TW202343955A - 升壓轉換器 - Google Patents

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Abstract

一種升壓轉換器，包括：一橋式整流器、一第一電容器、一供應電路、一第一電感器、一電流補償電路、一功率切換器、一輸出級電路、一回授補償電路，以及一微控制器。橋式整流器可根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位。第一電感器可接收整流電位。輸出級電路係耦接至第一電感器和電流補償電路，並可產生一輸出電位。回授補償電路可根據輸出電位來產生一回授電位。微控制器可監控及限制一時脈電位之一責任週期。若責任週期達到一最大臨界值，則微控制器可致能電流補償電路以提供一額外電流，從而增加升壓轉換器之輸出功率。

Description

升壓轉換器
本發明係關於一種升壓轉換器，特別係關於一種可增加電路穩定度之升壓轉換器。
由於電競使用之筆記型電腦所需之功率較大，故傳統設計通常藉由增加功率切換器之責任週期來提高整體輸出功率。然而，過大之責任週期卻容易導致電路發生震盪且穩定度下滑。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。
在較佳實施例中，本發明提出一種升壓轉換器，包括：一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位；一第一電容器，儲存該整流電位；一供應電路，根據該整流電位來產生一供應電位；一第一電感器，接收該整流電位；一電流補償電路；一功率切換器，根據一時脈電位來選擇性地將該第一電感器耦接至一接地電位；一輸出級電路，耦接至該第一電感器和該電流補償電路，並產生一輸出電位；一回授補償電路，根據該輸出電位來產生一回授電位，其中該回授補償電路包括一線性光耦合器；以及一微控制器，由該供應電位來進行供電，並根據該回授電位來產生該時脈電位；其中該微控制器更監控及限制該時脈電位之一責任週期，而若該責任週期達到一最大臨界值，則該微控制器將致能該電流補償電路以提供一額外電流，從而增加該升壓轉換器之一輸出功率。
在一些實施例中，該橋式整流器包括：一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第一二極體之該陰極係耦接至一第一節點以輸出該整流電位；一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至該第一節點；一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；以及一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點；其中該第一電容器具有一第一端和一第二端，該第一電容器之該第一端係耦接至該第一節點以接收及儲存該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該供應電路包括：一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一供應節點以輸出該供應電位至該微控制器；一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該供應節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至該接地電位；以及一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該供應節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位；其中該第一電感器具有一第一端和一第二端，該第一電感器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電感器之該第二端係耦接至一第二節點。
在一些實施例中，該電流補償電路包括：一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係耦接至一控制節點以接收一控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至一第三節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該供應節點；一第二電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電感器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第二電感器之該第二端係耦接至該第二節點以選擇性地輸出該額外電流；以及一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該控制節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至一切換節點。
在一些實施例中，該功率切換器包括：一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係耦接至該切換節點以接收該時脈電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第二節點。
在一些實施例中，該輸出級電路包括：一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；以及一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該線性光耦合器包括一發光二極體和一雙載子接面電晶體，該發光二極體具有一陽極和一陰極，該發光二極體之該陽極係耦接至一分壓節點以接收一分壓電位，該發光二極體之該陰極係耦接至一第四節點，該雙載子接面電晶體具有一集極和一射極，該雙載子接面電晶體之該集極係用於輸出該回授電位至該微控制器，而該雙載子接面電晶體之該射極係耦接至一第五節點。
在一些實施例中，該回授補償電路更包括：一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至該分壓節點以輸出該分壓電位；一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該分壓節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該接地電位；一第五電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第五電阻器之該第二端係耦接至一第六節點；一第六電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電阻器之該第一端係耦接至該第六節點，而該第六電阻器之該第二端係耦接至該接地電位；一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該第六節點；一第六電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電容器之該第一端係耦接至該第五節點，而該第六電容器之該第二端係耦接至該接地電位；以及一穩壓器，具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中該穩壓器之該陽極係耦接至該接地電位，該穩壓器之該陰極係耦接至該第四節點，而該穩壓器之該參考端係耦接至該第六節點。
在一些實施例中，該微控制器包括：一比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該比較器之該正輸入端係用於接收該回授電位，該比較器之該負輸入端係用於接收一三角波電位，而該比較器之該輸出端係耦接至該切換節點以輸出該時脈電位；以及一偵測及控制電路，監控該時脈電位之該責任週期，並據以產生該控制電位。
在一些實施例中，若該責任週期已達到該最大臨界值，則該偵測及控制電路將輸出具有一高邏輯位準之該控制電位以致能該第一電晶體，而若該責任週期未達到該最大臨界值，則該偵測及控制電路將輸出具有一低邏輯位準之該控制電位以禁能該第一電晶體。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器100之示意圖。例如，升壓轉換器100可應用於桌上型電腦、筆記型電腦，或一體成形電腦。如第1圖所示，升壓轉換器100包括：一橋式整流器110、一第一電容器C1、一供應電路120、一第一電感器L1、一電流補償電路130、一功率切換器140、一輸出級電路150、一回授補償電路160，以及一微控制器170。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但升壓轉換器100更可包括其他元件，例如：一穩壓器或(且)一負回授電路。
橋式整流器110可根據一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2來產生一整流電位VR，其中第一輸入電位VIN1和第二輸入電位VIN2之間可形成具有任意頻率和任意振幅之一交流電壓。例如，交流電壓之頻率可約為50Hz或60Hz，而交流電壓之方均根值可約由90V至264V，但亦不僅限於此。第一電容器C1可儲存整流電位VR。供應電路120可根據整流電位VR來產生一供應電位VCC。第一電感器L1可接收整流電位VR。功率切換器140可根據一時脈電位VA來選擇性地將第一電感器L1耦接至一接地電位VSS(例如：0V)。例如，若時脈電位VA為一高邏輯位準(亦即，邏輯「1」)，則功率切換器140可將第一電感器L1耦接至接地電位VSS(亦即，功率切換器140可近似於一短路路徑)；反之，若時脈電位VA為一低邏輯位準(亦即，邏輯「0」)，則功率切換器140不會將第一電感器L1耦接至接地電位VSS(亦即，功率切換器140可近似於一開路路徑)。輸出級電路150係耦接至第一電感器L1和電流補償電路130，並可產生一輸出電位VOUT。例如，輸出電位VOUT可為一直流電位，其電位位準可約為400V，但亦不僅限於此。回授補償電路160可根據輸出電位VOUT來產生一回授電位VF，其中回授補償電路160包括一線性光耦合器162。微控制器170可由供應電位VCC來進行供電，並可根據回授電位VF來產生時脈電位VA。詳細而言，微控制器170更可監控及限制時脈電位VA之一責任週期D。若責任週期D已達到一最大臨界值DMAX，則微控制器170將可致能電流補償電路130以提供一額外電流IA，從而可增加升壓轉換器100之一輸出功率。反之，若責任週期D未達到最大臨界值DMAX，則微控制器170將可禁能電流補償電路130，並停止輸出前述之額外電流IA。在此設計下，升壓轉換器100將不會使用具有過大責任週期D之時脈電位VA，因此其整體電路穩定度將可大幅改善。
以下實施例將介紹升壓轉換器100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器200之示意圖。在第2圖之實施例中，升壓轉換器200具有一第一輸入節點NIN1、一第二輸入節點NIN2，以及一輸出節點NOUT，並包括一橋式整流器210、一第一電容器C1、一供應電路220、一第一電感器L1、一電流補償電路230、一功率切換器240、一輸出級電路250、一回授補償電路260，以及一微控制器270。升壓轉換器200之第一輸入節點NIN1和第二輸入節點NIN2可用於接收一第一輸入電位VIN1和一第二輸入電位VIN2。升壓轉換器200之輸出節點NOUT可用於輸出一輸出電位VOUT。
橋式整流器210包括一第一二極體D1、一第二二極體D2、一第三二極體D3，以及一第四二極體D4。第一二極體D1具有一陽極和一陰極，其中第一二極體D1之陽極係耦接至第一輸入節點NIN1，而第一二極體D1之陰極係耦接至一第一節點N1以輸出一整流電位VR。第二二極體D2具有一陽極和一陰極，其中第二二極體D2之陽極係耦接至第二輸入節點NIN2，而第二二極體D2之陰極係耦接至第一節點N1。第三二極體D3具有一陽極和一陰極，其中第三二極體D3之陽極係耦接至接地電位VSS，而第三二極體D3之陰極係耦接至第一輸入節點NIN1。第四二極體D4具有一陽極和一陰極，其中第四二極體D4之陽極係耦接至接地電位VSS，而第四二極體D4之陰極係耦接至第二輸入節點NIN2。
第一電容器C1具有一第一端和一第二端，其中第一電容器C1之第一端係耦接至第一節點N1以接收及儲存整流電位VR，而第一電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。
供應電路220包括一第一電阻器R1、一第二電阻器R2，以及一第二電容器C2。第一電阻器R1具有一第一端和一第二端，其中第一電阻器R1之第一端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR，而第一電阻器R1之第二端係耦接至一供應節點NS以輸出一供應電位VCC至微控制器270。第二電阻器R2具有一第一端和一第二端，其中第二電阻器R2之第一端係耦接至供應節點NS，而第二電阻器R2之第二端係耦接至接地電位VSS。第二電容器C2具有一第一端和一第二端，其中第二電容器C2之第一端係耦接至供應節點NS，而第二電容器C2之第二端係耦接至接地電位VSS。
第一電感器L1具有一第一端和一第二端，其中第一電感器L1之第一端係耦接至第一節點N1以接收整流電位VR，而第一電感器L1之第二端係耦接至一第二節點N2。一電感電流IL可流經第一電感器L1。
電流補償電路230包括一第一電晶體M1、一第二電感器L2，以及一第三電容器C3。例如，第一電晶體M1可為一N型金氧半場效電晶體。第一電晶體M1具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第一電晶體M1之控制端係耦接至一控制節點NC以接收一控制電位VC，第一電晶體M1之第一端係耦接至一第三節點N3，而第一電晶體M1之第二端係耦接至供應節點NS。第二電感器L2具有一第一端和一第二端，其中第二電感器L2之第一端係耦接至第三節點N3，而第二電感器L2之第二端係耦接至第二節點N2以選擇性地輸出一額外電流IA。第三電容器C3具有一第一端和一第二端，其中第三電容器C3之第一端係耦接至控制節點NC，而第三電容器C3之第二端係耦接至一切換節點NW。在一些實施例中，流入第二節點N2之一總和電流IM係根據下列方程式(1)進行定義：
………………………………………(1)
功率切換器240包括一第二電晶體M2。例如，第二電晶體M2可為一N型金氧半場效電晶體。第二電晶體M2具有一控制端(例如：一閘極)、一第一端(例如：一源極)，以及一第二端(例如：一汲極)，其中第二電晶體M2之控制端係耦接至切換節點NW以接收一時脈電位VA，第二電晶體M2之第一端係耦接至接地電位VSS，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第二節點N2。例如，若時脈電位VA為高邏輯位準，則第二電晶體M2將被致能；反之，若時脈電位VA為低邏輯位準，則第二電晶體M2將被禁能。
輸出級電路250包括一第五二極體D5和一第四電容器C4。第五二極體D5具有一陽極和一陰極，其中第五二極體D5之陽極係耦接至第二節點N2，而第五二極體D5之陰極係耦接至輸出節點NOUT。第四電容器C4具有一第一端和一第二端，其中第四電容器C4之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第四電容器C4之第二端係耦接至接地電位VSS。
回授補償電路260包括一線性光耦合器262、一穩壓器264、一第三電阻器R3、一第四電阻器R4、一第五電阻器R5、一第六電阻器R6、一第五電容器C5，以及一第六電容器C6。
在一些實施例中，線性光耦合器262係由一PC817電子元件來實施。線性光耦合器262包括一發光二極體DL和一雙載子接面電晶體Q3(例如：NPN型)。發光二極體DL具有一陽極和一陰極，其中發光二極體DL之陽極係耦接至一分壓節點ND以接收一分壓電位VD，而發光二極體DL之陰極係耦接至一第四節點N4。雙載子接面電晶體Q3具有一集極和一射極，其中雙載子接面電晶體Q3之集極係用於輸出一回授電位VF至微控制器270，而雙載子接面電晶體Q3之射極係耦接至一第五節點N5。
第三電阻器R3具有一第一端和一第二端，其中第三電阻器R3之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第三電阻器R3之第二端係耦接至分壓節點ND以輸出分壓電位VD。第四電阻器R4具有一第一端和一第二端，其中第四電阻器R4之第一端係耦接至分壓節點ND，而第四電阻器R4之第二端係耦接至接地電位VSS。第五電阻器R5具有一第一端和一第二端，其中第五電阻器R5之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第五電阻器R5之第二端係耦接至一第六節點N6。第六電阻器R6具有一第一端和一第二端，其中第六電阻器R6之第一端係耦接至第六節點N6，而第六電阻器R6之第二端係耦接至接地電位VSS。第五電容器C5具有一第一端和一第二端，其中第五電容器C5之第一端係耦接至第四節點N4，而第五電容器C5之第二端係耦接至第六節點N6。第六電容器C6具有一第一端和一第二端，其中第六電容器C6之第一端係耦接至第五節點N5，而第六電容器C6之第二端係耦接至接地電位VSS。
在一些實施例中，穩壓器264係由一TL431電子元件來實施。穩壓器264具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中穩壓器264之陽極係耦接至接地電位VSS，穩壓器264之陰極係耦接至第四節點N4，而穩壓器264之參考端係耦接至第六節點N6。
微控制器270包括一比較器272和一偵測及控制電路274。詳細而言，比較器272具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中比較器272之正輸入端係用於接收回授電位VF，比較器272之負輸入端係用於接收一三角波電位VT，而比較器272之輸出端係耦接至切換節點NW以輸出時脈電位VA。例如，若回授電位VF高於或等於三角波電位VT，則比較器272可輸出具有高邏輯位準之時脈電位VA；反之，若回授電位VF低於三角波電位VT，則比較器272可輸出具有低邏輯位準之時脈電位VA。
時脈電位VA具有一責任週期D。偵測及控制電路274可監控時脈電位VA之責任週期D，並據以產生控制電位VC。詳細而言，偵測及控制電路274可將責任週期D與一最大臨界值DMAX互相比較。例如，若責任週期D已達到最大臨界值DMAX(亦即， )，則偵測及控制電路274將可輸出具有高邏輯位準之控制電位VC以致能第一電晶體M1；反之，若責任週期D未達到最大臨界值DMAX(亦即， )，則偵測及控制電路274將可輸出具有低邏輯位準之控制電位VC以禁能第一電晶體M1。換言之，偵測及控制電路274具有限制功能，其可避免時脈電位VA之責任週期D超過最大臨界值DMAX(亦即， )。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之時脈電位VA之波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表時脈電位VA之電位位準。如第3圖所示，於時脈電位VA之每一完整週期T當中，其高邏輯位準之持續時間為TON。在一些實施例中，時脈電位VA之責任週期D係根據下列方程式(2)進行定義：
………………………………………(2)
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之總和電流IM之波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表總和電流IM之電流值。初始時，時脈電位VA之責任週期D很小，而第一電晶體M1被禁能，故電流補償電路230不會輸出任何額外電流IA。當需要較大之輸出功率時，升壓轉換器200之時脈電位VA之責任週期D會逐漸變大，故電感電流IL和總和電流IM均會逐漸增加。必須注意的是，若時脈電位VA之責任週期D已達到最大臨界值DMAX(例如，於一特定時間點TS處)，則偵測及控制電路274將會致能第一電晶體M1，使得電流補償電路230可提供一額外電流IA。此時，時脈電位VA之責任週期D會維持在最大臨界值DMAX，而總和電流IM之電流值則會因為額外電流IA之加入而快速增加，從而可有效提高升壓轉換器200之輸出功率。在此設計下，由於時脈電位VA之責任週期D不會超過最大臨界值DMAX，故升壓轉換器200之電路穩定度將能大幅改善。另一方面，根據實際量測結果，第三電容器C3之加入可避免當第一電晶體M1和第二電晶體M2皆致能時，存在於兩者之間之高頻雜訊造成它們互相干擾。
在一些實施例中，升壓轉換器200之元件參數可如下列所述。第一電感器L1之電感值可介於255μH至345μH之間，較佳可為300μH。第二電感器L2之電感值可介於43.2μH至52.8μH之間，較佳可為48μH。第一電容器C1之電容值可介於108μF至132μF之間，較佳可為120μF。第二電容器C2之電容值可介於42.3μF至51.7μF之間，較佳可為47μF。第三電容器C3之電容值可介於90nF至110nF之間，較佳可為100nF。第四電容器C4之電容值可介於544μF至816μF之間，較佳可為680μF。第五電容器C5之電容值可介於1.43nF至1.58nF之間，較佳可為1.5nF。第六電容器C6之電容值可介於90pF至110pF之間，較佳可為100pF。第一電阻器R1之電阻值可介於2.13MΩ至3.19MΩ之間，較佳可為2.66MΩ。第二電阻器R2之電阻值可介於1.06MΩ至1.59MΩ之間，較佳可為1.33MΩ。第三電阻器R3之電阻值可介於69.3KΩ至84.7KΩ之間，較佳可為77KΩ。第四電阻器R4之電阻值可介於2.7KΩ至3.3KΩ之間，較佳可為3KΩ。第五電阻器R5之電阻值可介於134.1KΩ至163.9KΩ之間，較佳可為149KΩ。第六電阻器R6之電阻值可介於0.9KΩ至1.1KΩ之間，較佳可為1KΩ。最大臨界值DMAX可為72%、75%，或是其間之任一數值。以上參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化升壓轉換器200之電路穩定度。
本發明提出一種新穎之升壓轉換器，其可限制功率切換器之時脈電位之最大責任週期。根據實際量測結果，使用前述設計之升壓轉換器可有效改善整體之電路穩定度，故其很適合應用於各種各式之裝置當中。
值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之升壓轉換器並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之升壓轉換器當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100,200:升壓轉換器 110,210:橋式整流器 120,220:供應電路 130,230:電流補償電路 140,240:功率切換器 150,250:輸出級電路 160,260:回授補償電路 162,262:線性光耦合器 170,270:微控制器 264:穩壓器 272:比較器 274:偵測及控制電路 C1:第一電容器 C2:第二電容器 C3:第三電容器 C4:第四電容器 C5:第五電容器 C6:第六電容器 D:責任週期 D1:第一二極體 D2:第二二極體 D3:第三二極體 D4:第四二極體 D5:第五二極體 DL:發光二極體 DMAX:最大臨界值 IA:額外電流 IL:電感電流 IM:總和電流 L1:第一電感器 L2:第二電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 N4:第四節點 N5:第五節點 N6:第六節點 NC:控制節點 ND:分壓節點 NIN1:第一輸入節點 NIN2:第二輸入節點 NOUT:輸出節點 NS:供應節點 NW:切換節點 Q3:雙載子接面電晶體 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 R3:第三電阻器 R4:第四電阻器 R5:第五電阻器 R6:第六電阻器 T:時脈電位之完整週期 TS:特定時間點 TON:高邏輯位準之持續時間 VA:時脈電位 VC:控制電位 VCC:供應電位 VD:分壓電位 VF:回授電位 VIN1:第一輸入電位 VIN2:第一輸入電位 VOUT:輸出電位 VR:整流電位 VSS:接地電位 VT:三角波電位
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器之示意圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器之示意圖。 第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之時脈電位之波形圖。 第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之總和電流之波形圖。
100:升壓轉換器
110:橋式整流器
120:供應電路
130:電流補償電路
140:功率切換器
150:輸出級電路
160:回授補償電路
162:線性光耦合器
170:微控制器
C1:第一電容器
D:責任週期
DMAX:最大臨界值
IA:額外電流
L1:第一電感器
VA:時脈電位
VCC:供應電位
VIN1:第一輸入電位
VIN2:第一輸入電位
VF:回授電位
VOUT:輸出電位
VR:整流電位
VSS:接地電位

Claims (10)

  1. 一種升壓轉換器，包括： 一橋式整流器，根據一第一輸入電位和一第二輸入電位來產生一整流電位； 一第一電容器，儲存該整流電位； 一供應電路，根據該整流電位來產生一供應電位； 一第一電感器，接收該整流電位； 一電流補償電路； 一功率切換器，根據一時脈電位來選擇性地將該第一電感器耦接至一接地電位； 一輸出級電路，耦接至該第一電感器和該電流補償電路，並產生一輸出電位； 一回授補償電路，根據該輸出電位來產生一回授電位，其中該回授補償電路包括一線性光耦合器；以及 一微控制器，由該供應電位來進行供電，並根據該回授電位來產生該時脈電位； 其中該微控制器更監控及限制該時脈電位之一責任週期，而若該責任週期達到一最大臨界值，則該微控制器將致能該電流補償電路以提供一額外電流，從而增加該升壓轉換器之一輸出功率。
  2. 如請求項1之升壓轉換器，其中該橋式整流器包括： 一第一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第一二極體之該陽極係耦接至一第一輸入節點以接收該第一輸入電位，而該第一二極體之該陰極係耦接至一第一節點以輸出該整流電位； 一第二二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第二二極體之該陽極係耦接至一第二輸入節點以接收該第二輸入電位，而該第二二極體之該陰極係耦接至該第一節點； 一第三二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第三二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第三二極體之該陰極係耦接至該第一輸入節點；以及 一第四二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第四二極體之該陽極係耦接至該接地電位，而該第四二極體之該陰極係耦接至該第二輸入節點； 其中該第一電容器具有一第一端和一第二端，該第一電容器之該第一端係耦接至該第一節點以接收及儲存該整流電位，而該第一電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
  3. 如請求項2之升壓轉換器，其中該供應電路包括： 一第一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第一電阻器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電阻器之該第二端係耦接至一供應節點以輸出該供應電位至該微控制器； 一第二電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電阻器之該第一端係耦接至該供應節點，而該第二電阻器之該第二端係耦接至該接地電位；以及 一第二電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電容器之該第一端係耦接至該供應節點，而該第二電容器之該第二端係耦接至該接地電位； 其中該第一電感器具有一第一端和一第二端，該第一電感器之該第一端係耦接至該第一節點以接收該整流電位，而該第一電感器之該第二端係耦接至一第二節點。
  4. 如請求項3之升壓轉換器，其中該電流補償電路包括： 一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係耦接至一控制節點以接收一控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至一第三節點，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該供應節點； 一第二電感器，具有一第一端和一第二端，其中該第二電感器之該第一端係耦接至該第三節點，而該第二電感器之該第二端係耦接至該第二節點以選擇性地輸出該額外電流；以及 一第三電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電容器之該第一端係耦接至該控制節點，而該第三電容器之該第二端係耦接至一切換節點。
  5. 如請求項4之升壓轉換器，其中該功率切換器包括： 一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係耦接至該切換節點以接收該時脈電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第二節點。
  6. 如請求項4之升壓轉換器，其中該輸出級電路包括： 一第五二極體，具有一陽極和一陰極，其中該第五二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該第五二極體之該陰極係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位；以及 一第四電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電容器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第四電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
  7. 如請求項6之升壓轉換器，其中該線性光耦合器包括一發光二極體和一雙載子接面電晶體，該發光二極體具有一陽極和一陰極，該發光二極體之該陽極係耦接至一分壓節點以接收一分壓電位，該發光二極體之該陰極係耦接至一第四節點，該雙載子接面電晶體具有一集極和一射極，該雙載子接面電晶體之該集極係用於輸出該回授電位至該微控制器，而該雙載子接面電晶體之該射極係耦接至一第五節點。
  8. 如請求項7之升壓轉換器，其中該回授補償電路更包括： 一第三電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第三電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點以接收該輸出電位，而該第三電阻器之該第二端係耦接至該分壓節點以輸出該分壓電位； 一第四電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第四電阻器之該第一端係耦接至該分壓節點，而該第四電阻器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第五電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電阻器之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第五電阻器之該第二端係耦接至一第六節點； 一第六電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電阻器之該第一端係耦接至該第六節點，而該第六電阻器之該第二端係耦接至該接地電位； 一第五電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第五電容器之該第一端係耦接至該第四節點，而該第五電容器之該第二端係耦接至該第六節點； 一第六電容器，具有一第一端和一第二端，其中該第六電容器之該第一端係耦接至該第五節點，而該第六電容器之該第二端係耦接至該接地電位；以及 一穩壓器，具有一陽極、一陰極，以及一參考端，其中該穩壓器之該陽極係耦接至該接地電位，該穩壓器之該陰極係耦接至該第四節點，而該穩壓器之該參考端係耦接至該第六節點。
  9. 如請求項8之升壓轉換器，其中該微控制器包括： 一比較器，具有一正輸入端、一負輸入端，以及一輸出端，其中該比較器之該正輸入端係用於接收該回授電位，該比較器之該負輸入端係用於接收一三角波電位，而該比較器之該輸出端係耦接至該切換節點以輸出該時脈電位；以及 一偵測及控制電路，監控該時脈電位之該責任週期，並據以產生該控制電位。
  10. 如請求項9之升壓轉換器，其中若該責任週期已達到該最大臨界值，則該偵測及控制電路將輸出具有一高邏輯位準之該控制電位以致能該第一電晶體，而若該責任週期未達到該最大臨界值，則該偵測及控制電路將輸出具有一低邏輯位準之該控制電位以禁能該第一電晶體。
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