TW202107813A - 用於峰值電流模式控制方案之增強信噪比及實現最小化工作週期解析之系統和方法 - Google Patents

用於峰值電流模式控制方案之增強信噪比及實現最小化工作週期解析之系統和方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於提供用於功率轉換器之峰值電流模式控制(PCMC)之系統及方法。藉由增強一電感器(或開關)電流之信噪比以實現最小化工作週期解析，並消除導致高輸入及輸出漣波之次諧波操作而改良抗噪性。藉由一電流感測電阻器針對峰值電流模式控制方案感測電流並將其轉化為一電壓。一直流(DC)偏移電壓僅在主開關之一導通時間期間添加以增大信噪比。藉由在各切換週期後將一電流感測電路之一濾波電容器重設為零伏而移除由主開關之導通引起的一前緣尖峰。

Description

用於峰值電流模式控制方案之增強信噪比及實現最小化工作週期解析之系統和方法
本發明大體上係關於用於功率轉換器之控制器。
DC/DC轉換器係將一輸入DC電壓轉換為一不同輸出DC電壓之一類型之電源供應器。此等轉換器通常包含一變壓器，該變壓器經由一電壓源與一負載之間之一切換電路電耦合。轉換器可包含至少一個主開關，該至少一個主開關連接於該電壓源與該變壓器之初級繞組之間以將功率傳輸提供至該變壓器之次級繞組。一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)器件通常用於該一或多個主開關。
用於功率轉換器之峰值電流模式控制方案藉由將一電感器電流(例如，一變壓器之初級繞組)或一開關電流之正斜率與用於程式化電流位凖之一誤差信號進行比較而操作。一旦電流在各切換週期期間達到所需位凖，開關便關斷。實踐中，電流位凖與誤差信號相比非常小，尤其在最小負載及最大線電壓(maximum line)下。此非常低位凖易受由反射肖特基二極體電容及變壓器繞組電容引發的雜訊尖峰(即，較差信噪比)影響。每當各週期導通該開關時，皆引發此尖峰。若尖峰具有足夠振幅，則尖峰可所要地導致開關的提前終止並可導致振盪。
圖1展示一習知功率轉換器10之部分，其包含用於將一電流信號提供至一峰值電流模式控制(PCMC)控制器12之一電流感測電阻器RCS 。該功率轉換器包含：一輸入電壓源Vin 、一初級繞組或電感器PW1 、一主開關Q1及電流感測電阻器RCS 。該電流感測電阻器RCS 經由一濾波電阻器Rf及一濾波電容器Cf耦合至PCMC控制器12之一電流感測輸入節點或引腳CS。該PCMC控制器12包含一主開關控制輸出節點或引腳OUT，該主開關控制輸出節點或引腳OUT耦合至主開關Q1之閘極以控制主開關之操作。
圖1展示節點14處之電壓之一圖表15，該電壓係跨電流感測電阻器RCS 之電壓，其與通過初級繞組PW1 及主開關Q1之電流成比例。如所展示，存在由主開關Q1之導通引起的一前緣尖峰13。該信號藉由濾波電阻器Rf及濾波電容器Cf進行濾波，並被提供至PCMC控制器之電流感測引腳CS。圖1中所展示之一圖表17展示一節點16處之一理想波形。
實踐中，無法藉由濾波電阻器Rf及濾波電容器Cf對該尖峰13進行完全濾波。圖2展示在一高負載及低線電壓狀況(左)期間，在一中負載及中線電壓狀況(中間)期間，及在一最小負載及最大線電壓狀況(右)期間之圖1之節點16處之電壓22之一圖表20。如可見，在最大線電壓及最小負載狀況下，由主開關Q1之導通引起的尖峰24主導實際電流位凖(傾斜信號26)。
因此，需要在所有操作狀況中增大信噪比，且減小或消除前緣尖峰，此有助於消除由較差抗噪性導致的非預期脈衝跳躍。
一種用於一功率轉換器之一峰值電流模式控制(PCMC)控制器的電流感測電路，該功率轉換器包含一主開關，該主開關包含一主開關控制節點，且該PCMC控制器包含：一控制輸出，其電耦合至該主開關控制節點以控制該主開關之操作；及一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號，該電流感測電路可被概括為包含：一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合；一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點；一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。該主開關可包含一MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子可電耦合至該MOSFET開關之閘極。該主開關可包含一N通道MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子可電耦合至該N通道MOSFET開關之閘極。
一種用於一功率轉換器之峰值電流模式控制(PCMC)控制器，該功率轉換器包含具有一初級繞組及一次級繞組之一主變壓器，該初級繞組可電耦合至一輸入電壓節點且電耦合至一主開關，該次級繞組可電耦合至一輸出電壓節點，該峰值電流模式控制(PCMC)控制器可被概括為包含：一控制輸出節點，其電耦合至該主開關之一主開關控制節點以控制該主開關之操作；一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號；及一電流感測電路，其包含：一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合；一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點；一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。該PCMC控制器可利用脈寬調變(PWM)控制。
一種功率轉換器可被概括為包含：一變壓器，其具有一初級繞組及一次級繞組，該初級繞組可電耦合至一輸入電壓節點且該次級繞組可電耦合至一輸出電壓節點；一初級電路，其電耦合至該初級繞組，該初級電路包括一主開關；一峰值電流模式控制(PCMC)控制器，其包含電耦合至該主開關之一主開關控制節點以控制該主開關之操作之一控制輸出節點；一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號；及一電流感測電路，其包含：一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合；一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點；一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。
該功率轉換器可為一返馳轉換器。該功率轉換器可為一順向轉換器。該功率轉換器可為一混合DC-DC轉換器或建構於一印刷電路板(PCB)上的一DC-DC轉換器。該功率轉換器可為一升壓轉換器。該功率轉換器可為一降壓轉換器。該功率轉換器可為一隔離功率轉換器。該功率轉換器可為一非隔離功率轉換器。該主開關可包含一MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子可電耦合至該MOSFET開關之閘極。該主開關可包含一N通道MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子可電耦合至該N通道MOSFET開關之閘極。
在以下描述中，闡述某些特定細節以便提供對各種所揭示實施方案之透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，可在無此等特定細節之一或多者的情況下，或使用其他方法、組件、材料等實踐實施方案。在其他實例中，未詳細展示或描述與電腦系統、伺服器電腦及/或通信網路相關聯之眾所周知的結構，以避免不必要地模糊實施方案之描述。
除非上下文另有要求，否則在下文說明書及發明申請專利範圍通篇，字詞「包括」與「包含」同義，且為包含性或開放性的(即，不排除額外、未引述之元件或方法動作)。
本說明書通篇對「一項實施方案」或「一實施方案」之引用意味著相關於實施方案描述之一特定特徵、結構或特性包含於至少一項實施方案中。因此，在本說明書通篇各處出現之片語「在一項實施方案中」或「在一實施方案中」並不一定皆指同一實施方案。此外，該等特定特徵、結構或特性可以任何合適之方式組合於一或多個實施方案中。
除非上下文另有明確規定，否則如在本說明書及隨附發明申請專利範圍中所使用，單數形式「一」、「一個」及「該」包含複數指稱物。亦應注意，除非上下文另有明確規定，否則術語「或」通常以其包含「及/或」之意義採用。
本文中所提供之本發明之標題及摘要僅為方便起見，且並不解釋實施方案之範疇或含義。
本發明之一或多個實施方案提供用於功率轉換器之峰值電流模式控制(PCMC)電路。如以下參考附圖進一步所論述，本發明之一或多個實施方案提供用以在所有操作狀況中增大信噪比及減小或消除一電流感測信號中之前緣尖峰之系統及方法。本文中所論述之特徵允許一PCMC控制器之電流感測節點或引腳處之信號更接近一理想波形，且有助於消除由較差抗噪性導致的非預期脈衝跳躍。本文中所論述之特徵可用於實施一PCMC控制方案之任何類型之功率轉換器中。
圖4展示根據本發明之一實例實施方案之利用一PCMC控制器110之功率轉換器100的一部分之一示意圖。在所繪示實施方案中，功率轉換器100可為一返馳轉換器。然而，應瞭解，PCMC控制器110亦可與其他類型之功率轉換器(例如，順向轉換器)一起使用。功率轉換器100包含PCMC控制器或控制電路110，且包含用於在一節點102處將一電流信號提供至峰值電流模式控制(PCMC)控制器之一電流感測電阻器RCS 。功率轉換器100包含一DC輸入電壓源Vin、一初級繞組或電感器PW1 、一主開關Q1及電流感測電阻器RCS 。電流感測電阻器RCS 經由一濾波電阻器Rf及一濾波電容器Cf在一節點104處耦合至PCMC控制器110之一電流感測輸入節點或引腳CS。PCMC控制器110包含耦合至主開關Q1之閘極以控制主開關之操作之一主開關控制輸出節點或引腳OUT。在所繪示實例中，主開關Q1係一N通道MOSFET開關，但其他合適類型之開關可用於其他實施方案中。為簡化起見，圖4中未展示功率轉換器100之次級側。
在圖4之實施方案中，一主開關控制節點電阻器R1電耦合於開關Q1之閘極與電流感測輸入節點CS之間。節點104處之一DC偏移電壓係由藉由濾波電阻器Rf及電阻器R1形成之一分壓器乘以主開關Q1之閘極處之電壓Vg而提供。有利地，僅在驅動主開關Q1之閘極信號Vg的導通時間期間添加DC偏移電壓。由於閘極信號Vg在各切換週期具有一導通時間及一關斷時間，因此節點104處之電壓在各接通週期之前被重設為0伏。此特徵最大化濾波電容器Cf吸收由接通開關Q1引起的尖峰之能力，此具有在所有操作狀況中消除該尖峰之效應。
圖5展示根據本發明之一實例實施方案之利用一PCMC控制器202及一電流感測電路206之一功率轉換器200之一示意圖。在所繪示實施方案中，功率轉換器200係一返馳轉換器。然而，應瞭解，PCMC控制器202亦可與其他類型之功率轉換器一起使用。通常，功率轉換器200包含PCMC控制器或控制電路202、電流感測電路206、一初級側電路203，及一隔離次級側電路204。
在圖5之實例功率轉換器200中，經由一輸入電阻器R2提供一輸入電壓Vin之一DC電壓輸入VINPUT 藉由一初級或主開關M2連接至一變壓器K1之一初級繞組L3。在所繪示實施方案中，開關M2係一N通道MOSFET器件。
變壓器K1之一次級繞組L4透過一整流肖特基二極體D2連接至一輸出引線VOUT 。在主功率開關M2傳導的情況下，輸入電壓Vin跨初級繞組L3施加。次級繞組L4在極性上定向以用通過連接至輸出引線Vout之一負載(其藉由一電阻器R5表示)，並通過二極體D2返回至次級繞組L4之電流流動對初級電壓做出回應。亦可提供一或多個輸出電容器及電阻器(例如，電阻器R3、R4及R6及電容器C1及C2)。
PCMC控制器202可包含一輸出控制節點OUT，該輸出控制節點OUT將具有一工作週期D之一PWM驅動信號Vgate提供至主開關M2之控制節點或閘極。
電流感測電路206可操作以感測通過功率轉換器200之主開關M2及電感器L3的電流。如本文中他處所論述，電流感測電路206可在PCMC控制器之一電流感測輸入節點或引腳CS處，將一回饋信號(或控制信號)提供至PCMC控制器202。
電流感測電路206可與圖4中所展示之電流感測電路類似或相同。在本實例中，電流感測電路206包含用於將一電流信號提供至功率轉換器200之PCMC控制器202之一電流感測電阻器Rcs1。電流感測電阻器Rcs1經由一濾波電阻器Rf及一濾波電容器Cf在一節點ISENSE_NEW處耦合至PCMC控制器202之一電流感測輸入節點或引腳CS。一主開關控制節點電阻器R1在開關M2之閘極與電流感測輸入CS之間電耦合於節點ISENSE_NEW處。
如上文參考圖4所論述，節點ISENSE_NEW處之一DC偏移電壓係由藉由濾波電阻器Rf及電阻器R1形成之一分壓器乘以主開關M2之閘極處之電壓Vgate而提供。有利地，僅在驅動主開關M2之閘極信號Vgate的導通時間期間添加DC偏移電壓。由於閘極信號Vgate在各切換週期具有一導通時間及一關斷時間，因此節點ISENSE_NEW處之電壓歸因於濾波電容器Cf完全放電而在各接通週期之前重設為0伏。此特徵最大化濾波電容器Cf吸收由接通開關M2引起的尖峰之能力，此在所有操作狀況中消除該尖峰。
為了闡釋的目的，下文提供功率轉換器200之各種組件的非限制性實例值。應瞭解，可針對各種應用修改該等值，且可添加或移除一或多個組件以實現一所要功能。功率轉換器200中之電阻器可具有以下實例值：電阻器R1可為60 kΩ，電阻器R2可為1 mΩ，電阻器R3可為0.005 Ω，電阻器R4可為0.01 Ω，電阻器R5可為41.5 Ω，電阻器R6可為0.033 Ω，電阻器Rf可為1 kΩ，且電阻器Rcs1可為0.2 Ω。功率轉換器200中之電容器可具有以下實例值：電容器C1可具有120 µF之一值，電容器C2可具有10 µF之一值，且電容器Cf可具有47 pF之一值。舉例而言，變壓器K2之初級繞組L3可具有12.74 µH之一電感，且次級繞組L4可具有1.04 µH之一電感。輸入DC電壓可提供任何合適DC電壓(例如，50 V)。舉例而言，PCMC控制器202可提供具有0伏之一低位凖及10伏之一高值之一PWM驅動信號。
圖6至圖8展示圖5之功率轉換器200在各種負載狀況下之各種波形。為了提供與習知電流感測電路之比較，圖6至圖8亦包含圖3中所展示之一習知電流感測電路30之波形。圖3之習知電流感測電路30包含一濾波電阻器Rf及一濾波電容器Cf，其等從一電流感測電阻器(未展示)接收一電流感測信號V(Rcs) (節點14)。一固定DC偏移電壓由關聯至一DC電源電壓VCC 的一電阻器RFIXED 提供。將標記為ISENSE_CONVENTIONAL (節點16)之電流感測電路30之輸出提供至PCMC控制器12之一電流感測輸入節點CS。在電流感測電路30之本非限制性實例中，電阻器Rf可具有1 kΩ之一值，電阻器RFIXED 可具有60 kΩ之一值，濾波電容器Cf可具有47 pF之一值，且VCC 可提供10 V之一固定電壓。因此，固定DC偏移電壓為0.164 V (即，1 kΩ/(60 kΩ+1 kΩ)×10 V)。
圖6係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在10%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表600。如上所述，特定言之，圖表600包含：一子圖602，其展示功率轉換器200之電壓(Vgate)；一子圖604，其展示跨感測電阻器Rcs1之電壓V(Rcs1)，包含當主開關M2導通時出現之一尖峰608；及一子圖606，其展示圖5之電壓(ISENSE_NEW)及圖3之電壓(ISENSE_CONVENTIONAL)，該等信號作為輸入被提供至一PCMC控制器(例如，圖5之控制器202、圖3之控制器12)的一電流感測引腳。如子圖606中可見，習知電流感測電路30具有多個峰值610及612，而圖5之電流感測電路206僅在正確時間具有一個峰值614。實踐中，第一峰值610 (其並非一增大電流信號之真實峰值)可能非所要地觸發一開關週期之終止。即，在習知電流感測電路30中，因為PCMC控制器觸發由尖峰608引起之初始峰值610，因此忽略正確峰值612。相反，如圖6中所展示，電壓(ISENSE_NEW)僅具有一單個正確峰值614。
圖7係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在50%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表700。如上所述，特定言之，圖表700包含：一子圖702，其展示功率轉換器200之電壓(Vgate)；一子圖704，其展示跨感測電阻器Rcs1之電壓V(Rcs1)，包含當主開關M2導通時出現之一尖峰708；及一子圖706，其展示圖5之電壓(ISENSE_NEW)及圖3之電壓(ISENSE_CONVENTIONAL)。如子圖706中可見，歸因於主開關之導通(其可能錯誤地觸發一切換週期之終止)，習知電流感測電路30亦具有一初始峰值710，而電壓(ISENSE_NEW)僅在切換週期中之正確時間點具有一單個峰值。
圖8係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在100%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表800。如上所述，特定言之，圖表800包含：一子圖802，其展示功率轉換器200之電壓(Vgate)；一子圖804，其展示跨感測電阻器Rcs1之電壓V(Rcs1)，包含當主開關M2導通時出現之一尖峰808；及一子圖806，其展示圖5之電壓(ISENSE_NEW)及圖3之電壓(ISENSE_CONVENTIONAL)。如子圖806中可見，習知電流感測電路30亦具有一初始峰值810，該初始峰值810可能錯誤地觸發一切換週期之終止，而電壓(ISENSE_NEW)僅在正確時間點具有一單個峰值812。因此，電流感測電路206藉由提供正確峰值來解析所需的最小化工作週期。即，在所有操作狀況中，始終僅存在「一個」正確峰值，因此不存在切換週期之錯誤終止。
本文中所論述之一或多個實施方案提供幾項優點及好處。舉例而言，即使在最大線電壓及最小負載狀況下，本文中所描述之系統及方法亦維持低漣波。此外，相對於諸如主動前緣消隱或使用一電流變壓器之其他解決方案，實施本文中所論述之特徵所需的部件之數目及大小非常低。舉例而言，無需一電流變壓器來實現本文中提供的高水準之效率及信噪比。此外，PCMC控制器之電流感測引腳處之DC偏移電壓僅在主開關之導通時間期間添加，使得在開關的關斷時間期間電流感測引腳處之電壓為0 V。如上文所論述，在主開關之各導通週期之前，濾波電容器Cf被重設為0 V，此最大化濾波電容器之濾波能力，此係因為電容器能夠比跨電容器之電壓處於高於0 V之一位凖的情況吸收更多能量。由本文中所論述之系統及方法提供之一額外好處係由於斜率與習知方法相同，因此不存在對PWM增益的改變。
上述實施方式已經由使用方塊圖、示意圖及實例闡述器件及/或程序之各種實施方案。在此等方塊圖、示意圖及實例含有一或多個功能及/或操作的範圍內，熟習此項技術者應暸解，可藉由廣泛的硬體、軟體、韌體或幾乎其等之任何組合個別地及/或共同地實施此等方塊圖、示意圖或實例內之各功能及/或操作。在一項實施方案中，本標的物可經由特定應用積體電路(ASIC)來實施。然而，熟習此項技術者應暸解，本文中所揭示之實施方案整體地或部分地可在標準積體電路中等效地實施為在一或多個電腦上運行的一或多個電腦程式、實施為韌體或實施為幾乎其等之任何組合，且鑑於本發明，設計電路及/或編寫軟體及/或韌體之程式碼將完全在一般技術者之技能範圍內。
熟習此項技術者應暸解，本文中所陳述之許多方法或演算法可採用附加動作，可省略一些動作，及/或可按不同於指定之順序執行動作。
此外，熟習此項技術者應暸解，本文中所教示之機制能夠作為一程式產品以多種形式分配，且一闡釋性實施方案同樣適用，而與用於實際執行分配的信號承載媒體之特定類型無關。信號承載媒體之實例包含但不限於下列：可記錄類型媒體(諸如軟碟)、硬碟機、CD ROM、數位磁帶及電腦記憶體。
可組合上文描述之各種實施方案以提供進一步實施方案。可鑑於上述描述，對實施方案進行此等及其他更改。通常，在以下發明申請專利範圍中，所使用之術語不應被解釋為將發明申請專利範圍限制於說明書及發明申請專利範圍中所揭示之特定實施方案，而應被解釋為包含所有可能實施方案，以及此等發明申請專利範圍被授權之等效物之完整範疇。因此，發明申請專利範圍不受揭示內容限制。
10:習知功率轉換器 12:峰值電流模式控制(PCMC)控制器 13:前緣尖峰 14:節點 15:圖表 16:節點 17:圖表 20:圖表 22:電壓 24:尖峰 26:傾斜信號 30:習知電流感測電路 100:功率轉換器 102:節點 104:節點 110:峰值電流模式控制(PCMC)控制器 200:功率轉換器 202:峰值電流模式控制(PCMC)控制器 203:初級側電路 204:隔離次級側電路 206:電流感測電路 600:圖表 602:子圖 604:子圖 606:子圖 608:尖峰 610:峰值 612:峰值 614:峰值 700:圖表 702:子圖 704:子圖 706:子圖 708:尖峰 710:峰值 800:圖表 802:子圖 804:子圖 806:子圖 808:尖峰 810:初始峰值 812:單個峰值 C1:電容器 C2:電容器 Cf:濾波電容器 CS:電流感測引腳 D2:二極體 ISENSE_NEW:節點 K2:變壓器 L3:初級繞組 L4:次級繞組 M2:開關 OUT:主開關 PW1:初級繞組或電感器 Q1:主開關 R1:主開關控制節點電阻器 R2:電阻器 R3:電阻器 R4:電阻器 R5:電阻器 R6:電阻器 Rcs:電流感測電阻器 Rcs1:電阻器 Rf:濾波電阻器 RFIXED:電阻器 VCC:DC電源電壓 Vg:電壓/閘極信號 Vgate:電壓/閘極信號 Vin:DC輸入電壓源 VINPUT:DC電壓輸入 Vout:輸出引線 V(Rcs):電流感測信號
在圖式中，相同的元件符號識別類似元件或動作。圖式中元件之大小及相對位置不一定按比例繪製。舉例而言，各種元件之形狀及角度不一定按比例繪製，且一些此等元件可任意放大及定位以改良圖式易讀性。此外，如繪製之元件之特定形狀不一定旨在傳達關於該等特定元件之實際形狀之任何資訊，且可僅為便於在圖式中辨識而選擇。
圖1係實施一峰值電流模式控制(PCMC)控制方案之一習知功率轉換器之一部分之一示意電路圖。
圖2係展示在一高負載及低線電壓狀況(左)期間，在一中負載及中線電壓狀況(中間)期間，及在一最小負載及最大線電壓狀況(右)期間使用一PCMC控制方案之一習知功率轉換器之一電流感測信號之一圖表。
圖3係用於實施一PCMC控制方案之一功率轉換器之一習知電流感測電路之一示意電路圖。
圖4係根據一項非限制性所繪示實施方案之實施一PCMC控制方案之一功率轉換器之一示意電路圖。
圖5係根據一項非限制性所繪示實施方案之實施一PCMC控制方案之一功率轉換器之一示意電路圖。
圖6係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在10%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表。
圖7係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在50%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表。
圖8係展示根據一項所繪示實施方案之圖3及圖5之功率轉換器在100%之最大負載狀況期間之各種波形之一圖表。
100:功率轉換器
102:節點
104:節點
110:峰值電流模式控制(PCMC)控制器
Cf:濾波電容器
CS:電流感測引腳
OUT:主開關
PW1:初級繞組或電感器
Q1:主開關
R1:主開關控制節點電阻器
Rcs:電流感測電阻器
Rf:濾波電阻器
Vin:DC輸入電壓源
Vg:電壓/閘極信號

Claims (15)

  1. 一種用於一功率轉換器之一峰值電流模式控制(PCMC)控制器的電流感測電路，該功率轉換器包括一主開關，該主開關包含一主開關控制節點，且該PCMC控制器包括：一控制輸出，其電耦合至該主開關控制節點以控制該主開關之操作；及一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號，該電流感測電路包括： 一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合； 一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點； 一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及 一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。
  2. 如請求項1之電流感測電路，其中該主開關包括一MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子電耦合至該MOSFET開關之閘極。
  3. 如請求項1之電流感測電路，其中該主開關包括一N通道MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子電耦合至該N通道MOSFET開關之閘極。
  4. 一種用於一功率轉換器之峰值電流模式控制(PCMC)控制器，該功率轉換器包括具有一初級繞組及一次級繞組之一主變壓器，該初級繞組可電耦合至一輸入電壓節點且電耦合至一主開關，該次級繞組可電耦合至一輸出電壓節點，該PCMC控制器包括： 一控制輸出節點，其電耦合至該主開關之一主開關控制節點以控制該主開關之操作； 一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號；及 一電流感測電路，其包括： 一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合； 一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點； 一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及 一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。
  5. 如請求項4之PCMC控制器，其中該PCMC控制器利用脈寬調變(PWM)控制。
  6. 一種功率轉換器，其包括： 一變壓器，其具有一初級繞組及一次級繞組，該初級繞組可電耦合至一輸入電壓節點且該次級繞組可電耦合至一輸出電壓節點； 一初級電路，其電耦合至該初級繞組，該初級電路包括一主開關； 一峰值電流模式控制(PCMC)控制器，其包括： 一控制輸出節點，其電耦合至該主開關之一主開關控制節點以控制該主開關之操作； 一電流感測輸入節點，其用以接收指示該主開關之一電流之一電流信號；及 一電流感測電路，其包括： 一電流感測電阻器，其與該主開關串聯電耦合； 一濾波電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該電流感測電阻器與該主開關之間之一節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點； 一濾波電容器，其電耦合至該電流感測輸入節點；及 一主開關控制節點電阻器，其包括一第一端子及一第二端子，該第一端子電耦合至該主開關控制節點，且該第二端子電耦合至該電流感測輸入節點。
  7. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一返馳轉換器。
  8. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一順向轉換器。
  9. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一混合DC-DC轉換器或建構於一印刷電路板(PCB)上的一DC-DC轉換器。
  10. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一升壓轉換器。
  11. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一降壓轉換器。
  12. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一隔離功率轉換器。
  13. 如請求項6之功率轉換器，其中該功率轉換器係一非隔離功率轉換器。
  14. 如請求項6之功率轉換器，其中該主開關包括一MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子電耦合至該MOSFET開關之閘極。
  15. 如請求項6之功率轉換器，其中該主開關包括一N通道MOSFET開關，且該主開關控制節點電阻器之該第一端子電耦合至該N通道MOSFET開關之閘極。
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