TWI740619B - 用於電源轉換器的控制電路及控制方法 - Google Patents

用於電源轉換器的控制電路及控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種用於電源轉換器的控制電路及控制方法。電源轉換器包括設置在輸入端及輸出端之間的多個諧振槽及多個開關，其中該些開關係分別對應於第一模式及第二模式，控制電路包括第一開關控制電路、第一零電流偵測電路、第二零電流偵測電路、第一開關關斷偵測器、調變時間計算模組第二開關控制電路、第三零電流偵測電路、第四零電流偵測電路及第二開關關斷偵測器。控制電路利用多個零電流偵測電路來對該些開關中的多個整流開關進行時間調變。

Description

用於電源轉換器的控制電路及控制方法
本發明涉及一種控制電路及控制方法，特別是涉及一種用於電源轉換器的控制電路及控制方法。
在現有的開關諧振槽轉換器電路中，僅提出自動調整導通時間各別控制整流開關的關閉時機來達成效率之最佳化。然而在並聯應用下，並沒有針對多組轉換器彼此間的均流提出解決方案。
故，如何通過控制機制的改良，來保留舊有的自動調整導通時間控制，使得整體轉換器在效率上可達最佳化，同時可以調整輸出電壓與輸出阻抗，並使並聯輸出上具有可均流的功能，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種用於電源轉換器的控制電路及控制方法。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種用於電源轉換器的控制方法，其中，電源轉換器包括設置在一輸入端及一輸出端之間的多個諧振槽及多個開關，其中該些開關係分別對應於一第一模式及一第二模式，且該輸入端係接收一輸入電壓，該控制方法包括：配置一第一開關控制電路在該第一模式下，控制對應該第一模式的多個開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第一諧振路徑的一第一諧振電流及沿着一第二諧振路徑的一第二諧振電流，其中該些開關包括位在該第一諧振路徑上的一第一整流開關及位在該第二諧振路徑上的一第二整流開關；配置一第一零電流偵測電路偵測該第一整流開關上的該第一諧振電流，當偵測到該第一諧振電流到達電流零點時輸出一第一電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第一整流開關關斷；配置一第二零電流偵測電路偵測該第二整流開關上的該第二諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第二電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第二整流開關關斷；配置一第一開關關斷偵測器偵測該第一整流開關及該第二整流開關是否均關斷，並在該第一整流開關及該第二整流開關均關斷時，輸出一第一調變時間計算訊號；配置一調變時間計算模組，響應於接收到該第一調變時間計算訊號，依據來自該輸出端的一回授電壓計算一第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該第一調變時間後輸出一第二模式啟動訊號；配置一第二開關控制電路，響應於接收到該第二模式啟動訊號，控制對應該第二模式的該些開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第三諧振路徑的一第三諧振電流及沿着一第四諧振路徑的一第四諧振電流，其中該些開關包括位在該第三諧振路徑上的一第三整流開關及位在該第四諧振路徑上的一第四整流開關；配置一第三零電流偵測電路偵測該第三整流開關上的該第三諧振電流，當偵測到該第三諧振電流到達電流零點時輸出一第三電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第一整流開關關斷；配置一第四零電流偵測電路偵測該第四整流開關上的該第四諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第四電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第四整流開關關斷；配置一第二開關關斷偵測器偵測該第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷，並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號；以及配置該調變時間計算模組，響應於接收到該第二調變時間計算訊號，依據該回授電壓計算一第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，且經過該第二調變時間後輸出一第一模式啟動訊號。
在一些實施例中，用於電源轉換器的控制方法更包括配置該第一開關控制電路，響應於接收到該第一調變時間計算訊號，控制對應該第一模式的該些開關中，該第一整流開關及該第二整流開關以外的該些開關在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後的該第一調變時間內關斷。
在一些實施例中，用於電源轉換器的控制方法更包括配置該第二開關控制電路，響應於接收到該第二調變時間計算訊號，控制對應該第二模式的該些開關中，該第三整流開關及該第四整流開關以外的該些開關在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後的該第二調變時間內關斷。
在一些實施例中，調變時間計算模組包括一第一計算單元及一第二計算單元，且該控制方法更包括：配置該第一計算單元，響應於接收到該第一調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該調變時間後輸出該第二模式啟動訊號；以及配置該第二計算單元，響應於接收到該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，經過該第二調變時間後輸出該第一模式啟動訊號。
在一些實施例中，調變時間計算模組包括一第三計算單元及一相移器，且該控制方法更包括：配置該第三計算單元，響應於接收到該第一調變時間計算訊號或該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算一總調變時間，並對應產生一時間調變訊號；配置該相移器，響應於接收到該調變時間訊號，依據該總調變時間的二分之一對該調變時間訊號進行相移產生一相移後調變時間訊號，並分別以該調變時間訊號及該相移後調變時間訊號作爲該第二模式啟動訊號及該第一模式啟動訊號。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種用於電源轉換器的控制電路，其中該電源轉換器包括設置在一輸入端及一輸出端之間的多個諧振槽及多個開關，其中該些開關係分別對應於一第一模式及一第二模式，且該輸入端係接收一輸入電壓，控制電路包括第一開關控制電路、第一零電流偵測電路、第二零電流偵測電路、第一開關關斷偵測器、調變時間計算模組第二開關控制電路、第三零電流偵測電路、第四零電流偵測電路及第二開關關斷偵測器。第一開關控制電路經配置以在該第一模式下，控制對應該第一模式的多個開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第一諧振路徑的一第一諧振電流及沿着一第二諧振路徑的一第二諧振電流，其中該些開關包括位在該第一諧振路徑上的一第一整流開關及位在該第二諧振路徑上的一第二整流開關。第一零電流偵測電路經配置以偵測該第一整流開關上的該第一諧振電流，當偵測到該第一諧振電流到達電流零點時輸出一第一電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第一整流開關關斷。第二零電流偵測電路經配置以偵測該第二整流開關上的該第二諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第二電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第二整流開關關斷。第一開關關斷偵測器經配置以偵測該第一整流開關及該第二整流開關是否均關斷，並在該第一整流開關及該第二整流開關均關斷時，輸出一第一調變時間計算訊號。調變時間計算模組，經配置以響應於接收到該第一調變時間計算訊號，依據來自該輸出端的一回授電壓計算一第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該第一調變時間後輸出一第二模式啟動訊號。第二開關控制電路，經配置以響應於接收到該第二模式啟動訊號，控制對應該第二模式的該些開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第三諧振路徑的一第三諧振電流及沿着一第四諧振路徑的一第四諧振電流，其中該些開關包括位在該第三諧振路徑上的一第三整流開關及位在該第四諧振路徑上的一第四整流開關。第三零電流偵測電路，經配置以偵測該第三整流開關上的該第三諧振電流，當偵測到該第三諧振電流到達電流零點時輸出一第三電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第一整流開關關斷。第四零電流偵測電路，經配置以偵測該第四整流開關上的該第四諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第四電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第四整流開關關斷。第二開關關斷偵測器，經配置以偵測該第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷，並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號。其中，調變時間計算模組更經配置以響應於接收到該第二調變時間計算訊號，依據該回授電壓計算一第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，且經過該第二調變時間後輸出一第一模式啟動訊號。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的用於電源轉換器的控制電路及控制方法，其能藉由零電流偵測電路，使具有多組整流路徑之電源轉換器的整流開關能各別決定導通時間。不僅可克服個別整流迴路的元件誤差所造成的整流開關導通時間不同外，亦可達到個整流元件可零電壓開啟與零電流截止的功能，使電源轉換器的整體效率最佳化。
此外，在確保電源轉換器的所有整流路徑均完成零電流截止後，調整電源轉換器之開關訊號觸發時機來達成轉換器輸出阻抗之調變，達成輸出可調壓，並聯輸出可均流的功能。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“用於電源轉換器的控制電路及控制方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
圖1為根據本發明第一實施例的用於電源轉換器的控制電路的功能方塊圖。參閱圖1所示，本發明第一實施例提供一種用於電源轉換器的控制電路，其中可進一步參考圖2，其爲根據本發明第一實施例的電源轉換器的電路佈局圖。如圖2所示，電源轉換器可爲一切換諧振槽轉換器(Switched Tank Converter, STC)，其包括設置在一輸入端Vin及一輸出端Vout之間的諧振槽RS1、RS2及開關Q1至Q12，其中開關Q1至Q12可分別對應於第一模式Φ1及第二模式Φ2，且輸入端Vin係接收一輸入電壓。諧振槽RS1可包括諧振電容CR1及諧振電感LR1，諧振槽RS2可包括諧振電容CR2及諧振電感LR2，而非諧振電容CF1是與諧振槽RS1、RS2分開並且不促成諧振槽RS1、RS2自身的特性諧振頻率的電容。在本實施例中，僅一個非諧振電容CF1包含在電路中。然而，取決於STC電路的拓撲，可使用一個以上非諧振電容。在特定開關狀態中，取決於電路拓撲和應用，每一個諧振槽RS1、RS2可與特定非諧振電容器串聯或並聯連接。
多個開關Q1至Q12各自具有第一端、第二端以及控制端，以及對應的本體二極體。控制端可接收控制訊號，以使開關處於關斷(off)狀態或導通(on)狀態。在圖1的實施例中，使用N通道MOSFET開關。然而，也可使用其它類型的開關。而開關Q1至Q12中，開關Q1、Q4、Q5、Q7、Q10及Q11對應於第一模式Φ1，開關Q2、Q3、Q6、Q8、Q9及Q12對應於第二模式Φ2，而在第一模式Φ1及第二模式Φ2下，開關Q1至Q12的關斷(off)狀態或導通(on)狀態為互斥的。
進一步描述本發明的控制電路1。如圖1所示，控制電路1包括第一開關控制電路SW1、第一零電流偵測電路ZCD1、第二零電流偵測電路ZCD2、第一開關關斷偵測器OFFC1、調變時間計算模組TMC、第二開關控制電路SW2、第三零電流偵測電路ZCD3、第四零電流偵測電路ZCD4及第二開關關斷偵測器OFFC2。
以下依據圖3一併說明控制電路1中各部分的細節。請參考圖3，其爲根據本發明第一實施例的開關時序圖。
如圖3所示，由時間t0開始為第一模式Φ1，第一開關控制電路SW1經配置以在第一模式Φ1下，控制對應第一模式Φ1的多個開關導通。例如，開關Q1、Q4、Q5、Q7、Q10及Q11，分別由開關訊號VGS1、VGS4、VGS5、VGS7、VGS10及VGS11所控制，而對應於第二模式Φ2的開關Q2、Q3、Q6、Q8、Q9及Q12是由開關訊號VGS2、VGS3、VGS6、VGS8、VGS9及VGS12所控制。在此情況下，可通過諧振槽RS1、RS2分別形成沿着第一諧振路徑L1的第一諧振電流i1及沿着第二諧振路徑L2的第二諧振電流i2。
開關Q1、Q4、Q5、Q7、Q10及Q11包括位在第一諧振路徑L1上的第一整流開關，以及位在第二諧振路徑L2上的第二整流開關。舉例而言，由圖可知開關Q11與Q7的本體二極體是順著電流方向的，因此具有整流作用，可分別作爲前述的第一整流開關及第二整流開關。而在第一諧振路徑L1中，開關Q10亦可作爲第一整流開關，但本實施例於此使用開關Q11。
接著，第一零電流偵測電路ZCD1經配置以偵測第一整流開關（此時為開關Q11）上的第一諧振電流i1，換言之，對開關Q11上的開關電流ISD11進行偵測，當偵測到第一諧振電流i1（即是開關電流ISD11）到達電流零點時，輸出第一電流零點訊號以使第一開關控制電路SW1控制第一整流開關（開關Q11）關斷，此時為時間t1。
於此同時，在第二諧振路徑L2產生時，第二零電流偵測電路ZCD2亦經配置以偵測第二整流開關（此時為開關Q7）上的第二諧振電流i2，換言之，對開關Q7上的開關電流ISD7進行偵測，當偵測到第二諧振電流i2到達電流零點時，輸出第二電流零點訊號以使第一開關控制電路SW1控制第二整流開關（開關Q7）關斷，此時為時間t2。
使用第一零電流偵測電路ZCD1及第二零電流偵測電路ZCD2進行偵測的原因在於，由於電源轉換器的諧振槽RS1、RS2可能彼此不匹配，造成諧振頻率不同，因此，為了使第一諧振路徑L1及第二諧振路徑L2能夠各自操作在諧振頻率上，配置第一零電流偵測電路ZCD1及第二零電流偵測電路ZCD2來偵測開關Q11、Q7個別需要的導通時間進而控制第一開關控制電路SW1將會是效率最高的作法。
進一步，第一開關關斷偵測器OFFC1經配置以偵測第一整流開關及第二整流開關是否均關斷。而在時間t2時，偵測到第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關（開關Q7）均關斷時，輸出第一調變時間計算訊號。
接著，調變時間計算模組TMC，經配置以響應於接收到第一調變時間計算訊號，依據來自輸出端Vout的回授電壓計算第一調變時間MT1。舉例而言，輸出端Vout可連接於一回授電路FB，以將輸出端Vout的回授電壓傳送給調變時間計算模組TMC，若輸出電壓過高，則會計算出較長的第一調變時間MT1，藉此使輸出電壓下降，而若輸出電壓過低，則會計算出較短的第一調變時間MT1，藉此使輸出電壓上升。在本實施例中，可將回授電壓與預定電壓進行比較，並將兩者之間誤差經過補償器後，轉換為第一調變時間MT1的時間長度。而在第一調變時間MT1中，第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關(開關Q7)均爲關斷狀態。
而對於對應該第一模式Φ1的開關Q1、Q4、Q5、Q7、Q10及Q11中，第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關(開關Q7)以外的開關Q1、Q4、Q5、Q10而言，第一開關控制電路SW1可採固定控制方式來進行控制。第一開關控制電路SW1可經配置以響應於接收到第一調變時間計算訊號，控制開關Q1、Q4、Q5、Q10在第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關(開關Q7)關斷後的第一調變時間MT1內關斷。
此外，在第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關(開關Q7)關斷後，再經過第一調變時間MT後，調變時間計算模組TMC可輸出第二模式啟動訊號，此時為時間t3。
在時間t3時，第二開關控制電路SW2，經配置以響應於接收到第二模式啟動訊號，控制對應於第二模式Φ2的開關Q2、Q3、Q6、Q8、Q9及Q12導通，以通過諧振槽RS1及RS2分別形成沿着第三諧振路徑L3的第三諧振電流i3及沿着第四諧振路徑L4的第四諧振電流i4。類似的，開關Q2、Q3、Q6、Q8、Q9及Q12包括位在第三諧振路徑L3上的第三整流開關（此時為開關Q9）及位在第四諧振路徑L4上的第四整流開關（此時為開關Q12）。
接著，第三零電流偵測電路ZCD3經配置以偵測第三整流開關（開關Q9）上的第三諧振電流i3，換言之，對開關Q9上的開關電流ISD9進行偵測，當偵測到第三諧振電流（即是開關電流ISD9）到達電流零點時，輸出第三電流零點訊號以使第二開關控制電路SW2控制第三整流開關（開關Q9）關斷，此時為時間t4。
於此同時，在第四諧振路徑L4產生時，第四零電流偵測電路ZCD4經配置以偵測第四整流開關（開關Q12）上的第四諧振電流i4（即是開關電流ISD12），當偵測到第四諧振電流i4（開關電流ISD12）到達電流零點時輸出第四電流零點訊號以使第二開關控制電路SW2控制第四整流開關（開關Q12）關斷，此時為時間t5。類似的，配置第三零電流偵測電路ZCD3及第四零電流偵測電路ZCD4來偵測開關Q9、Q12個別需要的導通時間進而控制第二開關控制電路SW2將會是效率最高的作法。
進一步，第二開關關斷偵測器OFFC2經配置以偵測第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷。並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號。其中，在時間t5時，偵測到第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）均關斷時，輸出第一調變時間計算訊號。
接著，調變時間計算模組TMC更經配置以響應於接收到第二調變時間計算訊號，依據來自輸出端Vout的回授電壓計算第二調變時間MT2。舉例而言，輸出端Vout可連接於回授電路FB，以將輸出端Vout的回授電壓傳送給調變時間計算模組TMC，若輸出電壓過高，則會計算出較長的第二調變時間MT2，藉此使輸出電壓下降，而若輸出電壓過低，則會計算出較短的第二調變時間MT2，藉此使輸出電壓上升。在本實施例中，可將回授電壓與預定電壓進行比較，並將兩者之間誤差經過補償器後，轉換為第二調變時間MT2的時間長度。而在第二調變時間MT2中，第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）均爲關斷狀態。
此外，在第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）關斷後，再經過第一調變時間MT後，調變時間計算模組TMC可輸出第一模式啟動訊號，並以前述第一模式中的方式週期性的驅動電源轉換器電路。
而對於對應第二模式Φ2的開關Q2、Q3、Q6、Q8、Q9及Q12中，第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）以外的開關Q2、Q3、Q6、Q8而言，第二開關控制電路SW2可採固定控制方式來進行控制。第二開關控制電路SW2可經配置以響應於接收到第一調變時間計算訊號，控制開關Q2、Q3、Q6、Q8在第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）關斷後的第二調變時間MT2內關斷。
在本實施例中，調變時間計算模組TMC可包括第一計算單元CU1及第二計算單元CU2來分別計算在第一模式Φ1及第二模式Φ2下所需的調變時間。其中，第一計算單元CU1經配置以響應於接收到第一調變時間計算訊號時，依據回授電壓計算第一調變時間MT1，並在第一整流開關(開關Q11)及第二整流開關(開關Q7)關斷後，經過第一調變時間MT1後輸出第二模式啟動訊號。
類似的，第二計算單元CU2經配置以響應於接收到第二調變時間計算訊號時，依據回授電壓計算第二調變時間MT2，並在第三整流開關(開關Q9)及第四整流開關（開關Q12）關斷後，經過第二調變時間MT2後輸出第一模式啟動訊號。
[第二實施例]
請進一步參考圖4所示，圖4為根據本發明第二實施例的用於電源轉換器的控制電路的功能方塊圖。如圖所示，本實施例的各單元基本上與圖1的類似，因此省略部分重複敘述。不同之處在於，本實施例的調變時間計算模組TMC包括第三計算單元CU3及相移器PS。以下一併參考圖5、圖6進行說明，圖5為根據本發明第二實施例的電源轉換器的電路佈局圖，圖6爲根據本發明第二實施例的開關時序圖。
如圖5所示，電源轉換器可爲一諧振切換電容轉換器(Resonant Switched Capacitor, ReSC)，其包括設置在一輸入端Vin及一輸出端Vout之間的兩級諧振槽、開關Q1’至Q8’以及連接於輸出端Vout的輸出電容Cout及輸出電阻Rout，其中開關Q1’至Q8’可分別對應於第一模式Φ1及第二模式Φ2，且輸入端Vin係接收一輸入電壓。第一級諧振槽可包括諧振電容C1及諧振電感L01，第二級諧振槽可包括諧振電容C2及諧振電感L02，而非諧振電容Cm1是與兩級諧振槽分開並且不促成特性諧振頻率的電容。在本實施例中，僅一個非諧振電容Cm1包含在電路中。然而，取決於ReSC電路的拓撲，可使用一個以上非諧振電容。
開關Q1’至Q8’中，開關Q2’、Q3’、Q6’、Q7’對應於第一模式Φ1，開關Q1’、Q4’、Q5’、Q8’對應於第二模式Φ2，而在第一模式Φ1及第二模式Φ2下，開關Q1’至Q8’的關斷(off)狀態或導通(on)狀態為互斥的。
如圖6所示，由時間t0開始為第一模式Φ1，第一開關控制電路SW1經配置以在第一模式Φ1下，控制對應第一模式Φ1的多個開關導通。例如，開關Q2’、Q3’、Q6’、Q7’，分別由開關訊號VGS2’、VGS3’、VGS6’、VGS7’所控制，而對應於第二模式Φ2的開關Q1’、Q4’、Q5’、Q8’是由開關訊號VGS1’、VGS4’、VGS5’、VGS8’所控制。在此情況下，可通過兩級諧振槽分別形成沿着第一諧振路徑L1的第一諧振電流i1及沿着第二諧振路徑L2的第二諧振電流i2。
開關Q2’、Q3’、Q6’、Q7’包括位在第一諧振路徑L1上的第一整流開關，以及位在第二諧振路徑L2上的第二整流開關。舉例而言，由圖可知開關Q7’與Q3’的本體二極體是順著電流方向的，因此具有整流作用，可分別作爲前述的第一整流開關及第二整流開關。
接著，第一零電流偵測電路ZCD1經配置以偵測第一整流開關（此時為開關Q3’）上的第一諧振電流i2，換言之，對開關Q3’上的開關電流ISD3’進行偵測，當偵測到第一諧振電流i2（即是開關電流ISD3’）到達電流零點時，輸出第一電流零點訊號以使第一開關控制電路SW1控制第一整流開關（開關Q3’）關斷，此時為時間t1。
於此同時，在第二諧振路徑L1產生時，第二零電流偵測電路ZCD2亦經配置以偵測第二整流開關（此時為開關Q7’）上的第二諧振電流i1，換言之，對開關Q7’上的開關電流ISD7’進行偵測，當偵測到第二諧振電流i1到達電流零點時，輸出第二電流零點訊號以使第一開關控制電路SW1控制第二整流開關（開關Q7’）關斷，此時為時間t2。
進一步，第一開關關斷偵測器OFFC1經配置以偵測第一整流開關及第二整流開關是否均關斷。而在時間t2時，偵測到第一整流開關(開關Q7’)及第二整流開關（開關Q3’）均關斷時，輸出第一調變時間計算訊號。
如圖4所示，第三計算單元CU3分別與第一開關控制電路SW1、回授電路FB、第一開關關斷偵測器OFFC1及第二開關關斷偵測器OFFC2連接，而相移器PS是連接在第三計算單元CU3及第二開關控制電路SW2之間。
第三計算單元CU3可用於接收第一調變時間計算訊號及第二調變時間計算訊號。響應於接收到第一調變時間計算訊號或第二調變時間計算訊號時，第三計算單元CU3經配置以依據回授電壓計算總調變時間TMT，並對應產生時間調變訊號。
進一步，相移器PS經配置以響應於接收到調變時間訊號，依據總調變時間TMT的二分之一對調變時間訊號進行相移，例如，如圖所示的相移量Phase，以產生相移後調變時間訊號，並分別以調變時間訊號及相移後調變時間訊號作爲第二模式啟動訊號及第一模式啟動訊號而輸出。
換言之，與前述實施例不同的是，第二模式Φ2的起始時間實質上是由相移器PS來控制，也就是將第一模式Φ1的切換週期時間(亦即第一模式啟動訊號)相移180度，因此，在時間t3時，可藉由輸出第二模式啟動訊號來觸發對應於第二模式Φ2的開關Q1’、Q4’、Q5’、Q8’。
而在第二模式Φ2中，第二開關控制電路SW2，經配置以響應於接收到第二模式啟動訊號，控制對應於第二模式Φ2的開關Q1’、Q4’、Q5’、Q8’導通，以通過諧振槽分別形成沿着第三諧振路徑L3的第三諧振電流i3及沿着第四諧振路徑L4的第四諧振電流i4。類似的，開關Q1’、Q4’、Q5’、Q8’包括位在第三諧振路徑L3上的第三整流開關（此時為開關Q1’）及位在第四諧振路徑L4上的第四整流開關（此時為開關Q5’）。
接著，第三零電流偵測電路ZCD3經配置以偵測第三整流開關（開關Q1’）上的第三諧振電流i3，換言之，對開關Q1’上的開關電流ISD1’進行偵測，當偵測到第三諧振電流（即是開關電流ISD1’）到達電流零點時，輸出第三電流零點訊號以使第二開關控制電路SW2控制第三整流開關（開關Q1’）關斷，此時為時間t4。
於此同時，在第四諧振路徑L4產生時，第四零電流偵測電路ZCD4經配置以偵測第四整流開關（開關Q5’）上的第四諧振電流i4（即是開關電流ISD5’），當偵測到第四諧振電流i4（開關電流ISD5’）到達電流零點時輸出第四電流零點訊號以使第二開關控制電路SW2控制第四整流開關（開關Q5’）關斷，此時為時間t5。
第二開關關斷偵測器OFFC2經配置以偵測第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷。並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號。其中，在時間t5時，偵測到第三整流開關(開關Q1’)及第四整流開關（開關Q5’;）均關斷時，輸出第一調變時間計算訊號。
接著，第三計算單元CU3更經配置以響應於接收到第二調變時間計算訊號，依據來自輸出端Vout的回授電壓計算下一週期使用的總調變時間TMT，並同時產生下一週期使用的第一模式啟動訊號及第二模式啟動訊號。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的用於電源轉換器的控制電路及控制方法，其能藉由零電流偵測電路，使具有多組整流路徑之電源轉換器的整流開關能各別決定導通時間。不僅可克服個別整流迴路的元件誤差所造成的整流開關導通時間不同外，亦可達到個整流元件可零電壓開啟與零電流截止的功能，使電源轉換器的整體效率最佳化。
此外，在確保電源轉換器的所有整流路徑均完成零電流截止後，調整電源轉換器之開關訊號觸發時機來達成轉換器輸出阻抗之調變，達成輸出可調壓，並聯輸出可均流的功能。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
Vin:輸入端 Vout:輸出端 RS1、RS2:諧振槽 Q1~Q12、Q1’ ~Q8’:開關 Φ1:第一模式 Φ2:第二模式 CR1、CR2、C1、C2:諧振電容 LR1、LR2、L01、L02:諧振電感 CF1、Cm1:非諧振電容 1:控制電路 SW1:第一開關控制電路 ZCD1:第一零電流偵測電路 ZCD2:第二零電流偵測電路 OFFC1:第一開關關斷偵測器 TMC:調變時間計算模組 SW2:第二開關控制電路 ZCD3:第三零電流偵測電路 ZCD4:第四零電流偵測電路 OFFC2:第二開關關斷偵測器 t、t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6:時間 VGS1~VGS12、VGS1’ ~VGS8’:開關訊號 L1:第一諧振路徑 i1:第一諧振電流 L2:第二諧振路徑 i2:第二諧振電流 L3:第三諧振路徑 i3:第三諧振電流 L4:第四諧振路徑 i4:第四諧振電流 ISD7、ISD9、ISD11、ISD12、ISD3’、ISD7’、 ISD1’、 ISD5’:開關電流 MT1:第一調變時間 MT2:第二調變時間 FB:回授電路 CU1:第一計算單元 CU2:第二計算單元 CU3:第三計算單元 PS:相移器 Phase:相移量 Cout:輸出電容 Rout:輸出電阻 TMT:總調變時間
圖1為根據本發明第一實施例的用於電源轉換器的控制電路的功能方塊圖。
圖2爲根據本發明第一實施例的電源轉換器的電路佈局圖。
圖3爲根據本發明第一實施例的開關時序圖。
圖4為根據本發明第二實施例的用於電源轉換器的控制電路的功能方塊圖。
圖5爲根據本發明第二實施例的電源轉換器的電路佈局圖。
圖6爲根據本發明第二實施例的開關時序圖。
1:控制電路
SW1:第一開關控制電路
SW2:第二開關控制電路
ZCD1:第一零電流偵測電路
ZCD2:第二零電流偵測電路
TMC:調變時間計算模組
ZCD3:第三零電流偵測電路
ZCD4:第四零電流偵測電路
OFFC1:第一開關關斷偵測器
OFFC2:第二開關關斷偵測器
FB:回授電路
CU1:第一計算單元
CU2:第二計算單元

Claims (10)

  1. 一種用於電源轉換器的控制方法，其中該電源轉換器包括設置在一輸入端及一輸出端之間的多個諧振槽及多個開關，其中該些開關係分別對應於一第一模式及一第二模式，且該輸入端係接收一輸入電壓，該控制方法包括： 配置一第一開關控制電路在該第一模式下，控制對應該第一模式的多個開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第一諧振路徑的一第一諧振電流及沿着一第二諧振路徑的一第二諧振電流，其中該些開關包括位在該第一諧振路徑上的一第一整流開關及位在該第二諧振路徑上的一第二整流開關； 配置一第一零電流偵測電路偵測該第一整流開關上的該第一諧振電流，當偵測到該第一諧振電流到達電流零點時輸出一第一電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第一整流開關關斷； 配置一第二零電流偵測電路偵測該第二整流開關上的該第二諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第二電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第二整流開關關斷； 配置一第一開關關斷偵測器偵測該第一整流開關及該第二整流開關是否均關斷，並在該第一整流開關及該第二整流開關均關斷時，輸出一第一調變時間計算訊號； 配置一調變時間計算模組，響應於接收到該第一調變時間計算訊號，依據來自該輸出端的一回授電壓計算一第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該第一調變時間後輸出一第二模式啟動訊號； 配置一第二開關控制電路，響應於接收到該第二模式啟動訊號，控制對應該第二模式的該些開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第三諧振路徑的一第三諧振電流及沿着一第四諧振路徑的一第四諧振電流，其中該些開關包括位在該第三諧振路徑上的一第三整流開關及位在該第四諧振路徑上的一第四整流開關； 配置一第三零電流偵測電路偵測該第三整流開關上的該第三諧振電流，當偵測到該第三諧振電流到達電流零點時輸出一第三電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第一整流開關關斷； 配置一第四零電流偵測電路偵測該第四整流開關上的該第四諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第四電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第四整流開關關斷； 配置一第二開關關斷偵測器偵測該第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷，並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號； 配置該調變時間計算模組，響應於接收到該第二調變時間計算訊號，依據該回授電壓計算一第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，且經過該第二調變時間後輸出一第一模式啟動訊號。
  2. 如請求項1所述的用於電源轉換器的控制方法，更包括： 配置該第一開關控制電路，響應於接收到該第一調變時間計算訊號，控制對應該第一模式的該些開關中，該第一整流開關及該第二整流開關以外的該些開關在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後的該第一調變時間內關斷。
  3. 如請求項1所述的用於電源轉換器的控制方法，更包括： 配置該第二開關控制電路，響應於接收到該第二調變時間計算訊號，控制對應該第二模式的該些開關中，該第三整流開關及該第四整流開關以外的該些開關在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後的該第二調變時間內關斷。
  4. 如請求項1所述的用於電源轉換器的控制方法，其中該調變時間計算模組包括一第一計算單元及一第二計算單元，且該控制方法更包括： 配置該第一計算單元，響應於接收到該第一調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該調變時間後輸出該第二模式啟動訊號； 配置該第二計算單元，響應於接收到該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，經過該第二調變時間後輸出該第一模式啟動訊號。
  5. 如請求項1所述的用於電源轉換器的控制方法，其中該調變時間計算模組包括一第三計算單元及一相移器，且該控制方法更包括： 配置該第三計算單元，響應於接收到該第一調變時間計算訊號或該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算一總調變時間，並對應產生一時間調變訊號；以及 配置該相移器，響應於接收到該調變時間訊號，依據該總調變時間的二分之一對該調變時間訊號進行相移產生一相移後調變時間訊號，並分別以該調變時間訊號及該相移後調變時間訊號作爲該第二模式啟動訊號及該第一模式啟動訊號而輸出。
  6. 一種用於電源轉換器的控制電路，其中該電源轉換器包括設置在一輸入端及一輸出端之間的多個諧振槽及多個開關，其中該些開關係分別對應於一第一模式及一第二模式，且該輸入端係接收一輸入電壓，該控制電路包括： 一第一開關控制電路，經配置以在該第一模式下，控制對應該第一模式的多個開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第一諧振路徑的一第一諧振電流及沿着一第二諧振路徑的一第二諧振電流，其中該些開關包括位在該第一諧振路徑上的一第一整流開關及位在該第二諧振路徑上的一第二整流開關； 一第一零電流偵測電路，經配置以偵測該第一整流開關上的該第一諧振電流，當偵測到該第一諧振電流到達電流零點時輸出一第一電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第一整流開關關斷； 一第二零電流偵測電路，經配置以偵測該第二整流開關上的該第二諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第二電流零點訊號以使該第一開關控制電路控制該第二整流開關關斷； 一第一開關關斷偵測器，經配置以偵測該第一整流開關及該第二整流開關是否均關斷，並在該第一整流開關及該第二整流開關均關斷時，輸出一第一調變時間計算訊號； 一調變時間計算模組，經配置以響應於接收到該第一調變時間計算訊號，依據來自該輸出端的一回授電壓計算一第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該第一調變時間後輸出一第二模式啟動訊號； 一第二開關控制電路，經配置以響應於接收到該第二模式啟動訊號，控制對應該第二模式的該些開關導通，以通過該些諧振槽分別形成沿着一第三諧振路徑的一第三諧振電流及沿着一第四諧振路徑的一第四諧振電流，其中該些開關包括位在該第三諧振路徑上的一第三整流開關及位在該第四諧振路徑上的一第四整流開關； 一第三零電流偵測電路，經配置以偵測該第三整流開關上的該第三諧振電流，當偵測到該第三諧振電流到達電流零點時輸出一第三電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第一整流開關關斷； 一第四零電流偵測電路，經配置以偵測該第四整流開關上的該第四諧振電流，當偵測到該第二諧振電流到達電流零點時輸出一第四電流零點訊號以使該第二開關控制電路控制該第四整流開關關斷； 一第二開關關斷偵測器，經配置以偵測該第三整流開關及該第四整流開關是否均關斷，並在該第三整流開關及該第四整流開關均關斷時，輸出一第二調變時間計算訊號； 其中該調變時間計算模組更經配置以響應於接收到該第二調變時間計算訊號，依據該回授電壓計算一第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，且經過該第二調變時間後輸出一第一模式啟動訊號。
  7. 如請求項6所述的用於電源轉換器的控制電路，其中該第一開關控制電路更經配置以響應於接收到該第一調變時間計算訊號，控制對應該第一模式的該些開關中，該第一整流開關及該第二整流開關以外的該些開關在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後的該第一調變時間內關斷。
  8. 如請求項6所述的用於電源轉換器的控制電路，其中該第二開關控制電路更經配置以響應於接收到該第二調變時間計算訊號，控制對應該第二模式的該些開關中，該第三整流開關及該第四整流開關以外的該些開關在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後的該第二調變時間內關斷。
  9. 如請求項6所述的用於電源轉換器的控制電路，其中該調變時間計算模組包括一第一計算單元及一第二計算單元，且該第一計算單元經配置以響應於接收到該第一調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第一調變時間，並在該第一整流開關及該第二整流開關關斷後，經過該調變時間後輸出該第二模式啟動訊號， 該第二計算單元經配置以響應於接收到該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算該第二調變時間，並在該第三整流開關及該第四整流開關關斷後，經過該第二調變時間後輸出該第一模式啟動訊號。
  10. 如請求項6所述的用於電源轉換器的控制電路，其中該調變時間計算模組包括一第三計算單元及一相移器，且該第三計算單元經配置以響應於接收到該第一調變時間計算訊號或該第二調變時間計算訊號時，依據該回授電壓計算一總調變時間，並對應產生一時間調變訊號， 其中該相移器經配置以響應於接收到該調變時間訊號，依據該總調變時間的二分之一對該調變時間訊號進行相移產生一相移後調變時間訊號，並分別以該調變時間訊號及該相移後調變時間訊號作爲該第二模式啟動訊號及該第一模式啟動訊號而輸出。
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