TWI624139B - 電源轉換裝置、慢啟動電路與電源控制晶片 - Google Patents

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Abstract

一種電源轉換裝置,其中包含:一電壓轉換電路,具有一第一側與一第二側,第一側接收一整流電壓以於第二側產生一輸出電壓,第一側具有一第一側開關;一開關控制電路,具有啟動狀態與正常工作狀態,開關控制電路提供控制訊號至第一側開關之控制端;一啟動電路,於開關控制電路處於啟動狀態時,提供電流給控制端,以使第一側開關至少部分導通;以及一慢啟動電路,於開關控制電路處於啟動狀態中,且輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,慢啟動電路在第一預定時間之後一第二預定時間內,減少提供給控制端之電流總量。

Description

電源轉換裝置、慢啟動電路與電源控制晶片
本發明係有關一種電源轉換裝置,特別為具有一慢啟動電路,用於啟動狀態時避免輸出端短路造成問題之一種電源轉換裝置。
圖1顯示先前技術之電源轉換裝置10,包含一電壓轉換電路11、以及控制電壓轉換電路11之一開關控制電路12與一啟動電路,啟動電路包含電阻R和啟動控制電路13。電壓轉換電路11包含一變壓器,此變壓器包含第一側與第二側,第一側接收一整流電壓Vin以於第二側產生一輸出電壓Vo,電壓轉換電路11在第一側包含一第一側開關M(具有一控制端G),用以控制第一側之電流導通。參照圖2,電源轉換裝置10啟動時,開關控制電路12還在啟動狀態而尚未進入正常工作狀態,因此還不能產生正確的控制訊號來控制第一側開關M。因此,電源轉換裝置10藉由啟動電路中之電阻R,對控制端G提供電荷(啟動電流Is),此電荷累積而使第一側開關M呈部份導通狀態。啟動控制電路13偵測第一側電流Ip,以週期性地釋放控制端G所累積的電荷,於是產生介於峰值位準與谷值位準間之重複的啟動電壓波形。當電壓轉換電路11啟動後,電壓轉換電路11之二次側電壓Vo到達一門檻值時,整體電路進入正常工作狀態,便切換為由開關控制電路12控制第一側開關M。然而,二次側電壓Vo所耦接之負載,可能因損壞、或環境等因素,形成短路,造成二次側電壓Vo持續無法到達門檻值。二次側電壓Vo持續無法到達門檻值,會造成啟動控制電路13控制第一側開關M持續處於部份導通狀態。第一側開關M於部份導通狀態中時,其導通電阻較高,若第一側開關M持續處於此狀態,會產生高溫,有損壞電路的危險。
因此,於啟動階段提供適當的保護措施,是十分重要的。
就其中一個觀點言,本發明提供了一種電源轉換裝置,其包含:一電壓轉換電路,具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,以控制通過第一側之電流導通狀態;一開關控制電路,具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該開關控制電路提供一控制訊號至該第一側開關之控制端,以於正常工作狀態時控制該第一側開關之導通狀態;一啟動電路,於該開關控制電路處於啟動狀態時,提供電流給該控制端,以使該第一側開關至少部分導通;以及一慢啟動電路,於該開關控制電路處於啟動狀態時,調整該控制訊號,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,該慢啟動電路在該第一預定時間之後一第二預定時間內,減少提供給該控制端之電流總量。
一實施例中,該慢啟動電路在該第二預定時間之後一第三預定時間內,不減少提供給該控制端之電流總量。
一實施例中,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,該啟動電路使該控制訊號具有介於一峰值位準與谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,前述之該慢啟動電路在該第一預定時間後之該第二預定時間內,減少提供給該控制端之電流總量之方式包含以下之一或兩者以上:該慢啟動電路於該第二預定時間內,延長各該啟動電壓波形到達該峰值位準之時間;該慢啟動電路於該第二預定時間內,降低該些啟動電壓波形到達該峰值位準之頻率;或該慢啟動電路於該第二預定時間內,延長停留在谷值位準之時間。
一實施例中,其中該慢啟動電路包含:至少一電流洩放電路,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及一控制單元,用於控制該至少一電流洩放電路之導通狀態,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制訊號具有介於一峰值位準與一谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,該控制單元於該第二預定時間內導通該至少一電流洩放電路,以延長該第二預定時間內各該啟動電壓波形到達該峰值位準之時間。一實施例中,控制訊號具有到達一峰值位準之第一個啟動電壓波形,慢啟動電路從第一個啟動電壓波形到達峰值位準時,開始第一預定時間之計時,其中當輸出電壓之位準於第一預定時間內未到達預定位準時,慢啟動電路開始於第二預定時間內減少控制訊號之電流總量。
一實施例中,各該電流洩放電路包含串聯之一電流開關與一電流源,該電流開關與該電流源耦接於該第一側開關之控制端與地之間,其中當該電流開關為導通狀態,該電流源導通於該第一側開關之控制端與地之間,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
一實施例中,該慢啟動電路包含多個該電流洩放電路,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制單元於該第二預定時間內漸增導通該些電流洩放電路之數量,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
一實施例中,其中當該控制單元導通該些電流洩放電路超過該第二預定時間後,該控制單元不導通該些電流洩放電路,以並重新判斷該輸出電壓之位準於該第二預定時間之後一第三預定時間內是否到達該預定位準。
一實施例中,當該輸出電壓之位準到達該預定位準時,產生一電復位(Power on reset)訊號,其中該開關控制電路根據該電復位訊號,從該啟動狀態切換至該正常工作狀態。
一實施例中,該慢啟動電路根據該電復位訊號,停止調整該控制訊號。
一實施例中,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,該啟動電路使該控制訊號具有介於一峰值位準與谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,且其中該啟動電路包含:一電阻,耦接於該整流電壓與該第一側開關之控制端之間;一接地開關,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及一脈衝產生器,用以間歇性地產生一脈衝以導通該接地開關。
一實施例中,該慢啟動電路耦接於該脈衝產生器與該接地開關之間,用以延長該脈衝之時間長度,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態時,且該慢啟動電路接收到該脈衝時,該慢啟動電路延長該接地開關之導通時間,以延長該第二預定時間內停留在谷值位準之時間。
一實施例中,電源轉換裝置,又包含一供電電路,耦接於第一側開關之控制端之間,以提供啟動電路與慢啟動電路之電源。
就其中一個觀點言,本發明提供了一種慢啟動電路,用於控制一電壓轉換電路,該電壓轉換電路具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,其中該電壓轉換電路包含一開關控制電路與一啟動電路,該開關控制電路具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該開關控制電路於該正常工作狀態時提供一控制訊號至該第一側開關之控制端,該啟動電路於該開關控制電路處於該啟動狀態時提供電流給該控制端,以使該第一側開關至少部分導通,該慢啟動電路包含:至少一電流洩放電路,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及一控制單元,用以控制該至少一電流洩放電路之導通狀態,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,該控制單元於該第一預定時間之後一第二預定時間內導通該至少一電流洩放電路,以減少提供給該控制端之電流總量。
一實施例中,該慢啟動電路在該第二預定時間之後一第三預定時間內,不減少提供給該控制端之電流總量。
一實施例中,當該輸出電壓之位準到達該預定位準時,產生一電復位訊號,該慢啟動電路根據該電復位訊號,停止減少提供給該控制端之電流總量。
一實施例中,該慢啟動電路包含多個該電流洩放電路,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制單元於該第二預定時間內漸增導通該些電流洩放電路之數量,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
一實施例中,當該控制單元導通該些電流洩放電路超過該第二預定時間後,該控制單元不導通該些電流洩放電路,以並重新判斷該輸出電壓之位準於該第二預定時間之後一第三預定時間內是否到達該預定位準。
就其中一個觀點言,本發明提供了一種電源控制晶片,用於控制一電壓轉換電路,該電壓轉換電路具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,該第一側開關之控制端自該整流電壓接收一啟動電流,該電源控制晶片具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該電源控制晶片包含:一開關控制電路,該開關控制電路於該正常工作狀態時提供一控制訊號於該第一側開關之控制端;一啟動控制電路,包含:一接地開關,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及一脈衝產生器,用以在該啟動狀態時,根據通過該第一側之電流與一參考值之比較結果,產生一脈衝,該脈衝用以導通該第一側開關之控制端至地,使該第一側開關之控制端具有介於一峰值位準與一谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形;以及一慢啟動電路,耦接於該脈衝產生器與該接地開關之間,用以在該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,於該第一預定時間之後一第二預定時間內根據該脈衝而延長該啟動電壓波形停留在該谷值位準的時間。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語,例如:上、下、左、右、前或後等,僅是參考附加圖式的方向。本發明中的圖式均屬示意,主要意在表示各裝置以及各元件間之功能作用關係,至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。
參照第3圖,其中顯示根據本發明一實施例之電源轉換裝置20。電源轉換裝置20包含:一電壓轉換電路11,具有一第一側與一第二側,第一側接收一整流電壓Vin以於第二側產生一輸出電壓Vo,第一側具有一第一側開關M,以控制通過第一側之第一側電流Ip的導通狀態;一開關控制電路12,具有一啟動狀態與一正常工作狀態,開關控制電路12提供一控制訊號至第一側開關M之控制端G,以於正常工作狀態時控制第一側開關M之導通狀態;一啟動電路(包括電阻R和啟動控制電路13),於開關控制電路12處於啟動狀態時,提供電流給控制端G,以使第一側開關M至少部分導通;以及一慢啟動電路14,於開關控制電路12處於啟動狀態時,調整控制訊號,其中當開關控制電路12處於啟動狀態中,且輸出電壓Vo之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,慢啟動電路14在第一預定時間之後一第二預定時間內(圖4、5、7、10-12),減少提供給控制端之電流總量。
圖4對照顯示在無法正常啟動、與能夠正常啟動時,本發明之控制訊號之示意圖。請參照圖3、4,開關控制電路12處於啟動狀態時,控制訊號由啟動電路13所產生,控制訊號具有介於一峰值位準與谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形。當開關控制電路12處於正常工作狀態時,控制訊號由開關控制電路12所產生。當開關控制電路12 處於啟動狀態中(也就是電源轉換裝置20處於啟動狀態中)到達一第一預定時間而仍未能正常啟動時,慢啟動電路14在第一預定時間之後一第二預定時間內,減少提供給控制端之電流總量。圖4舉例顯示「減少提供給控制端之電流總量」的其中一種方式,但本發明不限於此,後文中將舉例說明其他方式。另一方面,當電源轉換裝置20在第一預定時間內正常啟動時,則開關控制電路12進入正常工作狀態,控制訊號由開關控制電路12所產生。
電源轉換裝置20是否正常啟動,在一實施例中,可根據輸出電壓Vo之位準來判斷。當輸出電壓Vo之位準到達預定位準時,代表電源轉換裝置20已正常啟動,開關控制電路12便從啟動狀態切換至正常工作狀態,開始產生控制訊號至控制端G。切換至正常工作狀態後,啟動控制電路13和慢啟動電路14都可以被關閉(disabled);例如,慢啟動電路14可停止降低控制訊號之電流總量、啟動控制電路13可以停止釋放控制端G所累積的電荷。
前述之輸出電壓Vo之位準到達預定位準,可依需要而決定其判斷方式。例如,通常當啟動完畢時,電源轉換裝置20內部或外部會產生一電復位(Power on reset)訊號,就可根據此電復位(Power on reset)訊號而切換至正常工作狀態。或是,也可藉由一電壓感測電路以感測輸出電壓Vo,當感測之輸出電壓Vo到達預定位準時,將開關控制電路12從啟動狀態切換至正常工作狀態,開始產生控制訊號至控制端G。圖3所示的電復位訊號僅是舉例,如上所述,也可使用其他方式來判斷輸出電壓Vo是否到達預定位準。
根據本發明,在第一預定時間到達後,電源轉換裝置20或開關控制電路12仍未能正常啟動時,則降低供應給控制端G之電流總量。降低供應給控制端G之電流總量,表示第一側開關M的積分導通時間及導通程度下降,可減少第一側開關M的發熱。參閱圖5,減少提供給控制端G之電流總量,其方式之一為延長啟動電壓波形之位準從谷值位準到達峰值位準的時間(延長後啟動電壓波形之斜率較低,時間T2長於時間T1)。由於時間T2長於時間T1,因此啟動電壓波形之頻率下降。換言之,圖5之實施例顯示了:減少提供給控制端G之電流總量之方式,可以是於第二預定時間內,延長各啟動電壓波形到達峰值位準之時間、或降低啟動電壓波形到達峰值位準之頻率、或兩者。
除圖5實施例的方式外,另一實施例中,慢啟動電路14可於第二預定時間內,延長前一啟動波形和次一啟動波形間,停留於谷值位準的時間,將於後文中再說明。
圖6顯示本發明之一實施例,其中慢啟動電路14包含:至少一電流洩放電路141,耦接於第一側開關M之控制端G與地之間;以及一控制單元142,用於控制電流洩放電路141之導通狀態。控制單元142可以用任何方式來計算第一預定時間,例如但不限於可根據自身內部的計時器、或根據啟動波形到達峰值位準之次數、或根據第一側電流Ip到達一電流參考值之次數,等等。到達第一預定時間後,控制單元142便導通至少一個電流洩放電路141。
當電流洩放電路141導通控制端G至地時,經由電阻R提供至控制端G的啟動電流Is,有一部分通過電流洩放電路141而導通至地。當導通之電流洩放電路141之數量增加時,啟動電流Is通過電流洩放電路141而導通至地的比例隨之增加。本實施例中,慢啟動電路14可藉由控制導通之電流洩放電路141之數量,而決定延長各啟動電壓波形到達峰值位準之時間。參照圖5、7中第二預定時間部分,當導通之電流洩放電路141之數量較少(或通過其中電流源1411之電流較低)時,各啟動電壓波形到達峰值位準之時間較短,即啟動電壓波形之斜率較高。當導通之電流洩放電路141之數量較多(或通過其中電流源1411之電流較高)時,各啟動電壓波形到達峰值位準之時間較長,即啟動電壓波形之斜率較低。如此,藉由控制電流洩放電路141,可於第二預定時間中減少提供給控制端G之電流總量。
電流洩放電路141,可依據前述之操作特徵而設計其電路,圖6僅顯示其中一實施例。根據圖6,各電流洩放電路141包含串聯之一電流開關1412與一電流源1411,電流開關1412與電流源1411耦接於第一側開關M之控制端G與地之間。當電流開關1412為導通狀態,電流源1411導通於第一側開關M之控制端G與地之間,以減少第二預定時間內提供給控制端G之電流總量。根據本發明,慢啟動電路14可僅包含單個電流洩放電路141、也可含多個電流洩放電路141,且電流洩放電路141也可為其他形式(例如包含可變電流源等),不受限於圖6的實施方式。
參照圖7,一實施例中,慢啟動電路14包含多個電流洩放電路141,當開關控制電路12處於啟動狀態中,且輸出電壓Vo於第一預定時間內未到達預定位準時,控制單元142於第二預定時間內,漸增導通多個電流洩放電路141,以逐漸增加第二預定時間內所減少的電流總量(圖7,時間T1<T2<T3<T4)。此外,還可依據其他判斷因素來決定導通電流洩放電路141之數量,例如當第一側開關M之操作溫度較高時,增加導通電流洩放電路141之數量,又例如當第一側開關M之操作溫度較低時,減少導通電流洩放電路141之數量。
當控制單元142導通多個電流洩放電路141超過第二預定時間,且輸出電壓Vo之位準於第二預定時間內仍未到達預定位準時,控制單元142可第二預定時間之後一第三預定時間內,關閉所有或一部分電流洩放電路141、或逐次關閉電流洩放電路141,以重新判斷輸出電壓Vo之位準於第三預定時間內是否到達預定位準。圖7顯示為在第三預定時間內關閉所有或電流洩放電路141,因此自谷值位準到達峰值位準之時間恢復為T1,但也可漸進地自T4恢復為T3、再至T2、再至T1,或其他安排方式。如同第一預定時間,控制單元142可以用任何方式來計算第二預定時間。
當輸出電壓Vo於第三預定時間內到達預定位準,慢啟動電路14便停止控制此控制端G之電流總量,改由開關控制電路控制此控制端G。當輸出電壓Vo之位準於第三預定時間內未到達預定位準,則啟動電路和慢啟動電路14可繼續控制提供給控制端之電流總量。此外,於第三預定時間後,如輸出電壓Vo仍未到達預定位準,可再回到類似第二預定時間的安排方式。
參照圖8,一實施例中,啟動控制電路13包含:一接地開關131,耦接於第一側開關M之控制端G與地之間;以及一脈衝產生器132,用於間歇性地產生一脈衝以導通接地開關131。一實施例中,脈衝產生器132間歇性地產生脈衝之方式,例如可為:根據通過第一側電流Ip與一參考值Vref之比較結果(一實施例中,根據電流Ip通過電阻R1之電壓差與參考值Vref進行比較),決定是否導通接地開關131;如此,控制訊號具有介於一峰值位準與地間之多個重複的啟動電壓波形。
圖9顯示根據本發明另一實施例之電源轉換裝置30,其中慢啟動電路14耦接於脈衝產生器312與接地開關131之間,用以延長脈衝之時間長度。當開關控制電路12處於啟動狀態時,且慢啟動電路14接收到脈衝時,慢啟動電路14延長接地開關之導通時間,以延長第二預定時間內前一啟動電壓波形至下一啟動電壓波形間之谷值位準時間;在第二預定時間內,所增長的谷值位準時間可以為固定,或遞增(圖10,0<t1<t2)。圖9、10中慢啟動電路14減少提供給控制端G之電流總量之方式,為直接將控制端G耦接於地。圖9、10中慢啟動電路14,雖不同於圖6慢啟動電路14中設置電流源1411於第一側開關之控制端與地之間,然兩實施例皆具有減少提供給控制端G之電流總量之效果。進一步,兩實施例更可結合,以加強減少提供給控制端G之電流總量之效果,其產生之控制訊號,請參照圖11,其中控制訊號兼具啟動波形之斜率降低、以及延長谷值位準時間之效果。舉例而言,慢啟動電路14可根據脈衝產生器312輸出脈衝之上升緣而產生上升緣,但為延遲脈衝產生器312輸出脈衝之下降緣,即可延長脈衝之時間長度。
圖12顯示本發明之一實施例,圖9之慢啟動電路14進行延長啟動波形間之接地時間,超過第二預定時間後,慢啟動電路14可恢復脈衝之原始時間長度 (可立即恢復如圖12,或逐漸從t2恢復至t1、再恢復至接近0),以於第二預定時間之後一第三預定時間內重新判斷輸出電壓Vo是否到達預定位準。
類似於前述實施例,谷值位準時間不必須漸增或漸減變化,例如也可安排為:當第一側開關M之操作溫度較高時,增加谷值位準時間,又當第一側開關M之操作溫度較低時,降低谷值位準時間。
圖13顯示本發明另一實施例之電源轉換裝置40,其中包含開關控制電路12、啟動控制電路13、慢啟動電路14、以及一供電電路15。本實施例也附帶顯示電阻R可以等效地改連接在圖示的位置。供電電路15耦接於第一側開關M之控制端G,以提供啟動控制電路13與慢啟動電路14所需之電源(Vdd1、Vdd2,其中Vdd1和Vdd2可為相同或不同)。因為啟動控制電路13與慢啟動電路14是在輸出電壓Vo尚未到達預定位準時工作,故其電源需要來自輸出電壓Vo以外。圖14顯示其中一實施例之供電電路15,包含一電容,以提供電源Vdd1、Vdd2至慢啟動電路14與啟動控制電路13。如果啟動控制電路13與慢啟動電路14所需之電源不同,可再以分壓電路來產生不同的電壓。
在一實施例中,開關控制電路12、啟動控制電路13和慢啟動電路14,可以製作在單一積體電路中,或是整合在同一個電源控制晶片中。
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。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,僅需對應修改相關電路或是訊號的意義即可。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。前述之各個實施例,並不限於單獨應用,亦可以組合應用,例如但不限於將兩實施例併用,或是以其中一個實施例的局部電路代換另一實施例的對應電路。
10、20、30、40‧‧‧電源轉換裝置
11‧‧‧電壓轉換電路
12‧‧‧開關控制電路
13‧‧‧啟動電路
131‧‧‧接地開關
132‧‧‧脈衝產生器
14‧‧‧慢啟動電路
141‧‧‧電流洩放電路
1411‧‧‧電流源
1412‧‧‧電流開關
142‧‧‧控制單元
15‧‧‧供電電路
G‧‧‧控制端
Ip‧‧‧第一側電流
Is‧‧‧啟動電流
M‧‧‧第一側開關
R、R1‧‧‧電阻
T1、T2、T3、T4、t1、t2、t3‧‧‧時間
Vdd1、Vdd2‧‧‧電源
Vin‧‧‧整流電壓
Vo‧‧‧輸出電壓
Vref‧‧‧參考值
[第1圖]顯示根據先前技術之電源轉換裝置之示意圖; [第2圖]顯示根據先前技術之控制訊號之示意圖; [第3圖]顯示根據本發明一實施例之電源轉換裝置之示意圖; [第4圖]對照顯示在無法正常啟動、與能夠正常啟動時,本發明之控制訊號之示意圖; [第5圖]顯示根據本發明一實施例之控制訊號之示意圖; [第6圖]顯示根據本發明一實施例之慢啟動電路之示意圖; [第7圖]顯示根據本發明一實施例之控制訊號之示意圖; [第8圖]顯示根據本發明一實施例之啟動控制電路之示意圖; [第9圖]顯示根據本發明一實施例之啟動控制電路與慢啟動電路之示意圖; [第10、11、12圖]分別顯示根據本發明多個實施例之控制訊號之示意圖; [第13圖]顯示根據本發明一實施例之電源轉換裝置之示意圖; [第14圖]顯示根據本發明一實施例之供電電路之示意圖。

Claims (18)

  1. 一種電源轉換裝置,包含: 一電壓轉換電路,具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,以控制通過第一側之電流導通狀態; 一開關控制電路,具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該開關控制電路提供一控制訊號至該第一側開關之控制端,以於正常工作狀態時控制該第一側開關之導通狀態; 一啟動電路,於該開關控制電路處於啟動狀態時,提供電流給該控制端,以使該第一側開關至少部分導通;以及 一慢啟動電路,於該開關控制電路處於啟動狀態時,調整該控制訊號,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,該慢啟動電路在該第一預定時間之後一第二預定時間內,減少提供給該控制端之電流總量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,其中該慢啟動電路在該第二預定時間之後一第三預定時間內,不減少提供給該控制端之電流總量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,該啟動電路使該控制訊號具有介於一峰值位準與谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,前述之該慢啟動電路在該第一預定時間後之該第二預定時間內,減少提供給該控制端之電流總量之方式包含以下之一或兩者以上:該慢啟動電路於該第二預定時間內,延長各該啟動電壓波形到達該峰值位準之時間;該慢啟動電路於該第二預定時間內,降低該些啟動電壓波形到達該峰值位準之頻率;或該慢啟動電路於該第二預定時間內,延長停留在谷值位準之時間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,其中該慢啟動電路包含: 至少一電流洩放電路,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及 一控制單元,用於控制該至少一電流洩放電路之導通狀態,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制訊號具有介於一峰值位準與一谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,該控制單元於該第二預定時間內導通該至少一電流洩放電路,以延長該第二預定時間內各該啟動電壓波形到達該峰值位準之時間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換裝置,其中各該電流洩放電路包含串聯之一電流開關與一電流源,該電流開關與該電流源耦接於該第一側開關之控制端與地之間,其中當該電流開關為導通狀態,該電流源導通於該第一側開關之控制端與地之間,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換裝置,其中該慢啟動電路包含多個該電流洩放電路,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制單元於該第二預定時間內漸增導通該些電流洩放電路之數量,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源轉換裝置,其中當該控制單元導通該些電流洩放電路超過該第二預定時間後,該控制單元不導通該些電流洩放電路,以並重新判斷該輸出電壓之位準於該第二預定時間之後一第三預定時間內是否到達該預定位準。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,其中當該輸出電壓之位準到達該預定位準時,產生一電復位(Power on reset)訊號,其中該開關控制電路根據該電復位訊號,從該啟動狀態切換至該正常工作狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源轉換裝置,其中該慢啟動電路根據該電復位訊號,停止調整該控制訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,該啟動電路使該控制訊號具有介於一峰值位準與谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形,且其中該啟動電路包含: 一電阻,耦接於該整流電壓與該第一側開關之控制端之間; 一接地開關,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及 一脈衝產生器,用以間歇性地產生一脈衝以導通該接地開關。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電源轉換裝置,其中該慢啟動電路耦接於該脈衝產生器與該接地開關之間,用以延長該脈衝之時間長度,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態時,且該慢啟動電路接收到該脈衝時,該慢啟動電路延長該接地開關之導通時間,以延長該第二預定時間內停留在谷值位準之時間。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換裝置,又包含一供電電路,耦接於該第一側開關之控制端,以提供該啟動電路與該慢啟動電路之電源。
  13. 一慢啟動電路,用於控制一電壓轉換電路,該電壓轉換電路具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,其中該電壓轉換電路包含一開關控制電路與一啟動電路,該開關控制電路具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該開關控制電路於該正常工作狀態時提供一控制訊號至該第一側開關之控制端,該啟動電路於該開關控制電路處於該啟動狀態時提供電流給該控制端,以使該第一側開關至少部分導通,該慢啟動電路包含: 至少一電流洩放電路,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及 一控制單元,用以控制該至少一電流洩放電路之導通狀態,其中當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,該控制單元於該第一預定時間之後一第二預定時間內導通該至少一電流洩放電路,以減少提供給該控制端之電流總量。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之慢啟動電路,其中該慢啟動電路在該第二預定時間之後一第三預定時間內,不減少提供給該控制端之電流總量。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之慢啟動電路,其中當該輸出電壓之位準到達該預定位準時,產生一電復位訊號,該慢啟動電路根據該電復位訊號,停止減少提供給該控制端之電流總量。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之慢啟動電路,其中該慢啟動電路包含多個該電流洩放電路,當該開關控制電路處於該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於該第一預定時間內未到達該預定位準時,該控制單元於該第二預定時間內漸增導通該些電流洩放電路之數量,以減少該第二預定時間內該控制訊號之電流總量。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之慢啟動電路,其中當該控制單元導通該些電流洩放電路超過該第二預定時間後,該控制單元不導通該些電流洩放電路,以並重新判斷該輸出電壓之位準於該第二預定時間之後一第三預定時間內是否到達該預定位準。
  18. 一電源控制晶片,用於控制一電壓轉換電路,該電壓轉換電路具有一第一側與一第二側,該第一側接收一整流電壓以於該第二側產生一輸出電壓,該第一側具有一第一側開關,該第一側開關之控制端自該整流電壓接收一啟動電流,該電源控制晶片具有一啟動狀態與一正常工作狀態,該電源控制晶片包含: 一開關控制電路,該開關控制電路於該正常工作狀態時提供一控制訊號於該第一側開關之控制端; 一啟動控制電路,包含: 一接地開關,耦接於該第一側開關之控制端與地之間;以及 一脈衝產生器,用以在該啟動狀態時,根據通過該第一側之電流與一參考值之比較結果,產生一脈衝,該脈衝用以導通該第一側開關之控制端至地,使該第一側開關之控制端具有介於一峰值位準與一谷值位準間之多個重複的啟動電壓波形;以及 一慢啟動電路,耦接於該脈衝產生器與該接地開關之間,用以在該啟動狀態中,且該輸出電壓之位準於一第一預定時間內未到達一預定位準時,於該第一預定時間之後一第二預定時間內根據該脈衝而延長該啟動電壓波形停留在該谷值位準的時間。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10491125B2 (en) * 2018-02-12 2019-11-26 Silanna Asia Pte Ltd Switched-mode power controller with multi-mode startup

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084811A (en) * 1988-03-04 1992-01-28 Sgs-Thomson Microelectronics S.A. Progressive start up device for a switching power supply
US6683442B1 (en) * 2002-08-15 2004-01-27 Galaxy Power, Inc. Soft start of a switching power supply system
US6862195B2 (en) * 1999-03-01 2005-03-01 Delta Energy Systems (Switzerland) Ag Soft transition converter
US20130063982A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-14 Futurewei Technologies, Inc. Soft Transition Apparatus and Method for Switching Power Converters
TW201442421A (zh) * 2013-03-14 2014-11-01 Sandisk Technologies Inc 具有連續斜坡上升之數位軟啓動
TW201517472A (zh) * 2013-10-29 2015-05-01 Richtek Technology Corp 軟啓動切換電源轉換裝置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6545882B2 (en) * 2001-08-15 2003-04-08 System General Corp. PWM controller having off-time modulation for power converter
US7589983B1 (en) * 2005-11-10 2009-09-15 Iwatt Inc. Power converter controller controlled by variable reference voltage generated by dual output digital to analog converter
US8582329B2 (en) * 2011-01-10 2013-11-12 Iwatt Inc. Adaptively controlled soft start-up scheme for switching power converters
US8988902B2 (en) * 2011-11-15 2015-03-24 Dialog Semiconductor, Inc. Power converter controller IC having pins with multiple functions
US9367072B2 (en) * 2012-11-08 2016-06-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. AC-DC converters and method with soft-start scheme for AC-DC converters
US9450484B2 (en) * 2013-02-20 2016-09-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Startup circuit and method for AC-DC converters
US9407154B2 (en) * 2013-06-14 2016-08-02 Advanced Charging Technologies, LLC Electrical circuit for delivering power to consumer electronic devices
US9484800B2 (en) * 2014-03-05 2016-11-01 Tower Semiconductor Ltd. Soft-start circuit for switching regulator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084811A (en) * 1988-03-04 1992-01-28 Sgs-Thomson Microelectronics S.A. Progressive start up device for a switching power supply
US6862195B2 (en) * 1999-03-01 2005-03-01 Delta Energy Systems (Switzerland) Ag Soft transition converter
US6683442B1 (en) * 2002-08-15 2004-01-27 Galaxy Power, Inc. Soft start of a switching power supply system
US20130063982A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-14 Futurewei Technologies, Inc. Soft Transition Apparatus and Method for Switching Power Converters
TW201442421A (zh) * 2013-03-14 2014-11-01 Sandisk Technologies Inc 具有連續斜坡上升之數位軟啓動
TW201517472A (zh) * 2013-10-29 2015-05-01 Richtek Technology Corp 軟啓動切換電源轉換裝置

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