TWI496396B - 隔離式電源轉換器電路及其中之控制電路與控制方法 - Google Patents

Description

隔離式電源轉換器電路及其中之控制電路與控制方法

本發明係有關一種隔離式電源轉換器電路及其控制方法；特別是指一種降低待機消耗功率的隔離式電源轉換器電路及其控制方法。

第1A圖顯示一種典型的隔離式電源轉換器電路100示意圖。如第1A圖所示，待整流電壓Vac例如為直流或交流電壓，經由整流電路101整流後，產生輸入電壓Vin。整流電路101例如為橋式整流電路。隔離式電源轉換器電路100利用其中之變壓器電路102接收輸入電壓Vin，轉換為輸出電壓Vout。其中，隔離式電源轉換器電路100包含前述變壓器電路102、功率開關103、控制電路105、電流感測電路106、與電壓感測電路107。控制電路105根據電流感測電路106所產生的電流感測訊號CS與電壓感測電路107所產生的電壓感測訊號COMP，產生驅動訊號GATE，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。變壓器電路102包括第一繞組W1、第二繞組W2、及第三繞組W3。其中，第二繞組耦接至接地電位，而第一繞組W1與第三繞組W3共同耦接至參考電位，電壓感測電路107根據第三繞組W3感應第二繞組W2產生之輸出電壓Vout，產生電壓感測訊號COMP。

第2A圖顯示另一種隔離式電源轉換器電路200示意圖。其中，控制電路205根據電流感測電路106所產生的電流感測訊號CS與電壓感測訊號COMP，產生驅動訊號GATE，以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。但與第1A圖所示之先前技術不同之處在於，電壓感測電路207耦接於變壓器電路202之第二繞組W2的輸出端，直接感測輸出電壓Vout，利用光耦合器電路204，將電壓感測電路207感測輸出電壓Vout的結果，光學轉換為電壓感測訊號COMP，輸入控制電路205。

比較第1A圖與第2A圖兩種先前技術，第1A圖顯示之先前 技術由於不是直接感測輸出電壓Vout，因此其控制的準確度較低，但其優點是：利用變壓器繞組感應輸出電壓Vout，產生電壓感測訊號COMP的方式，於隔離式電源轉換器電路100處於待機狀態、或是負載電路處於輕載時(即輸出電壓Vout維持於某位準而不被消耗降低時)，隔離式電源轉換器電路100所消耗的功率較低，請參閱第1B圖，顯示隔離式電源轉換器電路100處於待機狀態，且待整流電壓Vac介於80至260V間，隔離式電源轉換器電路100所消耗的待機功率Pstb，只有數毫瓦(mW)。另一方面，第2A圖顯示之先前技術，由於是直接感測輸出電壓Vout，因此其控制的準確度較高，但利用光耦合器電路204，將電壓感測電路207感測輸出電壓Vout的結果，光學轉換為電壓感測訊號COMP，於隔離式電源轉換器電路200處於待機狀態、或是負載電路處於輕載時，隔離式電源轉換器電路200所消耗的功率遠較為高，請參閱第2B圖，顯示隔離式電源轉換器電路200處於待機狀態，且待整流電壓Vac介於90至390V間，隔離式電源轉換器電路200所消耗的待機功率Pstb，則高達數十毫瓦(mW)。

先前技術隔離式電源轉換器電路200中，流經光耦合器電路204的電流，於隔離式電源轉換器電路200處於待機狀態，或是負載電路處於輕載時較高；而於隔離式電源轉換器電路200處於正常操作狀態時較低。第2C圖顯示流經光耦合器電路204的電流(即光耦合電流Iopt)與輸出電壓Vout的關係，當輸出電壓Vout低於電壓位準VL時，代表：或是因為電路處於啟動狀態、或是因為負載電路消耗電能使輸出電壓Vout降低，因此隔離式電源轉換器電路200必須正常操作，以提供電能予負載電路來提高輸出電壓Vout，此時光耦合電流Iopt較低，其所消耗功率較低；而當輸出電壓Vout高於電壓位準VL時，代表輸出電壓Vout已足夠，因此隔離式電源轉換器電路200處於待機狀態，不需進行轉換操作來提供電能予負載電路，此時光耦合電流Iopt較高，其所消耗功率較高。以上對光耦合電流Iopt的安排方式，是為了可以在隔離式電源轉換器電路200啟動初期，使電路正常操作所致，因為光耦合器電路204之電源來自輸出電壓Vout，而在隔離式電源轉換器電路200啟動初期，輸出電壓Vout尚低，故在啟動初期不能提供較高的光耦合電流Iopt，只能安排成：使較低的輸出電壓Vout對應於 較低的光耦合電流Iopt、較高的輸出電壓對應於較高的光耦合電流Iopt，這樣才能根據光耦合電流Iopt來進行回授控制，而接受電壓感測訊號COMP的控制電路205也才能辨識輸出電壓Vout的對應狀態。

有鑑於第1A圖先前技術的控制準確度問題、以及第2A圖先前技術的待機功耗問題，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種隔離式電源轉換器電路及其控制方法，其可達成較高的控制準確度，又可以降低待機功率。

與本案相關的前案有本案相同申請人所申請的US 2011/0018590。

就其中一觀點言，本發明提供了一種隔離式電源轉換器電路，包含：一變壓器電路，包括一第一繞組與一第二繞組，該變壓器電路用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一功率開關電路，與該第一繞組耦接，用以根據一驅動訊號而操作，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；一光耦合器電路，具有一第一光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一回授訊號；以及一控制電路，分別與該功率開關電路及該光耦合器電路耦接，用以根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該控制電路包括：一區分電路，用以直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及一驅動訊號產生電路，根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該隔離式電源轉換器電路具有正常操作狀態與待機狀態，於該隔離式電源轉換器電路處於待機狀態時，該光耦合器電路之光耦合電流低於該隔離式電源轉換器電路處於正常狀態時該光耦合器電路之最大光耦合電流。

就另一觀點言，本發明提供一種隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該隔離式電源轉換器電路包含一變壓器電路，該變壓器電路包括一第一繞組與一第二繞組並用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一功率開關電路，與該第一繞組耦接；一光耦合器電路，具有一光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一回授訊號，所述控制電路包含：一區分電路，用以直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區 分訊號；以及一驅動訊號產生電路，分別與該功率開關電路及該光耦合器電路耦接，用以根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生一驅動訊號驅動該功率開關電路，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓。

在其中一種實施型態中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，該驅動訊號產生電路根據該回授訊號產生該驅動訊號；而於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，該驅動訊號產生電路停止操作或停止根據回授訊號產生該驅動訊號，其中該第二預設電壓不小於該第一預設電壓。

在其中一種實施型態中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞增，於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞減。

在其中一種實施型態中，該變壓器電路更包括一第三繞組，與該第一繞組共同耦接至一參考電位，用以感測該輸出電壓，而產生一第三繞組訊號；且該區分電路包括一第一電位判斷電路，與該第三繞組耦接，用以根據該第三繞組訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，產生該區分訊號。

在其中一種實施型態中，上述第一電位判斷電路或上述驅動訊號產生電路還與該光耦合器電路耦接，用以產生一去能訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時使該第一光耦合器不導通。

在其中一種實施型態中，該光耦合器電路更包含一第二光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一待機訊號。

在其中一種實施型態中，該區分電路包括一致能電路，與前述實施型態中之第二光耦合器耦接，用以根據該待機訊號或其相關訊號，產生一致能訊號作為該區分訊號。

在其中一種實施型態中，該第一光耦合器於該輸出電壓大於該第二預設電壓時不導通。

在其中一種實施型態中，該光耦合器電路更包括一第二電位判斷電路，用以於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，使該第一光耦合器不導通。

在其中一種實施型態中，該光耦合器電路更包括一電流判斷 電路，用以於該第一光耦合器之光耦合電流大於一預設電流時，使該第一光耦合器在一段時間內不導通。

在其中一種實施型態中，該第一光耦合器之光耦合電流在正常操作狀態時隨輸出電壓遞增，該第二光耦合器之光耦合電流亦隨輸出電壓遞增，或在輸出電壓相對較低時隨輸出電壓遞增，但在輸出電壓相對較高時隨輸出電壓遞減。

就另一觀點言，本發明提供一種隔離式電源轉換器電路控制方法，包含：以一驅動訊號驅動一隔離式電源轉換器電路，將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；根據該輸出電壓，以光耦合方式產生一第一光耦合電流，以產生一回授訊號；直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該隔離式電源轉換器電路具有正常操作狀態與待機狀態，於該隔離式電源轉換器電路處於待機狀態時，該第一光耦合電流低於該隔離式電源轉換器電路處於正常狀態時之最大第一光耦合電流。

在其中一種實施型態中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，根據該回授訊號產生該驅動訊號；而於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，不根據回授訊號產生該驅動訊號，其中該第二預設電壓不小於該第一預設電壓。

在其中一種實施型態中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，該第一光耦合電流隨該輸出電壓增加而遞增，於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，該第一光耦合電流隨該輸出電壓增加而遞減。

在其中一種實施型態中，該方法更包含：判斷該輸出電壓之電位以產生該區分訊號。

在其中一種實施型態中，該方法更包含：於該輸出電壓大於該第二預設電壓時停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流。

在其中一種實施型態中，該方法更包含：根據該輸出電壓，以光耦合方式產生一第二光耦合電流，以產生一待機訊號。

在其中一種實施型態中，該區分訊號係根據該待機訊號而產生。

在其中一種實施型態中，該方法更包含：於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流。

在其中一種實施型態中，該方法更包含：於該第一光耦合器之光耦合電流大於一預設電流時，在一段時間內停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流。

在其中一種實施型態中，該第二光耦合電流宜低於該第一光耦合電流之最大值。

在其中一種實施型態中，該第一光耦合電流在正常操作狀態時隨輸出電壓遞增，該第二光耦合電流亦隨輸出電壓遞增，或在輸出電壓相對較低時隨輸出電壓遞增，但在輸出電壓相對較高時隨輸出電壓遞減。

100,200,300,400,500,600,700,800A,800B,900,1000‧‧‧隔離式電源轉換器電路

101‧‧‧整流電路

102,202‧‧‧變壓器電路

103‧‧‧功率開關

105,205,305,405,505,605,705,805,1005‧‧‧控制電路

106‧‧‧電流感測電路

107,207,607,707,807,1007‧‧‧電壓感測電路

204,304,404,504,604,704,804,904,1004‧‧‧光耦合器電路

303,1003‧‧‧功率開關電路

3051‧‧‧區分電路

4051,5051,6051,7051,8051,8045‧‧‧電位判斷電路

4052,5052,6052,7052,8052,10052‧‧‧驅動訊號產生電路

7041,7059,8041,8042,10041‧‧‧光耦合器

7042,8043,8044,10042‧‧‧光耦合器驅動電路

8053‧‧‧致能電路

8054,8055,10054‧‧‧光耦合訊號連接器電路

8056‧‧‧脈衝訊號產生電路

9045‧‧‧電流判斷電路

COMP‧‧‧電壓感測訊號

CS‧‧‧電流感測訊號

GATE‧‧‧驅動訊號

Iopt,Iopt1,Iopt2-1,Iopt2-2‧‧‧光耦合電流

Pstb‧‧‧待機功率

R1‧‧‧電阻

S1‧‧‧開關

Vac‧‧‧待整流電壓

Vin‧‧‧輸入電壓

VL‧‧‧負載電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vp‧‧‧內部電壓

Vprd1,Vprd2‧‧‧預設電壓

Vrp‧‧‧反轉參考訊號

W1‧‧‧第一繞組

W2‧‧‧第二繞組

W3‧‧‧第三繞組

第1A圖顯示一種典型的隔離式電源轉換器電路100示意圖。

第2A圖顯示另一種隔離式電源轉換器電路200示意圖。

第1B與2B圖顯示隔離式電源轉換器電路100與200處於待機狀態所消耗的待機功率Pstb。

第2C圖顯示流經光耦合器電路204的電流(即光耦合電流Iopt)與輸出電壓Vout的關係。

第3圖顯示本發明第一個實施例。

第4圖顯示本發明概念應用於第一個實施例時，流經光耦合器電路304中的光耦合電流Iopt與輸出電壓Vout的關係。

第5圖顯示本發明第二個實施例。

第6圖顯示本發明第三個實施例。

第7圖顯示本發明第四個實施例。

第8圖顯示本發明第五個實施例。

第9A-9B圖顯示本發明第六、七個實施例。

第10圖顯示光耦合電流Iopt1及Iopt2-1,Iopt2-2與輸出電壓Vout的關係。

第11圖顯示本發明第八個實施例。

第12A-12D圖顯示本發明第九至十二個實施例。

第13圖顯示本發明第十三個實施例。

第14A-14C圖顯示本發明第十四至十六個實施例。

請參閱第3圖，顯示本發明的第一個實施例。如第3圖所示，隔離式電源轉換器電路300包含變壓器電路202、功率開關電路303、光耦合器電路304、以及控制電路305。變壓器電路202包括第一繞組W1與第二繞組W2，用以將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。功率開關電路303與第一繞組W1耦接，用以根據驅動訊號，操作其中的功率開關，進而將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout。光耦合器電路304與第二繞組W2耦接，用以根據輸出電壓Vout，產生回授訊號。控制電路305分別與功率開關電路303及光耦合器電路304耦接，用以根據回授訊號，產生上述驅動訊號。其中，控制電路305包含一區分電路3051，用以判斷回授訊號的狀態而產生區分訊號(所謂「判斷回授訊號的狀態」包括使用任何資訊來進行判斷，不限於必須直接偵測回授訊號。舉例而言，根據輸出電壓Vout或相關於輸出電壓Vout的訊號，就是其中一種判斷回授訊號狀態的方式；當然，直接根據回授訊號或其相關訊號的狀態來進行判斷，也是其中一種判斷回授訊號狀態的方式)。為何需要區分電路，將參閱第4圖來作說明；區分電路的實施例，則將以後述實施例來舉例。

請同時參閱第4圖，顯示本發明概念應用於第一個實施例時，流經光耦合器電路304中的光耦合電流Iopt與輸出電壓Vout的關係。光耦合電流Iopt包含一般回授訊號的部分與待機訊號的部分，其中，當輸出電壓Vout不大於預設電壓Vprd1時，光耦合電流Iopt為一般回授訊號(如圖中細實線所示意)，而當輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，光耦合電流Iopt為待機訊號(如圖中粗實線所示意)。因光耦合器電路304所產生的回授訊號對應於光耦合電流Iopt，因此第4圖所示的關係亦可視為光耦合器電路304所產生的回授訊號與輸出電壓Vout的關係。亦即，在光耦合電流Iopt為一般回授訊號時，控制電路305根據光耦合器電路304所產生的回授訊號 而產生驅動訊號，控制功率開關電路303，將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout；而當光耦合電流Iopt為待機訊號時，則控制電路305不根據光耦合器電路304所產生的回授訊號而產生驅動訊號控制功率開關電路303，或停止或間歇性停止功率開關電路303之操作，使隔離式電源轉換器電路300進入待機狀態。其中，預設電壓Vprd2不小於第一預設電壓Vprd1，預設電壓Vprd2亦可以等於預設電壓Vprd1。以上安排方式中，由於待機狀態時降低了光耦合電流Iopt，故可以降低功耗。

然而，由於相同的光耦合電流Iopt可能對應於不同的輸出電壓Vout，因此控制電路305包含區分電路3051，其作用是區分光耦合器電路304所產生的回授訊號，對應於輸出電壓Vout的哪個狀態，包括啟動狀態，一般操作狀態，待機狀態，或只區分其中之某兩狀態，乃視實際需要而定。區分電路3051有種種實施方式，以後述實施例來舉例說明。本發明的重點在於區分電路3051的設計，至於如何控制光耦合電流Iopt成為第4圖的波形，則不舉太多實施例說明，可參閱本案相同申請人所申請的US 2011/0018590。

請參閱第5圖，顯示本發明的第二個實施例。如第5圖所示，隔離式電源轉換器電路400中，變壓器電路102除了第一繞組W1與第二繞組W2外，更包括第三繞組W3，與第一繞組W1共同耦接至參考電位，用以感測輸出電壓Vout，而產生繞組訊號。且控制電路405包括電位判斷電路4051與驅動訊號產生電路4052。其中，電位判斷電路4051與第三繞組W3耦接，用以根據繞組訊號，產生區分訊號，於輸出電壓Vout不大於預設電壓Vprd1時，使驅動訊號產生電路4052根據回授訊號而產生驅動訊號，而於輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，使驅動訊號產生電路4052停止操作(或停止根據回授訊號操作、但仍輸出預設的訊號)，於是隔離式電源轉換器電路400進入待機狀態。

請參閱第6圖，顯示本發明的第三個實施例。與第二個實施例相似，在隔離式電源轉換器電路500中，變壓器電路102皆具有第三繞組W3，根據輸出訊號Vout，產生繞組訊號。控制電路505包括電位判斷電路5051與驅動訊號產生電路5052。其中，電位判斷電路5051分別與第三繞組 W3及驅動訊號產生電路5052耦接，用以根據繞組訊號，產生區分訊號。與第二個實施例不同的是，如第6圖所示，當電位判斷電路5051判斷輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，電位判斷電路5051例如但不限於還產生去能訊號，輸入光耦合器電路504(如圖中虛線所示意)，以使光耦合器電路504不導通，如此可以進一步降低功耗。

需說明的是，所謂輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2，端視輸出電壓Vout的正負端極性而定。例如，當輸出電壓Vout為正電壓時，輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2，指正的輸出電壓Vout高於正的預設電壓Vprd2；而當輸出電壓Vout為負電壓時，輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2，則指負的輸出電壓Vout之絕對值高於預設電壓Vprd2之絕對值，以此類推本發明中電壓相互間大於/小於與高於/低於的關係。

第7圖顯示本發明第四個實施例。如第7圖所示，隔離式電源轉換器電路600包含變壓器電路102、功率開關電路303、光耦合器電路604、控制電路605、以及電壓感測電路607。本實施例意在顯示：若輸出電壓Vout較高而光耦合器電路604不宜直接與輸出電壓Vout相連接時，可透過電壓感測電路607來偵測輸出電壓Vout。此外，去能訊號不必須由電位判斷電路6051產生，亦可由驅動訊號產生電路6052根據區分訊號來產生。

第8圖顯示本發明第五個實施例。如第8圖所示，隔離式電源轉換器電路700包含變壓器電路102、功率開關電路303、光耦合器電路704、電壓感測電路707、以及控制電路705。在本實施例中，光耦合器電路704包括光耦合器7041與光耦合器驅動電路7042。其中，電壓感測電路707根據輸出電壓Vout，產生電壓感測訊號；而光耦合器驅動電路7042根據電壓感測訊號，驅動光耦合器7041，以產生回授訊號。控制電路705包括電位判斷電路7051與驅動訊號產生電路7052。其中，電位判斷電路7051例如但不限於如圖所示之比較器、運算放大器或轉導放大器電路(因三者相似，以下統稱為比較電路)，與第三繞組W3耦接，用以比較繞組訊號與反轉參考訊號Vrp，並根據比較結果，產生區分訊號。其中，反轉參考訊號Vrp的設定，目的在於區分輸出電壓Vout是否小於預設訊號Vprd1或大於預設訊號Vprd2，因此反轉參考訊號Vrp的數值可設定為對應於預設訊號Vprd1或 預設訊號Vprd2兩者之一、或對應於兩者之間。驅動訊號產生電路7052與電位判斷電路7051耦接，並根據區分訊號以產生驅動訊號。除上述外，比較電路的輸出一方面可作為區分訊號、另方面可作為去能訊號(亦可由驅動訊號產生電路產生去能訊號)。舉例而言，如圖所示，去能訊號可經由另一個低電流的光耦合器7059輸出到二次側以停止或降低產生回授訊號之光耦合器7041的電流。其中，光耦合器7059輸出的去能訊號可以是數位信號，並不需要產生精準的類比訊號，因此可選擇只產生例如但不限於很低的光耦合電流，以降低待機消耗功率。除此方式之外，參照圖示可知，比較電路的輸出透過電阻R1而連接至參考地電位，而光耦合器7041的輸出電晶體例如耦接於內部電壓Vp與電阻R1間，因此當電阻R1上的跨壓大致等於或高於內部電壓Vp時，光耦合器7041的輸出電晶體便不導通，從此點觀之，電阻R1上的跨壓也可視為去能訊號，其雖並未完全關閉光耦合器7041，但也使光耦合電流Iopt成為零電流或接近零電流，也部份降低了光耦合器電路704待機狀態時的消耗功率。

第9A圖顯示本發明第六個實施例。如第9A圖所示，隔離式電源轉換器電路800A包含變壓器電路102、功率開關電路303、光耦合器電路804、控制電路805、以及電壓感測電路807。在本實施例中，光耦合器電路804包括光耦合器8041及8042、光耦合器驅動電路8043及8044、與電位判斷電路8045。其中，電壓感測電路807根據輸出電壓Vout，產生電壓感測訊號。電位判斷電路8045根據電壓感測訊號，產生判斷訊號。當輸出電壓Vout不大於預設電壓Vprd1、表示需要正常操作時，判斷訊號使開關S1導通，於是光耦合器驅動電路8043可根據電壓感測訊號，驅動光耦合器8041，以產生回授訊號；且判斷訊號也使光耦合器驅動電路8044不導通、或以其他方式控制光耦合器驅動電路8044，以使光耦合器8042不輸出待機訊號、或光耦合器8042輸出的待機訊號顯示應當進行正常操作。當輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，電位判斷電路8045產生的判斷訊號使光耦合器驅動電路8044驅動光耦合器8042，以產生待機訊號，顯示應當進入待機狀態；且判斷訊號也使開關S1不導通，進而使光耦合器8041不導通，於是可節省光耦合器8041的功耗。其中，光耦合器8042的主要作用是在輸 出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時產生待機訊號，並不需要產生精準的回授訊號，因此可選擇只產生例如但不限於很低的光耦合電流，以降低待機消耗功率(參閱後述對第10圖的說明)。

本實施例中，控制電路805包括電位判斷電路8051、驅動訊號產生電路8052、與光耦合訊號連接電路8054及8055。其中，電位判斷電路8051，與第三繞組W3耦接，用以根據繞組訊號產生區分訊號。於輸出電壓Vout不大於預設電壓Vprd1時，區分訊號使得驅動訊號產生電路8052經由光耦合訊號連接器電路8054，而根據光耦合器8041所產生的回授訊號，產生驅動訊號控制功率開關電路303，使隔離式電源轉換器電路800A正常操作；而於輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，區分訊號使得驅動訊號產生電路8052根據光耦合訊號連接器電路8055的輸出訊號(即確認待機訊號)而操作，此時隔離式電源轉換器電路800A進入待機狀態。

第10圖舉例顯示前述第六個實施例中，流經光耦合器8041中的光耦合電流Iopt1及流經光耦合器8042中的光耦合電流Iopt2-1或Iopt2-2與輸出電壓Vout的關係。於輸出電壓Vout不大於預設電壓Vprd1時，根據光耦合器8041之光耦合電流Iopt1(如圖中細實線所示意)，產生回授訊號，並據以產生驅動訊號；而於輸出電壓Vout大於預設電壓Vprd2時，光耦合器8041被關閉，因此光耦合電流Iopt1為零而不消耗功率。另一方面，光耦合器8042之光耦合電流可為圖中所示的波形Iopt2-1(如圖中粗實線所示意)或Iopt2-2(如圖中粗虛線所示意)，兩者都可設計成僅為極低的電流量，在前者(Iopt2-1)狀況下，光耦合器8042之光耦合電流為類似第4圖的反轉形式(亦即在輸出電壓Vout較低時隨輸出電壓遞增，但在輸出電壓Vout較高時隨輸出電壓遞減)，雖然其相同的低位準可能對應於不同的輸出電壓Vout，但可根據電位判斷電路8051所產生的區分訊號來區分，因此第9A圖中隔離式電源轉換器電路800A可正確地進入待機狀態。附帶需說明的是，當光耦合器8042的工作電壓(或電源)來自輸出電壓Vout時，由於輸出電壓Vout較低時光耦合器8042會自然產生Iopt2-1波形左方的部分，因此光耦合器驅動電路8044僅需要根據電位判斷電路8045的輸出來產生Iopt2-1波形右方的部分，而不必須實際感測輸出電壓Vout，故圖中僅繪示 將電壓感測訊號提供給光耦合器驅動電路8043，但不需要提供給光耦合器驅動電路8044。不過，當然，如使光耦合器驅動電路8044根據電壓感測訊號來產生波形Iopt2-1，自也可行。在後者(Iopt2-2)狀況下，光耦合器8042之光耦合電流為正常的形式(亦即隨輸出電壓Vout遞增)，雖然其在輸出電壓Vout較高(待機狀態)時消耗的功率高於輸出電壓Vout較低(正常操作)時，但因為光耦合器8042的主要作用是產生待機訊號而非精準的回授訊號，因此在待機狀態可以只需要產生極低的光耦合電流，亦即光耦合器8042的最大電流遠低於光耦合器8041的最大電流。因為待機狀態時，主要消耗功率的光耦合器8041已被關閉，因此整體電路可節省功耗。

以上各實施例中之電位判斷電路對應於第3圖中之區分電路3051，但區分電路不必須以電位判斷電路的形式實施，請參閱第9B圖。

第9B圖顯示本發明第七個實施例，其與第六個實施例不同的是，在本實施例中，省略了電位判斷電路8051，且也不需要第三繞組，而控制電路805中包括驅動訊號產生電路8052、致能電路8053與光耦合訊號連接電路8054及8055。致能電路8053根據光耦合訊號連接器電路8055輸出的確認待機訊號，以產生致能訊號，當需要進入待機狀態時，關閉(去能)驅動訊號產生電路8052，而當需要正常操作時，則致能驅動訊號產生電路8052。在本實施例中，致能電路8053對應於第3圖中之區分電路3051，而致能訊號對應於區分訊號。

第9A與9B圖電路可以組合，亦即控制電路805中可以既包含電位判斷電路8051、也包含致能電路8053，而致能電路8053可根據電位判斷電路8051輸出的區分訊號和光耦合訊號連接器電路8055輸出的確認待機訊號來綜合判斷，以產生致能訊號(參閱第11圖)。此情況下，電位判斷電路8051和致能電路8053中的任一者、或兩者之組合，可視為對應於第3圖中之區分電路3051。

第11圖顯示本發明第八個實施例。如第11圖所示，隔離式電源轉換器電路900包含變壓器電路102、功率開關電路303、光耦合器電路904、以及控制電路805。因為於待機狀態時，光耦合器8041會產生較高的電流，故在本實施例中，光耦合器電路904例如可以利用一電流判斷電 路9045，判斷該高電流狀態(例如判斷光耦合器8041之電流是否大於一預設電流)，而使光耦合器8042產生待機訊號，並進而關閉光耦合器8041使其不導通一段時間。此時間例如可為預設值，例如可由計數器或其他方式計時，或是，電流判斷電路9045可具有磁滯比較之類似性質。或者，關閉光耦合器8041之後，即不再根據光耦合器8041之電流來判斷，而可藉由其它方式(例如根據輸出電壓或其他繞組電壓)來判斷是否重新導通光耦合器8041。亦即，關閉光耦合器8041的判斷可根據是否發生高電流狀態，而重新導通光耦合器8041的判斷可根據時間或任何相關的資訊。當然，若在關閉光耦合器8041之後，仍繼續根據光耦合器8041之電流來判斷亦可，此情況下光耦合器8041將在導通與關閉兩者間震盪，雖較為耗能，但並非不可行。本實施例之電流判斷電路9045也可視為區分電路3051的一部分或一種判斷依據。總之，區分電路3051可以根據任何資訊來判斷回授訊號的狀態，例如但不限於根據輸出電壓Vout(例如第9B圖中電位判斷電路8045之判斷結果是根據輸出電壓Vout，該判斷結果傳送至致能電路8053)、根據輸出電壓Vout的相關訊號(例如第5-8,9A圖中電位判斷電路4051,5051,6051,7051,8051之判斷結果是根據第三繞組W3的電壓，而該電壓相關於輸出電壓Vout)、或根據回授訊號的本身(例如第11圖中電流判斷電路9045之判斷結果是根據光耦合器8041之電流，亦即根據回授訊號的本身)。

第12A-12D圖顯示本發明第九至十二個實施例，顯示致能電路8053更具體的實施例。如第12A圖所示之第九個實施例，致能電路8053例如但不限於為「或」邏輯閘，用以將區分訊號(在此主要是區分啟動狀態與非啟動狀態)與光耦合訊號連接器電路8055的輸出訊號(確認待機訊號)，作「或」邏輯運算，產生致能訊號，以使驅動訊號產生電路8052，根據光耦合器8042所產生之待機訊號，產生驅動訊號，以降低待機狀態時的消耗功率。第12B-12D圖顯示致能電路8053三種不同的實施例，可依整體電路的需要而選擇內含遲滯，延遲計時，狀態記憶，邊緣觸發等功能。如第12B-12D圖所示之第十至十二個實施例，致能電路8053例如但不限於為包含脈衝訊號產生電路8056與「或」邏輯閘之電路，或為包含正反器及磁滯訊號產生電路的電路。以上致能電路8053的諸實施例僅為舉例而非限制，例如，致能 電路8053亦可僅根據確認待機訊號來產生致能訊號。

第13圖顯示本發明第十三個實施例，顯示第十個實施例中脈衝訊號產生電路8056更具體的實施例，其例如但不限於包含具有延遲時間T之反相器及如圖所示之邏輯閘、二極體、磁滯訊號產生電路、RC電路、及反相器所組成之電路。

第14A-14C圖顯示本發明第十四至十六個實施例，顯示電位判斷電路4051、5051、6051、8051、與8045更具體的實施例。如第14A-14C圖所示，電位判斷電路4051、5051、6051、8051、與8045例如為包含比較電路，根據繞組訊號與反轉參考訊號Vrp，產生區分訊號。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，各實施例中圖示直接連接的兩電路或元件間，可插置不影響主要功能的其他電路或元件(如開關等)，故用語「耦接」應包含直接與間接連接；又例如，圖示非直接連接的兩電路或元件間，亦可省略不影響主要功能的其他電路或元件(如電壓感測電路在某些應用中可省略，光耦合訊號連接器電路亦然)；再例如，區分電路不必須設置在控制電路之內，亦可為獨立的電路；又如，數位訊號高低位準所代表的意義可以互換，僅需對應修改電路對訊號的處理方式；再如，比較電路的輸入端正負可以互換，僅需對應修正電路的訊號處理方式即可。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。

101‧‧‧整流電路

202‧‧‧變壓器電路

300‧‧‧隔離式電源轉換器電路

303‧‧‧功率開關電路

304‧‧‧光耦合器電路

305‧‧‧控制電路

3051‧‧‧區分電路

Vac‧‧‧待整流電壓

Vin‧‧‧輸入電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

W1‧‧‧第一繞組

W2‧‧‧第二繞組

Claims (26)

1. 一種隔離式電源轉換器電路，包含：一變壓器電路，包括一第一繞組與一第二繞組，該變壓器電路用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一功率開關電路，與該第一繞組耦接，用以根據一驅動訊號而操作，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；一光耦合器電路，具有一第一光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一回授訊號；以及一控制電路，分別與該功率開關電路及該光耦合器電路耦接，用以根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該控制電路包括：一區分電路，用以直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及一驅動訊號產生電路，根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該隔離式電源轉換器電路具有正常操作狀態與待機狀態，於該隔離式電源轉換器電路處於待機狀態時，該光耦合器電路之光耦合電流低於該隔離式電源轉換器電路處於正常狀態時該光耦合器電路之最大光耦合電流；其中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，該驅動訊號產生電路根據該回授訊號產生該驅動訊號；而於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，該驅動訊號產生電路停止操作或停止根據回授訊號產生該驅動訊號，其中該第二預設電壓不小於該第一預設電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該區分電路包括一第一電位判斷電路，用以於該輸出電壓不大於該第一預設電壓時，使該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞增，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，使該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞減。
3. 如申請專利範圍第2項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該變壓器電路更包括一第三繞組，與該第一繞組共同耦接至一參考電位，用以感測該輸出電壓，而產生一第三繞組訊號；且該第一電位判斷電路，與該第 三繞組耦接，用以根據該第三繞組訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，產生該區分訊號。
4. 如申請專利範圍第2項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該第一電位判斷電路或該驅動訊號產生電路還與該光耦合器電路耦接，用以產生一去能訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時使該第一光耦合器不導通。
5. 一種隔離式電源轉換器電路，包含：一變壓器電路，包括一第一繞組與一第二繞組，該變壓器電路用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一功率開關電路，與該第一繞組耦接，用以根據一驅動訊號而操作，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；一光耦合器電路，具有一第一光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一回授訊號；以及一控制電路，分別與該功率開關電路及該光耦合器電路耦接，用以根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該控制電路包括：一區分電路，用以直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及一驅動訊號產生電路，根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生該驅動訊號；其中該隔離式電源轉換器電路具有正常操作狀態與待機狀態，於該隔離式電源轉換器電路處於待機狀態時，該光耦合器電路之光耦合電流低於該隔離式電源轉換器電路處於正常狀態時該光耦合器電路之最大光耦合電流；其中該光耦合器電路更包含一第二光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一待機訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該區分電路包括一致能電路，與該第二光耦合器耦接，用以根據該待機訊號或其相關訊號，產生一致能訊號作為該區分訊號。
7. 如申請專利範圍第5項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該第一光耦 合器於該輸出電壓大於一第二預設電壓時不導通。
8. 如申請專利範圍第7項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該光耦合器電路更包括一第二電位判斷電路，用以於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，使該第一光耦合器不導通。
9. 如申請專利範圍第7項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該光耦合器電路更包括一電流判斷電路，用以於該第一光耦合器之光耦合電流大於一預設電流時，使該第一光耦合器不導通一段時間。
10. 如申請專利範圍第5項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該第二光耦合器之最大光耦合電流低於該第一光耦合器之最大光耦合電流。
11. 如申請專利範圍第5項所述之隔離式電源轉換器電路，其中該第一光耦合器之光耦合電流在正常操作狀態時隨輸出電壓遞增，該第二光耦合器之光耦合電流亦隨輸出電壓遞增，或在輸出電壓相對較低時隨輸出電壓遞增，但在輸出電壓相對較高時隨輸出電壓遞減。
12. 一種隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該隔離式電源轉換器電路包含一變壓器電路，該變壓器電路包括一第一繞組與一第二繞組並用以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一功率開關電路，與該第一繞組耦接；一光耦合器電路，具有一光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一回授訊號，所述控制電路包含：一區分電路，用以直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及一驅動訊號產生電路，分別與該功率開關電路及該光耦合器電路耦接，用以根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生一驅動訊號驅動該功率開關電路，以將該輸入電壓轉換為該輸出電壓；其中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，該驅動訊號產生電路根據該回授訊號產生該驅動訊號；而於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，該驅動訊號產生電路停止操作或停止根據回授訊號產生該驅動訊號，其中該第二預設電壓不小於該第一預設電壓。
13. 如申請專利範圍第12項所述之隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該區分電路包括一第一電位判斷電路，用以於該輸出電壓不大於該第一 預設電壓時，使該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞增，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，該回授訊號隨該輸出電壓增加而遞減。
14. 如申請專利範圍第13項所述之隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該變壓器電路更包括一第三繞組，與該第一繞組共同耦接至一參考電位，用以感測該輸出電壓，而產生一第三繞組訊號；且該第一電位判斷電路，與該第三繞組耦接，用以根據該第三繞組訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，產生該區分訊號。
15. 如申請專利範圍第13項所述之隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該第一電位判斷電路或該驅動訊號產生電路還與該光耦合器電路耦接，用以產生一去能訊號，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時使該光耦合器不導通。
16. 如申請專利範圍第12項所述之隔離式電源轉換器電路之控制電路，其中該光耦合器電路更包含一第二光耦合器，與該第二繞組耦接，用以根據該輸出電壓，產生一待機訊號，且該區分電路包括一致能電路，與該第二光耦合器耦接，用以根據該待機訊號或其相關訊號，產生一致能訊號作為該區分訊號。
17. 一種隔離式電源轉換器電路控制方法，包含：以一驅動訊號驅動一隔離式電源轉換器電路，將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；根據該輸出電壓，以光耦合方式產生一第一光耦合電流，以產生一回授訊號；直接或間接判斷該回授訊號的狀態而產生一區分訊號；以及根據該區分訊號，而決定是否根據該回授訊號，產生該驅動訊號，其中該隔離式電源轉換器電路具有正常操作狀態與待機狀態，於該隔離式電源轉換器電路處於待機狀態時，該第一光耦合電流低於該隔離式電源轉換器電路處於正常狀態時之最大第一光耦合電流；其中，於該輸出電壓不大於一第一預設電壓時，根據該回授訊號產生該驅動訊號；而於該輸出電壓大於一第二預設電壓時，不根據回授訊號產生該驅動訊號，其中該第二預設電壓不小於該第一預設電壓。
18. 如申請專利範圍第17項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，其中於該輸出電壓不大於該第一預設電壓時，該第一光耦合電流隨該輸出電壓增加而遞增，於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，該第一光耦合電流隨該輸出電壓增加而遞減。
19. 如申請專利範圍第18項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，更包含：判斷該輸出電壓之電位以產生該區分訊號。
20. 如申請專利範圍第18項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，更包含：於該輸出電壓大於該第二預設電壓時停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流。
21. 如申請專利範圍第17項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，更包含：根據該輸出電壓，以光耦合方式產生一第二光耦合電流，以產生一待機訊號。
22. 如申請專利範圍第21項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，其中該區分訊號係根據該待機訊號而產生。
23. 如申請專利範圍第21項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，更包含：於該輸出電壓大於該第二預設電壓時，停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流。
24. 如申請專利範圍第21項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，更包含：於該第一光耦合器之光耦合電流大於一預設電流時，停止以光耦合方式產生該第一光耦合電流一段時間。
25. 如申請專利範圍第21項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，其中該第二光耦合電流低於該第一光耦合電流之最大值。
26. 如申請專利範圍第21項所述之隔離式電源轉換器電路控制方法，其中該第一光耦合電流在正常操作狀態時隨輸出電壓遞增，該第二光耦合電流亦隨輸出電壓遞增，或在輸出電壓相對較低時隨輸出電壓遞增，但在輸出電壓相對較高時隨輸出電壓遞減。