TWI469486B - 返馳式穩壓器及其控制電路與相關的一次側控制器和二次側控制器 - Google Patents

Description

返馳式穩壓器及其控制電路與相關的一次側控制器和二次側控制器

本發明有關返馳式穩壓器，尤指一種返馳式穩壓器及其控制電路與相關的一次側控制器和二次側控制器。

在返馳式穩壓器中，由於返馳式穩壓器的一次側電路無法直接偵測到二次側電路的負載變化，所以當二次側電路所連接的負載發生變化時，一次側電路中的一次側控制器難以迅速作出反應。因此，當二次側電路所連接的負載從輕載轉為重載時，二次側電路經常會有輸出電壓過低的情況發生，而影響到後級電路的正常運作。

有鑑於此，如何提升返馳式穩壓器的一次側電路對於二次側電路的負載變化的反應速度，以避免二次側電路在負載從輕載轉為重載時發生輸出電壓過低的問題，實為業界有待解決的問題。

本說明書提供一種返馳式穩壓器的實施例，其包含：一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於 提供一輸出電壓；一輔助線圈；一一次側電路，包含有：一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；以及一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側電路，包含有：一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及一二次側控制器，耦接於該第一節點、該輸出電壓、以及該開關裝置的控制端；其中當該二次側控制器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該二次側控制器會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使該一次側電路中的一第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。

本說明書提供一種用於控制一返馳式穩壓器的控制電路的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該控制電路包含：一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側控制器，包含有：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一 節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當該偵測器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該比較器偵測到該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。

本說明書另提供一種用於控制一返馳式穩壓器的控制電路的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；以及一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；該控制電路包含：一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側控制器，包含有：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當該偵測器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該比較器偵測到該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使與該一次側控制器耦接的一 第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。

本說明書另提供一種用於一返馳式穩壓器的一次側轉換電路的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該穩壓電路包含：一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器或該控制信號產生器，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。

本說明書另提供一種用於一返馳式穩壓器的一次側控制器的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸 入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器或該控制信號產生器，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。

本說明書另提供一種用於一返馳式穩壓器的二次側控制器的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第 二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該二次側控制器包含：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以致使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓變化超出一預定範圍。

本說明書另提供一種用於一返馳式穩壓器的二次側控制器的實施例，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；該二次側控制器包含：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該 第一節點與該固定電位端形成短路，以致使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓變化超出一預定範圍。

上述實施例的優點之一，是可有效提升返馳式穩壓器的一次側電路對於二次側電路的負載變化的反應速度，以避免二次側電路在負載從輕載轉為重載時發生輸出電壓過低的問題。

本發明的其他優點將藉由以下的說明和圖式進行更詳細的解說。

100‧‧‧返馳式穩壓器

110‧‧‧一次側線圈

120‧‧‧二次側線圈

130‧‧‧輔助線圈

140‧‧‧一次側電路

142‧‧‧功率開關

144‧‧‧一次側控制器

150‧‧‧二次側電路

152‧‧‧二極體

154‧‧‧開關裝置

156‧‧‧輸出電容

160、360、460、560‧‧‧二次側控制器

162‧‧‧偵測器

164‧‧‧比較器

166‧‧‧控制單元

210‧‧‧誤差偵測器

220‧‧‧時脈產生器

230‧‧‧比較模組

240‧‧‧控制信號產生器

250‧‧‧觸發信號產生器

260‧‧‧回授電路

368‧‧‧取樣與保持電路

670‧‧‧邏輯單元

圖1為本發明一實施例的返馳式穩壓器簡化後的功能方塊圖。

圖2為圖1中的一次側控制器的一實施例簡化後的功能方塊圖。

圖3至圖5為圖1中的二次側電路的不同實施例簡化後的功能方塊圖。

圖6為圖1中的一次側控制器的另一實施例簡化後的功能方塊圖。

以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件。

請參考圖1，其所繪示為本發明一實施例的返馳式穩壓器100簡化後的功能方塊圖。返馳式穩壓器100包含有一次側線圈(primary side winding)110、二次側線圈(secondary side winding)120、輔助線圈(auxiliary winding)130、一次側電路(primary side circuit)140、以及二次側電路(secondary side circuit)150，其中，一次側線圈110的第一端耦接於輸入電壓Vin，而二次側線圈120的第一端則用於提供輸出電壓Vout。

如圖1所示，一次側電路140包含有功率開關(power switch)142以及一次側控制器(primary side controller)144。功率開關142的第一端耦接於一次側線圈110的第二端，而功率開關142的第二端則耦接於一固定電位端，例如接地端。一次側控制器144則耦接於輔助線圈130及功率開關142的控制端。

在本實施例中，二次側電路150包含有二極體152、開關裝置154、輸出電容156、以及二次側控制器(secondary side controller)160。二極體152的第一端經由一第一節點N1耦接於二次側線圈120的第二端，且二極體152的第二端耦接於一固定電位端，例如接地端。開關裝置154的第一端耦接於第一節點N1，而開關裝置154的第二端則耦接於固定電位端。輸出電容156的一端耦接於二次側線圈120的第一端，用以穩定輸出電壓Vout的大小。二次側控制器160耦接於第一節點N1、輸出電壓Vout、以及開關裝置154的控制端。

實作上，前述的功率開關142和開關裝置154皆可用各種適當的電晶體來實現。

在返馳式穩壓器100中，一次側電路140中的一次側控制器144和二次側電路150中的二次側控制器160的組合，共同構成了返馳式穩壓器100的控制電路(control circuit)。

在運作時，一次側電路140中的一次側控制器144會藉由控制功率開關142的切換運作，調整流經一次側線圈110的電流大小，使一次側電路140所接收到的輸入電壓Vin的能量，經由一次側線圈110傳遞到二次側線圈120。當二次側電路150所連接的負載從輕 載轉為重載時，二次側電路150中的二次側控制器160會偵測流經二次側線圈120的電流和輸出電壓Vout的大小，以決定是否導通開關裝置154。

當二次側控制器160偵測到流經二次側線圈120的電流低於一預定電流值、且輸出電壓Vout也低於一預定電壓值時，二次側控制器160便會導通開關裝置154，讓第一節點N1與固定電位端形成短路，使第一節點N1的電壓迅速發生變化。如此一來，將使得一次側電路140中的第二節點N2的電壓因輔助線圈130的感應作用而跟著產生變化。如圖1所示，第二節點N2耦接於一次側控制器144和輔助線圈130，並用來提供一回授信號FB。

在圖1的實施例中，二次側控制器160包含有偵測器162、比較器164、以及控制單元166。偵測器162耦接於第一節點N1，用於偵測流經第一節點N1的電流大小。實作上，偵測器162可以用一零電流偵測器(zero current detector)來實現。比較器164耦接於輸出電壓Vout，用於比較輸出電壓Vout與預定電壓值Vref，以偵測輸出電壓Vout的大小。控制單元166耦接於偵測器162、比較器164、以及開關裝置154的控制端。當偵測器162偵測到流經第一節點N1的一電流低於一預定電流值、且比較器164偵測到輸出電壓Vout低於預定電壓值Vref時，控制單元166會利用控制信號CTL1導通開關裝置154，使第一節點N1與固定電位端形成短路，讓第一節點N1的電壓迅速發生變化，亦即，使第一節點N1的電壓迅速被拉到固定電位端的電位。此時，與一次側控制器144耦接的第二節點N2的電壓會因輔助線圈130的感應作用而跟著迅速變化。

當第一節點N1與固定電位端形成短路時，第一節點N1的電壓會迅速被拉到固定電位端的電位，但輸出電壓Vout則會因輸出電容156的作用而不會受到劇烈影響。

實作上，控制單元166可於導通開關裝置154達一預定時間之後，利用控制信號CTL1截止開關裝置154。或者，控制單元166也可以於流經開關裝置154的電流大於一臨界電流值時，利用控制信號CTL1截止開關裝置154。

另外，當功率開關142被導通時，第一節點N1的電壓會大於輸出電壓Vout。因此，控制單元166也可以於功率開關142被導通、且第一節點N1的電壓大於輸出電壓Vout時，利用控制信號CTL1截止開關裝置154。

在本實施例中，當二次側電路150所連接的負載從輕載轉為重載時，若第二節點N2的電壓變化超出一預定範圍，則一次側控制器144便會輸出一脈波以導通功率開關142，使一次側線圈110再次將能量傳遞到二次側線圈120，以提高二次側電路150的輸出電壓。

請參考圖2，其所繪示為本發明的一次側控制器144的一實施例簡化後的功能方塊圖。在本實施例中，一次側控制器144包含誤差偵測器210、時脈產生器220、比較模組230、控制信號產生器240、觸發信號產生器250、以及回授電路260。回授電路260經由第二節點N2耦接於輔助線圈130，以產生與回授信號FB相對應的電壓信號FBO。誤差偵測器210用於依據電壓信號FBO產生誤差信號EA，以使誤差信號EA與來自第二節點N2的回授信號FB相對應。時 脈產生器220耦接於誤差偵測器210的輸出端，用於依據誤差信號EA產生時脈信號CLK。實作上，時脈產生器220可以用震盪器來實現。比較模組230耦接於輔助線圈130的一端，用於對感測信號CS及電壓臨界值Vlimit進行比較。控制信號產生器240耦接於功率開關142的控制端、時脈產生器220的輸出端、以及比較模組230的輸出端，用於依據比較模組230的比較結果與時脈信號CLK產生控制信號CTL2，以控制功率開關142的切換動作。觸發信號產生器250耦接於時脈產生器220的輸入端與第二節點N2之間，用於偵測第二節點N2的電壓變化，亦即，偵測回授信號FB的電壓變化。若回授信號FB的電壓變化超出一預定範圍，則觸發信號產生器250會產生觸發信號ST以觸發時脈產生器220。當時脈產生器220受到觸發信號ST的觸發後，會提升時脈信號CLK的頻率，以致使控制信號產生器240輸出一脈波以導通功率開關142。

實作上，控制信號產生器240可以是一PWM信號產生器，或是一PFM信號產生器，例如一SR型栓鎖器等。

觸發信號產生器250可於偵測到回授信號FB的電壓高於一預定電壓上限Vth1或低於一預定電壓下限Vth2時，產生觸發信號ST。在一實施例中，觸發信號產生器250可藉由在接收到的回授信號FB中插入一額外脈波的方式來修改回授信號FB，並將修改後的回授信號作為觸發信號ST傳送給時脈產生器220。

當時脈產生器220接收到觸發信號ST時，時脈產生器220可藉由提高內部電路的震盪速度的方式、或是藉由在時脈信號CLK中插入額外脈波的方式，以提升時脈信號CLK的頻率。當時脈信號CLK的頻率提升時，控制信號產生器240輸出控制信號CTL2的脈波的時 間點便會提前。因此，觸發信號產生器250可藉由觸發時脈產生器220提升時脈信號CLK的頻率的方式，致使控制信號產生器240提前輸出一脈波以導通功率開關142。如此一來，一次側線圈110便可將能量再次傳遞到二次側線圈120，以提高二次側電路150的輸出電壓。

由前述說明可知，在返馳式穩壓器100中，由一次側控制器144和二次側控制器160所組成的控制電路，可有效提升一次側電路140對於二次側電路150的負載變化的反應速度，以避免二次側電路150在負載從輕載轉為重載時發生輸出電壓過低的問題。

在二次側電路150所連接的負載從重載轉為輕載、或是其他的負載變化情況下，一次側控制器144中的比較模組230則可藉由將感測信號CS和回授信號FB的其中之一與電壓臨界值Vlimit進行比較的方式，來判斷二次側電路150的輸出電壓Vout是否過高或過低。

實作上，前述二次側控制器160中的比較器164偵測輸出電壓Vout的大小時所使用的預定電壓值Vref，可以是固定值，也可以動態調整。例如，圖3為本發明的二次側電路150的另一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖3的實施例中，二次側電路150中的二次側控制器360另包含取樣與保持電路(sample and hold circuit)368。取樣與保持電路368耦接於輸出電壓Vout，用於對輸出電壓Vout進行取樣與保持運作，以動態產生與輸出電壓Vout的大小相對應的取樣電壓，並將產生的取樣電壓作為前述的預定電壓值Vref提供給比較器164。在此架構下，當二次側電路150所連接的負載從輕載轉為重載的情況發生時，二次側控制器360可提前改 變第一節點N1的電壓，使一次側電路140中的第二節點N2的電壓隨之提前變化，以進一步提升一次側電路140對於二次側電路150的負載變化的反應速度。

二次側控制器360中的其他元件，與前述二次側控制器160中的對應元件相同。因此，有關前述二次側控制器160的實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也適用於圖3的二次側控制器360中，為簡潔起見，在此不重複敘述。

在另一實施例中，也可以將前述二次側電路150中的某些元件整合到二次側控制器中。例如，圖4為本發明的二次側電路150的另一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖4的實施例中，前述的開關裝置154整合到了二次側控制器460中，可簡化二次側電路150的製造過程。

二次側控制器460中的其他元件，與前述二次側控制器160中的對應元件相同。因此，有關前述二次側控制器160的實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也適用於圖4的二次側控制器460中，為簡潔起見，在此不重複敘述。

實作上，也可以將前述圖3和圖4的實施例中的特徵整合在同一實施例中。例如，圖5為本發明的二次側電路150的另一實施例簡化後的功能方塊圖。在圖5的實施例中，前述的開關裝置154和取樣與保持電路368都一併整合到了二次側控制器560中。這樣的架構不僅可簡化二次側電路150的製造過程，還可進一步提升一次側電路140對於二次側電路150的負載變化的反應速度。

二次側控制器560中的其他元件，與前述二次側控制器160中的對 應元件相同。因此，有關前述二次側控制器160的實施方式、運作方式、以及相關優點的其他說明，也適用於圖5的二次側控制器560中，為簡潔起見，在此不重複敘述。

另外，觸發信號產生器250也可以利用觸發信號ST來觸發一次側控制器144中的其他元件，以達成與前述實施例同樣的效果。例如，圖6為本發明的一次側控制器144的另一實施例簡化後的功能方塊圖。相較於圖2的實施例，圖6中的一次側控制器144另包含邏輯單元670。圖6中的誤差偵測器210、比較模組230、觸發信號產生器250、及回授電路260的運作方式，與前述圖2實施例中的對應元件相同，故有關前述圖2實施例中的對應元件的運作說明，也適用於圖6的實施例中。觸發信號產生器250同樣用於偵測第二節點N2的電壓變化，亦即，偵測回授信號FB的電壓變化。若回授信號FB的電壓變化超出一預定範圍，則觸發信號產生器250會產生觸發信號ST。本實施例中的控制信號產生器240耦接於功率開關142的控制端、邏輯單元670的輸出端、以及比較模組230的輸出端，用於依據比較模組230的比較結果與邏輯單元670的輸出信號來產生控制信號CTL2，以控制功率開關142的切換動作。

與圖2實施例的差異之一在於，圖6實施例中的邏輯單元670會依據時脈信號CLK或觸發信號ST來觸發控制信號產生器240。因此，當控制信號產生器240受到觸發信號ST的觸發後，會提前輸出一脈波以導通功率開關142。如此一來，一次側線圈110便可將能量再次傳遞到二次側線圈120，以提高二次側電路150的輸出電壓。

實作上，也可以將前述一次側電路140中的不同元件整合在單一電路晶片中。例如，可將一次側電路140中的功率開關142與一次 側控制器144一起整合在一單一轉換電路晶片中，以作為返馳式穩壓器100的一次側轉換電路(primary side converter)，進而簡化一次側電路140的製造過程。

在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。然而，所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異做為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來做為區分的基準。在說明書及申請專利範圍所提及的「包含」為開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接於第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件，或者通過其他元件或連接手段間接地電性或信號連接至該第二元件。

在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個項目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數格的用語都同時包含複數格的涵義。

以上僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明請求項所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。

100‧‧‧返馳式穩壓器

110‧‧‧一次側線圈

120‧‧‧二次側線圈

130‧‧‧輔助線圈

140‧‧‧一次側電路

142‧‧‧功率開關

144‧‧‧一次側控制器

150‧‧‧二次側電路

152‧‧‧二極體

154‧‧‧開關裝置

156‧‧‧輸出電容

160‧‧‧二次側控制器

162‧‧‧偵測器

164‧‧‧比較器

166‧‧‧控制單元

Claims (25)

1. 一種返馳式穩壓器，其包含：一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一一次側電路，包含有：一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；以及一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側電路，包含有：一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及一二次側控制器，耦接於該第一節點、該輸出電壓、以及該開關裝置的控制端；其中當該二次側控制器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該二次側控制器會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使該一次側電路中的一第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。
2. 如請求項1的返馳式穩壓器，其中該二次側控制器另包含：一取樣與保持電路，耦接於該輸出電壓，用於動態產生與該輸出電壓的大小相對應的一取樣電壓，以作為該預定電壓值。
3. 如請求項1~2中任一項的返馳式穩壓器，其中該二次側控制器會於該開關裝置被導通達一預定時間時、流經該開關裝置的電流大於一臨界電流值時、或是當該功率開關被導通且該第一節點的電壓大於該輸出電壓時，利用該控制信號截止該開關裝置。
4. 一種用於控制一返馳式穩壓器的控制電路，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該控制電路包含：一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側控制器，包含有：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當該偵測器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流 值、且該比較器偵測到該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。
5. 如請求項4的控制電路，其中該二次側控制器另包含：一取樣與保持電路，耦接於該輸出電壓與該比較器，用於動態產生與該輸出電壓的大小相對應的一取樣電壓，以作為該預定電壓值；其中該比較器會比較該輸出電壓與該預定電壓值的大小。
6. 如請求項4的控制電路，其中該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器，使該時脈產生器提升該時脈信號的頻率，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
7. 如請求項4的控制電路，其中該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該控制信號產生器，致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
8. 如請求項4~7中任一項的控制電路，其中該控制單元會於該開關裝置被導通達一預定時間時、流經該開關裝置的電流大於一臨界電流值時、或是當該功率開關被導通且該第一節點的電壓大於該輸出電壓時，利用該控制信號截止該開關裝置。
9. 一種用於控制一返馳式穩壓器的控制電路，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；以及一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；該控制電路包含： 一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二次側控制器，包含有：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當該偵測器偵測到流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該比較器偵測到該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓產生變化，且若該第二節點的電壓變化超出一預定範圍，則該一次側控制器會輸出一脈波以導通該功率開關。
10. 如請求項9的控制電路，其中該二次側控制器另包含：一取樣與保持電路，耦接於該輸出電壓與該比較器，用於動態產生與該輸出電壓的大小相對應的一取樣電壓，以作為該預定電壓值；其中該比較器會比較該輸出電壓與該預定電壓值的大小。
11. 如請求項9的控制電路，其中該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號； 一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器，使該時脈產生器提升該時脈信號的頻率，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
12. 如請求項9的控制電路，其中該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以 觸發該控制信號產生器，以使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
13. 如請求項9~12中任一項的控制電路，其中該控制單元會於該開關裝置被導通達一預定時間時、流經該開關裝置的電流大於一臨界電流值時、或是當該功率開關被導通且該第一節點的電壓大於該輸出電壓時，利用該控制信號截止該開關裝置。
14. 一種用於一返馳式穩壓器的一次側轉換電路，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該一次側轉換電路包含：一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓 變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器或該控制信號產生器，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
15. 如請求項14的一次側轉換電路，其中該時脈產生器受到該觸發信號的觸發後，會提升該時脈信號的頻率，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
16. 如請求項14的一次側轉換電路，其中該控制信號產生器受到該觸發信號的觸發後，會輸出一脈波以導通該功率開關。
17. 一種用於一返馳式穩壓器的一次側控制器，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該一次側控制器包含：一誤差偵測器，用於產生與來自該第二節點的一回授信號相對應的一誤差信號；一時脈產生器，耦接於該誤差偵測器的一輸出端，用於依據該誤差信號產生一時脈信號；一比較模組，耦接於該輔助線圈的一端，用於對一感測信號及一電壓臨界值進行比較；一控制信號產生器，耦接於該功率開關的一控制端、該時脈產生器、以及該比較模組，用於依據該比較模組的比較結果與該時脈信號產生一控制信號，以控制該功率開關；以及 一觸發信號產生器，耦接於該時脈產生器的輸入端與該第二節點之間，用於偵測該回授信號的電壓變化，且若該回授信號的電壓變化超出一預定範圍，則該觸發信號產生器會產生一觸發信號以觸發該時脈產生器或該控制信號產生器，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
18. 如請求項17的一次側控制器，其中該時脈產生器受到該觸發信號的觸發後，會提升該時脈信號的頻率，以致使該控制信號產生器輸出一脈波以導通該功率開關。
19. 如請求項17的一次側控制器，其中該控制信號產生器受到該觸發信號的觸發後，會輸出一脈波以導通該功率開關。
20. 一種用於一返馳式穩壓器的二次側控制器，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；以及一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；該二次側控制器包含：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；以及一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端； 其中當流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以致使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓變化超出一預定範圍。
21. 如請求項20的二次側控制器，其另包含：一取樣與保持電路，耦接於該輸出電壓與該比較器，用於動態產生與該輸出電壓的大小相對應的一取樣電壓，以作為該預定電壓值；其中該比較器會比較該輸出電壓與該預定電壓值的大小。
22. 如請求項20~21中任一項的二次側控制器，其中該控制單元會於該開關裝置被導通達一預定時間時、流經該開關裝置的電流大於一臨界電流值時、或是當該功率開關被導通且該第一節點的電壓大於該輸出電壓時，利用該控制信號截止該開關裝置。
23. 一種用於一返馳式穩壓器的二次側控制器，該返馳式穩壓器包含有一一次側線圈，其第一端耦接於一輸入電壓；一二次側線圈，其第一端用於提供一輸出電壓；一輔助線圈；一功率開關，耦接於該一次側線圈的一第二端；一一次側控制器，耦接於該輔助線圈及該功率開關的一控制端；以及一二極體，該二極體的第一端經由一第一節點耦接於該二次側線圈的一第二端，且該二極體的第二端耦接於一固定電位端；該二次側控制器包含：一偵測器，耦接於該第一節點，用於偵測流經該第一節點的電流大小；一比較器，耦接於該輸出電壓，用於偵測該輸出電壓的大小；一開關裝置，具有耦接於該第一節點的一第一端、耦接於該固定電位端的一第二端、以及一控制端；以及 一控制單元，耦接於該偵測器、該比較器、以及該開關裝置的控制端；其中當流經該第一節點的一電流低於一預定電流值、且該輸出電壓低於一預定電壓值時，該控制單元會導通該開關裝置，使該第一節點與該固定電位端形成短路，以致使與該一次側控制器耦接的一第二節點的電壓變化超出一預定範圍。
24. 如請求項23的二次側控制器，其另包含：一取樣與保持電路，耦接於該輸出電壓與該比較器，用於動態產生與該輸出電壓的大小相對應的一取樣電壓，以作為該預定電壓值；其中該比較器會比較該輸出電壓與該預定電壓值的大小。
25. 如請求項23~24中任一項的二次側控制器，其中該控制單元會於該開關裝置被導通達一預定時間時、流經該開關裝置的電流大於一臨界電流值時、或是當該功率開關被導通且該第一節點的電壓大於該輸出電壓時，利用該控制信號截止該開關裝置。