TWI714510B - 二次側控制的控制電路以及形成二次側控制的控制電路的方法 - Google Patents

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Abstract

一種二次側控制的控制電路，用於產生輸出電壓及輸出電流的功率轉換器，其包括一次側控制器及二次側控制器。一次側控制器產生一次側切換訊號以切換功率轉換器的一次側開關。二次側控制器產生二次側切換訊號以切換功率轉換器的同步整流器的開關。當輸入訊號高於低電壓栓鎖門檻，二次側控制器以獨立於輸出電壓之值及輸出電流之值的操作致能開關。二次側控制器產生一次側控制訊號以控制一次側控制器，藉以控制一次側切換訊號。二次側控制器接收表示輸出電壓之回授訊號及表示輸出電流之電流感測訊號，根據輸出電壓之值與輸出電流之值截止開關。

Description

二次側控制的控制電路以及形成二次側控制的控 制電路的方法
本發明係有關於一種功率轉換器，尤其是關於一二次側控制的控制電路控制具有同步整流器之功率轉換器。
現今的功率轉換器已廣泛運用於提供電力給各種電子產品，普遍來說，大部分的功率轉換器在二次側會具有同步整流器以改善功率轉換器的效率，所以目前已發展出各種控制電路應用於具有同步整流器之功率轉換器。然而，一般的控制電路存在一些缺點，例如：發生誤觸發等動作。
因此，本發明針對具有同步整流器的功率轉換器提供一二次側控制的控制電路。
本發明之目的之一是提供一種二次側控制的控制電路，以控制具有同步整流器之功率轉換器之一次側切換訊號的前緣(leading edge)。
為達到上述目的，本發明提出一種二次側控制的控制電路，用於產生輸出電壓以及輸出電流的功率轉換器。此二次 側控制的控制電路包括一次側控制器以及二次側控制器。一次側控制器產生一次側切換訊號，以切換功率轉換器的一次側開關。二次側控制器產生二次側切換訊號，以切換功率轉換器的同步整流器的開關。當輸入訊號高於低電壓栓鎖門檻時，二次側控制器以獨立於(independently of)輸出電壓之值且獨立於該輸出電流之值的操作來致能開關。二次側控制器產生一次側控制訊號，以控制一次側控制器，藉以控制一次側切換訊號。二次側控制器接收表示輸出電壓之回授訊號以及接收表示輸出電流之電流感測訊號，且二次側控制器根據輸出電壓之值與輸出電流之值截止開關。
本發明另提出一種二次側控制的控制電路，用於產生輸出電壓以及輸出電流的功率轉換器。此二次側控制的控制電路包括一次側控制器以及二次側控制器。一次側控制器產生一次側切換訊號，以切換功率轉換器的一次側開關。二次側控制器產生二次側切換訊號，以切換功率轉換器的同步整流器的開關。二次側控制器以獨立於(independently of)輸出電壓之值的操作來致能開關。二次側控制器產生一次側控制訊號，以控制一次側控制器，藉以控制一次側切換訊號。二次側控制器依據回授訊號、二次側電流感測訊號、以及二次側變壓器訊號來致能一次側控制訊號。二次側控制器包括前緣控制電路、零電流偵測電路、波峰點電壓偵測電路、邏輯電路、以及二次側訊號產生電路。前緣控制電路依據回授訊號及二次側電流感測訊號，產生第一控制訊號。零電流偵測電路偵測二次側電流感測訊號且產生零電流訊號。波峰點電壓偵測電路偵測二次側變壓器訊號且產生波峰點訊號。邏輯電路依據第一控制訊號、零電流訊號、以及波峰點訊號， 產生第二控制訊號。二次側訊號產生電路產生二次側切換訊號，且依據邏輯電路的第二控制訊號來產生一次側控制訊號。
本發明更提出一種形成二次側控制的控制電路的方法，用於產生輸出電壓以及輸出電流的功率轉換器。此方法包括以下步驟：配置二次側控制器來產生二次側切換訊號，以切換功率轉換器的同步整流器的開關，且配置二次側控制器來產生一次側控制訊號以控制一次側控制器，藉以控制一次側切換訊號來切換功率轉換器的一次側開關。此方法更包括：配置二次側控制器內之振盪器來產生具有一實質上固定頻率的時脈訊號，且反應於時脈訊號來禁能一次側開關，以及反應於時脈訊號以及一次側開關的禁能來致能開關。
5:整流器
10:變壓器
11:電阻器
12:電容器
13:二極體
14:二極體
15:電容器
16:二極體
17:電阻器
18:電容器
20:開關
30:一次側控制器
31:啟動電路
33:柔性啟動振盪器
35:一次側偵測電路
36:或閘
37:正反器
38:反相器
39:反相器
50:同步整流器
51:開關
52:本體二極體
70:二次側控制器
71:低電壓栓鎖電路
72:或閘
73:前緣控制電路
74:定電流控制電路
75:二次側諧振控制電路
76:正反器
77:反相器
78:反或閘
79:二次側偵測電路
90:訊號轉換裝置
92:電阻器
731:訊號處理電路
733:訊號產生電路
735:運算單元
736:誤差放大器
737:比較器
738:反相器
739:及閘
741:運算單元
742:波峰偵測電路
743:開關
744:開關
745:電阻器
746:電容器
747:誤差放大器
748:電容器
749:比較器
751:零電流偵測電路
753:波峰點電壓偵測電路
755:邏輯電路
7331:電容器
7333:開關
7335:放電電流源
7337:開關
C:電容器
CCOM:電容器
CLK:時脈訊號
CO:輸出電容器
COMI:訊號
COMP:訊號
EN:致能訊號
HV:高電壓
IP:一次側電流
IS:二次側電流
NA:輔助繞組
NP:一次側繞組
NS:二次側繞組
PQR:波峰點電壓
PSR_PULSE:脈波訊號
PSR_SW:一次側切換訊號
PSR_SW-on:一次側導通訊號
PSR_SW-on_Vth:致能門檻
PSR_SW-off:一次側截止訊號
PSR_SW-off_Vth:禁能門檻
R1:電阻器
R2:電阻器
R3:電阻器
RCOM:電阻器
RCS-PSR:電流感測元件
RCS-SEC:電流感測元件
RS:啟動電阻器
SW1:切換訊號
SW2:切換訊號
SR_SW:二次側切換訊號
SR_SW-off:二次側截止訊號
SS-CLK:柔性啟動時脈訊號
T1:延遲時間
T2:延遲時間
TDIS:放電時間
TON:導通/充電時間
TS:時脈週期
VAC:交流電
VAUX:反射電壓
VCC:第三控制訊號
VCS-PSR:一次側電流感測訊號
VCS-SEC:二次側電流感測訊號
VCV:第一控制訊號
VD:電壓
VD1:電壓
VDD:供應電壓
VDSR:二次側變壓器訊號
VFB:回授訊號
VIN:輸入電壓
Vin:輸入訊號
Vout:輸出電壓
VP:波峰點訊號
VSAW:鋸齒訊號
VSEC:二次側感測訊號
VSUM:運算訊號
VSQR:第二控制訊號
VVCVR:參考訊號
ZC:零電流訊號
第一圖：其為本發明功率轉換器之一實施例的電路圖。
第二圖：其為本發明功率轉換器於非連續電流模式(Discontinuous Current Mode)與連續電流模式(Continuous Current Mode)下的時脈訊號CLK、一次側切換訊號PSR_SW、二次側切換訊號SR_SW、一次側電流IP、二次側電流IS及二次側變壓器訊號VDSR的波形圖。
第三圖：其為本發明控制電路之一實施例的電路圖。
第四圖：其為本發明前緣控制電路之一實施例的電路圖。
第五圖：其為本發明功率轉換器於非連續電流模式與連續電流模式下的時脈訊號CLK、二次側切換訊號SR_SW、二次側感測 訊號VSEC、鋸齒訊號VSAW、運算訊號VSUM、訊號COMP、一次側切換訊號PSR_SW及一次側電流感測訊號VCS-PSR的波形圖。
第六圖：其為本發明功率轉換器於負載從輕載變為重載過程的時脈訊號CLK、二次側切換訊號SR_SW、二次側感測訊號VSEC、鋸齒訊號VSAW、運算訊號VSUM、訊號COMP及一次側切換訊號PSR_SW的波形圖。
第七圖：其為本發明訊號產生電路之一實施例的電路圖。
第八圖：其為本發明定電流控制電路之一實施例的電路圖。
第九圖：其為本發明二次側諧振控制電路之一實施例的方塊圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合圖式說明，說明如後：
請參閱第一圖，其為本發明功率轉換器之一實施例的電路圖。如圖所示，功率轉換器包含一整流器5及一變壓器10，變壓器10包含一一次側繞組NP、一二次側繞組NS及一輔助繞組NA。整流器5整流一交流電VAC而產生一輸入電源至變壓器10，輸入電源提供一輸入電壓VIN。一電阻器11及一電容器12的第一端耦接一次側繞組NP的第一端，電阻器11的第二端及電容器12的第二端相互耦接。一二極體13的陰極耦接電阻器11及電容器12的第二端，二極體13的陽極耦接一次側繞組NP的第二端。
一一次側開關20的第一端耦接變壓器10的一次側繞 組NP的第二端。一電流感測元件RCS-PSR耦接於一次側繞組NP的第二端與接地端之間，以感測流經一次側開關20的一次側電流IP，而產生一次側電流感測訊號VCS-PSR。一次側開關20用於切換變壓器10以從一次側繞組NP轉換一電力至二次側繞組NS。
一同步整流器(synchronous rectifier，SR)50耦接二次側繞組NS的第二端以增進功率轉換的效率，同步整流器50包含一開關51及開關51的本體二極體52。一輸出電容器CO耦接於二次側繞組NS的第一端與接地端之間，以在功率轉換器的輸出端提供一輸出電壓Vout。一電流感測元件RCS-SEC耦接於同步整流器50與變壓器10的二次側的接地端之間，以感測二次側繞組NS的一二次側電流IS而產生一二次側電流感測訊號VCS-SEC，二次側電流感測訊號VCS-SEC表示二次側電流IS。
一二極體16、一電阻器17及一電容器18串聯耦接於二次側繞組NS的第二端及接地端之間，而偵測一二次側變壓器訊號VDSR以產生一輸入訊號Vin。二次側變壓器訊號VDSR相關於一反射電壓VAUX的狀態，反射電壓VAUX產生於變壓器10的輔助繞組NA，二次側變壓器訊號VDSR為反射電壓VAUX的反相訊號。輸入訊號Vin表示輸入電壓VIN的狀態。一二極體14的陽極耦接輔助繞組NA的第一端，一電容器15耦接於二極體14的陰極與接地端之間以提供一供應電壓VDD。
具有同步整流器50之功率轉換器的控制電路包含一次側控制器30及一二次側控制器70，一次側控制器30耦接變壓器10的一次側，並產生一次側切換訊號PSR_SW，以切換一次側開關20而切換變壓器10。一啟動電阻器RS耦接於整流器5的輸出端與一 次側控制器30之間，啟動電阻器RS接收輸入電壓VIN，而提供一高電壓HV至一次側控制器30，以作為啟動功率轉換器之用。一次側控制器30更耦接輔助繞組NA而接收供應電壓VDD。
二次側控制器70耦接變壓器10的二次側，且產生一二次側切換訊號SR_SW控制同步整流器50。二次側控制器70耦接二次側繞組NS的第二端及一分壓器，分壓器包含複數電阻器R1及R2，分壓器耦接功率轉換器的輸出端而分壓輸出電壓Vout以產生一回授訊號VFB，因此，回授訊號VFB相關於輸出電壓Vout。二次側控制器70依據回授訊號VFB及二次側電流感測訊號VCS-SEC控制二次側切換訊號SR_SW，二次側控制器70更接收輸入訊號Vin以偵測功率轉換器的輸入電壓VIN。
二次側控制器70更產生一次側控制訊號控制一次側控制器30，而控制一次側切換訊號PSR_SW的前緣(leading edge)，換言之，二次側控制器70控制一次側切換訊號PSR_SW的致能前緣的起始時間，如此，二次側控制器70控制一次側切換訊號PSR_SW的導通時間(工作週期，duty)。於本發明的一實施例中，二次側控制器70依據二次側電流感測訊號VCS-SEC及回授訊號VFB而產生一脈波訊號PSR_PULSE。脈波訊號PSR_PULSE經由一訊號轉換裝置90傳輸(transfer)至一次側控制器30，訊號轉換裝置90耦接於一次側控制器30及二次側控制器70之間，其中訊號轉換裝置90可以例如為數位式變壓器或隔離式脈衝變壓器，而脈波訊號PSR_PULSE可以做為一次側控制訊號。一電阻器92耦接訊號轉換裝置90。
一次側控制器30於一次側控制訊號致能時，致能一 次側切換訊號PSR_SW而導通一次側開關20，即脈波訊號PSR_PULSE的準位高於一致能門檻PSR_SW-on_Vth。一次側控制器30於一次側控制訊號禁能時，禁能一次側切換訊號PSR_SW而截止一次側開關20，即脈波訊號PSR_PULSE的準位低於禁能門檻PSR_SW-off_Vth。
請參閱第二圖，其為本發明功率轉換器於非連續電流模式(Discontinuous Current Mode，DCM)與連續電流模式(Continuous Current Mode，CCM)下的時脈訊號CLK、一次側切換訊號PSR_SW、二次側切換訊號SR_SW、一次側電流IP、二次側電流IS及二次側變壓器訊號VDSR的波形圖。如圖所示，二次側控制器70控制一次側控制器30而禁能一次側切換訊號PSR_SW(截止一次側開關20)，且在一次側切換訊號PSR_SW禁能後致能二次側切換訊號SR_SW(導通同步整流器50的開關51)。再者，二次側控制器70禁能二次側切換訊號SR_SW，且於二次側切換訊號SR_SW禁能後控制一次側控制器30而致能一次側切換訊號PSR_SW。如此，一次側切換訊號PSR_SW禁能於二次側切換訊號SR_SW致能之前，而二次側切換訊號SR_SW禁能於一次側切換訊號PSR_SW致能之前。因此，控制電路利用二次側控制的方式可以更容易監測及控制系統負載。
請參閱第三圖，其為本發明控制電路之一實施例的電路圖。如圖所示，一次側控制器30包含一啟動電路31、一柔性啟動振盪器33、一一次側偵測電路35、一或閘36及一一次側訊號產生電路，一次側訊號產生電路包含一正反器37及一驅動器，驅動器包含複數反相器38及39。啟動電路31接收高電壓HV及供應電 壓VDD，而產生一系統致能訊號EN致能正反器37。柔性啟動振盪器33耦接或閘36的第一輸入端，或閘36的輸出端耦接正反器37的設定端S，正反器37的輸出端Q耦接驅動器以產生一次側切換訊號PSR_SW。正反器37的輸出端Q耦接反相器38的輸入端，反相器38的輸出端耦接反相器39的輸入端，反相器39的輸出端輸出一次側切換訊號PSR_SW。一次側偵測電路35接收一次側控制訊號(脈波訊號PSR_PULSE)而偵測一次側控制訊號，以產生一一次側導通訊號PSR_SW-on或一一次側截止訊號PSR_SW-off。一次側偵測電路35耦接或閘36的第二端及正反器37的重置端R。
柔性啟動振盪器33產生一柔性啟動時脈訊號SS-CLK，而經由或閘36設定正反器37，以產生一次側切換訊號PSR_SW而柔性啟動功率轉換器。當變壓器10的二次側產生輸出電壓Vout而輸入訊號Vin高於一低電壓栓鎖(under-voltage lockout，UVLO)門檻時，二次側控制器70開始運作，二次側控制器70產生一次側控制訊號(脈波訊號PSR_PULSE)控制一次側控制器30，而控制一次側切換訊號PSR_SW的致能前緣與調整輸出電壓Vout。
當一次側控制訊號(脈波訊號PSR_PULSE)經由訊號轉換裝置90(如第一圖所示)傳輸至一次側控制器30且柔性啟動振盪器33接收到一次側控制訊號時，柔性啟動振盪器33停止產生柔性啟動時脈訊號SS-CLK。一次側控制器30的一次側偵測電路35偵測脈波訊號PSR_PULSE而致能或禁能一次側切換訊號PSR_SW。當脈波訊號PSR_PULSE的準位高於致能門檻PSR_SW-on_Vth時，一次側偵測電路35產生一次側導通訊號PSR_SW-on，而經由或閘36設定正反器37，以致能一次側切換訊 號PSR_SW。當脈波訊號PSR_PULSE的準位低於禁能門檻PSR_SW-off_Vth時，一次側偵測電路35產生一次側截止訊號PSR_SW-off而重置正反器37，以禁能一次側切換訊號PSR_SW。
二次側控制器70包含一低電壓栓鎖(UVLO)電路71、一二次側訊號產生電路、一前緣控制電路73、一定電流控制電路74、一二次側諧振(quasi-resonant，QR)控制電路75及一二次側偵測電路79，其中二次側訊號產生電路包含一或閘72、一正反器76、一反相器77、一反或閘78、一反相器738及一及閘739，以產生二次側切換訊號SR_SW及脈波訊號PSR_PULSE(一次側控制訊號)。
一時脈訊號CLK傳輸至正反器76的設定端S而設定正反器76，以致能二次側切換訊號SR_SW。正反器76的輸出端Q耦接反相器77的輸入端，反相器77依據正反器76的輸出訊號而於其輸出端輸出脈波訊號PSR_PULSE。一電阻器R3及一電容器C相互串聯於反相器77的輸出端與第一圖的訊號轉換裝置90之間，因此，脈波訊號PSR_PULS經由電阻器R3及電容器C而傳輸至訊號轉換裝置90。
二次側偵測電路79偵測二次側變壓器訊號VDSR而產生一二次側截止訊號SR_SW-off，當二次側變壓器訊號VDSR的準位等於或高於一門檻時，二次側偵測電路79產生致能狀態的二次側截止訊號SR_SW-off，此門檻例如為零準位的門檻。反之，當二次側變壓器訊號VDSR的準位低於門檻時禁能二次側截止訊號SR_SW-off。二次側截止訊號SR_SW-off耦接反或閘78的第一輸入端，反相器77的輸出端更耦接反或閘78的第二輸入端，反或閘78 依據正反器76的輸出訊號及二次側截止訊號SR_SW-off而於其輸出端輸出二次側切換訊號SR_SW。
復參閱第二圖，當一次側切換訊號PSR_SW致能或二次側電流IS降至零(功率轉換器運作於非連續電流模式)時，二次側變壓器訊號VDSR的準位會高於或等於門檻，如此，二次側截止訊號SR_SW-off(如第三圖所示)被致能，而確保一次側切換訊號PSR_SW致能或二次側電流IS降至零時會禁能二次側切換訊號SR_SW，反之，二次側切換訊號SR_SW於一次側切換訊號PSR_SW禁能後而致能。如第二圖所示，延遲時間T1位於一次側切換訊號PSR_SW的禁能與二次側切換訊號SR_SW的致能之間，而使一次側開關20與開關51不會同時導通。
前緣控制電路73接收回授訊號VFB及二次側電流感測訊號VCS-SEC而產生一第一控制訊號VCV，第一控制訊號VCV經由及閘739耦接或閘72的第一輸入端，於本發明的一實施例，前緣控制電路73利用電流模式達到定電壓控制，所以第一控制訊號VCV為定電壓控制訊號。或閘72的輸出端耦接正反器76的重置端R而重置正反器76，一零電流訊號ZC經由反相器738耦接及閘739的第二輸入端，以禁能及閘739的輸出訊號，如此，第一控制訊號VCV相當於在零電流訊號ZC致能時被禁能。零電流訊號ZC的致能表示二次側電流IS降至零，其表示功率轉換器運作於非連續電流模式。
定電流控制電路74產生一第三控制訊號VCC至或閘72的第二輸入端，定電流控制電路74用於定電流控制，如此，第三控制訊號VCC為一定電流控制訊號，而二次側的定電流控制可 以增進瞬時響應而無需外部補償元件。二次側諧振控制電路75產生一第二控制訊號VSQR至或閘72的第三輸入端，第二控制訊號VSQR為二次側諧振訊號，如此，二次側諧振控制電路75在功率轉換器運作於非連續電流模式(Discontinuous Current Mode)時，控制功率轉換器運作於諧振模式。根據本發明，當功率轉換器運作在諧振模式時，功率轉換器的同步整流器50沒有誤觸發。
低電壓栓鎖電路71偵測輸入訊號Vin，當輸入訊號Vin高於一低電壓栓鎖門檻，低電壓栓鎖電路71產生一致能訊號EN以致能正反器76。前緣控制電路73依據回授訊號VFB及二次側電流感測訊號VCS-SEC產生第一控制訊號VCV，而重置正反器76以禁能二次側切換訊號SR_SW(截止第一圖的同步整流器50的開關51)及致能脈波訊號PSR_PULSE(致能一次側切換訊號PSR_SW而導通第一圖的一次側開關20)。
再者，定電流控制電路74及二次側諧振控制電路75也用於重置正反器76，以禁能二次側切換訊號SR_SW及致能一次側切換訊號PSR_SW。時脈訊號CLK的前緣設定正反器76而致能二次側切換訊號SR_SW及禁能一次側切換訊號PSR_SW，於本發明的一實施例，時脈訊號CLK的頻率可以為固定頻率，因此，二次側切換訊號SR_SW與一次側切換訊號PSR_SW的頻率為固定頻率。
二次側控制的同步整流器不受任何限制而可以運作於連續電流模式、非連續電流模式及諧振模式，當功率轉換器開始運作時，一次側控制器30初始化柔性啟動振盪器33而柔性啟動功率轉換器，以使輸出電壓Vout的準位逐漸上升。在輸入訊號Vin高於低電壓栓鎖門檻後，二次側控制器70輸出的一次側控制訊號 (脈波訊號PSR_PULSE)經由訊號轉換裝置90傳輸至一次側控制器30，而禁能柔性啟動振盪器33，爾後，二次側控制器70持續柔性啟動且調整輸出電壓Vout。
復參閱第二圖，於時脈訊號CLK致能後，二次側切換訊號SR_SW致能而導通同步整流器50(如第一圖所示)的開關51，二次側控制器70的前緣控制電路73控制一次側切換訊號PSR_SW致能的起始時間，以控制一次側開關20的導通時間點。一次側切換訊號PSR_SW的前緣在二次側控制可以增進高頻寬轉換器的瞬時反應。在功率轉換器運作於非連續電流模式時，二次側控制器70的二次側諧振控制電路75也控制一次側開關20的導通時間點。
再者，二次側切換訊號SR_SW在一次側切換訊號PSR_SW致能前而禁能，所以當功率轉換器運作於連續電流模式時，延遲時間T2因一次側控制器30的驅動器(複數反相器38及39)的延遲時間而位於二次側切換訊號SR_SW的禁能與一次側切換訊號PSR_SW的致能之間，故，一次側開關20與開關51不會同時導通。
本發明的控制電路可以用於各種功率轉換器，例如：反馳式(flyback)功率轉換器及順向式(forward)功率轉換器，於本發明的另一實施例，二次側控制器70未包含或閘72、定電流控制電路74、二次側諧振控制電路75、反相器738與及閘739。
請參閱第四圖，其為本發明前緣控制電路之一實施例的電路圖。如圖所示，前緣控制電路73包含一訊號處理電路731、一訊號產生電路733、一運算單元735、一誤差放大器736及一比較器737。訊號處理電路731接收二次側電流感測訊號VCS-SEC以產生一二次側感測訊號VSEC，二次側感測訊號VSEC 由電流感測元件RCS-SEC及二次側電流IS決定，二次側感測訊號VSEC的波形繪示於第五圖。
訊號產生電路733產生一補償訊號，於本發明的一實施例，補償訊號如第五圖所示的鋸齒訊號VSAW。運算單元735耦接訊號處理電路731及訊號產生電路733的輸出端而接收二次側感測訊號VSEC及鋸齒訊號VSAW，所以，運算單元735依據二次側感測訊號VSEC及鋸齒訊號VSAW而產生一運算訊號VSUM，於本發明的一實施例，運算單元735加總二次側感測訊號VSEC及鋸齒訊號VSAW而產生運算訊號VSUM，因此，運算單元735可以為一加法器。
回授訊號VFB耦接誤差放大器736的負輸入端，且參考訊號VVCVR供應至誤差放大器736的正輸入端，所以，誤差放大器736依據回授訊號VFB與參考訊號VVCVR而產生一訊號COMP。一電阻器RCOM與一電容器CCOMP串聯，且電阻器RCOM耦接誤差放大器736的輸出端以產生訊號COMP。運算訊號VSUM及訊號COMP分別耦接比較器737的負輸入端與正輸入端，比較器737比較運算訊號VSUM及訊號COMP而產生第一控制訊號VCV。訊號COMP作為定電壓控制的一控制電壓，比較器737的輸出端耦接及閘739的第一輸入端。
當訊號COMP等於或高於運算訊號VSUM且功率轉換器運作於連續電流模式時，第一控制訊號VCV致能而重置正反器76，以禁能二次側切換訊號SR_SW及致能脈波訊號PSR_PULSE(致能第一圖的一次側切換訊號PSR_SW)。零電流訊號ZC的致能表示功率轉換器運作於非連續電流模式，所以第一控制訊號VCV 相當於被禁能，且二次側諧振控制電路75(如第三圖所示)產生的二次側控制訊號VSQR重置正反器76，而致能一次側切換訊號PSR_SW，以於零電流訊號ZC致能時運作諧振模式。
請參閱第五圖，其為本發明功率轉換器於非連續電流模式與連續電流模式下的時脈訊號CLK、二次側切換訊號SR_SW、二次側感測訊號VSEC、鋸齒訊號VSAW、運算訊號VSUM、訊號COMP、一次側切換訊號PSR_SW及一次側電流感測訊號VCS-PSR的波形圖。
請參閱第六圖，其為本發明功率轉換器於負載從輕載變為重載過程的時脈訊號CLK、二次側切換訊號SR_SW、二次側感測訊號VSEC、鋸齒訊號VSAW、運算訊號VSUM、訊號COMP及一次側切換訊號PSR_SW的波形圖。如圖所示，當負載從輕載變為重載，訊號COMP的準位逐漸增加，而一次側切換訊號PSR_SW的工作週期(導通時間)也隨著增加，換言之，功率轉換器的運作模式從非連續電流模式改變為連續電流模式。因此，當負載為重載時功率轉換器運作於連續電流模式，而當負載為輕載時功率轉換器於非連續電流模式下運作諧振模式，以優化功率轉換器的效率。
請參閱第七圖，其為本發明訊號產生電路之一實施例的電路圖。如圖所示，訊號產生電路733包含一電容器7331、一開關7333、一放電電流源7335及一開關7337，開關7333耦接於電壓VD1及電容器7331之間，放電電流源7335及開關7337以並聯方式耦接電容器7331。電壓VD1經由開關7333充電電容器7331，開關7333受控於時脈訊號CLK，放電電流源7335產生一放電電流ID而 使電容器7331放電，如此，電容器7331的跨壓的準位隨著放電電流ID決定的一斜率而降低。因此，時脈訊號CLK致能時產生鋸齒訊號VSAW，而一次側切換訊號PSR_SW控制的開關7333清除鋸齒訊號VSAW。
請參閱第八圖，其為本發明定電流控制電路之一實施例的電路圖。如圖所示，定電流控制電路74包含一運算單元741、一波峰偵測電路742、複數開關743、744、一電阻器745、一電容器746、一誤差放大器747、一電容器748及一比較器749，如此，定電流控制電路74依據二次側電流感測訊號VCS-SEC產生第三控制訊號VCC，而控制一次側切換訊號PSR_SW以達到定電流控制。
運算單元741接收二次側電流感測訊號VCS-SEC及一零電壓，所以，運算單元741依據二次側電流感測訊號VCS-SEC及零電壓而產生二次側感測訊號VSEC。運算單元741將零電壓減去二次側電流感測訊號VCS-SEC的準位而產生二次側感測訊號VSEC。因此，運算單元741作為訊號處理電路而反相二次側電流感測訊號VCS-SEC後產生二次側感測訊號VSEC。
波峰偵測電路742耦接運算單元741的輸出端而接收二次側感測訊號VSEC，以偵測二次側感測訊號VSEC的波峰。開關743耦接於波峰偵測電路742的輸出端及電阻器745的第一端，開關743受控於一切換訊號SW1。電容器746耦接於電阻器745的第二端與接地端之間，開關744耦接於電阻器745的第一端與接地端之間，開關744受控於一切換訊號SW2。一參考訊號VVCCR供應至誤差放大器747的負輸入端，誤差放大器747的正輸入端耦接電容器 746，電容器748耦接於誤差放大器747的輸出端與接地端之間。一訊號COMI產生於電容器748且耦接比較器749的負輸入端，運算訊號VSUM供應至比較器749的正輸入端，如此，比較器749的輸出端輸出第三控制訊號VCC。
請參閱第九圖，其為本發明二次側諧振控制電路之一實施例的方塊圖。如圖所示，二次側諧振控制電路75包含一零電流偵測電路751、一波峰點電壓偵測電路753及一邏輯電路755。零電流偵測電路751接收二次側電流感測訊號VCS-SEC以偵測二次側電流感測訊號VCS-SEC，所以，零電流偵測電路751藉由偵測二次側電流感測訊號VCS-SEC，而偵測二次側電流IS(如第一圖所示)為零電流的時間點。當二次側電流IS為零電流時表示功率轉換器運作於非連續電流模式，如此，零電流偵測電路751產生致能狀態的零電流訊號ZC(如第二圖及第三圖所示)。
波峰點電壓偵測電路753接收二次側變壓器訊號VDSR(如第一圖所示)，而偵測二次側變壓器訊號VDSR的波峰點電壓，當偵測到波峰點電壓(如第二圖的PQR點)時，波峰點電壓偵測電路753產生致能狀態的一波峰點訊號VP。零電流訊號ZC、波峰點訊號VP及前緣控制電路73(如第四圖所示)產生的第一控制訊號VCV分別耦接邏輯電路755的複數輸入端，所以，當零電流訊號ZC、波峰點訊號VP及第一控制訊號VCV為致能時，邏輯電路755產生第二控制訊號VSQR而致能脈波訊號PSR_PULSE(致能第二圖及第三圖的一次側切換訊號PSR_SW)，以導通一次側開關20(如第一圖所示)。因此，當功率轉換器為非連續電流模式時，二次側諧振控制電路75控制功率轉換器運作諧振模式。
惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明。實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
5:整流器
10:變壓器
11:電阻器
12:電容器
13:二極體
14:二極體
15:電容器
16:二極體
17:電阻器
18:電容器
20:開關
30:一次側控制器
50:同步整流器
51:開關
52:本體二極體
70:二次側控制器
90:訊號轉換裝置
92:電阻器
CO:輸出電容器
HV:高電壓
IP:一次側電流
IS:二次側電流
NA:輔助繞組
NP:一次側繞組
NS:二次側繞組
PSR_PULSE:脈波訊號
PSR_SW:一次側切換訊號
PSR_SW-on_Vth:致能門檻
PSR_SW-off_Vth:禁能門檻
R1:電阻器
R2:電阻器
RCS-PSR:電流感測元件
RCS-SEC:電流感測元件
RS:啟動電阻器
SR_SW:二次側切換訊號
VAC:交流電
VAUX:反射電壓
VCS-PSR:一次側電流感測訊號
VCS-SEC:二次側電流感測訊號
VD:電壓
VDD:供應電壓
VDSR:二次側變壓器訊號
VFB:回授訊號
VIN:輸入電壓
Vin:輸入訊號
Vout:輸出電壓

Claims (10)

  1. 一種二次側控制的控制電路，用於產生一輸出電壓以及一輸出電流的一功率轉換器，包括：
    一一次側控制器，產生一一次側切換訊號，以切換該功率轉換器的一一次側開關；以及
    一二次側控制器，產生一二次側切換訊號，以切換該功率轉換器的一同步整流器的一開關；
    其中，當一輸入訊號高於一低電壓栓鎖門檻時，該二次側控制器以獨立於(independently of)該輸出電壓之值且獨立於該輸出電流之值的操作來致能該開關；
    其中，該二次側控制器產生一一次側控制訊號，以控制該一次側控制器，藉以控制該一次側切換訊號；以及
    其中，該二次側控制器接收表示該輸出電壓之一回授訊號以及接收表示該輸出電流之一電流感測訊號，且該二次側控制器根據該輸出電壓之值與該輸出電流之值截止該開關。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之二次側控制的控制電路，其中，該二次側控制器產生該一次側控制訊號來控制該一次側控制器，以控制該一次側切換訊號的一前緣的一起始時間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之二次側控制的控制電路，其中，該二次側控制器產生該一次側控制訊號來控制該一次 側控制器，以致能與禁能該一次側切換訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之二次側控制的控制電路，其中，該二次側控制器依據該電流感測訊號而控制該二次側切換訊號及該一次側控制訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之二次側控制的控制電路，其中，該二次側控制器依據該電流感測訊號，禁能該二次側切換訊號且致能該一次側控制訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之二次側控制的控制電路，其中該二次側控制器包括：
    一定電流控制電路，依據該電流感測訊號，產生一控制訊號；以及
    一二次側訊號產生電路，產生該二次側切換訊號，並依據該定電流控制電路的該控制訊號而禁能該二次側切換訊號，且依據該定電流控制電路的該控制訊號而產生該一次側控制訊號，以致能該一次側切換訊號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之二次側控制的控制電路，其中，該二次側控制器產生該一次側控制訊號，且依據具有固定頻率的一時脈訊號而致能該二次側切換訊號。
  8. 一種二次側控制的控制電路，用於產生一輸出電壓以及一輸出電流的一功率轉換器，包括：
    一一次側控制器，產生一一次側切換訊號，以切換該功率轉換器的一一次側開關；以及
    一二次側控制器，產生一二次側切換訊號，以切換該功率轉換器的一同步整流器的一開關；
    其中，該二次側控制器以獨立於(independently of)該輸出電壓之值的操作來致能該開關；
    其中，該二次側控制器產生一一次側控制訊號，以控制該一次側控制器，藉以控制該一次側切換訊號；
    其中，該二次側控制器依據一回授訊號、一二次側電流感測訊號、以及一二次側變壓器訊號來致能該一次側控制訊號，且該二次側控制器包括：
    一前緣控制電路，依據該回授訊號及該二次側電流感測訊號，產生一第一控制訊號；
    一零電流偵測電路，偵測該二次側電流感測訊號且產生一零電流訊號；
    一波峰點電壓偵測電路，偵測一二次側變壓器訊號且產生一波峰點訊號；
    一邏輯電路，依據該第一控制訊號、該零電流訊號、以及該波峰點訊號，產生一第二控制訊號；以及
    一二次側訊號產生電路，產生該二次側切換訊號，且依據該邏輯電路的該第二控制訊號來產生該一次側控制訊號。
  9. 一種形成二次側控制的控制電路的方法，用於產生一輸出電壓以及一輸出電流的一功率轉換器，包括：
    配置一二次側控制器來產生一二次側切換訊號，以切換該功率轉換器的一同步整流器的一開關，且配置該二次側控制器來產生一一次側控制訊號以控制一一次側控制器，藉以控制一一次側切換訊號來切換該功率轉換器的一一次側開關；以及
    配置該二次側控制器內之一振盪器來產生具有一實質上固定頻率的一時脈訊號，且反應於該時脈訊號來禁能該一次側開關，以及反應於該時脈訊號以及該一次側開關的禁能來致能該開關。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之形成二次側控制的控制電路的方法，更包括：
    配置該一次側控制器以包括另一振盪器，且反應於該輸出電壓低於一過低電壓臨界值而以獨立於(independently of)該時脈訊號的操作來產生該一次側切換訊號。
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