TW202103423A - 功率轉換器的輕載模式進入或退出 - Google Patents

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Abstract

在一第一操作模式期間，響應於在一功率轉換器的一開關節點處偵測到一零電流條件，斷言一零電流偵測(ZCD)訊號。當該ZCD訊號在一PWM訊號的一週期的一起始點與一觸發點之間經斷言時，該功率轉換器進入一輕載操作模式。基於指示一輸出電壓的一反饋電壓，生成一補償器電壓。將該補償器電壓與一臨限電壓進行比較，該臨限電壓表示在該輸出電壓的一範圍內判定的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一極限。響應於該補償器電壓超過該臨限電壓，該功率轉換器自該輕載操作模式退回至該第一操作模式。

Description

功率轉換器的輕載模式進入或退出
相關申請案
本申請案主張於2019年7月3日提交且標題為「功率轉換器的輕載模式進入或退出」的美國非臨時專利申請案第16/502,843號的權益；該申請案出於所有目的以引用方式併入本文。
本發明係有關於功率轉換器的輕載模式進入或退出。
各種類型的功率/電壓轉換器/調節器用於提供高度調節的電壓及電流，以為整體電子設備的電子負載供電。功率轉換器通常針對一或多個輸入或輸出電壓位準在輸出電流或功率位準的規定範圍內操作。極低位準的輸出功率(即，輕載)會帶來明顯的操作問題，此等問題通常在正常負載或重載下都不會出現或並不嚴重。因此，功率轉換器通常被設計為以不同的操作模式操作，例如，輕載操作模式及重載操作模式。另一方面，若功率轉換器在輕載情形下的操作與在重載情形下的操作相同，則功率轉換器可能會遭受效率或可靠性的重大損失。因此，輕載操作模式在輕載條件下提供了更高的效率及/或可靠性。另外，儘管與重載條件相比在輕載條件下消耗的功率很小，但是許多電子設備在輕載條件下花費大量時間。例如，行動電話的某些電子部件在一天中的大部分時間裡都處於使用者口袋中時可能處於低功耗備用模式，或者當電腦處於備用狀態時，電腦可能會消耗極低功率量來維持至少一個時鐘。因此，對於功率轉換器而言，在輕載模式期間表現出高功率消耗效率及操作可靠性非常重要，因為功率轉換器可能在此模式下花費大部分時間。為了滿足此需求，功率轉換器的設計者已經針對低功率模式操作提供了多種解決方案，每種解決方案在復雜性、可靠性、瞬態響應性、尺寸以及效率等方面都具有優缺點的折衷。
根據一些實施例，一種方法包括：在功率轉換器的第一操作模式期間，在開關節點處生成電流，開關節點位於功率轉換器中的控制開關與同步開關之間；響應於偵測到開關節點處的零電流條件而斷言零電流偵測(ZCD)訊號；偵測到ZCD訊號在脈衝寬度調製(PWM)訊號的週期的起始點與觸發點之間經斷言，PWM訊號控制用於驅動控制開關及同步開關的驅動訊號以生成電流；以及響應於偵測到ZCD訊號在PWM訊號的週期的起始點與觸發點之間經斷言，進入功率轉換器的輕載操作模式。
根據一些實施例，一種方法包括：在功率轉換器的第一操作模式期間，在開關節點處生成電流，開關節點位於功率轉換器中的控制開關與同步開關之間；偵測到功率轉換器的輕載條件；響應於偵測到輕載條件而進入功率轉換器的輕載操作模式；基於反饋電壓及參考電壓而生成補償器電壓，反饋電壓指示功率轉換器的輸出電壓，參考電壓指示輸出電壓的期望電壓位準；將補償器電壓與臨限電壓進行比較，臨限電壓表示在輸出電壓的範圍內判定的在輕載操作模式期間補償器電壓的極限；以及響應於補償器電壓超過臨限電壓，自功率轉換器的輕載操作模式退出至第一操作模式。
根據一些實施例，功率轉換器包括控制開關、同步開關、零電流偵測(ZCD)比較器以及輕載偵測器。控制開關與同步開關串聯電連接於輸入電壓與接地之間。開關節點位於控制開關與同步開關之間。在功率轉換器的第一操作模式期間，控制開關及同步開關根據由脈衝寬度調製(PWM)訊號控制的驅動訊號在開關節點處生成電流。ZCD比較器響應於開關節點處的零電流條件而斷言ZCD訊號。輕載偵測器響應於偵測到ZCD訊號在PWM訊號的週期的起始點與觸發點之間經斷言而致使功率轉換器進入輕載操作模式。
圖1示出了根據一些實施例的改進的功率轉換器100的實例。通常，功率轉換器100接收輸入電壓Vin，並且自其產生輸出電壓Vout，以便為整體電子電路或設備中的負載101供電。功率轉換器100的設計通常不需要預知在任何給定應用中將由功率轉換器100生成的輸出電壓Vout的期望電壓位準。相反，功率轉換器100的設計僅假設輸出電壓Vout的電壓位準的可能範圍。另一方面，某些類型的習知功率轉換器的設計通常要求對習知功率轉換器要生成的期望輸出電壓有所預知，以便可以使用來自輸出電壓的反饋來判定何時進入及退出與重載或正常負載模式相反的輕載模式或空載模式或低功率操作模式。因此，功率轉換器100可以具有比某些類型的習知功率轉換器更簡單的設計。另外，由於輸出電壓Vout的期望電壓位準不必由設備的設計者最終判定，因此與某些類型的習知功率轉換器相比，功率轉換器100可以更容易地併入至整體電子設備中。
根據一些實施例，功率轉換器100通常包括控制開關102、同步開關103、輸出電感器104、輸出電容器105、驅動電路106、及(AND)閘107、PWM比較器(PWM訊號發生器) 108、反饋誤差放大器109、頻率補償電阻器110、頻率補償電容器111、電壓斜坡訊號源112、D正反器113、工作循環時鐘源114、零電流或交叉偵測(ZCD)比較器115、補償比較器116及電流感測器117，以及出於簡單之目的並未示出的其他組件。替代地，在一些實施例中，不同的組件或組件的組合可以用於執行本文針對組件102-117所述的大致相同的功能。
在一些實施例中，控制開關102及同步開關103是具有源極、汲極及閘極的MOSFET (金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)裝置，諸如所示的NMOS裝置。控制開關102與同步開關103串聯電連接於輸入節點(在Vin處)與接地之間，其中控制開關102的汲極電連接至輸入節點(在Vin處)以接收輸入電壓Vin，同步開關103的源極電連接至接地，並且控制開關102的源極電連接至同步開關103的汲極。
驅動電路106電連接至控制開關102及同步開關103的閘極。因此，驅動電路106是任何適當的電子電路，其在功率轉換器100的正常(即，重載或第一)操作模式期間，生成高側及低側閘極驅動訊號(分別在HG及LG處)，該等訊號接通及斷開控制開關102及同步開關103。通常，當控制開關102接通時，同步開關103斷開，而當同步開關103接通時，控制開關102斷開，其中當兩者均斷開時在接通/斷開切換時間之間存在適當的空滯時間，以防止射穿電流。控制開關102與同步開關103的交替接通/斷開操作在開關或相位節點118處生成切換電流及切換電壓，該開關或相位節點位於控制開關102的源極與同步開關103的汲極之間。
輸出電感器104具有電連接至開關節點118的第一節點及電連接至輸出節點(在Vout處)的第二節點。輸出電感器105具有電連接至輸出節點(在Vout處)的第一節點及電連接至接地的第二節點。因此，(在開關節點118處生成的)切換電流及切換電壓經施加以通過輸出濾波器(包括輸出電感器104及輸出電容器105)，以使得生成輸出電壓Vout (具有輸出電流)以便以受控方式將功率自輸入節點(在Vin處)傳遞至輸出節點(在Vout處)，藉此為負載101供電。
驅動電路106根據通過及閘107接收的脈衝寬度調製(PWM)訊號來生成高側及低側閘極驅動訊號(在HG及LG處)。PWM比較器108響應於補償器電壓訊號Vcomp (在PWM比較器108的正輸入端處接收)及電壓斜坡訊號Vramp (在PWM比較器108的負輸入端處接收)而生成PWM訊號。電壓斜坡訊號Vramp是由電壓斜坡訊號源112提供或生成的週期訊號(具有增加的電流感測子組件)，其週期為系統時鐘SYSCLK的週期，使得PWM訊號以及高側及低側閘極驅動訊號(在HG及LG處)具有與系統時鐘SYSCLK相同的週期(切換週期)。補償器電壓訊號Vcomp (誤差電壓)由反饋誤差放大器109在補償(comp)節點119處生成，並且由頻率補償器或頻率補償組件(包括自補償節點119串聯電連接至接地的頻率補償電阻器110及頻率補償電容器111)補償。
反饋誤差放大器109基於反饋電壓訊號Vfb (在反饋誤差放大器109的負輸入端處接收)及參考電壓訊號Vref (在反饋誤差放大器109的正輸入端處接收)而生成補償器電壓訊號Vcomp。反饋電壓訊號Vfb是(或基於)輸出電壓Vout，或指示輸出電壓Vout的電壓位準。例如，反饋電壓訊號Vfb可以由分壓器(未示出)自輸出電壓Vout生成。參考電壓Vref是(或指示)輸出電壓Vout的期望電壓位準。因此，補償器電壓訊號Vcomp由反饋誤差放大器109生成，以指示反饋電壓訊號Vfb與參考電壓訊號Vref之間的差異位準，因此指示輸出電壓Vout與輸出電壓Vout的期望電壓位準之間的差異位準。換言之，低於參考電壓訊號Vref的反饋電壓訊號Vfb的較低電壓位準(即，兩者之間的差異較大)導致補償器電壓訊號Vcomp的較大、較高或較正的電壓位準；而較接近參考電壓訊號Vref的反饋電壓訊號Vfb的較高電壓位準(即，兩者之間的差異較小)導致補償器電壓訊號Vcomp的較小、較低或較負的電壓位準。另外，在一些實施例中，補償器電壓訊號Vcomp自零伏特偏移或正規化平線或偏移電壓量，並且電壓斜坡訊號Vramp的生成考慮了平線電壓量，以確保至PWM比較器108的輸入不為零，因為典型的比較器在零伏特附近可能無法正常工作。
當補償器電壓訊號Vcomp大於或高於電壓斜坡訊號Vramp時，PWM比較器108將PWM訊號斷言為高；當補償器電壓訊號Vcomp小於或低於電壓斜坡訊號Vramp時，PWM比較器108將PWM訊號解除斷言為低。通常，補償器電壓訊號Vcomp的較高電壓位準導致補償器電壓訊號Vcomp在電壓斜坡訊號Vramp的週期內在較大或較長時間量期間高於電壓斜坡訊號Vramp；而補償器電壓訊號Vcomp的較低電壓位準導致補償器電壓訊號Vcomp在電壓斜坡訊號Vramp的週期內在較小或較短時間量期間高於電壓斜坡訊號Vramp。因此，補償器電壓訊號Vcomp的較高電壓位準亦導致PWM訊號在其週期的較長部分期間具有較大的工作循環或為高；而補償器電壓訊號Vcomp的較低電壓位準亦導致PWM訊號在其週期的較短部分期間具有較小的工作循環或為高。
在一些實施例中，在其週期的高位準部分期間，PWM訊號通常致使驅動電路106斷言在HG處的高側閘極驅動訊號以接通或啟用控制開關102，並且解除斷言在LG處的低側閘極驅動訊號以斷開或停用同步開關103。經啟用的控制開關102 (及經停用的同步開關103)通常致使切換電流及切換電壓(在開關節點118處生成)的位準提高，此致使輸出電壓Vout的位準提高。另一方面，在其週期的低位準部分期間，PWM訊號通常致使驅動電路106解除斷言在HG處的高側閘極驅動訊號以斷開或停用控制開關102，並且斷言在LG處的低側閘極驅動訊號以接通或啟用同步開關103。經啟用的同步開關103 (及經停用的控制開關102)通常致使切換電流及切換電壓(在開關節點118處生成)的位準降低，此致使輸出電壓Vout的位準降低。
因此，在功率轉換器100的正常操作模式期間，當輸出電壓Vout的電壓位準升高至大於或高於期望電壓位準時，反饋電壓訊號Vfb與參考電壓訊號Vref之間的差異減小。然後補償器電壓訊號Vcomp的電壓位準降低，使得補償器電壓訊號Vcomp高於電壓斜坡訊號Vramp的時間量減小，並且PWM訊號的工作循環減小。PWM訊號的減小的工作循環導致在HG處的高側閘極驅動訊號的持續時間縮短並且在LG處的低側閘極驅動訊號的持續時間延長，使得在每個切換週期期間，控制開關102接通達較短時間，並且同步開關103接通達較長時間。控制開關102的較短接通時間(及同步開關103的較長接通時間)導致輸出電壓Vout的電壓位準朝著期望電壓位準降低。因此，當輸出電壓Vout高於期望電壓位準時，補償器電壓訊號Vcomp的降低的電壓位準致使輸出電壓Vout的電壓位準朝著期望電壓位準降低。
另外，在功率轉換器100的正常操作模式期間，當輸出電壓Vout的電壓位準降低至小於或低於期望電壓位準時，反饋電壓訊號Vfb與參考電壓訊號Vref之間的差異增大。然後補償器電壓訊號Vcomp的電壓位準升高，使得補償器電壓訊號Vcomp高於電壓斜坡訊號Vramp的時間量增大，並且PWM訊號的工作循環增大。PWM訊號的增大的工作循環導致在HG處的高側閘極驅動訊號的持續時間延長並且在LG處的低側閘極驅動訊號的持續時間縮短，使得在每個切換週期期間，控制開關102接通達較長時間，並且同步開關103接通達較短時間。控制開關102的較長接通時間(及同步開關103的較短接通時間)導致輸出電壓Vout的電壓位準朝著期望電壓位準升高。因此，當輸出電壓Vout低於期望電壓位準時，補償器電壓訊號Vcomp的升高的電壓位準致使輸出電壓Vout的電壓位準朝著期望電壓位準升高。
ZCD比較器115通常偵測輸出電感器104的電感器電流(即，在118處的切換電流)何時為零或超過零，此指示功率轉換器100在邊界傳導模式(BCM)或不連續傳導模式(DCM)下的操作。零電流偵測通常涉及偵測同步開關103兩端的電壓降何時為正，即自負變為正。因此，ZCD比較器115自電流感測器117接收電壓訊號，該電壓訊號指示開關節點118處的電感器電流。電流感測器117是用於量測同步開關103兩端的電壓降的任何適當的電子組件(諸如，與同步開關103並聯的先導設備)。由電流感測器117生成的電壓訊號經提供至ZCD比較器115的正輸入端，並且零電壓Vzero經提供至ZCD比較器115的負輸入端。當由電流感測器117生成的電壓訊號高於零電壓Vzero時，ZCD比較器115生成或輸出ZCD訊號的高電壓位準(即，ZCD訊號經斷言或變為高)，而當由電流感測器117生成的電壓訊號低於零電壓Vzero時，ZCD比較器115輸出ZCD訊號的低電壓位準(即，ZCD訊號經解除斷言或變為低)。因此，ZCD比較器115及電流感測器117監視開關節點118處的電壓位準，即，輸出電感器104的電感器電流。
ZCD比較器115的輸出端電連接至D正反器113的時鐘輸入端CLK以向其提供ZCD訊號。另外，工作循環時鐘源114電連接至D正反器113的D輸入端，以向其提供工作循環時鐘訊號，即，具有指定工作循環的時鐘訊號。在一些實施例中，工作循環時鐘訊號具有50%的工作循環，或50%或更小的工作循環，或20-50%的工作循環，或25-50%的工作循環，或30-50%的工作循環，或35-50%的工作循環，或40-50%的工作循環，或45-50%的工作循環。工作循環時鐘訊號與系統時鐘SYSCLK同步或同相，並且具有與系統時鐘SYSCLK相同的週期，因此具有與PWM訊號相同的週期。
D正反器113響應於在時鐘輸入端CLK及D輸入端處接收到的電壓位準而在其Q輸出端處生成電壓訊號。在一些實施例中，在Q輸出端處生成的電壓是輕載訊號LL，其為高時被認為斷言的，而為低時被認為解除斷言的。替代地，輕載訊號LL可以在反相的輸出端
Figure 02_image001
或Q柱(未示出)處生成，在此情況下，輕載訊號LL為低時被認為斷言的，而為高時被認為解除斷言的。
當在時鐘輸入端CLK處接收的ZCD訊號變為高時，在Q輸出端處的電壓訊號的電壓位準與在D輸入端處接收的工作循環時鐘訊號的電壓位準相同，即，D正反器113在時鐘輸入端CLK的上升邊緣經觸發以將D輸入端處的電壓位準傳遞至Q輸出端。因此，若當工作循環時鐘訊號為低時ZCD訊號變為高，則D正反器在Q輸出端處生成低電壓；並且若當工作循環時鐘訊號為高時ZCD訊號變為高，則D正反器在Q輸出端處生成高電壓。
已經發現，當PWM訊號的工作循環為在連續傳導模式(CCM)期間或在BCM下發生的PWM訊號的工作循環的一半或小於該工作循環時，進入功率轉換器的輕載操作模式是合乎需要的，或者導致效率提高。在一些習知功率轉換器的設計中，此係藉由預知習知功率轉換器將生成的輸出電壓Vout的期望電壓位準及可用輸入電壓Vin來實現的。藉由預知輸出電壓Vout及輸入電壓Vin，進一步瞭解由反饋誤差放大器生成的補償器電壓訊號Vcomp將在CCM下還是在BCM下。此類設計的假設在於，若補償器電壓訊號Vcomp為在CCM下或在BCM下發生的補償器電壓訊號Vcomp的位準的一半(在針對平線電壓量進行正規化之後)，則PWM訊號的工作循環為在CCM期間或在BCM下發生的PWM訊號的工作循環的一半。此假設略微粗略，因為它假設在BCM期間並無增加的電流感測斜坡。儘管增加的電流感測斜坡可能相對低，但它通常不可忽略，並且通常取決於電流感測器的增益。然而，相對容易地偵測補償器電壓訊號Vcomp，將其與為CCM或BCM期間補償器電壓訊號Vcomp的已知值的一半的電壓位準進行比較，並且在偵測到的補償器電壓訊號Vcomp下降至此電壓位準以下時進入輕載模式。但是，功率轉換器可能並不瞭解輸出電壓Vout，因此當將功率轉換器併入至整體電子電路設計中時，此種進入輕載模式的技術可能並不總是可行的。
關於D正反器113及ZCD比較器115的上述結構及操作藉由偵測ZCD訊號是否在工作循環時鐘訊號的時鐘週期的觸發點之前(例如，50%或更小的工作循環的中點或更早)經斷言來消除對預知輸出電壓Vout的需要，該觸發點亦是PWM訊號的週期的觸發點。例如，吾人已知，若ZCD訊號在PWM訊號的週期的中點(或在起始點與中點之間)處或之前經斷言，則PWM訊號的工作循環小於或等於在CCM期間或在BCM下發生的PWM訊號的工作循環的一半，此在一些實施例中是期望進入輕載操作模式的點。另一方面，若ZCD訊號在PWM訊號的週期的觸發點之後(或在觸發點與端點之間)經斷言，則PWM訊號的工作循環大於在CCM期間或在BCM下發生的PWM訊號的工作循環的一半，因此在一些實施例中並未指示輕載條件。因此，在一些實施例中，工作循環時鐘訊號在其週期的第一部分(例如，50%或更小的工作循環的前半或更早)期間具有高電壓，而在第二部分(例如，50%或更小的工作循環的後半或更晚)具有低電壓。因此，當ZCD訊號在工作循環時鐘訊號的週期的前半或部分(即，系統時鐘SYSCLK或PWM訊號的週期的前半或部分)期間經斷言(即，變為高)時，則在Q輸出端處(響應於ZCD訊號及工作循環時鐘訊號)生成的電壓位準將為高，因此輕載訊號LL將經斷言，並且功率轉換器100將進入輕載操作模式。另一方面，當ZCD訊號在工作循環時鐘訊號的週期的後半或部分(即，系統時鐘SYSCLK或PWM訊號的週期的後半或部分)期間經斷言(即，變為高)時，則在Q輸出端處(響應於ZCD訊號及工作循環時鐘訊號)生成的電壓位準將為低，因此輕載訊號LL將經解除斷言或未經斷言，並且功率轉換器100將並不進入輕載操作模式。
輕載訊號LL及PWM訊號作為輸入經提供至及閘107，並且及閘107的輸出作為輸入經提供至驅動電路106。在一些實施例中，輕載訊號LL的輸入在其至及閘107的輸入處經反相。因此，當輕載訊號LL經解除斷言(低電壓)時，及閘107將根據PWM訊號切換其輸出，藉此將PWM訊號傳遞至驅動電路106，然後驅動電路106根據接收到的PWM訊號捺跳高側及低側閘極驅動訊號(在HG及LG處)，如上所述。當輕載訊號LL經解除斷言(即，並不處於輕載模式)時，因此，控制開關102及同步開關103響應於高側及低側閘極驅動訊號(在HG及LG處)而操作，使得生成在正常操作模式下的切換電流及切換電壓(在開關節點118處)。另外，當輕載訊號LL經斷言(高電壓)時，及閘107將僅輸出低電壓，藉此阻止PWM訊號傳遞通過至驅動電路106，然後驅動電路106解除斷言高側閘極驅動訊號(在HG處)並且斷言低側閘極驅動訊號(在LG處)。當輕載訊號LL經斷言(即，處於輕載模式)時，因此，控制開關102響應於解除斷言的高側閘極驅動訊號(在HG處)而保持斷開，並且同步開關103響應於斷言的低側閘極驅動訊號(在LG處)而保持接通，以便允許切換電流及切換電壓(在開關節點118處)驅散輕載操作模式。
由於功率轉換器100未必瞭解期望輸出電壓Vout，退出輕載模式(即，進入正常模式)的點不能僅基於取決於期望輸出電壓Vout的補償器電壓訊號Vcomp的已知電壓位準，如在習知功率轉換器中可能實現一般。相反，在功率轉換器100的設計期間，針對輸出電壓Vout的可能電壓位準的範圍來計算補償器電壓訊號Vcomp的值的範圍。例如，可以計算在最大電壓位準與最小電壓位準之間的若干個離散點處的補償器電壓訊號Vcomp，在該等點處功率轉換器100經設計以產生輸出電壓Vout。選擇補償器電壓訊號Vcomp的計算值中的最高值作為最大補償器電壓Vcompmax。因此，最大補償器電壓Vcompmax是表示在輕載操作模式期間補償器電壓訊號Vcomp的極限的退出臨限電壓。退出臨限電壓可以是功率轉換器100內確保自輕載操作模式正常退出的任何值。(根據一些實施例，下面參考圖3及圖4描述用於判定最大補償器電壓Vcompmax的示例性過程或公式。)
然後使用最大補償器電壓Vcompmax退出輕載模式。因此，針對輸出電壓Vout導致補償器電壓訊號Vcomp處於最大補償器電壓Vcompmax的電壓位準的應用，對功率轉換器100的設計進行了最佳化。對於輸出電壓Vout導致補償器電壓訊號Vcomp小於最大補償器電壓Vcompmax的電壓位準的其他應用，功率轉換器100退出輕載模式可能略慢或略有延遲，但是考慮到在整體電子電路中使用功率轉換器100的其他成本及效率益處，此類效能可被認為可接受的。
補償比較器116在負輸入端處接收最大補償器電壓Vcompmax，並且在正輸入端處接收補償器電壓訊號Vcomp。因此，當補償器電壓訊號Vcomp低於最大補償器電壓Vcompmax時，補償比較器116在其輸出端處生成低電壓位準(即，經解除斷言的重置訊號)，並且當補償器電壓訊號Vcomp大於最大補償器電壓Vcompmax時，在其輸出端處生成高電壓位準(即，經斷言的重置訊號)。補償比較器116的輸出(即，重置訊號)經提供至D正反器113的重置輸入端RST。
每當D正反器113在重置輸入端RST處接收到高電壓時，D正反器113將Q輸出端重置為低電壓位準，藉此解除斷言輕載訊號LL，並且退出輕載模式。另外，當D正反器113在重置輸入端RST處接收到低電壓時，D正反器113經允許以根據在D輸入端及時鐘輸入端CLK處接收的電壓位準進行操作，如上文針對正常模式所述，使得當偵測到輕載條件時，D正反器113可以斷言輕載訊號LL以將功率轉換器100置於輕載模式。
只要功率轉換器100以正常模式操作，補償器電壓訊號Vcomp將低於最大補償器電壓Vcompmax，因此補償比較器116將解除斷言重置訊號，並且D正反器113將經允許以根據在D輸入端及時鐘輸入端CLK處接收的電壓位準進行操作，如上文針對正常模式所述。在藉由斷言輕載訊號LL而進入輕載模式之後，補償器電壓訊號Vcomp最終變得大於最大補償器電壓Vcompmax，從而觸發補償比較器116以斷言重置訊號，並且重置D正反器113，藉此退出輕載模式。在退出輕載模式之後，正常模式導致補償器電壓訊號Vcomp最終變得低於最大補償器電壓Vcompmax，因此補償比較器116解除斷言重置訊號，並且D正反器113將再次經允許以根據在D輸入端及時鐘輸入端CLK處接收的電壓位準進行操作，如上文針對正常模式所述。
圖2示出了根據一些實施例的電壓及電流時序圖201-209，其圖解說明功率轉換器100的操作。電壓及電流時序圖201-209可經簡化或理想化(例如，並無延遲或波動)，以便更容易地傳達操作概念。
電壓時序圖201及電流時序圖202分別示出了在CCM下或在BCM下的PWM訊號及電感器電流IL (在118處)。因此，電感器電流IL下降至零(例如，在點210處)，但並不保持為零，因此輸出電感器104連續地傳導電流。另外，PWM訊號的工作循環為50%。亦示出了疊加在電流時序圖202上的輸出電流Iout。
在此實例的實施例中，電壓時序圖203示出了工作循環為50% (即，50%的時鐘)的工作循環時鐘訊號。工作循環時鐘訊號與PWM訊號同步並同相，並且具有與PWM訊號相同的週期。因此，工作循環時鐘訊號的起始或上升邊緣或點與PWM訊號的起始或上升邊緣或點一起發生，並且工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣在PWM訊號的週期的中點處發生。對於工作循環時鐘訊號的工作循環小於50%的實施例，工作循環時鐘訊號的觸發點或下降邊緣在PWM訊號的週期的中點之前發生。
電壓時序圖204及電流時序圖205分別示出了當功率轉換器100處於DCM中時的PWM訊號及電感器電流IL (在118處)，即，電感器電流IL下降至零並且保持為零達一段時間(例如，自點211至點212)。因此，ZCD比較器115經觸發以在點211處斷言ZCD訊號。然而，點211在工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣之後，即，在工作循環時鐘訊號具有低電壓位準時的時間期間。因此，D正反器113未經觸發以斷言輕載訊號LL，因此功率轉換器100保持為正常模式。亦示出了疊加在電流時序圖205上的輸出電流Iout，藉以指示電流位準低於電流時序圖202所示的電流位準。
電壓時序圖206及電流時序圖207分別示出了當功率轉換器100處於DCM中時的PWM訊號及電感器電流IL (在118處)，即，電感器電流IL下降至零並且保持為零達一段時間(例如，自點213至點214)。因此，ZCD比較器115經觸發以在點213處斷言ZCD訊號。點213位於工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣。因此，可選地，是否觸發D正反器113以斷言輕載訊號LL。另外，電壓時序圖206中的PWM訊號的下降邊緣位於電壓時序圖201中所示的在CCM下或在BCM下的PWM訊號的上升邊緣與下降邊緣之間一半處的中點。因此，電壓時序圖206中的PWM訊號的工作循環是在CCM下或在BCM下的PWM訊號的工作循環的一半，此是在一些實施例中進入功率轉換器100的輕載操作模式的截止點。亦示出了疊加在電流時序圖207上的輸出電流Iout，藉以指示電流位準低於電流時序圖202及205所示的電流位準。
電壓時序圖208及電流時序圖209分別示出了當功率轉換器100處於DCM中時的PWM訊號及電感器電流IL (在118處)，即，電感器電流IL下降至零並且保持為零達一段時間(例如，自點215起始)。因此，ZCD比較器115經觸發以在點215處斷言ZCD訊號。點215在工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣之前，即，在工作循環時鐘訊號具有高電壓位準的時間期間。因此，D正反器113經觸發以斷言輕載訊號LL，因此功率轉換器100進入輕載模式。另外，電壓時序圖208中的PWM訊號的下降邊緣在電壓時序圖201中所示的在CCM下或在BCM下的PWM訊號的上升邊緣與下降邊緣之間的中點之前。因此，電壓時序圖208中的PWM訊號的工作循環小於在CCM下或在BCM下的PWM訊號的工作循環的一半，或小於工作循環時鐘訊號的工作循環的一半，此是在一些實施例中進入功率轉換器100的輕載操作模式的條件。因此，電壓時序圖208中的PWM訊號藉由經斷言的輕載訊號LL而去能，因此並無PWM訊號的隨後脈衝(並且電感器電流IL保持為零)，以便控制用於驅動控制開關102及同步開關103的閘極驅動訊號(在HG及LG處)，直至功率轉換器100退出輕載模式為止。電壓或電流時序圖208或209中並未示出退出。亦示出了疊加在電流時序圖209上的輸出電流Iout，藉以指示電流位準更低於電流時序圖202、205及207所示的電流位準。
圖3是具有電流感測子組件301的電壓斜坡訊號Vramp的簡化電壓時序圖300，其圖解說明了用於計算功率轉換器100的補償器電壓訊號Vcomp的分析或公式，使得當ZCD訊號經斷言的時間Tzcd為電壓斜坡訊號Vramp的總週期T的一半(或更短)時產生給定輸出電壓Vout，例如，根據一些實施例，當Tzcd ＝ T/2時。此時PWM訊號的接通時間(Ton) (即，控制開關102的接通時間)是在BCM下的PWM訊號的接通時間(TonBCM)的一半(或更短)，即，Ton = TonBCM/2，因為此時PWM訊號的工作循環是在BCM下的PWM訊號的工作循環的一半。
此時補償器電壓訊號Vcomp由兩項(Term1及Term2)之和加上平線電壓量(PLAT)判定。因此，補償器電壓訊號Vcomp的公式或等式為： Vcomp = Term1 + Term2 + PLAT。                                等式1
Term1表示在Ton = TonBCM/2時的電壓斜坡訊號Vramp的位準。因此，Term1的公式或等式為： Term1 = R×Ton/T，                             等式2 其中R是電壓斜坡訊號Vramp的振幅。
Term2表示電感器電流斜坡等式的作用，如下所示： Term2 = GItoV×(Vin – Vout)×Ton/L，                          等式3 其中GItoV是同步開關103的電流感測增益並且用於將電流值轉換成電壓值，而L是輸出電感器104的電感。
因此，補償器電壓訊號Vcomp的值的計算(用於判定最大補償器電壓Vcompmax)係基於輸出電感器104的電感L、同步開關103的電流感測增益GItoV、PWM訊號的頻率(1/T)、PWM訊號的工作循環(Ton/T)、用於生成PWM訊號的電壓斜坡訊號Vramp的振幅R、用於生成輸出電壓Vout的輸入電壓Vin，以及輸出電壓Vout。計算在輸出電壓Vout的最大電壓位準與最小電壓位準之間的範圍內的若干個離散點處的補償器電壓訊號Vcomp的範圍，在該等離散點處功率轉換器100經設計以產生輸出電壓Vout。選擇補償器電壓訊號Vcomp的計算值中的最高值作為最大補償器電壓Vcompmax，其為適當退出輕載模式的最小電壓位準。
圖4的表400中示出了此計算的結果的實例。對於此實例，功率轉換器100的設計參數包括22伏特的輸入電壓Vin、22伏特的最大輸入電壓VINmax、3μH的輸出電感器104的電感L、1 MHz的PWM訊號的頻率F (即，週期T為1μs)、0.1歐姆的同步開關103的電流感測增益GItoV、0.5的PWM訊號的DCM (DDCM)與Dlimit的工作循環比(即，DDCM/Dlimit)，以及0.6伏特的平線電壓量(PLAT)。另外，對於以下計算中的每一者而言，輸出電壓Vout以1伏特為步進而變化，範圍自20伏特至5伏特。藉由此等設計參數，PWM訊號的工作循環的上限(Dlimit)經計算為Dlimit = Vout/Vin，Ton(= DDCM)經計算為Dlimit×DDCM/Dlimit，電壓斜坡訊號Vramp的振幅R經計算為0.5×Vin/VINmax，輸出電流Iout藉由以下等式計算：
Figure 02_image003
，             等式4 在BCM下的輸出電流(IoBCM)藉由以下等式計算：
Figure 02_image005
，           等式5 輸出電流Iout與在BCM下的輸出電流(IoBCM)之比經計算為Iout/IoBCM，在BCM下的波紋電流(IrippleBCM)藉由以下等式計算：
Figure 02_image007
，           以及等式6 波紋電流(Iripple)經計算為IrippleBCM×DDCM/Dlimit。
藉由上述設計參數及中間計算，Term2 (等式3)經計算為GItoV×Iripple，並且補償器位準(COMP位準)經計算為Term1 + Term2。因此，補償器電壓訊號Vcomp經計算為COMP位準+ PLAT。
在輸出電壓Vout的範圍內，補償器COMP位準的最高或最大值經判定為0.259伏特，並且補償器電壓訊號Vcomp的最高或最大值經判定為0.859伏特，此在輸出電壓Vout為18及19伏特時發生。因此，具有上述設計參數的功率轉換器100的示例性實施方式的最大補償器電壓Vcompmax為0.859伏特。
另外，補償器COMP位準的最低或最小值經判定為0.121伏特，並且補償器電壓訊號Vcomp的最低或最小值經判定為0.721伏特，此在輸出電壓Vout為5伏特時發生。因此，補償器電壓訊號Vcomp的計算值的範圍為0.859-0.721伏特。因此，對於功率轉換器100並不產生約18或19伏特的輸出電壓Vout的應用而言，輕載模式的退出可能並不發生在補償器電壓訊號Vcomp的最優或最佳值處。因此，輕載退出效能可能會略有延遲或遲滯。在輸出電壓Vout的任何期望值處對功率轉換器100的實例的進一步分析或模擬可以揭示此延遲或遲滯是否顯著，是否具有任何可覺後果，或以任何方式存在問題。若滿足成本、尺寸及/或效率要求，則整體電子設備的設計者可以接受此類效能。
圖5中示出了根據一些實施例的方法500的簡化流程圖，其圖解說明功率轉換器100的示例性操作。僅用於說明性目的提供方法500的特定步驟、步驟的組合以及步驟的順序。具有不同步驟、步驟的組合或步驟的順序的其他方法也可以用於達成相同或相似的結果。在一些實施例中，可以在不同的步驟或組件中啟用針對由組件中之一者執行的步驟中之一者所描述的特徵或功能。
在功率轉換器100已起動(在501處)之後，控制開關102及同步開關103在開關節點118處生成(在502處)電感器電流IL，並且反饋誤差放大器109 (基於反饋電壓訊號Vfb及參考電壓訊號Vref)生成(在503處，並且在整個方法500中持續)補償器電壓訊號Vcomp，使得功率轉換器100由此在正常操作模式下操作(在504處)。當ZCD比較器115偵測到(在505處)開關節點118處的零電流條件時，ZCD比較器115斷言(在506處) ZCD訊號。若ZCD比較器115並未偵測到(在505處)零電流條件，則操作通常以正常模式繼續(在504處)。
在斷言(在506處) ZCD訊號之後，D正反器113的操作偵測(在507處)在PWM訊號的週期的起始點與觸發點或中點之間，或工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣之前(例如，50%的工作循環的50%時鐘中點邊緣或觸發點邊緣)，即，當工作循環時鐘訊號處於高狀態時，ZCD訊號是否經斷言(例如，ZCD訊號的上升邊緣發生)。若在507處的偵測為肯定，則功率轉換器100藉由使D正反器113斷言輕載訊號LL並且藉此去能PWM訊號通過及閘107以禁止控制閘極驅動訊號(在HG及LG處)，進入(在508處)輕載操作模式。然後，功率轉換器100在輕載操作模式下操作(在509處)。另一方面，若在507處的偵測結果為否定，即，當ZCD訊號的斷言或上升邊緣在工作循環時鐘訊號的觸發點或中點或下降邊緣之後發生，並且時鐘工作循環訊號處於低狀態下，則D正反器113解除斷言或並不斷言輕載訊號LL，並且操作在正常模式下通常繼續而不中斷(在504處)。
在輕載操作模式下(並且在整個方法500中持續)，補償比較器116將補償器電壓訊號Vcomp與最大補償器電壓Vcompmax (即，退出臨限電壓)進行比較。因此，補償比較器116偵測(在510處)補償器電壓訊號Vcomp是否超過(例如，大於)最大補償器電壓Vcompmax。若超過，則ZCD比較器115將解除斷言(在511處) ZCD訊號，因此，響應於在510處的偵測為肯定，補償比較器116的輸出可以藉由重置D正反器113以解除斷言輕載訊號LL，藉此賦能PWM訊號通過及閘107，而致使功率轉換器100退出(在512處)輕載操作模式。在此情況下，操作通常恢復正常模式(在504處)。另一方面，若在510處的偵測為否定，則操作通常繼續處於輕載操作模式(在509處)，直至在510處的偵測為肯定為止。
已經詳細參考了所揭示發明的實施例，在附隨圖式中圖解說明了其一或多個實例。已經藉由說明本技術而不是對本技術的限制的方式提供了每個實例。實際上，儘管已經相對於本發明的特定實施例詳細地描述了本說明書，但是應當理解，熟習此項技術者在理解前述內容之後，可以容易地想到對此等實施例的替代、變型以及等效物。例如，作為一個實施例的一部分而圖解說明或描述的特徵可以與另一實施例一起使用以產生又一實施例。因此，意欲本主題涵蓋所附申請專利範圍及其等效物的範疇內的所有此類修改及變型。在不偏離本發明的範疇的情況下，熟習此項技術者可以對本發明進行此等以及其他修改及變型，本發明的範疇在所附申請專利範圍中更具體地闡述。此外，熟習此項技術者將理解，前述描述僅是示例性的，並非意欲限製本發明。
100:功率轉換器 101:負載 102:控制開關 103:同步開關 104:輸出電感器 105:輸出電容器 106:驅動電路 107:及閘 108:PWM比較器(PWM訊號發生器) 109:反饋誤差放大器 110:頻率補償電阻器 111:頻率補償電容器 112:電壓斜坡訊號源 113:D正反器 114:工作循環時鐘源 115:零電流或交叉偵測(ZCD)比較器 116:補償比較器 117:電流感測器 118:開關節點 119:補償節點 SYSCLK:系統時鐘 PWM:脈衝寬度調製 LL:輕載訊號 HG:高側閘極驅動訊號 LG:低側閘極驅動訊號 ZCD:零電流偵測(ZCD)訊號 CLK:時鐘輸入端 RST:重置輸入端 D:輸入端 Q:輸出端 Vramp:電壓斜坡訊號 Vfb:反饋電壓訊號 Vcomp:補償器電壓訊號 Vref:參考電壓訊號 Vzero:零電壓 Vcompmax:最大補償器電壓 Vout:輸出電壓 Iout:輸出電流 IL:電感器電流 PLAT:平線電壓量 Term1:項 Term2:項 IrippleBCM:在BCM下的波紋電流 Iripple:波紋電流 GItoV:電流感測增益 Dlimit:工作循環的上限 VINmax:最大輸入電壓 RAMP:斜坡 IoBCM:在BCM下的輸出電流 L:電感 F:頻率 Vin:輸入電壓 DDCM:PWM訊號的DCM Ton:接通時間 comp:補償 500:方法 501:步驟 502:步驟 503:步驟 504:步驟 505:步驟 506:步驟 507:步驟 508:步驟 509:步驟 510:步驟 511:步驟 512:步驟
圖1是根據一些實施例的示例性功率轉換器的簡化示意圖。
圖2示出了根據一些實施例的簡化電壓及電流時序圖，其圖解說明圖1所示出的示例性功率轉換器的操作。
圖3是根據一些實施例的簡化電壓時序圖，其圖解說明圖1所示出的示例性功率轉換器的操作的分析。
圖4示出了根據一些實施例的表，其圖解說明圖1所示出的示例性功率轉換器的操作的分析。
圖5示出了根據一些實施例的簡化流程圖，其圖解說明圖1所示出的示例性功率轉換器的操作。
100:功率轉換器
101:負載
102:控制開關
103:同步開關
104:輸出電感器
105:輸出電容器
106:驅動電路
107:及閘
108:PWM比較器(PWM訊號發生器)
109:反饋誤差放大器
110:頻率補償電阻器
111:頻率補償電容器
112:電壓斜坡訊號源
113:D正反器
114:工作循環時鐘源
115:零電流或交叉偵測(ZCD)比較器
116:補償比較器
117:電流感測器
118:開關節點
119:補償節點
SYSCLK:系統時鐘
PWM:脈衝寬度調製
LL:輕載訊號
HG:高側閘極驅動訊號
LG:低側閘極驅動訊號
ZCD:零電流偵測(ZCD)訊號
CLK:時鐘輸入端
RST:重置輸入端
D:輸入端
Q:輸出端
Vramp:電壓斜坡訊號
Vfb:反饋電壓訊號
Vcomp:補償器電壓訊號
Vref:參考電壓訊號
Vzero:零電壓
Vcompmax:最大補償器電壓
Vout:輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種方法，其包括： 在一功率轉換器的一第一操作模式期間，在一開關節點處生成一電流，該開關節點位於該功率轉換器中的一控制開關與一同步開關之間； 響應於偵測到該開關節點處的一零電流條件而斷言一零電流偵測(ZCD)訊號； 偵測到該ZCD訊號在一脈衝寬度調製(PWM)訊號的一週期的一起始點與一觸發點之間經斷言，該PWM訊號控制用於驅動該控制開關及該同步開關的驅動訊號以生成該電流；以及 響應於該偵測到該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該觸發點之間經斷言，進入該功率轉換器的一輕載操作模式。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括： 基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準； 將該補償器電壓與一臨限電壓進行比較，該臨限電壓表示基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、該PWM訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、用於生成該輸出電壓的一輸入電壓以及該輸出電壓的一範圍的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一極限；以及 響應於該補償器電壓超過該臨限電壓，自該功率轉換器的該輕載操作模式退出至該第一操作模式。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括： 基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準； 將該補償器電壓與一臨限電壓進行比較，該臨限電壓表示基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、該PWM訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、用於生成該輸出電壓的一輸入電壓以及該輸出電壓的一範圍的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一最大值；以及 響應於該補償器電壓大於該臨限電壓，自該功率轉換器的該輕載操作模式退出至該第一操作模式。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包括： 提供一工作循環為50%的一時鐘訊號，該時鐘訊號與該PWM訊號同相，該時鐘訊號的一時鐘週期與該PWM訊號的該週期相同，並且該時鐘訊號的一中點邊緣位於該時鐘週期的一中點處； 並且其中： 該偵測到該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該中點之間經斷言進一步包括：偵測到該ZCD訊號的該斷言在該時鐘訊號的該中點邊緣之前發生。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包括： 將該ZCD訊號提供至一D正反器的一時鐘輸入端； 將該時鐘訊號提供至該D正反器的一D輸入端，該時鐘訊號的該中點邊緣為一下降邊緣； 當該ZCD訊號的一上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之前發生並且當該時鐘訊號處於一高狀態時，該D正反器斷言一輕載訊號，此指示該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該中點之間經斷言；以及 當該ZCD訊號的該上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之後發生並且當該時鐘訊號處於一低狀態時，該D正反器解除斷言該輕載訊號。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包括： 該斷言的輕載訊號去能該PWM訊號以禁止控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流；以及 該解除斷言的輕載訊號賦能該PWM訊號以控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包括： 基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準； 將該補償器電壓與一臨限電壓進行比較，該臨限電壓表示基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、該PWM訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、用於生成該輸出電壓的一輸入電壓以及該輸出電壓的一範圍的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一最大值； 響應於該補償器電壓大於該臨限電壓而斷言一比較器訊號； 響應於該補償器電壓小於該臨限電壓而解除斷言一比較器訊號； 將該比較器訊號提供至該D正反器的一重置輸入端；以及 該D正反器響應於該斷言的比較器訊號而解除斷言該輕載訊號； 並且其中： 該D正反器響應於該解除斷言的比較器訊號而並不改變該輕載訊號的該斷言及該解除斷言。
  8. 一種方法，其包括： 在一功率轉換器的一第一操作模式期間，在一開關節點處生成一電流，該開關節點位於該功率轉換器中的一控制開關與一同步開關之間； 偵測該功率轉換器的一輕載條件； 響應於該偵測到該輕載條件而進入該功率轉換器的一輕載操作模式； 基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準； 將該補償器電壓與一臨限電壓進行比較，該臨限電壓表示在該輸出電壓的一範圍內判定的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一極限；以及 響應於該補償器電壓超過該臨限電壓，自該功率轉換器的該輕載操作模式退出至該第一操作模式。
  9. 如請求項8之方法，其中： 在該輕載操作模式期間該補償器電壓的該極限係基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、一脈衝寬度調製(PWM)訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、用於生成該輸出電壓的一輸入電壓，以及該輸出電壓的該範圍；並且 該PWM訊號控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流。
  10. 如請求項9之方法，其中： 在該輕載操作模式期間該補償器電壓的該極限是在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一最大值；並且 該方法其進一步包括： 響應於該補償器電壓大於該臨限電壓，自該功率轉換器的該輕載操作模式退出至該第一操作模式。
  11. 如請求項8之方法，其中： 該偵測到該輕載條件進一步包括偵測到一零電流偵測(ZCD)訊號在一脈衝寬度調製(PWM)訊號的一週期的一起始點與一觸發點之間經斷言，該PWM訊號控制用於驅動該控制開關及該同步開關的驅動訊號以生成該電流，並且該ZCD訊號指示該開關節點處的一零電流條件；並且 響應於該偵測到該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該觸發點之間經斷言，該進入該功率轉換器的該輕載操作模式發生。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括： 將該ZCD訊號提供至一D正反器的一時鐘輸入端，該ZCD訊號在其一上升邊緣經斷言； 將一時鐘訊號提供至該D正反器的一D輸入端，該時鐘訊號的一工作循環為50%，該時鐘訊號與該PWM訊號同相，該時鐘訊號的一時鐘週期與該PWM訊號的該週期相同，並且該時鐘訊號的一下降邊緣位於該時鐘週期的一觸發點處； 當該ZCD訊號的該上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之前發生並且當該時鐘訊號處於一高狀態時，該D正反器斷言一輕載訊號，此指示該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該觸發點之間經斷言； 當該ZCD訊號的該上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之後發生並且當該時鐘訊號處於一低狀態時，該D正反器解除斷言該輕載訊號； 該斷言的輕載訊號去能該PWM訊號以禁止控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流；以及 該解除斷言的輕載訊號賦能該PWM訊號以控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流。
  13. 一種功率轉換器，其包括： 在一輸入電壓與一接地之間串聯電連接的一控制開關及一同步開關，一開關節點位於該控制開關與該同步開關之間，在該功率轉換器的一第一操作模式期間該控制開關及該同步開關根據由一脈衝寬度調製(PWM)訊號控制的驅動訊號在該開關節點處生成一電流； 一零電流偵測(ZCD)比較器，該ZCD比較器響應於該開關節點處的一零電流條件而斷言一ZCD訊號；以及 一輕載偵測器，該輕載偵測器響應於偵測到該ZCD訊號在該PWM訊號的一週期的一起始點與一觸發點之間經斷言而致使該功率轉換器進入一輕載操作模式。
  14. 如請求項13之功率轉換器，其進一步包括： 一誤差放大器，該誤差放大器基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準；以及 一補償比較器，該補償比較器響應於該補償器電壓超過一臨限電壓而致使該功率轉換器自該輕載操作模式退出至該第一操作模式，該臨限電壓表示基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、該PWM訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、該輸入電壓以及該輸出電壓的一範圍的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一極限。
  15. 如請求項13之功率轉換器，其進一步包括： 一誤差放大器，該誤差放大器基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準；以及 一補償比較器，該補償比較器響應於該補償器電壓大於一臨限電壓而致使該功率轉換器自該輕載操作模式退出至該第一操作模式，該臨限電壓表示基於一輸出電感器的一電感、該同步開關的一電流感測增益、該PWM訊號的一頻率、該PWM訊號的一工作循環、用於生成該PWM訊號的一電壓斜坡訊號的一振幅、該輸入電壓以及該輸出電壓的一範圍的在該輕載操作模式期間該補償器電壓的一最大值。
  16. 如請求項13之功率轉換器，其中： 該偵測到該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該觸發點之間經斷言包括偵測到該ZCD訊號的該斷言在一時鐘訊號的一觸發點邊緣之前發生； 該時鐘訊號的一工作循環為50%； 該時鐘訊號與該PWM訊號同相； 該時鐘訊號的一時鐘週期與該PWM訊號的該週期相同；並且 該時鐘訊號的該觸發點邊緣位於該時鐘週期的一中點處。
  17. 如請求項16之功率轉換器，其中： 該輕載偵測器包括一D正反器，該D正反器具有電連接以接收該時鐘訊號的一D輸入端及電連接以接收該ZCD訊號的一時鐘輸入端； 該時鐘訊號的該觸發點邊緣為一下降邊緣； 當該ZCD訊號的一上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之前發生並且當該時鐘訊號處於一高狀態時，該D正反器斷言一輕載訊號，此指示該ZCD訊號在該PWM訊號的該週期的該起始點與該觸發點之間經斷言；並且 當該ZCD訊號的該上升邊緣在該時鐘訊號的該下降邊緣之後發生並且當該時鐘訊號處於一低狀態時，該D正反器解除斷言該輕載訊號。
  18. 如請求項17之功率轉換器，其進一步包括： 該斷言的輕載訊號去能該PWM訊號以禁止控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流；以及 該解除斷言的輕載訊號賦能該PWM訊號以控制用於驅動該控制開關及該同步開關的該等驅動訊號以生成該電流。
  19. 如請求項18之功率轉換器，其進一步包括： 一誤差放大器，該誤差放大器基於一反饋電壓及一參考電壓而生成一補償器電壓，該反饋電壓指示該功率轉換器的一輸出電壓，該參考電壓指示該輸出電壓的一期望電壓位準； 一補償比較器，該補償比較器經電連接以接收該補償器電壓及一臨限電壓，該臨限電壓表示在該輕載模式期間該補償器電壓的一最大值； 並且其中： 該補償比較器響應於該補償器電壓大於該臨限電壓而斷言一比較器訊號； 該補償比較器響應於該補償器電壓小於該臨限電壓而解除斷言該比較器訊號； 該D正反器具有電連接以接收該比較器訊號的一重置輸入端； 該D正反器響應於該斷言的比較器訊號而解除斷言該輕載訊號；並且 該D正反器響應於該解除斷言的比較器訊號而並不改變該輕載訊號的該斷言及該解除斷言。
  20. 如請求項13之功率轉換器，其進一步包括： 一輸出電感器，該輸出電感器電連接至該開關節點； 並且其中： 該開關節點處的該電流流過該輸出電感器；並且 該零電流條件由流過該輸出電感器的該電流為零所致。
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