TWI485541B - 開關電源電路及隔離式電壓轉換電路 - Google Patents

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Description

開關電源電路及隔離式電壓轉換電路
本發明涉及電源電路，更具體地說，本發明涉及開關電源電路及其方法。
開關電源電路被廣泛地應用於各種場合。一種常用於現有開關電源電路的控制模式為峰值電流控制。然而現有峰值電流採用恒定峰值電流的方法，將使得電路負載變低時，效率降低。
本發明的目的在於解決現有技術的上述問題，提供一種改進的開關電源電路及其控制方法。
根據本發明一實施例，該開關電源電路包括：輸入埠，耦接輸入電壓；輸出埠，提供輸出電壓給負載；耦接在輸入埠和輸出埠之間的儲能元件和功率開關；誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端接收反映輸出電壓的回饋信號，該第二輸 入端接收電壓參考信號，基於該回饋信號和電壓參考信號，該誤差放大器在輸出端輸出誤差放大信號；誤差比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端接收誤差放大信號，該第二輸入端接收鋸齒波信號，基於該誤差放大信號和鋸齒波信號，該誤差比較器在其輸出端輸出頻率控制信號；峰值電流產生器，具有輸入端和輸出端，該輸入端耦接至誤差比較器的輸出端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該峰值電流產生器在輸出端產生峰值電流信號；峰值電流比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至峰值電流產生器接收峰值電流信號，該第二輸入端接收反映流過儲能元件的電流的電流檢測信號，基於該峰值電流信號和電流檢測信號，該峰值電流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，其中該第一輸入端耦接至誤差比較器的輸出端接收頻率控制信號，該第二輸入端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號和該峰值電流控制信號，該邏輯電路在其輸出端輸出閘極信號用以控制該功率開關的導通和斷開。
根據本發明一實施例，該邏輯電路包括：振盪器，輸出固定頻率的時鐘信號；選擇電路，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至振盪器接收時鐘信號，該第二輸入端耦接至誤差比較器接收頻率信號，當頻率信號小於時鐘信號時，該選擇電路輸出頻率 信號，當頻率信號大於或等於時鐘信號時，該選擇電路輸出時鐘信號；第一RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其中該設定端耦接至選擇電路的輸出端，該重置端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該選擇電路的輸出信號和該峰值電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端輸出該閘極信號。
根據本發明一實施例，該峰值電流產生器包括：第一開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接具有峰值電流信號最大值的電壓值的最大值位準信號，該控制端耦接頻率控制信號；週期計時單元，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該週期計時單元在輸出端輸出定時信號；第二開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接至第一開關的第二端，該控制端耦接至週期計時單元的輸出端接收定時信號；第三開關，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關的第二端，該第二端耦接具有峰值電流信號最小值的電壓值的最小值位準信號；第一電容，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第一開關和第二開關的連接點，該第二端接參考地，其中第一電容兩端的電壓信號為該峰值電流信號；第一電流源，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關和第三開關的連接點，該第二端連接至參考地。
根據本發明一實施例，週期計時單元包括：第一計時器，接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸 出第一計時信號；第二計時器，耦接頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第二計時信號；或閘電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至第二計時器的輸出端接收第二計時信號，該第二輸入端接收頻率信號；第二RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其設定端耦接至第一計時器接收第一計時信號，其重置端耦接或閘電路的輸出端，該第二RS正反器基於第一計時信號和或閘電路的輸出信號輸出定時信號。
根據一實施例，當開關電源電路的開關頻率大於第一頻率臨限值，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流最大值開始線性減小；當開關電源電路的開關頻率處於第一頻率臨限值和第二頻率臨限值之間時，峰值電流信號被固定於峰值電流中間值；當開關電源電路的開關頻率處於第二頻率臨限值和第三頻率臨限值之間時，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流中間值開始線性減小；當開關電源電路開關頻率小於第三頻率臨限值時，峰值電流信號被固定於峰值電流最小值。
本發明還提出了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，一次側功率開關，二次側功率開關，二次側控制器，耦合裝置，該變壓器包括一次側繞組，二次側繞組和第三繞組，該一次側繞組與一次側功率開關耦接，該二次側繞組與二次側功率開關耦接，該耦合裝置具有輸入側和輸出側，該二次側控制器控制該耦合裝置的輸入側，從而在該耦合裝置的輸出側產生 頻率控制信號，該一次側控制器提供閘極信號控制一次側功率開關的通斷，其中該一次側控制器包括：峰值電流產生器，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號，該峰值電流產生器在輸出端產生峰值電流信號；電流比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收反映流過一次側繞組的電流的電流檢測信號，第二輸入端耦接至峰值電流產生器接收峰值電流信號，基於該電流檢測信號和峰值電流信號，該電流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，該第二輸入端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號和該峰值電流控制信號，該邏輯電路在其輸出端輸出閘極信號，以控制一次側功率開關的導通和斷開。
根據本發明一實施例，該二次側控制器包括：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徵輸出電壓的回饋信號，第二輸入端接收電壓基準信號，基於第一回饋信號和電壓基準信號，該誤差放大器在輸出端輸出誤差放大信號；誤差比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至誤差放大器的輸出端接收誤差放大信號，第二輸入端耦接調變信號，基於誤差放大信號和調變信號，該誤差比較器在輸出端輸出第一比較信號；第四開關，具有第一端、第二端和控制端，其中該控制端耦接至 誤差比較器的輸出端接收第一比較信號，該第二端接二次側參考地，基於第一比較信號，該第四開關被導通或被關斷；其中該耦合裝置的輸入側耦接在輸出埠和第四開關的第一端之間，在其輸出側提供頻率控制信號。
根據本發明一實施例，該邏輯電路包括：振盪器，輸出固定頻率的時鐘信號；選擇電路，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至振盪器接收時鐘信號，該第二輸入端耦接至誤差比較器接收頻率信號，當頻率信號小於時鐘信號時，該選擇電路輸出頻率信號，當頻率信號大於或等於時鐘信號時，該選擇電路輸出時鐘信號；第一RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其中該設定端耦接至選擇電路的輸出端，該重置端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該選擇電路的輸出信號和該峰值電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端輸出該閘極信號。
根據本發明一實施例，該峰值電流產生器包括：第一開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接具有峰值電流信號最大值的電壓值的最大值位準信號，該控制端耦接頻率控制信號；週期計時單元，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該週期計時單元在輸出端輸出定時信號；第二開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接至第一開關的第二端，該控制端耦接至週期計時單元的輸出端接收定時信號；第三開關，具有第一端和第二端，該第一 端耦接至第二開關的第二端，該第二端耦接具有峰值電流信號最小值的電壓值的最小值位準信號；第一電容，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第一開關和第二開關的連接點，該第二端接參考地，其中第一電容兩端的電壓信號為該峰值電流信號；第一電流源，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關和第三開關的連接點，該第二端連接至參考地。
根據本發明一實施，該週期計時單元包括：第一計時器，接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第一計時信號；第二計時器，耦接頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第二計時信號；或閘電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至第二計時器的輸出端接收第二計時信號，該第二輸入端接收頻率信號；第二RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其設定端耦接至第一計時器接收第一計時信號，其重置端耦接或閘電路的輸出端，該第二RS正反器基於第一計時信號和或閘電路的輸出信號輸出定時信號。
根據本發明一實施例，當開關電源電路的開關頻率大於第一頻率臨限值，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流最大值開始線性減小；當開關電源電路的開關頻率處於第一頻率臨限值和第二頻率臨限值之間時，峰值電流信號被固定於峰值電流中間值；當開關電源電路的開關頻率處於第二頻率臨限值和第三頻率臨限值之間時，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流中間 值開始線性減小；當開關電源電路開關頻率小於第三頻率臨限值時，峰值電流信號被固定於峰值電流最小值。
100‧‧‧開關電源電路
102‧‧‧誤差放大器
103‧‧‧誤差比較器
105‧‧‧峰值電流產生器
106‧‧‧邏輯電路
107‧‧‧峰值電流比較器
L‧‧‧儲能元件
M1,M2‧‧‧功率開關
501‧‧‧第一計時器
502‧‧‧第二計時器
503‧‧‧RS觸發器
504‧‧‧或閘電路
C6‧‧‧第一電容
S1,S2‧‧‧第一開關第二開關
51‧‧‧週期計時單元
D3‧‧‧第三開關
200‧‧‧開關電源電路
206‧‧‧邏輯電路
111‧‧‧振盪器
109‧‧‧選擇電路
300‧‧‧開關電源電路
302‧‧‧誤差放大器
202‧‧‧二次側控制器
303‧‧‧誤差比較器
311‧‧‧第四開關
305‧‧‧峰值電流產生器
307‧‧‧電流比較器
306‧‧‧邏輯電路
304‧‧‧信號發生器
400‧‧‧開關電源電路
308‧‧‧振盪器
309‧‧‧選擇電路
圖1示出了根據本發明一實施例的開關電源電路100的電路結構示意圖；圖2所示為圖1所示開關電源電路100的峰值電流信號Vlim和開關頻率f的關係示意圖；圖3示出了根據本發明一實施例的圖1所示開關電源電路峰值電流產生器105的電路結構示意圖；圖4示出圖3所示峰值電流產生器105的定時信號ts和峰值電流信號Vlim的時序波形圖；圖5示出了根據本發明一實施例的開關電源電路200的電路結構示意圖；圖6示出圖5所示開關電源電路200的開關頻率f隨頻率控制信號的頻率fcon變化而變化的關係示意圖；圖7示出了根據本發明一實施例的開關電源電路300的電路結構示意圖；圖8示出了根據本發明一實施例的開關電源電路400的電路結構示意圖；圖9示出了根據本發明一實施例的一種用於開關電源電路的方法的流程示意圖500。
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於舉例說明，並不用於限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。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來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，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”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、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繪製的。應當理解，當稱元件“連接到”或“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中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。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專案的任何和所有組合。
圖1示出了根據本發明一實施例的開關電源電路100的電路結構示意圖。如圖1所示，該開關電源電 路100包括：輸入埠101，耦接輸入電壓VIN；輸出埠110，提供輸出電壓Vo；耦接在輸入埠101和輸出埠110之間的儲能元件L、功率開關M1和M2；以及提供閘極信號以控制功率開關M1和M2的控制電路，其中該控制電路包括：誤差放大器102，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輸出電壓Vo的回饋信號Vfb，該第二輸入端接收電壓參考信號Vref，基於該回饋信號Vfb和電壓參考信號Vref，該誤差放大器102在輸出端輸出誤差放大信號Vc；誤差比較器103，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端接收誤差放大信號Vc，該第二輸入端接收鋸齒波信號Vsaw，基於該誤差放大信號Vc和鋸齒波信號Vsaw，該誤差比較器103在其輸出端輸出頻率控制信號Con；峰值電流產生器105，具有輸入端和輸出端，該輸入端耦接至誤差比較器103的輸出端接收頻率控制信號Con，並基於頻率控制信號Con，該峰值電流產生器在輸出端產生峰值電流信號Vlim；峰值電流比較器107，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至峰值電流產生器105接收峰值電流信號Vlim，該第二輸入端接收反映流過儲能元件L的電流的電流檢測信號Vcs，基於該峰值電流信號Vlim和電流檢測信號Vcs，該峰值電流比較器107在輸出端輸出電流控制信號；邏輯電路106，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至誤差比較器103的輸出端接收頻率控制信號Con，該第二輸 入端耦接至峰值電流比較器107的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號Con和該峰值電流控制信號，該邏輯電路106在其輸出端輸出該閘極信號。
閘極信號被用來控制開關M1和M2的導通和斷開。本領域普通技術人員應該意識到，閘極信號通常會經過驅動器加強驅動能力後再控制開關M1和M2的通斷。驅動器屬於本領域的公知常識，為清晰簡便起見，在圖1中未表示。
在一個實施例中，該邏輯電路106包括第一RS正反器。該第一RS正反器具有設定端S、重置端R和輸出端Q，其中該設定元端S接收頻率控制信號Con，該重置端R接收峰值電流控制信號，基於頻率控制信號Con和峰值電流控制信號，該第一RS正反器在輸出端輸出閘極信號Gate。
在一個實施例中，根據頻率控制信號Con表徵的開關電源電路100的開關頻率f在不同的頻率區間，該峰值電流信號Vlim與頻率控制信號Con具有不同的關係：a).當開關頻率f大於第一頻率臨限值f1，峰值電流信號Vlim隨著開關頻率f的減小從峰值電流最大值Vlim_max開始線性減小；b).當開關頻率f處於第一頻率臨限值f1和第二頻率臨限值f2之間時，峰值電流信號Vlim被固定於峰值電流中間值Vlim_mid；c).當開關頻率f處於第二頻率臨限值f2和第三頻率臨限值f3之間時，峰值電流信號Vlim隨著開關頻率f的減小從峰值電 流中間值Vlim_mid開始線性減小；d).當開關頻率小於第三頻率臨限值f3時，峰值電流信號Vlim被固定於峰值電流最小值Vlim_min；其中第一頻率臨限值f1大於第二頻率臨限值f2，第二頻率臨限值f2大於第三頻率臨限值f3。參見圖2所示峰值電流信號Vlim和開關頻率f的關係示意圖，即峰值電流信號Vlim和開關頻率f的關係為：
其中k為係數，當開關電源電路300確定時，k為固定值。
在一個實施例中，峰值電流產生器105可以藉由VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即超高速積體電路硬體描述語言)和Verilog HDL(hardware description language，即硬體描述語言)的輔助，將峰值電流產生器105的功能(即上述函數關係)用VHDL和Verilog HDL語言描述，就可以自動生成對應的電路。
在開關電源電路100正常運行時，誤差放大器102對回饋信號Vfb和電壓參考信號Vref進行比較，並將其差值進行放大得到誤差放大信號Vc。當回饋信號Vfb增大時，誤差放大信號Vc也隨之增大；當回饋信號 Vfb減小時，誤差放大信號Vc也隨之減小。鋸齒波信號Vsaw在每個開關週期內從零開始增大，當其增大至大於誤差放大信號Vc時，誤差比較器103輸出的頻率控制信號Con變為高位準，隨後鋸齒波信號Vsaw重新從零開始增大，誤差比較器103的高位準結束。一方面，頻率控制信號Con的上述高位準脈衝設定第一RS正反器，將功率開關M1導通、功率開關M2斷開。相應地，流過儲能元件L的電流開始增大。與此對應，電流檢測信號Vcs也開始增大。另一方面，峰值電流產生器105判斷此時開關電源電路100的開關頻率，根據函數關係式(1)，提供相應的峰值電流信號Vlim。當電流檢測信號Vcs增大至大於峰值電流信號Vlim時，峰值電流控制信號變為高位準。從而重置第一RS正反器，將功率開關M1斷開、功率開關M2導通。直至鋸齒波信號Vsaw再一次大於誤差放大信號Vc，從而使誤差比較器103輸出的頻率控制信號Con的高位準脈衝將功率開關M1導通、功率開關M2斷開，開關電源電路100進入下一個開關週期，並如上該運行。
在開關電源電路100負載跳變時，如由輕載跳變為重載，則輸出電壓Vo下降，回饋信號Vfb隨之下降，從而導致誤差比較器102輸出的誤差放大信號Vc下降。而在誤差比較器103處，鋸齒波信號Vsaw增大到誤差放大信號Vc的值時，頻率控制信號Con產生高位準脈衝。而頻率控制信號Con的兩次高位準脈衝間的時長即為 開關電源電路100的開關週期，因此減小的誤差放大信號Vc縮短了頻率控制信號Con兩次高位準脈衝間的時間，從而縮短了開關電源電路100的開關週期，增大了開關電源電路100的開關頻率f。反之，在開關電源電路100負載由重載跳變為輕載時，輸出電壓Vo增大，回饋信號Vfb隨之增大，從而導致誤差比較器102輸出的誤差放大信號Vc增大。相應地，頻率控制信號Con兩次高位準脈衝間的時間被延長，因此開關電源電路100的開關週期被延長，即開關電源電路100的開關頻率被降低。
圖3示出了根據本發明一實施例的圖1所示開關電源電路峰值電流產生器105的電路結構示意圖。在圖3所示實施例中，峰值電流產生器105包括：第一開關S1，具有第一端，第二端和控制端，該第一端耦接最大值位準信號53，該最大值位準信號53具有峰值電流信號最大值Vlim_max的電壓值，該控制端耦接頻率控制信號Con；週期計時單元51，該週期計時單元51包括：第一計時器501，接收頻率控制信號Con，並基於頻率控制信號Con輸出第一計時信號；第二計時器502，耦接頻率控制信號Con，並基於頻率控制信號Con輸出第二計時信號；或閘電路504，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至第二計時器502的輸出端接收第二計時信號，該第二輸入端接收頻率信號Con；第二RS正反器503，具有設定端S、重置端R和輸出端Q，其設定端S耦接至第一計時器501接收第一計時信號，其重 置端R耦接或閘電路504的輸出端，該第二RS正反器503基於第一計時信號和或閘電路504的輸出信號輸出定時信號ts；第二開關S2，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接至第一開關S1的第二端，該控制端耦接至週期計時單元51接收定時信號ts；第三開關D3，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關S2的第二端，該第二端耦接最小值位準信號54，該最小值位準信號54具有峰值電流信號最小值Vlim_min的電壓值；第一電容C6，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第一開關S1和第二開關S2的連接點，該第二端接參考地，其中第一電容C6兩端的電壓信號為該峰值電流信號Vlim；第一電流源I1，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關S2和第三開關D3的連接點，該第二端連接至參考地。
在一個實施例中，第三開關D3包括二極體，其中該二極體的陽極耦接最小值位準信號54，該二極體的陰極耦接至第二開關S2的第二端。
在一個實施例中，第二開關S2為低位準控制導通。
在一個實施例中，在週期計時單元51處，頻率控制信號Con每輸出一個高位準脈衝，第一計時器501和第二計時器502均從零開始計時。當第一計時器501計時滿1/f1時間段，則其輸出的第一計時信號產生一個脈衝設定第二RS正反器503；當第二計時器502計時滿 1/f2時間段，則其輸出的第二計時信號產生一個脈衝重置第二RS正反器503。或閘電路504將第二計時信號和頻率信號Con作或運算後控制RS正反器503的重置端。即第二RS正反器503在頻率信號Con輸出高位準脈衝時或第二計時信號輸出高位準脈衝時均被重置。
當第一計時器501計時滿1/f1時間段，則其輸出的第一計時信號產生一個脈衝設定第二RS正反器503；當第二計時器502計時滿1/f2時間段，則其輸出的第二計時信號產生一個脈衝重置第二RS正反器503。若頻率控制信號Con的兩次脈衝時長小於1/f1，即此時開關電源電路100的開關頻率f大於第一頻率臨限值f1(f>f1)，則第一計時信號和第二計時信號均無脈衝產生，第二RS正反器503的輸出端輸出初始態低位準信號。
若頻率控制信號Con的兩次脈衝時長大於1/f1，小於1/f2，即此時開關電源電路的開關頻率f處於第一頻率臨限值f1和第二頻率臨限值f2之間(f2<f<f1)，則自頻率控制信號Con產生脈衝，第二RS正反器503首先被重置，定時信號ts為低位準。第一計時電路501在計時滿1/f1時，輸出高位準脈衝，設定第二RS正反器503，定時信號ts為高位準。而由於此時頻率控制信號Con的兩次脈衝時長小於1/f2，第二計時信號無脈衝產生，故在頻率控制信號Con的下一次脈衝到來時，定時信號ts維持為高位準。
同理，若頻率控制信號Con的兩次脈衝時長大於1/f2，即此時開關電源電路的開關頻率f小於第二頻率臨限值f2(f<f2)，則自頻率控制信號Con產生脈衝後，第二RS正反器503首先被重置，定時信號ts為低位準。第一計時電路501在計時滿1/f1時，輸出高位準脈衝，設定第二RS正反器503，定時信號ts為高位準。第二計時電路502在計時滿1/f2時，輸出高位準脈衝，通過或閘電路504後重置第二RS正反器503，定時信號ts為低位準。
若頻率控制信號Con的兩次脈衝時長大於1/f3，則自頻率控制信號Con產生脈衝後，第二RS正反器503首先被重置，定時信號ts為低位準。第一計時電路501在計時滿1/f1時，輸出高位準脈衝，設定第二RS正反器503，定時信號ts為高位準。第二計時電路502在計時滿1/f2時，輸出高位準脈衝，通過或閘電路504後重置第二RS正反器503，定時信號ts為低位準，保持至頻率控制信號Con的下一次脈衝到來。
在上述實施例中，第一計時器和第二計時器輸出的計時信號為脈衝信號。第二RS正反器503為脈衝觸發。在一個實施例中，第一計時器和第二計時器輸出位準信號，即當第一計時器和第二計時器的計時時間到了後，所輸出的第一計時信號和第二計時信號位準翻轉(由低位準翻轉為高位準)。第二RS正反器503為位準觸發，並且重置端的優先順序高於設定端的優先順序。當第 一計時信號和第二計時信號均為邏輯低位準時，第二RS正反器503為初始狀態，其輸出為低位準(即定時信號ts為低位準)；當第一計時信號為高位準，第二計時信號為低位準時，第二RS正反器503的輸出被設定為高位準(即定時信號ts為高位準)；當第二計時信號為高位準時，或閘504輸出高位準信號，第二RS正反器503的輸出被重置為低位準(即定時信號ts為低位準)。在一個實施例中，位準觸發的第二RS正反器503也可以由邏輯閘電路實現。
本領域普通技術人員應該知道，週期計時單元51的作用是輸出定時信號指示頻率控制信號Con的頻率區間。任何能使定時信號ts在頻率控制信號Con處於頻率區間f1~f2之間輸出與處於其他頻率區間不同的位準值的電路均可以用於本發明。
圖4示出圖3所示峰值電流產生器105的定時信號ts和峰值電流信號Vlim的時序波形圖。以下將結合圖4描述圖3所示峰值電流產生器105的工作原理。
在峰值電流產生器105工作時，當頻率控制信號Con輸出高位準脈衝時，第一開關S1被導通，第一電容C6耦接至最大值位準信號53；當頻率控制信號Con脈衝結束，第一開關S1被斷開，第一電容C6被充電至峰值電流信號最大值Vlim_max。此時第二RS正反器503被重置，定時信號ts為低位準，第二開關S2被閉合導通，因此第一電流源I1開始對第一電容C6放電，第一電容 C6兩端電壓即峰值電流信號Vlim從峰值電流最大值Vlim_max開始線性下降，如圖4區間B1所示。若在頻率控制信號Con再一次輸出高位準脈衝之前，第一計時器501和第二計時器均未計時結束，則定時信號ts保持為低位準，第一電容C6兩端電壓將被持續放電，峰值電流信號Vlim線性下降；若在頻率控制信號Con再一次輸出高位準脈衝之前，定時信號跳變為高位準(即頻率信號f處於頻率區間f1~f2)，則第二開關S2被斷開，第二電流源I1與第一電容C6的連接被斷開，第一電容C6兩端電壓即峰值電流信號Vlim被固定於峰值電流信號中間值Vlim_mid，如圖4區間B2所示；若在頻率控制信號Con再一次輸出脈衝之前，定時信號ts重新跳變為低位準，則第二開關S2再次閉合導通，第二電流源I1繼續給第一電容C6放電，第一電容C6兩端電壓即峰值電流信號Vlim從峰值電流信號中間值Vlim_mid開始繼續線性下降，如圖4區間B3所示。若第一電容C6兩端電壓即峰值電流信號Vlim下降至峰值電流信號最小值Vlim_min，則第三開關D3被導通，從而使得第一電容C6耦接最小值位準信號54。相應地，第一電容C6兩端電壓即峰值電流信號Vlim被固定在峰值電流信號最小值Vlim_min，如圖4區間B4所示。
也就是說，在每一個開關週期中，當頻率控制信號Con輸出高位準脈衝設定第一RS正反器的同時，峰值電流信號Vlim等於Vlim_max。隨後，峰值電流產生 器105判斷頻率控制信號Con兩次高位準脈衝的間隔時長(即判斷開關電源電路的開關週期，也即是判斷開關電源電路的頻率)，輸出相應的峰值電流信號。當負載較重時，開關頻率較高，開關週期較短，則從圖4可以看出此時峰值電流相對較大，以保證功率開關導通變長，增加傳送至負載的能量；當負載較輕時，開關頻率較低，開關週期較長，則從圖4可以看出此時峰值電流相對較小，以保證功率開關導通時間變短，減少傳送至負載的能量。因此，根據本發明實施例的開關電源電路有效提高了效率。
在一個實施例中，週期計時單元51也可以藉由VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即超高速積體電路硬體描述語言)和Verilog HDL(hardware description language，即硬體描述語言)的輔助，將週期計時單元51的功能用VHDL和Verilog HDL語言描述，就可以自動生成對應的電路。
圖5示出了根據本發明一實施例的開關電源電路200的電路結構示意圖。圖5所示開關電源電路200與圖1所示開關電源電路100相似，與圖1所示開關電源電路100相比，圖5所示開關電源電路200的邏輯電路206包括：振盪器111，輸出固定頻率為fs_max的時鐘信號CLK；選擇電路109，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至誤差比較器103的輸出端接收頻率控制信號Con，該第二輸入端耦接至振盪器111接收時鐘信號CLK，該選擇電路109基於時鐘信號 CLK和頻率控制信號Con，在輸出端輸出頻率較小的信號；第一RS正反器，具有設定端S、重置端R和輸出端Q，其中該設定端S耦接至選擇電路109的輸出端，該重置端R耦接至峰值電流比較器107的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該選擇電路109的輸出信號和該峰值電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端Q輸出該閘極信號Gate。
開關電源電路200在運行時，除根據不同的負載將峰值電流信號調整至相應不同值之外，還根據不同的負載將開關頻率調整至相應不同值。在開關電源電路200的負載較小時，如上該，頻率控制信號Con的頻率較小，此時選擇電路109選擇頻率控制信號Con輸出至邏輯電路106的第一輸入端，以控制功率開關的導通和斷開。當開關電源電路200負載增大時，頻率控制信號Con的頻率相應增大，當其增大至大於時鐘信號CLK的頻率時，選擇電路109選擇時鐘信號CLK輸出至邏輯電路106的第一輸入端，以控制功率開關的導通和斷開。圖6示出圖5所示開關電源電路200的開關頻率f隨頻率控制信號頻率fcon變化而變化的關係示意圖。
因此，開關電源電路200通過選擇電路109，在負載很重、頻率控制信號的頻率很大時，選擇固定頻率的時鐘信號CLK，即開關電源電路的最高工作頻率被限制在了時鐘信號CLK的頻率，避免此時開關頻率的繼續增大，從而避免功率損耗的持續增大，進一步提高了效率。
上述實施例中，開關電源電路的主電路為非隔離式的拓撲結構(如圖1和圖5所示的BUCK電路拓撲)，但本領域的技術人員應當意識到，開關電源電路的主電路也可以包括隔離式的拓撲結構。圖7示出了根據本發明一實施例的開關電源電路300的電路結構示意圖。
在圖7所示實施例中，開關電源電路300包括：輸入埠301，接收輸入電壓VIN；輸出埠310，提供輸出電壓Vo給負載RL；變壓器T1，具有一次側繞組Lp和二次側繞組Ls，其中一次側繞組Lp和二次側繞組Ls分別具有第一端和第二端，該一次側繞組Lp的第一端耦接至輸入埠301以接收輸入電壓VIN；一次側功率開關M，具有第一端，第二端和控制端，其中該第一端耦接至變壓器T1的一次側繞組Lp的第二端，該第二端接參考地；二次側功率開關D，耦接在變壓器的二次側繞組Ls的第一端和輸出埠310之間；二次側控制器202，具有耦接至該輸出埠310接收輸出電壓Vo的電源端VCC，其中該二次側控制器202包括：誤差放大器302，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徵輸出電壓Vo的回饋信號Vfb，第二輸入端接收電壓基準信號Vref，基於第一回饋信號Vfb和電壓基準信號Vref，該誤差放大器302在輸出端輸出誤差放大信號Vc；誤差比較器303，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至誤差放大器302的輸出端接收誤差放大信號Vc，第二輸入端耦接調變信號Vsw， 基於誤差放大信號Vc和調變信號Vsw，該誤差比較器303在輸出端輸出第一比較信號；第四開關311，具有第一端、第二端和控制端，其中該控制端耦接至誤差比較器303的輸出端接收第一比較信號，該第二端接二次側參考地，基於第一比較信號，該第四開關311被導通或被關斷；耦合裝置，包括輸入側301-1和輸出側301-2，其中輸入側301-1耦接在輸出埠310和第四開關311的第一端之間，該耦合裝置基於第四開關311兩端的信號，在其輸出側301-2提供頻率控制信號Con；一次側控制器201，該一次側控制器201包括：峰值電流產生器305，耦接至耦合裝置的輸出側301-2接收頻率控制信號Con，並基於頻率控制信號Con，產生峰值電流信號Vlim；電流比較器307，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流檢測信號Vcs，第二輸入端耦接至峰值電流產生器305接收峰值電流信號Vlim，其中該電流檢測信號Vcs反映流過一次側功率開關M的電流，基於該電流檢測信號Vcs和峰值電流信號Vlim，該電流比較器307在輸出端輸出電流控制信號；邏輯電路306，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至耦合裝置的輸出側301-2接收頻率控制信號Con，該第二輸入端耦接至峰值電流比較器307的輸出端接收電流控制信號，基於該頻率控制信號Con和該電流控制信號，該邏輯電路306在其輸出端輸出閘極信號，以控制一次側功率開關M的導通和斷開。
在圖7所示的實施例中，該耦合裝置包括光電耦合裝置。該光電耦合裝置的輸入側301-1包括發光二極體，其輸出側301-2包括光電晶體。在一個實施例中，該發光二極體的陽極通過電阻R2耦接至輸出埠310以接收輸出電壓Vo；陰極耦接至第四開關311的第一端。該光電晶體的一端接一次側參考地，另一端輸出該頻率控制信號Con。其中電阻R2用於調節發光二極體的陽極的電壓。若輸出電壓Vo在發光二極體的承受範圍之內，則電阻R2可省略。光電耦合裝置的工作原理為本領域普通技術人員的公知常識，為敍述簡明，此處不再詳細闡述。藉由閱讀本說明書，本領域普通技術人員應該知道，耦合裝置可以包括任何可以實現如圖7中所述的光電耦合裝置所完成的功能的電路，比如霍爾裝置等。
在一個實施例中，開關電源電路300還包括電流取樣電阻Rcs，耦接在一次側功率開關M的第二端和一次側參考地之間，以提供電流取樣信號。
在圖7所示的實施例中，該第一RS正反器的設定端S為下降緣觸發。但本領域普通技術人員應該意識到，該第一RS正反器的設定端S也可以為上升緣觸發，此時可以在第一RS正反器的設定端S前耦接一反相器。
在一個實施例中，根據頻率控制信號Con表徵的開關電源電路300的開關頻率f在不同的頻率區間，該峰值電流信號Vlim與頻率控制信號Con具有不同的關係：a).當開關頻率f大於第一頻率臨限值f1，峰值電流 信號Vlim隨著開關頻率f的減小從峰值電流最大值Vlim_max開始線性減小；b).當開關頻率f處於第一頻率臨限值f1和第二頻率臨限值f2之間時，峰值電流信號Vlim被固定於峰值電流中間值Vlim_mid；c).當開關頻率f處於第二頻率臨限值f2和第三頻率臨限值f3之間時，峰值電流信號Vlim隨著開關頻率f的減小從峰值電流中間值Vlim_mid開始線性減小；d).當開關頻率小於第三頻率臨限值f3時，峰值電流信號Vlim被固定於峰值電流最小值Vlim_min；其中第一頻率臨限值f1大於第二頻率臨限值f2，第二頻率臨限值f2大於第三頻率臨限值f3。即峰值電流信號Vlim和開關電源電路300的開關頻率f具有如下函數關係：
其中k為係數，當開關電源電路300確定時，k為固定值。
在一個實施例中，該二次側控制器202還包括調變信號發生器304。該調變信號發生器304耦接至二次側繞組Ls的第一端接收同步信號SYN，並基於同步信號，該調變信號發生器304輸出調變信號Vsw。該調變信號發生器304的功能為：當二次側功率管D被閉合導通時，同步信號SYN為高，調變信號Vsw上升；當調變信 號Vsw上升至誤差放大信號Vc時，調變信號Vsw變為低位準，等待下一次同步信號SYN為高時，調變信號Vsw再次上升。調變信號發生器304為本領域的公知常識，為敍述簡明，此處不再闡述其具體電路。
調變信號Vsw的產生並不必須基於同步信號SYN。在一個實施例中，該調變信號Vsw在每個開關週期具有固定的低位準時間t，經過該固定時間t後，調變信號Vsw開始上升；當調變信號Vsw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Vsw上升。以上過程周而復始。該固定低位準時間可根據實際應用情況設置。
在一個實施例中，邏輯電路106包括第一RS正反器，該第一RS正反器具有設定端S、重置端R和輸出端Q，其中該設定端S耦接至耦合裝置輸出端301-2接收頻率控制信號，該重定端R耦接電流比較器307的輸出端接收電流比較信號，基於該頻率控制信號Con和該電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端Q提供該閘極信號。
在開關電源電路300運行時，調變信號Vsw在每個開關週期內線性增大，當其增大至誤差放大信號Vc時，誤差比較器303輸出的頻率控制信號變為高位準，使得第四開關311被閉合導通。隨後調變信號Vsw變為低位準，並在固定時間t後開始增大。在輸出埠310處，輸出電壓Vo經由電阻R2、耦合裝置的輸入側301-1 和第四開關311形成電流通路。耦合裝置的輸出側301-2感應該流過輸入側301-1的電流，使得頻率控制信號Con變為低位準，從而將邏輯電路306輸出的閘極信號設定元為高。相應地，一次側功率開關M被導通，輸入信號經由變壓器一次側繞組Lp、一次側功率開關M和電流取樣電阻Rcs形成電流通路，流過一次側功率開關M的電流開始增大。相應地，電流取樣信號Vcs也開始增大。當其增大至峰值電流產生器305提供的峰值電流信號Vlim時，電流比較器307輸出的電流比較信號變為高位準，從而重置邏輯電路306輸出的閘極信號，將一次側功率開關M斷開。直至調變信號Vsw再次達到誤差放大信號Vc，誤差比較器303輸出的頻率控制信號變為高位準，從而將第四開關311閉合導通，開關電源電路300進入下一個開關週期，並如上所述運行。
圖8示出了根據本發明一實施例的開關電源電路400的電路結構示意圖。圖8所示開關電源電路400與圖7所示開關電源電路300相似，與圖7所示開關電源電路300相比，圖8所示開關電源電路400進一步包括：振盪器308，輸出固定頻率為fs_max的時鐘信號CLK；選擇電路309，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至耦合裝置的輸出側301-2接收頻率控制信號Con，該第二輸入端耦接至振盪器308接收時鐘信號CLK，該選擇電路109基於時鐘信號CLK和頻率控制信號Con，將頻率較小的信號作為其輸出信號輸送至 邏輯電路306第一輸入端。
在圖7和圖8所示的實施例中，二次側控制器完成了基於表徵輸出電壓Vo的回饋電壓生成第一比較信號的功能，而耦合裝置則基於第一比較信號生成頻率控制信號，並且將頻率控制信號耦合至一次側控制器。在一個實施例中，二次側控制器和一次側控制器可以積集在同一個控制器中。在這種情況下，耦合裝置將表徵輸出電壓Vo的回饋電壓耦合該控制器。
開關電源電路400在運行時，除根據不同的負載將峰值電流信號調整至相應不同值之外，還根據不同的負載將開關頻率調整至相應不同值。在開關電源電路400的負載較小時，頻率控制信號Con的頻率較小，此時選擇電路309選擇頻率控制信號Con輸出至邏輯電路306的第一輸入端，以控制功率開關的導通和斷開。當開關電源電路400負載增大時，頻率控制信號Con的頻率相應增大，當其增大至大於時鐘信號CLK的頻率時，選擇電路309選擇時鐘信號CLK輸出至邏輯電路306的第一輸入端，以控制功率開關的導通和斷開。
圖9示出了根據本發明一實施例的一種用於開關電源電路的方法的流程示意圖500，該開關電源電路包括接收輸入電壓的輸入埠、提供輸出電壓的輸出埠、以及耦接在輸入埠和輸出埠之間的儲能元件和功率開關。如圖9所示，該方法包括：步驟501，週期性導通/斷開功率開關，以將輸入電壓轉化為輸出電壓；步驟502，回饋輸 出電壓生成回饋信號；步驟503，比較回饋信號與電壓基準信號，並將兩者的差值放大以生成誤差放大信號；步驟504，比較誤差放大信號與調變信號，以生成第一比較信號；步驟505，藉由耦合裝置將第一比較信號耦合成頻率控制信號；步驟506，基於頻率控制信號生成峰值電流信號；步驟507，檢測流經功率開關的電流，生成電流檢測信號；步驟508，基於電流檢測信號和峰值電流信號，生成電流控制信號；以及步驟509，基於電流控制信號和頻率控制信號，生成閘極信號來控制功率開關的導通和斷開。
在一個實施例中，該調變信號在每個開關週期具有固定的低位準時間，並且在固定的低位準時間結束後開始升高，直至等於誤差放大信號。在一個實施例中，該調變信號可以以固定的斜率升高，也可以以曲線函數方式升高。
在一個實施例中，其中在步驟506，根據頻率控制信號表徵的開關電源電路的開關頻率在不同的頻率區間，峰值電流信號具有不同的值：a).當開關頻率大於第一頻率臨限值，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流最大值開始線性減小；b).當開關頻率處於第一頻率臨限值和第二頻率臨限值之間時，峰值電流信號被固定於峰值電流中間值；c).當開關頻率處於第二頻率臨限值和第三頻率臨限值之間時，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流中間值開始線性減小；d).當開關頻率小於 第三頻率臨限值時，峰值電流信號被固定於峰值電流最小值；其中第一頻率臨限值大於第二頻率臨限值，第二頻率臨限值大於第三頻率臨限值
在一個實施例中，其中步驟509被以下步驟所取代：提供固定頻率的時鐘信號；比較頻率控制信號和時鐘信號的頻率，將頻率較小的信號選擇為頻率信號；以及基於電流控制信號和頻率信號生成閘極信號來控制功率開關的導通和斷開。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，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申請專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧開關電源電路
101‧‧‧輸入埠
102‧‧‧誤差放大器
103‧‧‧誤差比較器
105‧‧‧峰值電流產生器
106‧‧‧邏輯電路
107‧‧‧峰值電流比較器
110‧‧‧輸出埠
L‧‧‧儲能元件
M1、M2‧‧‧功率開關
Con‧‧‧頻率控制信號
Gate‧‧‧閘極信號
RL‧‧‧負載
Vc‧‧‧誤差放大信號
Vcs‧‧‧電流檢測信號
Vlim‧‧‧峰值電流信號
VIN‧‧‧接收輸入電壓
Vfb‧‧‧回饋信號
Vo‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧電壓基準信號
Vsaw‧‧‧鋸齒波信號
R‧‧‧重置端
S‧‧‧設定端
Q‧‧‧輸出端

Claims (10)

  1. 一種開關電源電路，包括：輸入埠，耦接輸入電壓；輸出埠，提供輸出電壓給負載；耦接在輸入埠和輸出埠之間的儲能元件和功率開關；誤差放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端接收反映輸出電壓的回饋信號，該第二輸入端接收電壓參考信號，基於該回饋信號和電壓參考信號，該誤差放大器在輸出端輸出誤差放大信號；誤差比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端接收誤差放大信號，該第二輸入端接收鋸齒波信號，基於該誤差放大信號和鋸齒波信號，該誤差比較器在其輸出端輸出頻率控制信號；峰值電流產生器，具有輸入端和輸出端，該輸入端耦接至誤差比較器的輸出端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該峰值電流產生器在輸出端產生峰值電流信號；峰值電流比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至峰值電流產生器接收峰值電流信號，該第二輸入端接收反映流過儲能元件的電流的電流檢測信號，基於該峰值電流信號和電流檢測信號，該峰值電流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，其中該第一輸入端耦接至誤差比較器的輸出端接收頻率控制信號，該第二輸入端耦接至峰值電流比較器的輸出端接 收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號和該峰值電流控制信號，該邏輯電路在其輸出端輸出閘極信號用以控制該功率開關的導通和斷開；其中：當開關電源電路的開關頻率大於第一頻率臨限值，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流最大值開始線性減小；當開關電源電路的開關頻率處於第一頻率臨限值和第二頻率臨限值之間時，峰值電流信號被固定於峰值電流中間值；當開關電源電路的開關頻率處於第二頻率臨限值和第三頻率臨限值之間時，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流中間值開始線性減小；當開關電源電路開關頻率小於第三頻率臨限值時，峰值電流信號被固定於峰值電流最小值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源電路，其中，該邏輯電路包括：振盪器，輸出固定頻率的時鐘信號；選擇電路，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至振盪器接收時鐘信號，該第二輸入端耦接至誤差比較器接收頻率信號，當頻率信號小於時鐘信號時，該選擇電路輸出頻率信號，當頻率信號大於或等於時鐘信號時，該選擇電路輸出時鐘信號；第一RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其 中該設定端耦接至選擇電路的輸出端，該重置端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該選擇電路的輸出信號和該峰值電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端輸出該閘極信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源電路，其中，該峰值電流產生器包括：第一開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接具有峰值電流信號最大值的電壓值的最大值位準信號，該控制端耦接頻率控制信號；週期計時單元，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該週期計時單元在輸出端輸出定時信號；第二開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接至第一開關的第二端，該控制端耦接至週期計時單元的輸出端接收定時信號；第三開關，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關的第二端，該第二端耦接具有峰值電流信號最小值的電壓值的最小值位準信號；第一電容，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第一開關和第二開關的連接點，該第二端接參考地，其中第一電容兩端的電壓信號為該峰值電流信號；第一電流源，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關和第三開關的連接點，該第二端連接至參考地。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的開關電源電路，其 中，該週期計時單元包括：第一計時器，接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第一計時信號；第二計時器，耦接頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第二計時信號；或閘電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至第二計時器的輸出端接收第二計時信號，該第二輸入端接收頻率信號；第二RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其設定端耦接至第一計時器接收第一計時信號，其重置端耦接或閘電路的輸出端，該第二RS正反器基於第一計時信號和或閘電路的輸出信號輸出定時信號。
  5. 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，一次側功率開關，二次側功率開關，一次側控制器，二次側控制器，耦合裝置，該變壓器包括一次側繞組，二次側繞組和第三繞組，該一次側繞組與一次側功率開關耦接，該二次側繞組與二次側功率開關耦接，該耦合裝置具有輸入側和輸出側，該二次側控制器控制該耦合裝置的輸入側，從而在該耦合裝置的輸出側產生頻率控制信號，該一次側控制器提供閘極信號控制一次側功率開關的通斷，其中該一次側控制器包括：峰值電流產生器，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號，該峰值電流產生器在輸出端產生峰值電流信號； 電流比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收反映流過一次側繞組的電流的電流檢測信號，第二輸入端耦接至峰值電流產生器接收峰值電流信號，基於該電流檢測信號和峰值電流信號，該電流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，該第二輸入端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該頻率控制信號和該峰值電流控制信號，該邏輯電路在其輸出端輸出閘極信號，以控制一次側功率開關的導通和斷開。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該二次側控制器包括：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徵輸出電壓的回饋信號，第二輸入端接收電壓基準信號，基於第一回饋信號和電壓基準信號，該誤差放大器在輸出端輸出誤差放大信號；誤差比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至誤差放大器的輸出端接收誤差放大信號，第二輸入端耦接調變信號，基於誤差放大信號和調變信號，該誤差比較器在輸出端輸出第一比較信號；第四開關，具有第一端、第二端和控制端，其中該控制端耦接至誤差比較器的輸出端接收第一比較信號，該第 二端接二次側參考地，基於第一比較信號，該第四開關被導通或被關斷；其中該耦合裝置的輸入側耦接在輸出埠和第四開關的第一端之間，在其輸出側提供頻率控制信號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該邏輯電路包括：振盪器，輸出固定頻率的時鐘信號；選擇電路，具有第一輸入端，第二輸入端和輸出端，該第一輸入端耦接至振盪器接收時鐘信號，該第二輸入端耦接至誤差比較器接收頻率信號，當頻率信號小於時鐘信號時，該選擇電路輸出頻率信號，當頻率信號大於或等於時鐘信號時，該選擇電路輸出時鐘信號；第一RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其中該設定端耦接至選擇電路的輸出端，該重置端耦接至峰值電流比較器的輸出端接收峰值電流控制信號，基於該選擇電路的輸出信號和該峰值電流控制信號，該第一RS正反器在其輸出端輸出該閘極信號。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該峰值電流產生器包括：第一開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接具有峰值電流信號最大值的電壓值的最大值位準信號，該控制端耦接頻率控制信號；週期計時單元，具有輸入端和輸出端，該輸入端接收頻率控制信號，基於頻率控制信號，該週期計時單元在輸 出端輸出定時信號；第二開關，具有第一端、第二端和控制端，該第一端耦接至第一開關的第二端，該控制端耦接至週期計時單元的輸出端接收定時信號；第三開關，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關的第二端，該第二端耦接具有峰值電流信號最小值的電壓值的最小值位準信號；第一電容，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第一開關和第二開關的連接點，該第二端接參考地，其中第一電容兩端的電壓信號為該峰值電流信號；第一電流源，具有第一端和第二端，該第一端耦接至第二開關和第三開關的連接點，該第二端連接至參考地。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的隔離式電壓轉換電路，其中，該週期計時單元包括：第一計時器，接收頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第一計時信號；第二計時器，耦接頻率控制信號，並基於頻率控制信號輸出第二計時信號；或閘電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第一輸入端耦接至第二計時器的輸出端接收第二計時信號，該第二輸入端接收頻率信號；第二RS正反器，具有設定端、重置端和輸出端，其設定端耦接至第一計時器接收第一計時信號，其重置端耦接或閘電路的輸出端，該第二RS正反器基於第一計時信 號和或閘電路的輸出信號輸出定時信號。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的隔離式電壓轉換電路，其中：當隔離式電壓轉換電路的開關頻率大於第一頻率臨限值，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流最大值開始線性減小；當隔離式電壓轉換電路的開關頻率處於第一頻率臨限值和第二頻率臨限值之間時，峰值電流信號被固定於峰值電流中間值；當隔離式電壓轉換電路的開關頻率處於第二頻率臨限值和第三頻率臨限值之間時，峰值電流信號隨著開關頻率的減小從峰值電流中間值開始線性減小；當隔離式電壓轉換電路開關頻率小於第三頻率臨限值時，峰值電流信號被固定於峰值電流最小值。
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