TWI624142B - 應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

應用於電源轉換器的二次側的次級控制器包含一偵測器和一待機信號產生電路。該偵測器用於偵測一通用序列匯流排的第一信號和第二信號，以及對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率。該待機信號產生電路耦接於該偵測器，用於當該偵測器沒有偵測到該第一信號與該第二信號，以及該頻率小於一第一預定頻率時，延遲一第一預定時間產生一待機信號至該電源轉換器的一次側的初級控制器，其中該初級控制器根據該待機信號進入一待機模式。

Description

應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法
本發明是有關於一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法，尤指一種可在一通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開時利用一待機模式使該電源轉換器、該初級控制器及應用於電源轉換器的一次側的次級控制器的功耗降低的次級控制器及其操作方法。
當應用於電源轉換器的二次側的次級控制器耦接一通用序列匯流排裝置時，該電源轉換器、該次級控制器及應用於該電源轉換器的二次側的初級控制器會運作在一正常模式。然而當該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開時，雖然該初級控制器可使該電源轉換器操作在較低的切換頻率，但該次級控制器及該初級控制器依然運作在該正常模式，所以該次級控制器及該初級控制器的功耗不會因為該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開而降低。因此，如何在該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開後降低該次級控制器及該初級控制器的功耗成為一項重要節能課題。
本發明的一實施例提供一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器。該次級控制器包含一偵測器和一待機信號產生電路。該偵測器用於偵測一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)的第一信號和第二信號，以及對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率。該待機信號產生電路耦接於該偵測器，用於當該偵測器沒有偵測到該第一信號與該第二信號，以及該頻率小於一第一預定頻率時，延遲一第一預定時間產生一待機信號至該電源轉換器的一次側的初級控制器，其中該初級控制器根據該待機信號進入一待機模式。
本發明的另一實施例提供一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器的操作方法，其中該次級控制器包含一偵測器、一待機信號產生電路和一比較器。該方法包含該偵測器偵測一通用序列匯流排的第一信號和第二信號，以及對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率；當該偵測器沒有偵測到該第一信號與該第二信號，以及該頻率小於一第一預定頻率時，該待機信號產生電路延遲一第一預定時間產生一待機信號至該電源轉換器的一次側的初級控制器，其中該初級控制器根據該待機信號進入一待機模式。
本發明提供一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法。該次級控制器及該操作方法是當該次級控制器的偵測器未偵測到一通用序列匯流排裝置的第一信號與第二信號，以及該次級控制器的偵測器偵測到對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率小於一第一預定頻率時，判斷該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開。在該次級控制器及該操作方法判斷該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開後，該次級控制器及該操作方法讓該次級控制器及該初級控制器進入一待機模式，其中該次級控制器及該初級控制器進入該待機模式後，該次級控制器及該初級控制器僅開啟和該待機模式有關的電路。因此，相較於現有技術，因為該次級控制器及該初級控制器進入該待機模式後，該次級控制器及該初級控制器僅開啟和該待機模式有關的電路，所以當該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開時，本發明可利用該待機模式使該電源轉換器、該初級控制器及該次級控制器的功耗降低。
請參照第1圖，第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種應用於電源轉換器100的二次側SEC的次級控制器200的示意圖，其中電源轉換器100是一交流/直流電源轉換器。如第1圖所示，次級控制器200包含一偵測器202、一待機信號產生電路204以及一比較器206，其中待機信號產生電路204耦接於偵測器202，以及比較器206耦接於偵測器202和待機信號產生電路204。如第1圖所示，偵測器202用於分別通過次級控制器200的接腳208、210偵測一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)裝置的第一信號FS和第二信號SS，其中第一信號FS和第二信號SS是一差動對信號，例如第一信號FS和第二信號SS可分別為通用序列匯流排2.0版的A型或B型的差動對信號Data+、Data-。但在本發明的另一實施例中，第一信號FS和第二信號SS可分別為通用序列匯流排3.x版的A型或B型的差動對信號Data+、Data-，或超高速發射器差動對信號(Superspeed transmitter differential pair) StdB_SSTX+、StdB_SSTX-，或超高速接收器差動對信號(Superspeed receiver differential pair) StdB_SSRX+、StdB_SSRX-，其中x為0或1。另外，在本發明的另一實施例中，第一信號FS和第二信號SS可分別為通用序列匯流排3.1版的C型的差動對信號Dp1、Dn1，或超高速發射器差動對信號SSTXp1、SSTXn1，或超高速接收器差動對信號SSRXp1、SSRXn1。另外，如第1圖所示，偵測器202也用於通過次級控制器200的接腳212耦接於電源轉換器100的二次側SEC的一同步開關102的汲極以偵測對應電源轉換器100的一次側PRI的同步信號SYN的頻率，其中同步開關102可確保電源轉換器100的一次側PRI和電源轉換器100的二次側SEC不會同時開啟。
如第1圖所示，當次級控制器200耦接該通用序列匯流排裝置(未繪示於第1圖)時，次級控制器200和應用於電源轉換器100的一次側PRI的初級控制器300可使電源轉換器100運作在一正常模式。然而如第2圖所示，當該通用序列匯流排裝置於時間T1和次級控制器200斷開時，偵測器202將不會偵測到該通用序列匯流排裝置的第一信號FS與第二信號SS。此時，因為電源轉換器100的二次側SEC沒有耦接該通用序列匯流排裝置，所以一閘極控制信號GCS的頻率將會降低，其中閘極控制信號GCS是用以控制電源轉換器100的一次側PRI的功率開關104開啟與關閉，以及因為同步信號SYN是對應閘極控制信號GCS，所以同步信號SYN的頻率也會隨著閘極控制信號GCS的頻率降低而降低。如第2圖所示，當偵測器200偵測到同步信號SYN的頻率小於一第一預定頻率FPF時，待機信號產生電路204將延遲一第一預定時間FPT於時間T2產生一待機信號STS，其中待機信號STS是通過次級控制器200的接腳214和一光耦合器106傳送至初級控制器300，第一預定時間FPT是用以防止待機信號產生電路204因為誤觸發產生待機信號STS，且待機信號STS是一數位信號。但在本發明的另一實施例中，待機信號STS是一類比信號或一混和模式(mixed-mode)信號。另外，如第2圖所示，因為待機信號STS是通過接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300，所以初級控制器300的接腳302將會接收對應待機信號STS的一對應信號。如第2圖所示，次級控制器200產生待機信號STS後，次級控制器200於時間T3進入一待機模式，且當次級控制器200進入該待機模式後，次級控制器200將會關閉次級控制器200內偵測器202、待機信號產生電路204和比較器206以外的電路。另外，第一預定頻率FPF可由電源轉換器100在該正常模式下的閘極控制信號GCS的最小操作頻率決定，例如第一預定頻率FPF可為閘極控制信號GCS的最小操作頻率(例如1.5KHz)的1.5-2倍，其中閘極控制信號GCS的最小操作頻率是用以改善電源轉換器100的二次側SEC沒有耦接一負載時，電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓飄高的問題。但本發明並不受限於閘極控制信號GCS的最小操作頻率為1.5KHz。
另外，如第2圖所示，在待機信號產生電路204產生待機信號STS後，因為電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT將由次級控制器200控制，所以初級控制器300的閘極控制信號產生電路304在初級控制器300根據待機信號STS進入該待機模式前會產生閘極控制信號GCS以提升輸出電壓VOUT，其中閘極控制信號GCS是通過初級控制器300的接腳306傳送至功率開關104。因此，如第2圖所示，初級控制器300會在時間T4進入該待機模式。
請參照第3圖，第3圖是說明在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後的操作時序的示意圖。如第3圖所示，在次級控制器200進入該待機模式後，比較器206可在偵測器202偵測到同步信號SYN的上升緣QRD後，比較輸出電壓VOUT與一第一參考電壓FVREF(例如4.9V或5.1V)以及比較輸出電壓VOUT與一第二參考電壓SVREF(例如4.8V)直到偵測器200偵測到同步信號SYN的下降緣QRDR。但本發明並不受限於第一參考電壓FVREF為4.9V或5.1V，以及第二參考電壓SVREF為4.8V。因此，如第3圖所示，在時間T1，當輸出電壓VOUT小於第一參考電壓FVREF以及大於第二參考電壓SVREF時，比較器206產生一比較信號FCS至待機信號產生電路204，以及待機信號產生電路204根據比較信號FCS產生一開啟信號TS，其中開啟信號TS是通過次級控制器200的接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300，以及如第3圖所示，開啟信號TS具有一預定工作週期。另外，開啟信號TS的目的是用以維持電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT。如第3圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應開啟信號TS的對應信號後，當接腳302上對應開啟信號TS的對應信號小於一第三參考電壓TVREF(時間T2)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104，其中對應第3圖時間T2的閘極控制信號GCS的致能時間會使電源轉換器100的一次側PRI的偵測電壓VCS達到一最小值(例如0.3V)，且在該待機模式中閘極控制信號GCS的頻率為數十赫茲(Hz)。
請參照第4圖，第4圖是說明初級控制器300和次級控制器200從該待機模式進入該正常模式的操作時序的示意圖。如第4圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，如果輸出電壓VOUT於時間T1低於一低電壓鎖定(under voltage lock out)關閉電壓UVLOOFF，則次級控制器200關閉。因此，如第4圖所示，在閘極控制信號產生電路304於時間T2(因為接腳302上對應開啟信號TS的對應信號小於第三參考電壓TVREF)，產生閘極控制信號GCS至功率開關104後，如果初級控制器300內的一偵測器306於閘極控制信號GCS後的一第二預定時間SPT(例如1秒)內未偵測到對應待機信號產生電路204所產生的開啟信號TS的對應信號時，則初級控制器300將於時間T3主動離開該待機模式進入該正常模式，其中第二預定時間SPT可由電源轉換器100的二次側SEC的繞組108、輸出電壓VOUT和輸出電流IOUT決定。如第4圖所示，在初級控制器300進入該正常模式後，輸出電壓VOUT開始增加。在時間T4，當輸出電壓VOUT大於一低電壓鎖定開啟電壓UVLOON時，次級控制器200重新開啟進入該正常模式。另外，初級控制器300進入該待機模式後，初級控制器300將會關閉初級控制器300內的偵測器306和閘極控制信號產生電路304以外的電路，亦即初級控制器300將會關閉初級控制器300內和該待機模式無關的電路。例如如第1圖所示，初級控制器300將會關閉初級控制器300內耦接一回授接腳FB、一補償接腳COMP、一過溫度保護接腳OTP和一電流偵測接腳CS的電路(未繪示於第1圖)，其中初級控制器300的地端GND2的電位和次級控制器200的地端GND1的電位可相同或是不同。
請參照第5圖，第5圖是說明初級控制器300和次級控制器200從該待機模式進入該正常模式的操作時序的示意圖。如第5圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當輸出電壓VOUT介於第一參考電壓FVREF與第二參考電壓SVREF之間以及同步信號SYN的頻率大於一第二預定頻率(例如10KHz)時，因為同步信號SYN的頻率大於該第二預定頻率表示初級控制器300的二次側SEC耦接一負載，所以次級控制器200的待機信號產生電路204將於時間T1產生一離開信號LS，其中離開信號LS是通過次級控制器200的接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300，該第二預定頻率可由時間T1和時間T2決定，以及如第5圖所示，離開信號LS具有一最大致能時間且離開信號LS的致能時間大於開啟信號TS的致能時間。但本發明並不受限於該第二預定頻率為10KHz。如第5圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T3)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第5圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF一第三預定時間TPT(其中第三預定時間TPT小於離開信號LS的最大致能時間且不小於開啟信號TS的長度)時，閘極控制信號產生電路304於時間T4產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T4的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T4的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T5根據對應時間T4的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
請參照第6圖，第6圖是說明初級控制器300和次級控制器200從該待機模式進入該正常模式的操作時序的示意圖。如第6圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，如果輸出電壓VOUT在開啟信號TS中小於第二參考電壓SVREF，則因為輸出電壓VOUT小於第二參考電壓SVREF表示初級控制器300的二次側SEC耦接一重載(因為該重載會使輸出電壓VOUT快速下降)，所以次級控制器200的待機信號產生電路204會於開啟信號TS後(亦即時間T1)產生離開信號LS至初級控制器300，也就是說如果在開啟信號TS中輸出電壓VOUT小於第二參考電壓SVREF，則待機信號產生電路204還是會於開啟信號TS後(亦即時間T1)產生離開信號LS至初級控制器300。如第6圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T2)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第6圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF第三預定時間TPT時，閘極控制信號產生電路304於時間T3產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T3的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T3的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T4根據對應時間T3的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
請參照第7圖，第7圖是說明初級控制器300和次級控制器200從該待機模式進入該正常模式的操作時序的示意圖。如第7圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當偵測器202於時間T1偵測到第一信號FS與第二信號SS時，因為時間T1在開啟信號TS後，所以待機信號產生電路204將於時間T1產生離開信號LS至初級控制器300。如第7圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T2)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第7圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF第三預定時間TPT時，閘極控制信號產生電路304於時間T3產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T3的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T3的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T4根據對應時間T3的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
請參照第8圖，第8圖是說明初級控制器300和次級控制器200從該待機模式進入該正常模式的操作時序的示意圖。如第8圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當偵測器202於時間T1偵測到第一信號FS與第二信號SS時，但因為時間T1在開啟信號TS內，所以待機信號產生電路204將於開啟信號TS後(亦即時間T2)產生離開信號LS至初級控制器300。如第8圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T3)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第8圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF第三預定時間TPT時，閘極控制信號產生電路304於時間T4產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T4的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T4的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T5根據對應時間T4的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
請參照第1-2、4-8、9A、9B圖，第9A和第9B圖是本發明的第二實施例所公開的一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器的操作方法的流程圖。第9A和第9B圖的操作方法是利用第1圖的電源轉換器100、次級控制器200和初級控制器300說明，詳細步驟如下：
步驟900： 開始；
步驟902： 次級控制器200耦接於該通用序列匯流排裝置；
步驟904： 次級控制器200和初級控制器300操作在該正常模式；
步驟906： 偵測器202是否沒有偵測到該通用序列匯流排裝置的第一信號FS與第二信號SS，以及是否偵測到同步信號SYN的頻率小於第一預定頻率FPF；如果是，進行步驟908；如果否，跳回步驟904；
步驟908： 次級控制器200和初級控制器300據以操作在該待機模式，進行步驟910、步驟914、步驟916以及步驟918；
步驟910： 偵測器306是否於閘極控制信號GCS後的第二預定時間SPT內未偵測到對應待機信號產生電路204所產生的開啟信號TS的對應信號；如果是，進行步驟912；如果否，跳回步驟908；
步驟912： 初級控制器300主動離開該待機模式進入該正常模式，以及次級控制器200在初級控制器300重新操作在該正常模式後，進入該正常模式；
步驟914： 當輸出電壓VOUT介於第一參考電壓FVREF與第二參考電壓SVREF之間時，偵測器202是否偵測到同步信號SYN的頻率大於第二預定頻率；如果是，進行步驟920；如果否，跳回步驟908；
步驟916： 偵測器202是否偵測到輸出電壓VOUT小於第二參考電壓SVREF；如果是，進行步驟920；如果否，跳回步驟908；
步驟918： 偵測器202是否偵測到該通用序列匯流排裝置的第一信號FS與第二信號SS；如果是，進行步驟920；如果否，跳回步驟908；
步驟920： 待機信號產生電路204產生離開信號LS至初級控制器300，以及初級控制器300據以離開該待機模式進入該正常模式，其中次級控制器200在初級控制器300重新操作在該正常模式後，進入該正常模式。
在步驟902和步驟904中，當次級控制器200耦接該通用序列匯流排裝置(未繪示於第1圖)時，次級控制器200和初級控制器300可使電源轉換器100運作在該正常模式。
在步驟908中，如第2圖所示，然而如第2圖所示，當該通用序列匯流排裝置於時間T1和次級控制器200斷開時，偵測器202將不會偵測到該通用序列匯流排裝置的第一信號FS與第二信號SS。此時，因為電源轉換器100的二次側SEC沒有耦接該通用序列匯流排裝置，所以閘極控制信號GCS的頻率將會降低，以及因為同步信號SYN是對應閘極控制信號GCS，所以同步信號SYN的頻率也會隨著閘極控制信號GCS的頻率降低而降低。如第2圖所示，當偵測器200偵測到同步信號SYN的頻率小於第一預定頻率FPF時，待機信號產生電路204將延遲第一預定時間FPT於時間T2產生待機信號STS，其中待機信號STS是通過次級控制器200的接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300，且待機信號STS是一數位信號。但在本發明的另一實施例中，待機信號STS是一類比信號或一混和模式信號。另外，如第2圖所示，因為待機信號STS是通過接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300，所以初級控制器300的接腳302將會接收對應待機信號STS的對應信號。如第2圖所示，次級控制器200產生待機信號STS後，次級控制器200於時間T3進入該待機模式，且當次級控制器200進入該待機模式後，次級控制器200將會關閉次級控制器200內偵測器202、待機信號產生電路204和比較器206以外的電路。
另外，如第2圖所示，在待機信號產生電路204產生待機信號STS後，因為電源轉換器100的二次側SEC的輸出電壓VOUT將由次級控制器200控制，所以初級控制器300的閘極控制信號產生電路304在初級控制器300根據待機信號STS進入該待機模式前會產生閘極控制信號GCS以提升輸出電壓VOUT，其中閘極控制信號GCS是通過初級控制器300的接腳306傳送至功率開關104。因此，如第2圖所示，初級控制器300會在時間T4進入該待機模式。
在步驟912中，如第4圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，如果輸出電壓VOUT於時間T1低於一低電壓鎖定(under voltage lock out)關閉電壓UVLOOFF，則次級控制器200關閉。因此，如第4圖所示，在閘極控制信號產生電路304於時間T2(因為接腳302上對應開啟信號TS的對應信號小於第三參考電壓TVREF)，產生閘極控制信號GCS至功率開關104後，如果初級控制器300內的偵測器306於閘極控制信號GCS後的第二預定時間SPT(例如1秒)內未偵測到對應待機信號產生電路204所產生的開啟信號TS的對應信號時，則初級控制器300將於時間T3主動離開該待機模式進入該正常模式。如第4圖所示，在初級控制器300進入該正常模式後，輸出電壓VOUT開始增加。在時間T4，當輸出電壓VOUT大於一低電壓鎖定開啟電壓UVLOON時，次級控制器200重新開啟進入該正常模式。另外，初級控制器300進入該待機模式後，初級控制器300將會關閉初級控制器300內的偵測器306和閘極控制信號產生電路304以外的電路。
在步驟914中，如第5圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當偵測器202偵測到輸出電壓VOUT介於第一參考電壓FVREF與第二參考電壓SVREF之間以及同步信號SYN的頻率大於第二預定頻率(例如10KHz)時，因為同步信號SYN的頻率大於該第二預定頻率表示初級控制器300的二次側SEC耦接一負載，所以次級控制器200的待機信號產生電路204將於時間T1產生離開信號LS，其中離開信號LS是通過次級控制器200的接腳214和光耦合器106傳送至初級控制器300。如第5圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T3)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第5圖所示，閘極控制信號產生電路304於時間T4產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T4的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時待機信號產生電路204會在時間T5根據對應時間T4的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
在步驟916中，如第6圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，如果輸出電壓VOUT在開啟信號TS中小於第二參考電壓SVREF，則因為輸出電壓VOUT小於第二參考電壓SVREF表示初級控制器300的二次側SEC耦接重載(因為該重載會使輸出電壓VOUT快速下降)，所以次級控制器200的待機信號產生電路204會於開啟信號TS後(亦即時間T1)產生離開信號LS至初級控制器300，也就是說如果在開啟信號TS中輸出電壓VOUT小於第二參考電壓SVREF，則待機信號產生電路204還是會於開啟信號TS後(亦即時間T1)產生離開信號LS至初級控制器300。如第6圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T2)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第6圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF第三預定時間TPT時，閘極控制信號產生電路304於時間T3產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T3的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T3的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T4根據對應時間T3的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
在步驟918中，如第7圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當偵測器202於時間T1偵測到第一信號FS與第二信號SS時，因為時間T1在開啟信號TS後，所以待機信號產生電路204將於時間T1產生離開信號LS至初級控制器300。如第7圖所示，在初級控制器300的接腳302接收對應離開信號LS的對應信號後，當接腳302上對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF(時間T2)時，閘極控制信號產生電路304產生閘極控制信號GCS至功率開關104。如第7圖所示，當對應離開信號LS的對應信號小於第三參考電壓TVREF第三預定時間TPT時，閘極控制信號產生電路304於時間T3產生閘極控制信號GCS且初級控制器300根據對應時間T3的閘極控制信號GCS離開該待機模式進入該正常模式。此時因為次級控制器200的偵測器202也偵測到對應時間T3的同步信號SYN時，所以待機信號產生電路204會在時間T4根據對應時間T3的同步信號SYN去能離開信號LS。另外，在待機信號產生電路204去能離開信號LS後，次級控制器200離開該待機模式進入該正常模式。
另外，如第8圖所示，在初級控制器300和次級控制器200進入該待機模式後，當偵測器202於時間T1偵測到第一信號FS與第二信號SS時，但因為時間T1在開啟信號TS內，所以待機信號產生電路204將於開啟信號TS後(亦即時間T2)產生離開信號LS至初級控制器300。而在待機信號產生電路204產生離開信號LS至初級控制器300後，初級控制器300和次級控制器200的操作原理和第7圖相同，在此不再贅述。
綜上所述，本發明所提供的應用於電源轉換器的二次側的次級控制器及其操作方法是當該次級控制器的偵測器未偵測到該通用序列匯流排裝置的第一信號與第二信號，以及該次級控制器的偵測器偵測到對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率小於該第一預定頻率時，判斷該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開。在該次級控制器及該操作方法判斷該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開後，該次級控制器及該操作方法讓該次級控制器及該初級控制器進入該待機模式，其中該次級控制器及該初級控制器進入該待機模式後，該次級控制器及該初級控制器僅開啟和該待機模式有關的電路。因此，相較於現有技術，因為該次級控制器及該初級控制器進入該待機模式後，該次級控制器及該初級控制器僅開啟和該待機模式有關的電路，所以當該通用序列匯流排裝置和該次級控制器斷開時，本發明可利用該待機模式使該電源轉換器、該初級控制器及該次級控制器的功耗降低。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧電源轉換器
102‧‧‧同步開關
104‧‧‧功率開關
106‧‧‧光耦合器
108‧‧‧繞組
200‧‧‧次級控制器
202、306‧‧‧偵測器
204‧‧‧待機信號產生電路
206‧‧‧比較器
208、210、212、214、216、302‧‧‧接腳
300‧‧‧初級控制器
304‧‧‧閘極控制信號產生電路
CS‧‧‧電流偵測接腳
COMP‧‧‧補償接腳
FB‧‧‧回授接腳
FS‧‧‧第一信號
FCS‧‧‧比較信號
FPF‧‧‧第一預定頻率
FPT‧‧‧第一預定時間
FVREF‧‧‧第一參考電壓
GND1、GND2‧‧‧地端
GCS‧‧‧閘極控制信號
IOUT‧‧‧輸出電流
LS‧‧‧離開信號
OTP‧‧‧過溫度保護接腳
PRI‧‧‧一次側
QRD‧‧‧上升緣
QRDR‧‧‧下降緣
SEC‧‧‧二次側
SS‧‧‧第二信號
SYN‧‧‧同步信號
STS‧‧‧待機信號
SVREF‧‧‧第二參考電壓
SPT‧‧‧第二預定時間
TPT‧‧‧第三預定時間
TVREF‧‧‧第三參考電壓
TS‧‧‧開啟信號
T1、T2、T3、T4、T5‧‧‧時間
UVLOOFF‧‧‧低電壓鎖定關閉電壓
UVLOON‧‧‧低電壓鎖定開啟電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VCS‧‧‧偵測電壓
900-920‧‧‧步驟
第1圖是本發明的第一實施例所公開的一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器的示意圖。 第2圖是說明初級控制器和次級控制器從正常模式進入待機模式的操作時序示意圖。 第3圖是說明初級控制器和次級控制器操作在待機模式的操作時序示意圖。 第4-8圖是說明初級控制器和次級控制器從待機模式進入正常模式的操作時序的示意圖。 第9A和第9B圖是本發明的第二實施例所公開的一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器的操作方法的流程圖。

Claims (23)

  1. 一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器，包含： 一偵測器，用於偵測一通用序列匯流排(Universal Serial Bus, USB)的第一信號和第二信號，以及對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率；及 一待機信號產生電路，耦接於該偵測器，用於當該偵測器沒有偵測到該第一信號與該第二信號，以及該頻率小於一第一預定頻率時，延遲一第一預定時間產生一待機信號至該電源轉換器的一次側的初級控制器，其中該初級控制器根據該待機信號進入一待機模式。
  2. 如請求項1所述的次級控制器，其中該次級控制器產生該待機信號後，該次級控制器進入該待機模式，且當該次級控制器進入該待機模式後，該次級控制器關閉該次級控制器內該偵測器、該待機信號產生電路和該比較器以外的電路。
  3. 如請求項1所述的次級控制器，其中該第一信號與該第二信號是一差動對信號。
  4. 如請求項1所述的次級控制器，其中該待機信號是一類比信號、一數位信號或一混和模式(mixed-mode)信號。
  5. 如請求項1所述的次級控制器，另包含： 一比較器，用於當該偵測器偵測到該同步信號的上升緣後，比較該電源轉換器的二次側的輸出電壓與一第一參考電壓以及比較該輸出電壓與一第二參考電壓直到該偵測器偵測到該同步信號的下降緣。
  6. 如請求項5所述的次級控制器，其中當該輸出電壓介於該第一參考電壓與該第二參考電壓之間時，該比較器產生一比較信號至該待機信號產生電路，以及該待機信號產生電路根據該比較信號產生一開啟信號至該初級控制器。
  7. 如請求項6所述的次級控制器，其中該待機信號產生電路產生該開啟信號至該初級控制器後，該初級控制器內的一閘極控制信號產生電路據以產生一閘極控制信號至該電源轉換器的一次側的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  8. 如請求項7所述的次級控制器，其中在該閘極控制信號產生電路產生該閘極控制信號後，如果該初級控制器內的一偵測器於一第二預定時間內未偵測到對應該開啟信號的一對應信號時，該初級控制器主動離開該待機模式。
  9. 如請求項8所述的次級控制器，其中當該初級控制器進入該待機模式後，該初級控制器關閉該次級控制器內的偵測器和該閘極控制信號產生電路以外的電路。
  10. 如請求項5所述的次級控制器，其中當該輸出電壓小於該第二參考電壓時，該待機信號產生電路於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器據以離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
  11. 如請求項5所述的次級控制器，其中當該輸出電壓介於該第一參考電壓與該第二參考電壓之間以及該頻率大於一第二預定頻率時，該待機信號產生電路於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器據以離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
  12. 如請求項1所述的次級控制器，其中當該偵測器偵測到該第一信號與該第二信號時，該待機信號產生電路於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器據以離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
  13. 一種應用於電源轉換器的二次側的次級控制器的操作方法，其中該次級控制器包含一偵測器、一待機信號產生電路和一比較器，該方法包含： 該偵測器偵測一通用序列匯流排的第一信號和第二信號，以及對應該電源轉換器的一次側的同步信號的頻率；及 當該偵測器沒有偵測到該第一信號與該第二信號，以及該頻率小於一第一預定頻率時，該待機信號產生電路延遲一第一預定時間產生一待機信號至該電源轉換器的一次側的初級控制器，其中該初級控制器根據該待機信號進入一待機模式。
  14. 如請求項13所述的操作方法，其中該次級控制器產生該待機信號後，該次級控制器進入該待機模式，且當該次級控制器進入該待機模式後，該次級控制器關閉該次級控制器內該偵測器、該待機信號產生電路和該比較器以外的電路。
  15. 如請求項13所述的操作方法，其中該第一信號與該第二信號是一差動對信號。
  16. 如請求項13所述的操作方法，另包含： 當該偵測器偵測到該同步信號的上升緣後，該比較器比較該電源轉換器的二次側的輸出電壓與一第一參考電壓以及比較該輸出電壓與一第二參考電壓直到該偵測器偵測到該同步信號的下降緣。
  17. 如請求項16所述的操作方法，其中當該輸出電壓介於該第一參考電壓與該第二參考電壓之間時，該比較器產生一比較信號至該待機信號產生電路，以及該待機信號產生電路根據該比較信號產生一開啟信號至該初級控制器。
  18. 如請求項17所述的操作方法，其中該待機信號產生電路產生該開啟信號至該初級控制器後，該初級控制器內的一閘極控制信號產生電路據以產生一閘極控制信號至該電源轉換器的一次側的功率開關，且該功率開關根據該閘極控制信號開啟與關閉。
  19. 如請求項18所述的操作方法，其中在該閘極控制信號產生電路產生該閘極控制信號後，如果該初級控制器內的一偵測器於一第二預定時間內未偵測到對應該開啟信號的一對應信號時，該初級控制器主動離開該待機模式。
  20. 如請求項19所述的操作方法，其中當該初級控制器進入該待機模式後，該初級控制器關閉該次級控制器內的偵測器和該閘極控制信號產生電路以外的電路。
  21. 如請求項16所述的操作方法，其中當該輸出電壓小於該第二參考電壓時，該待機信號產生電路於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器據以離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
  22. 如請求項16所述的操作方法，其中當該輸出電壓介於該第一參考電壓與該第二參考電壓之間以及該頻率大於一第二預定頻率時，該待機信號產生電路於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器據以離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
  23. 如請求項13所述的操作方法，其中當該偵測器偵測到該第一信號與該第二信號時，該次級控制器於其所產生的一開啟信號後產生一離開信號至該初級控制器，以及該初級控制器根據對應該離開信號的一對應信號離開該待機模式，其中該次級控制器會隨著該初級控制器離開該待機模式而離開該待機模式。
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