TWI523393B - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Description

電源轉換裝置
本發明是有關於一種電源轉換裝置，且特別是有關於一種利用電壓轉換特性來實現數位轉類比的訊號回授機制的電源轉換裝置。
電源轉換裝置主要的用途乃是將電力公司所提供之高壓且低穩定性的交流輸入電源(AC input power)轉換成適合各種電子裝置所使用之低壓且穩定性較佳的直流輸出電源(DC output power)。因此，電源轉換裝置廣泛地應用在電腦、辦公室自動化設備、工業控制設備，以及通訊設備等電子裝置中。
傳統的電源轉換裝置大多都會在前級(front-end stage)設置功率因數校正(power factor correction，PFC)電路，藉以提供例如高達380V的固定直流輸入電壓給後級(back-end stage)的直流對直流轉換電路(DC-to-DC conversion circuit)。而且，無論電源轉換裝置處於輕載(light load)還是重載(heavy load)，功率因數校正電路都會提供固定的高壓(380V)給後級的直流對直流轉換電路。如此一來，在功率恆定的原則下，將會增加電源供 應裝置在輕載時的功率損耗(power loss)(相較於重載)，從而降低了電源轉換裝置整體的轉換效率。
因此，在現行的應用中，有一種具回授控制機制的電源轉換裝置已被提出，其可令用以控制前級的功率因數校正電路的控制器根據負載運作狀態來調整功率因數校正電路的輸出電壓，藉以提升轉換效率。於所述具回授控制機制的電源轉換架構下，用以控制後級之直流對直流轉換電路的控制器需要將關聯於負載運作狀態的資訊回授至前級之控制器。
其中，若後級控制器與前級控制器分別為數位電路及類比電路時，由於兩控制器之間必需設置一(晶片類型)數位類比轉換器(digital to analog converter，DAC)來進行數位類比轉換的動作，才可將關聯於負載運作狀態的資訊回授至前級控制器。然而，受限於一般(晶片類型)數位類比轉換器的轉換特性，後級控制器所輸出的數位訊號經過數位類比轉換後並無法轉換為等比例的類比訊號。此外，由於必須增設額外的數位類比轉換器，因此整體電源轉換裝置的設計成本也會因而提高。
本發明提供一種電源轉換裝置，其可在不需使用(晶片類型)數位類比轉換器的前提下，實現數位轉類比的訊號回授機制。
本發明的電源轉換裝置包括變壓器、開關、類比控制器、 數位控制器以及以電壓轉換器為基礎(voltage converter-based)的回授電路。變壓器具有一次側與二次側。變壓器的一次側耦接輸入電壓，且變壓器的二次側耦接提供給負載的輸出電壓。開關用於間歇性的傳遞輸入電壓至變壓器的一次側。類比控制器設於變壓器的一次側或二次側之一者。類比控制器耦接開關，其用以反應於類比回授訊號而控制開關的運作。數位控制器設於變壓器的一次側或二次側之另一者，用以產生數位回授訊號。以電壓轉換器為基礎的回授電路耦接類比控制器，並接收數位回授訊號，其用以依據其電壓轉換特性而將數位回授訊號轉換為類比回授訊號。
在本發明一實施例中，以電壓轉換器為基礎的回授電路依據數位回授訊號的責任週期與參考電壓的乘積而決定類比回授訊號的電壓準位。
在本發明一實施例中，以電壓轉換器為基礎的回授電路包括光耦合器、電壓轉換器以及隔離輸出電路。光耦合器具有輸入側與輸出側，其中光耦合器的輸入側耦接數位控制器以接收數位回授訊號。電壓轉換器耦接光耦合器的輸出側，其用以依據耦合至輸出側的數位回授訊號而對參考電壓進行電壓轉換，並據以產生類比輸出訊號。隔離輸出電路耦接於電壓轉換器與類比控制器之間，其用以基於類比輸出訊號提供類比回授訊號給類比控制器。
在本發明一實施例中，電壓轉換器包括第一二極體、電 感、電容以及第一電阻。第一二極體的陰極端耦接輸出側，且第一二極體的陽極端耦接接地端。電感的第一端耦接第一二極體的陰極端。電容的第一端耦接電感的第二端，且電容的第二端耦接接地端。第一電阻的第一端耦接電感的第二端與電容的第一端，且第一電阻的第二端耦接接地端。
在本發明一實施例中，隔離輸出電路包括第二二極體。第二二極體的陽極端耦接電壓轉換器的輸出端以接收類比輸出訊號，且第二二極體的陰極端耦接類比控制器以提供類比回授訊號。
在本發明一實施例中，隔離輸出電路包括偏壓電阻以及電晶體。偏壓電阻的第一端接收偏壓電壓。電晶體的控制端耦接電壓轉換器的輸出端以接收類比輸出訊號，電晶體的第一端耦接類比控制器與偏壓電阻的第二端以提供類比回授訊號，且電晶體的第二端耦接接地端。
在本發明一實施例中，隔離輸出電路包括電流鏡以及分壓電路。電流鏡耦接電壓轉換器的輸出端，並且反應於類比輸出訊號而產生鏡射電流。分壓電路耦接電流鏡以基於鏡射電流而產生類比回授訊號。
在本發明一實施例中，鏡射電流與類比輸出訊號的電壓準位呈正相關，且鏡射電流與類比回授訊號的電壓準位呈負相關。
在本發明一實施例中，電流鏡包括第二電阻、第一電晶體、第二電晶體、第三電阻以及第四電阻。第二電阻的第一端耦接電壓轉換器的輸出端。第一電晶體的控制端與其第一端共同耦 接第二電阻的第二端。第二電晶體的控制端耦接第一電晶體的控制端，且第二電晶體的第一端耦接分壓電路。第三電阻的第一端耦接第一電晶體的第二端，且第三電阻的第二端耦接接地端。第四電阻的第一端耦接第二電晶體的第二端，且第四電阻的第二端耦接接地端。
在本發明一實施例中，分壓電路包括第五電阻以及第六電阻。第五電阻的第一端接收偏壓電壓，且第五電阻的第二端耦接類比控制器。第六電阻的第一端耦接第五電阻的第二端，且第六電阻的第二端耦接第二電晶體的第一端。
在本發明一實施例中，電源轉換裝置更包括電磁干擾濾波器、整流電路以及功率因數校正電路。電磁干擾濾波器接收交流電壓，並且用以抑制交流電壓的電磁雜訊。整流電路耦接電磁干擾濾波器，用以對抑制雜訊後的交流電壓進行整流，藉以產生輸入電壓。功率因數校正電路用以對關聯於交流電壓的輸入電壓進行功率因數校正，其中所述開關設置於功率因數校正電路中，藉以控制功率因數校正電路的運作。
基於上述，本發明實施例提出一種電源轉換裝置，其可利用回授電路的電壓轉換特性而將二次側的數位控制器所產生之關聯於負載運作狀態的數位回授訊號轉換為相應的類比回授訊號並提供給一次側的類比控制器，藉以令類比控制器可基於所述類比回授訊號來做為控制功率因數校正電路的依據。於此架構下，由於回授訊號的數位類比轉換動作不需藉由(晶片類型)數位類 比轉換器即可實現，因此可有效地提高回授訊號的精確度，並且可令整體電源轉換裝置的電路架構可進一步地簡化。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧負載
100、200‧‧‧電源轉換裝置
110、240‧‧‧變壓器
120‧‧‧開關
130、260‧‧‧類比控制器
140、270‧‧‧數位控制器
150、280、380、480、580、680‧‧‧回授電路
210‧‧‧電磁干擾濾波器
220‧‧‧整流電路
230‧‧‧功率因數校正電路
250‧‧‧直流對直流轉換電路
382、482、582、682‧‧‧光耦合器
384、484、584、684‧‧‧電壓轉換器
386、486、586、686‧‧‧隔離輸出電路
AC_IN‧‧‧交流電壓
C1‧‧‧電容
CM‧‧‧電流鏡
D1、D2‧‧‧二極體
DC‧‧‧分壓電路
GND‧‧‧接地端
IS‧‧‧輸入側
Im‧‧‧鏡射電流
L1‧‧‧電感
NP‧‧‧一次側
NS‧‧‧二次側
OS‧‧‧輸出側
PD‧‧‧光發射元件
PE‧‧‧光偵測元件
Q、Q1、Q2‧‧‧電晶體
R1~R6‧‧‧電阻
RBIAS‧‧‧偏壓電阻
S_C1、S_C2‧‧‧控制訊號
S_FA‧‧‧類比回授訊號
S_FD‧‧‧數位回授訊號
SOUT‧‧‧類比輸出訊號
VBIAS‧‧‧偏壓電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
圖1為本發明一實施例的電源轉換裝置的示意圖。
圖2為本發明另一實施例的電源轉換裝置的示意圖。
圖3為本發明一實施例的回授電路的示意圖。
圖4為依照圖3之一實施例的回授電路的電路架構示意圖。
圖5為依照圖3之另一實施例的回授電路的電路架構示意圖。
圖6為依照圖3之又一實施例的回授電路的電路架構示意圖。
本發明實施例提出一種電源轉換裝置，其可在不需採用(晶片類型)數位類比轉換器(digital to analog converter，DAC)的前提下實現數位轉類比的訊號回授機制，因此可有效地提高回授訊號的精確度，並且可令整體電源轉換裝置的電路架構可進一步地簡化。為了使本揭露之內容可以被更容易明瞭，以下特舉實施例做為本揭露確實能夠據以實施的範例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟，係代表相同 或類似部件。
圖1為本發明一實施例的電源轉換裝置的示意圖。請參照圖1，電源轉換裝置100包括變壓器110、開關120、類比控制器130、數位控制器140以及以電壓轉換器為基礎的回授電路150。
變壓器110具有一次側NP與二次側NS，其中變壓器110的一次側NP耦接輸入電壓VIN，而變壓器110的二次側NS則耦接提供給負載10的輸出電壓VOUT。開關120耦接於輸入電壓VIN與變壓器110之間，其用以經控制而間歇性的傳遞輸入電壓VIN至變壓器110的一次側NP。類比控制器130設置於變壓器110的一次側NP，其用以反應於回授電路150所輸出的類比回授訊號S_FA而控制開關120的運作。數位控制器140設置於變壓器110的二次側NS，其用以產生關聯於負載10運作狀態(例如：輕載、中載、重載)的數位回授訊號S_FD。以電壓轉換器為基礎(voltage converter-based)的回授電路150耦接類比控制器130並接收數位回授訊號S_FD。其中，回授電路150可用以依據其電壓轉換特性而將數位回授訊號S_FD轉換為類比回授訊號S_FA。
於本實施例的電源轉換裝置100的架構下，所述之開關120可例如為包含於功率因數校正電路(power factor correction(PFC)circuit)或脈寬調變控制電路(pulse-width modulation(PWM)control circuit)內的功率開關(power switch)，但本發明不僅限於此。換言之，本發明實施例之以電壓轉換器為基礎的回授電路150可應用於任何利用開關120架構來進行回授控制的 電源轉換裝置，從而在不需採用(晶片類型)數位類比轉換器的前提下實現數位轉類比的訊號回授機制。
此外，在本實施例中，雖係以將類比控制器130設置於變壓器110的一次側NP並且將數位控制器140設置於變壓器110的二次側NS為例，但本發明不僅限於此。於另一範例實施例中，類比控制器130與數位控制器140亦可根據電路設計的需求而分別設置於變壓器110的二次側NS及一次側NP。換言之，本實施例的類比控制器130可設置於變壓器110的一次側NP或者二次側NS之一者，而數位控制器140則可設置於變壓器110的一次側NP或者二次側NS之另一者。
底下以圖2來進一步說明上述圖1實施例的電源轉換裝置的具體架構範例，其中，圖2為本發明另一實施例的電源轉換裝置的示意圖。請參照圖2，電源轉換裝置200包括電磁干擾濾波器(electromagnetic interference filter,EMI filter)210、整流電路(rectification circuit)220、功率因數校正電路230、變壓器240、直流對直流轉換電路250、類比控制器260、數位控制器270以及以電壓轉換器為基礎(voltage converter-based)的回授電路280。
在本實施例中，電磁干擾濾波電路210接收交流電壓(AC voltage)AC_IN(例如為市電，但並不限制於此)，並且用以抑制交流電壓AC_IN的電磁雜訊；而整流電路220則用以接收抑制雜訊後的交流電壓AC_IN，並對交流電壓AC_IN進行整流，藉以產生輸入電壓VIN。
功率因數校正電路230的輸入端耦接整流電路220，用以對關聯於交流電壓AC_IN的輸入電壓VIN進行功率因數校正，並將經功率因數校正後的輸入電壓提供至變壓器240的一次側NP。變壓器240會基於其一次側NP的電壓(即，經功率因數校正後的輸入電壓VIN)而在其二次側NS感應出相應的電壓以提供給直流對直流轉換電路250。直流對直流轉換電路250則反應於變壓器240二次側NS所感應出的電壓而進行電源轉換(例如：降壓轉換、升壓轉換或升降壓轉換)，從而產生直流的輸出電壓VOUT給負載10使用。
具體而言，功率因數校正電路230與直流對直流轉換電路250的運作分別是由類比控制器260以及數位控制器270所提供之控制訊號S_C1與S_C2來控制。其中，數位控制器270除控制直流對直流轉換電路150的運作外，還會偵測負載10的運作狀態，並經由耦接於其與類比控制器260之間的回授電路280而將負載10的運作狀態資訊提供給類比控制器260，使得類比控制器260可據此調整所提供的控制訊號S_C1，藉以反應於負載10的運作狀態而調整功率因數校正電路230的輸出。於此，控制訊號S_C1與S_C2可例如為具脈寬調變形式之控制訊號，其中類比控制器260與數位控制器270可藉調整控制訊號S_C1與S_C2之責任週期的方式來控制設置於功率因數校正電路230與直流對直流轉換電路250中的開關(未繪示，如120)的導通/截止狀態，藉以相應地調整功率因數較正電路230與直流對直流轉換電路250的輸 出。
在本實施例中，數位控制器270會將指示負載10的運作狀態的數位回授訊號S_FD回傳給以電壓轉換器為基礎的回授電路280，使得回授電路280基於其電壓轉換特性(即，輸出電壓等於責任週期與輸入電壓之乘積)而將從數位控制器270所接收之數位回授訊號S_FD轉換為類比回授訊號S_FA，再將類比回授訊號S_FA提供給類比控制器260做為控制功率因數校正電路230的依據。
更具體地說，本實施例的以電壓轉換器為基礎的回授電路280係以數位回授訊號S_FD做為其功率開關(未繪示，後續實施例會對具體架構作進一步說明)的控制訊號，以令其反應於數位回授訊號S_FD而對一參考電壓進行電壓轉換。
以進行降壓轉換(buck converting)的電壓轉換器為例(即，降壓轉換器，但本發明不僅限於此)，由於降壓轉換器的輸出電壓具有電壓準位等於控制訊號(即，數位回授訊號S_FD)的責任週期乘以輸入電壓(即，參考電壓)之電壓準位的特性(Vout=Duty×Vin，Vout：輸出電壓、Duty：責任週期、Vin：輸入電壓)，因此，當所述參考電壓為一定值時，回授電路280所產生之類比回授訊號S_FA的電壓準位即會與數位回授訊號S_FD的責任週期具有特定之相對關係。換言之，在本實施例中，以電壓轉換器為基礎的回授電路280會依據數位回授訊號S_FD的責任週期與參考電壓的乘積而決定類比回授訊號S_FA的電壓準位。
基此，本實施例的電源轉換裝置200即可藉由以電壓轉換器為基礎的回授電路280的設計，而在無須使用(晶片類型)數位類比轉換器的前提下，將指示負載10之運作狀態的數位回授訊號S_FD轉換為類比回授訊號S_FA。相較於採用(晶片類型)數位類比轉換器做為回授電路的傳統電源轉換架構而言，由於本實施例的回授電路280不需採用(晶片類型)數位類比轉換器的架構來實現數位類比轉換的功能，因此可有效地降低回授電路280的設計複雜度。而且，在回授電路280的數位-類比轉換方式下，由於數位回授訊號S_FD的責任週期係被等比例地轉換為類比回授訊號S_FA的電壓準位，因此相較於一般(晶片類型)數位類比轉換器而言較不易失真。換言之，類比回授訊號S_FA即可更為精確地指示負載10的運作狀態。
為了更清楚的說明本發明實施例的回授電路的具體架構與運作方式，底下以圖3所繪示之回授電路380做為範例來進行說明，圖2為本發明一實施例的回授電路的示意圖。
請參照圖3，在本實施例中，以電壓轉換器為基礎的回授電路380包括光耦合器(photo-coupler)382、電壓轉換器384(於此同樣係以降壓轉換器為例)以及隔離輸出電路386。光耦合器382具有輸入側IS與輸出側OS，其中光耦合器382的輸入側IS耦接於二次側NS的數位控制器(如140、270)以接收數位回授訊號S_FD。電壓轉換器384耦接光耦合器382的輸出側OS，用以依據耦合至輸出側OS的數位回授訊號S_FD而對參考電壓 VREF進行電壓轉換(於此係降壓轉換)，並據以產生類比輸出訊號SOUT。隔離輸出電路386耦接於電壓轉換器384與一次側NP的類比控制器(如130、260)之間，並用以基於從電壓轉換器384所接收的類比輸出訊號SOUT而提供類比回授訊號S_FA給類比控制器。
詳細而言，在光耦合器382中包括有光發射元件PE與光偵測元件PD，光發射元件PE會反應於數位回授訊號S_FD而激發出相應的光訊號，而光偵測元件PD則會偵測光發射元件PE所發出的光訊號而將其轉換為相應的電訊號。在本實施例中，光偵測元件PD的一端接收參考電壓VREF，且其另一端耦接至電壓轉換器384的輸入端。其中，光偵測元件PD會反應於關聯數位回授訊號S_FD的光訊號而導通或截止，從而以切換/間歇性的方式將參考電壓VREF提供給電壓轉換器384。
由上述可知，在本實施例中，光耦合器382的光偵測元件PD可視為電壓轉換器384的功率開關，使得電壓轉換器384中的諧振電路(未繪示)反應於光偵測元件PD的導通或截止(由數位回授訊號S_FD所控制)而進行充/放能，從而實現對參考電壓VREF進行電壓轉換/降壓轉換的電路動作。
換言之，對於電壓轉換器384而言，其輸入電壓(Vin)等同於參考電壓VREF，而其電壓轉換/降壓轉換的控制訊號等同於數位回授訊號S_FD，因此電壓轉換器384所產生之類比輸出訊號SOUT的電壓準位會根據參考電壓VREF與數位回授訊號S_FD 的責任週期而決定，也就是符合Vout=Duty×Vin的特性。
底下以圖4至圖6實施例來進一步說明本發明實施例之回授電路的具體實施態樣。
請先參照圖4，其中，圖4為依照圖3之一實施例的回授電路的電路架構示意圖。在本實施例中，回授電路480包括光耦合器482、電壓轉換器484以及隔離輸出電路486。
光耦合器482經由輸入側IS(光發射元件PE的陽極端)從數位控制器(如140、270)接收數位回授訊號S_FD，並且據以反應於數位回授訊號S_FD而以切換的方式將參考電壓VREF經由輸出側OS提供給電壓轉換器484。
電壓轉換器484於此係以由二極體D1、電感L1、電容C1以及電阻R1所組成之降壓轉換電路架構為例(但不僅限於此，其他電路拓墣結構之電壓轉換器(包括降壓轉換、升壓轉換或昇降壓轉換)亦可應用於此)。其中，二極體D1的陰極端耦接光偵測元件PD的第二端，且二極體D1的陽極端耦接一接地端GND。電感L1的第一端耦接二極體D1的陰極端。電容C1的第一端耦接電感L1的第二端，且電容C1的第二端耦接接地端GND。電阻R1的第一端耦接電感L1的第二端與電容C1的第一端。於此架構下，電感L1與電容C1會組成一諧振槽(resonant tank)，並且反應於切換輸出的參考電壓VREF而進行充放能的動作，進而在電容C1與電阻R1的兩端建立一輸出電壓(即，類比輸出訊號SOUT)。
隔離輸出電路486包括電流鏡CM以及分壓電路DC，其中電流鏡CM耦接電壓轉換器484的輸出端，並且反應於電壓轉換器484所輸出之類比輸出訊號SOUT而產生鏡射電流Im；分壓電路DC則耦接電流鏡CM以基於鏡射電流Im而產生類比回授訊號S_FA。
在本實施例中，電流鏡CM係以由電阻R2~R4以及電晶體Q1與Q2所組成之電路架構為例(但不僅限於此，其他電路拓墣結構之電流鏡電路亦可應用於此)，其中電晶體Q1與Q2於此係繪示以npn型之雙載子接面電晶體(BJT)為例，但其亦可利用pnp型之BJT或利用MOS電晶體來實施，本發明不以此為限。另一方面，分壓電路DC係以由電阻R5與R6所組成之電路架構為例(但同樣不僅限於此)。
詳細而言，在電流鏡CM中，電阻R2的第一端耦接電壓轉換器484的輸出端(電容C1、電感L1以及電阻R1的共節點)。電晶體Q1的基極與集極耦接電阻R2的第二端。電晶體Q2的基極耦接電晶體Q1的基極。電阻R3與R4的第一端分別耦接電晶體Q1與Q2的射極，且電阻R3與R4的第二端耦接至接地端GND。
在分壓電路DC中，電阻R5的第一端接收一偏壓電壓VBIAS，且電阻R5的第二端耦接類比控制器。電阻R6的第一端耦接電阻R5的第二端，而電阻R6的第二端則耦接至電晶體Q2的集極。
基於上述電路架構下，電流鏡CM會反應於類比輸出訊 號SOUT而產生相應的鏡射電流Im，使得分壓電路DC基於鏡射電流Im而在其分壓點(電阻R5與R6的共節點)上產生類比回授訊號S_FA。
更清楚地說，在電流鏡CM的架構下，鏡射電流Im的大小會與電壓轉換器484所輸出之類比輸出訊號SOUT的電壓準位呈正相關，亦即當類比輸出訊號SOUT的電壓準位越高時，鏡射電流Im越大。另一方面，由於分壓電路DC所接收的偏壓電壓VBIAS為一定電壓，因此分壓電路DC的分壓點上之電壓大小會與鏡射電流Im呈負相關，亦即當鏡射電流Im越大時，分壓點上之電壓越小(因為鏡射電流Im越大，會使電阻R5所造成之壓降越高)。換言之，鏡射電流Im會與類比回授訊號S_FA的電壓準位呈負相關，也使得類比輸出訊號SOUT與類比回授訊號S_FA兩者間之電壓準位變動呈負相關。
由此可知，在本實施例中，由於數位回授訊號S_FD的責任週期越大，會使得電壓轉換器484所輸出的類比輸出電壓SOUT的電壓準位越低，因此數位回授訊號S_FD的責任週期會與類比回授訊號S_FA的電壓準位呈正比關係/正相關。
請參照圖5，其中，圖5為依照圖3之另一實施例的回授電路的電路架構示意圖。在本實施例中，回授電路580同樣包括光耦合器582、電壓轉換器584以及隔離輸出電路586，其中光耦合器582以及電壓轉換器584的整體架構與運作大致與前述圖3實施例相同，故重複之處於此不再贅述。
詳細而言，本實施例與前述圖4實施例的主要差異在於隔離輸出電路586的電路架構係以二極體D2來實現。其中，二極體D2的陽極端耦接電壓轉換器584的輸出端以接收類比輸出訊號，且二極體D2的陰極端耦接類比控制器以提供類比回授訊號S_FA。基此，本實施例的輸出隔離電路586實際上係以類比輸出訊號SOUT做為類比回授訊號S_FA，其中二極體D2主要是用以隔離類比控制器與電壓轉換器584，藉以避免類比控制器對電壓轉換器584的電壓轉換運作造成非預期的影響。
請參照圖6，其中，圖6為依照圖3之又一實施例的回授電路的電路架構示意圖。在本實施例中，回授電路680同樣包括光耦合器682、電壓轉換器684以及隔離輸出電路686，其中光耦合器682以及電壓轉換器684的整體架構與運作大致與前述圖4實施例相同，故重複之處於此不再贅述。
詳細而言，本實施例與前述圖4或圖5實施例的主要差異在於隔離輸出電路686的電路架構係以偏壓電阻RBIAS以及電晶體Q所組成的電路架構來實現。其中，偏壓電阻RBIAS的第一端接收偏壓電壓VBIAS。電晶體Q的基極耦接電壓轉換器684的輸出端以接收類比輸出訊號SOUT，電晶體Q的集極耦接類比控制器與偏壓電阻RBIAS的第二端以提供類比回授訊號S_FA，且電晶體Q的射極耦接接地端GND。基此，電晶體Q會根據類比輸出訊號SOUT的電壓準位而改變其導通程度，藉以產生相應的偏壓電流，從而造成偏壓電阻RBIAS產生相應的壓降而在電晶體Q 的集極建立類比回授訊號S_FA。於此值得一提的是，雖然本實施例的電晶體Q是繪示以npn型之BJT為例，但其同樣可利用pnp型之BJT或MOS電晶體來實施，本發明不以此為限。
綜上所述，本發明實施例提出一種電源轉換裝置，其可利用回授電路的電壓轉換特性而將二次側的數位控制器所產生之關聯於負載運作狀態的數位回授訊號轉換為相應的類比回授訊號並提供給一次側的類比控制器，藉以令類比控制器可基於所述類比回授訊號來做為控制功率因數校正電路的依據。於此架構下，由於回授訊號的數位類比轉換動作不需藉由(晶片類型)數位類比轉換器即可實現，因此可有效地提高回授訊號的精確度，並且可令整體電源轉換裝置的電路架構可進一步地簡化。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧負載
100‧‧‧電源轉換裝置
110‧‧‧變壓器
120‧‧‧開關
130‧‧‧類比控制器
140‧‧‧數位控制器
150‧‧‧回授電路
NP‧‧‧一次側
NS‧‧‧二次側
S_FA‧‧‧類比回授訊號
S_FD‧‧‧數位回授訊號
VOUT‧‧‧輸出電壓
VIN‧‧‧輸入電壓

Claims (11)

  1. 一種電源轉換裝置，包括：一變壓器，具有一一次側與一二次側，該一次側耦接一輸入電壓，該二次側耦接提供給一負載的一輸出電壓；一開關，用於間歇性的傳遞該輸入電壓至該一次側，一類比控制器，設於該一次側或者該二次側之一者，該類比控制器耦接該開關，用以反應於一類比回授訊號而控制該開關的運作；一數位控制器，設於該一次側或者該二次側之另一者，用以產生關聯於該負載的運作狀態的一數位回授訊號；以及一以電壓轉換器為基礎(voltage converter-based)的回授電路，耦接於該類比控制器，並接收該數位回授訊號，用以依據其電壓轉換特性而將該數位回授訊號轉換為該類比回授訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換裝置，其中該以電壓轉換器為基礎的回授電路依據該數位回授訊號的一責任週期與一參考電壓的乘積而決定該類比回授訊號的一電壓準位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換裝置，其中該以電壓轉換器為基礎的回授電路包括：一光耦合器，具有一輸入側與一輸出側，其中該輸入側耦接該數位控制器以接收該數位回授訊號；一電壓轉換器，耦接該輸出側，用以依據耦合至該輸出側的該數位回授訊號而對一參考電壓進行電壓轉換，並據以產生一類 比輸出訊號；以及一隔離輸出電路，耦接於該電壓轉換器與該類比控制器之間，用以基於該類比輸出訊號提供該類比回授訊號給該類比控制器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該電壓轉換器包括：一第一二極體，其陰極端耦接該輸出側，且其陽極端耦接一接地端；一電感，其第一端耦接該第一二極體的陰極端；一電容，其第一端耦接該電感的第二端，且其第二端耦接該接地端；以及一第一電阻，其第一端耦接該電感的第二端與該電容的第一端，且其第二端耦接該接地端。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該隔離輸出電路包括：一第二二極體，其陽極端耦接該電壓轉換器的輸出端以接收該類比輸出訊號，且其陰極端耦接該類比控制器以提供該類比回授訊號。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該隔離輸出電路包括：一偏壓電阻，其第一端接收一偏壓電壓；以及一電晶體，其控制端耦接該電壓轉換器的輸出端以接收該類 比輸出訊號，其第一端耦接該類比控制器與該偏壓電阻的第二端以提供該類比回授訊號，且其第二端耦接一接地端。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的電源轉換裝置，其中該隔離輸出電路包括：一電流鏡，耦接該電壓轉換器的輸出端，並且反應於該類比輸出訊號而產生一鏡射電流；以及一分壓電路，耦接該電流鏡以基於該鏡射電流而產生該類比回授訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電源轉換裝置，其中該鏡射電流與該類比輸出訊號的電壓準位呈正相關，且該鏡射電流與該類比回授訊號的電壓準位呈負相關。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的電源轉換裝置，其中該電流鏡包括：一第二電阻，其第一端耦接該電壓轉換器的輸出端；一第一電晶體，其控制端與其第一端共同耦接該第二電阻的第二端；一第二電晶體，其控制端耦接該第一電晶體的控制端，且其第一端耦接該分壓電路；一第三電阻，其第一端耦接該第一電晶體的第二端，且其第二端耦接一接地端；以及一第四電阻，其第一端耦接該第二電晶體的第二端，且其第二端耦接該接地端。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電源轉換裝置，其中該分壓電路包括：一第五電阻，其第一端接收一偏壓電壓，且其第二端耦接該類比控制器；以及一第六電阻，其第一端耦接該第五電阻的第二端，且其第二端耦接該第二電晶體的第一端。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電源轉換裝置，更包括：一電磁干擾濾波器，接收一交流電壓，並且用以抑制該交流電壓的電磁雜訊；以及一整流電路，耦接該電磁干擾濾波器，用以對抑制雜訊後的交流電壓進行整流，藉以產生該輸入電壓；以及一功率因數校正電路，用以對關聯於該交流電壓的輸入電壓進行功率因數校正，其中該開關設置於該功率因數校正電路中，藉以控制該功率因數校正電路的運作。
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