TWI701895B - 時間參數控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係揭示一種時間參數控制方法，是利用包含電源接腳、接地接腳、驅動接腳、時間參數選擇接腳、回授接腳、電流感測接腳的電源控制器而進行，且電源控制器是搭配整流單元、變壓器、切換單元、電源輸出單元以及回授單元而運作。此外，電源控制器具有預設的驅動信號的脈波寬度調變頻率、過壓保護延遲時間以及低壓保護延遲時間。尤其，本發明是利用時間參數選擇接腳接收外部輸入的時間參數選擇信號，藉以更新較佳的脈波寬度調變頻率、過壓保護延遲時間、低壓保護延遲時間，能提高電源轉換效率，避免過壓保護、低壓保護發生誤動作。

Description

時間參數控制方法
本發明係有關於一種時間參數控制方法，尤其是利用時間參數選擇接腳接收外部輸入的時間參數選擇信號，藉以更新較佳的脈波寬度調變頻率、過壓保護延遲時間、低壓保護延遲時間，不僅能提高電源轉換效率，還可避免過壓保護、低壓保護發生誤動作。
在目前交換式電源供應器(Switching Power Supply)的控制技術中，脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)是最常用方式，而且除了要控制電源的輸出電壓及電流之外，還必須提供包括輸出過電流、輸出短路、輸出過電壓以及過溫度保護等等的保護功能，藉以防止電源使用不當或發生異常狀態時，造成電源的燒毀、發煙、發火或觸電，甚至導致整個系統損毀。
眾所周知，電源控制器需要產生PWM驅動信號，用以驅動連接變壓器的切換單元，比如功率電晶體，達到週期性快速打開、關閉切換單元以導通、切斷電流，其中PWM驅動信號的PWM頻率是內部預先設定的固定值，亦即PWM頻率為固定頻率，因此無法依據實需要而隨意設定PWM頻率，大幅限制應用領域。對此，業者一般是由外部裝置經適當傳輸界面，比如內部整合電路(Inter-Integrated Circuit，I2C)協定或通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)協定，而將更新數值傳送、存入電源控制器所內建的特定暫存器以完成設定。不過需要額外配置傳輸單元以實現協定，且需要連接外部裝置，所以系統設計上較為複雜。
此外，電源控制器為避免誤動作，比如來自外部雜訊的干擾，所以各種保護功能還必須具備適當的延遲特性，亦即在異常時間超過某一臨界值後才啟動保護功能，比如過壓保護(Over-Voltage Protection，OVP)、低壓保護(Under-Voltage Protection，UVP)。通常的作法是由電源控制器配置特定的輸入接腳，比如稱作時間參數接腳，並在時間參數接腳上依據實際應用的需要而串接外部電阻，比如稱作選擇電阻，並且選擇電阻是進一步連接至接地電位，利用時間參數接腳產生屬於類比信號的端電壓，當作時間參數信號，用以設定電源控制器所需的時間參數，比如OVP、UVP的時間延遲，當然也可用以設定上述的PWM頻率。
不過，電源控制器針對每個不同的時間參數都需要相對應的獨立接腳，且應用電路也要配置外部電阻，例如，配置PWM頻率選擇接腳並連接PWM頻率選擇電阻以設定PWM頻率，或配置OVP延遲接腳並連接OVP延遲電阻以設定OVP延遲時間，或配置UVP延遲接腳並連接UVP延遲電阻以設定UVP延遲時間，等等。很明顯的，這種作法會增加電源控制器的接腳數目，並佔去電路板相當有限的面積，尤其是，只有藉更換電阻的電阻值大小才能改變時間參數，所以在具體實施上有一定的困難度，且整體成本對較高。
因此，非常需要一種新穎設計的時間參數控制方法，利用時間參數選擇接腳接收外部輸入的時間參數選擇信號，藉以更新較佳的PWM頻率、OVP延遲時間、UVP延遲時間，不僅能提高電源轉換效率，還可避免OVP、UVP發生誤動作，藉以克服習知技術的問題。
本發明之主要目的在於提供一種時間參數控制方法，是利用包含電源接腳、接地接腳、驅動接腳、時間參數選擇接腳、回授接腳、電流感測接腳的電源控制器而進行，而且電源控制器是搭配整流單元、變壓器、切換單元、電源輸出單元以及回授單元而運作。尤其，電源控制器具有預設的驅動信號的脈波寬度調變(PWM)頻率、過壓保護(OVP)的OVP延遲時間以及低壓保護(UVP)的UVP延遲時間。
具體而言，時間參數控制方法包括：步驟S10，時間參數選擇信號被施加到時間參數選擇接腳，時間參數選擇信號具有位準，且位準是至少二時間參數位準的其中之一；步驟S20，接收時間參數選擇信號；步驟S30，依據時間參數選擇信號的位準以設定時間參數值；步驟S40，利用時間參數值以更PWM頻率、OVP延遲時間以及UVP延遲時間的其中之一；以及，步驟S50，依據PWM頻率以產生驅動信號，或依據OVP延遲時間以延遲OVP操作，或依據UVP延遲時間以延遲UVP操作。
進一步，電源控制器的驅動信號是傳送至驅動接腳，電源接腳連接至輸入電源，接地接腳連接至接地電位，驅動接腳連接切換單元的閘極，而回授接腳連接回授單元的一端，且電流感測接腳連接切換單元的源極。此外，回授單元的另一端連接電源輸出單元，而回授單元產生回授電壓，且回授電壓是對應於電源輸出單元所產生的輸出電源。
再者，電流感測電阻的一端連接源極，電流感測電阻的另一端連接接地電位，並由電流感測接腳產生電流感測電壓，且整流單元接收外部輸入電源而轉換成整流電源，輸入電源是由分壓穩壓單元接收整流電源並經分壓及穩壓處理後而產生。
另外，變壓器包含初級側繞組以及次級側繞組，其中初級側繞組的一端連接整流單元，用以接收整流電源，而初級側繞組的另一端連接切換單元的汲極，且次級側繞組連接電源輸出單元。此外，電源輸出單元連接負載。
更加具體而言，上述的OVP操作包含在回授電壓高於OVP電壓且持續超過OVP延遲時間時，停止產生驅動信號，而UVP操作包含在回授電壓高於UVP電壓且持續超過UVP延遲時間時，停止產生驅動信號。
尤其是，電源控制器是以半導體製程所製作的積體電路，其中積體電路是包含數位電路，且時間參數控制方法是由數位電路執行而實現。
因此，可利用時間參數選擇接腳接收外部輸入的時間參數選擇信號，藉以更新較佳的PWM頻率、OVP延遲時間、UVP延遲時間，不僅能提高電源轉換效率，還可避免OVP、UVP發生誤動作。
此外，本發明之另一目的在於提供一種時間參數控制方法，是藉電源控制器而進行，用以實現功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)，其中電源控制器具有預設的PFC驅動信號的PFC脈波寬度調變(PWM)頻率、PFC過壓保護(OVP)的PFC OVP延遲時間、PFC低壓保護(UVP)的PFC UVP延遲時間、PFC OVP延遲時間以及PFC UVP延遲時間。尤其，電源控制器包含電源接腳、接地接腳、PFC時間參數選擇接腳、PFC電流感測接腳、PFC電壓感測接腳以及PFC驅動接腳，並搭配整流單元以及功率因數校正(PFC)單元而運作。
具體而言，時間參數控制方法包括：步驟S60，PFC時間參數選擇信號被施加到時間參數選擇接腳，PFC時間參數選擇信號具有位準，且位準是至少二時間參數位準的其中之一；步驟S70，接收PFC時間參數選擇信號；步驟S80，依據PFC時間參數選擇信號的位準以設定PFC時間參數值；步驟S90，利用PFC時間參數值以更新PFC PWM頻率、PFC OVP延遲時間以及PFC UVP延遲時間的其中之一；以及步驟S100，依據PFC PWM頻率以產生PFC驅動信號，或依據PFC OVP延遲時間以延遲PFC OVP操作，或依據PFC UVP延遲時間以延遲PFC UVP操作。
進一步，PFC驅動信號是傳送至PFC驅動接腳，電源接腳連接至輸入電源，接地接腳連接至接地電位，此外，整流單元接收外部輸入電源而轉換成整流電源，PFC單元連接至整流單元以接收整流電源而轉換成功率因數校正電源，輸入電源是由分壓穩壓單元接收外部輸入電源經分壓及穩壓處理後而產生。
更加具體而言，PFC單元包含PFC電感、PFC輔助繞組、PFC切換單元、PFC電流感測電阻、PFC二極體以及PFC濾波電容。
PFC驅動接腳連接PFC切換單元的閘極，PFC電流感測接腳連接PFC切換單元的源極，PFC電流感測電阻的一端連接源極，PFC電流感測電阻的另一端連接接地電位，PFC電流感測接腳產生PFC電流感測信號。此外，PFC電感的一端連接整流單元以接收整流電源，PFC電感的另一端連接PFC切換單元的汲極以及PFC二極體的正極，且PFC二極體的負極連接PFC濾波電容的一端，而PFC濾波電容的另一端是連接接地電位，並由PFC二極體的負極產生功率因數校正電源。
再者，PFC輔助繞組的一端連接PFC電壓感測接腳，PFC輔助繞組的另一端連接接地電位，PFC輔助繞組耦合PFC電感而產生並傳送PFC電壓感測信號至PFC電壓感測接腳。PFC電壓感測信號在PFC切換單元被打開而導通時是當作導通輔助電壓而對應於整流電源，而PFC電壓感測信號在PFC切換單元被關閉而不導通時是當作關閉輔助電壓並配合導通輔助電壓而對應於功率因數校正電源。
上述的PFC OVP操作包含在當作關閉輔助電壓的PFC電壓感測信號高於PFC OVP電壓且持續超過PFC OVP延遲時間時，停止產生PFC驅動信號。
另外，上述的PFC UVP操作包含在當作關閉輔助電壓的PFC電壓感測信號高於PFC UVP電壓且持續超過PFC UVP延遲時間時，停止產生PFC驅動信號。
因此，可利用PFC時間參數選擇接腳接收外部輸入的PFC時間參數選擇信號，藉以更新較佳的PFC PWM頻率、PFC OVP延遲時間、PFC UVP延遲時間，不僅能達成功率因數校正功能，更可在發生PFC OVP、PFC UVP時立即提供保護功能。
以下配合圖示及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。
請同時參閱第一圖及第二圖，其中第一圖為本發明第一實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖，而第二圖為本發明第一實施例時間參數控制方法的應用實例示意圖。如第一圖及第二圖所示，本發明第一實施例的時間參數控制方法是利用電源控制器10而進行，並且電源控制器10包含電源接腳VCC、接地接腳GND、驅動接腳DR、時間參數選擇接腳TS、回授接腳FB、電流感測接腳CS，尤其是搭配整流單元20、變壓器30、切換單元40、電源輸出單元50以及回授單元70而運作。
尤其，電源控制器10具有預設的驅動信號VGS的脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)頻率、過壓保護(Over-Voltage Protection，OVP)的OVP延遲時間以及低壓保護(Under-Voltage Protection，UVP)的UVP延遲時間。
舉例而言，上述的電源控制器10可藉微控制器(MCU)而實現，而切換單元40可為金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
具體而言，電源控制器10的電源接腳VCC連接至輸入電源VDD，接地接腳GND連接至接地電位VGND，驅動接腳DR連接切換單元40的閘極，回授接腳FB連接回授單元70的一端，且電流感測接腳CS連接切換單元40的源極。
此外，回授單元70的另一端連接電源輸出單元50，並由回授單元70產生回授電壓VFB，其中回授電壓VFB是對應於電源輸出單元50所產生的輸出電源VOUT。舉例而言，回授單元70可包含光耦合器，用以實現隔離式電源轉換功能，或者，回授單元70可包含電阻式分壓電路，用以實現非隔離式電源轉換功能。
進一步，電流感測電阻60的一端連接切換單元40的源極，且電流感測電阻60的另一端連接接地電位VGND，並在電流感測接腳CS產生電流感測電壓VCS。
此外，整流單元20接收外部輸入電源VAC而轉換成整流電源VIN，且輸入電源VDD是由分壓穩壓單元80接收外部輸入電源VAC且經分壓及穩壓處理後而產生。
再者，變壓器30包含初級側繞組LP以及次級側繞組LS，其中初級側繞組LP的一端連接整流單元20，用以接收整流電源VIN，且初級側繞組LP的另一端連接切換單元40的汲極，而次級側繞組LS連接電源輸出單元50，並由電源輸出單元50連接負載RL。
更加具體而言，時間參數控制方法包括依序執行的步驟S10、S20、S30、S40、S50。在步驟S10中，時間參數選擇信號VTS被施加到電源控制器10的時間參數選擇接腳TS，其中時間參數選擇信號VTS具有位準，而且該位準是至少二時間參數位準的其中之一。舉例而言，時間參數選擇信號VTS的位準可為二階的邏輯高位準及邏輯低位準，而一般，邏輯高位準是輸入電源VDD，邏輯低位準是接地電位VGND，當然本發明並不以此為限。另外，時間參數選擇信號VTS的位準也可為輸入電源VDD以及接地電位VGND之間的多個分割電位，比如輸入電源VDD以及接地電位VGND之間等間隔開的128階電位。
接著在步驟S20中，接收時間參數選擇信號VTS，且在步驟S30中，依據時間參數選擇信號VTS的位準以設定時間參數值，然後在步驟S40中，利用步驟S30中所設定的時間參數值以更新PWM頻率、OVP延遲時間以及UVP延遲時間的其中之一。
最後在步驟S50中，依據更新後的PWM頻率以產生驅動信號VGS，或依據更新後的OVP延遲時間以延遲OVP操作，或依據更新後的UVP延遲時間以延遲UVP操作。
上述的OVP操作是包含在回授電壓 VFB高於OVP電壓且持續超過OVP延遲時間時，停止產生驅動信號VGS，而UVP操作是包含在回授電壓VFB高於UVP電壓且持續超過UVP延遲時間時，停止產生驅動信號VGS，其中驅動信號VGS是經由驅動接腳DR而傳送至切換單元40的閘極。
尤其要注意的是，電源控制器10是以半導體製程所製作的積體電路(Integrated Circuit，IC)，其中該積體電路是包含數位電路(Digital Circuit)，且時間參數控制方法是由該數位電路執行而實現。
較佳的，電源控制器10可為具執行韌體程式(Firmware)功能的微控制器(MCU)，不過本發明並非以此為限。
舉例而言，如第三圖所示，電源控制器10可包含類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)11、數位處理核心單元12以及記憶體13，其中數位處理核心單元12是電氣連接類比至數位轉換器11以及記憶體13，並由類比至數位轉換器11經時間參數選擇接腳TS接收時間參數選擇信號VTS，且將時間參數選擇信號VTS轉換成至少一位元(Bit)的時間參數選擇數位信號DTS，而特定的韌體程式是儲存於記憶體13，且由數位處理核心單元12執行特定的韌體程式而實現時間參數控制方法，包括接收時間參數選擇數位信號DTS，並利用時間參數選擇數位信號DTS以更新PWM頻率、OVP延遲時間以及UVP延遲時間的其中之一，進而產生驅動信號VGS以驅動切換單元40而達成電源轉換的功能，同時還依據更新後的OVP延遲時間及UVP延遲時間以分別進行OVP操作以及UVP操作，達到OVP以及UVP的保護功能，並能避免誤動作，提高操作可靠性、穩定性及安全性。
進一步參考第四圖，顯示，本發明第一實施例時間參數控制方法中電源控制器的另一功能方塊示意圖，用以當作另一具體實施手段，其中電源控制器10實質上可包含多個時間參數選擇接腳，而要注意的是，在此是以三個時間參數選擇接腳TS1、TS2、TS3當作示範性實例以方便說明，其中每個時間參數選擇接腳可用以連接而接收不同的時間參數選擇信號VTS1、VTS2、VTS3，比如由系統主晶片產生、傳送，換言之，電源控制器10可透過執行相對應的韌體程式而同時將每個時間參數選擇信號VTS1、VTS2、VTS3轉換成用以設定韌體程式所需的多個時間參數，比如PWM頻率、OVP延遲時間、UVP延遲時間。由於時間參數選擇信號VTS1、VTS2、VTS3是直接傳送、接收而不需使用任何封包或傳輸協定，所以本發明的技術很容易實施，相當具有產業利用性及競爭力。
再者，電源控制器10可只使用如上所述的單一類比至數位轉換器11，並在數位處理核心單元12所執行的韌體程式的制下，依序將時間參數選擇信號VTS1、VTS2、VTS3轉換成所需的個別時間參數。當然，本發明的電源控制器10也可使用多個類比至數位轉換器(圖中未顯示)，比如三個類比至數位轉換器，可同時獨立個別處理三個時間參數選擇信號的轉換，因而整體的類比至數位轉換效率可提高三倍。
綜合而言，本發明第一實施例的特點主要在於利用時間參數選擇接腳接收外部輸入的時間參數選擇信號，藉以更新較佳的PWM頻率、OVP延遲時間、UVP延遲時間，不僅能提高電源轉換效率，還可避免OVP、UVP發生誤動作。
本發明第一實施例的另一特點在於電源控制器可配置多個時間參數選擇接腳，用以同時接收多個選擇信號，並成用以所需的多個時間參數，可大幅簡化應用電路設計及佈局。
進一步參考第五圖及第六圖，分別顯示本發明第二實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖以及應用實例示意圖。如第五圖及第六圖所示，本發明第二實施例的時間參數控制方法包含步驟S60、S70、S80、S90以及S100，用以實現功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)，並且是利用電源控制器10A而進行，其中電源控制器10A包含電源接腳VCC、接地接腳GND、PFC驅動接腳DRV、PFC時間參數選擇接腳TPFC、PFC電壓感測接腳AUX以及PFC電流感測接腳CRS，尤其，電源控制器10A是搭配整流單元20以及功率因數校正(PFC)單元90而運作。此外，電源控制器10A具有預設的PFC驅動信號VPWM的PFC脈波寬度調變(PWM)頻率、PFC過壓保護(OVP)的PFC OVP延遲時間、PFC低壓保護(UVP)的PFC UVP延遲時間、PFC OVP延遲時間以及PFC UVP延遲時間。
上述的PFC驅動信號VPWM是傳送至PFC驅動接腳DRV，且電源接腳VCC連接至輸入電源VDD，而接地接腳GND連接至接地電位VGND。
再者，整流單元20接收外部輸入電源VAC而轉換成整流電源VIN，而PFC單元90是連接至整流單元20以接收整流電源VIN，進而轉換成功率因數校正電源VPFC。此外，電源接腳VCC的輸入電源VDD是由分壓穩壓單元80接收外部輸入電源VAC且經分壓及穩壓處理後而產生。
具體而言，上述的PFC單元90包含PFC電感L、PFC輔助繞組LA、PFC切換單元Q、PFC電流感測電阻RS、PFC二極體Do以及PFC濾波電容Co，其中PFC切換單元Q可為金氧半電晶體、或氮化鎵場效電晶體、或碳化矽-金氧半場效電晶體。
進一步，PFC驅動接腳DRV連接PFC切換單元Q的閘極G，PFC電流感測接腳CRS連接PFC切換單元Q的源極S，而PFC電流感測電阻RS的一端也是連接至源極S，此外，PFC電流感測電阻RS的另一端連接接地電位VGND，並由PFC電流感測接腳RCS產生PFC電流感測信號VS。
PFC電感L的一端連接整流單元20以接收整流電源VIN，而PFC電感L的另一端是連接至PFC切換單元Q的汲極D以及PFC二極體Do的正極，且PFC二極體Do的負極是連接至PFC濾波電容Co的一端，PFC濾波電容Co的另一端是連接接地電位VGND。尤其，由PFC二極體Do的負極產生所需的功率因數校正電源VPFC。
PFC輔助繞組LA的一端連接PFC電壓感測接腳AUX，而PFC輔助繞組LA的另一端連接接地電位VGND，且PFC輔助繞組LA是耦合PFC電感L而產生PFC電壓感測信號VAUX，並傳送PFC電壓感測信號VAUX至PFC電壓感測接腳AUX。
特別的是，用以驅動PFC切換單元Q的PFC驅動信號VPWM是類似於第一實施例中用以驅動切換單元40的驅動信號VGS，並具有PFC脈波寬度調變(PWM)頻率。
首先，在第二實施例時間參數控制方法的步驟S60中，主要是將PFC時間參數選擇信號VTPFC施加到時間參數選擇接腳TPFC，其中PFC時間參數選擇信號VTPFC是具有位準，且該位準是至少二時間參數位準的其中之一。
接著在步驟S70中，接收PFC時間參數選擇信號VTPFC，並在步驟S80中，依據PFC時間參數選擇信號VTPFC的位準以設定PFC時間參數值。
步驟S90是利用PFC時間參數值以更新PFC PWM頻率、PFC OVP延遲時間以及PFC UVP延遲時間的其中之一，而最後在步驟S100中，依據PFC PWM頻率以產生PFC驅動信號VPWM，或依據PFC OVP延遲時間以延遲PFC OVP操作，或依據PFC UVP延遲時間以延遲PFC UVP操作。
上述的PFC OVP操作是包含在當作關閉輔助電壓的PFC電壓感測信號VAUX高於PFC OVP電壓且持續超過PFC OVP延遲時間時，停止產生PFC驅動信號VPWM，而PFC UVP操作是包含在當作關閉輔助電壓的PFC電壓感測信號VAUX高於PFC UVP電壓且持續超過PFC UVP延遲時間時，停止產生PFC驅動信號VPWM。尤其，停止產生PFC驅動信號VPWM主要是要達到保護作用，避免元件損壞或整體操作失效。
再者，PFC電壓感測信號VAUX在PFC切換單元Q被打開而導通時，是當作導通輔助電壓，且可對應於整流電源VIN，另一方面，PFC電壓感測信號VAUX在PFC切換單元Q被關閉而不導通時，是當作關閉輔助電壓，並可進一步配合導通輔助電壓而可對應於功率因數校正電源VPFC。
要特別注意的是，第二實施例中電源控制器10A的功能方塊是如同第三圖及第四圖所示的第一實施例電源控制器10，也可具有多個PFC時間參數選擇接腳，而非只限於單一PFC時間參數選擇接腳，而其間的差異在於第一實施例的電源控制器10是具有回授接腳FB，用以搭配回授單元70而控制驅動信號VGS，進而達成電源轉換功能，然而，第二實施例的電源控制器10A是配置PFC電壓感測接腳AUX，用以感測輸入的外部輸入電源VAC或整流電源VIN，並同時感測輸出的功率因數校正電源VPFC，進而控制所需的PFC驅動信號VPWM，達到PFC功能。
再更加進一步參考第七圖及第八圖，分別為本發明第三實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖以及應用實例示意圖。如第七圖及第八圖所示，本發明第三實施例的時間參數控制方法是包含步驟S200以及S300，而且是利用電源控制器10B而進行，尤其，電源控制器10B是搭配第一級電源單元A、第二級電源單元B、濾波電容C以及分壓穩壓單元80，用以將外部輸入電源VAC藉轉換處理而產生所需的輸出電源VO，以供應負載RL，其中步驟S200是針對第一級電源單元A，而步驟S300是針對第二級電源單元B。
舉例而言，第一級電源單元A可為上述第二實施例的PFC單元，但不以此為限，而且第二級電源單元B可為第一實施例中變壓器30、切換單元40、電源輸出單元50以及回授單元70所組合的電路結構，但不以此為限。
整體而言，步驟S200包含步驟S210、S220、S230、S240、S250，是分別對等於第五圖所示第二實施例的步驟S60、S70、S80、S90以及S100，而步驟S300包含步驟S310、S320、S330、S340、S350，是分別對等於第一圖所示第一實施例的步驟S10、S20、S30、S40以及S50，因此，相關操作內容及技術不再贅述。不過要注意的是，第三實施例的電源控制器10B可視為結合第一實施例的電源控制器10以及第二實施例的電源控制器10A，尤其，步驟S200以及S300是可個別獨立進行，換言之，第三實施例的電源控制器10B具有同時控制第一級電源單元A、第二級電源單元B，藉以達成相對應的預設功能。
此外，第三實施例的電源控制器10B是配置成具有第一驅動接腳DRA、第二驅動接腳DRB、第一感測接腳FBA、第一輔助感測接腳FBA1、第二感測接腳FBB、第一時間參數選擇接腳TSA、第二時間參數選擇接腳TSB以及中間電壓感測接腳TVM，其中第一時間參數選擇接腳TSA、第二時間參數選擇接腳TSB是分別接收外部的第一時間參數選擇信號VTSA、第二時間參數選擇信號VTSB，而第一驅動接腳DRA、第一感測接腳FBA、第一輔助感測接腳FBA1是連接第一級電源單元A，且第二驅動接腳DRB、第二感測接腳FBB是連接第二級電源單元B，此外，中間電壓感測接腳TVM是連接至第一級電源單元A以及第二級電源單元B的連接處，用以感測由第一級電源單元A產生而傳送至第二級電源單元B的中間電源VM。
再者，第三實施例的電源控制器10B還可再進一步包含第三感測接腳FBC、第四感測接腳FBD，用以分別感測第二級電源單元B的輸出電壓及電輸出電流，供電源控制器10B進行回授控制用，並可使用隔離式或非隔離式的手段而實現。
具體而言，第三實施例電源控制器10B的第一時間參數選擇接腳TSA、第一驅動接腳DRA、第一感測接腳FBA、第一輔助感測接腳FBA1是分別相當於第二實施例電源控制器10A的PFC時間參數選擇接腳TPFC、PFC驅動接腳DRV、PFC電流感測接腳CRS、PFC電壓感測接腳AUX，而且第三實施例電源控制器10B的第二時間參數選擇接腳TSB、第二驅動接腳DRB、第二感測接腳FBB、第三感測接腳FBC是分別相當於第一實施例電源控制器10的時間參數選擇接腳TS、驅動接腳DR、電流感測接腳CS、回授接腳FB。
要注意的是，第三實施例的濾波電容C實質上是相當於第二實施例電源控制器10A的PFC濾波電容Co，亦即，濾波電容C可包含於電源控制器10B，不過為了提升穩定性及加強濾波功效，也可如第八圖所示，將大電容值的濾波電容C外掛在第一級電源單元A、第二級電源單元B之間，其理由在於半導體製程所製作的電容是無法具有很大的電容值，因為會佔據去太大的晶片面積。
簡言之，本發明的第三實施例的主要特點是利用電源控制器10B進行時間參數控制方法，可同時個別控制第一級電源單元A、第二級電源單元B的操作，用以達成預設電氣功能，尤其是，經由第一時間參數選擇信號VTSA、第二時間參數選擇信號VTSB而利用第一時間參數選擇接腳TSA、第二時間參數選擇接腳TSB以設定步驟S200以及S300在執行時所需的相對應時間參數，滿足實際應用環境，擴大使用彈性。
綜合而言，本發明的特徵在於利用電源控制器搭配適當外部電路單元，並藉進行相對應的操作步驟以實現預設的電源轉換及處理功能，尤其是配置特定的時間參數選擇接腳，用以供設定在執行操作步驟時所需時間參數，所以能配合實際應用環境而調整時間參數，擴大使用彈性，達成最佳功效。
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、10A、10B:電源控制器 11:類比至數位轉換器(ADC) 12:數位處理核心單元 20:整流單元 30:變壓器 40:切換單元 50:電源輸出單元 60:電流感測電阻 70:回授單元 80:分壓穩壓單元 90:PFC單元 A:第一級電源單元 AUX:PFC電壓感測接腳 B:第二級電源單元 C:濾波電容 Co:PFC濾波電容 CRS:PFC電流感測接腳 CS:電流感測接腳 D:汲極 Do:PFC二極體 DR:驅動接腳 DRA:第一驅動接腳 DRB:第二驅動接腳 DRV:PFC驅動接腳 DTS:時間參數選擇數位信號 FB:回授接腳 FBA:第一感測接腳 FBA1:第一輔助感測接腳 FBB:第二感測接腳 FBC:第三感測接腳 FBD:第四感測接腳 G:閘極 GND:接地接腳 L:PFC電感 LA:輔助繞組 Q:PFC切換單元 RL:負載 RS:PFC電流感測電阻 S:源極 TPFC:PFC時間參數選擇接腳 TS、TS1、TS2、TS3:時間參數選擇接腳 TSA:第一時間參數選擇接腳 TSB:第二時間參數選擇接腳 TVM:中間電壓感測接腳 VM:中間電源 VAC:外部輸入電源 VAUX:PFC電壓感測信號 VCC:電源接腳 VCS:電流感測電壓 VDD:輸入電源 VFB:回授電壓 VGS:驅動信號 VIN:整流電源 VO:輸出電源 VOUT:輸出電源 VPFC:功率因數校正電源 VPWM:PFC驅動信號 VS:PFC電流感測信號 VTPFC:PFC時間參數選擇信號 VTS、VTS1、VTS2、VTS3:時間參數選擇信號 VTSA:第一時間參數選擇信號 VTSB:第二時間參數選擇信號 S10、S20、S30、S40、S50:步驟 S60、S70、S80、S90、S100:步驟
第一圖顯示本發明第一實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖。 第二圖顯示本發明第一實施例時間參數控制方法的應用實例示意圖。 第三圖顯示本發明第一實施例時間參數控制方法中電源控制器的功能方塊示意圖。 第四圖顯示本發明第一實施例時間參數控制方法中電源控制器的另一功能方塊示意圖。 第五圖顯示本發明第二實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖。 第六圖顯示本發明第二實施例時間參數控制方法的應用實例示意圖。 第七圖顯示本發明第三實施例時間參數控制方法的操作流程示意圖。 第八圖顯示本發明第三實施例時間參數控制方法的應用實例示意圖。
S10、S20、S30、S40、S50:步驟

Claims (9)

  1. 一種時間參數控制方法，係藉一電源控制器而進行，該電源控制器具有預設的一驅動信號的一脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)頻率、一過壓保護(Over-Voltage Protection，OVP)的一OVP延遲時間以及一低壓保護(Under-Voltage Protection，UVP)的一UVP延遲時間，且該電源控制器包含一電源接腳、一接地接腳、一驅動接腳、一時間參數選擇接腳、一回授接腳以及一電流感測接腳，並搭配一整流單元、一變壓器、一切換單元、一電源輸出單元以及一回授單元，該時間參數控制方法包括： 一步驟S10，一時間參數選擇信號被施加到該時間參數選擇接腳，該時間參數選擇信號具有一位準，且該位準是至少二時間參數位準的其中之一； 一步驟S20，接收該時間參數選擇信號； 一步驟S30，依據該時間參數選擇信號的位準以設定一時間參數值； 一步驟S40，利用該時間參數值以更新該PWM頻率、該OVP延遲時間以及該UVP延遲時間的其中之一；以及 一步驟S50，依據該PWM頻率以產生該驅動信號，或依據該OVP延遲時間以延遲一OVP操作，或依據該UVP延遲時間以延遲一UVP操作， 其中該驅動信號是傳送至該驅動接腳，該電源接腳連接至一輸入電源，該接地接腳連接至一接地電位，該驅動接腳連接該切換單元的一閘極，該回授接腳連接該回授單元的一端，該電流感測接腳連接該切換單元的一源極，該回授單元的一另一端連接該電源輸出單元，該回授單元產生一回授電壓，該回授電壓是對應於該電源輸出單元所產生的一輸出電源，該電流感測電阻的一端連接該源極，該電流感測電阻的一另一端連接該接地電位，該電流感測接腳產生一電流感測電壓，該整流單元接收一外部輸入電源而轉換成一整流電源，該輸入電源是由一分壓穩壓單元接收該外部輸入電源經一分壓及穩壓處理後而產生，該變壓器包含一初級側繞組以及一次級側繞組，該初級側繞組的一端連接該整流單元以接收該整流電源，該初級側繞組的一另一端連接該切換單元的一汲極，該次級側繞組連接該電源輸出單元，該電源輸出單元連接該負載，該OVP操作包含在該回授電壓高於一OVP電壓且持續超過該OVP延遲時間時，停止產生該驅動信號，該UVP操作包含在該回授電壓高於一UVP電壓且持續超過該UVP延遲時間時，停止產生該驅動信號，該電源控制器是以一半導體製程所製作的一積體電路(Integrated Circuit，IC)，該積體電路包含一數位電路，且該時間參數控制方法是由該數位電路執行。
  2. 如請求項1所述之時間參數控制方法，其中該切換單元為一金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或一氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或一碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
  3. 如請求項1所述之時間參數控制方法，其中該回授單元包含一光耦合器，用以實現一隔離式電源轉換功能。
  4. 如請求項1所述之時間參數控制方法，其中該回授單元包含一電阻式分壓電路，用以實現一非隔離式電源轉換功能。
  5. 如請求項1所述之時間參數控制方法，其中該電源控制器是以一半導體製程所製作的一積體電路(Integrated Circuit，IC)，該積體電路包含一數位電路(Digital Circuit)，且該時間參數控制方法是由該數位電路執行。
  6. 一種時間參數控制方法，係藉一電源控制器而進行，用以實現功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)，該電源控制器具有預設的一PFC驅動信號的一PFC脈波寬度調變(PWM)頻率、一PFC過壓保護(OVP)的一PFC OVP延遲時間、一PFC低壓保護(UVP)的一PFC UVP延遲時間、一PFC OVP延遲時間以及一PFC UVP延遲時間，且該電源控制器包含一電源接腳、一接地接腳、一PFC時間參數選擇接腳、一PFC電流感測接腳、一PFC電壓感測接腳以及一PFC驅動接腳，並搭配一整流單元以及一功率因數校正(PFC)單元，該時間參數控制方法包含： 一步驟S60，一PFC時間參數選擇信號被施加到該時間參數選擇接腳，該PFC時間參數選擇信號具有一位準，且該位準是至少二時間參數位準的其中之一； 一步驟S70，接收該PFC時間參數選擇信號； 一步驟S80，依據該PFC時間參數選擇信號的位準以設定一PFC時間參數值； 一步驟S90，利用該PFC時間參數值以更新該PFC PWM頻率、該PFC OVP延遲時間以及該PFC UVP延遲時間的其中之一；以及 一步驟S100，依據該PFC PWM頻率以產生該PFC驅動信號，或依據該PFC OVP延遲時間以延遲一PFC OVP操作，或依據該PFC UVP延遲時間以延遲一PFC UVP操作， 其中該PFC驅動信號是傳送至該PFC驅動接腳，該電源接腳連接至一輸入電源，該接地接腳連接至一接地電位，該整流單元接收一外部輸入電源而轉換成一整流電源，該PFC單元連接至該整流單元以接收該整流電源而轉換成一功率因數校正電源，該輸入電源是由一分壓穩壓單元接收該外部輸入電源經一分壓及穩壓處理後而產生，該PFC單元包含一PFC電感、一PFC輔助繞組、一PFC切換單元、一PFC電流感測電阻、一PFC二極體以及一PFC濾波電容，該PFC驅動接腳連接該PFC切換單元的一閘極，該PFC電流感測接腳連接該PFC切換單元的一源極，該PFC電流感測電阻的一端連接該源極，該PFC電流感測電阻的一另一端連接該接地電位，該PFC電流感測接腳產生一PFC電流感測信號，該PFC電感的一端連接該整流單元以接收該整流電源，該PFC電感的一另一端連接該PFC切換單元的一汲極以及該PFC二極體的一正極，該PFC二極體的一負極連接該PFC濾波電容的一端，該PFC濾波電容的一另一端連接該接地電位，該PFC二極體的負極產生該功率因數校正電源，該PFC輔助繞組的一端連接該PFC電壓感測接腳，該PFC輔助繞組的一另一端連接該接地電位，該PFC輔助繞組耦合該PFC電感而產生並傳送一PFC電壓感測信號至該PFC電壓感測接腳，該PFC電壓感測信號在該PFC切換單元被打開而導通時是當作一導通輔助電壓而對應於該整流電源，該PFC電壓感測信號在該PFC切換單元被關閉而不導通時是當作一關閉輔助電壓並配合該導通輔助電壓而對應於該功率因數校正電源，該PFC OVP操作包含在當作該關閉輔助電壓的該PFC電壓感測信號高於一PFC OVP電壓且持續超過該PFC OVP延遲時間時，停止產生該PFC驅動信號，該PFC UVP操作包含在當作該關閉輔助電壓的該PFC電壓感測信號高於一PFC UVP電壓且持續超過該PFC UVP延遲時間時，停止產生該PFC驅動信號。
  7. 請求項6所述之時間參數控制方法，其中該導通輔助電壓是乘上該PFC電感的一匝數並除以該PFC輔助線圈的一匝數以得到該整流電源，且該導通輔助電壓及該關閉輔助電壓之間的一差額電壓是乘上該PFC電感的匝數並除以該PFC輔助線圈的匝數而得到該功率因數校正電源。
  8. 如請求項6所述之時間參數控制方法，其中該PFC切換單元為一金氧半電晶體、或一氮化鎵場效電晶體、或一碳化矽-金氧半場效電晶體。
  9. 如請求項6所述之時間參數控制方法，其中該電源控制器是以一半導體製程所製作的一積體電路，該積體電路包含一數位電路，且該時間參數控制方法是由該數位電路執行。
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