TWI645658B - 使用經取樣輸入信號及參考時脈信號之參考信號產生電路及方法、具有其之功率因子補償裝置及用於量測相位資訊之電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種參考信號產生電路，其產生對應於一輸入信號之一參考信號以用於一功率轉換器之功率因子補償。該參考信號產生電路包含：一偵測器，其根據一參考時脈取樣該輸入信號以偵測及保持最大輸入信號；及一相位量測單元，其基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位。該電路亦包含經組態以回應於該所量測相位而產生具有一特定值之一參考信號之一參考信號產生單元。

Description

使用經取樣輸入信號及參考時脈信號之參考信號產生電路及方法、具有其之功率因子補償裝置及用於量測相位資訊之電路 [相關申請案之交叉參考]
本申請案根據35 USC 119(a)規定主張2013年8月30日在韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2013-0104403號之權利，該案之全部內容出於所有目的以引用的方式併入本文中。
以下描述係關於一種參考信號產生及一種功率因子補償技術。以下描述亦係關於一種參考信號產生電路及一種量測一功率轉換器之一輸入信號之一相位之功率因子補償裝置，以便產生具有一特定振幅之一參考信號且改良功率因子校正。
一功率轉換器將輸入功率轉換為另一輸出功率，諸如具有一不同電流、電壓或頻率之一輸出功率。舉例而言，功率轉換器接收輸入功率以提供輸出功率至一負載，例如，一LED燈。在本文中，輸入功率可對應於一交流AC功率且輸出功率可對應於一直流DC功率。
流動至負載中之一電流之一波形類似於輸入功率之一電流之波形。然而，一無效功率損耗可歸因於輸入功率之一電壓與一電流之間的一相位差而發生。
為減小無效功率損耗且改良功率轉換器之一功率因子校正，可 減小輸入功率之一電壓與一電流之間的相位差。
一些功率轉換器對一輸入交流電源執行一全波整流以產生一輸入電壓且感測輸入電壓以產生一參考信號。此等功率轉換器比較參考信號與流動至負載中之電流，以基於參考信號控制流動至負載中之電流之一位準。參考信號根據輸入電壓而變化。因此，流動至負載中之電流之一位準根據參考信號而變化。因此，流動至負載中之電流之一頻率及一相位類似於輸入電壓之頻率及相位。舉例而言，在輸入電壓對應於一正弦波時，輸入電流波形變得類似於一正弦波。因此，如上文所論述，可減小輸入功率之一電壓與一電流之間的一相位差。
然而，在此等功率轉換器使用一電阻器元件以便偵測輸入電流時，歸因於整合抵抗一高輸入電壓之電阻器之困難，可難以將用於控制功率轉換器之一控制單元整合至功率轉換器之架構中。
圖1係繪示藉由一功率轉換器產生之一參考信號之一波形圖。參考圖1，功率因子校正電路近似量測一單個週期(諸如T1至T3)以產生一對應參考時脈RCLK信號。因此，功率因子校正電路基於所產生的參考時脈RCLK產生程式化於一數位/類比轉換器(D/A轉換器)中之一正弦波SREF。
在功率因子校正電路中，可歸因於單個週期資訊(諸如T1至T3)之一誤差而發生參考時脈RCLK之一誤差。然而，並未對D/A轉換器中之誤差執行一校正且根據無關於如何產生輸入信號Vin而程式化之正弦波SREF發生輸入電壓Vin與正弦波SREF之間的一失真。
本發明內容經提供以依一簡化形式介紹在下文實施方式中進一步描述之概念之選擇。本發明內容不旨在識別所主張標的物之關鍵特徵或本質特徵，亦不旨在用作對判定所主張標的物之範疇之一幫助。
在一一般態樣中，揭示一種參考信號產生電路，其用於基於一 輸入信號產生一參考信號以用於一功率轉換器之功率因子補償，該參考信號產生電路包含：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位；及一參考信號產生單元，其經組態以回應於該所量測相位而產生具有一特定值之一參考信號。
該偵測器可包含：一取樣單元，其經組態以基於該參考時脈信號重複取樣該輸入信號且保持該經取樣輸入信號；及一峰值偵測器，其經組態以偵測及保持該最大輸入信號。
該相位量測單元可包含一選擇開關，該選擇開關經組態以基於該參考時脈信號而將該取樣單元及該偵測器之一輸出終端交替耦合至該相位量測單元之一輸入終端。
該相位量測單元可包含：一計算單元，其經組態以根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分，以產生一中間計算信號；及一計算控制單元，其經組態以將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之相位。
該計算單元可對該經取樣輸入信號執行一正積分計算且可對該所偵測最大輸入信號執行一負積分計算。
在該計算單元對該所偵測最大輸入信號執行積分計算時，該計算控制單元可基於一時間間隔(其中該中間計算信號之一位準大於一參考值)產生一脈衝信號。
該參考信號產生單元可包含：一電流源，其經組態以提供具有一特定值之一電流；一電容器，其經組態以使用具有該特定值之該電流充電以產生一參考電壓；及一開關，其經組態以基於該所量測相位耦合該電流源與該電容器。
該參考信號產生單元可經組態以基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以輸出該參考信號。
該相位量測單元可包含一除法計算單元，該除法計算單元經組態以藉由執行一除法計算而量測該經取樣輸入信號之一相位。
在另一一般態樣中，一種用於補償一功率轉換器之一功率因子之功率因子補償裝置包含：一功率傳送器件，對應於一輸入信號之一輸入電流流動至該功率傳送器件；一輸出開關，其耦合至該功率傳送器件，該輸出開關經組態以調整藉由該功率傳送器件之該輸入電流產生之一輸出電壓；一輸出電容器，其經組態以使用該輸入電流充電以產生一輸出電壓；一參考信號產生電路，其經組態以基於該輸入信號產生一參考信號；及一功率因子補償控制單元，其經組態以比較該輸出電壓與該參考信號以控制該輸出開關，其中該參考信號產生電路包含：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位；及一參考信號產生單元，其經組態以回應於該所量測相位而產生具有一特定值之一參考信號。
在另一一般態樣中，一種用於產生對應於一輸入信號之一參考信號以用於一功率轉換器之一功率因子補償之參考信號產生方法包含：基於一參考時脈取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位；及回應於該所量測相位產生具有一特定值之一參考信號。
該量測可包含基於參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地選擇該經取樣輸入信號。
該量測可進一步包含：根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸 入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分以產生一中間計算信號；及將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之相位。
該交替接收及積分可包含對該經取樣輸入信號執行一正積分計算及對該所偵測最大輸入信號執行一負積分計算。
在對該所偵測最大輸入信號執行該積分計算時，該轉換可基於一時間間隔(其中該中間計算信號之一位準大於一參考值)產生一脈衝信號。
該產生該參考信號可基於該所量測相位使用具有一特定值之一電流對一電容器充電以產生一參考電壓。
該產生該參考信號可進一步包含基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以輸出該參考信號。
該量測可藉由執行一除法計算而量測該經取樣輸入信號之一相位。
在另一一般態樣中，一種用於量測相位資訊之電路包含：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；及一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位。
該偵測器可包含：一取樣單元，其經組態以基於該參考時脈信號重複取樣該輸入信號且保持該經取樣輸入信號；及一峰值偵測器，其經組態以偵測及保持該最大輸入信號。
該相位量測單元可包含：一計算單元，其經組態以根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分以產生一中間計算信號；及一計算控制單元，其經組態以將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之相位。
本發明實例提出一種準確應用一輸入信號之相位及頻率資訊之參考信號產生技術。
另外，本發明實例提出一種在不具有一額外控制電路之情況下執行一功率轉換器之一功率因子校正之功率因子補償技術。
該等實例係關於一種量測一輸入信號之一相位以準確應用該輸入信號之相位及頻率資訊產生一參考信號之參考信號產生電路及方法及具有其之功率因子補償裝置。
該等實例係關於一種參考信號產生電路及方法及一種具有其之功率因子補償裝置，該功率因子補償裝置在不具有一額外控制電路之情況下執行一功率轉換器之一功率因子校正。
自以下實施方式、圖式及申請專利範圍將明白其他特徵及態樣。
200‧‧‧功率因子補償電路
210‧‧‧整流單元
220‧‧‧功率傳送器件
230‧‧‧輸出開關
240‧‧‧輸出電容器
250‧‧‧參考信號產生電路
260‧‧‧輸出電壓偵測器/輸出電壓偵測單元
270‧‧‧功率因子補償控制單元
280‧‧‧二極體
310‧‧‧偵測器
311‧‧‧取樣單元
312‧‧‧峰值偵測器
320‧‧‧相位量測單元
321‧‧‧選擇開關單元
322‧‧‧計算單元
323‧‧‧計算控制單元
330‧‧‧參考信號產生單元
C1‧‧‧電容器
C2‧‧‧電容器
CLK‧‧‧參考時脈信號/參考時脈
I‧‧‧電流源
R‧‧‧電阻器
RCLK‧‧‧參考時脈/參考時脈信號
S810‧‧‧操作
S820‧‧‧操作
S910‧‧‧操作
S920‧‧‧操作
S930‧‧‧操作
S940‧‧‧操作
S950‧‧‧操作
SREF‧‧‧正弦波
Vct‧‧‧脈衝信號
Vcv‧‧‧參考電壓
Vin‧‧‧輸入信號/輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vpeak‧‧‧最大輸入信號
Vref‧‧‧參考信號
Vrefsh‧‧‧控制信號
Vsh‧‧‧經取樣輸入信號
圖1係繪示藉由一功率因子校正電路產生之一參考信號之一波形圖。
圖2係繪示參考信號產生電路之方塊圖。
圖3係繪示圖2之參考信號產生電路之一電路圖。
圖4係繪示圖2之功率因子補償裝置之一電路圖。
圖5係繪示圖3之計算單元之一計算之一波形圖。
圖6係繪示藉由圖2之參考信號產生電路產生之一參考信號之一波形圖。
圖7係繪示藉由圖3之參考信號產生電路產生之信號之一時序圖。
圖8係繪示藉由圖2之參考信號產生電路執行之一參考信號產生方法之一實例之一流程圖。
圖9係繪示藉由圖2之參考信號產生電路執行之一參考信號產生 方法之另一實例之一流程圖。
除非另外描述或提供，貫穿圖式及實施方式，相同圖式參考數字將理解為指代相同元件、特徵及結構。圖式可不按比例繪製，且圖式中之元件之相對大小、比例及描繪可為了清楚、圖解及方便起見而放大。
提供以下實施方式以幫助讀者獲得對本文中描述之方法、裝置及/或系統之一全面理解。然而，一般技術者將明白在本文中描述之系統、裝置及/或方法之各種改變、修改及等效物。描述之處理步驟及/或操作之進展係一實例；然而，步驟及/或操作之序列並不限於在本文中陳述之序列且可如此項技術中已知般改變，除步驟及/或操作必須以一特定順序發生以外。又，為了更加清楚及簡潔起見，可省略一般技術者熟知之功能及構造之描述。
在本文中描述之特徵可以不同形式體現，且不應解釋為限於在本文中描述之實例。實情係，已提供在本文中描述之實例，使得本發明將為透徹及完整的，且將本發明之全部範疇傳達給一般技術者。
在本發明中使用之術語將理解如下。
雖然使用諸如「第一」及「第二」等之術語以描述各種組件，但此等組件不旨在理解為限於上述術語。上述術語僅用於區分一組件與另一組件。舉例而言，在不脫離本發明之權利之範疇之情況下，一第一組件可稱為一第二組件，且同樣地，一第二組件可稱為一第一組件。
應理解，當一元件被稱為「連接至」另一元件時，其可直接連接至另一元件或亦可存在中間元件。相比之下，當一元件被稱為「直接連接至」另一元件時，則不存在中間元件。另外，除非明確地相反描述，否則字詞「包括」及變體(諸如「包含」或「含有」)應理解為 暗示包含所陳述元件但不排除任何其他元件。同時，應類似於剛論述之其他術語般理解描述組件之間的關係之其他表達，諸如「在~之間」、「直接在~之間」或「鄰近於~」及「直接鄰近於~」。
本發明中之單數冠詞「一」及「該」亦旨在且用於包含複數形式，除非上下文另有明確指示。亦應進一步理解，諸如「包含」或「具有」等之術語旨在指示存在如本說明書中所揭示之特徵、數字、計算、動作、組件、零件或其等之組合，且並不旨在排除視情況存在或視情況添加一或多個其他特徵、數字、計算、動作、組件、零件或其等之組合之可能性。
在本申請案中使用之術語僅用於描述特定實例，且並不旨在限制本發明。除非另外定義，否則本文中使用之所有術語(包含技術或科學術語)具有相同於本發明所屬之技術領域之一般人員通常所理解之習慣含義。此等術語(如在一通用字典中定義之術語)應解釋為具有與相關技術領域中之上下文含義相等之含義，且不應解釋為具有理想化或過度正式之含義，除非在本申請案中明確定義。
圖2係繪示根據一實例之一功率因子補償裝置之方塊圖。
參考圖2之實例，一功率因子補償電路200包含一整流單元210、一功率傳送器件220、一輸出開關230、產生一輸出電壓之一輸出電容器240、一參考信號產生電路250、一輸出電壓偵測器260及一功率因子補償控制單元270。
在圖2之實例中，整流單元210對提供至一功率轉換器之交流功率執行一全波整流以便產生一輸入信號Vin。在一實例中，藉由一二極體電橋實施整流單元210。一二極體電橋係一電橋電路組態中之四個或四個以上二極體之一配置，其針對任一極性之輸入提供相同極性之輸出。
另外，功率傳送器件220將對應於輸入信號Vin之一輸入電流傳送 至一負載。在一實例中，藉由一電感器實施功率傳送器件220。
輸出開關230耦合至功率傳送器件220之一後部以調整由藉由功率傳送器件220接收之輸入電流產生之一輸出電壓Vout。藉由自功率因子補償控制單元270接收之一控制信號操作輸出開關230。在一實例中，藉由一金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)實施輸出開關230。在下文中進一步描述功率因子補償控制單元270。
當開啟輸出開關230時，輸入電流流動至輸出開關230中。替代性地，當關閉輸出開關230時，輸入電流流動至耦合至負載之一輸出終端中。
在一實例中，一二極體280串聯耦合於輸出開關230與輸出終端之間。因此，二極體280之一陽極耦合至功率傳送器件220且二極體280之一陰極耦合至輸出終端以根據輸出開關230之操作控制電流。
輸出電容器240亦耦合至功率傳送器件220之一後部。輸出電容器240使用輸入電流充電以產生輸出電壓Vout。
參考信號產生電路250在功率傳送器件220之前部偵測輸入信號Vin以基於輸入信號Vin之特性取樣及偵測一最大輸入信號Vpeak。參考信號產生電路250基於經取樣輸入信號Vsh及所偵測最大輸入信號Vpeak量測經取樣輸入信號之一相位。另外，參考信號產生電路250回應於所量測相位產生具有一特定振幅之一參考信號Vref。
輸出電壓偵測器260偵測輸出終端之輸出電壓Vout。基於偵測輸出電壓，輸出電壓偵測器260將所偵測輸出電壓提供至功率因子補償控制單元270。
功率因子補償控制單元270比較輸出電壓Vout與參考信號Vref。基於比較，功率因子補償控制單元270感測輸出開關230之一電流以控制輸出開關230。
功率因子補償控制單元270亦放大輸出電壓Vout與參考信號Vref之 間的差以產生一誤差信號。在一實例中，功率因子補償控制單元270基於所產生的誤差信號控制輸出開關230。
圖3係繪示圖2之參考信號產生電路之一方塊圖且圖4係繪示圖2之參考信號產生電路之一電路圖。
參考圖3至圖4，參考信號產生電路250包含一偵測器310、一相位量測單元320及一參考信號產生單元330。
偵測器310根據一參考時脈信號CLK取樣輸入信號Vin以偵測及維持最大輸入信號Vpeak。
在一實例中，偵測器310包含感測輸入信號Vin之一感測單元。
在一實例中，偵測器310包含一取樣單元311及一峰值偵測器312。取樣單元311基於參考時脈信號CLK重複取樣輸入信號Vin且在峰值偵測器312偵測欲保持之一最大輸入信號Vpeak時保持經取樣輸入信號Vsh。在此處，參考時脈信號CLK潛在地對應於具有一特定週期之一方波。在此一方波之一實例中，參考時脈信號CLK之一相位包含諸如1之一高值及諸如0之一低值。
當參考時脈信號CLK之一相位為高時，取樣單元311取樣輸入信號Vin，且當參考時脈信號CLK之一相位為低時，取樣單元311保持經取樣輸入信號Vsh。
峰值偵測器312按照輸入信號Vin之週期偵測最大輸入信號Vpeak。另外，峰值偵測器312在下一輸入信號之一週期期間保持最大輸入信號Vpeak。在一實例中，最大輸入信號Vpeak用於量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
相位量測單元320基於經取樣輸入信號Vsh及所偵測最大輸入信號Vpeak量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
在一實例中，相位量測單元320包含一選擇開關單元321。選擇開關單元321基於參考時脈信號CLK將取樣單元311及峰值偵測器312 之輸出終端之每一者交替地耦合至相位量測單元320之一輸入終端。
舉例而言，當參考時脈信號CLK之相位對應於一高狀態時，選擇開關單元321選擇藉由峰值偵測器312提供之最大輸入信號Vpeak，且當參考時脈信號CLK之相位對應於一低狀態時，選擇開關單元321選擇藉由取樣單元311提供之經取樣輸入信號Vsh。
在實例中，相位量測單元320透過一積分計算或除法計算量測經取樣輸入信號(Vsh)之相位。然而，此等僅為實例且在其他實例中亦使用其他技術來量測經取樣輸入之相位。
在一實例中，相位量測單元320包含一計算單元322及一計算控制單元323。在此一實例中，計算單元322根據參考時脈信號CLK交替地接收經取樣輸入信號Vsh與所偵測最大輸入信號Vpeak及求得該等輸入信號之積分以產生一中間計算信號。計算控制單元323基於所偵測最大輸入信號Vpeak將中間計算信號轉換為一時域以量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
參考圖4之實例，計算單元322實施為與選擇開關及一放大器之一負輸入終端耦合之一電阻器R及與放大器之負輸入終端及一輸出終端耦合之一電容器C1。
在一實例中，計算單元322對經取樣輸入信號Vsh執行一正積分計算且對所偵測最大輸入信號Vpeak執行一負積分計算。在下文中進一步描述一積分計算程序。
在一實例中，計算單元322進一步包含放大中間計算信號之一第二放大器。
計算控制單元323將中間計算信號轉換為時域。
在一實例中，在計算單元322對所偵測最大輸入信號Vpeak進行操作時，計算控制單元323產生對應於一時間間隔(其中所產生中間計算信號之一位準大於參考值)之一脈衝信號。因此，當所產生中間計算 信號之位準大於參考值時，脈衝信號之一相位對應於高(諸如1)，且另外當所產生中間計算信號之位準小於參考值時，脈衝信號之一相位對應於低(諸如0)。
當所產生中間計算信號之位準大於參考值時，計算控制單元323將對應時間間隔判定為經取樣輸入信號Vsh之相位。
參考信號產生單元330回應於藉由計算控制單元323判定之所量測相位產生參考信號Vref，其中Vref具有一特定值。
參考圖4，參考信號產生單元330包含：一電流源I，其產生具有一特定值之一電流；一電容器C2，其使用自電流源I提供之一電流充電；及一開關，其在回應於藉由參考信號產生單元330接收脈衝信號之一時間期間耦合電流源I與電容器C2。
當脈衝信號之相位對應於高(諸如1)時，開啟開關且在一開啟時間期間電容器C2使用電流源I之電流充電以產生一特定參考電壓。
在此實例中，一脈衝信號週期未超過一參考時脈週期。此條件成立，因為脈衝信號發生於參考時脈信號CLK之一單一週期內(即，在用於求得最大輸入信號Vpeak之積分之一時間間隔內)。
參考信號產生單元330基於參考時脈信號CLK取樣及保持所產生的參考電壓以輸出參考信號Vref。參考信號產生單元330視情況單獨包含用於取樣及保持所產生的參考電壓之一參考信號保持單元。
圖5係繪示圖3之計算單元之一計算之一波形圖。
參考圖5，一X軸指示一時間且一Y軸指示一積分信號之一位準。計算單元322在一固定時間期間對經取樣輸入信號(Vsh)計算正積分。在一實例中，固定時間係參考時脈之一半週期。舉例而言，固定時間係T1。充電至電容器之一信號之一斜率(諸如中間計算信號之一第一時間間隔)可根據經取樣輸入信號Vsh之一位準而變化。計算單元322在下一半週期(例如，參考時脈之另一半週期)對最大輸入信號Vpeak執 行負積分。當最大輸入信號Vpeak之值係相同的時，但放電至電容器之一信號之一斜率係恆定的。
圖5繪示其中中間計算信號大於0之一情況。在圖5中，中間計算信號之值對應於0之一時間基於經取樣輸入信號Vsh之一相位而變化。可基於最大輸入信號Vpeak執行負積分使得在執行一負積分計算之前，中間計算信號大於0之一時間(例如，表示為T2之一放電時間)根據中間計算信號之值潛在地變化。
更詳細言之，藉由以下方程式1判定對應於經取樣輸入信號Vsh之相位之一時間T2。
在方程式1中，Vc指示對電容器充電之一電壓。在中間計算信號之一第二時間間隔(從T1至T2)中，Vc對應於0，使得T2指示與輸入信號Vin、參考時脈信號RCLK及最大輸入信號Vpeak之一關係。
圖6係繪示藉由圖2之參考信號產生電路產生之一參考信號之一波形圖。
在圖6中之(a)處，儘管輸入信號Vin之一最大位準在三個正弦波之間變化，但參考信號產生電路250產生參考信號Vref之一恆定位準。
因此，參考信號產生電路250產生其中一相位及一頻率等於輸入信號之相位及頻率且最大位準具有一特定值之一參考信號。
參考信號產生電路250在一單一週期期間偵測最大輸入信號Vpeak及頻率以在下一週期中產生一參考信號Vref。
在圖6中之(b)處，當輸入信號不對應於一正弦波而對應於一週期信號時，參考信號產生電路250產生其中一相位及一頻率等於輸入信號之相位及頻率之一參考信號。
圖7係繪示藉由圖3之參考信號產生電路產生之信號之一時序圖。
參考圖7，X軸指示一時間且Y軸指示藉由參考信號產生電路250產生之信號之信號位準之變動。
在下文中進一步描述其中假定輸入信號Vin對應於一三角波形且參考時脈信號CLK對應於輸入信號Vin之一週期之四分之一之情況。
為防止藉由參考信號Vref引起自輸入信號之失真，參考時脈CLK之週期可短於輸入信號Vin之週期之百分之一。
經取樣輸入信號Vsh對應於其中偵測器310藉由使用參考信號產生電路250基於參考時脈信號CLK取樣輸入信號Vin之一信號。
如上文描述，當參考時脈信號CLK對應於高相位時，參考信號產生電路250取樣輸入信號Vin且當參考時脈信號CLK對應於低相位時，參考信號產生電路250保持經取樣輸入信號Vsh。
因此，當參考時脈信號CLK對應於高相位時，輸入信號(Vin)等於參考時脈信號CLK，且當參考時脈信號CLK對應於低相位時，經取樣輸入信號Vsh之一波形固定於自最後時間間隔導出之一值。
中間計算信號Vi(即，V積分)對應於交替計算相位量測單元320中之經取樣輸入信號Vsh及將產生之所偵測最大輸入信號Vpeak之一信號。
參考信號產生電路250基於經取樣輸入信號Vsh及最大輸入信號Vpeak量測經取樣輸入信號Vsh之相位以在偵測最大輸入信號Vpeak之前保持與量測一相位相關之一計算。因此，中間計算信號Vi在一第一週期期間潛在地為一恆定值。
在一實例中，參考信號產生電路250產生另一控制信號，諸如一峰值保持信號，其指示是否偵測最大輸入信號Vpeak。在此一實例中，參考信號產生電路250基於控制信號操作相位量測單元320及參考信號產生單元330。
參考信號產生電路250在第一週期之後對經取樣輸入信號Vsh執行一積分計算。當參考時脈信號CLK對應於一高相位時，參考信號產生電路250對最大輸入信號Vpeak執行一負積分。當參考時脈信號CLK對應於一低相位時，參考信號產生電路250對經取樣輸入信號Vsh執行一正積分。
當參考時脈信號CLK從高相位改變至低相位時，參考信號產生電路250對中間計算信號Vi之一值執行初始化，即，重設至0V。
參考信號產生電路250基於參考時脈信號CLK重複執行一積分計算以改變中間計算信號Vi以使其自一初始值(諸如0)上下波動。在此處，當執行正積分計算時，中間計算信號Vi之一斜率根據經取樣輸入信號Vin而變化，且當執行負積分計算時，最大輸入信號Vpeak恆定。
脈衝信號Vct對應於將中間信號Vi轉換為將在參考信號產生電路250中產生之時域之一信號。因此，參考信號產生電路250基於參考時脈信號CLK產生對應於一時間間隔(其中中間計算信號Vi之一位準大於一參考位準，諸如其中Vi具有大於0之一值之一時間間隔)之脈衝信號Vct。
舉例而言，脈衝信號Vct指示具有高相位之一波形，而參考時脈信號CLK對應於高相位且中間計算信號Vi之值大於0。在此情況中，參考信號產生電路250量測經取樣輸入信號Vsh之一相位。
在參考信號產生電路250中，參考電壓Vcv對應於將脈衝信號Vct轉換為待產生之一電壓且對應於經預處理以便產生參考信號Vref之一電壓之一信號。
在上文中參考圖4繪示產生參考電壓Vcv之程序。
控制信號Vrefsh控制參考電壓Vcv之取樣及保持。控制信號Vrefsh潛在地具有等於參考時脈信號CLK之週期之一週期且指示在隨參考時脈信號CLK變化之一時間之一脈衝信號。因此，控制信號Vfefsh對應於從高相位變化至低相位之一時間。
參考信號產生單元250基於參考控制信號Vrefsh取樣及保持參考電壓Vcv以最終產生參考信號Vref。
在圖7中，如上文描述，參考信號Vref指示一階式波形，其中階式波形之一週期比輸入信號Vin之週期慢一週期之四分之一。當參考時脈信號CLK之週期短於輸入信號Vin之一週期之百分之一時，參考信號Vref採取實質上等於輸入信號Vin之值。
圖8係繪示藉由圖2之參考信號產生電路執行之一參考信號產生方法之一實例之一流程圖。
參考圖8，在操作S810中，方法根據參考時脈CLK取樣輸入信號Vin以偵測及分別保持最大輸入信號Vpeak。舉例而言，參考信號產生電路250根據參考時脈CLK取樣輸入信號Vin以偵測及分別保持最大輸入信號Vpeak。
在操作S820中，方法基於所偵測輸入信號及所偵測最大輸入信號量測經取樣輸入信號Vsh之相位。舉例而言，參考信號產生電路250基於所偵測輸入信號及所偵測最大輸入信號Vpeak量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
在一實例中，參考信號產生電路250藉由執行如上文論述之除法計算而量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
圖9係繪示藉由圖2之參考信號產生電路執行之一參考信號產生方法之另一實例之一流程圖。
參考圖9，在操作S910，方法根據參考時脈信號CLK取樣輸入信 號Vin以偵測及分別保持最大輸入信號。舉例而言，參考信號產生電路250根據參考時脈信號CLK取樣輸入信號Vin以偵測及分別保持最大輸入信號Vpeak。
在操作S920，方法基於參考時脈信號CLK交替地選擇經取樣輸入信號Vsh及所偵測最大輸入信號Vpeak。舉例而言，參考信號產生電路250基於參考時脈信號CLK交替地選擇經取樣輸入信號Vsh及所偵測最大輸入信號Vpeak。
在操作S930，方法根據參考時脈CLK接收所選定信號Vsh及Vpeak及求得該等信號之積分以產生中間計算信號Vi。舉例而言，參考信號產生電路250根據參考時脈CLK接收所選定信號Vsh及Vpeak及求得該等信號之積分以產生中間計算信號Vi。
在一實例中，參考信號產生電路250對經取樣輸入信號Vsh執行正積分且對所偵測最大輸入信號Vpeak執行負積分。
在操作S940，方法將中間計算信號Vi轉換為時域以量測經取樣輸入信號之相位。舉例而言，參考信號產生電路250將中間計算信號Vi轉換為時域以量測經取樣輸入信號Vsh之相位。
在一實例中，在對所偵測最大輸入信號Vpeak執行積分計算期間，參考信號產生電路250產生對應於一時間間隔(其中中間計算信號Vi之一位準大於參考位準，諸如0V)之一脈衝信號。
在操作S950，方法回應於所量測相位產生參考信號Vref。舉例而言，參考信號產生電路250回應於所量測相位產生參考信號Vref。
在一實例中，參考信號產生電路250回應於所量測相位產生具有一特定位準之參考信號Vref。
在一實例中，參考信號產生電路250在對應於所量測相位之一時間期間使用具有一特定值之一電流充電以產生參考電壓。在此實例中，參考信號產生單元250基於參考時脈信號CLK取樣及保持所產生 的參考電壓以輸出參考信號Vref。
在本文中描述之裝置及單元可使用硬體組件實施。硬體組件可包含(例如)控制器、感測器、處理器、產生器、驅動器及其他等效電子組件。硬體組件可使用一或多個通用或專用電腦實施，諸如(例如)一處理器、一控制器及一算術邏輯單元、一數位信號處理器、一微電腦、一場可程式化陣列、一可程式化邏輯單元、一微處理器或能夠以所定義方式回應於且執行指令之任何其他器件。硬體組件可運行一作業系統(OS)及在OS上運行之一或多個軟體應用程式。硬體組件亦可回應於軟體之執行而存取、儲存、操縱、處理及產生資料。出於簡單之目的，一處理器件之描述用作為單數；然而，熟習此項技術者將暸解，一處理器件可包含多個處理元件及多種類型之處理元件。舉例而言，一硬體組件可包含多個處理器或一處理器及一控制器。另外，不同處理組態係可能的，諸如平行處理器。
上文描述之方法可寫作用於獨立或共同指示或組態處理器件使其如所要般操作之一電腦程式、一段代碼、一指令或其等之一些組合。可在任何類型之機器、組件、實體或虛擬設備、電腦儲存媒體或能夠提供指令或資料至處理器件或藉由處理器件解譯之器件中永久或暫時體現軟體及資料。軟體亦可分佈於網路耦合電腦系統上，使得以一分佈方式儲存及執行軟體。特定言之，可藉由一或多個非暫時性電腦可讀記錄媒體儲存軟體及資料。媒體亦可(單獨或與軟體程式指令組合)包含資料檔案、資料結構及類似物。非暫時性電腦可讀記錄媒體可包含可儲存此後可藉由一電腦系統或處理器件讀取之資料之任何資料儲存器件。非暫時性電腦可讀記錄媒體之實例包含唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、磁帶、USB、軟碟、硬碟、光學記錄媒體(例如，CD-ROM或DVD)及PC介面(例如，PCI、PCI-express、WiFi等)。另外，熟習此項技術之程 式設計員基於該等圖之流程圖及方塊圖以及如本文中提供之其等對應描述可理解用於完成本文中揭示之實例之功能程式、代碼及代碼段。
僅作為一非詳盡性圖解，本文中描述之一終端/器件/單元可指代行動器件，諸如(舉例而言)一蜂巢式電話、一智慧型電話、一穿戴式智慧型器件(諸如(舉例而言)一戒指、一手表、一副眼鏡、一手環、一腳踝架、一腰帶、一項鏈、一耳環、一頭帶、一頭盔、嵌入衣物中之一器件或類似物)、一個人電腦(PC)、一平板個人電腦(平板電腦)、一平板手機、一個人數位助理(PDA)、一數位相機、一可攜式遊戲機、一MP3播放機、一可攜式/個人多媒體播放器(PMP)、一手持式電子書、一超級行動個人電腦(UMPC)、一可攜式膝上型PC、一全球定位系統(GPS)導航及諸如一高清晰度電視機(HDTV)、一光碟播放器、一DVD播放器、一藍光播放器、一機上盒之器件或能夠進行與本文中揭示之無線通信或網路通信一致之無線通信或網路通信之任何其他器件。在一非詳盡性實例中，穿戴式器件可自安裝於使用者的身體上，諸如(舉例而言)眼鏡或手環。在另一非詳盡性實例中，穿戴式器件可透過一附接器件安裝於使用者的身體上，諸如(舉例而言)使用一臂帶將一智慧型電話或一平板電腦附接至一使用者之手臂，或使用一掛帶圍繞一使用者之頸部懸掛穿戴式器件。
一計算系統或一電腦可包含電連接至一匯流排、一使用者介面及一記憶體控制器之一微處理器且可進一步包含一快閃記憶體器件。快閃記憶體器件可經由記憶體控制器儲存N位元資料。N位元資料可為已藉由微處理器處理及/或待藉由微處理器處理之資料，且N可為等於或大於1之整數。若計算系統或電腦係一行動器件，則可提供一電池以供應電力以操作計算系統或電腦。一般技術者將明白，計算系統或電腦可進一步包含一應用晶片組、一相機影像處理器、一行動動態隨機存取記憶體(DRAM)及一般技術者已知包含於一計算系統或電腦 中之任何其他器件。記憶體控制器及快閃記憶體器件可構成使用一非揮發性記憶體儲存資料之一固態硬碟或磁碟(SSD)。
申請人在上文呈現表1。表1說明如何解釋在該等圖中呈現之實例之元件之數字標記。
雖然本發明包含特定實例，但一般技術者應明白可在不脫離申請專利範圍及其等效物之精神及範疇之情況下在此等實例中做出各種 形式及細節改變。本文中描述之實例應僅在描述性意義上考量，且不用於限制目的。每一實例中之特徵或態樣之描述應視為可應用於其他實例中之類似特徵或態樣。若所描述技術以一不同順序執行及/或若一所描述系統、架構、器件或電路中之組件以一不同方式組合及/或藉由其他組件或其等效物替換或補充，則可達成合適結果。因此，本發明之範疇並不藉由實施方式界定，而藉由申請專利範圍及其等效物界定，且在申請專利範圍及其等效物之範疇內之所有變動應理解為包含於本發明中。

Claims (23)

  1. 一種參考信號產生電路，其用於基於一輸入信號產生一參考信號以用於一功率轉換器之功率因子補償，該參考信號產生電路包括：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位；及一參考信號產生單元，其經組態以回應於該所量測相位而產生具有一特定值之一參考信號，其中該參考信號產生單元經組態以基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以輸出該參考信號。
  2. 如請求項1之參考信號產生電路，其中該偵測器包括：一取樣單元，其經組態以基於該參考時脈信號重複取樣該輸入信號且保持該經取樣輸入信號；及一峰值偵測器，其經組態以偵測及保持該最大輸入信號。
  3. 如請求項2之參考信號產生電路，其中該相位量測單元包括一選擇開關，該選擇開關經組態以基於該參考時脈信號將該取樣單元及該偵測器之一輸出終端交替地耦合至該相位量測單元之一輸入終端。
  4. 如請求項1之參考信號產生電路，其中該相位量測單元包括：一計算單元，其經組態以根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分以產生一中間計算信號；及一計算控制單元，其經組態以將該中間計算信號轉換為一時 域以量測該經取樣輸入信號之該相位。
  5. 如請求項4之參考信號產生電路，其中該計算單元對該經取樣輸入信號執行一正積分計算且對該所偵測最大輸入信號執行一負積分計算。
  6. 如請求項4之參考信號產生電路，其中在該計算單元對該所偵測最大輸入信號執行該積分計算時，該計算控制單元基於其中該中間計算信號之一位準大於一參考值之一時間間隔產生一脈衝信號。
  7. 如請求項1之參考信號產生電路，其中該參考信號產生單元包括：一電流源，其經組態以提供具有一特定值之一電流；一電容器，其經組態以使用具有該特定值之該電流充電以產生一參考電壓；及一開關，其經組態以基於該所量測相位耦合該電流源與該電容器。
  8. 如請求項1之參考信號產生電路，其中該相位量測單元包括一除法計算單元，該除法計算單元經組態以藉由執行一除法計算而量測該經取樣輸入信號之一相位。
  9. 一種用於補償一功率轉換器之一功率因子之功率因子補償裝置，該功率因子補償裝置包括：一功率傳送器件，對應於一輸入信號之一輸入電流流動至該功率傳送器件中；一輸出開關，其耦合至該功率傳送器件，該輸出開關經組態以調整藉由該功率傳送器件之該輸入電流產生之一輸出電壓；一輸出電容器，其經組態以使用該輸入電流充電以產生一輸出電壓； 一參考信號產生電路，其經組態以基於該輸入信號產生一參考信號；及一功率因子補償控制單元，其經組態以比較該輸出電壓與該參考信號以控制該輸出開關，其中該參考信號產生電路包括：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號，一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位，及一參考信號產生單元，其經組態以回應於該所量測相位產生具有一特定值之一參考信號，其中該相位量測單元包括：一計算單元，其經組態以根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分(integrate)以產生一中間(intermediate)計算信號。
  10. 如請求項9之裝置，其中該相位量測單元包括進一步包括一計算控制單元，其經組態以將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之該相位。
  11. 一種參考信號產生方法，其用於產生對應於一輸入信號之一參考信號以用於一功率轉換器之一功率因子補償，該參考信號產生方法包括以下步驟：基於一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號以量測該經取樣輸入信號之一相位；及回應於該所量測相位產生具有一特定值之一參考信號，其中該量測包括： 根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分以產生一中間計算信號。
  12. 如請求項11之參考信號產生方法，其中該量測包括以下步驟：基於該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地選擇該經取樣輸入信號。
  13. 如請求項12之參考信號產生方法，其中該量測進一步包括以下步驟：將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之該相位。
  14. 如請求項11之參考信號產生方法，其中該交替接收及積分包括以下步驟：對該經取樣輸入信號執行一正積分計算且對該所偵測最大輸入信號執行一負積分計算。
  15. 如請求項13之參考信號產生方法，其中在對該所偵測最大輸入信號執行該積分計算時，該轉換基於其中該中間計算信號之一位準大於一參考值之一時間間隔產生一脈衝信號。
  16. 如請求項11之參考信號產生方法，其中該產生該參考信號基於該所量測相位使用具有一特定值之一電流對一電容器充電以產生一參考電壓。
  17. 如請求項16之參考信號產生方法，其中該產生該參考信號進一步包括以下步驟：基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以輸出該參考信號。
  18. 如請求項11之參考信號產生方法，其中該量測藉由執行一除法計算而量測該經取樣輸入信號之一相位。
  19. 一種用於量測相位資訊之電路，該電路包括：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣一輸入信號 且偵測欲保持之一最大輸入信號；及一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位，其中該相位量測單元包括：一計算單元，其經組態以根據該參考時脈信號及該所偵測最大輸入信號交替地接收該經取樣輸入信號及求得該經取樣輸入信號之積分以產生一中間計算信號。
  20. 如請求項19之電路，其中該偵測器包括：一取樣單元，其經組態以基於該參考時脈信號重複取樣該輸入信號且保持該經取樣輸入信號；及一峰值偵測器，其經組態以偵測及保持該最大輸入信號。
  21. 如請求項19之電路，其中該相位量測單元進一步包括：一計算控制單元，其經組態以將該中間計算信號轉換為一時域以量測該經取樣輸入信號之該相位。
  22. 一種用於補償一功率轉換器之一功率因子之功率因子補償裝置，該功率因子補償裝置包括：一功率傳送器件，對應於一輸入信號之一輸入電流流動至該功率傳送器件中；一輸出開關，其耦合至該功率傳送器件，該輸出開關經組態以調整藉由該功率傳送器件之該輸入電流產生之一輸出電壓；一輸出電容器，其經組態以使用該輸入電流充電以產生一輸出電壓；一參考信號產生電路，其經組態以基於該輸入信號產生一參考信號；及一功率因子補償控制單元，其經組態以比較該輸出電壓與該參考信號以控制該輸出開關， 其中該參考信號產生電路包括：一偵測器，其經組態以根據一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號，一相位量測單元，其經組態以基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號量測該經取樣輸入信號之一相位，及一參考信號產生單元，其經組態以藉由基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以回應於該所量測相位產生具有一特定值之一參考信號。
  23. 一種參考信號產生方法，其用於產生對應於一輸入信號之一參考信號以用於一功率轉換器之一功率因子補償，該參考信號產生方法包括以下步驟：基於一參考時脈信號取樣該輸入信號且偵測欲保持之一最大輸入信號；基於該經取樣輸入信號及該所偵測最大輸入信號以量測該經取樣輸入信號之一相位；及藉由基於該參考時脈信號取樣及保持該所產生參考電壓以回應於該所量測相位產生具有一特定值之一參考信號。
TW103125741A 2013-08-30 2014-07-28 使用經取樣輸入信號及參考時脈信號之參考信號產生電路及方法、具有其之功率因子補償裝置及用於量測相位資訊之電路 TWI645658B (zh)

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