TWI504120B - 返馳式轉換器、控制返馳式轉換器的控制器和方法 - Google Patents

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TWI504120B TW102113296A TW102113296A TWI504120B TW I504120 B TWI504120 B TW I504120B TW 102113296 A TW102113296 A TW 102113296A TW 102113296 A TW102113296 A TW 102113296A TW I504120 B TWI504120 B TW I504120B
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Yun-Ning Xie
Jun Ren
Tie-Sheng Yan
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Description

返馳式轉換器、控制返馳式轉換器的控制器和方法
本發明係有關一種轉換器，特別是一種返馳式轉換器、控制返馳式轉換器的控制器和方法。
返馳式轉換器是一種將輸入電力轉換為輸出電力的開關供電電路，可以應用於交流/直流適配器或電池充電器等電子設備。由於電子設備在不同的工作模式下所搭載之負載大小可能不同。例如，當電子設備處於省電模式(例如，睡眠模式)時，僅需要為很少的電路模組提供電力，因此電子設備中的返馳式轉換器降低輸出功率。然而，即使在省電模式下，返馳式轉換器的控制電路本身仍然會消耗一部分電力。
本發明提供一種返馳式轉換器，包括：一變壓器，包含與一電源耦接的一初級繞組；以及一控制器，控制與該初級繞組串聯的一開關，其中，該控制器具有多種工作模式，包括一突發模式和一待機模式，在該突發模式下，該控制器產生一第一脈波組以導通或斷開該開關，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間由一第一參考信號决定，在該待機模式下，該控制器產生一第二脈波組以導通或斷開該開關，該第二脈波組中之每一脈波的持續時間由一第二參考信號决定。
本發明還提供一種返馳式轉換器之控制器，包括：一第一接腳，接收指示該返馳式轉換器的一輸出電壓的一回授電流信號；一第二接腳，接收一監測信號，指示流經該返馳式轉換器內之一變壓器的一初級繞組的一電流；以及一第三接腳，輸出一驅動信號以控制與該初級繞組串聯的一開關，該驅動信號根據該回授電流信號和該監測信號產 生，其中，該控制器具有多種工作模式，包括一突發模式和一待機模式，在該突發模式下，該驅動信號包括一第一脈波組，在該待機模式下，該驅動信號包括一第二脈波組，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間小於該第二脈波組中之每一脈波的持續時間。
本發明還提供一種一種控制返馳式轉換器工作於多種模式的方法，該多種模式包括一突發模式和一待機模式，包括：監測該返馳式轉換器的一輸出電壓；監測流經該返馳式轉換器內之一變壓器的一初級繞組的一電流；以及根據指示該輸出電壓的一回授電流信號和指示流經該初級繞組的該電流的一監測信號產生一驅動信號，以控制與該初級繞組串聯的一開關，其中，在該突發模式下，該驅動信號包括一第一脈波組，在該待機模式下，該驅動信號包括一第二脈波組，且其中，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間小於該第二脈波組中之每一脈波的持續時間。
100‧‧‧返馳式轉換器
102‧‧‧分壓器
104‧‧‧初級繞組
106‧‧‧次級繞組
108‧‧‧輔助繞組
110‧‧‧二極體
111‧‧‧電流監測器
112‧‧‧負載
114‧‧‧誤差放大器
116‧‧‧光耦合器
118‧‧‧開關
120‧‧‧控制器
122‧‧‧電容
124‧‧‧磁芯
130‧‧‧變壓器
200‧‧‧流程圖
202~226‧‧‧步驟
302‧‧‧模式控制單元
304‧‧‧反相器
306‧‧‧回授電流採樣單元
308‧‧‧選擇單元
310‧‧‧及閘
312‧‧‧或閘
314‧‧‧及閘
316‧‧‧RS正反器
320‧‧‧振盪器
322‧‧‧比較器
324‧‧‧比較器
330‧‧‧計數器
400‧‧‧信號波形圖
500‧‧‧信號波形圖
600‧‧‧流程圖
602~608‧‧‧步驟
700‧‧‧信號波形圖
800‧‧‧流程圖
802~808‧‧‧步驟
900‧‧‧信號波形圖
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為根據本發明一個實施例的返馳式轉換器的電路架構圖。
圖2所示為根據本發明一實施例之不同模式下之返馳式轉換器工作流程圖。
圖3所示為根據本發明一實施例用於控制返馳式轉換器之控制器的結構圖。
圖4所示為控制器在脈波寬度調變模式下的信號波形圖。
圖5所示為根據本發明一實施例之控制器在脈波頻率調變模式下的信號波形圖。
圖6所示為根據本發明一實施例之控制器在突發模式下的工作流程圖。
圖7所示為根據本發明一實施例之控制器在突發模式下的信號波形圖。
圖8所示為根據本發明一實施例之控制器在待機模式下的工作流程圖。
圖9所示為根據本發明一實施例之控制器在待機模式下的信號波形圖。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
圖1所示為根據本發明一個實施例的返馳式轉換器100的電路圖。返馳式轉換器100包括控制器120、變壓器130、開關118、二極體110、電容122。變壓器130包括與直流電源VBB 相連的初級繞組104、與負載112相連的次級繞組106以及輔助繞組108。開關118與初級繞組104串聯。二極體110與次級繞組106串聯。電容122與次級繞組106並聯。當控制器120導通開關118，電流流經初級繞組104，透過變壓器的磁芯124儲能。當控制器120斷開開關118，與次級繞組相連的二極體110被正向偏置，儲存於磁芯124中的能量透過次級繞組106釋放至電容122和負載112。誤差放大器114透過分壓器102監測返馳式轉換器100的輸出電壓VO ，並控制光耦合器116產生指示輸出電壓VO 的回授電流信號IFB。與開關118以及初級繞組104串聯的電流監測器111提供指示流經初級繞組104的電流的監測信號SEN。控制器120根據回授電流信號IFB和監測信號SEN產生驅動信號DRV以控制開關118，進而調整輸出電壓VO 。負載112的變化會影響輸出電壓VO 。當負載112變小，輸出電壓VO 增大，在誤差放大器114的控制下，光耦合器116產生的回授電流信號IFB增大。當負載112變大， 輸出電壓VO 减小，在誤差放大器114的控制下，光耦合器116產生的回授電流信號IFB减小。
控制器120的接腳包括接腳VSS、接腳FB(接腳FB可以認為是本發明實施例的第一接腳)、接腳GATE(接腳GATE可以認為是本發明實施例的第三接腳)、接腳VDD和接腳CS(接腳CS可以認為是本發明實施例的第二接腳)。接腳VSS連接到地，接腳FB接收回授電流信號IFB，接腳GATE輸出驅動信號DRV，接腳VDD與輔助繞組108耦接並為控制器120供電，接腳CS接收指示流經初級繞組104的電流的監測信號SEN。根據接腳FB接收的回授電流信號IFB的不同情況，控制器120可工作於多個不同的模式，包括脈波寬度調變(PWM)模式、脈波頻率調變(PFM)模式、突發(BURST)模式和待機(STANDBY)模式。在不同的模式下，驅動信號DRV具有不同的波形。
圖2所示為根據本發明一實施例之不同模式下之返馳式轉換器工作流程圖200。返馳式轉換器工作流程圖200示出了控制器120在各個模式之間的轉換條件。圖2將結合圖1進行描述。
如圖2所示，控制器120將回授電流信號IFB與臨限值I0 (臨限值I0 可以認為是本發明實施例的第一臨限值)、臨限值I1 (臨限值I1 可以認為是本發明實施例的第二臨限值)、臨限值I2 (臨限值I2 可以認為是本發明實施例的第三臨限值)進行比較以决定進入哪種工作模式，其中，臨限值I0 <臨限值I1 <臨限值I2 。
在步驟202中，控制器120監測回授電流信號IFB。如果回授電流信號IFB小於臨限值I0 ，則進行到步驟210。在步驟210中，控制器120斷開開關118。如果回授電流信號IFB小於臨限值I1 且大於臨限值I0 ，則進行到步驟208。在步驟208中，控制器120進入脈波寬度調變模式。在脈波寬度調變模式下，控制器120繼續監測回授電流信號IFB。如果因負載112减小導致回授電流信號IFB增大，且回授電流信號IFB大於臨限值I1 並小於臨限值I2 ，則進行到步驟206。在步驟206中，控制器120進入脈波頻率調變模式。在脈波頻率調變模式下，控制器120繼續監測回授電流信號IFB。如果回授電流信號IFB繼續增大， 且回授電流信號IFB大於臨限值I2 ，則進行到步驟204。在步驟204中，控制器120進入突發模式。
進入突發模式後，控制器120產生的驅動信號DRV包括多個脈波組(第一脈波組)，每個脈波組包括多個脈波(示於圖7)。在步驟216中，控制器120利用計數器(示於圖3)對脈波組的個數進行計數，並監測每個脈波組的持續時間。在步驟217中，控制器120根據計數值判斷脈波組的個數是否增加到一預設值C。若脈波組的個數增加到預設值C，則進行到步驟218，否則，進行到流程圖轉到步驟220。在步驟218中，將計數值重設為一初始值(例如，零)。之後進行到步驟224，控制器120進入待機模式。在步驟220中，控制器120判斷回授電流信號IFB是否小於臨限值I1 。如果回授電流信號IFB小於臨限值I1 ，則進行到步驟234，將計數值重設為初始值(例如，零)，然後返回步驟202。如果回授電流信號IFB大於等於臨限值I1 ，則進行到步驟222。在步驟222中，控制器120將一個脈波組的持續時間和一預設時間T進行比較，如果一個脈波組的持續時間大於預設時間T，則進行到步驟234，重設計數值，然後返回步驟202，否則流程圖200回到步驟216，繼續對脈波組計數。
進入待機模式後，在步驟226中，控制器120將回授電流信號IFB與臨限值I0 比較。若回授電流信號IFB小於臨限值I0 ，則進行到步驟202。否則，控制器120繼續保持在待機模式。突發模式和待機模式將在圖6~ 圖9中詳細描述。
圖3所示為根據本發明一實施例用於控制返馳式轉換器100之控制器120的結構圖。控制器120包括模式控制單元302、回授電流採樣單元306、計數器330、選擇單元308、比較器322、比較器324、反相器304、及閘310、或閘312、及閘314、RS正反器316和振盪器320。模式控制單元302將回授電流信號IFB與多個臨限值進行比較以决定進入哪種工作模式。控制器120的工作模式包括脈波寬度調變模式、脈波頻率調變模式、突發模式和待機模式。模式控制單元302產生選擇信號SEL、突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP、待機模式脈波輪廓信號STBGRP、 計數器重設信號RCNT和待機模式指示信號ENSTB。計數器330對突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP中的正緣計數，並被計數器重設信號RCNT重設。回授電流採樣單元306根據回授電流信號IFB產生電壓信號VEA0。電壓信號VEA0與回授電流信號IFB成反比。比較器322比較電壓信號VEA0與指示流經初級繞組104的電流的監測信號SEN。選擇單元308在選擇信號SEL的控制下選擇輸出第一參考信號REF1或第二參考信號REF2。第一參考信號REF1具有第一預設電壓。第二參考信號REF2具有第二預設電壓。第一參考信號REF1的電壓和第二參考信號REF2的電壓根據如下原則設置：第一參考信號REF1的電壓小於第二參考信號REF2的電壓、第一參考信號REF1的電壓小於在脈波寬度調變模式和脈波頻率調變模式下電壓信號VEA0的電壓、第一參考信號REF1的電壓大於在突發模式下電壓信號VEA0的電壓、第一參考信號REF1的電壓也大於在待機模式下電壓信號VEA0的電壓。比較器324比較選擇單元308的輸出信號與監測信號SEN。反相器304接收待機模式指示信號ENSTB並輸出反相後的信號。及閘310對反相器304的輸出信號和比較器322的輸出信號進行邏輯與操作。或閘312對及閘310的輸出信號和比較器324的輸出信號進行邏輯或操作。及閘314對或閘312的輸出信號、突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP以及待機模式脈波輪廓信號STBGRP進行邏輯與操作。振盪器320在電壓信號VEA0的作用下產生脈波信號PS。RS正反器316的R輸入端接收及閘314的輸出信號，RS正反器316的S輸入端接收脈波信號PS。RS正反器316的Q輸出端輸出驅動信號DRV用於控制開關118。
圖4所示為根據本發明一實施例之控制器120在脈波寬度調變模式下的信號波形圖400。圖4將結合圖3進行描述。若臨限值I0 <回授電流信號IFB<臨限值I1 ，則控制器120進入脈波寬度調變模式。在脈波寬度調變模式下，模式控制單元302將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯高電位，待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯高電位，待機模式指示信號ENSTB設為邏輯低電位，計數器重設信號RCNT設為邏輯低電位，選擇單元308選擇輸出第一參考信號REF1。振盪器320 輸出具有預設頻率的脈波信號PS到RS正反器316的S輸入端。在脈波信號PS中每個脈波的作用下，RS正反器的Q輸出端輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118(示於圖1)被導通，電流從電源VBB經初級繞組104和開關118流到地，監測信號SEN的電壓增大。
在脈波寬度調變模式下，第一參考信號REF1小於電壓信號VEA0。當監測信號SEN的電壓小於第一參考信號REF1的電壓時，監測信號SEN的電壓也小於電壓信號VEA0的電壓，因此，比較器322和比較器324均輸出邏輯高電位，及閘310輸出邏輯高電位，或閘312輸出邏輯高電位，及閘314輸出邏輯高電位，RS正反器316輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118保持導通，流經初級繞組104的電流增大，因此監測信號SEN的電壓繼續增大。
當監測信號SEN的電壓大於第一參考信號REF1的電壓且小於電壓信號VEA0的電壓時，比較器324輸出邏輯低電位，比較器322輸出邏輯高電位，及閘310輸出邏輯高電位，或閘312輸出邏輯高電位，及閘314輸出邏輯高電位，RS正反器316輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118保持導通，流經初級繞組104的電流增大，監測信號SEN的電壓繼續增大。
當監測信號SEN的電壓大於電壓信號VEA0的電壓時，比較器324輸出邏輯低電位，比較器322輸出邏輯低電位，及閘310輸出邏輯低電位，或閘312輸出邏輯低電位，及閘314輸出邏輯低電位，RS正反器316輸出邏輯低電位，即驅動信號DRV為邏輯低電位，開關118斷開。直到振盪器320產生的脈波信號PS輸出到RS正反器316的S輸入端，驅動信號DRV變為邏輯高電位，開關118再次導通。
如前所述，開關118的導通係取決振盪器320所產生的脈波信號PS，開關118的斷開係取決於電壓信號VEA0的電壓。電壓信號VEA0的電壓决定了脈波寬度調變模式下驅動信號DRV為邏輯高電位的持續時間Ton(即開關118導通的時間)。如圖4所示，若負載112减小，回授電流信號IFB增大，電壓信號VEA0的電壓减小，則驅動信號DRV為邏輯高電位的持續時間Ton縮短。若負載112繼續减小，回授電流信號IFB繼續增大， 且臨限值I1 <回授電流信號IFB<臨限值I2 ，則控制器120進入脈波頻率調變模式。
圖5所示為根據本發明一實施例之控制器120在脈波頻率調變模式下的信號波形圖500。在脈波頻率調變模式下，控制器120將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯高電位，待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯高電位，待機模式指示信號ENSTB設為邏輯低電位，計數器重設信號RCNT設為邏輯低電位，選擇單元308選擇輸出第一參考信號REF1。當負載112减小，則回授電流信號IFB增大，進而電壓信號VEA0的電壓减小。在脈波頻率調變模式下，振盪器320所產生的脈波信號PS的頻率隨著電壓信號VEA0電壓值的减小而降低，進而使開關118導通的頻率降低。在脈波頻率調變模式下，脈波信號PS的頻率降低到預設最低頻率FMIN 後便不再降低。另一方面，與脈波寬度調變模式類似，隨著電壓信號VEA0的電壓值的减小，使得驅動信號DRV為邏輯高電位的持續時間Ton進一步縮短。若負載112的减小導致回授電流信號IFB大於臨限值I2 ，控制器120進入突發模式。
圖6所示為根據本發明一實施例之控制器120在突發模式下的工作流程圖600。圖7所示為根據本發明一實施例之控制器120在突發模式下的信號波形圖700。圖6將結合圖7進行描述。
在突發模式下，選擇單元308選擇輸出第一參考信號REF1，振盪器320所產生的脈波信號PS的頻率為預設最低頻率FMIN 。模式控制單元302將待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯高電位，待機模式指示信號ENSTB設為邏輯低電位。突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP的值由模式控制單元302根據回授電流信號IFB决定之。
如圖6所示，在步驟602中，模式控制單元302監測回授電流信號IFB。若回授電流信號IFB小於臨限值IB1 (臨限值IB1 可以認為是本發明實施例的第四臨限值)，流程進行到步驟606。在步驟606中，驅動信號DRV中每出現一個脈波組都會使得計數器330的計數值加一。具體而言，模式控制單元302將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯高電位進而使得RS正反器316連續輸出脈波，突發模式脈波輪廓信號 BURSTGRP的正緣使得計數器330的計數值加1，流程進行到步驟608。
在步驟608中，控制器120透過比較監測信號SEN和第一參考信號REF1，產生包含多個脈波的驅動信號DRV。多個脈波形成一個脈波組，如圖7所示。具體而言，在突發模式下，第一參考信號REF1的電壓大於電壓信號VEA0的電壓。當監測信號SEN的電壓小於電壓信號VEA0的電壓時，監測信號SEN的電壓也小於第一參考信號REF1的電壓，請參考圖3，比較器322和比較器324均輸出邏輯高電位，及閘310輸出邏輯高電位，或閘312輸出邏輯高電位，及閘314輸出邏輯高電位，RS正反器316輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118保持導通，流經初級繞組104的電流增大，進而監測信號SEN的電壓增大。
當監測信號SEN的電壓大於電壓信號VEA0的電壓且小於第一參考信號REF1的電壓時，比較器322輸出邏輯低電位，比較器324輸出邏輯高電位，及閘310輸出邏輯低電位，或閘312輸出邏輯高電位，及閘314輸出邏輯高電位，RS正反器316輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118保持導通，流經初級繞組104的電流繼續增大，進而監測信號SEN的電壓繼續增大。
當監測信號SEN的電壓大於第一參考信號REF1的電壓時，比較器324輸出邏輯低電位，比較器322輸出邏輯低電位，及閘310輸出邏輯低電位，或閘312輸出邏輯低電位，及閘314輸出邏輯低電位，RS正反器316輸出邏輯低電位，即驅動信號DRV為邏輯低電位，開關118斷開。直到振盪器320產生的脈波信號PS輸出到RS正反器的S輸入端，驅動信號DRV變為邏輯高電位，開關118再次導通。如前所述，第一參考信號REF1的電壓决定了突發模式下驅動信號DRV為邏輯高電位的持續時間TB (也即第一脈波組中每個脈波的持續時間TB )。
如前所述，若回授電流信號IFB小於臨限值IB1 ，開關118在驅動信號DRV的作用下會反覆地導通和斷開。若監測到回授電流信號IFB大於臨限值IB2 (臨限值IB2 可以認為是本發明實施例的第五臨限值)(I0 <IB1 <IB2 )，則模式控制單元302將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯低電位，流程進行到步驟604。在步驟604中，控制器120停止 產生脈波。具體而言，請參考圖3，若突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP為邏輯低電位，則及閘314輸出邏輯低電位到RS正反器316的R輸入端，使得驅動信號DRV保持邏輯低電位，即停止產生脈波，開關118斷開。此後進行到步驟602，模式控制單元302繼續監測回授電流信號IFB。若回授電流信號IFB小於臨限值IB1 ，模式控制單元302將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯高電位，突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP的正緣使得計數器330的計數值加1，控制器120開始產生驅動信號DRV的另一個脈波組。
另一方面，如圖2中所示，在突發模式下，若計數器330的計數值增加到預設值C，說明驅動信號DRV已經連續產生了C個脈波組，則模式控制單元302將計數器重設信號RCNT從邏輯低電位設定為邏輯高電位，以重設計數器330，控制器120則進入待機模式。在突發模式下，若監測到回授電流信號IFB小於臨限值I1 或者某一個脈波組的持續時間大於預設時間T，則控制器120退出突發模式，且重設計數器330，並根據回授電流信號IFB重新選擇工作模式。
圖8所示為根據本發明一實施例之控制器120在待機模式下的工作流程圖800。圖9所示為根據本發明一實施例之控制器120在待機模式下的信號波形圖900。圖8將結合圖9描述。在待機模式下，控制器120所產生的驅動信號DRV中包括多個脈波組(第二脈波組)，每個脈波組中包含多個脈波(如圖9所示)。
在待機模式下，振盪器320所產生的脈波信號PS的頻率為預設最低頻率FMIN ，模式控制單元302將突發模式脈波輪廓信號BURSTGRP設為邏輯高電位，待機模式指示信號ENSTB設為邏輯高電位，計數器重設信號RCNT設為邏輯低電位。待機模式脈波輪廓信號STBGRP的值由模式控制單元302根據回授電流信號IFB决定之。選擇單元308選擇第二參考信號REF2，並且第二參考信號REF2的電壓大於第一參考信號REF1的電壓。
在步驟802中，模式控制單元302監測回授電流信號IFB。若回授電流信號IFB小於臨限值ISTB1 (臨限值ISTB1 可以認為是本發 明實施例的第六臨限值)，流程進行到步驟808。在步驟808中，模式控制單元302將待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯高電位，控制器120透過比較監測信號SEN和第二參考信號REF2，產生包含多個脈波的驅動信號DRV。多個脈波形成一個脈波組，如圖9所示。具體而言，請同時參考圖3，待機模式指示信號ENSTB為邏輯高電位，因此及閘310的輸出為邏輯低電位。當監測信號SEN的電壓小於第二參考信號REF2的電壓時，比較器324輸出邏輯高電位，或閘312輸出邏輯高電位，及閘314輸出邏輯高電位，RS正反器316輸出邏輯高電位，即驅動信號DRV為邏輯高電位，開關118被導通。當監測信號SEN的電壓超過第二參考信號REF2的電壓時，比較器324輸出邏輯低電位，及閘310輸出邏輯低電位，或閘312輸出邏輯低電位，及閘314輸出邏輯低電位，RS正反器316輸出邏輯低電位，即驅動信號DRV為邏輯低電位，開關118被斷開。直到振盪器320產生的脈波信號PS輸出到RS正反器的S輸入端，驅動信號DRV變為邏輯高電位，開關118再次導通。如前所述，第二參考信號REF2的電壓决定了待機模式下驅動信號DRV為邏輯高電位的持續時間TS (也即第二脈波組中每個脈波的持續時間TS )。由於第二參考信號REF2的電壓大於第一參考信號REF1的電壓，則第二脈波組中每個脈波的持續時間TS 大於第一脈波組中每個脈波的持續時間TB 。
如前所述，若回授電流信號IFB小於臨限值ISTB1 ，開關118在驅動信號DRV作用下會反覆地導通和斷開。若監測到回授電流信號IFB大於臨限值ISTB2 (臨限值ISTB2 可以認為是本發明實施例的第七臨限值)(I0 <ISTB1 <ISTB2 <IB1 <IB2 )，則模式控制單元302將待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯低電位，流程進行到步驟804，停止產生脈波。具體而言，參考圖3，若待機模式脈波輪廓信號STBGRP的值變為邏輯低電位，則及閘314輸出邏輯低電位到RS正反器316的R輸入端，使得驅動信號DRV保持邏輯低電位，即停止產生脈波，開關118斷開。此後流程進行到步驟802，模式控制單元302繼續監測回授電流信號IFB。若回授電流信號IFB小於臨限值ISTB1 ，模式控制單元302將待機模式脈波輪廓信號STBGRP設為邏輯高電位，控制器120開始產生驅動信號DRV的另一個脈波組。
另一方面，如圖2中所示，在待機模式下，如果監測到回授電流信號IFB小於臨限值I0 ，則模式控制單元302將待機模式指示信號ENSTB設為邏輯低電位，控制器120退出待機模式，根據回授電流信號IFB重新選擇工作模式。
本發明實施例公開了返馳式轉換器、控制返馳式轉換器的控制器和控制方法，能够根據負載的變化情況，動態地調整工作模式，進而使返馳式轉換器為負載提供合適的電力輸出。
在突發模式下，若第一脈波組的個數增加到預設值C，則控制器120退出突發模式，進入待機模式。與突發模式相比，待機模式下選擇單元308選擇的第二參考信號REF2的電壓大於突發模式下選擇單元308選擇的第一參考信號REF1的電壓。因此，待機模式下驅動信號DRV中每個脈波的持續時間TS 大於突發模式下每個脈波的持續時間TB 。有利之處在於，開關118在待機模式下之每次導通時間相對較長，進而在每個開/關週期中，從直流電源VBB 經過變壓器傳送至負載的能量更多。其結果是，在待機模式下，開關118的導通/斷開頻率降低，所以開關損耗也相應减少。此外，在待機模式下，控制器120透過比較回授電流信號IFB和臨限值ISTB1 、臨限值ISTB2 ，產生驅動信號DRV。另一方面，透過回授迴路的作用，回授電流信號IFB受到驅動信號DRV的影響，因而回授電流信號IFB受到臨限值ISTB1 、臨限值ISTB2 的控制。而突發模式下，回授電流信號IFB受到臨限值IB1 、臨限值IB2 的控制。因為ISTB1 <ISTB2 <IB1 <IB2 ，所以待機模式下的回授電流信號IFB在總體上比突發模式下的回授電流信號IFB更小。因此，在待機模式下，返馳式轉換器控制電路本身消耗的電力减少，電力的利用率得到提高。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附申請專利範圍所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制， 本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法均等物界定，而不限於先前之描述。
100‧‧‧返馳式轉換器
102‧‧‧分壓器
104‧‧‧初級繞組
106‧‧‧次級繞組
108‧‧‧輔助繞組
110‧‧‧二極體
111‧‧‧電流監測器
112‧‧‧負載
114‧‧‧誤差放大器
116‧‧‧光耦合器
118‧‧‧開關
120‧‧‧控制器
122‧‧‧電容
124‧‧‧磁芯
130‧‧‧變壓器

Claims (25)

  1. 一種返馳式轉換器，包括：一變壓器，包含與一電源耦接的一初級繞組；以及一控制器，控制與該初級繞組串聯的一開關，其中，該控制器具有多種工作模式，包括一突發模式和一待機模式，在該突發模式下，該控制器產生一第一脈波組以導通或斷開該開關，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間由一第一參考信號决定；在該待機模式下，該控制器產生一第二脈波組以導通或斷開該開關，該第二脈波組中之每一脈波的持續時間由一第二參考信號决定，且其中，該控制器包括一計數器，在該突發模式下對該第一脈波組的一個數進行計數。
  2. 如申請專利範圍第1項的返馳式轉換器，其中，該第一參考信號具有一第一預設電壓，該第二參考信號具有第二預設電壓，且該第二預設電壓大於該第一預設電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項的返馳式轉換器，其中，當該第一脈波組的該個數增大到一預設值，則該控制器進入該待機模式。
  4. 如申請專利範圍第1項的返馳式轉換器，其中，當指示該返馳式轉換器的一輸出電壓的一回授電流信號小於一第一臨限值，則該控制器退出該待機模式。
  5. 如申請專利範圍第4項的返馳式轉換器，其中，在該突發模式下，當該回授電流信號小於一第二臨限值，則該控制器退出該突發模式，其中，該第二臨限值大於該第一臨限值。
  6. 如申請專利範圍第5項的返馳式轉換器，其中，當該回授電流信號大於一第三臨限值，則該控制器進入該突發模式，該第三臨限值大於該第二臨限值。
  7. 如申請專利範圍第1項的返馳式轉換器，其中，在該突發模式下，當指示該返馳式轉換器的一輸出電壓的一回授電流信號小於一第四臨限值，則該控制器產生該第一脈波組以導通或斷開該開關；當該回授電流信號大於一第五臨限值，則該控制器斷開該開關，且其中，該第四臨限值小於該第五臨限值。
  8. 如申請專利範圍第7項的返馳式轉換器，其中，在該突發模式下，當該回授電流信號小於該第四臨限值時，該控制器比較指示流經該初級繞組的一電流的一監測信號和該第一參考信號，並根據一比較結果以導通或斷開該開關。
  9. 如申請專利範圍第7項的返馳式轉換器，其中，在該待機模式下，當該回授電流信號小於一第六臨限值，則該控制器產生該第二脈波組以導通或斷開該開關；當該回授電流信號大於一第七臨限值，則該控制器斷開該開關，且其中，該第六臨限值小於該第七臨限值，且該第六臨限值和該第七臨限值均小於該第四臨限值和該第五臨限值。
  10. 如申請專利範圍第9項的返馳式轉換器，其中，在該待機模式下，當該回授電流信號小於該第六臨限值時，該控制器比較指示流經該初級繞組的一電流的一監測信號和該第二參考信號，並根據一比較結果以導通或斷開該開關。
  11. 如申請專利範圍第1項的返馳式轉換器，其中，如果該第一脈波組之一持續時間大於一預設時間，則該控制器退出該突發模式。
  12. 一種返馳式轉換器之控制器，包括：一第一接腳，接收指示該返馳式轉換器的一輸出電壓的一回授電流信號； 一第二接腳，接收一監測信號，指示流經該返馳式轉換器內之一變壓器的一初級繞組的一電流；一第三接腳，輸出一驅動信號以控制與該初級繞組串聯的一開關，該驅動信號根據該回授電流信號和該監測信號產生，其中，該控制器具有多種工作模式，包括一突發模式和一待機模式，在該突發模式下，該驅動信號包括一第一脈波組，在該待機模式下，該驅動信號包括一第二脈波組，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間小於該第二脈波組中之每一脈波的持續時間；以及一計數器，在該突發模式下對該第一脈波組的一個數進行計數，當該第一脈波組的該個數增大到一預設值，則該控制器進入該待機模式。
  13. 如申請專利範圍第12項的控制器，其中，當該回授電流信號小於一第一臨限值，則該控制器退出該待機模式。
  14. 如申請專利範圍第13項的控制器，其中，在該突發模式下，當該回授電流信號小於一第二臨限值，則該控制器退出該突發模式，其中，該第二臨限值大於該第一臨限值。
  15. 如申請專利範圍第14項的控制器，其中，如果該回授電流信號大於一第三臨限值，則該控制器進入該突發模式，且其中，該第三臨限值大於該第二臨限值。
  16. 如申請專利範圍第12項的控制器，其中，在該突發模式下，如果該回授電流信號小於一第四臨限值，則該控制器產生該第一脈波組以導通或斷開該開關；當該回授電流信號大於一第五臨限值，則該控制器斷開該開關，且其中，該第四臨限值小於第五臨限值。
  17. 如申請專利範圍第16項的控制器，其中，在該突發模式下，當該回授電流信號小於該第四臨限值時，該控制器比較該監測信號和一第一參考信號，並根據一比較結果以導通或斷開該開關。
  18. 如申請專利範圍第17項的控制器，其中，在該待機模式下，當該回授電流信號小於一第六臨限值，則該控制器產生該第二脈波組以導通或斷開該開關；當該回授電流信號大於一第七臨限值，則該控制器斷開該開關，且其中，該第六臨限值小於該第七臨限值，且該第六臨限值和該第七臨限值均小於該第四臨限值和該第五臨限值。
  19. 如申請專利範圍第18項的控制器，其中，在該待機模式下，當該回授電流信號小於該第六臨限值時，該控制器比較該監測信號和一第二參考信號，並根據一比較結果以導通或斷開該開關，該第二參考信號的一電壓大於該第一參考信號的一電壓。
  20. 如申請專利範圍第12項的控制器，其中，如果該第一脈波組的一持續時間大於一預設時間，則該控制器退出該突發模式。
  21. 一種控制返馳式轉換器工作於多種模式的方法，該多種模式包括一突發模式和一待機模式，包括：監測該返馳式轉換器的一輸出電壓；監測流經該返馳式轉換器內之一變壓器的一初級繞組的一電流；根據指示該輸出電壓的一回授電流信號和指示流經該初級繞組的該電流的一監測信號產生一驅動信號，以控制與該初級繞組串聯的一開關，以及 在該突發模式下，該驅動信號包括一第一脈波組，在該待機模式下，該驅動信號包括一第二脈波組，其中，該第一脈波組中之每一脈波的持續時間小於該第二脈波組中之每一脈波的持續時間；且其中，在該突發模式下對該第一脈波組的一個數進行計數；以及當該第一脈波組的該個數增大到一預設值，則進入該待機模式。
  22. 如申請專利範圍第21的方法，進一步包括：當該回授電流信號小於一第一臨限值，則退出該待機模式。
  23. 如申請專利範圍第22的方法，進一步包括：在該突發模式下，當該回授電流信號小於一第二臨限值，則退出該突發模式，且其中，該第二臨限值大於該第一臨限值。
  24. 如申請專利範圍第23的方法，進一步包括：當該回授電流信號大於一第三臨限值，則進入該突發模式，且其中，該第三臨限值大於該第二臨限值。
  25. 如申請專利範圍第21的方法，進一步包括：監測該第一脈波組的一持續時間；以及當該第一脈波組的該持續時間大於一預設時間，則退出該突發模式。
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