其中該複數個振盪漣波中之每一振盪漣波具有一峰值點及穀值點； 產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時包括複數個脈衝，其中該複數個脈衝中之每一脈衝具有對應於該複數個振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期的一脈衝寬度； 判定該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度； 自每一脈衝寬度產生一分裂脈衝寬度，其中該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之一四分之一週期； 將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在一查找表中； 根據該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓； 若該輔助信號小於該參考電壓，則等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段；及 在等待該時間段之後產生一穀值點信號。
  11. 如請求項10之方法，其中： 將該查找表中的每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在一儲存裝置內；且 判定該脈衝寬度包括對一時間長度計時，該時間長度對應於該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度。
  12. 如請求項10之方法，其中： 產生該比較信號包括： 自該輔助信號移除一直流(「DC」)電壓； 添加該參考電壓以產生一偏移輔助信號；及 藉由將該偏移輔助信號與該參考電壓進行比較來產生該比較信號；且 該比較信號在該偏移輔助信號小於該參考電壓時包括該複數個脈衝。
  13. 如請求項12之方法，該方法進一步包含： 藉由該返馳式轉換器之一混合信號控制器產生一脈寬調變(「PWM」)信號；及 藉由該返馳式轉換器之該混合信號控制器使用該PWM信號來控制該返馳式轉換器之一主開關。
  14. 如請求項13之方法，該方法進一步包含： 在該返馳式轉換器之該混合信號控制器處接收該穀值點信號；及 藉由該混合信號控制器基於該穀值點信號來控制該返馳式轉換器之該主開關。
  15. 如請求項14之方法，其中： 在判定該主開關在該複數個振盪漣波之一第一穀值點處已排他地開關持續該返馳式轉換器之一臨限數目個先前開關循環之後，強迫該返馳式轉換器在該複數個振盪漣波之一第二穀值點開關該主開關持續一或多個後續開關循環。
  16. 一種屬於具有一主開關之一返馳式轉換器的初級側控制器，該初級側控制器包含： 與一輔助繞組信號通信之一準諧振自動調諧控制器，其中該準諧振自動調諧控制器經組態以自由該輔助繞組產生之一輔助信號產生一穀值點信號； 與該準諧振自動調諧控制器信號通信之一混合信號控制器，其中該混合信號控制器經組態以接收該穀值點信號且作為回應產生一脈寬調變(「PWM」)信號；及 用於驅動該主開關之一閘極驅動器，其中該閘極驅動器與該主開關及該混合信號控制器信號通信，且其中該閘極驅動器經組態以接收該PWM信號且產生一閘極驅動器信號。
  17. 如請求項16之初級側控制器，其中： 該準諧振自動調諧控制器經組態以接收該PWM信號作為一穀值點偵測重設信號。
  18. 如請求項16之初級側控制器，其中該準諧振自動調諧控制器包含： 一零電壓交叉偵測電路；及 具有一查找表之一穀值調諧有限狀態機； 其中該零電壓交叉偵測電路經組態以： 接收該輔助信號及一參考電壓，其中該輔助信號包括複數個振盪漣波，且其中該複數個振盪漣波中之每一振盪漣波具有一峰值點及穀值點；且 產生一比較信號，該比較信號在該輔助信號小於該參考電壓時包括複數個脈衝，其中該複數個脈衝中之每一脈衝具有對應於該複數個振盪漣波中之一振盪漣波之一半週期的一脈衝寬度；且 其中該穀值調諧有限狀態機經組態以： 判定該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度； 自每一脈衝寬度產生一分裂脈衝寬度，其中該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之一四分之一週期； 將每一脈衝之該分裂脈衝寬度儲存在該查找表中； 使用該比較信號判定該輔助信號小於該參考電壓； 若該輔助信號小於該參考電壓，則等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的一時間段；且 在等待該時間段之後產生該穀值點信號。
  19. 如請求項18之初級側控制器，其中： 在藉由該準諧振自動調諧控制器判定該主開關在該複數個振盪漣波之一第一穀值點處已排他地開關持續該返馳式轉換器之一臨限數目個先前開關循環之後，該準諧振自動調諧控制器經組態以強迫該返馳式轉換器在該複數個振盪漣波之一第二穀值點開關該主開關持續一或多個後續開關循環。
  20. 如請求項18之初級側控制器，其中： 該零電壓交叉偵測電路包括一串聯電容器； 該零電壓交叉偵測電路經組態以利用該串聯電容器自該輔助信號移除一直流(「DC」)電壓且接著添加該參考電壓以產生一偏移輔助信號； 該零電壓交叉偵測電路藉由將該偏移輔助信號與該參考電壓進行比較來產生該比較信號；且 該比較信號在該偏移輔助信號小於該參考電壓時包括該複數個脈衝。
  21. 如請求項20之初級側控制器，其中： 該零電壓交叉偵測電路包含與該串聯電容器信號通信之一比較電路；且 該零電壓交叉偵測電路經組態以接收該偏移輔助信號及該參考電壓且使用該比較電路產生該比較信號。
  22. 如請求項18之初級側控制器，其中： 該穀值調諧有限狀態機包含： 包括該查找表之一儲存裝置；及 一邏輯電路，該邏輯電路經組態以： 判定一時間長度，該時間長度對應於該比較信號之該複數個脈衝中之每一脈衝的該脈衝寬度，其中該時間長度對應於該振盪漣波之該半週期； 自每一脈衝寬度產生該分裂脈衝寬度，其中該分裂脈衝寬度對應於該振盪漣波之該四分之一週期； 判定該輔助信號小於該參考電壓； 若該輔助信號小於該參考電壓，則等待對應於儲存於該查找表中之該分裂脈衝寬度的該時間段；且 在等待該時間段之後產生該穀值點信號。
  23. 如請求項22之初級側控制器，其中： 該準諧振自動調諧控制器、該混合信號控制器及該閘極驅動器全部整合在一單一積體電路上。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10461627B2 (en) * 2018-02-14 2019-10-29 Silanna Asia Pte Ltd Fractional valley switching controller
CN110677018B (zh) * 2019-10-31 2021-01-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路、控制方法和开关变换器
US11005364B1 (en) 2019-12-18 2021-05-11 Silanna Asia Pte Ltd Frequency jitter utilizing a fractional valley switching controller
US11451155B2 (en) * 2020-08-03 2022-09-20 Infineon Technologies Austria Ag Power generation and ZVS control in a power supply
US11532991B2 (en) * 2021-01-05 2022-12-20 Dialog Semiconductor Inc. Flyback converter with auxiliary winding voltage sensing referring to capacitor voltage
US20230223858A1 (en) * 2022-01-13 2023-07-13 Cypress Semiconductor Corporation Secondary Side Controlled QR Flyback Converter using a Programmable Valley Algorithm
CN116885953A (zh) * 2023-07-13 2023-10-13 广州冠廷机电设备有限公司 一种高压转换电路

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5304917A (en) 1990-11-30 1994-04-19 Burr-Brown Corporation Compact low noise low power dual mode battery charging circuit
JP3760379B2 (ja) 2000-12-28 2006-03-29 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
WO2007135453A2 (en) 2006-05-23 2007-11-29 Cambridge Semiconductor Limited Switch mode power supply controllers
US8755203B2 (en) 2008-12-30 2014-06-17 Dialog Semiconductor Inc. Valley-mode switching schemes for switching power converters
US8098502B2 (en) * 2009-06-10 2012-01-17 Infineon Technologies Ag System and method for emissions suppression in a switched-mode power supply
US9018855B2 (en) 2010-12-30 2015-04-28 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd. Controlling circuit for an LED driver and controlling method thereof
TWI565208B (zh) * 2012-05-11 2017-01-01 通嘉科技股份有限公司 電源供應器以及電源控制器
TW201414167A (zh) * 2012-09-26 2014-04-01 Phihong Technology Co Ltd 結合準諧振運作模式及連續導通運作模式之控制器及其運作方法
TWI513163B (zh) * 2014-04-11 2015-12-11 Power Forest Technology Corp 以反馳式架構爲基礎的電源轉換裝置
GB201421055D0 (en) 2014-11-27 2015-01-14 Dialog Semiconductor Inc Isolated switching power converter with data communication between primary and secondary sides
US10056842B2 (en) 2016-09-12 2018-08-21 Semiconductor Components Industries, Llc Quasi-resonant valley lockout without feedback reference
CN109792202B (zh) 2016-10-11 2021-05-18 阿帕尔斯电力股份有限公司 开关模式电源控制器
TWI671982B (zh) * 2017-10-03 2019-09-11 偉詮電子股份有限公司 可提供不同保護之電源轉換器、電源控制器、以及相關之控制方法
CN109768709B (zh) * 2018-12-29 2021-03-19 昂宝电子（上海）有限公司 基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法

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