TWI475792B - 隔離式電壓轉換電路及其控制方法 - Google Patents

Description

隔離式電壓轉換電路及其控制方法

本發明係有關隔離式電壓轉換電路，更具體地說，本發明係有關應用於隔離式電壓轉換電路的主側控制器及其控制方法。

某些隔離式電壓轉換電路採用主側控制晶片和副側控制晶片結合的方式來控制隔離式電壓轉換電路的操作。在這類隔離式電壓轉換電路中，耦合裝置將副側控制晶片產生的控制信號耦合至主側控制晶片，從而和主側控制晶片產生的控制信號一起來控制隔離式電壓轉換器的操作。副側控制晶片通常藉由隔離式電壓轉換電路的輸出電壓來予以供電。

隔離式電壓轉換電路在啟動時，輸出電壓尚未被建立，並且在輸出短路或者發生其他故障時，輸出電壓將會斷電。在這些情況下，副側控制晶片將因為供電不足而無法正常操作。因此，副側控制晶片所產生的控制信號可能是錯誤的，將會引起隔離式電壓轉換電路不正常操 作。

本發明的目的在於解決現有技術的上述問題，提供一種改進的隔離式電壓轉換電路及其控制方法。所述隔離式電壓轉換電路包括變壓器，主側功率開關，副側功率開關，副側控制器，所述變壓器包括主側繞組，副側繞組和第三繞組，所述主側繞組與主側功率開關相耦接，所述副側繞組與副側功率開關相耦接，所述副側控制器提供頻率信號，所述主側控制器提供閘極信號以控制主側功率開關的通斷。

在一個實施例中，所述主側控制器包括：峰值比較器，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收反映流過變壓器的主側繞組之電流的電流檢測信號，所述第二輸入端接收峰值電流信號，基於電流檢測信號和峰值電流信號，所述峰值比較器在輸出端輸出峰值電流控制信號；邏輯電路，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收頻率信號，所述第二輸入端接收峰值電流控制信號，基於所述頻率信號和峰值電流控制信號，所述邏輯電路在輸出端輸出邏輯控制信號；啟動控制電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收反映流過主側功率開關之電流的電流檢測信號，基於電流檢測信號，所述啟動電路在輸出端輸出啟動控制信號；負載檢測電路，具有第一輸入端，第二 輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端係耦接至第三繞組以接收回饋信號，所述第二輸入端接收控制主側功率開關的閘極信號，基於回饋信號和閘極信號，所述輸出端輸出負載檢測信號；選擇器，具有第一輸入端，第二輸入端，控制端和輸出端，其中，所述第一輸入端係耦接至啟動控制電路的輸出端以接收啟動控制信號，所述第二輸入端係耦接至邏輯電路的輸出端以接收邏輯控制信號，所述控制端係耦接至負載檢測電路以接收負載檢測信號，基於負載檢測信號，所述選擇器在輸出端選擇輸出邏輯控制信號或啟動控制信號。

在一個實施例中，所述邏輯電路包括第一RS觸發器，具有設定端，重設端和輸出端，其中，所述設定端耦接頻率信號，所述重設端係耦接至峰值比較器以接收峰值電流控制信號，基於頻率信號和峰值電流控制信號，所述第一RS觸發器在輸出端輸出邏輯控制信號。

在一個實施例中，所述負載檢測電路包括：負載檢測比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收第二回饋信號，所述第二輸入端接收負載檢測基準信號，基於第二回饋信號和負載檢測基準信號，所述負載檢測比較器輸出負載比較信號；脈衝電路，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收閘極信號，基於閘極信號，所述輸出端輸出脈衝信號；鎖存器，具有時鐘端，信號輸入埠和輸出埠，所述時鐘端係耦接至脈衝電路的輸出端以接收脈衝信號，所述信號輸入埠係耦接至負 載檢測比較器的輸出端以接收負載比較信號，基於脈衝信號和負載比較信號，所述鎖存器在輸出端輸出負載檢測信號。

在一個實施例中，所述啟動控制電路包括：最大峰值比較器，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收最大峰值電流信號，所述第二輸入端接收電流檢測信號，基於最大峰值電流信號和電流檢測信號，所述最大峰值比較器在輸出端輸出最大峰值電流控制信號；振盪器，輸出具有固定頻率的時鐘信號；第二RS觸發器，具有設定端，重設端和輸出端，其中，所述設定端係耦接至振盪器以接收時鐘信號，所述重設端係耦接至最大峰值比較器以接收最大峰值電流控制信號，基於時鐘信號和最大峰值電流控制信號，所述第二RS觸發器在輸出端輸出啟動控制信號。

本發明還提出了一種隔離式電壓轉換電路，包括變壓器，主側功率開關，副側功率開關，副側控制器，以及上述主側控制器，其中：所述變壓器具有主側繞組、副側繞組和第三繞組，其中，主側繞組，副側繞組和第三繞組分別具有第一端和第二端，所述主側繞組的第一端接收輸入電壓；所述主側功率開關具有第一端、第二端和控制端，其中，所述第一端係耦接至變壓器的主側繞組的第二端，所述第二端接主側參考地；所述副側功率開關係耦接在變壓器的副側繞組的第一端與輸出埠之間；所述副側控制器具有電源端、第一回饋端和耦合控制端，其 中，所述電源端接收輸出電壓，所述第一回饋端接收表示輸出電壓的第一回饋信號，基於輸出電壓和第一回饋信號，所述副側控制器在耦合控制端產生頻率調變信號；所述耦合裝置具有輸入側和輸出側，其中，所述輸入側耦接在輸出電壓與副側控制器的耦合控制端之間，以接收輸出電壓和頻率調變信號，所述耦合裝置基於所述輸出電壓和所述頻率調變信號，在其輸出側提供頻率控制信號；所述主側控制器接收頻率控制信號，並控制主側功率開關的通斷。

本發明還提出了一種隔離式電壓轉換電路的控制方法，所述隔離式電壓轉換電路包括：變壓器，主側功率開關，副側功率開關，主側控制器，副側控制器，所述電壓轉換電路包括主側繞組，副側繞組和第三繞組，所述主側繞組與主側功率開關相耦接，所述副側繞組與副側功率開關相耦接，所述副側控制器提供頻率信號，所述控制方法包括：透過邏輯電路以產生邏輯控制信號；透過啟動控制電路以產生啟動控制信號；透過負載檢測電路以產生負載檢測信號；基於負載檢測信號而選擇邏輯控制信號或啟動控制信號作為閘極信號；透過閘極信號以控制主側功率開關的通斷。

在一個實施例中，透過邏輯電路以產生邏輯控制信號包括：將反映流過主側繞組的電流檢測信號與峰值電流信號相比較，得到峰值電流控制信號；用峰值電流控制信號來設定第一RS觸發器，用頻率信號來重設第一 RS觸發器，所述邏輯控制信號即為第一RS觸發器的輸出。

在一個實施例中，透過啟動控制電路以產生啟動控制信號包括：將反映主側繞組之電流的電流檢測信號與最大峰值電流信號相比較，得到最大峰值電流控制信號；產生具有固定頻率的時鐘信號；用最大峰值電流控制信號來設定第二RS觸發器，用時鐘信號來重設第二RS觸發器，所述啟動控制信號即為第二RS觸發器的輸出。

在一個實施例中，透過負載檢測電路以產生負載檢測信號包括：檢測第三繞組上的電壓，並根據第三繞組上的電壓而產生表示輸出電壓的回饋信號；將回饋信號與預設的負載檢測基準信號相比較而產生負載檢測信號。

20‧‧‧隔離式電壓轉換電路

T1‧‧‧變壓器

Lp‧‧‧主側繞組

M1‧‧‧主側功率開關

D1‧‧‧副側功率開關

Ls‧‧‧副側繞組

202‧‧‧副側控制器

VCC‧‧‧電源端

FB1‧‧‧第一回饋端

OP‧‧‧耦合控制端

201‧‧‧主側控制器

CS‧‧‧電流檢測端

FRE‧‧‧頻率控制信號端

Drv‧‧‧輸出端

101-1‧‧‧輸入側

101-2‧‧‧輸出側

R2‧‧‧電阻器

102‧‧‧誤差放大器

103‧‧‧誤差比較器

M2‧‧‧第一開關

104‧‧‧調變信號產生器

107‧‧‧峰值比較器

108‧‧‧邏輯電路

111‧‧‧邏輯控制信號

109‧‧‧第一反相器

106‧‧‧第一RS觸發器

RL‧‧‧負載電阻器

204‧‧‧主側控制器

FB2‧‧‧第二回饋端

Lt‧‧‧第三繞組

108c‧‧‧邏輯電路

401‧‧‧負載檢測電路

402‧‧‧啟動控制電路

403‧‧‧負載檢測信號

404‧‧‧啟動控制信號

118‧‧‧選擇器

121‧‧‧負載檢測比較器

125‧‧‧負載比較信號

123‧‧‧脈衝電路

124‧‧‧脈衝信號

126‧‧‧鎖存器

120‧‧‧延時電路

119‧‧‧最大峰值比較器

114‧‧‧振盪器

117‧‧‧第二RS觸發器

S‧‧‧設定端

R‧‧‧重設端

Q‧‧‧輸出端

圖1示出了現有技術中的主側控制的隔離式電壓變換器的電路示意圖；圖2示出了根據本發明一個實施例的隔離式電壓轉換電路20的電路結構示意圖；圖3示出了負載跳變時圖2電路中的各信號的波形示意圖；圖4示出了根據本發明一個實施例的主側控制器204的電路結構示意圖；圖5示出了根據本發明一個實施例的隔離式電壓轉換 電路的控制方法50。

下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裏描述的實施例只用來舉例說明，並不用來限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了許多特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是：不必採用這些特定細節即可實行本發明。在其他實施例中，為了避免混淆本發明，並未具體描述公知的電路、材料或方法。

在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一個實施例或示例。此外，可以用任何適當的組合和/或子組合而將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例來予以繪製的。應當理解，當稱元件“係連接到”或“係耦接到”另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在有中間元件。相反地，當稱元件“係直接連接到”或“係直接耦接到”另一元件時，不存在有中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這 裏使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的本案的任何和所有組合。

圖2示出了根據本發明一個實施例的隔離式電壓轉換電路20的電路結構示意圖。如圖2所示，隔離式電壓轉換電路20包括：輸入埠，接收輸入電壓Vin；輸出埠，提供輸出電壓Vo；變壓器T1，具有主側繞組Lp，副側繞組Ls和第三繞組Lt，其中，主側繞組Lp，副側繞組Ls和第三繞組Lt分別具有第一端和第二端，所述主側繞組Lp的第一端係耦接至輸入埠以接收輸入電壓Vin；主側功率開關M1，具有第一端、第二端和控制端，其中，所述第一端係耦接至變壓器T1的主側繞組Lp的第二端，所述第二端耦接主側參考地PGND；副側功率開關D1，係耦接在變壓器的副側繞組Ls的第一端與輸出埠之間；副側控制器202，具有電源端VCC，第一回饋端FB1和耦合控制端OP，其中，所述電源端VCC接收輸出電壓Vo，所述第一回饋端FB1接收表示輸出電壓Vo的第一回饋信號Vfb1，基於輸出電壓Vo和第一回饋信號Vfb1，所述副側控制器202在耦合控制端OP產生頻率調變信號；耦合裝置，包括輸入側101-1和輸出側101-2，其中，輸入側101-1係耦接在輸出埠與副側控制器的耦合控制端之間，以接收輸出電壓Vo和頻率調變信號，所述耦合裝置基於所述輸出電壓和所述頻率調變信號，在其輸出端提供頻率控制信號Con；主側控制器201，具有電流檢測端CS，頻率控制信號端FRE和輸出端Drv，其中，電 流檢測端CS耦接表示流過主側繞組Lp的電流的電流檢測信號Vcs，頻率控制信號端FRE係耦接至耦合裝置的輸出側101-2以接收頻率控制信號Con，所述主側控制器201基於電流檢測信號Vcs和頻率控制信號Con，在其輸出端Drv輸出閘極信號Gate至主側功率開關M1的控制端以控制主側功率開關M1的通斷；其中，所述耦合裝置的輸出側101-2係耦接在主側控制器201的頻率控制信號端FRE與主側參考地PGND之間。

如圖2所示，耦合裝置包括光電耦合裝置。所述光電耦合裝置的輸入側101-1包括發光二極體，其輸出側101-2包括光電晶體。所述發光二極體的陽極透過電阻器R2而被耦接至輸出埠以接收輸出電壓Vo；陰極係耦接至副側控制器202的，以將耦合控制端OP提供的頻率調變信號耦合至光電晶體。所述光電晶體的一端耦接主側參考地PGND，另一端輸出所述頻率控制信號Con。所述頻率控制信號Con與頻率調變信號具有相似的波形，不同的振幅。其中，電阻器R2係用來限制流過發光二極體的電流。在一個實施例中，電阻器R2可省略。發光二極體和電阻器R2不局限於圖2所示實施例中的連接方式。在一個實施例中，電阻器R2與發光二極體的位置互換。本領域普通技術人員應該知道，光耦裝置及電阻器R2的作用是為了將頻率調變信號耦合成頻率控制信號，從而提供給主側控制器201，任何可實現上述功能的連接方式或裝置(例如，霍爾裝置)均包含在本發明範圍之內。光電耦 合裝置的操作原理為本領域普通技術人員的公知常識，為了敍述簡明，此處不再詳細闡述。

在一個實施例中，所述副側控制器202包括：誤差放大器102，具有第一輸入端(正輸入端)、第二輸入端(負輸入端)和輸出端，其中，所述第一輸入端耦接表示輸出電壓Vo的第一回饋信號Vfb1，所述第二輸入端接收誤差基準信號Vref1，基於第一回饋信號Vfb1和誤差基準信號Vref1，所述誤差放大器102在輸出端輸出誤差信號Vc；誤差比較器103，具有第一輸入端(負輸入端)，第二輸入端(正輸入端)和輸出端，其中，所述第一輸入端係耦接至誤差放大器102的輸出端以接收誤差信號Vc，所述第二輸入端耦接調變信號Vsaw，基於誤差信號Vc和調變信號Vsaw，所述誤差比較器103在輸出端輸出第一比較信號；第一開關M2，具有第一端、第二端和控制端，其中，所述第一端係耦接至耦合控制端OP，所述第二端耦接副側參考地SGND，所述控制端係耦接至誤差比較器103的輸出端以接收第一比較信號，基於第一比較信號，所述第一開關M2或開通或關斷，在所述耦合控制端OP產生頻率調變信號。

在一個實施例中，所述副側控制器202還包括調變信號產生器104。所述調變信號產生器104具有輸入端和輸出端，其輸入端係耦接至副側功率開關D1的第一端以接收同步信號，並基於同步信號，所述調變信號產生器104在其輸出端輸出調變信號Vsaw。所述調變信號 產生器104的功能為：當副側功率開關D1被開啟時，同步信號為高，調變信號Vsaw上升；當調變信號Vsaw上升至誤差信號Vc時，調變信號下降為低位準，等待下一次同步信號為高時，調變信號Vsaw再次上升。調變信號產生器104為本領域的公知常識，為了敍述簡明，此處不再闡述其具體電路。

調變信號Vsaw的產生並不必須基於同步信號。在一個實施例中，所述調變信號Vsaw在每一個切換週期具有固定的低位準時間t。亦即，經過固定時間t，調變信號Vsaw開始上升；當調變信號Vsaw上升至誤差信號Vc時，變為低位準。再次經過固定時間t，調變信號Vsaw上升。以上過程周而復始。所述固定低位準時間可根據實際應用情況來予以設定。

在一個實施例中，所述主側控制器201包括：峰值比較器107，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收電流檢測信號Vcs，所述第二輸入端接收峰值電流信號Vlim，基於所述電流檢測信號Vcs和峰值電流信號Vlim，所述峰值比較器107在輸出端輸出峰值電流控制信號Vp；邏輯電路108，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，第一輸入端係耦接至耦合裝置的輸出側101-2以接收頻率控制信號Con，所述第二輸入端係耦接至峰值比較器107的輸出端以接收峰值電流控制信號Vp，基於頻率控制信號Con和峰值電流控制信號Vp，所述邏輯電路108在輸出端輸出 邏輯控制信號111。在該實施例中，所述第一RS觸發器為位準觸發。

在一個實施例中，第一RS觸發器為脈衝觸發，頻率控制信號Con下降邊緣有效。

在一個實施例中，邏輯電路108輸出的邏輯控制信號111被使用作為閘極信號Gate來控制主側功率開關M1的通斷。本領域普通技術人員應該知道，閘極信號Gate通常會經過驅動器加強驅動能力後再控制主側功率開關M1的通斷。驅動器屬於本領域的公知常識，為了簡便起見，在圖2中未表示出。

在圖2所示的實施例中，頻率控制信號Con低位準有效。邏輯電路108包括：第一反相器109，具有輸入端和輸入端，其中，輸入端係耦接至耦合裝置的輸出側101-2以接收頻率控制信號Con，基於頻率控制信號Con，所述第一反相器109在輸出端輸出反相頻率控制信號；第一RS觸發器106，具有設定端“S”、重設端“R”和輸出端“Q”，其中，設定端“S”係耦接至第一反相器109的輸出端以接收反相頻率控制信號，重設端“R”係耦接至峰值比較器107的輸出端以接收峰值電流控制信號Vp，基於反相頻率控制信號和峰值電流控制信號Vp，所述第一RS觸發器106在輸出端輸出邏輯控制信號111。

本領域普通技術人員應該知道：在頻率控制信號Con高位準有效的實施例中，第一反相器109可被省略；第一反相器109也可位於第一RS觸發器106的內 部，亦即，設定端為“”，該設定端“”低位準有效。

圖3示出了負載跳變時圖2所示隔離式電壓轉換電路20中的各信號的波形示意圖。其中，Iload代表負載電流，即為圖2中流過負載電阻器RL的電流；GD1代表副側功率開關D1的通斷示意波形，並不是具體的信號波形，當副側功率開關管D1被開通時，GD1為高，當副側功率開關管D1被關斷時，GD1為低；Gate代表邏輯電路108的輸出信號，也就是主側功率開關M1的閘極信號，在圖2所示的實施例中，Gate為高時，主側功率開關M1被開通，Gate為低時，主側功率開關M1被關斷；Vc為誤差信號；Vsaw為調變信號；Con為頻率控制信號。

下面結合圖2和圖3來說明隔離式電壓轉換電路20的操作過程。在隔離式電壓轉換電路20穩定地操作時，輸出電壓Vo保持不變。t0時刻，負載自重載向輕載跳變。此時輸出電壓Vo將略微上升，第一回饋信號Vfb1跟隨而上升，導致誤差信號Vc上升。由於調變信號Vsaw的上升斜率是固定的，因此調變信號Vsaw上升至誤差信號Vc的時間增加，使第一比較器103輸出的第一比較信號的低位準時間增加。從而使第一開關M2的關斷時間增加。頻率控制信號Con在開關管M2關斷時為高，在開關管M2被導通時為低位準脈衝，因此當負載自重載跳變為輕載時，輸出電壓的增大將使得頻率控制信號Con的高位準時間增加，亦即，頻率控制信號輸出低位準脈衝的間隔增加。頻率控制信號Con經過第一反相器109的反相 後，設定第一RS觸發器106，使邏輯控制信號111為高，即閘極信號Gate為高，從而開通主側功率開關M1。頻率控制信號Con的低位準脈衝的間隔時間的延長，意味著主側功率開關M1的關斷時間增加。從而使得在一個切換週期內，輸入電壓被傳遞到負載RL的能量減小，以適應負載電流的下降。在t1時刻，負載自輕載跳變為重載，輸出電壓Vo下降，第一回饋信號Vfb1跟隨而下降，則誤差信號Vc下降，使得第一開關M2的關斷時間減少，從而使得頻率控制信號Con的高位準時間縮短，亦即，頻率控制信號輸出低位準脈衝的間隔減小。頻率控制信號Con經過第一反相器109的反相後，設定第一RS觸發器106，使邏輯控制信號111為高，亦即，閘極信號Gate為高，從而開通主側功率開關M1。頻率控制信號Con的低位準脈衝的間隔時間的縮短，意味著主側功率開關M1的關斷時間縮短。從而使得在一個切換週期內，輸入電壓被傳遞到負載RL的能量增加，以適應負載電流的上升。

由於在隔離式電壓轉換電路20中，當第一開關M2被斷開時耦合裝置係處於“空閒”狀態。在空載和輕載狀態下，第一開關M2的斷開時間延長，相應地，耦合裝置的“空閒”狀態時間也被延長。因此，耦合裝置及其輔助電路(例如，電阻器R2)的功耗大大地降低，從而有效提高了隔離式電壓轉換電路的效率。

圖4示出了根據本發明一實施例的主側控制 器204的電路結構示意圖。與主側控制器201相比，所述主側控制器204還具有第二回饋端FB2，係耦接至第三繞組Lt的第一端以接收第二回饋信號Vfb2，所述主側控制器204中的邏輯電路108c還包括：負載檢測電路401，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，所述第一輸入端接收第二回饋信號Vfb2，所述第二輸入端接收閘極信號Gate，基於第二回饋信號Vfb2和閘極信號Gate，所述負載檢測電路401在輸出端輸出負載檢測信號403；啟動控制電路402，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收電流檢測信號Vcs，基於電流檢測信號Vcs，所述啟動控制電路在輸出端輸出啟動控制信號404。

副側控制器的電源端Vcc係耦接至輸出端接收輸出電壓Vo作為供電電壓。在啟動時和輸出電壓Vo偏低時，副側控制器可能由於供電不足而輸出錯誤的頻率控制信號Con。此時，主側控制器204採用啟動控制電路402來控制主側功率開關M1的通斷，遮罩副側控制器輸出的錯誤的頻率控制信號Con的控制。

在一個實施例中，所述主側控制器204還包括選擇器118，具有第一輸入、第二輸入端、控制端和輸出端，其中，所述第一輸入端係耦接至啟動控制電路402以接收啟動控制信號404，所述第二輸入端係耦接至第一RS觸發器的輸出端以接收邏輯控制信號111，所述控制端接收負載檢測信號403，基於負載檢測信號403，所述選擇器118將啟動控制信號404或邏輯控制信號111耦接至 輸出端，作為閘極信號Gate控制主側功率開關M1。

在一個實施例中，所述選擇器118包括單端雙擲開關(SPDT)，所述單端雙擲開關具有第一輸入端、第二輸入端、控制端和輸出端，其中，所述第一輸入端係耦接至啟動控制電路402以接收啟動控制信號404，所述第二輸入端係耦接至第一RS觸發器的輸出端以接收邏輯控制信號111，所述控制端接收負載檢測信號403，當負載檢測信號403為有效時，所述單刀雙擲開關將啟動控制信號404耦接至輸出端，作為閘極信號Gate控制主側功率開關M1，當負載檢測信號403為無效時，所述單刀雙擲開關將第一RS觸發器輸出的邏輯控制信號111耦接至輸出端，作為閘極信號Gate控制主側功率開關M1。

在一個實施例中，所述負載檢測電路401包括：負載檢測比較器121，具有第一輸入端(負輸入端)、第二輸入端(正輸入端)和輸出端，所述第一輸入端接收第二回饋信號Vfb2，所述第二輸入端接收負載檢測基準信號Vref2，基於第二回饋信號Vfb2和負載檢測基準信號Vref2，所述負載檢測比較器121輸出負載比較信號125；脈衝電路123，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收閘極信號Gate，基於閘極信號Gate，所述輸出端輸出脈衝信號124；鎖存器126，具有時鐘埠，信號輸入埠和輸出埠，所述時鐘埠係耦接至脈衝電路123的輸出端以接收脈衝信號124，所述信號輸入埠係耦接至負載檢測比較器121的輸出端以接收負載比較信號125，基於脈衝 信號124和負載比較信號125，所述鎖存器126在輸出端輸出負載檢測信號403。

在一個實施例中，所述負載檢測電路401還包括延時電路120，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收閘極信號Gate，所述輸出端係耦接至脈衝電路的輸出端。當閘極信號Gate關閉主側功率開關M1，經過延時電路120預設的延時時間，脈衝電路123輸出脈衝信號124。第二回饋信號Vfb2是第三繞組Lt上的電壓信號。當主側功率開關M1被關斷後，副側功率開關管D1被開啟，此時第二回饋信號Vfb2係跳變至輸出電壓Vo。副側控制器202藉由輸出電壓Vo來予以供電。若是輸出電壓Vo較低(在電路啟動時期或是輸出電壓在正常操作時斷電)，以至於副側控制器202無法正常操作，則頻率控制信號Con可能是錯誤的。當副側功率開關被導通時，第二回饋信號Vfb2與輸出電壓Vo成正比。在一個實施例中，當輸出電壓Vo較低，以至於副側控制器無法正常正作時，第二回饋信號Vfb2低於負載檢測基準信號Vref2，負載檢測比較器121翻轉。在鎖存器接收到脈衝電路123輸出脈衝信號124後，將負載檢測比較器121輸出的負載檢測比較信號鎖存住，輸出負載檢測信號403來指示輸出電壓Vo的狀態。由上述描述可知，在每一個切換週期中，負載檢測電路401都將檢測輸出電壓Vo，若輸出電壓Vo係低於一定值(第二回饋電壓Vfb2係小於負載檢測基準信號Vref2)，負載檢測信號403將控制選擇器 118將啟動控制電路輸出的啟動控制信號404作為閘極信號Gate。延時電路120的延時時間是為了鎖存器126鎖存的信號是在第二回饋信號Vfb2穩定的狀態下而得到的。本領域普通技術人員應該知道，負載檢測基準信號Vref2和延時電路120的延時時間可根據實際電路應用情況而進行設定。

在一個實施例中，啟動控制電路402包括：最大峰值比較器119，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收電流檢測信號Vcs，所述第二輸入端接收峰值電流信號最大值Vlim_max，基於電流檢測信號Vcs和峰值電流信號最大值Vlim_max，所述最大峰值比較器119在輸出端輸出最大峰值電流控制信號Vmp；振盪器114，輸出時鐘信號Vosc；第二RS觸發器117，具有設定端“S”、重設端“R”和輸出端“Q”，所述設定端“S”係耦接至振盪器114以接收時鐘信號Vosc，所述重設端“R”係耦接至最大峰值比較器119的輸出端以接收最大峰值電流控制信號Vmp，基於時鐘信號Vosc和最大峰值電流控制信號Vmp，所述第二RS觸發器117在輸出端“Q”輸出啟動控制信號404。

在一個實施例中，振盪器114輸出的時鐘信號Vosc具有固定頻率fs_max，亦即，隔離式電壓轉換電路的最大操作頻率。最大峰值比較器119將電流檢測信號Vcs與峰值電流信號最大值Vlim_max相比較從而輸出信號來控制第二RS觸發器117的設定端。

圖5示出了根據本發明一實施例的隔離式電壓轉換電路的控制方法50。所述隔離式電壓轉換電路包括：變壓器，主側功率開關，副側功率開關，主側控制器，副側控制器，所述電壓轉換電路包括主側繞組，副側繞組和第三繞組，所述主側繞組與主側功率開關相耦接，所述副側繞組與副側功率開關相耦接，所述副側控制器提供頻率信號，所述控制方法包括：步驟501，透過邏輯電路以產生邏輯控制信號；步驟502，透過啟動控制電路以產生啟動控制信號；步驟503，透過負載檢測電路以產生負載檢測信號；步驟504，基於負載檢測信號選擇邏輯控制信號或啟動控制信號作為閘極信號；步驟505，透過閘極信號以控制主側功率開關的通斷。

在一個實施例中，步驟501包括：將反映流過主側繞組的電流檢測信號與峰值電流信號相比較，得到峰值電流控制信號；用峰值電流控制信號來設定第一RS觸發器，用頻率信號來重設第一RS觸發器，所述邏輯控制信號即為第一RS觸發器的輸出。

在一個實施例中，步驟502包括：將反映主側繞組的電流的電流檢測信號與最大峰值電流信號相比較，得到最大峰值電流控制信號；產生具有固定頻率的時鐘信號；用最大峰值電流控制信號來設定第二RS觸發器，用時鐘信號來重設第二RS觸發器，所述啟動控制信號即為第二RS觸發器的輸出。

在一個實施例中，步驟503包括：檢測第三 繞組上的電壓，並根據第三繞組上的電壓而產生表示輸出電壓的回饋信號；將回饋信號與預設的負載檢測基準信號相比較而產生負載檢測信號。

雖然已參照幾個典型實施例來描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附之申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附之申請專利範圍所涵蓋。

104‧‧‧調變信號產生器

107‧‧‧峰值比較器

108‧‧‧邏輯電路

111‧‧‧邏輯控制信號

106‧‧‧第一RS觸發器

204‧‧‧主側控制器

401‧‧‧負載檢測電路

402‧‧‧啟動控制電路

403‧‧‧負載檢測信號

404‧‧‧啟動控制信號

118‧‧‧選擇器

121‧‧‧負載檢測比較器

125‧‧‧負載比較信號

123‧‧‧脈衝電路

124‧‧‧脈衝信號

126‧‧‧鎖存器

120‧‧‧延時電路

119‧‧‧最大峰值比較器

114‧‧‧振盪器

117‧‧‧第二RS觸發器

Claims (9)

1. 一種隔離式電壓轉換電路，該隔離式電壓轉換電路包括：變壓器、主側功率開關、副側功率開關、耦合裝置、主側控制器和副側控制器，該變壓器包括主側繞組、副側繞組和第三繞組，該主側繞組與主側功率開關相耦接，該副側繞組與副側功率開關相耦接，該耦合裝置具有輸入側和輸出側，該輸入側耦接該副側控制器，該輸出側產生頻率控制信號，該主側控制器提供閘極信號以控制主側功率開關的通斷，其中，該主側控制器包括：峰值比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端接收反映流過主側繞組之電流的電流檢測信號，該第二輸入端接收峰值電流信號，基於該電流檢測信號和該峰值電流信號，該峰值比較器在輸出端輸出峰值電流控制信號；邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端接收頻率控制信號，該第二輸入端接收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號和峰值電流控制信號，該邏輯電路在輸出端輸出邏輯控制信號；啟動控制電路，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收反映流過主側功率開關的電流的電流檢測信號，基於電流檢測信號，該啟動控制電路在輸出端輸出啟動控制信號；負載檢測電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端係耦接至第三繞組以接收回饋信號，該第二輸入端接收控制主側功率開關的閘極信號，基 於回饋信號和閘極信號，該輸出端輸出負載檢測信號；以及選擇器，具有第一輸入端、第二輸入端，控制端和輸出端，其中，該第一輸入端係耦接至啟動控制電路的輸出端以接收啟動控制信號，該第二輸入端係耦接至邏輯電路的輸出端以接收邏輯控制信號，該控制端係耦接至負載檢測電路以接收負載檢測信號，基於負載檢測信號，該選擇器在輸出端選擇輸出邏輯控制信號或啟動控制信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該邏輯電路包括第一RS觸發器，具有設定端、重設端和輸出端，其中，該設定端耦接頻率控制信號，該重設端係耦接至峰值比較器以接收峰值電流控制信號，基於頻率控制信號和峰值電流控制信號，該第一RS觸發器在輸出端輸出邏輯控制信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該負載檢測電路包括：負載檢測比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端接收第二回饋信號，該第二輸入端接收負載檢測基準信號，基於該第二回饋信號和該負載檢測基準信號，該負載檢測比較器輸出負載比較信號；脈衝電路，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收閘極信號，基於閘極信號，該輸出端輸出脈衝信號；以及鎖存器，具有時鐘端、信號輸入埠和輸出埠，該時鐘端係耦接至脈衝電路的輸出端以接收脈衝信號，該信號輸 入埠係耦接至負載檢測比較器的輸出端以接收負載比較信號，基於脈衝信號和負載比較信號，該鎖存器在輸出端輸出負載檢測信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該啟動控制電路包括：最大峰值比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端接收最大峰值電流信號，該第二輸入端接收電流檢測信號，基於最大峰值電流信號和電流檢測信號，該最大峰值比較器在輸出端輸出最大峰值電流控制信號；振盪器，輸出具有固定頻率的時鐘信號；第二RS觸發器，具有設定端、重設端和輸出端，其中，該設定端係耦接至振盪器以接收時鐘信號，該重設端係耦接至最大峰值比較器以接收最大峰值電流控制信號，基於時鐘信號和最大峰值電流控制信號，該第二RS觸發器在輸出端輸出啟動控制信號。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該副側控制器包括：誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端耦接表示輸出電壓的第一回饋信號，該第二輸入端接收誤差基準信號，基於第一回饋信號和誤差基準信號，該誤差放大器在輸出端輸出誤差信號；誤差比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中，該第一輸入端係耦接至誤差放大器的輸出端以 接收誤差信號，該第二輸入端耦接調變信號，基於誤差信號和調變信號，該誤差比較器在輸出端輸出第一比較信號；以及第一開關，具有第一端、第二端和控制端，其中，該第一端係耦接至耦合控制端，該第二端耦接副側參考地，該控制端係耦接至誤差比較器的輸出端以接收第一比較信號，基於第一比較信號，該第一開關或開通或關斷，在該耦合控制端產生頻率調變信號。
6. 一種隔離式電壓轉換電路的控制方法，該隔離式電壓轉換電路包括：變壓器、主側功率開關、副側功率開關、主側控制器和副側控制器，該變壓器包括主側繞組，副側繞組和第三繞組，該主側繞組與主側功率開關相耦接，該副側繞組與副側功率開關相耦接，該副側控制器提供頻率控制信號，該控制方法包括：透過邏輯電路以產生邏輯控制信號；透過啟動控制電路以產生啟動控制信號；透過負載檢測電路以產生負載檢測信號；基於負載檢測信號而選擇邏輯控制信號或啟動控制信號作為閘極信號；以及透過閘極信號以控制主側功率開關的通斷。
7. 如申請專利範圍第6項所述的隔離式電壓轉換電路的控制方法，其中，透過邏輯電路以產生邏輯控制信號包括：將反映流過主側繞組的電流檢測信號與峰值電流信號 相比較，得到峰值電流控制信號；以及用峰值電流控制信號來設定第一RS觸發器，用頻率控制信號來重設第一RS觸發器，該邏輯控制信號即為第一RS觸發器的輸出。
8. 如申請專利範圍第6項所述的隔離式電壓轉換電路的控制方法，其中，該透過啟動控制電路以產生啟動控制信號包括：將反映主側繞組之電流的電流檢測信號與最大峰值電流信號相比較，得到最大峰值電流控制信號；產生具有固定頻率的時鐘信號；以及用最大峰值電流控制信號來設定第二RS觸發器，用時鐘信號來重設第二RS觸發器，該啟動控制信號即為第二RS觸發器的輸出。
9. 如申請專利範圍第6項所述的隔離式電壓轉換電路的控制方法，其中，透過負載檢測電路以產生負載檢測信號包括：檢測第三繞組上的電壓，並根據第三繞組上的電壓而產生表示輸出電壓的回饋信號；將回饋信號與預設的負載檢測基準信號相比較而產生負載檢測信號。