TW202341631A - 功率轉換器及其控制方法 - Google Patents

功率轉換器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202341631A
TW202341631A TW111141586A TW111141586A TW202341631A TW 202341631 A TW202341631 A TW 202341631A TW 111141586 A TW111141586 A TW 111141586A TW 111141586 A TW111141586 A TW 111141586A TW 202341631 A TW202341631 A TW 202341631A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
terminal
switch
signal
output
input
Prior art date
Application number
TW111141586A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI822432B (zh
Inventor
劉國基
楊大勇
張煒旭
Original Assignee
立錡科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 立錡科技股份有限公司 filed Critical 立錡科技股份有限公司
Priority to US18/123,961 priority Critical patent/US20230336074A1/en
Publication of TW202341631A publication Critical patent/TW202341631A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI822432B publication Critical patent/TWI822432B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H02M3/015—Resonant DC/DC converters with means for adaptation of resonance frequency, e.g. by modification of capacitance or inductance of resonance circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

一種功率轉換器包含第一至第四開關、飛馳電容、電感、輸出電容及控制電路。第一至第四開關依序疊接。第一開關另用以接收輸入電壓，第四開關另耦接於接地端。飛馳電容跨接第二開關及第三開關。電感耦接於第二開關、第三開關及輸出電容。輸出電容用以將輸出電壓進行輸出。當輸入電壓小於輸入電壓臨界值時，控制電路用以依據諧振頻率切換第一至第四開關。當輸入電壓超出輸入電壓臨界值時，控制電路用以依據超出諧振頻率的調節頻率切換第一至第四開關。若飛馳電容耦接於電感，飛馳電容及電感會形成具有諧振頻率的諧振電路。

Description

功率轉換器及其控制方法
本發明關於電能轉換，特別是一種功率轉換器及其控制方法。
諧振切換式電容轉換器(resonant switched-capacitor converter，RSCC)係為一種功率轉換器，當傳送功率時不會產生功率消耗或僅產生少量功率消耗，常用在行動電話及筆記型電腦等行動電子裝置用來提供電源。
諧振切換式電容轉換器會以固定轉換比將輸入電壓轉換為輸出電壓。當輸入電壓過大時，諧振切換式電容轉換器依然以固定轉換比產生過大的輸出電壓，造成電子裝置的損壞。
本發明實施例提供一種功率轉換器，包含第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、飛馳電容、電感、輸出電容及控制電路。第一開關包含控制端、第一端，用以接收輸入電壓、及第二端。第二開關包含控制端、第一端，耦接於第一開關之第二端、及第二端。第三開關包含控制端、第一端，耦接於第二開關之第二端、及第二端。第四開關包含控制端、第一端，耦接於第三開關之第二端、及第二端，耦接於接地端。飛馳電容包含第一端，耦接於第一開關之第二端、及第二端，耦接於第三開關之第二端。電感包含第一端，耦接於第二開關之第二端、及第二端。輸出電容包含第一端，耦接於電感之第二端，用以將輸出電壓進行輸出、及第二端，耦接於接地端。控制電路耦接於第一開關之第一端、第一開關之控制端、第二開關之控制端、第三開關之控制端及第四開關之控制端。控制電路用以當輸入電壓小於輸入電壓臨界值時，控制電路用以依據諧振頻率切換第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，當輸入電壓超出輸入電壓臨界值時，控制電路用以依據超出諧振頻率的調節頻率切換第一開關、第二開關、第三開關及第四開關。若飛馳電容耦接於電感，則飛馳電容及電感會形成具有諧振頻率的諧振電路。
本發明實施例另提供一種功率轉換器的控制方法。功率轉換器包含第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、飛馳電容、電感、輸出電容及控制電路。第一開關包含控制端、第一端，用以接收輸入電壓、及第二端。第二開關包含控制端、第一端，耦接於第一開關之第二端、及第二端。第三開關包含控制端、第一端，耦接於第二開關之第二端、及第二端。第四開關包含控制端、第一端，耦接於第三開關之第二端、及第二端，耦接於接地端。飛馳電容包含第一端，耦接於第一開關之第二端、及第二端，耦接於第三開關之第二端。電感包含第一端，耦接於第二開關之第二端、及第二端。輸出電容包含第一端，耦接於電感之第二端，用以將輸出電壓進行輸出、及第二端，耦接於接地端。控制電路耦接於第一開關之第一端、第一開關之控制端、第二開關之控制端、第三開關之控制端及第四開關之控制端。控制方法包含當輸入電壓小於輸入電壓臨界值時，控制電路依據諧振頻率切換第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，及當輸入電壓超出輸入電壓臨界值時，控制電路依據超出諧振頻率的調節頻率切換第一開關、第二開關、第三開關及第四開關。若飛馳電容耦接於電感，則飛馳電容及電感會形成具有諧振頻率的諧振電路。
第1圖係本發明實施例中之一種功率轉換器1的電路示意圖。功率轉換器1可對輸入電壓Vin進行降壓以產生輸出電壓Vo至負載。輸入電壓Vin及輸出電壓Vo皆可為直流電壓，且輸出電壓Vo可小於或等於輸入電壓Vin之一半。功率轉換器1可以非調節(non-regulated)模式或調節(regulated)模式運作。當輸入電壓Vin小於輸入電壓臨界值，則功率轉換器1可以非調節模式運作，於非調節模式輸出電壓Vo可為輸入電壓Vin的分壓。例如，輸出電壓Vo可等於輸入電壓Vin之一半，輸入電壓臨界值可為40V。當輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值，則功率轉換器1可以調節模式運作，以將輸出電壓Vo調節至等於或小於輸出電壓上限值。在一些實施例中，輸出電壓上限值可等於輸入電壓臨界值之一半，例如輸入電壓臨界值可為40V，輸出電壓上限值可為20V。若輸入電壓Vin等於30V，則功率轉換器1所產生的輸出電壓Vo可為15V；而若輸入電壓Vin等於60V，功率轉換器1可將輸出電壓Vo調節至等於或小於20V，避免對負載造成損害同時增強系統效率。在非調節模式或調節模式下，功率轉換器1皆可以不連續導通模式(discontinuous conduction mode，DCM)運作而不會以連續導通模式(continuous conduction mode，CCM)運作。
功率轉換器1可包含開關10、開關20、開關30、開關40、飛馳電容50、電感60、輸出電容70及控制電路800。開關10包含控制端，用以接收開關訊號S1、第一端及第二端。開關20包含控制端，用以接收開關訊號S2、第一端，耦接於開關10之第二端、及第二端。開關30包含控制端，用以接收開關訊號S3、第一端，耦接於開關20之第二端、及第二端。開關40包含控制端，用以接收開關訊號S4、第一端，耦接於開關30之第二端、及第二端，耦接於接地端。飛馳電容50包含第一端，耦接於開關10之第二端、及第二端，耦接於開關30之第二端。電感60包含第一端，耦接於開關20之第二端、及第二端。輸出電容70包含第一端，耦接於電感60之第二端、及第二端，耦接於接地端。控制電路800可耦接於開關10之控制端、開關20之控制端、開關30之控制端及開關40之控制端。
開關10的第一端可接收輸入電壓Vin，輸出電容70的第一端可將輸出電壓Vo進行輸出。接地端可提供接地電壓GND，例如0V。開關20之第二端可提供切換電壓Vx。流經電感60的電流可稱之為電感電流IL。
控制電路800可接收輸入電壓Vin及/或輸出電壓Vo以產生開關訊號S1至S4，藉以切換開關10、20、30及40。當輸入電壓Vin小於輸入電壓臨界值時，控制電路800可依據諧振頻率在電感60之電感電流IL為0時切換開關10、開關20、開關30及開關40，藉以降低功率損耗。當輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值時，控制電路80可減少開關10或開關20的導通時間(ON time)，及增加開關30及開關40的同時導通時間，藉以依據超出諧振頻率的調節頻率切換開關10、20、30及40，進而將輸出電壓Vo調節至等於或小於輸出電壓上限值。在一些實施例中，當輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值時，控制電路800可於對電感60進行激磁(magnetizing)時，在電感60之電感電流IL到達0之前截止開關10或開關20。接著在截止開關10或開關20之後，控制電路800可導通開關30及開關40以對電感60進行消磁(demagnetizing)，及於對電感60進行消磁時，控制電路800可在電感60之電感電流IL到達0時截止開關30或開關40。在一些實施例中，當功率轉換器1在輕載狀態時，控制電路800可另增加開關10及開關20、開關30及開關40的截止時間(OFF time)。
雖然在實施例中功率轉換器1比較輸入電壓Vin及輸入電壓臨界值以判斷功率轉換器1的運作模式，熟習此技藝者亦可依據實際需求改變功率轉換器1的電路設置而比較輸出電壓Vo及輸出電壓上限值以判斷功率轉換器1的運作模式。例如，當輸出電壓Vo小於輸出電壓上限值，則功率轉換器1可以非調節模式運作；而當輸出電壓Vo超出輸出電壓上限值，則功率轉換器1可以調節模式運作。
第2圖係功率轉換器1的控制方法200之流程圖。控制方法200包含步驟S202及S204，用以控制功率轉換器1在非調節模式或調節模式下運作。任何合理的技術變更或是步驟調整都屬於本發明所揭露的範疇。步驟S202及S204解釋如下：
步驟S202:  當輸入電壓Vin小於輸入電壓臨界值時，控制電路800依據諧振頻率切換開關10、20、30及40；
步驟S204:  當輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值時，控制電路800依據超出諧振頻率的調節頻率切換開關10、20、30及40。
在步驟S202，功率轉換器1在非調節模式下運作，諧振頻率可為若飛馳電容50耦接於電感60，飛馳電容50及電感60所形成的諧振電路之諧振頻率。開關訊號S1及S3可實質上相同，開關10及30可實質上同步切換，開關訊號S2及S4可實質上相同，且開關20及40可實質上同步切換，如第3圖所示。第3圖係功率轉換器1在非調節模式下的波形圖，其中橫軸為時間，縱軸為電壓或電流。以下同時參考第1圖及第3圖來說明功率轉換器1在非調節模式下的運作。在非調節模式下，控制電路800可採用相位訊號P1產生開關訊號S1及S3，採用相位訊號P2產生開關訊號S2及S4，依據電感電流IL產生零交叉訊號SZ，及依據零交叉訊號SZ切換相位訊號P1及P2，藉以達成零電流切換(zero-current switching，ZCS)。相位訊號P1及開關訊號S1及S3可實質上相同，相位訊號P2及開關訊號S2及S4可實質上相同，相位訊號P1及P2的產生方式會於後續段落說明。
在時間t1，電感電流IL到達0A，觸發產生零交叉訊號SZ上的脈波Pz1，同時脈波Pz1觸發相位訊號P2從高電壓VH切換至低電壓VL，相位訊號P1維持於低電壓VL。低電壓VL可為接地電壓GND。在時間t2，脈波Pz1觸發相位訊號P1從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號P2維持於低電壓VL，且零交叉訊號SZ上的脈波Pz1結束。脈波Pz1可具有預定寬度，例如預定寬度等於(t2-t1)。
在時間t2至時間t3之間，相位訊號P1維持於高電壓VH，相位訊號P2維持於低電壓VL，電感電流IL以諧振頻率震盪，且零交叉訊號SZ維持於低電壓VL。開關訊號S1及S3(=相位訊號P1)可為高電壓VH，開關10及30導通，且開關訊號S2及S4(=相位訊號P2)可為低電壓VL，開關20及40截止，使飛馳電容50的第一端經由開關10接收輸入電壓Vin，及飛馳電容50的第二端經由開關30耦接於電感60的第一端。因此輸入電壓Vin對飛馳電容50及輸出電容70進行充電及對電感L進行激磁(magnetizing)，此時飛馳電容50及輸出電容70可形成分壓器以產生輸出電壓Vo，且飛馳電容50及電感60可形成諧振電路以使電感電流IL以諧振頻率震盪。在一些實施例中，飛馳電容50及輸出電容70的電容值可相等，因此飛馳電容50及輸出電容70的跨壓相等，且切換電壓Vx及輸出電壓Vo皆等於輸入電壓Vin之一半。
在時間t3，電感電流IL到達0A，觸發產生零交叉訊號SZ上的脈波Pz2，同時脈波Pz2觸發相位訊號P1從高電壓VH切換至低電壓VL，相位訊號P2維持於低電壓VL。在時間t4，脈波Pz2觸發相位訊號P2從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號P1維持於低電壓VL，且零交叉訊號SZ上的脈波Pz2結束。脈波Pz2可具有和脈波Pz1相同的預定寬度，例如脈波Pz2的預定寬度(t4-t3)等於脈波Pz1的預定寬度(t2-t1)。
在時間t4至時間t5之間，相位訊號P1維持於低電壓VL，相位訊號P2維持於高電壓VH，電感電流IL以諧振頻率震盪，且零交叉訊號SZ維持於低電壓VL。開關訊號S1及S3(=相位訊號P1)可為低電壓VL，開關10及30截止，且開關訊號S2及S4可為高電壓VH，開關20及40導通，使飛馳電容50的第一端經由開關20耦接於電感60的第一端，及飛馳電容50的第二端經由開關40耦接於接地端。飛馳電容50可作為電壓源對輸出電容70進行充電及對電感L進行激磁，因此飛馳電容50的跨壓可等於輸出電壓Vo，若飛馳電容50的跨壓等於輸入電壓Vin之一半，則輸出電壓Vo亦等於輸入電壓Vin之一半。同時，飛馳電容50及電感60可形成諧振電路以使電感電流IL以諧振頻率震盪。
在時間t5，電感電流IL到達0A，觸發產生零交叉訊號SZ上的脈波Pz3，同時脈波Pz3觸發相位訊號P2從高電壓VH切換至低電壓VL，相位訊號P1維持於低電壓VL。在時間t6，脈波Pz3觸發相位訊號P1從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號P2維持於低電壓VL，且零交叉訊號SZ上的脈波Pz3結束。脈波Pz3可具有和脈波Pz1相同的預定寬度，例如脈波Pz1的預定寬度(t6-t5)等於脈波Pz1的預定寬度(t2-t1)。
之後，若輸入電壓Vin小於輸入電壓臨界值，則功率轉換器1會繼續依據諧振頻率切換開關10、20、30及40以重複時間t2至t6的波形，藉以將輸出電壓Vo輸出至負載。
在步驟S204，功率轉換器1在調節模式下運作，開關訊號S1至S4可各不相同，如第4圖所示。第4圖係功率轉換器1在調節模式下的波形圖，其中橫軸為時間，縱軸為電壓或電流。以下同時參考第1圖及第4圖來說明功率轉換器1在調節模式下的運作。在調節模式下，控制電路800可依據相位訊號P1產生開關訊號S1，依據相位訊號P2產生開關訊號S2，依據相位訊號P1、PA及PB產生開關訊號S3，及依據相位訊號P1、PA及PB產生開關訊號S4。開關訊號S1可實質上等於相位訊號P1，開關訊號S2可實質上等於相位訊號P2，開關訊號S3可實質上等於相位訊號P1、PA及PB的或運算(OR operation)結果，開關訊號S4可實質上等於相位訊號P2、PA及PB的或運算結果，相位訊號P1、P2、PA及PB的產生方式會於後續段落說明。
在時間t1，電感電流IL到達0A，觸發相位訊號PB從高電壓VH切換至低電壓VL及觸發相位訊號P1從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號PA及P2維持於低電壓VL，造成開關訊號S1從低電壓VL切換至高電壓VH，開關訊號S2維持於低電壓VL，開關訊號S3維持於高電壓VH，及開關訊號S4從高電壓VH切換至低電壓VL，因此在電感電流IL到達0A時開關40會截止。
在時間t1至時間t2之間，開關訊號S1及S3維持於高電壓VH，開關訊號S2及S4維持於低電壓VL，使開關10及30導通，開關20及40截止，飛馳電容50的第一端經由開關10接收輸入電壓Vin，及飛馳電容50的第二端經由開關30耦接於電感60的第一端。因此輸入電壓Vin對飛馳電容50及輸出電容70進行充電及對電感L進行激磁，此時飛馳電容50及電感60可形成諧振電路以使電感電流IL開始上升。
在時間t2，輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值，觸發相位訊號P1從高電壓VH切換至低電壓VL及觸發相位訊號PA從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號P2及PB維持於低電壓VL，造成開關訊號S1從高電壓VH切換至低電壓VL，開關訊號S2維持於低電壓VL，開關訊號S3維持於高電壓VH，及開關訊號S4從低電壓VL切換至高電壓VH，因此控制電路800可於對電感60進行激磁時，在電感60之電感電流IL到達0之前截止開關10，藉以可減少開關10的導通時間。
在時間t2至時間t3之間，開關訊號S1及S2維持於低電壓VL，開關訊號S3及S4維持於高電壓VH，使開關10及20截止，開關30及40導通，電感60的第一端經由開關30及40耦接於接地端，因此電感60會消磁，在電感電流IL尚未到達峰值前便被拉低至0A。由於電感60耦接於接地端，因此電感電流IL的下降速度會大幅超過第3圖中因為諧振所產生的電感電流IL的下降速度，且第4圖中對電感60進行一次激磁及消磁的時間(=t3-t1)會小於第3圖中對電感60進行一次激磁及消磁的時間(=t3-t1)，因此控制電路800會依據超出諧振頻率的調節頻率切換開關10、20、30及40。
在時間t3，電感電流IL到達0A，觸發相位訊號PA從高電壓VH切換至低電壓VL及觸發相位訊號P2從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號PB及P1維持於低電壓VL，造成開關訊號S1維持於低電壓VL，開關訊號S2從低電壓VL切換至高電壓VH，開關訊號S3從高電壓VH切換至低電壓VL，及開關訊號S4維持於高電壓VH，因此在電感電流IL到達0A時開關30會截止。
在時間t3至時間t4之間，開關訊號S2及S4維持於高電壓VH，開關訊號S1及S3維持於低電壓VL，使開關20及40導通，開關10及30截止，飛馳電容50的第一端經由開關20耦接於電感60的第一端，及飛馳電容50的第二端經由開關40耦接於接地端。飛馳電容50可作為電壓源對輸出電容70進行充電及對電感L進行激磁，飛馳電容50及電感60可形成諧振電路以使電感電流IL開始上升。
在時間t4，輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值，觸發相位訊號P2從高電壓VH切換至低電壓VL及觸發相位訊號PB從低電壓VL切換至高電壓VH，相位訊號P1及PA維持於低電壓VL，造成開關訊號S1維持於低電壓VL，開關訊號S2從高電壓VH切換至低電壓VL，開關訊號S3從低電壓VL切換至高電壓VH，及開關訊號S4維持於高電壓VH，因此控制電路800可於對電感60進行激磁時，在電感60之電感電流IL到達0之前截止開關20，藉以可減少開關20的導通時間及以超出諧振頻率的調節頻率切換開關20。
在時間t4至時間t5之間，開關訊號S1及S2維持於低電壓VL，開關訊號S3及S4維持於高電壓VH，使開關10及20截止，開關30及40導通，電感60的第一端經由開關30及40耦接於接地端，因此電感60會消磁，在電感電流IL尚未到達峰值前便被拉低至0A。由於電感60耦接於接地端，因此電感電流IL的下降速度會大幅超過第3圖中因為諧振所產生的電感電流IL的下降速度，且第4圖中對電感60進行一次激磁及消磁的時間(=t5-t3)會小於第3圖中對電感60進行一次激磁及消磁的時間(=t5-t3)，因此控制電路800會依據超出諧振頻率的調節頻率切換開關10、20、30及40。
在一些實施例中，當功率轉換器1在輕載狀態時，控制電路800可增加相位訊號P1及PA、PA及P2、P2及PB、PB及P1之間的空時延遲(dead-time delay)，藉以增加開關10及開關20、開關30及開關40的截止時間(OFF time)，進而達成省電的目的。當相位訊號P1及PA、PA及P2、P2及PB、PB及P1之間具有空時延遲時，第4圖中開關訊號S3及S4的每個脈衝波可由3個子脈衝波代替。例如，開關訊號S3的第1個子脈衝波的開始時間可晚於第4圖中開關訊號S3的原始脈衝波的開始時間，開關訊號S3的第3個子脈衝波的結束時間可晚於第4圖中開關訊號S3的原始脈衝波的結束時間，每個子脈衝波的脈寬皆小於第4圖中開關訊號S3的原始脈衝波的脈寬，且相鄰2個子脈衝波之間可具有時間間距。相似地，開關訊號S4的第1個子脈衝波的開始時間可晚於第4圖中開關訊號S4的原始脈衝波的開始時間，開關訊號S4的第3個子脈衝波的結束時間可晚於第4圖中開關訊號S4的原始脈衝波的結束時間，每個子脈衝波的脈寬皆小於第4圖中開關訊號S4的原始脈衝波的脈寬，且相鄰2個子脈衝波之間可具有時間間距。
時間t5至t9及之後的波形相似於時間t1至t5，其解釋可參考前面段落，在此不再贅述。若輸入電壓Vin越高，則控制電路800會越快截止開關10或20，且會以更快的諧振頻率切換開關10、20、30及40，藉以使輸出電壓Vo等於或小於輸出電壓上限值，達成調節輸出電壓Vo的效果，避免對負載造成損害同時增強系統效率。
第5圖係第1圖中之控制電路800的部分電路之示意圖。控制電路800可包含訊號產生電路801。訊號產生電路801可依據相位訊號P1、P2、PA及PB產生開關訊號S1至S4。訊號產生電路801可包含緩衝器80、81、85及86，及或閘(OR gate)95及96。
緩衝器80包含輸入端，用以接收相位訊號P1、及輸出端，用以輸出開關訊號S1。相位訊號P1經過緩衝器80可產生開關訊號S1，因此開關訊號S1可為相位訊號P1經過一段延遲後的波形。
緩衝器81包含輸入端，用以接收相位訊號P2、及輸出端，用以輸出開關訊號S2。相位訊號P2經過緩衝器81可產生開關訊號S2，因此開關訊號S2可為相位訊號P2經過一段延遲後的波形。
或閘95包含第一輸入端，用以接收相位訊號P1、第二輸入端，用以接收相位訊號PA、第三輸入端，用以接收相位訊號PB、及輸出端，用以輸出相位訊號P1、PA及PB的或運算之運算結果。當相位訊號P1、PA及PB中之任一者為高電壓VH時，則或閘95會輸出高電壓VH。當相位訊號P1、PA及PB中之每一者皆為低電壓VL時，則或閘95會輸出低電壓VL。緩衝器85包含輸入端，用以接收或閘95的運算結果、及輸出端，用以輸出開關訊號S3。或閘95之運算結果經過緩衝器85可產生開關訊號S3，因此開關訊號S3可為或閘95之運算結果經過一段延遲後的波形。
或閘96包含第一輸入端，用以接收相位訊號P2、第二輸入端，用以接收相位訊號PA、第三輸入端，用以接收相位訊號PB、及輸出端，用以輸出相位訊號P2、PA及PB的或運算之運算結果。當相位訊號P2、PA及PB中之任一者為高電壓VH時，則或閘95會輸出高電壓VH。當相位訊號P2、PA及PB中之每一者皆為低電壓VL時，則或閘95會輸出低電壓VL。緩衝器86包含輸入端，用以接收或閘96的運算結果、及輸出端，用以輸出開關訊號S4。或閘96之運算結果經過緩衝器86可產生開關訊號S4，因此開關訊號S4可為或閘96之運算結果經過一段延遲後的波形。
第6圖係第1圖中之控制電路800的其他部分電路之示意圖。控制電路800可另包含回饋電路802。回饋電路802可產生回饋訊號SFB以調節輸出電壓Vo。回饋訊號SFB可表示輸入電壓Vin超出輸入電壓臨界值或輸出電壓Vo超出輸出電壓上限值，及可用以將相位訊號P1及/或P2提早重置為低電壓VL，藉以減少開關10及/或20的導通時間及增加調節頻率。回饋電路802可包含非或閘110、電流源112、電晶體111、電容113及152、電阻114、115、116、117及151、開關120、誤差放大器150及比較器155。
非或閘110包含第一輸入端，用以接收相位訊號P1、第二輸入端，用以接收相位訊號P2、及輸出端，用以輸出相位訊號P1及P2的或運算之運算結果。電流源112包含第一端，耦接於供電端，用以接收供電電壓Vcc、及第二端。電晶體111包含控制端，耦接於非或閘110的輸出端，用以接收非或閘110的運算結果、第一端，耦接於電流源112的第二端、及第二端，耦接於接地端。電容113包含第一端，耦接於電晶體111的第一端、及第二端，耦接於接地端。非或閘110、電流源112、電晶體111及電容113可形成斜坡電路。當相位訊號P1或相位訊號P2為高電壓VH時，斜坡電路可產生逐漸上升的斜坡訊號RAMP。當相位訊號P1及/或相位訊號P2皆為低電壓VL時，斜坡電路可將斜坡訊號RAMP重置為接地電壓GND。
電阻114包含第一端，用以接收輸出電壓Vo、及第二端。電阻115包含第一端，耦接於電阻114的第二端、及第二端，耦接於接地端。電阻116包含第一端，用以接收參考電壓VR、及第二端。參考電壓VR可設為2V或其他合適值。電阻117包含第一端，耦接於電阻116的第二端、及第二端。開關120包含控制端，用以接收閉迴路訊號CLP、第一端，耦接於電阻116的第二端、及第二端，耦接於接地端。電阻114及115可形成分壓器用以依據輸出電壓Vo產生分壓。例如，電阻114的電阻值可為9k 歐姆，電阻115的電阻值可為1k 歐姆，用以使分壓器產生10:1的分壓比例，若輸出電壓Vo為20V，則電阻115的第一端可產生2V作為輸出電壓Vo的分壓。誤差放大器150包含反向輸入端，耦接於電阻114的第二端、正向輸入端，耦接於電阻116的第二端、及輸出端。電阻151包含第一端，耦接於誤差放大器150的輸出端、及第二端。電容152包含第一端，耦接於電阻114的第二端、及第二端，耦接於接地端。當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，開關120可被截止，誤差放大器150可比較輸出電壓Vo的分壓及參考電壓VR以產生誤差放大訊號COMP。誤差放大訊號COMP可為穩定的電壓準位，且和輸出電壓Vo相關。若輸出電壓Vo的分壓超出參考電壓VR，則誤差放大訊號COMP會降低；若輸出電壓Vo的分壓小於參考電壓VR，則誤差放大訊號COMP會增高。例如，若參考電壓VR為2V，輸出電壓Vo的分壓為2V，則誤差放大器150可將誤差放大訊號COMP設為3V；若參考電壓VR為2V，輸出電壓Vo的分壓為2.2V，則誤差放大器150可將誤差放大訊號COMP設為2.8V；若參考電壓VR為2V，輸出電壓Vo的分壓為1.8V，則誤差放大器150可將誤差放大訊號COMP設為3.2V。
閉迴路訊號CLP可表示功率轉換器1的運作模式。若閉迴路訊號CLP為低電壓VL，則功率轉換器1會以非調節模式運作；若閉迴路訊號CLP為高電壓VH，則功率轉換器1會以調節模式運作。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，開關120可被導通，電阻116及117可形成分壓器用以依據參考電壓VR產生分壓。誤差放大器150可比較輸出電壓Vo的分壓及參考電壓VR的分壓以產生放大誤差放大訊號COMP。例如，電阻116的電阻值可為1k 歐姆，電阻117的電阻值可為9k歐姆，用以使分壓器產生10:9的分壓比例，若參考電壓VR為2V，則於電阻117的第一端可產生1.8V作為參考電壓VR的分壓，且誤差放大器150可於輸出電壓Vo的分壓超出1.8V時降低誤差放大訊號COMP的準位，及於輸出電壓Vo的分壓小於1.8V時提高誤差放大訊號COMP的準位。閉迴路訊號CLP可對參考電壓VR提供遲滯(hysteresis)控制。電阻151及電容152可形成低通濾波器，用以對誤差放大訊號COMP進行濾波。在一些實施例中，亦可省略電阻151及電容152而直接將誤差放大訊號COMP輸入至比較器155。
比較器155包含正向輸入端，耦接於電容113的第一端、反向輸入端，耦接於電阻151的第一端、及輸出端，用以輸出回饋訊號SFB。比較器155可比較斜坡訊號RAMP及誤差放大訊號COMP。當斜坡訊號RAMP小於誤差放大訊號COMP時，比較器155可將回饋訊號SFB設置為低電壓VL，而一旦斜坡訊號RAMP到達誤差放大訊號COMP之後，比較器155可在回饋訊號SFB插入具有預設寬度的正脈波。
根據前面段落所述，若輸出電壓Vo的分壓超出參考電壓VR，則誤差放大訊號COMP會降低，使斜坡訊號RAMP更快到達誤差放大訊號COMP，進而更快產生回饋訊號SFB。此外，當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，誤差放大訊號COMP會進一步降低，使斜坡訊號RAMP更快到達誤差放大訊號COMP，進而更快及更穩定地產生回饋訊號SFB，藉以增加回饋訊號SFB的可靠性。
第7圖係回饋電路802的波形圖，其中橫軸為時間，縱軸為電壓。以下搭配第7圖說明回饋電路802的運作方式。
在時間t1及t2之間，相位訊號P1為高電壓VH，觸發斜坡訊號RAMP開始上升，同時間相位訊號P2及回饋訊號SFB維持於低電壓VL。在時間t2，斜坡訊號RAMP和誤差放大訊號COMP相等，觸發產生回饋訊號SFB上的脈波Pfb1，脈波Pfb1觸發相位訊號P1被切換至低電壓VL，且由於相位訊號P1及P2皆為低電壓VL，因此斜坡訊號RAMP被重置為低電壓VL。在時間t3，脈波Pfb1結束，相位訊號P1及P2及斜坡訊號RAMP皆維持於低電壓VL。在時間t3及t4之間，相位訊號P1及P2、斜坡訊號RAMP及回饋訊號SFB皆維持於低電壓VL。
在時間t4及t5之間，相位訊號P2為高電壓VH，觸發斜坡訊號RAMP開始上升，同時間相位訊號P1及回饋訊號SFB維持於低電壓VL。在時間t5，斜坡訊號RAMP和誤差放大訊號COMP相等，觸發產生回饋訊號SFB上的脈波Pfb2，脈波Pfb2觸發相位訊號P2被切換至低電壓VL，且由於相位訊號P1及P2皆為低電壓VL，因此斜坡訊號RAMP被重置為低電壓VL。在時間t6，脈波Pfb2結束，相位訊號P1及P2及斜坡訊號RAMP皆維持於低電壓VL。
回饋電路802可重複時間t1至t2的波形以產生回饋訊號SFB。
第8圖係控制電路800的其他部分電路之示意圖。控制電路800可另包含狀態偵測電路803及閉迴路電路804狀態偵測電路803可產生零交叉(zero-crossing)訊號SZ及消磁訊號SDM。零交叉訊號SZ可表示電感60的跨壓通過0V，消磁訊號SDM可表示切換電壓Vx(開關30及40的跨壓)超出消磁參考電壓VT。閉迴路電路804可產生閉迴路訊號CLP，閉迴路訊號CLP可表示功率轉換器1的運作模式。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，表示功率轉換器1在調節模式運作，而當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，表示功率轉換器1在非調節模式運作。
狀態偵測電路803可包含比較器210及220，及零交叉偵測器(zero-crossing detector，ZCD)250。比較器210包含正向輸入端，用以接收切換電壓Vx、反向輸入端，用以接收輸出電壓Vo、及輸出端，用以輸出切換電壓Vx及輸出電壓Vo的比較結果。切換電壓Vx為在電感60的第一端之電壓，輸出電壓Vo為在電感60的第二端之電壓。當偵測到切換電壓Vx超出輸出電壓Vo，則比較器210可輸出高電壓VH作為比較結果；當偵測到切換電壓Vx小於輸出電壓Vo，則比較器210可輸出低電壓VL作為比較結果。零交叉偵測器250包含輸入端，用以接收切換電壓Vx及輸出電壓Vo的比較結果、及輸出端，用以輸出零交叉訊號SZ。當偵測到比較器210的連續2比較結果由高電壓VH切換至低電壓VL或由低電壓VL切換至高電壓VH，零交叉偵測器250可在零交叉訊號SZ上產生具有預定寬度的脈波；當偵測到比較器210的連續2比較結果皆為高電壓VH或皆為低電壓VH時，零交叉偵測器250可將零交叉訊號SZ設置為低電壓VL。
比較器220包含正向輸入端，用以接收切換電壓Vx、反向輸入端，用以接收消磁參考電壓VT、及輸出端，用以輸出切換電壓Vx及消磁參考電壓VT的比較結果作為消磁訊號SDM。消磁參考電壓VT可設為0V。切換電壓Vx可等於開關30及40的跨壓。若電感60完全消磁時，則切換電壓Vx會達到峰值。當切換電壓Vx超出消磁參考電壓VT時，比較器220可將消磁訊號SDM設置為高電壓VH；當切換電壓Vx小於消磁參考電壓VT時，比較器220可將消磁訊號SDM設置為低電壓VL。
閉迴路電路804可包含反向器261及267、正反器260、脈波產生器265及或閘263。反向器261包含輸入端，用以接收零交叉訊號SZ、及輸出端，用以輸出零交叉訊號SZ之反向訊號。或閘263包含第一輸入端，用以接收相位訊號P1、第二輸入端，用以接收相位訊號P2、及輸出端，用以輸出相位訊號P1及P2的或運算之運算結果。脈波產生器265包含輸入端，用以接收輸出相位訊號P1及P2的或運算之運算結果、及輸出端，用以輸出第一脈衝訊號。反向器267包含輸入端，用以接收第一脈衝訊號、及輸出端，用以輸出第一重置訊號。正反器260包含資料輸入端，用以接收零交叉訊號SZ之反向訊號、時脈端，用以接收回饋訊號SFB、重置端，用以接收第一重置訊號、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP。閉迴路訊號CLP可由回饋訊號SFB觸發產生，及由相位訊號P1或P2的上升緣重置。
第9圖及第10圖係控制電路800的其他部分電路之示意圖。第9圖顯示控制電路800可另包含相位電路805及806，第10圖顯示控制電路800可另包含相位電路807及808。相位電路805可產生相位訊號P1及觸發訊號TG1，相位電路806可產生相位訊號PA及觸發訊號TGA，相位電路807可產生相位訊號P2及觸發訊號TG2，相位電路808可產生相位訊號PB及觸發訊號TGB。當閉迴路訊號CLP為低電壓VL(非調節模式)時，相位電路805及807會被致能及相位電路806及808會被失能。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH(調節模式)時，相位電路805至808皆會被致能。
相位電路805可包含及(AND)閘310、312、321及322、或閘315、非或(NOR)閘325、正反器320、脈波產生器330及反向器311。及閘310包含第一輸入端，用以接收觸發訊號TGB、第二輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、及輸出端，用以輸出觸發訊號TGA及閉迴路訊號CLP的及運算之運算結果。反向器311包含輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP之反向訊號。及閘312包含第一輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP之反向訊號、第二輸入端，用以接收觸發訊號TG2、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP之反向訊號及觸發訊號TG2的及運算之運算結果。或閘315包含第一輸入端，用以接收及閘310之運算結果、第二輸入端，用以接收及閘312之運算結果、及輸出端，用以輸出或運算之運算結果。及閘321包含第一輸入端，用以接收相位訊號P1、第二輸入端，用以接收零交叉訊號SZ、及輸出端，用以輸出相位訊號P1及零交叉訊號SZ的及運算之運算結果。及閘322包含第一輸入端，用以接收相位訊號P1、第二輸入端，用以接收回饋訊號SFB、及輸出端，用以輸出相位訊號P1及回饋訊號SFB的及運算之運算結果。非或閘325包含第一輸入端，用以接收及閘321之運算結果、第二輸入端，用以接收及閘322之運算結果、及輸出端，用以輸出非或運算之運算結果。正反器320包含資料輸入端，用以接收供電電壓Vcc、時脈端，耦接於或閘315的輸出端，用以接收或閘315之運算結果、重置端，用以接收非或閘325之運算結果、輸出端，用以輸出相位訊號P1、及反向輸出端，用以輸出相位訊號P1的反向訊號。脈波產生器330包含輸入端，用以接收相位訊號P1的反向訊號、及輸出端，用以輸出觸發訊號TG1。
相位電路806可包含及閘341非及(NAND)閘342、正反器343及脈波產生器345。及閘341包含第一輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、第二輸入端，用以接收觸發訊號TG1、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP及觸發訊號TG1的及運算之運算結果。非及閘342包含第一輸入端，用以接收消磁訊號SDM、第二輸入端，用以接收相位訊號PA、及輸出端，用以輸出消磁訊號SDM及相位訊號PA的非及運算之運算結果。正反器343包含資料輸入端，用以接收供電電壓Vcc、時脈端，用以接收及閘341之運算結果、重置端，用以接收非及閘342之運算結果、輸出端，用以輸出相位訊號PA、及反向輸出端，用以輸出相位訊號PA的反向訊號。脈波產生器345包含輸入端，用以接收相位訊號PA的反向訊號、及輸出端，用以輸出觸發訊號TGA。
當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，及閘310會被失能，正反器320可由觸發訊號TG2觸發產生相位訊號P1，及可由零交叉訊號SZ重置相位訊號P1。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，及閘312會被失能，正反器320可由觸發訊號TGB觸發產生相位訊號P1，及可由零交叉訊號SZ及/或回饋訊號SFB重置相位訊號P1。脈波產生器330可用以產生觸發訊號TG1的空時(dead-time)延遲。觸發訊號TG1的空時延遲越長，則相位訊號P2/PA的開始時間便越被延後，增加相位訊號P1結束及相位訊號P2/PA開始之間的空時。
當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，相位電路806會被失能。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，相位電路806會被致能，正反器343可由觸發訊號TG1觸發產生相位訊號PA，及可由消磁訊號SDM重置相位訊號PA。脈波產生器345可用以產生觸發訊號TGA的空時延遲。觸發訊號TGA的空時延遲越長，則相位訊號P2的開始時間便越被延後，增加相位訊號PA結束及相位訊號P2開始之間的空時。
相位電路807可包含及(AND)閘410、412、421及422、或閘415、非或閘425、正反器420、脈波產生器430及反向器411。及閘410包含第一輸入端，用以接收觸發訊號TGA、第二輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、及輸出端，用以輸出觸發訊號TGA及閉迴路訊號CLP的及運算之運算結果。反向器411包含輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP之反向訊號。及閘412包含第一輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP之反向訊號、第二輸入端，用以接收觸發訊號TG1、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP之反向訊號及觸發訊號TG1的及運算之運算結果。或閘415包含第一輸入端，用以接收及閘410之運算結果、第二輸入端，用以接收及閘412之運算結果、及輸出端，用以輸出或運算之運算結果。及閘421包含第一輸入端，用以接收相位訊號P2、第二輸入端，用以接收零交叉訊號SZ、及輸出端，用以輸出相位訊號P2及零交叉訊號SZ的及運算之運算結果。及閘422包含第一輸入端，用以接收相位訊號P2、第二輸入端，用以接收回饋訊號SFB、及輸出端，用以輸出相位訊號P2及回饋訊號SFB的及運算之運算結果。非或閘425包含第一輸入端，用以接收及閘421之運算結果、第二輸入端，用以接收及閘422之運算結果、及輸出端，用以輸出非或運算之運算結果。正反器420包含資料輸入端，用以接收供電電壓Vcc、時脈端，用以接收或閘415之運算結果、重置端，用以接收非或閘425之運算結果、輸出端，用以輸出相位訊號P2、及反向輸出端，用以輸出相位訊號P2的反向訊號。脈波產生器430包含輸入端，用以接收相位訊號P2的反向訊號、及輸出端，用以輸出觸發訊號TG2。
相位電路808可包含及閘441非及閘442、正反器443及脈波產生器445。及閘441包含第一輸入端，用以接收閉迴路訊號CLP、第二輸入端，用以接收觸發訊號TG2、及輸出端，用以輸出閉迴路訊號CLP及觸發訊號TG2的及運算之運算結果。非及閘442包含第一輸入端，用以接收消磁訊號SDM、第二輸入端，用以接收相位訊號PB、及輸出端，用以輸出消磁訊號SDM及相位訊號PB的非及運算之運算結果。正反器443包含資料輸入端，用以接收供電電壓Vcc、時脈端，用以接收及閘441之運算結果、重置端，用以接收非及閘442之運算結果、輸出端，用以輸出相位訊號PB、及反向輸出端，用以輸出相位訊號PB的反向訊號。脈波產生器445包含輸入端，用以接收相位訊號PB的反向訊號、及輸出端，用以輸出觸發訊號TGB。
當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，及閘410會被失能，正反器420可由觸發訊號TG1觸發產生相位訊號P2，及可由零交叉訊號SZ重置相位訊號P2。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，及閘412會被失能，正反器420可由觸發訊號TGA觸發產生相位訊號P2，及可由零交叉訊號SZ及/或回饋訊號SFB重置相位訊號P2。脈波產生器430可用以產生觸發訊號TG2的空時延遲。觸發訊號TG2的空時延遲越長，則相位訊號P1/PB的開始時間便越被延後，增加相位訊號P2結束及相位訊號P1/PB開始之間的空時。
當閉迴路訊號CLP為低電壓VL時，相位電路808會被失能。當閉迴路訊號CLP為高電壓VH時，相位電路808會被致能，正反器443可由觸發訊號TG2觸發產生相位訊號PB，及可由消磁訊號SDM重置相位訊號PB。脈波產生器445可用以產生觸發訊號TGB的空時延遲。觸發訊號TGB的空時延遲越長，則相位訊號PB的開始時間便越被延後，增加相位訊號PB結束及相位訊號P1開始之間的空時。
當功率轉換器1在輕載狀態時，控制電路800可另設置脈波產生器330、345、440及445以增加觸發訊號TG1、TGA、TG2及TGB的空時延遲，藉以增加開關10及開關20、開關30及開關40的截止時間(OFF time)，進而達成省電的目的。
第1圖至第10圖的實施例用以控制功率轉換器1在非調節模式或調節模式下運作，避免對負載造成損害同時增強系統效率。 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。
1:功率轉換器 10,20,30,40,120:開關 50:飛馳電容 60:電感 70:輸出電容 800:控制電路 801:訊號產生電路 802:回饋電路 803:狀態偵測電路 804:閉迴路電路 805,806,807,808:相位電路 80,81,85及86:緩衝器 95,96,263,315,415:或閘 111:電晶體 112:電流源 113及152:電容 150:誤差放大器 155,210,220:比較器 250:零交叉偵測器 260,320,343,420,443:正反器 261,267,311,411:反向器、 265,330,345,430,445:脈波產生器 310,312,321,322,341,410,412,421,422,441:及閘 110,325,425:非或閘 342,442:非及閘 200:控制方法 S202及S204:步驟 CLP:閉迴路訊號 COMP:誤差放大訊號 IL:電感電流 P1,P2,PA,PB:相位訊號 Pz1至Pz3,Pfb1,Pfb2:脈波 RAMP:斜坡訊號 S1至S4:開關訊號 SDM:消磁訊號 SZ:零交叉訊號 t1至r9:時間 TG1,TG2,TGA,TGB:觸發訊號 Vcc:供電電壓 Vin:輸入電壓 VH:高電壓 VL:低電壓 Vo:輸出電壓 VR:參考電壓 VT:消磁參考電壓 Vx:切換電壓 GND:接地電壓
第1圖係本發明實施例中之一種功率轉換器的電路示意圖。 第2圖係第1圖中之功率轉換器的控制方法之流程圖。 第3圖係第1圖中之功率轉換器在非調節模式下的波形圖。 第4圖係第1圖中之功率轉換器在調節模式下的波形圖。 第5圖係第1圖中之控制電路的部分電路之示意圖。 第6圖係第1圖中之控制電路的其他部分電路之示意圖。 第7圖係第6圖中之電路的波形圖。 第8圖係第1圖中之控制電路的其他部分電路之示意圖。 第9圖係第1圖中之控制電路的其他部分電路之示意圖。 第10圖係第1圖中之控制電路的其他部分電路之示意圖。
1:功率轉換器
10,20,30及40:開關
50:飛馳電容
60:電感
70:輸出電容
800:控制電路
IL:電感電流
S1至S4:開關訊號
Vin:輸入電壓
Vo:輸出電壓
Vx:切換電壓
GND:接地電壓

Claims (26)

  1. 一種功率轉換器，包含： 一第一開關，包含一控制端、一第一端，用以接收一輸入電壓、及一第二端； 一第二開關，包含一控制端、一第一端，耦接於該第一開關之該第二端、及一第二端； 一第三開關，包含一控制端、一第一端，耦接於該第二開關之該第二端、及一第二端； 一第四開關，包含一控制端、一第一端，耦接於該第三開關之該第二端、及一第二端，耦接於一接地端； 一飛馳電容，包含一第一端，耦接於該第一開關之該第二端、及一第二端，耦接於該第三開關之該第二端； 一電感，包含一第一端，耦接於該第二開關之該第二端、及一第二端； 一輸出電容，包含一第一端，耦接於該電感之該第二端，用以輸出一輸出電壓、及一第二端，耦接於該接地端；及 一控制電路，耦接於該第一開關之該控制端、該第二開關之該控制端、該第三開關之該控制端及該第四開關之該控制端，用以當該輸入電壓小於一輸入電壓臨界值時，依據一諧振頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關，當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，依據超出該諧振頻率的一調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關； 其中若該飛馳電容耦接於該電感，則該飛馳電容及該電感會形成具有該諧振頻率的一諧振電路。
  2. 如請求項1所述之功率轉換器，其中該輸出電壓小於或等於該輸入電壓之一半。
  3. 如請求項1所述之功率轉換器，其中當該輸入電壓小於該輸入電壓臨界值時，該控制電路另用以在該電感之一電感電流為0時切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關。
  4. 如請求項1所述之功率轉換器，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路用以減少該第一開關或該第二開關的導通時間(ON time)。
  5. 如請求項1所述之功率轉換器，其中當該功率轉換器在一輕載狀態時，該控制電路另用以增加該第一開關及該第二開關、該第三開關及該第四開關的截止時間(OFF time)。
  6. 如請求項1所述之功率轉換器，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路另用以於對電感進行激磁(magnetizing)時，在該電感之一電感電流到達0之前截止該第一開關或該第二開關。
  7. 如請求項6所述之功率轉換器，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路另用以於截止該第一開關或該第二開關之後，導通該第三開關及該第四開關以對該電感進行消磁(demagnetizing)。
  8. 如請求項7所述之功率轉換器，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路另用以於對電感消磁時，在該電感之一電感電流到達0時截止該第三開關或該第四開關。
  9. 如請求項1所述之功率轉換器，其中： 當該第一開關及該第三開關導通時，該輸入電壓經由該電感對該飛馳電容及該輸出電容充電；及 當該第二開關及該第四開關導通時，該飛馳電容經由該電感對該輸出電容充電。
  10. 如請求項1所述之功率轉換器，其中： 當該輸入電壓小於該輸入電壓臨界值時，該輸出電壓係為該輸入電壓的一分壓；及 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該功率轉換器以一調節模式運作。
  11. 如請求項1所述之功率轉換器，其中該功率轉換器以不連續導通模式(discontinuous conduction mode，DCM)運作。
  12. 如請求項1所述之功率轉換器，其中該控制電路包含： 一第一相位電路，用以依據一第三觸發訊號、一第四觸發訊號、一閉迴路訊號、一零交叉訊號及一回饋訊號產生一第一相位訊號及一第一觸發訊號； 一第二相位電路，耦接於該第一相位電路，用以依據該閉迴路訊號、該第一觸發訊號及一消磁訊號產生一第二相位訊號及一第二觸發訊號； 一第三相位電路，耦接於該第二相位電路，用以依據該第一觸發訊號、該第二觸發訊號、該閉迴路訊號、該零交叉訊號及該回饋訊號產生一第三相位訊號及該第三觸發訊號； 一第四相位電路，耦接於該第三相位電路及該第一相位電路，用以依據該第三觸發訊號、該閉迴路訊號及該消磁訊號產生一第四相位訊號及該第四觸發訊號； 一訊號產生電路，耦接於該第一相位電路、該第二相位電路、該第三相位電路及該第四相位電路，用以依據該第一相位訊號、該第二相位訊號、該第三相位訊號、該第四相位訊號及該模式訊號產生一第一開關訊號、一第二開關訊號、一第三開關訊號及一第四開關訊號，該第一開關訊號、該第二開關訊號、該第三開關訊號及該第四開關訊號分別用以切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關； 一回饋電路，耦接於該第一相位電路、該第三相位電路及該輸出電容之該第一端，用以依據該第一相位訊號、該第三相位訊號、該輸出電壓、一參考電壓及該閉迴路訊號產生該回饋訊號； 一狀態偵測電路，耦接於該輸出電容之該第一端及該電感之該第一端，用以依據該輸出電壓、一消磁參考電壓及該電感之該第一端的一切換電壓產生該零交叉訊號及該消磁訊號；及 一閉迴路電路，耦接於該狀態偵測電路、該回饋電路、該第一相位電路及該第三相位電路，用以依據該零交叉訊號、該回饋訊號、該第一相位訊號及該第三相位訊號產生該閉迴路訊號。
  13. 如請求項12所述之功率轉換器，其中： 該第一相位電路包含： 一第一及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第四觸發訊號； 一第二輸入端，用以接收該閉迴路訊號；及 一輸出端； 一第一反向器，包含： 一輸入端，用以接收該閉迴路訊號；及 一輸出端，用以輸出該閉迴路訊號之一反向訊號； 一第二及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該閉迴路訊號之該反向訊號； 一第二輸入端，用以接收該第三觸發訊號；及 一輸出端； 一第一或閘，包含： 一第一輸入端，耦接於第一及閘的輸出端； 一第二輸入端，耦接於第二及閘的輸出端；及 一輸出端； 一第三及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第一相位訊號； 一第二輸入端，用以接收該零交叉訊號；及 一輸出端； 一第四及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第一相位訊號； 一第二輸入端，用以接收該回饋訊號；及 一輸出端； 一第一非或閘，包含： 一第一輸入端，耦接於第三及閘的輸出端； 一第二輸入端，耦接於第四及閘的輸出端；及 一輸出端； 一第一正反器，包含： 一資料輸入端，用以接收一供電電壓； 一時脈端，耦接於該第一或閘的該輸出端； 一重置端，耦接於該第一非或閘的該輸出端； 一輸出端，用以輸出該第一相位訊號；及 一反向輸出端，用以輸出該第一相位訊號的一反向訊號；及 一第一脈波產生器，包含： 一輸入端，用以接收該第一相位訊號的該反向訊號；及 一輸出端，用以輸出該第一觸發訊號；及 該第二相位電路包含： 一第五及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該閉迴路訊號； 一第二輸入端，用以接收該第一觸發訊號；及 一輸出端； 一第一非及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該消磁訊號； 一第二輸入端，用以接收該第二相位訊號；及 一輸出端； 一第二正反器，包含： 一資料輸入端，用以接收該供電電壓； 一時脈端，耦接於該第五及閘的該輸出端； 一重置端，耦接於該第一非及閘的該輸出端； 一輸出端，用以輸出該第二相位訊號；及 一反向輸出端，用以輸出該第二相位訊號的一反向訊號；及 一第二脈波產生器，包含： 一輸入端，用以接收該第二相位訊號的該反向訊號；及 一輸出端，用以輸出該第二觸發訊號。
  14. 如請求項12所述之功率轉換器，其中： 該第三相位電路包含： 一第一及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第二觸發訊號； 一第二輸入端，用以接收該閉迴路訊號；及 一輸出端； 一第一反向器，包含： 一輸入端，用以接收該閉迴路訊號；及 一輸出端，用以輸出該閉迴路訊號之一反向訊號； 一第二及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該閉迴路訊號之該反向訊號； 一第二輸入端，用以接收該第一觸發訊號；及 一輸出端； 一第一或閘，包含： 一第一輸入端，耦接於第一及閘的輸出端； 一第二輸入端，耦接於第二及閘的輸出端；及 一輸出端； 一第三及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第三相位訊號； 一第二輸入端，用以接收該零交叉訊號；及 一輸出端； 一第四及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第三相位訊號； 一第二輸入端，用以接收該回饋訊號；及 一輸出端； 一第一非或閘，包含： 一第一輸入端，耦接於第三及閘的輸出端； 一第二輸入端，耦接於第四及閘的輸出端；及 一輸出端； 一第一正反器，包含： 一資料輸入端，用以接收一供電電壓； 一時脈端，耦接於該第一或閘的該輸出端； 一重置端，耦接於該第一非或閘的該輸出端； 一輸出端，用以輸出該第三相位訊號；及 一反向輸出端，用以輸出該第三相位訊號的一反向訊號；及 一第一脈波產生器，包含： 一輸入端，用以接收該第三相位訊號的該反向訊號；及 一輸出端，用以輸出該第三觸發訊號；及 該第四相位電路包含： 一第五及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該閉迴路訊號； 一第二輸入端，用以接收該第三觸發訊號；及 一輸出端； 一第一非及閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該消磁訊號； 一第二輸入端，用以接收該第四相位訊號；及 一輸出端； 一第二正反器，包含： 一資料輸入端，用以接收該供電電壓； 一時脈端，耦接於該第五及閘的該輸出端； 一重置端，耦接於該第一非及閘的該輸出端； 一輸出端，用以輸出該第四相位訊號；及 一反向輸出端，用以輸出該第四相位訊號的一反向訊號；及 一第二脈波產生器，包含： 一輸入端，用以接收該第四相位訊號的該反向訊號；及 一輸出端，用以輸出該第四觸發訊號。
  15. 如請求項12所述之功率轉換器，其中： 該訊號產生電路，包含： 一第一緩衝器，包含： 一輸入端，用以接收該第一相位訊號：及 一輸出端，用以輸出該第一開關訊號： 一第二緩衝器，包含： 一輸入端，用以接收該第二相位訊號：及 一輸出端，用以輸出該第二開關訊號： 一第一或閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第一相位訊號： 一第二輸入端，用以接收該第二相位訊號： 一第三輸入端，用以接收該第四相位訊號：及 一輸出端： 一第三緩衝器，包含： 一輸入端，耦接於該第一或閘的該輸出端：及 一輸出端，用以輸出該第三開關訊號： 一第二或閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第三相位訊號： 一第二輸入端，用以接收該第二相位訊號： 一第三輸入端，用以接收該第四相位訊號：及 一輸出端：及 一第四緩衝器，包含： 一輸入端，耦接於該第二或閘的該輸出端：及 一輸出端，用以輸出該第四開關訊號。
  16. 如請求項12所述之功率轉換器，其中： 該回饋電路，包含： 一第一非或閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第一相位訊號： 一第二輸入端，用以接收該第三相位訊號：及 一輸出端： 一電流源，包含： 一第一端，耦接於一供電端，用以接收一供電電壓：及 一第二端： 一電晶體，包含： 一控制端，耦接於該第一非或閘的該輸出端： 一第一端，耦接於該電流源的該第二端：及 一第二端，耦接於一接地端： 一第一電容，包含： 一第一端，耦接於該電晶體的該第一端：及 一第二端，耦接於該接地端： 一第一電阻，包含： 一第一端，用以接收該輸出電壓：及 一第二端： 一第二電阻，包含： 一第一端，耦接於該第一電阻的該第二端：及 一第二端，耦接於該接地端： 一第三電阻，包含： 一第一端，用以接收該參考電壓：及 一第二端： 一第四電阻，包含： 一第一端，耦接於該第三電阻的該第二端：及 一第二端： 一開關，包含： 一控制端，用以接收該閉迴路訊號： 一第一端，耦接於該第三電阻的該第二端：及 一第二端，耦接於該接地端： 一誤差放大器，包含： 一反向輸入端，耦接於該第一電阻的該第二端： 一正向輸入端，耦接於該第三電阻的該第二端：及 一輸出端： 一第五電阻，包含： 一第一端，耦接於該誤差放大器的該輸出端：及 一第二端： 一第二電容，包含： 一第一端，耦接於該第五電阻的該第二端：及 一第二端，耦接於該接地端：及 一比較器，包含： 一正向輸入端，耦接於該第一電容的該第一端： 一反向輸入端，耦接於該第五電阻的該第一端：及 一輸出端，用以輸出該回饋訊號。
  17. 如請求項12所述之功率轉換器，其中： 該狀態偵測電路，包含： 一第一比較器，包含： 一正向輸入端，用以接收該切換電壓： 一反向輸入端，用以接收該輸出電壓：及 一輸出端： 一零交叉偵測器，包含： 一輸入端，耦接於該第一比較器的該輸出端；及 一輸出端，用以輸出該零交叉訊號； 一第二比較器，包含： 一正向輸入端，用以接收該切換電壓： 一反向輸入端，用以接收該消磁參考電壓：及 一輸出端，用以輸出一消磁訊號：及 該閉迴路電路，包含： 一第一反向器，包含： 一輸入端，用以接收該零交叉訊號：及 一輸出端，用以輸出該零交叉訊號之一反向訊號： 一第一或閘，包含： 一第一輸入端，用以接收該第一相位訊號： 一第二輸入端，用以接收該第三相位訊號：及 一輸出端： 一第二脈波產生器，包含： 一輸入端，耦接於該第一或閘的該輸出端：及 一輸出端，用以輸出一第一脈衝訊號： 一第二反向器，包含： 一輸入端，用以接收該第一脈衝訊號：及 一輸出端，用以輸出一重置訊號：及 一正反器，包含： 一資料輸入端，用以接收該零交叉訊號之該反向訊號： 一時脈端，用以接收該回饋訊號： 一重置端，用以接收該重置訊號：及 一輸出端，用以輸出該閉迴路訊號。
  18. 一種功率轉換器的控制方法，該功率轉換器包含一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一飛馳電容、一電感、一輸出電容及一控制電路，該第一開關包含一控制端、一第一端，用以接收一輸入電壓、及一第二端，該第二開關包含一控制端、一第一端，耦接於該第一開關之該第二端、及一第二端，該第三開關包含一控制端、一第一端，耦接於該第二開關之該第二端、及一第二端，該第四開關包含一控制端、一第一端，耦接於該第三開關之該第二端、及一第二端，耦接於一接地端，該飛馳電容包含一第一端，耦接於該第一開關之該第二端、及一第二端，耦接於該第三開關之該第二端，該電感包含一第一端，耦接於該第二開關之該第二端、及一第二端，該輸出電容包含一第一端，耦接於該電感之該第二端，用以輸出一輸出電壓、及一第二端，耦接於該接地端，及該控制電路耦接於該第一開關之該第一端、該第一開關之該控制端、該第二開關之該控制端、該第三開關之該控制端及該第四開關之該控制端，該控制方法包含： 當該輸入電壓小於一輸入電壓臨界值時，該控制電路依據一諧振頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關；及 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的一調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關； 其中若該飛馳電容耦接於該電感，則該飛馳電容及該電感會形成具有該諧振頻率的一諧振電路。
  19. 如請求項18所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含： 當該輸入電壓小於該輸入電壓臨界值時，該控制電路在該電感之一電感電流為0時切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關。
  20. 如請求項18所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含： 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路減少該第一開關或該第二開關的導通時間(ON time)。
  21. 如請求項18所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含： 當該功率轉換器在一輕載狀態時，該控制電路增加該第一開關及該第二開關、該第三開關及該第四開關的截止時間(OFF time)。
  22. 如請求項18所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含： 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路於對電感進行激磁(magnetizing)時，在該電感之一電感電流到達0之前截止該第一開關或該第二開關。
  23. 如請求項22所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關另包含： 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路於截止該第一開關或該第二開關之後，導通該第三開關及該第四開關以對該電感進行消磁(demagnetizing)。
  24. 如請求項23所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關另包含： 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路於對電感進行消磁時，在該電感之一電感電流到達0時截止該第三開關或該第四開關。
  25. 如請求項18所述之方法，其中當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含： 當該第一開關及該第三開關導通時，該輸入電壓經由該電感對該飛馳電容及該輸出電容充電；及 當該第二開關及該第四開關導通時，該飛馳電容經由該電感對該輸出電容充電。
  26. 如請求項18所述之方法，其中： 當該輸入電壓小於該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據該諧振頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含：當該輸入電壓小於該輸入電壓臨界值時，該輸出電壓係為該輸入電壓的一分壓；及 當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該控制電路依據超出該諧振頻率的該調節頻率切換該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第四開關包含：當該輸入電壓超出該輸入電壓臨界值時，該功率轉換器以一調節模式運作。
TW111141586A 2022-04-13 2022-11-01 功率轉換器及其控制方法 TWI822432B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/123,961 US20230336074A1 (en) 2022-04-13 2023-03-20 Power converter preventing overvoltage damage and control method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263330771P 2022-04-13 2022-04-13
US63/330,771 2022-04-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202341631A true TW202341631A (zh) 2023-10-16
TWI822432B TWI822432B (zh) 2023-11-11

Family

ID=88360808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111141586A TWI822432B (zh) 2022-04-13 2022-11-01 功率轉換器及其控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116915051A (zh)
TW (1) TWI822432B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10284099B2 (en) * 2016-06-07 2019-05-07 Linear Technology Corporation Hybrid power converters combining switched-capacitor and transformer-based stages
EP4022756B1 (en) * 2019-09-11 2024-06-26 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Switched-capacitor power conversion system and control method
EP3846329A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-07 Solaredge Technologies Ltd. Dc balancer circuit with zvs
FR3111491A1 (fr) * 2020-06-15 2021-12-17 3D Plus Convertisseur de puissance résonant
TWI752891B (zh) * 2021-06-25 2022-01-11 台達電子工業股份有限公司 Llc諧振轉換器及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI822432B (zh) 2023-11-11
CN116915051A (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9190909B2 (en) Control device for multiphase interleaved DC-DC converter and control method thereof
JP4710749B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路及び方法
US8804382B2 (en) Resonant controller circuit and system with reduced peak currents during soft-start
US7852055B2 (en) Switching regulator
KR100912865B1 (ko) 스위칭 레귤레이터 및 그 스위칭 레귤레이터를 구비하는반도체 장치
JP6767867B2 (ja) 共振電力変換装置及び制御方法
WO2009012620A1 (en) Method and apparatus to provide synchronous rectifying circuit for flyback power converters
CN103715898B (zh) 反馈电压采样电路、反馈电压消隐电路及方法
US10075078B2 (en) Control circuit for maintaining a switching frequency for constant on time converter
US10277121B2 (en) Charge pump circuit and operating method thereof
TW200523708A (en) Adaptive dead-time controller capable of adjusting dead-time
JP5456495B2 (ja) 昇降圧型のスイッチング電源の制御回路、昇降圧型のスイッチング電源、及び昇降圧型のスイッチング電源の制御方法
KR20090011715A (ko) 컨버터 및 그 구동 방법
JP2017055627A (ja) 半導体装置及びｄｃ−ｄｃコンバータ
CN103618455A (zh) 一种减小单电感双输出变换器输出电压稳态误差的方法及其电路
JP3892333B2 (ja) Ｐｆｍ制御スイッチングレギュレータ制御回路
TWI822432B (zh) 功率轉換器及其控制方法
TW201607229A (zh) 應用於電源轉換器的控制電路的振盪器及其控制方法
TWI826090B (zh) 功率轉換器及其控制方法
JP6614818B2 (ja) 昇降圧ｄｃ／ｄｃコンバータ
US20230336074A1 (en) Power converter preventing overvoltage damage and control method thereof
CN115085550A (zh) 一种降压式直流变换器
TWI755144B (zh) 諧振切換式電源轉換器
US20230336075A1 (en) Power converter for reducing switching loss and enhancing system efficiency and control method thereof
EP4040662A1 (en) Switch mode power supply converter