TWI481164B - 應用於交流／直流轉換器的主動控制回授積體電路及其操作方法 - Google Patents

應用於交流／直流轉換器的主動控制回授積體電路及其操作方法 Download PDF

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Description

應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路及其操作方法
本發明是有關於一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路及其操作方法，尤指一種在爆發模式或極端脈衝降頻模式時，可透過降低主動控制回授積體電路的回授接腳的電流，以降低主動控制回授積體電路、交流/直流轉換器的一次側的開關以及交流/直流轉換器的二次側的輸出回授單元的損耗的主動控制回授積體電路及其操作方法。
現在可攜式消費性電子產品的設計者為了延長可攜式消費性電子產品的待機時間，必須應用一些節能技術以延長待機時間，其中最重要的節能技術便是降低待機功耗。
當可攜式消費性電子產品是處於輕載或待機(空載)模式時，交流/直流轉換器內的主動控制回授積體電路、一次側開關以及光耦合器依然產生很大的損耗。因為可攜式消費性電子產品有相當長的時間是處於輕載或待機(空載)模式，所以降低主動控制回授積體電路、一次側開關以及光耦合器的損耗，將可大幅降低可攜式消費性電子產品的待機功耗。
先前技術是增加主動控制回授積體電路的COMP接腳阻抗，以 減少主動控制回授積體電路的操作電流和脈衝寬度調變信號(用以控制一次側開關的開啟與關閉)的爆發(burst)頻率。但當可攜式消費性電子產品是處於待機(空載)模式時，交流/直流轉換器依然操作於閉迴路狀態，所以主動控制回授積體電路、一次側開關以及光耦合器的損耗將比交流/直流轉換器操作於開迴路狀態時高且暫態響應較慢。
本發明的一實施例提供一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路。該主動控制回授積體電路包含一回授接腳、一運算單元、一控制單元及一受控電流產生單元。該回授接腳是用以耦接該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流；該運算單元是耦接於該回授接腳，用以根據該回授電流，產生一運算信號；該控制單元是耦接於該運算單元，用以產生一電流控制信號；該受控電流產生單元是耦接於該控制單元，用以根據該電流控制信號，產生一受控電流至該回授接腳。
本發明的另一實施例提供一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法，其中該主動控制回授積體電路包含一回授接腳、一運算單元、一控制單元和一受控電流產生單元，其中該受控電流產生單元包含一第一電流源、一第一開關、一第二開關及一第三開關。該操作方法包含接收該交流/直流轉換器所產生的一輔助電壓；該運算單元偵測傳送至該交流/直流轉換器的一次側的 開關的複數個開關信號和該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流，以產生一運算信號；該控制單元根據該運算信號，產生並輸出一電流控制信號；該受控電流產生單元根據該電流控制信號，控制該第一開關、該第二開關及該第三開關的開啟與關閉。
本發明的另一實施例提供一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法，其中該主動控制回授積體電路包含一回授接腳、一運算單元、一控制單元和一受控電流產生單元。該操作方法包含該回授接腳耦接該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流；該運算單元根據該回授電流，產生一運算信號；該控制單元產生一電流控制信號；該受控電流產生單元根據該電流控制信號，產生一受控電流至該回授接腳。
本發明提供一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路與其操作方法。該主動控制回授積體電路及該操作方法是利用一運算單元根據該主動控制回授積體電路的一回授接腳上的一回授電流，產生一運算信號，一控制單元根據該運算信號，產生一電流控制信號，以及一受控電流產生單元根據該電流控制信號，產生一受控電流至該回授接腳。因此，當該交流/直流轉換器在一爆發模式時，本發明可使該交流/直流轉換器進入類似一極端脈衝降頻模式的狀態。另外，該受控電流產生單元亦可根據一對應的電流控制信號，產生流經該回授接腳的受控電流，以控制該交流/直流轉換器進入或離開該極端脈衝降頻模式。因此，當該交流/直流轉換器在該爆發模 式或該極端脈衝降頻模式，本發明具有下列優點：第一、讓該交流/直流轉換器進入開迴路以降低一輸出回授單元的損耗；第二、本發明可延長該爆發模式的開關信號的間隔以降低一一次側開關的切換損失；第三、本發明可利用該受控電流產生單元降低該主動控制回授積體電路的操作電流，以降低該主動控制回授積體電路的耗損；第四、本發明可防止該交流/直流轉換器進入音頻區，產生惱人的噪音。
請參照第1圖，第1圖是為本發明的一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器100的主動控制回授積體電路120的示意圖。如第1圖所示，主動控制回授積體電路120包含一第一接腳1202、一回授接腳1204、一運算單元1205、一控制單元1206、一受控電流產生單元1208及一開關控制接腳1210。第一接腳1202是用以耦接於交流/直流轉換器100的一次側的一輔助線圈1002，並接收輔助線圈1002所產生的一輔助電壓VA，其中輔助線圈1002的極性和交流/直流轉換器100的二次側線圈1003的極性相同，但在本發明的另一實施例中，輔助線圈1002的極性和交流/直流轉換器100的二次側線圈1003的極性相反。另外，本發明並不受限於輔助電壓VA是由輔助線圈1002所產生，亦即輔助電壓VA亦可由複數個輔助線圈所產生或是由交流/直流轉換器100的一次側的其他元件所產生。回授接腳1204是用以耦接交流/直流轉換器100的一輸出回授單元1006(例如光耦合器)的回授電流IFB。但本發明並不受限於輸出回授 單元1006是光耦合器。運算單元1205是耦接於回授接腳1204，用以根據回授電流IFB，產生一運算信號OS。控制單元1206是耦接於運算單元1205，用以產生一電流控制信號CCS。受控電流產生單元1208是耦接於控制單元1206和回授接腳1204，用以根據電流控制信號CCS，產生一受控電流ICC至回授接腳1204。
如第1圖所示，運算單元1205包含一第一電阻12052與一第一運算放大器12054。第一電阻12052是用以根據回授電流IFB與受控電流ICC，產生一回授接腳電壓VFP；第一運算放大器12054是用以根據回授接腳電壓VFP和一參考電壓VREF，產生並輸出運算信號OS。控制單元1206包含一開關12062、一第一電流源12064、一電容12066及一第二電阻12068。如第1圖所示，開關12062具有一控制端，耦接於第一運算放大器12054，用以根據運算信號OS開啟和關閉；第一電流源12064耦接於一第一電壓V1；電容12066耦接於第一電流源12064與一地端GND之間；第二電阻12068耦接於開關12062與地端GND之間。如第1圖所示，當開關12062關閉時，控制單元1206是根據第一電流源12064和電容12066，產生電流控制信號CCS；及當開關12062開啟時，控制單元1206是根據第一電流源12064、電容12066和第二電阻12068，產生電流控制信號CCS。受控電流產生單元1208包含一第二運算放大器12082、一電晶體12084、一第三電阻12086及一電流鏡12088。第二運算放大器12082耦接於控制單元1206，用以接收電流控制信號CCS；電晶體12084耦接於第二運算放大器12082；第三電阻12086 耦接於電晶體12084與地端GND之間，其中第二運算放大器12082、電晶體12084與第三電阻12086是用以根據電流控制信號CCS，產生一受控參考電流ICR；電流鏡12088耦接於電晶體12084和一第二電流源12090，用以根據受控參考電流ICR和第二電流源12090，產生並輸出受控電流ICC。
請參照第2圖，第2圖是為說明當交流/直流轉換器100是處於一爆發模式(burst mode)時，回授接腳1204的電壓VCOMP的示意圖。如第1圖和第2圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式(亦即輕載模式或正常模式)且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS關閉時，因為開關1004關閉，所以沒有電流流經一次側線圈1008和二次側線圈1003，導致輔助電壓VA逐漸下降(偵測電壓VCC亦逐漸下降)和輸出電壓VOUT亦下降，其中複數個開關信號SS是由一開關控制器1212根據一調光信號DS所產生，以及複數個開關信號SS是經由開關控制接腳1210輸出至開關1004。因為輸出電壓VOUT下降，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT下降而下降。如第1圖所示，因為回授電流IFB降低，所以回授接腳電壓VFP降低，導致運算信號OS上升。在控制單元1206中，然後，因為運算信號OS上升，所以開關12062開啟，導致根據第一電流源12064、電容12066和第二電阻12068所產生的電流控制信號CCS下降。在受控電流產生單元1208中，因為電流控制信號CCS下降，所以根據電流控制信號CCS和第三電阻12086產生的受控參考電流ICR 亦下降，導致根據受控參考電流ICR和第二電流源12090所產生的受控電流ICC亦下降。如此，因為受控電流ICC下降，所以回授電流IFB更低，導致回授接腳1204的電壓VCOMP急遽下降(如第2圖所示的箭頭A)。
當交流/直流轉換器100是處於爆發模式且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS開啟時，因為開關1004開啟，所以二次側線圈1003開始儲能，導致輸出電壓VOUT上升，以及輔助線圈1002亦感應到磁通量的變化，使得輔助電壓VA亦再度上升。因為輸出電壓VOUT上升，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT上升而上升。如第1圖所示，因為回授電流IFB上升，所以回授接腳電壓VFP上升，導致運算信號OS下降。在控制單元1206中，然後，因為運算信號OS下降，所以開關12062關閉，導致根據第一電流源12064和電容12066所產生的電流控制信號CCS上升。在受控電流產生單元1208中，因為電流控制信號CCS上升，所以根據電流控制信號CCS和第三電阻12086產生的受控參考電流ICR亦上升，導致根據受控參考電流ICR和第二電流源12090所產生的受控電流ICC亦上升。如此，因為受控電流ICC上升，所以回授電流IFB更高，導致回授接腳1204的電壓VCOMP快速上升(如第2圖所示的箭頭B)。另外，輔助電壓VA不會小於一預定低電壓，以避免主動控制回授積體電路120關機，其中預定低電壓是為維持積體電路120運作的最低電壓。
請參照第3圖，第3圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器100的主動控制回授積體電路220的示意圖。如第3圖所示，主動控制回授積體電路220包含一第一接腳1202、一回授接腳1204、一運算單元2205、一控制單元2206、一受控電流產生單元1208及一開關控制接腳1210。如第3圖所示，運算單元2205包含一第一電阻22052及一比較器22054。比較器22054是用以根據回授接腳電壓VFP和參考電壓VREF，產生並輸出運算信號OS。控制單元2206包含一計數器22062及一數位類比轉換器22064。計數器22062是耦接於比較器22054，用以根據運算信號OS，上數或下數產生一數字NU；數位類比轉換器22064是耦接於計數器22062，用以轉換數字NU成為電流控制信號CCS。
如第2圖和第3圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS關閉時，因為輸出電壓VOUT下降，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT下降而下降。如第3圖所示，在運算單元2205中，因為回授電流IFB降低，所以回授接腳電壓VFP降低，導致運算信號OS上升。在控制單元2206中，然後，因為運算信號OS上升，所以計數器22062根據上升的運算信號OS而下數，亦即數字NU減少，導致數位類比轉換器22064轉換數字NU所產生的電流控制信號CCS下降。因此，受控電流ICC下降，所以回授電流IFB更低，導致回授接腳1204的電壓VCOMP 急遽下降(如第2圖所示的箭頭A)。
如第2圖和第3圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS開啟時，因為輸出電壓VOUT上升，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT上升而上升。如第3圖所示，在運算單元2205中，因為回授電流IFB上升，所以回授接腳電壓VFP上升，導致運算信號OS下降。在控制單元2206中，然後，因為運算信號OS下降，所以計數器22062根據下降的運算信號OS而上數，亦即數字NU增加，導致數位類比轉換器22064轉換數字NU所產生的電流控制信號CCS上升。因此，受控電流ICC上升，所以回授電流IFB更高，導致回授接腳1204的電壓VCOMP快速上升(如第2圖所示的箭頭B)。
請參照第4圖，第4圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器100的主動控制回授積體電路320的示意圖。如第4圖所示，主動控制回授積體電路220包含一第一接腳1202、一回授接腳1204、一運算單元3205、一控制單元3206、一受控電流產生單元3208及一開關控制接腳1210。運算單元3205包含一第一電阻32052及一類比數位轉換器32054。類比數位轉換器32054是用以根據回授接腳電壓VFP和參考電壓VREF，產生並輸出一運算信號OS，其中運算信號OS是為一N位元信號，N是為一正整數。控制單元3206包含一加/減法器32062。加/減法器32062是耦接於 類比數位轉換器32054，用以根據運算信號OS和一控制信號CS，產生電流控制信號CCS，其中電流控制信號CCS亦為一N位元信號，且控制信號CS是由一計時器3207所產生，亦即每一固定時間計時器3207即產生控制信號CS至加/減法器32062。但在本發明的另一實施例中，控制信號CS是由一交流/直流轉換器的一次側電路所產生。例如，控制信號CS是可為一偵測電壓VCC，其中偵測電壓VCC等於輔助電壓VA減去二極體1007的跨壓(如第1圖所示)。受控電流產生單元3208包含N個開關和N個電流源，其中N個電流源中的每一電流源是對應於N個開關中的一開關，且N個開關是用以根據電流控制信號CCS開啟與關閉。
如第2圖和第4圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS關閉時，因為輸出電壓VOUT下降，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT下降而下降。如第4圖所示，在運算單元3205中，因為回授電流IFB降低，所以回授接腳電壓VFP降低，導致運算信號OS減少。在控制單元3206中，然後，因為運算信號OS減少，所以加/減法器32062根據一時脈CLK和減少的運算信號OS所產生的電流控制信號CCS亦減少。如此，受控電流產生單元3208所產生的受控電流ICC下降(因為根據減少的電流控制信號CCS，關閉N個開關中的更多開關)，所以回授電流IFB更低，導致回授接腳1204的電壓VCOMP急遽下降(如第2圖所示的箭頭A)。
如第2圖和第4圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式且傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS開啟時，因為輸出電壓VOUT上升，所以輸出回授單元1006所輸出的回授電流IFB亦隨著輸出電壓VOUT上升而上升。如第4圖所示，在運算單元3205中，因為回授電流IFB上升，所以回授接腳電壓VFP上升，導致運算信號OS增加。在控制單元3206中，然後，因為運算信號OS增加，所以加/減法器32062根據時脈CLK和增加的運算信號OS所產生的電流控制信號CCS亦增加。如此，受控電流產生單元3208所產生的受控電流ICC增加(因為根據增加的電流控制信號CCS，關閉N個開關中的更少開關)，所以回授電流IFB更高，導致回授接腳1204的電壓VCOMP快速上升(如第2圖所示的箭頭B)。
請參照第5圖，第5圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器100的主動控制回授積體電路520的示意圖。如第5圖所示，主動控制回授積體電路520包含一第一接腳1202、一回授接腳1204、一運算單元5205、一控制單元5206、一受控電流產生單元5208及一開關控制接腳1210。運算單元5205是耦接於回授接腳1204，用以根據回授電流IFB和傳送至交流/直流轉換器100的一次側的開關1004的複數個開關信號SS，產生一運算信號OS。控制單元5206是耦接於運算單元5205，用以產生一電流控制信號CCS。受控電流產生單元5208是耦接於控制單元5206和回授接腳 1204，用以根據電流控制信號CCS，產生一受控電流ICC至回授接腳1204。
如第5圖所示，受控電流產生單元5208包含一第一電流源52084、一第一開關52086、一第二開關52088及一第三開關52090，其中第一電流源52084是為一可變電流源，亦即第一電流源52084所提供的電流是隨一偵測電壓VCC而變。另外，第一電流源52084所提供的電流亦隨輔助電壓VA而變(因為偵測電壓VCC等於輔助電壓VA減去二極體1007的跨壓)。如第5圖所示，第一開關52086是耦接於一第一電阻52092；第二開關52088是耦接於一第二電阻52094、第一開關52086及回授接腳1204；第三開關52090是耦接於第一電流源52084、第一開關52086、第二開關52088及回授接腳1204。
請參照第6圖和第7圖，第6圖和第7圖是為說明當交流/直流轉換器100是處於爆發模式及一極端脈衝降頻模式(deep sleep mode)時，回授接腳1204的電壓VCOMP和輔助電壓VA的示意圖。如第6圖所示，當交流/直流轉換器100是處於爆發模式時，且連續一第一預定數目(例如5個)爆發模式的開關信號的間隔T1皆大於一第一預定時間(20ms)時，控制單元5206產生對應的電流控制信號CCS(一第一電流控制信號)。但本發明並不受限於第一預定數目是為5且第一預定時間是為20ms。
請參照第8圖，第8圖是為說明當第一開關52086根據第一電流控制信號關閉以及第二開關52088和第三開關52090根據第一電流控制信號開啟時，流經回授接腳1204的回授電流IFB的示意圖。如第8圖所示，第一開關52086根據第一電流控制信號關閉以及第二開關52088和第三開關52090根據第一電流控制信號開啟，其中流經回授接腳1204的受控電流ICC是為第一電流源52084提供的電流所決定，亦即受控電流產生單元5208根據對應的電流控制信號(第一電流控制信號)，產生流經回授接腳1204的受控電流ICC。因為流經回授接腳1204的受控電流ICC瞬間變小，所以回授接腳1204的電壓VCOMP瞬間降低(如第6圖所示的箭頭A)。
此時，因為回授電流IFB不足以驅動輸出回授單元1006，所以交流/直流轉換器100進入開迴路狀態。亦即當連續第一預定數目爆發模式的開關信號的間隔T1皆大於第一預定時間時，控制單元5206判斷交流/直流轉換器100進入極端脈衝降頻模式(deep sleep mode)，所以控制單元5206產生第一電流控制信號，以關閉第一開關52086和開啟第二開關52088和第三開關52090，導致交流/直流轉換器100進入開迴路狀態。
另外，如第6圖所示，當交流/直流轉換器100進入極端脈衝降頻模式後，因為開關1004關閉，所以沒有電流流經一次側線圈1008，導致輔助電壓VA逐漸下降(偵測電壓VCC亦逐漸下降)。當輔助電壓VA下降一預定時間T後，第一電流源52084所提供的電 流開始增加，導致回授接腳1204的電壓VCOMP上升(因為流經回授接腳1204的受控電流ICC上升)。此時主動控制回授積體電路520會根據回授接腳1204的電壓VCOMP，提升開關控制接腳1210的電壓，直到一次側的開關1004開啟，導致二次側的輸出電壓VOUT再度上升，以及輔助電壓VA亦再度上升。亦即因為開關1004開啟，所以二次側線圈1003開始儲能，導致輸出電壓VOUT上升，以及輔助線圈1002亦感應到磁通量的變化，使得輔助電壓VA亦再度上升。如此，輔助電壓VA不會小於一預定低電壓VP1，可避免主動控制回授積體電路520關機，其中預定低電壓VP1是為維持積體電路520運作的最低電壓。
在本發明的另一實施例中，當輔助電壓VA大於一預定高電壓VP2時，第一電流源52084所提供的電流變為零，所以回授接腳1204的電壓VCOMP迅速下降(如第6圖所示的箭頭B)。此時，開關控制接腳1210的電壓亦迅速下降，導致一次側的開關1004再度關閉。如此，可降低開關1004的損耗。因為開關1004關閉，所以二次側線圈1003不再儲能，導致輸出電壓VOUT逐漸下降，以及輔助線圈1002亦感應到磁通量的變化，使得輔助電壓VA亦再度逐漸下降。
如第7圖所示，在交流/直流轉換器100進入極端脈衝降頻模式後(亦即第一開關52086根據第一電流控制信號關閉，以及第二開關52088和第三開關52090根據第一電流控制信號開啟之後)，當一次側的開關1004開啟後一第二預定時間T2內包含一第二預定數目(例如100個)的開關信號時，控制單元5206產生對應的電流控制信號 CCS(一第二電流控制信號)。
請參照第9圖，第9圖是為說明當第一開關52086根據第二電流控制信號開啟以及第二開關52088和第三開關52090根據第二電流控制信號關閉時，流經回授接腳1204的電流IFB的示意圖。如第9圖所示，第一開關52086根據第二電流控制信號開啟以及第二開關52088和第三開關52090根據第二電流控制信號關閉，其中流經回授接腳1204的受控電流ICC是為第一電阻52092(例如5KΩ)與第一電阻52092所耦接的一第一電壓V1(例如5V)所決定，其中第一電壓V1是根據受控電流產生單元5208內部所產生的一帶隙參考電壓(bandgap reference voltage)所產生。亦即受控電流產生單元5208根據對應的電流控制信號(第二電流控制信號)，產生流經回授接腳1204的受控電流ICC。但本發明並不受限於第一電阻52092是為5KΩ且第一電壓V1是為5V。
此時因為回授電流IFB足以驅動輸出回授單元1006，所以交流/直流轉換器100從開迴路狀態進入閉迴路狀態。亦即當第二預定時間T2內包含第二預定數目的開關信號時，運算單元5205判斷交流/直流轉換器100離開極端脈衝降頻模式進入爆發模式，所以運算單元5205所產生的運算信號OS控制控制單元5206產生第二電流控制信號，以開啟第一開關52086和關閉第二開關52088和第三開關52090，導致交流/直流轉換器100從開迴路狀態進入閉迴路狀態。
請參照第5圖、第6圖、第7圖、第8圖、第9圖、第10A圖和第10B圖，第10A圖和第10B圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法的流程圖。第10A圖和第10B圖的操作方法是利用第1圖的主動控制回授積體電路120說明，詳細步驟如下：步驟600：開始；步驟602：第一接腳1202接收輔助線圈1002所產生的輔助電壓VA；步驟604：運算單元5205偵測傳送至一次側的開關1004的複數個開關信號SS和輸出回授單元1006的回授電流IFB，以產生一運算信號OS；步驟606：當交流/直流轉換器100進入爆發模式時，是否連續第一預定數目的爆發模式的開關信號的間隔皆大於第一預定時間；如果是，進行步驟608；如果否，跳回步驟604；步驟608：控制單元5206產生一第一電流控制信號；步驟610：受控電流產生單元5208根據第一電流控制信號，關閉第一開關52086，以及根據第一電流控制信號，開啟第二開關52088和第三開關52090；步驟612：增加第一電流源52084所提供的電流；步驟614：輔助電壓VA是否大於預定高電壓VP2；如果否，進行步驟616；如果是，進行步驟618； 步驟616：當一次側的開關1004開啟後的第二預定時間T2內的開關信號的數目是否超過第二預定數目；如果否，跳回步驟614；如果是，進行步驟620；步驟618：關閉第一電流源52084的電流，跳回步驟608；步驟620：控制單元5206產生第二電流控制信號；步驟622：根據第二電流控制信號，開啟第一開關52086，以及根據第二電流控制信號，關閉第二開關52088和第三開關52090；跳回步驟604。
在步驟610中，因為第一開關52086關閉以及第二開關52088和第三開關12090開啟，所以流經回授接腳1204的受控電流ICC(如第8圖所示)是為第一電流源52084提供的電流所決定。因此，交流/直流轉換器100進入開迴路狀態，且回授接腳1204的電壓VCOMP瞬間降低(如第6圖所示的箭頭A)。另外，當交流/直流轉換器100進入極端脈衝降頻模式後，因為開關1004關閉，所以沒有電流流經一次側線圈1008，導致輔助電壓VA逐漸下降(偵測電壓VCC亦逐漸下降)。在步驟612中，當輔助電壓VA下降一預定時間T後，第一電流源52084所提供的電流開始增加，導致回授接腳1204的電壓VCOMP上升。在步驟614中，主動控制回授積體電路120會根據回授接腳1204的電壓VCOMP，提升開關控制接腳1210的電壓，直到一次側的開關1004開啟，導致二次側的輸出電壓VOUT再度上升，以及輔助電壓VA亦再度上升。如此，輔助電壓VA不會小於預定低電壓VP1，可避免主動控制回授積體電路120關機。在步 驟618中，如第2圖所示，當輔助電壓VA大於預定高電壓VP2時，第一電流源52084所提供的電流變為零，所以回授接腳1204的電壓VCOMP迅速下降(如第6圖所示的箭頭B)。此時，開關控制接腳1210的電壓亦迅速下降，導致一次側的開關1004再度關閉。如此，可降低開關1004的損耗。因為開關1004關閉，所以二次側線圈1003不再儲能，導致輸出電壓VOUT逐漸下降，以及輔助線圈1002亦感應到磁通量的變化，使得輔助電壓VA亦再度逐漸下降。在步驟620中，當一次側的開關1004開啟後第二預定時間T2內包含第二預定數目的開關信號時，控制單元5206產生對應的電流控制信號CCS(第二電流控制信號)。然後，在步驟622中，第一開關52086根據第二電流控制信號開啟以及第二開關52088和第三開關52090根據第二電流控制信號關閉，因此流經回授接腳1204的受控電流ICC(如第9圖所示)是為第一電阻52092與第一電阻52092所耦接的第一電壓V1所決定。此時因為流經回授接腳1204的電流足以驅動輸出回授單元1006，所以交流/直流轉換器100從開迴路狀態進入閉迴路狀態。亦即當第二預定時間T2內包含第二預定數目的開關信號時，運算單元5205判斷交流/直流轉換器100離開極端脈衝降頻模式進入爆發模式，所以運算單元5205所產生的運算信號OS控制控制單元5206產生第二電流控制信號，以開啟第一開關52086和關閉第二開關52088和第三開關52090，導致交流/直流轉換器100從開迴路狀態進入閉迴路狀態。
請參照第1圖、第2圖、第3圖、第4圖和第11圖，第11圖 是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法的流程圖。第11圖的操作方法是利用第1圖的主動控制回授積體電路120、第3圖的主動控制回授積體電路220、第4圖的主動控制回授積體電路320、第4圖的主動控制回授積體電路320和第5圖的主動控制回授積體電路420說明，詳細步驟如下：步驟1100：開始；步驟1102：回授接腳1204耦接交流/直流轉換器100的輸出回授單元1006的回授電流IFB；步驟1104：運算單元根據回授電流IFB，產生一運算信號OS；步驟1106：控制單元產生一電流控制信號CCS；步驟1108：受控電流產生單元根據電流控制信號CCS，產生一受控電流ICC至回授接腳1204，跳回步驟1104。
以第1圖的主動控制回授積體電路120為例：在步驟1104中，運算單元1205中的第一電阻12052根據回授電流IFB與受控電流ICC，產生一回授接腳電壓VFP。然後，運算單元1205中的第一運算放大器12054根據回授接腳電壓VFP和參考電壓VREF，產生並輸出運算信號OS。在步驟1106中，當開關12062關閉時，控制單元1206是根據第一電流源12064和電容12066，產生電流控制信號CCS；及當開關12062開啟時，控制單元1206是根據第一電流源12064、電容12066和第二電阻12068， 產生電流控制信號CCS。在步驟1108中，第二運算放大器12082、電晶體12084與第三電阻12086是根據電流控制信號CCS，產生一受控參考電流ICR。然後，電流鏡12088根據受控參考電流ICR和第二電流源12090，產生並輸出受控電流ICC至回授接腳1204。
以第3圖的主動控制回授積體電路220為例：在步驟1104中，運算單元2205中的比較器22054根據回授接腳電壓VFP和參考電壓VREF，產生並輸出運算信號OS。在步驟1106中，計數器22062是用以根據運算信號OS，上數或下數產生一數字NU。然後，數位類比轉換器22064轉換數字NU成為電流控制信號CCS。在步驟1108中，第二運算放大器12082、電晶體12084與第三電阻12086是根據電流控制信號CCS，產生受控參考電流ICR。然後，電流鏡12088根據受控參考電流ICR和第二電流源12090，產生並輸出受控電流ICC至回授接腳1204。
以第4圖的主動控制回授積體電路320為例：在步驟1104中，類比數位轉換器32054根據回授接腳電壓VFP和參考電壓VREF，產生並輸出運算信號OS，其中運算信號OS是為一N位元信號。在步驟1106中，控制單元3206內的加/減法器32062根據運算信號OS和一控制信號CS，產生電流控制信號CCS，其中電流控制信號CCS亦為一N位元信號，且控制信號CS是由計時器3207所產生，或可為偵測電壓VCC。在步驟1108中，受控電流產生單元3208中的N個開關和N個電流源即可根據電流控制信 號CCS，產生並輸出受控電流ICC至回授接腳1204。
綜上所述，本發明所提供的應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路與其操作方法，是利用運算單元根據主動控制回授積體電路的回授接腳上的回授電流，產生一運算信號，控制單元根據運算信號，產生一電流控制信號，以及受控電流產生單元根據電流控制信號，產生一受控電流至回授接腳。因此，當交流/直流轉換器在爆發模式時，本發明可使交流/直流轉換器進入類似極端脈衝降頻模式的狀態。另外，受控電流產生單元亦可根據對應的電流控制信號，產生流經回授接腳的受控電流，以控制交流/直流轉換器進入或離開極端脈衝降頻模式。因此，當交流/直流轉換器在爆發模式或極端脈衝降頻模式，本發明具有下列優點：第一、讓交流/直流轉換器進入開迴路以降低輸出回授單元的損耗；第二、本發明可延長爆發模式的開關信號的間隔以降低一次側開關的切換損失；第三、本發明可利用受控電流產生單元降低主動控制回授積體電路的操作電流，以降低主動控制回授積體電路的耗損；第四、本發明可防止交流/直流轉換器進入音頻區，產生惱人的噪音。
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。
100‧‧‧交流/直流轉換器
120、220、320、420、520‧‧‧主動控制回授積體電路
1002‧‧‧輔助線圈
1003‧‧‧二次側線圈
1004、12062‧‧‧開關
1006‧‧‧輸出回授單元
1007‧‧‧二極體
1008‧‧‧一次側線圈
1202‧‧‧第一接腳
1204‧‧‧回授接腳
1205、2205、3205、5205‧‧‧運算單元
1206、2206、3206、5206‧‧‧控制單元
1208、2208、3208、5208‧‧‧受控電流產生單元
1212‧‧‧開關控制器
1210‧‧‧開關控制接腳
3207‧‧‧計時器
12052、22052、32052、52092‧‧‧第一電阻
12054‧‧‧第一運算放大器
12064、52084‧‧‧第一電流源
12066‧‧‧電容
12068、52094‧‧‧第二電阻
12082‧‧‧第二運算放大器
12084‧‧‧電晶體
12086‧‧‧第三電阻
12088‧‧‧電流鏡
12090‧‧‧第二電流源
22054‧‧‧比較器
22062‧‧‧計數器
22064‧‧‧數位類比轉換器
32054‧‧‧類比數位轉換器
32062‧‧‧加/減法器
52086‧‧‧第一開關
52088‧‧‧第二開關
52090‧‧‧第三開關
A、B‧‧‧箭頭
CCS‧‧‧電流控制信號
CLK‧‧‧時脈
DS‧‧‧調光信號
GND‧‧‧地端
ICC‧‧‧受控電流
ICR‧‧‧受控參考電流
IFB‧‧‧回授電流
NU‧‧‧數字
OS‧‧‧運算信號
SS‧‧‧開關信號
T‧‧‧預定時間
T1‧‧‧間隔
T2‧‧‧第二預定時間
V1‧‧‧第一電壓
VCOMP‧‧‧電壓
VCC‧‧‧偵測電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VFP‧‧‧回授接腳電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VA‧‧‧輔助電壓
VP1‧‧‧預定低電壓
VP2‧‧‧預定高電壓
600-622、1100-1108‧‧‧步驟
第1圖是為本發明的一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主 動控制回授積體電路的示意圖。
第2圖是為說明當交流/直流轉換器是處於爆發模式時，回授接腳的電壓的示意圖。
第3圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的示意圖。
第4圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的示意圖。
第5圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的示意圖。
第6圖和第7圖是為說明當交流/直流轉換器是處於爆發模式及極端脈衝降頻模式時，回授接腳的電壓和輔助電壓的示意圖。
第8圖是為說明當第一開關根據第一電流控制信號關閉以及第二開關和第三開關根據第一電流控制信號開啟時，流經回授接腳的電流的示意圖。
第9圖是為說明當第一開關根據第一電流控制信號開啟以及第二開關和第三開關根據第一電流控制信號關閉時，流經回授接腳的電流的示意圖。
第10A圖和第10B圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法的流程圖。
第11圖是為本發明的另一實施例說明一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法的流程圖。
100‧‧‧交流/直流轉換器
120‧‧‧主動控制回授積體電路
1002‧‧‧輔助線圈
1003‧‧‧二次側線圈
1004、12062‧‧‧開關
1006‧‧‧輸出回授單元
1007‧‧‧二極體
1008‧‧‧一次側線圈
1202‧‧‧第一接腳
1204‧‧‧回授接腳
1205‧‧‧運算單元
1206‧‧‧控制單元
1208‧‧‧受控電流產生單元
1210‧‧‧開關控制接腳
1212‧‧‧開關控制器
12052‧‧‧第一電阻
12054‧‧‧第一運算放大器
12064‧‧‧第一電流源
12066‧‧‧電容
12068‧‧‧第二電阻
12082‧‧‧第二運算放大器
12084‧‧‧電晶體
12086‧‧‧第三電阻
12088‧‧‧電流鏡
12090‧‧‧第二電流源
22054‧‧‧比較器
CCS‧‧‧電流控制信號
DS‧‧‧調光信號
GND‧‧‧地端
ICC‧‧‧受控電流
ICR‧‧‧受控參考電流
IFB‧‧‧回授電流
OS‧‧‧運算信號
SS‧‧‧開關信號
V1‧‧‧第一電壓
VCOMP‧‧‧電壓
VCC‧‧‧偵測電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VFP‧‧‧回授接腳電壓
VREF‧‧‧參考電壓
VA‧‧‧輔助電壓

Claims (30)

  1. 一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路，包含：一回授接腳，用以耦接該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流；一運算單元，耦接於該回授接腳，用以根據該回授電流，產生一運算信號；一控制單元，耦接於該運算單元，用以產生一電流控制信號，其中該受控電流產生單元包含：一第一運算放大器，耦接於該控制單元，用以接收該電流控制信號；一電晶體，耦接於該第一運算放大器；一第一電阻，耦接於該電晶體與該地端之間，其中該第一運算放大器、該電晶體與該第一電阻是用以根據該電流控制信號，產生一受控參考電流；及一電流鏡，耦接於該電晶體和一第一電流源，用以根據該受控參考電流和該第一電流源，產生並輸出該受控電流；及一受控電流產生單元，耦接於該控制單元，用以根據該電流控制信號，產生一受控電流至該回授接腳。
  2. 如請求項1所述的主動控制回授積體電路，其中該運算單元包含：一第二電阻，用以根據該回授電流與該受控電流，產生一回授 接腳電壓；及一第二運算放大器，用以根據該回授接腳電壓和一參考電壓，產生並輸出該運算信號。
  3. 如請求項2所述的主動控制回授積體電路，其中該控制單元包含：一開關，具有一控制端，耦接於該第二運算放大器，用以根據該運算信號開啟和關閉；一第二電流源，耦接於一第一電壓；一電容，耦接於該第二電流源與一地端之間；及一第三電阻，耦接於該開關與該地端之間；其中當該開關關閉時，該電流控制信號是根據該第二電流源和該電容產生；及當該開關開啟時，該電流控制信號是根據該第二電流源、該電容和該第三電阻產生。
  4. 如請求項1所述的主動控制回授積體電路，其中該運算單元包含：一第二電阻，用以根據該回授電流與該受控電流，產生一回授接腳電壓；及一比較器，用以根據該回授接腳電壓和一參考電壓，產生並輸出該運算信號。
  5. 如請求項4所述的主動控制回授積體電路，其中該控制單元包 含：一計數器，耦接於該比較器，用以根據該運算信號，產生一數字；及一數位類比轉換器，耦接於該計數器，用以轉換該數字成為該電流控制信號。
  6. 如請求項1所述的主動控制回授積體電路，其中該運算單元包含：一第二電阻，用以根據該回授電流與該受控電流，產生一回授接腳電壓；及一類比數位轉換器，用以根據該回授接腳電壓和一參考電壓，產生並輸出該運算信號；其中該運算信號是為一N位元信號，N是為一正整數。
  7. 如請求項6所述的主動控制回授積體電路，其中該控制單元包含：一加/減法器，耦接於該類比數位轉換器，用以根據該運算信號和一控制信號，產生該電流控制信號，其中該電流控制信號是為一N位元信號。
  8. 如請求項7所述的主動控制回授積體電路，其中該受控電流產生單元包含：N個開關，用以根據該電流控制信號開啟與關閉；及 N個電流源，每一電流源是對應於該N個開關中的一開關。
  9. 如請求項7所述的主動控制回授積體電路，其中該控制信號是由一計時器所產生。
  10. 如請求項7所述的主動控制回授積體電路，其中該控制信號是由一交流/直流轉換器的一次側電路所產生。
  11. 一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路，包含：一回授接腳，用以耦接該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流；一運算單元，耦接於該回授接腳，用以根據該回授電流，產生一運算信號；一控制單元，耦接於該運算單元，用以產生一電流控制信號；及一受控電流產生單元包含：一第一電流源，其中該第一電流源是根據一偵測電壓改變的電流源；一第一開關，耦接於一第一電阻；一第二開關，耦接於一第二電阻、該第一開關及該回授接腳；及一第三開關，耦接於該第一電流源、該第一開關、該第二開關及該回授接腳； 其中該電流控制信號是用以控制該第一開關、該第二開關及該第三開關的開啟與關閉。
  12. 如請求項11所述的主動控制回授積體電路，其中該運算單元另用以偵測傳送至該交流/直流轉換器的一次側的開關的複數個開關信號，並根據該回授電流和該複數個開關信號，產生並輸出該運算信號至該控制單元。
  13. 如請求項12所述的主動控制回授積體電路，其中該複數個開關信號是有關於該回授電流。
  14. 如請求項11所述的主動控制回授積體電路，另包含：一開關控制接腳，用以輸出傳送至該交流/直流轉換器的一次側的開關的複數個開關信號。
  15. 一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法，該主動控制回授積體電路包含一回授接腳、一運算單元、一控制單元和一受控電流產生單元，其中該受控電流產生單元包含一第一電流源、一第一開關、一第二開關及一第三開關，該操作方法包含：接收該交流/直流轉換器所產生的一輔助電壓；該運算單元偵測傳送至該交流/直流轉換器的一次側的開關的複數個開關信號和該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的 回授電流，以產生一運算信號；該控制單元根據該運算信號，產生並輸出一電流控制信號；及該受控電流產生單元根據該電流控制信號，控制該第一開關、該第二開關及該第三開關的開啟與關閉。
  16. 如請求項15所述的操作方法，其中該控制單元根據該運算信號，產生並輸出該電流控制信號包含：當該交流/直流轉換器是處於一爆發模式(burst mode)，且連續一第一預定數目的爆發模式的開關信號的間隔是皆大於一第一預定時間時，該控制單元產生一第一電流控制信號。
  17. 如請求項16所述的操作方法，其中該受控電流產生單元根據該電流控制信號，控制該第一開關、該第二開關及該第三開關的開啟與關閉包含：根據該第一電流控制信號，關閉該第一開關以及根據該第一電流控制信號，開啟該第二開關和該第三開關，其中流經該回授接腳的受控電流是為該第一電流源提供的電流所決定。
  18. 如請求項16所述的操作方法，另包含：根據該第一電流控制信號，關閉該第一開關以及根據該第一電流控制信號，開啟該第二開關和該第三開關之後，當該輔助電壓下降一預定時間後，增加該第一電流源的電流。
  19. 如請求項16所述的操作方法，另包含：根據該第一電流控制信號，關閉該第一開關以及根據該第一電流控制信號，開啟該第二開關和該第三開關之後，當該輔助電壓大於一預定高電壓時，關閉該第一電流源的電流。
  20. 如請求項17所述的操作方法，其中該控制單元根據該運算信號，產生並輸出該電流控制信號包含：根據該第一電流控制信號，關閉該第一開關，以及根據該第一電流控制信號，開啟該第二開關和該第三開關之後，當該一次側的開關開啟後的一第二預定時間內包含一第二預定數目的開關信號時，該控制器產生一第二電流控制信號。
  21. 如請求項20所述的操作方法，其中該受控電流產生單元根據該電流控制信號，控制該第一開關、該第二開關及該第三開關的開啟與關閉包含：根據該第二電流控制信號，開啟該第一開關，以及根據該第二電流控制信號，關閉該第二開關和該第三開關，其中流經該回授接腳的受控電流是為該第一電阻與該第一電阻所耦接的一第一電壓所決定。
  22. 一種應用於交流/直流轉換器的主動控制回授積體電路的操作方法，該主動控制回授積體電路包含一回授接腳、一運算單元、 一控制單元和一受控電流產生單元，該操作方法包含：該回授接腳耦接該交流/直流轉換器的一輸出回授單元的回授電流；該運算單元根據該回授電流，產生一運算信號；該控制單元產生一電流控制信號；該受控電流產生單元接收該電流控制信號；根據該電流控制信號，產生一受控參考電流；及根據該受控參考電流和一電流源的電流，產生並輸出該受控電流。
  23. 如請求項22所述的操作方法，其中該運算單元根據該回授電流，產生該運算信號包含：根據該回授電流與該受控電流，產生一回授接腳電壓；及根據該回授接腳電壓和一參考電壓，產生並輸出該運算信號。
  24. 如請求項23所述的操作方法，其中該控制單元產生該電流控制信號包含：根據該運算信號，控制該控制單元內的一開關的開啟和關閉；根據該控制單元內的該開關的開啟和關閉，產生該電流控制信號。
  25. 如請求項23所述的操作方法，其中該控制單元產生該電流控制信號包含： 根據該運算信號，產生一數字；及轉換該數字成為該電流控制信號。
  26. 如請求項23所述的操作方法，其中該運算信號是為一N位元信號，N是為一正整數。
  27. 如請求項26所述的操作方法，其中該控制單元產生該電流控制信號包含：根據該運算信號和一控制信號，產生該電流控制信號，其中該電流控制信號是為一N位元信號。
  28. 如請求項27所述的操作方法，其中該控制信號是由一計時器所產生。
  29. 如請求項27所述的操作方法，其中該控制信號是由一交流/直流轉換器的一次側電路所產生。
  30. 如請求項27所述的操作方法，其中該受控電流產生單元根據該電流控制信號，產生該受控電流至該回授接腳包含：N個開關根據該電流控制信號開啟與關閉；及根據該N個開關的開啟與關閉，N個電流源產生該受控電流；其中該N個電流源中的每一電流源是對應於該N個開關中的一開關。
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