TWI583117B - 諧振電源轉換裝置 - Google Patents

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Description

諧振電源轉換裝置
本發明是有關於一種電源轉換技術，且特別是有關於一種諧振電源轉換裝置。
切換式電源轉換器的輕載或空載損耗主要由開關損耗以及其他損耗所組成，其中開關損耗包含有開關導通損耗與開關關閉損耗，而其他損耗則由切換式電源轉換器內的啟動電阻、電路迴路、變壓器、電感、電容、控制晶片等所引起。以傳統的諧振電源轉換器而言，例如：LLC串聯電源轉換器，其原邊開關頻率會於負載的狀態為輕載或空載時劇烈地增加。因此，諧振電源轉換器的輕載或空載損耗就會增加，以至於諧振電源轉換器的效率會跟著降低。
有鑒於此，為了要解決先前技術所述及的問題，本發明之一示範性實施例提供一種諧振電源轉換裝置，其包括：以變壓器為基礎的諧振轉換器、第一開關控制單元，以及第二開關控制單元。其中，以變壓器為基礎的諧振轉換器包括原邊開關電路以及經配置以提供一輸出電壓給負載的副邊輸出電路。第一開關控制單元耦接原邊開關電路，且其經配置以反應於負載的狀態而控制原邊開關電路的啟/閉運作。第二開關控制單元耦接第一開關控制單元， 且其經配置以決定是否啟動或關閉第一開關控制單元。
於本發明的一示範性實施例中，以變壓器為基礎的諧振轉換器可以更包括：變壓器與諧振電路。其中，變壓器具有原邊繞組、第一副邊繞組與第二副邊繞組。諧振電路耦接於原邊開關電路與變壓器的原邊繞組之間，並且具有一諧振頻率。此外，副邊輸出電路耦接至變壓器的第一與第二副邊繞組，藉以提供所述輸出電壓給負載。
於本發明的一示範性實施例中，第一開關控制單元包括：開關控制電路與供電開關。其中，開關控制電路操作在一工作電壓下，且其經配置以反應於負載的狀態而控制原邊開關電路的啟/閉運作。供電開關耦接於開關控制電路與所述工作電壓之間，並且受控於第二開關控制單元。
於本發明的一示範性實施例中，變壓器可以更具有輔助繞組。在此條件下，第二開關控制單元包括：檢測電路與處理單元。其中，檢測電路與變壓器的輔助繞組並接，且其經配置以產生一檢測電壓。處理單元耦接檢測電路，且其經配置以反應於所述檢測電壓而輸出一控制訊號，藉以決定是否導通供電開關。
於本發明的一示範性實施例中，當所述檢測電壓不小於一第一預設電壓時，則處理單元輸出所述控制訊號以導通供電開關。
於本發明的一示範性實施例中，第二開關控制單元可以更耦接至副邊輸出電路以接收所述輸出電壓。在此條件下，處理單元更可以反應於所述檢測電壓與所述輸出電壓 以輸出所述控制訊號，藉以決定是否導通或關閉供電開關。
於本發明的一示範性實施例中，在負載之狀態為輕載或空載的條件下，當所述檢測電壓小於所述第一預設電壓，且所述輸出電壓不小於一第二預設電壓時，則處理單元輸出所述控制訊號以關閉供電開關，其中所述第二預設電壓小於所述第一預設電壓；以及當所述檢測電壓小於所述第一預設電壓，且所述輸出電壓小於所述第二預設電壓時，則處理單元輸出所述控制訊號以導通供電開關。
於本發明的一示範性實施例中，第二開關控制單元可以更包括：隔離傳輸電路，其耦接於處理單元與供電開關之間，且其經配置以傳送處理單元所輸出的控制訊號至供電開關。基此，處理單元可以透過隔離傳輸電路輸出所述控制訊號以控制供電開關。
於本發明的一示範性實施例中，檢測電路包括：第一二極體、第二二極體、檢測開關、電容，以及電阻。其中，第一二極體的陽極耦接變壓器之輔助繞組的同名端。第二二極體的陽極耦接第一二極體的陰極，而第二二極體的陰極則用以產生並輸出所述檢測電壓。檢測開關的控制端耦接變壓器之輔助繞組的同名端，檢測開關的第一端耦接第一二極體的陰極以及第二二極體的陽極，而檢測開關的第二端則耦接至變壓器之輔助繞組的異名端以及接地。電容的第一端耦接第二二極體的陰極，而電容的第二端則接地。電阻與電容並接。
於本發明的一示範性實施例中，原邊開關電路可以為 半橋開關電路，且諧振電路至少可以為串聯諧振電路。在此條件下，所提之諧振電源轉換裝置至少可以適於帶有降壓型或升壓型功率因數校正轉換器的電源。
於本發明的一示範性實施例中，原邊開關電路可以為全橋開關電路，且諧振電路至少可以為串聯諧振電路。
於本發明的一示範性實施例中，在負載之狀態為輕載或空載的條件下，開關控制電路間歇性地控制原邊開關電路的啟/閉運作；以及在負載之狀態非為輕載或空載的條件下，開關控制電路持續地控制原邊開關電路的啟/閉運作。
於本發明的一示範性實施例中，在負載之狀態為輕載或空載的條件下，第一開關控制單元會於原邊開關電路禁能的期間被第二開關控制單元關閉；以及在負載之狀態為輕載或空載的條件下，第一開關控制單元會於原邊開關電路致能的期間被第二開關控制單元啟動。
基於上述，當負載的狀態為輕載或空載時，第一開關控制單元會間歇性地控制原邊開關電路的啟/閉運作，藉以降低對應於原邊開關電路的切換頻率，從而降低諧振電源轉換裝置的輕載或空載損耗；與此同時，第一開關控制單元會在原邊開關電路禁能的期間被第二開關控制單元關閉(基於原邊開關電路此時無需受第一開關控制單元之控制的緣故)，以至於來自第一開關控制單元所產生的損耗得以被消除。基此，諧振電源轉換裝置的輕載或空載損耗得以被更加地降低，從而得以增加諧振電源轉換裝置的效率。
應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為 例示性及闡釋性的，其並不能限制本發明所欲主張之範圍。
現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。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/構件代表相同或類似部分。
圖1繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10的示意圖。請參照圖1，諧振電源轉換裝置10包括：以變壓器為基礎的諧振轉換器(transformer-based resonant converter)101、第一開關控制單元103，以及第二開關控制單元105。於示範性實施例中，以變壓器為基礎的諧振轉換器101包括原邊開關電路(primary switch circuit)107、諧振電路(resonant circuit)109、副邊輸出電路(secondary output circuit)111，以及具有原邊繞組(primary winding)Lp、兩副邊繞組(secondary winding)(Ls1,Ls2)與輔助繞組(auxiliary winding)La的變壓器(transformer)T1。
原邊開關電路107可以是半橋開關電路(half-bridge switch circuit)。基此，原邊開關電路107包括兩原邊開關(Sp1,Sp2)，且原邊開關(Sp1,Sp2)的運作/切換係互補。其中，原邊開關Sp1的汲極(drain)耦接輸入電壓Vin的正極(+)、原邊開關Sp1的源極(source)耦接原邊開關Sp2的汲極，而原邊開關Sp2的源極則耦接至輸入 電壓Vin的負極(-)以及接地。
諧振電路109耦接於原邊開關電路107與變壓器T1的原邊繞組Lp之間，並且具有一諧振頻率(resonance frequency)。於本示範性實施例中，諧振電路109可以是串聯諧振電路(series resonant circuit,SRC)，但並不限制於此。基此，諧振電路109包括兩電感(inductor)(Lr,Lm)與電容(capacitor)Cr。電感Lr的第一端耦接介於原邊開關(Sp1,Sp2)之間的共節點，而電感Lr的第二端則耦接變壓器T1之原邊繞組Lp的同名端(common-polarity terminal，即打點端)。電感Lm與變壓器T1的原邊繞組Lp並接。電容Cr的第一端耦接變壓器T1之原邊繞組Lp的異名端(opposite-polarity terminal，即非打點端)，而電容Cr的第二端則接地。於此值得一提的是，在本發明的其他示範性實施例中，諧振電路109亦可是並聯諧振電路(PRC)或者串並聯諧振電路(SPRC)，故而諧振電路109的架構可視實際設計或應用需求而論。
副邊輸出電路111耦接至變壓器T1的副邊繞組(Ls1,Ls2)，並且經配置以提供輸出電壓Vout給負載RL。於本示範性實施例中，副邊輸出電路111包括兩副邊開關(Ss1,Ss2)與電容CDC。副邊開關Ss1的汲極耦接變壓器T1之副邊繞組Ls1的同名端(即打點端)。副邊開關Ss1的源極接地，並且耦接至副邊開關Ss2的源極以及輸出電壓Vout的負端(-)。
副邊開關Ss2的汲極耦接變壓器T1之副邊繞組Ls2 的異名端(即非打點端)。電容CDC的第一端耦接變壓器T1之副邊繞組Ls1的異名端(即非打點端)、變壓器T1之副邊繞組Ls2的同名端(即打點端)以及輸出電壓Vout的正端(+)，而電容CDC的第二端則接地。負載RL與電容CDC並接。在此值得一提的是，副邊開關(Ss1,Ss2)可以採用同步整流器(synchronous rectifier,SR)來實施，但並不限制於此。
另一方面，第一開關控制單元103耦接以變壓器為基礎的諧振轉換器101內的原邊開關電路107，且其經配置以反應於負載RL的狀態而控制原邊開關電路107的啟/閉運作。於本示範性實施例中，第一開關控制單元103包括開關控制電路(switch control circuit)113與供電開關(supplying switch)Qs。開關控制電路113操作在工作電壓(operation voltage)VCC下，且其經配置以反應於負載RL的狀態而控制原邊開關電路107的啟/閉運作。供電開關Qs耦接於開關控制電路113與工作電壓VCC之間，並且受控於第二開關控制單元105。換言之，工作電壓VCC係透過供電開關Qs而耦接至開關控制電路113。
在此值得一提的是，第一開關控制單元103的開關控制電路113更可以耦接至負載RL，故而開關控制電路113更可經配置以接收關聯於負載RL上的參數(例如：對應於負載RL上之電壓(Vout)或電流(IRL)的回饋訊號)，並透過其內部電路的處理後而輸出相應的控制訊號來控制原邊開關電路107的啟/閉運作。由於根據關聯於負載RL 之參數來控制原邊開關電路107之啟/閉運作的機制是一般常見於電源開關控制的作法，因此負載RL與開關控制電路113之間的實際連線將不會再特別繪示於圖1上。
再者，第二開關控制單元105耦接第一開關控制單元103，且其經配置以決定是否啟動(activate)或關閉(inactivate)第一開關控制單元103。於本示範性實施例中，第二開關控制單元105包括檢測電路(detection circuit)115、處理單元(processing unit)117，以及隔離傳輸電路(isolation transmission circuit)119。其中，檢測電路115與變壓器T1的輔助繞組La並接，且其經配置以產生檢測電壓Vc。
更清楚來說，檢測電路115包括二極體(D1,D2)、檢測開關QD、電容C，以及電阻R。其中，二極體D1的陽極(anode)耦接變壓器T1之輔助繞組La的同名端(即打點端)。二極體D2的陽極耦接二極體D1的陰極(cathode)，而二極體D2的陰極則用以產生並輸出檢測電壓Vc。檢測開關QD的控制端耦接變壓器T1之輔助繞組La的同名端(即打點端)，檢測開關QD的第一端(汲極)耦接二極體D1的陰極以及二極體D2的陽極，而檢測開關QD的第二端(源極)則耦接至變壓器T1之輔助繞組La的異名端(即非打點端)以及接地。電容C的第一端耦接二極體D2的陰極，而電容C的第二端則接地。電阻R與電容C並接。
處理單元117耦接檢測電路115，且其經配置以反應 於檢測電壓Vc而輸出控制訊號CS，藉以決定是否導通供電開關Qs。另外，第二開關控制單元105可以更耦接至以變壓器為基礎的諧振轉換器101內的副邊輸出電路111以接收輸出電壓Vout，以至於處理單元117更可以反應於檢測電壓Vc與輸出電壓Vout以輸出控制訊號CS，藉以決定是否導通或關閉供電開關Qs。在此值得一提的是，處理單元117更可以經配置以控制副邊開關(Ss1,Ss2)的啟/閉運作，但並不限制於此。
隔離傳輸電路119耦接於處理單元117與供電開關Qs之間，且其經配置以傳送處理單元117所輸出的控制訊號CS至供電開關Qs。換言之，處理單元117可以透過隔離傳輸電路119輸出控制訊號CS以控制供電開關Qs。在此值得一提的是，隔離傳輸電路119可以採用光隔離器(opto-isolator)或光耦合器(optical coupler)來實施，但並不限制於此。
基於上述，圖2繪示為圖1之處理單元117的控制與判斷流程圖，而圖3繪示為圖1之諧振電源轉換裝置10的部分操作波形圖，其中負載RL的電流IRL、輸出電壓Vout以及副邊開關(Ss1,Ss2)的閘控制訊號係繪示在圖3中。請參照圖1~圖3，於諧振電源轉換裝置10的運作期間，處理單元117會對檢測電壓Vc進行檢測(S201)，並且判斷檢測電壓Vc是否小於第一預設電壓V1(S203)。
當處理單元117檢測與判斷出檢測電壓Vc不小於第一預設電壓V1時，例如：於時間t0-t1，則表示負載RL 的狀態非為輕載或空載。如此一來，處理單元117將會透過隔離傳輸電路119輸出控制訊號CS以導通供電開關Qs(S205)，以至於開關控制電路113會操作在工作電壓VCC下，並且持續地控制原邊開關電路107的啟/閉運作。
於時間t1，基於負載RL的電流IRL劇烈地下降，所以負載RL的狀態可以視為輕載或空載。如此一來，開關控制電路113會間歇性地控制原邊開關電路107的啟/閉運作，藉以降低對應於原邊開關電路107的切換頻率，從而降低諧振電源轉換裝置10的輕載或空載損耗。
在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，處理單元117還是會持續地對檢測電壓Vc進行檢測(S201)，並且判斷檢測電壓Vc是否小於第一預設電壓V1(S203)。於時間t2，當處理單元117檢測與判斷出檢測電壓Vc小於第一預設電壓V1時，則處理單元117會進一步地對輸出電壓Vout進行檢測(S207)，並且判斷輸出電壓Vout是否小於第二預設電壓V2(S209)，其中第二預設電壓V2小於第一預設電壓V1。
當處理單元117檢測與判斷出輸出電壓Vout不小於第二預設電壓V2時，則處理單元117或會透過隔離傳輸電路119輸出控制訊號CS以關閉供電開關Qs(S211)，以至於在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，第一開關控制單元103會於原邊開關電路107禁能的期間被第二開關控制單元105關閉(inactivate)。
當供電開關Qs在時間t2被關閉之後，處理單元117 會持續地對輸出電壓Vout進行檢測(S207)，並且判斷輸出電壓Vout是否小於第二預設電壓V2(S209)。一旦處理單元117於時間t3檢測與判斷出輸出電壓Vout小於第二預設電壓V2時，則處理單元117或會透過隔離傳輸電路119輸出控制訊號CS以導通供電開關Qs(S205)，以至於第一開關控制單元113會再次操作在工作電壓VCC下，並且持續地控制原邊開關電路107的啟/閉運作，直至檢測電壓Vc於時間t3-t5上升與維持在第一預設電壓V1為止。顯然地，在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，第一開關控制單元103會於原邊開關電路107致能的期間被第二開關控制單元105再次啟動(activate)。
總而言之，在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，處理單元117的控制與判斷可以為：1、當檢測電壓Vc不小於第一預設電壓V1時，則處理單元117輸出控制訊號CS以導通供電開關Qs；2、當檢測電壓Vc小於第一預設電壓V1，且輸出電壓Vout不小於第二預設電壓V2時，則處理單元117輸出控制訊號CS以關閉供電開關Qs；以及3、當檢測電壓Vc小於第一預設電壓V1，且輸出電壓Vout小於第二預設電壓V2時，則處理單元117輸出控制訊號CS以導通供電開關Qs。
由此可以清楚地得知，當負載RL的狀態為輕載或空載時，第一開關控制單元103會間歇性地控制原邊開關電路107的啟/閉運作，藉以降低對應於原邊開關電路107的切換頻率，從而降低諧振電源轉換裝置10的輕載或空載損 耗；與此同時，第一開關控制單元103會在原邊開關電路107禁能的期間被第二開關控制單元105關閉(基於原邊開關電路107此時無需受第一開關控制單元103之控制的緣故)，以至於來自第一開關控制單元103所產生的損耗得以被消除。基此，諧振電源轉換裝置10的輕載或空載損耗得以被更加地降低，從而得以增加諧振電源轉換裝置10的效率。
圖4繪示為本發明另一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10’的示意圖。請參照圖1與圖4，諧振電源轉換裝置10與10’的相異之處僅在於：以變壓器為基礎的諧振轉換器101’內之原邊開關電路107’的架構不同於以變壓器為基礎的諧振轉換器101內之原邊開關電路107的架構。更清楚來說，如圖4所示，原邊開關電路107’可以是全橋開關電路(full-bridge switch circuit)，而且相較於原邊開關電路107還更加包括兩原邊開關(Sp3,Sp4)。於本示範性實施例中，原邊開關(Sp1,Sp4)係同步切換、原邊開關(Sp2,Sp3)係同步切換，但是原邊開關(Sp1,Sp4)的切換係互補於原邊開關(Sp2,Sp3)的切換。然而，原邊開關(Sp1,Sp2,Sp3,Sp4)的切換可以視實際設計或應用需求而論。除此之外，諧振電源轉換裝置10’的運作方式實質上與諧振電源轉換裝置10的運作方式相同，故其詳加的描述則不再贅述之。
圖5繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10應用在帶有降壓型功率因數校正(buck power factor correction,buck PFC)轉換器之(切換式)電源50的示意圖，而圖6繪示為圖5之帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的部分操作波形圖。請合併參照圖5與圖6，除了諧振電源轉換裝置10以外，帶有降壓型功率因數校正轉換器的電源50還更加地包括：原邊功率因數校正控制器501、副邊功率因數校正控制器503、耦接於原邊功率因數校正控制器501與副邊功率因數校正控制器503之間的隔離傳輸電路505、橋式整流器BR、電感(Lin,Lbuck)、電容(Cin,Cbulk)、二極體DPFC，以及開關(SPFC,Qp)。在此條件下，隔離傳輸電路119包括兩隔離傳輸子電路(119-1,119-2)，且處理單元117會反應於檢測電壓Vc與輸出電壓Vout而輸出控制訊號(CS1,CS2)以分別控制開關(Qp,Qs)。
如圖6所示，經由檢測電路115所檢測與輸出的檢測電壓Vc並不會在帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的正常操作期間(即，負載RL的狀態非為輕載或空載)改變。另一方面，經由檢測電路115所檢測與輸出的檢測電壓Vc會隨著負載RL的狀態而於開關控制電路113間歇性地控制原邊開關(Sp1,Sp2)的啟/閉運作而改變(即，負載RL的狀態為輕載或空載)。
在此值得一提的是，帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的輸入與輸出並非共地，所以開關控制電路113與副邊功率因數校正控制器503的工作電壓VCC1會相異於原邊功率因數校正控制器501的工作電壓VCC2。基此， 在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，當要關閉電源50內的降壓型功率因數校正轉換器時，則原邊功率因數校正控制器501必須要早於副邊功率因數校正控制器503而先被關閉。換言之，處理單元117會輸出控制訊號(CS1,CS2)來分別控制開關(Qp,Qs)，藉以先關閉原邊功率因數校正控制器501，接著再關閉副邊功率因數校正控制器503。
如此一來，帶有降壓型功率因數校正轉換器的電源50就可以確保免於受到反應於副邊空的回饋/回授所導致長時間導通原邊開關SPFC所產生的過電壓而損毀。另外，來自開關控制電路113(即，第一開關控制單元103)、原邊功率因數校正控制器501與副邊功率因數校正控制器503所產生的損耗得以被消除。基此，帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的輕載或空載損耗得以被降低，從而得以增加帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的效率。
另一方面，無關乎負載RL的狀態為何，當要啟動電源50內的降壓型功率因數校正轉換器時，則副邊功率因數校正控制器503必須要早於原邊功率因數校正控制器501而先被啟動。換言之，處理單元117會輸出控制訊號(CS1,CS2)來分別控制開關(Qp,Qs)，藉以先啟動副邊功率因數校正控制器503，接著再啟動原邊功率因數校正控制器501。顯然地，對電源50內降壓型功率因數校正轉換器之啟動或關閉的時間控制必須要追尋如圖6所示的特定方式。
圖7繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10應用在帶有升壓型功率因數校正(boost PFC)轉換器之電源70的示意圖。請參照圖7，除了諧振電源轉換裝置10以外，帶有升壓型功率因數校正轉換器的電源70還更加地包括：功率因數校正控制器701、橋式整流器BR、電感Lboost、電容Cbulk、二極體DPFC，以及開關SPFC。帶有升壓型功率因數校正轉換器之電源70的運作與架構皆簡單於帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的運作與架構。
更清楚來說，開關控制電路113與功率因數校正控制器701的工作電壓VCC相同，所以在負載RL之狀態為輕載或空載的條件下，當要關閉電源70內的升壓型功率因數校正轉換器時，則開關控制電路113與功率因數校正控制器701可以受處理單元117的控制而同時關閉。另一方面，無關乎負載RL的狀態為何，當要啟動電源70內的升壓型功率因數校正轉換器時，則開關控制電路113與功率因數校正控制器701可以受處理單元117的控制而同時啟動。相似地，來自開關控制電路113(即，第一開關控制單元103)與功率因數校正控制器701所產生的損耗得以被消除。基此，帶有升壓型功率因數校正轉換器之電源70的輕載或空載損耗得以被降低，從而得以增加帶有升壓型功率因數校正轉換器之電源70的效率。
在此值得一提的是，根據上述示範性實施例，諧振電源轉換裝置(10,10’)於115V/50Hz之操作條件的滿載效 率可以達到或高於92%，而且諧振電源轉換裝置(10,10’)於115V/50Hz之操作條件的空載損耗可以降低至或低於30mW。
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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
10、10’‧‧‧諧振電源轉換裝置
101、101’‧‧‧以變壓器為基礎的諧振轉換器
103‧‧‧第一開關控制電路
105‧‧‧第二開關控制電路
107、107’‧‧‧原邊開關電路
109‧‧‧諧振電路
111‧‧‧副邊輸出電路
113‧‧‧開關控制電路
115‧‧‧檢測電路
117‧‧‧處理單元
119、505‧‧‧隔離傳輸電路
119-1、119-2‧‧‧隔離傳輸子電路
50‧‧‧帶有降壓型功率因數校正轉換器的電源
501‧‧‧原邊功率因數校正控制器
503‧‧‧副邊功率因數校正控制器
70‧‧‧帶有升壓型功率因數校正轉換器的電源
701‧‧‧功率因數校正控制器
T1‧‧‧變壓器
Lp‧‧‧原邊繞組
Ls1、Ls2‧‧‧副邊繞組
La‧‧‧輔助繞組
Sp1~Sp4‧‧‧原邊開關
Ss1、Ss2‧‧‧副邊開關
Qs、Qp、QD、SPFC‧‧‧開關
D1、D2、DPFC‧‧‧二極體
C、Cr、CDC、Cin、Cbulk‧‧‧電容
R‧‧‧電阻
RL‧‧‧負載
Lm、Lr、Lbuck、Lin、Lboost‧‧‧電感
BR‧‧‧橋式整流器
VCC、VCC1、VCC2‧‧‧工作電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vc‧‧‧檢測電壓
V1、V2‧‧‧預設電壓
CS、CS1、CS2‧‧‧控制訊號
IRL‧‧‧負載電流
S201~S211‧‧‧控制與判斷流程
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。
圖1繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10的示意圖。
圖2繪示為圖1之處理單元117的控制與判斷流程圖。
圖3繪示為圖1之諧振電源轉換裝置10的部分操作波形圖。
圖4繪示為本發明另一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10’的示意圖。
圖5繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝 置10應用在帶有降壓型功率因數校正(buck power factor correction,buck PFC)轉換器之電源50的示意圖。
圖6繪示為圖5之帶有降壓型功率因數校正轉換器之電源50的部分操作波形圖。
圖7繪示為本發明一示範性實施例之諧振電源轉換裝置10應用在帶有升壓型功率因數校正(boost PFC)轉換器之電源70的示意圖。
10‧‧‧諧振電源轉換裝置
101‧‧‧以變壓器為基礎的諧振轉換器
103‧‧‧第一開關控制電路
105‧‧‧第二開關控制電路
107‧‧‧原邊開關電路
109‧‧‧諧振電路
111‧‧‧副邊輸出電路
113‧‧‧開關控制電路
115‧‧‧檢測電路
117‧‧‧處理單元
119‧‧‧隔離傳輸電路
T1‧‧‧變壓器
Lp‧‧‧原邊繞組
Ls1、Ls2‧‧‧副邊繞組
La‧‧‧輔助繞組
Sp1、Sp2‧‧‧原邊開關
Ss1、Ss2‧‧‧副邊開關
QS、QD‧‧‧開關
D1、D2‧‧‧二極體
C、Cr、CDC‧‧‧電容
R‧‧‧電阻
RL‧‧‧負載
Lm、Lr‧‧‧電感
VCC‧‧‧工作電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vc‧‧‧檢測電壓
CS‧‧‧控制訊號

Claims (15)

  1. 一種諧振電源轉換裝置，包括：一以變壓器為基礎的諧振轉換器，包括：一原邊開關電路；以及一副邊輸出電路，其經配置以提供一輸出電壓給一負載；一第一開關控制單元，耦接該原邊開關電路，且其經配置以反應於該負載的狀態而控制該原邊開關電路的啟/閉運作；以及一第二開關控制單元，耦接該第一開關控制單元，且其經配置以反應於該原邊開關電路的狀態而決定是否啟動或關閉該第一開關控制單元，其中，當該原邊開關電路被禁能時，該第二開關控制單元係關閉該第一開關控制單元，以消除該第一開關控制單元的功率消耗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之諧振電源轉換裝置，其中該以變壓器為基礎的諧振轉換器更包括：一變壓器，具有一原邊繞組、一第一副邊繞組與一第二副邊繞組；以及一諧振電路，耦接於該原邊開關電路與該變壓器的該原邊繞組之間，並且具有一諧振頻率，其中，該副邊輸出電路耦接至該變壓器的該第一與該第二副邊繞組，藉以提供該輸出電壓給該負載。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之諧振電源轉換裝置， 其中該第一開關控制單元包括：一開關控制電路，操作在一工作電壓下，且其經配置以反應於該負載的狀態而控制該原邊開關電路的啟/閉運作；以及一供電開關，耦接於該開關控制電路與該工作電壓之間，並且受控於該第二開關控制單元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之諧振電源轉換裝置，其中該變壓器更具有一輔助繞組，且該第二開關控制單元包括：一檢測電路，與該變壓器的該輔助繞組並接，且其經配置以產生一檢測電壓；以及一處理單元，耦接該檢測電路，且其經配置以反應於該檢測電壓而輸出一控制訊號，藉以決定是否導通該供電開關。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之諧振電源轉換裝置，其中當該檢測電壓不小於一第一預設電壓時，則該處理單元輸出該控制訊號以導通該供電開關。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之諧振電源轉換裝置，其中：該第二開關控制單元更耦接至該副邊輸出電路以接收該輸出電壓；以及該處理單元更反應於該檢測電壓與該輸出電壓以輸出該控制訊號，藉以決定是否導通或關閉該供電開關。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之諧振電源轉換裝置， 其中在該負載之狀態為輕載或空載的條件下，當該檢測電壓小於該第一預設電壓，且該輸出電壓不小於一第二預設電壓時，則該處理單元輸出該控制訊號以關閉該供電開關，其中該第二預設電壓小於該第一預設電壓；以及當該檢測電壓小於該第一預設電壓，且該輸出電壓小於該第二預設電壓時，則該處理單元輸出該控制訊號以導通該供電開關。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之諧振電源轉換裝置，其中該第二開關控制單元更包括：一隔離傳輸電路，耦接於該處理單元與該供電開關之間，且其經配置以傳送該處理單元所輸出的該控制訊號至該供電開關，其中，該處理單元透過該隔離傳輸電路輸出該控制訊號以控制該供電開關。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之諧振電源轉換裝置，其中該檢測電路包括：一第一二極體，其陽極耦接該變壓器之該輔助繞組的同名端；一第二二極體，其陽極耦接該第一二極體的陰極，而其陰極則用以產生並輸出該檢測電壓；一檢測開關，其控制端耦接該變壓器之該輔助繞組的同名端，其第一端耦接該第一二極體的陰極以及該第二二極體的陽極，而其第二端則耦接至該變壓器之該輔助繞組 的異名端以及接地；一電容，其第一端耦接該第二二極體的陰極，而其第二端則接地；以及一電阻，與該電容並接。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之諧振電源轉換裝置，其中該原邊開關電路為一半橋開關電路，且該諧振電路至少為一串聯諧振電路。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之諧振電源轉換裝置，其中該諧振電源轉換裝置至少適於帶有降壓型功率因數校正轉換器的電源。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之諧振電源轉換裝置，其中該諧振電源轉換裝置至少適於帶有升壓型功率因數校正轉換器的電源。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之諧振電源轉換裝置，其中該原邊開關電路為一全橋開關電路，且該諧振電路至少為一串聯諧振電路。
  14. 如申請專利範圍第3項所述之諧振電源轉換裝置，其中：在該負載之狀態為輕載或空載的條件下，該開關控制電路間歇性地控制該原邊開關電路的啟/閉運作；以及在該負載之狀態非為輕載或空載的條件下，該開關控制電路持續地控制該原邊開關電路的啟/閉運作。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之諧振電源轉換裝置，其中： 在該負載之狀態為輕載或空載的條件下，該第一開關控制單元會於該原邊開關電路禁能的期間被該第二開關控制單元關閉；以及在該負載之狀態為輕載或空載的條件下，該第一開關控制單元會於該原邊開關電路致能的期間被該第二開關控制單元啟動。
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