TWI593226B - 用於ｐｓｒ／ｓｓｒ飛返轉換器之具有可編程的切換頻率的ｐｗｍ控制器 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器，更加具體而言，用於初級側調節(Primary-Side Regulation，PSR)/次級側調節(Secondary-Side Regulation，SSR)飛返轉換器之具有可編程的切換頻率的一種PWM控制器，藉由量身打造切換頻率為輸出負載的非遞減函數，且最高切換頻率為輸入電壓的非遞增函數，以便極大化性能價格比(performance-to-cost ratio)，導致複數個可編程的電壓相關之頻率-負載曲線，一方面使飛返變壓器的小型化變成可能，另一方面使同時符合美國(Department of Energy，DoE)與歐盟(Code of Conduct，CoC)的效率要求變得容易。
不同電氣/電子裝置必須在特定操作電壓下運作。例如，積體電路(IC)一般是用5、3或1.8Vdc供電，某些直流馬達需要12Vdc，而高功率裝置需要110或220Vac。尤其，發光二極體(LED)顯示器的燈管通常操作在更高的操作電壓下。因此，許多種的電源轉換器或逆變器已被開發以滿足這些不同的需求。
飛返轉換器(flyback converter)，其具有較簡單的結構且較廣泛的操作電壓範圍的優點，是最常使用的切換電源轉換器之一。因此，飛返轉換器在消耗低至中等功率的電子裝置中幾乎是無所不在。更加具體而言，飛返轉換器利用切換元件以操控能量，基於伏-秒平衡原理(volt-second balance principle)儲存至並釋放自一耦合電感(亦被業界稱作飛返變壓器)，以便傳送所需的輸出功率。同時，被動式電阻-電容-二極體(Resistor-Capacitor-Diode，RCD)箝位器與電阻-電容(Resistor-Capacitor，RC)
緩衝器(snubber)被用於抑制在切換元件上的電壓應力藉由吸收源自於飛返變壓器的漏感的電壓尖波。
在習知技術中，飛返轉換器通常是讓其輸出電壓藉次級側調節(Secondary-Side Regulation，SSR)或藉初級側調節(Primary-Side Regulation，PSR)而調節。SSR調節輸出電壓藉由來自次級側的光耦合，需要位於次級側之以光耦合器為基底的回授控制電路，然而具有較緊縮的輸出電壓調節之優點。PSR調節輸出電壓藉由磁耦合至初級側，不需要位於次級側之以光耦合器為基底的回授控制電路，然而具有較鬆弛的輸出電壓調節之缺點。
隨著能源節約與環境保護意識的高漲，合格的電源適配器的無載功耗，量測為在無載之AC功率輸入，與四點平均效率，在滿載的25%、50%、75%與100%取平均，必須被證明為符合美國(Department of Energy，DoE)與歐盟(Code of Conduct，CoC)的效率標準。
在試圖通過降低切換損失以改善四點平均效率，用於PSR/SSR飛返轉換器的傳統PWM控制器僅鑑於減輕的輸出負載狀態而降低切換頻率，並未留意輸入電壓的狀態，因而無法同時達到DoE(規定在115Vac低壓的效率標準)與CoC(規定在230Vac高壓的效率標準)的要求。
為同時達到低壓與高壓的效率標準，本發明提出用於PSR/SSR飛返轉換器之具有可編程的切換頻率的一種PWM控制器以極大化性能價格比，藉由同時將輸出負載與輸入電壓列入考慮，亦即，藉由量身打造切換頻率為輸出負載的非遞減函數，而且最高切換頻率為輸入電壓的非遞增函數，使得飛返變壓器能得小型化以節省成本與空間，而且四點平均效率能達到或超越美國(Department of Energy，DoE)與歐盟(Code of Conduct，CoC)的標準。
本發明的主要目的是創作用於PSR/SSR飛返轉換器之具有可編程的切換頻率的一種PWM控制器，能夠一舉兩得，亦即，一方面同時將美國(Department of Energy，DoE)與歐盟(Code of Conduct，CoC)的效率認證輕鬆入袋，另一方面大有機會小型化飛返變壓器使得性能價格比可以攻
頂。所揭露的具有可編程的切換頻率的PWM控制器，具有至少六個接腳包括VCC(供應電壓輸入)接腳、GND(參考接地)接腳、GATE(閘極驅動輸出)接腳、AUX(輔助感測輸入)接腳、CS(電流感測輸入)接腳、與COMP(補償)接腳，搭配交流對直流整流單元、輸入電容、飛返變壓器、切換單元、電流感測電阻、輸出整流器、輸出電容(與SSR單元，在PSR/SSR飛返的情況下不出現/出現)形成一個PSR/SSR飛返轉換器。
飛返變壓器包含初級側繞組、次級側繞組、與輔助繞組。初級側繞組是串聯連接輸入電容、切換單元、與電流感測電阻而在初級側形成儲能迴路。次級側繞組是串聯連接輸出整流器與輸出電容而在次級側形成釋能迴路。輔助繞組，經由分壓器連接至AUX接腳，並經由VCC二極體連接至VCC接腳，提供雙重功能。輔助繞組在切換單元導通以儲存能量時，可感測輸入電壓Vi，並在輸出整流器導通而釋放能量時，可感測輸出電壓Vo。當切換單元導通以儲存能量且輔助繞組感應負電壓，，時，AUX接腳將被內部箝位於略正的電位Vclamp(一般是0.15Vdc)以提供透過輔助繞組感測輸入電壓Vi的有效和高效的方法。更加具體而言，一股電流，流出PWM控制器的AUX接腳，，(Vi為輸入電壓，Vo為輸出電壓，Np為初級側繞組圈數，Ns為次級側繞組圈數，Na為輔助繞組圈數，R1與R2為分壓器的分壓電阻)，在切換單元的導通期間將會是正比於輸入電壓Vi，因而可用以感測輸入電壓Vi。當輸出整流器導通而釋放能量，而且輔助繞組感應正電壓，，時，AUX接腳將獲得反射輸出電壓的分
壓，，透過輔助繞組以感測輸出電壓Vo。除了提供輸入電壓與輸出電壓的線索給PWM控制器，輔助繞組也將在起動後經由VCC二極體提供連續穩定工作電壓源給VCC接腳。
在不具有SSR單元的PSR飛返轉換器的情況下，當輸出整流器導通而釋放能量時，輸出電壓Vo是藉由比較AUX接腳的電位，，與初級側中PWM控制器內部的參考電壓而調節。輔助繞組是串聯連接分壓器R1、R2而在輸出整流器導通以釋放能量時，形成用於輸出電壓Vo的電壓調節信號迴路。
在具有SSR單元的SSR飛返轉換器的情況下，輸出電壓Vo是藉由比較按比例縮小的輸出電壓，，其中R51、R52為構成分壓器的第一分壓電阻、第二分壓電阻，與次級側中並聯穩壓器內部的參考電壓而調節。並聯穩壓器是經由分壓器R51、R52與限流電阻R53而連接至輸出端，並光耦合至PWM控制器的COMP接腳，藉以形成用於輸出電壓Vo的電壓調節信號迴路。
交流對直流整流單元搭配輸入電容形成用於交流電壓源的峰值整流器，其將通用AC輸入電壓源Vin(一般為90~264Vac)峰值整流成未受調節的直流(DC)輸入電壓Vi(一般為127~373Vdc)，作為給PSR/SSR飛返轉換器的輸入電壓。交流對直流整流單元，其被設置在交流電壓源與輸入電容之間，可為但不受限於二極體橋式整流器或MOSFET橋式整流器。
切換單元，串聯連接電流感測電阻，設置在初級側繞組之低壓側，並由PWM控制器的GATE接腳所驅動，可為但不受限於功率MOSFET
或功率BJT。PWM控制器的GND接腳，其在初級側中被接地，必須經由電流感測電阻而連接/參考至功率MOSFET/BJT的源極/射極藉以利用源極/射極參考PWM信號而低壓側驅動切換單元。PWM控制器的CS接腳，連接至功率MOSFET/BJT之源極/射極與電流感測電阻之高壓端，在切換單元導通以儲存能量時，能感測輸出電流Io為初級側峰值電流Ipk的已知函數，取決於飛返轉換器的操作模式，或，
。所以，在切換單元導通以儲存能量時，AUX接腳能感測輸入電壓Vi，且CS接腳能感測輸出電流Io。PWM控制器的COMP接腳，其電壓準位與CS接腳的電壓準位比較決定PWM信號/切換單元的占空比/導通時間，是經由補償電容而連接至初級側中的接地。
輸出整流器搭配輸出電容形成用於飛返變壓器的峰值整流器，其將交流的次級側繞組電壓波形峰值整流成受調節的DC輸出電壓位準，作為來自PSR/SSR飛返轉換器的輸出電壓。此外，輸出整流器，其可被設置在次級側高壓端或次級側低壓端，可為但不受限於二極體整流器或同步整流器。
論及PSR飛返轉換器時，PWM控制器在沒有SSR單元的援助下會將輸出電壓Vo調節在較為鬆弛的調節範圍內。論及SSR飛返轉換器時，PWM控制器搭配SSR單元會將輸出電壓Vo調節在較為緊縮的調節範圍內。PWM控制器會驅動切換單元，以響應所有需要的電壓與電流感測信號，維持電壓轉換與功率傳送安全與有效率。
10‧‧‧交流轉直流整流器
20‧‧‧飛返變壓器
30‧‧‧切換單元
40‧‧‧PWM控制器
50‧‧‧SSR單元
C1、C2、C3‧‧‧非遞減曲線
C11、C12、C13‧‧‧非遞增曲線
Cc‧‧‧補償電容
Cin‧‧‧輸入電容
Co‧‧‧輸出電容
Do‧‧‧輸出整流器
Ds‧‧‧VCC二極體
FH‧‧‧上限頻率
FL‧‧‧下限頻率
Fm‧‧‧最低切換頻率
FM‧‧‧最高切換頻率
Fsw‧‧‧切換頻率
LH‧‧‧臨界負載
Na‧‧‧輔助繞組
Np‧‧‧初級繞組
Ns‧‧‧次級繞組
R1‧‧‧第一分壓電阻
R2‧‧‧第二分壓電阻
R51‧‧‧第一分壓電阻
R52‧‧‧第二分壓電阻
R53‧‧‧限流電阻
RL‧‧‧輸出負載
RS‧‧‧電流感測電阻
U3‧‧‧並聯穩壓器
Vi‧‧‧輸入電壓
Vin‧‧‧通用AC輸入電壓源
Vo‧‧‧輸出電壓
第一圖顯示依據本發明的第一實施例圍繞具有可編程的切換頻率之PWM控制器而建構的PSR飛返轉換器；第二圖顯示依據本發明的第二實施例圍繞具有可編程的切換頻率之
PWM控制器而建構的SSR飛返轉換器；第三圖顯示切換頻率(Fsw)對負載狀態之關係的示範性曲線；與第四圖顯示最高切換頻率(FM)對輸入電壓之關係的示範性曲線。
以下配合圖式與元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
請參閱第一圖，其中初級側調節(Primary Side Regulation，PSR)飛返轉換器(Flyback Converter)是依據本發明的第一實施例圍繞具有可編程的切換頻率之脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器40而建構。所揭露的具有可編程的切換頻率的PWM控制器40，具有至少六個接腳包括VCC(供應電壓輸入)接腳、GND(參考接地)接腳、GATE(閘極驅動輸出)接腳、AUX(輔助感測輸入)接腳、CS(電流感測輸入)接腳、與COMP(補償)接腳，搭配交流對直流整流單元10、輸入電容Cin、飛返變壓器20、切換單元30、電流感測電阻RS、輸出整流器Do、與輸出電容Co形成一個PSR飛返轉換器。
飛返變壓器20包含初級側繞組Np、次級側繞組Ns、與輔助繞組Na。初級側繞組Np是串聯連接輸入電容Cin、切換單元30、與電流感測電阻RS而在初級側形成儲能迴路。次級側繞組Ns是串聯連接輸出整流器Do與輸出電容Co而在次級側形成釋能迴路。輔助繞組Na，經由分壓器R1與R2連接至AUX接腳，並經由VCC二極體Ds連接至VCC接腳，提供雙重功能。輔助繞組Na在切換單元30導通以儲存能量時，可感測輸入電壓Vi，並在輸出整流器Do導通而釋放能量時，可感測輸出電壓Vo。當切換單元30導通以儲存能量且輔助繞組Na感應負電壓，，時，AUX接腳將被內部箝位於略正的電位Vclamp(一般是0.15Vdc)以提供透過
輔助繞組Na感測輸入電壓Vi的有效和高效的方法。更加具體而言，一股電流，流出PWM控制器40的AUX接腳，，(Vi為輸入電壓，Vo為輸出電壓，Np為初級側繞組圈數，Ns為次級側繞組圈數，Na為輔助繞組圈數，R1與R2為分壓器的分壓電阻)，在切換單元30的導通期間將會是正比於輸入電壓Vi，因而可用以感測輸入電壓Vi。當輸出整流器Do導通而釋放能量，而且輔助繞組Na感應正電壓，，時，AUX接腳將獲得反射輸出電壓的分壓，，透過輔助繞組Na以感測輸出電壓Vo。除了提供輸入電壓與輸出電壓的線索給PWM控制器40，輔助繞組Na也將在起動後經由VCC二極體Ds提供連續穩定工作電壓源給VCC接腳。
在不具有SSR單元的PSR飛返轉換器的情況下，當輸出整流器Do導通而釋放能量時，輸出電壓Vo是藉由比較AUX接腳的電位，，與初級側中PWM控制器40內部的參考電壓而調節。輔助繞組Na是串聯連接分壓器R1、R2而在輸出整流器Do導通以釋放能量時，形成用於輸出電壓Vo的電壓調節信號迴路。
交流對直流整流單元10搭配輸入電容Cin形成用於交流電壓源的峰值整流器，其將通用AC輸入電壓源Vin(一般為90~264Vac)峰值整流成未受調節的直流(DC)輸入電壓Vi(一般為127~373Vdc)，作為給PSR飛返轉換器的輸入電壓。交流對直流整流單元10，其被設置在交流電壓源與輸入電容Cin之間，可為但不受限於二極體橋式整流器或MOSFET橋式
整流器。
切換單元30，串聯連接電流感測電阻RS，設置在初級側繞組Np之低壓側，並由PWM控制器40的GATE接腳所驅動，可為但不受限於功率MOSFET或功率BJT。PWM控制器40的GND接腳，其在初級側中被接地，必須經由電流感測電阻RS而連接/參考至功率MOSFET/BJT的源極/射極藉以利用源極/射極參考PWM信號而低壓側驅動切換單元30。PWM控制器40的CS接腳，連接至功率MOSFET/BJT之源極/射極與電流感測電阻RS之高壓端，在切換單元30導通以儲存能量時，能感測輸出電流Io為初級側峰值電流Ipk的已知函數，取決於飛返轉換器的操作模式，或，。所以，在切換單元30導通以儲存能量時，AUX接腳能感測輸入電壓Vi，且CS接腳能感測輸出電流Io。PWM控制器40的COMP接腳，其電壓準位與CS接腳的電壓準位比較決定PWM信號/切換單元30的占空比/導通時間，是經由補償電容Cc而連接至初級側中的接地。
輸出整流器Do搭配輸出電容Co形成用於飛返變壓器20的峰值整流器，其將交流的次級側繞組電壓波形峰值整流成受調節的DC輸出電壓位準，作為來自PSR飛返轉換器的輸出電壓。此外，輸出整流器Do，其可被設置在次級側高壓端或次級側低壓端，可為但不受限於二極體整流器或同步整流器。
論及PSR飛返轉換器時，PWM控制器40在沒有SSR單元的援助下會將輸出電壓Vo調節在較為鬆弛的調節範圍內。PWM控制器40會驅動切換單元30，以響應所有需要的電壓與電流感測信號，維持電壓轉換與功率傳送安全與有效率。
請再參考第二圖，其中SSR飛返轉換器是依據本發明的第二實施例圍繞具有可編程的切換頻率的PWM控制器40而建構。由於圖2，除了SSR單元50外，有很多與圖1共同，下面的段落只聚焦於主要區別以對比第二實施例與第一實施例。
在具有SSR單元50的SSR飛返轉換器的情況下，輸出電壓Vo是藉由比較按比例縮小的輸出電壓，，與次級側中之並聯穩壓器U3內部的參考電壓而調節。並聯穩壓器U3是經由分壓器R51、R52與限流電阻R53而連接至輸出端，並光耦合至PWM控制器40的COMP接腳，藉以形成用於輸出電壓Vo的電壓調節信號迴路。
論及SSR飛返轉換器時，PWM控制器40搭配SSR單元50會將輸出電壓Vo調節在較為緊縮的調節範圍內。
請參考第三圖，其顯示切換頻率Fsw對負載狀態Io之關係的示範性曲線，其中負載狀態Io是由PWM控制器40的CS接腳所感測。負載狀態是指傳送至跨越輸出端的輸出負載RL的輸出電流(Io=Vo/RL)/輸出功率(Po=Vo2/RL)，而切換頻率Fsw是指由PWM控制器40施加到切換單元30的PWM頻率。0%負載意指無載，而100%負載意指滿載。臨界負載LH，將每條頻率-負載曲線分割成非遞減部份與箝位部份，在考量一給定的PSR/SSR飛返轉換器的功率準位、電路元件與其他影響因素，可挑選自70%與100%負載之間，使得性能價格比(performance-to-cost ratio)可以超越極限。最低切換頻率Fm是用以極小化無載功耗並極大化輕載轉換效率，同時使聽得見的噪音(小於或等於20KHz)無法靠近。最高切換頻率FM是用以小型化飛返變壓器20，同時與過多切換損失與受監管的電磁干擾(EMI)(大於或等於150KHz)保持安全距離。當負載下降到低於臨界負載LH時，切換頻率Fsw，從在無載的最低切換頻率Fm開始並到達在臨界負載LH的最高切換頻率FM，上升或持平，對應到每條頻率-負載曲線的非遞減部份，如由非遞減曲線C1、C2、C3所例示。當負載上升到高於臨界負載LH時，切換頻
率Fsw，箝位在最高切換頻率FM以避免過多切換損失並減弱受監管的電磁干擾，持平，對應到每條頻率-負載曲線的箝位部份，如水平線所示。
請參考第四圖，其顯示最高切換頻率FM對輸入電壓vi之關係的示範性曲線，其中最高切換頻率FM對應到第三圖中每個頻率-負載曲線的箝位部份，而輸入電壓Vi是由PWM控制器40的AUX接腳所感測。AC輸入電壓Vin是指經峰值整流成DC輸入電壓給PSR/SSR飛返轉換器的交流輸入電壓。最高切換頻率FM是指箝位的切換頻率，用以小型化飛返變壓器20而不會造成過多切換損失與劣化受監管的EMI。每條頻率-電壓曲線的設計準則是，最高切換頻率FM，侷限於上限頻率FH與下限頻率FL之間的頻率範圍內，得以下降或持平，如非遞減曲線C11、C21、C31所例示，因為當負載上升超過臨界負載LH時，初級側電流與造成的磁通密度會隨著上升的輸入電壓Vin而降低。例如，最高切換頻率FM在90至132Vac的低壓範圍內可從150下降至60KHz，並在180至264Vac的高壓範圍內可從100下降至50KHz。不言而喻，上述所有的典型數值只是用於發明觀念的具體化，並非本發明的限制。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
10‧‧‧交流轉直流整流器
20‧‧‧飛返變壓器
30‧‧‧切換單元
40‧‧‧PWM控制器
Cc‧‧‧補償電容
Cin‧‧‧輸入電容
Co‧‧‧輸出電容
Do‧‧‧輸出整流器
Ds‧‧‧VCC二極體
Na‧‧‧輔助繞組
Np‧‧‧初級繞組
Ns‧‧‧次級繞組
R1‧‧‧第一分壓電阻
R2‧‧‧第二分壓電阻
RL‧‧‧輸出負載
RS‧‧‧電流感測電阻
Vi‧‧‧輸入電壓
Vin‧‧‧通用AC輸入電壓源
Vo‧‧‧輸出電壓
Claims (10)
- 一種具有可編程切換頻率的脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器，具有至少六接腳，包含一VCC(供應電壓輸入)接腳、一GND(參考接地)接腳、一GATE(閘極驅動輸出)接腳、一AUX(輔助感測輸入)接腳、一CS(電流感測輸入)接腳、與一COMP(補償)接腳，搭配一交流對直流整流單元、一輸入電容、一飛返變壓器、一切換單元、一電流感測電阻、一輸出整流器、與一輸出電容形成一PSR飛返轉換器，用以將一通用交流(AC)輸入電壓源轉換成一受調節的直流(DC)輸出電壓源而供應一輸出負載，其中該交流對直流整流單元搭配該輸入電容形成用於交流電壓源的一峰值整流器，其將該通用AC輸入電壓源峰值整流成一未受調節的直流(DC)輸入電壓源，作為給該PSR飛返轉換器的輸入電壓，該飛返變壓器包含一初級側繞組、一次級側繞組、與一輔助繞組，該初級側繞組是串聯連接該輸入電容、該切換單元、與該電流感測電阻而在初級側形成一儲能迴路，該次級側繞組是串聯連接該輸出整流器與該輸出電容而在次級側形成一釋能迴路，該輔助繞組是經由一分壓器連接至該AUX接腳，並經由一VCC二極體連接至該VCC接腳，該切換單元是串聯連接該電流感測電阻，設置在該初級側繞組之低壓側，並由該脈衝寬度調變控制器的GATE接腳利用一源極/射極參考PWM信號而驅動，該GND接腳，其在初級側中被接地，是經由該電流感測電阻而連接/參考至該切換單元的源極/射極，藉以利用該源極/射極參考PWM信號而低壓側驅動該切換單元，該輔助繞組，在該切換單元導通以儲存能量時，感測該輸入電壓，並在該輸出整流器導通而釋放能量時，感測該輸出電壓，當該切換單元導通以儲存能量且該輔助繞組感 應一負電壓時，該AUX接腳是被內部箝位於一略正的電位，以提供經由該輔助繞組感測該輸入電壓的有效方式，一股電流，流出該脈衝寬度調變控制器的AUX接腳，在該切換單元的導通期間正比於該輸入電壓被用以感測該輸入電壓，當該輸出整流器導通而釋放能量且該輔助繞組感應一正電壓時，該AUX接腳獲得反射輸出電壓的一分壓，經由該輔助繞組以感測該輸出電壓，該輔助繞組在起動後經由該VCC二極體提供一連續穩定工作電壓源給該VCC接腳，該輸出電壓，該輸出整流器導通而釋放能量時，藉由比較該AUX接腳的電位與初級測中該脈衝寬度調變控制器之內部的一參考電壓而調節，該CS接腳連接至該切換單元的源極/射極與該電流感測電阻的高壓側，在該切換單元導通以儲存能量時，藉以感測該輸出負載的狀態，該COMP接腳，其電壓位準與該CS接腳的電壓位準比較決定該切換單元/PWM信號的占空比(Duty Ratio)/導通時間，經由一補償電容而連接至初級側的接地，該輸出整流器搭配該輸出電容形成用於該飛返變壓器的一峰值整流器，其將交流次級側繞組電壓波形峰值整流成受調節的DC輸出電壓位準，作為來自該PSR飛返轉換器的該輸出電壓，該脈衝寬度調變控制器具有複數個可編程的電壓相關之頻率-負載曲線安排/佈署在一頻率-負載平面，其中水平軸代表該負載狀態且垂直軸代表該切換頻率，一臨界負載，將每條頻率-負載曲線分割成一非遞減部份與一箝位部份，在考量該PSR飛返轉換器的功率準位、電路元件、與其他影響因素，挑選自70%與100%負載之間，使得性能價格比(performance-to-cost ratio)可以超越極限，一最低切換頻率是用以極小化無載功耗並極大化輕載轉換效率，同時使聽得見的噪音(小於或等於20KHz)無法靠近，一最高切換頻率是用以小型化飛返變壓器， 同時與過多切換損失與受監管的電磁干擾(EMI)(大於或等於150KHz)保持安全距離，當負載下降到低於臨界負載時，切換頻率，從在無載的最低切換頻率開始並到達在臨界負載的最高切換頻率，上升或持平，對應到每條頻率-負載曲線的非遞減部份，當負載上升到高於臨界負載時，切換頻率，箝位在最高切換頻率以避免過多切換損失並減弱受監管的電磁干擾，持平，對應到每條頻率-負載曲線的箝位部份，每條頻率-電壓曲線的設計準則是，最高切換頻率，侷限於上限頻率與下限頻率之間的頻率範圍內，得以下降或持平，因為當負載上升超過臨界負載時，初級側電流與造成的磁通密度會隨著上升的輸入電壓而降低。
- 依據申請專利範圍第1項所述之脈衝寬度調變控制器，其中該交流對直流整流單元為一二極體橋式整流器或一金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-semiconductor Field effect Transistor，MOSFET)橋式整流器，該切換單元為一功率MOSFET或一功率接面電晶體(Bipolar Junction Transistor，BJT)，且該輸出整流器為一二極體整流器或一同步整流器。
- 依據申請專利範圍第1項所述之脈衝寬度調變控制器，其中該輸出整流器是位於次級高壓側或次級低壓側。
- 依據申請專利範圍第1項所述之脈衝寬度調變控制器，其中該最高切換頻率是侷限於該上限頻率與該下限頻率之間，並依據該脈衝寬度調變控制器的AUX接腳所感測的該輸入電壓而下降或持平。
- 依據申請專利範圍第1項所述之脈衝寬度調變控制器，其中該最高切換頻率在90至132Vac的低壓範圍內可從150下降至60KHz，或在180至264Vac的高壓範圍內可從100下降至50KHz。
- 一種具有可編程切換頻率的脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器，具有至少六接腳，包含一VCC(供應電壓輸入)接腳、一GND(參考接地)接腳、一GATE(閘極驅動輸出)接腳、一AUX(輔助感測輸入)接腳、一CS(電流感測輸入)接腳、與一COMP(補償)接腳，搭配一交流對直流整流單元、一輸入電容、一飛返變壓器、一切換單元、一電流感測電阻、一輸出整流器、一輸出電容、與一次級側調節(Secondary-Side Regulation，SSR)單元形成一SSR飛返轉換器，用以將一通用交流(AC)輸入電壓源轉換成一受調節的直流(DC)輸出電壓源而供應一輸出負載，其中該交流對直流整流單元搭配該輸入電容形成用於交流電壓源的一峰值整流器，其將該通用AC輸入電壓源峰值整流成一未受調節的直流(DC)輸入電壓源，作為給該PSR飛返轉換器的輸入電壓，該飛返變壓器包含一初級側繞組、一次級側繞組、與一輔助繞組，該初級側繞組是串聯連接該輸入電容、該切換單元、與該電流感測電阻而在初級側形成一儲能迴路，該次級側繞組是串聯連接該輸出整流器與該輸出電容而在次級側形成一釋能迴路，該輔助繞組是經由一分壓器連接至該AUX接腳，並經由一VCC二極體連接至該VCC接腳，該切換單元是串聯連接該電流感測電阻，設置在該初級側繞組之低壓側，並由該脈衝寬度調變控制器的GATE接腳利用一 源極/射極參考PWM信號而驅動，該GND接腳，其在初級側中被接地，是經由該電流感測電阻而連接/參考至該切換單元的源極/射極，藉以利用該源極/射極參考PWM信號而低壓側驅動該切換單元，該輔助繞組，在該切換單元導通以儲存能量時，感測該輸入電壓，並在該輸出整流器導通而釋放能量時，感測該輸出電壓，當該切換單元導通以儲存能量且該輔助繞組感應一負電壓時，該AUX接腳是被內部箝位於一略正的電位，以提供經由該輔助繞組感測該輸入電壓的有效方式，一股電流，流出該脈衝寬度調變控制器的AUX接腳，在該切換單元的導通期間正比於該輸入電壓被用以感測該輸入電壓，當該輸出整流器導通而釋放能量且該輔助繞組感應一正電壓時，該AUX接腳獲得反射輸出電壓的一分壓，經由該輔助繞組以感測該輸出電壓，該輔助繞組在起動後經由該VCC二極體提供一連續穩定工作電壓源給該VCC接腳，該輸出電壓輸出電壓是藉由比較按比例縮小的輸出電壓與次級側中並聯穩壓器內部的參考電壓而調節，該CS接腳連接至該切換單元的源極/射極與該電流感測電阻的高壓側，在該切換單元導通以儲存能量時，藉以感測該輸出負載的狀態，該COMP接腳，其電壓位準與該CS接腳的電壓位準比較決定該切換單元/PWM信號的占空比(Duty Ratio)/導通時間，經由一補償電容而連接至初級側的接地，該輸出整流器搭配該輸出電容形成用於該飛返變壓器的一峰值整流器，其將交流次級側繞組電壓波形峰值整流成受調節的DC輸出電壓位準，作為來自該SSR飛返轉換器的該輸出電壓，該SSR單元包含位於次級側的一並聯穩壓器，是經由一分壓器與一限流電阻而連接至輸出端，並光耦合至PWM控制器的COMP接腳，藉以形成用於輸出電壓的電壓調節信號迴路，該脈衝寬度調變控制器具有 複數個可編程的電壓相關之頻率-負載曲線安排/佈署在一頻率-負載平面，其中水平軸代表該負載狀態且垂直軸代表該切換頻率，一臨界負載，將每條頻率-負載曲線分割成一非遞減部份與一箝位部份，在考量該PSR飛返轉換器的功率準位、電路元件、與其他影響因素，挑選自70%與100%負載之間，使得性能價格比(performance-to-cost ratio)可以超越極限，一最低切換頻率是用以極小化無載功耗並極大化輕載轉換效率，同時使聽得見的噪音(小於或等於20KHz)無法靠近，一最高切換頻率是用以小型化飛返變壓器，同時與過多切換損失與受監管的電磁干擾(EMI)(大於或等於150KHz)保持安全距離，當負載下降到低於臨界負載時，切換頻率，從在無載的最低切換頻率開始並到達在臨界負載的最高切換頻率，上升或持平，對應到每條頻率-負載曲線的非遞減部份，當負載上升到高於臨界負載時，切換頻率，箝位在最高切換頻率以避免過多切換損失並減弱受監管的電磁干擾，持平，對應到每條頻率-負載曲線的箝位部份，每條頻率-電壓曲線的設計準則是，最高切換頻率，侷限於上限頻率與下限頻率之間的頻率範圍內，得以下降或持平，因為當負載上升超過臨界負載時，初級側電流與造成的磁通密度會隨著上升的輸入電壓而降低。
- 依據申請專利範圍第6項所述之脈衝寬度調變控制器，其中該交流對直流整流單元為一二極體橋式整流器或一金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-semiconductor Field effect Transistor，MOSFET)橋式整流器，該切換單元為一功率MOSFET或一功率接面電晶體(Bipolar Junction Transistor，RJT)，且該輸出整流器為一二極體整流器或一同步整流器。
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