TWI777826B - 用於電源供應電路之具有節電模式的控制電路 - Google Patents

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Abstract

一種控制電路，用以控制一電源供應電路以供電予具有一通訊電路的一系統裝置，該控制電路包含：一脈寬調變(PWM, pulse width modulation)控制器，用以切換該電源供應電路的一變壓器而產生一第一輸出電壓；一切換電容式轉換器，用以轉換該第一輸出電壓而產生一第二輸出電壓；其中該第二輸出電壓用以供電予該通訊電路，該通訊電路產生一節電訊號以控制該PWM控制器及該切換電容式轉換器，其中當該節電訊號致能時，該第一輸出電壓降低，且該切換電容式轉換器的一占空比增加。

Description

用於電源供應電路之具有節電模式的控制電路
本發明係有關於用於電源供應電路的控制電路，特定而言係有關於具有節電模式的控制電路，其所控制的電源供應電路用以供電於具有通訊電路的系統裝置。
與本案相關的先前技術有美國專利申請US 63/121857以及台灣專利申請110117300。
圖1顯示一先前技術的電源供應電路，電源供應電路1000用以產生一輸出電壓Vo，用以供電予一系統裝置，在一操作模式下，當系統裝置內的主裝置操作時，輸出電壓Vo較高，而在一節電模式下，系統裝置中僅剩例如通訊電路仍須操作，因此可將輸出電壓Vo降低，然而由於輸出電壓Vo的變化範圍可能非常大(例如3V~48V)，這會使得實際供電予通訊電路的低壓差穩壓器40難以設計，且電源轉換效率不佳。
有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種嶄新的電源供應電路與其中的控制電路與混合式(hybrid)電源轉換電路，可同時降低成本與電路尺寸。
於一觀點中，本發明提供一種控制電路，用以控制一電源供應電路以供電予具有一通訊電路的一系統裝置，該控制電路包含：一脈寬調變(PWM, pulse width modulation)控制器，用以切換該電源供應電路的一變壓器而產生一第一輸出電壓；以及一切換電容式轉換器，用以轉換該第一輸出電壓而產生一第二輸出電壓；其中該第二輸出電壓用以供電予該通訊電路，該通訊電路產生一節電訊號以控制該PWM控制器及該切換電容式轉換器，其中當該節電訊號致能時，該第一輸出電壓降低，且該切換電容式轉換器的一占空比增加。
於一實施例中，該控制電路更包含一輸出電壓控制器，用以產生一第一控制訊號及一第二控制訊號，該第一控制訊號用以調節該第一輸出電壓，該第二控制訊號用以控制該第二輸出電壓。
於一實施例中，該切換電容式轉換器為具有低於50%的占空比之降壓型轉換器。
於一實施例中，當該節能訊號致能時，該切換電容式轉換器之切換頻率降低。
於一實施例中，該第一輸出電壓之位準高於該第二輸出電壓之位準。
於一實施例中，當該節能訊號致能時，該第一輸出電壓之位準為該第二輸出電壓之位準的兩倍。
於一實施例中，當該電源供應電路之輸出負載降低時，該PWM控制器之切換頻率降低。
於一實施例中，該切換電容式轉換器係操作於不連續導通模式。
於一實施例中，該控制電路更包含一同步整流器，用以產生該第一輸出電壓。
於一實施例中，當該節能訊號致能時，該切換電容式轉換器之占空比接近於50%。
於一實施例中，該控制電路更包含一低壓差穩壓器，用以轉換該第二輸出電壓而產生一穩壓電源以用於供電予該通訊電路。
於一實施例中，該輸出電壓控制器包含一第一誤差放大器及一第二誤差放大器，該第一誤差放大器耦接該第一輸出電壓，用以產生該第一控制訊號，該第二誤差放大器耦接該第二輸出電壓，用以產生該第二控制訊號。
於一實施例中，當該節能訊號致能時，該第二誤差放大器為開路。
於一實施例中，該第一控制訊號係透過光耦合器耦接至該PWM控制器。
於一實施例中，該切換電容式轉換器包括：彼此耦接的一電感器、複數電容器以及複數開關；其中於該節電訊號禁能時，該複數開關用以切換該電感器、該複數電容器及該複數開關，使該切換電容式轉換器操作於一降壓型切換模式；其中於該節電訊號致能時，該複數開關用以切換該電感器、該複數電容器及該複數開關，使該切換電容式轉換器操作於一電容式電源轉換模式。
於一實施例中，該複數電容器包括一第一電容器以及一第二電容器，該複數開關包括一上橋開關、第二上橋開關、第一下橋開關以及第二下橋開關；其中該第一上橋開關及該第二上橋開關依序串聯於該第一輸出電壓與一切換節點之間，其中該第一上橋開關與該第二上橋開關彼此耦接於一上橋中間節點，該第一下橋開關及該第二下橋開關依序串聯於該接地電位與該切換節點之間，其中該第一下橋開關與該第二下橋開關彼此耦接於一下橋中間節點，該電感器耦接於該切換節點與該第二輸出電壓之間，該第一電容器耦接於該上橋中間節點與該下橋中間節點之間，該第二電容器耦接於第二輸出電壓。
於一實施例中，該第一上橋開關及該第二下橋開關根據一第一切換訊號，基於一切換週期以及一占空比而切換，其中該第二上橋開關及該第一下橋開關根據一第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換；其中於該節電訊號禁能時，該占空比小於50%；其中於該節電訊號致能時，該占空比實質上等於50%。
於一實施例中，該複數開關更包括一旁通開關，並聯於該電感器，其中於該節電訊號禁能時，該旁通開關不導通，其中於該節電訊號致能時，該旁通開關導通。
於一實施例中，該複數開關更包括一上橋輔助開關以及一下橋輔助開關，其中該上橋輔助開關耦接於該第二輸出電壓與該上橋中間節點之間，該下橋輔助開關耦接於該第二輸出電壓與該下橋中間節點之間；其中於該節電訊號禁能時，該上橋輔助開關及該下橋輔助開關不導通；其中於該節電訊號致能時，該第二上橋開關及該第二下橋開關為不導通。
於一實施例中，於該節電訊號禁能時，該第一上橋開關及該第二下橋開關根據一第一切換訊號，基於一切換週期以及一占空比而切換，其中該第二上橋開關及該第一下橋開關根據一第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，其中該占空比小於50%；其中於該節電訊號致能時，該第一上橋開關及該下橋輔助開關根據該第一切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，該上橋輔助開關、該第一下橋開關根據該第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，其中該占空比實質上等於50%。
於一實施例中，於該節電訊號禁能時，該第一上橋開關、該第二上橋開關、該第一下橋開關及該第二下橋開關基於一切換週期而切換該電感器與該複數電容器，以3階PWM進行電源轉換；其中於該節電訊號致能時，該第一上橋開關、該上橋輔助開關、該第一下橋開關及該下橋輔助開關基於該切換週期而切換該電感器與該複數電容器，以進行電容式電源轉換。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
圖2係為根據本發明之用以控制電源供應電路之控制電路的一較佳實施例(電源供應電路1002與控制電路500)。控制電路500包括脈寬調變(pulse width modulation, PWM)控制器50以及切換電容式轉換器(switching capacitor converter, SCC)200，PWM控制器50用以根據第一控制訊號S1而以脈寬調變方式控制電晶體20，以切換電源供應電路之變壓器10而轉換輸入電壓Vin以產生第一輸出電壓VO1。第一輸出電壓VO1例如用以供電予家用電器 (系統裝置60)，具體而言，第一輸出電壓VO1例如為用以驅動系統裝置中的馬達及/或用以控制繼電器等主要裝置(62)之電源。切換電容式轉換器200係用以根據第二控制訊號S2轉換第一輸出電壓VO1，而產生第二輸出電壓VO2。在一實施例中，第一輸出電壓VO1之位準係高於第二輸出電壓VO2之位準。輸出電壓控制器100係用以產生第一控制訊號S1及第二控制訊號S2，其分別用以調節第一輸出電壓VO1及控制切換電容式轉換器200。在一實施例中，控制電路500包括更包括低壓差穩壓器40，低壓差穩壓器40進一步轉換第二輸出電壓VO2提供穩壓電源(regulated power source)VCC至系統裝置60中的通訊電路61。通訊電路61透過其通用輸出入介面(GPIO)或透過例如UART(通用非同步收發器, universal asynchronous receiver/transmitter)或I 2C(積體電路間, inter-integrated circuit)之介面產生節能訊號SP。節能訊號SP耦接至輸出電壓控制器100，用以節約電源。在一實施例中，當用於節約電源之節能訊號SP致能時，第一輸出電壓VO1之位準可降低 。
電容器30與45分別為第一輸出電壓VO1與穩壓電源VCC之輸出濾波器。
請同時參閱圖3，圖3係為輸出電壓控制器100之較佳實施例。透過電阻器111及112，第一誤差放大器110係連接至第一輸出電壓VO1，藉此根據第一輸出電壓VO1產生第一控制訊號S1。第一誤差放大器110之參考電壓VRA或VRB可藉由節能訊號SP而選擇。因此，第一輸出電壓VO1之位準可透過節能訊號SP加以設定。第二誤差放大器120接收第二輸出電壓VO2，用以產生第二控制訊號S2。在一實施例中，比較器130用以比較一參考訊號(例如接地電位)與偏移訊號VD’而產生第三控制訊號S3，用以控制電晶體25。電晶體25係用作為同步整流器(SR)，用以產生具有較高效率之第一輸出電壓VO1。
繼續參閱圖3， 電阻115與電容器116則形成第一誤差放大器110的補償網路。反相器119與開關117, 118配置以根據節能訊號SP而選擇參考電壓VRA或VRB。電阻125與電容器126則形成第二誤差放大器120的補償網路。電流源135與電阻136用以偏移電晶體25之汲極電壓VD而產生偏移訊號VD’。
圖4係顯示PWM控制器50之切換頻率fpwm相對於第一控制訊號S1之位準的關係圖。當第一控制訊號S1之電壓位準VS1低於閾值VT1時，切換頻率隨著電壓位準VS1降低而降低。如前所述，第一控制訊號S1為第一輸出電壓VO1回授而產生之訊號。當電源供應電路之輸出負載降低時，第一控制訊號S1之位準亦降低。需說明的是，所述的電源供應電路之「輸出負載降低」係指例如系統裝置60的耗用功率或耗用電流降低。
圖5係為根據本發明之切換電容式轉換器之較佳實施例(切換電容式轉換器205)。圖6A及圖6B係根據本發明顯示切換電容式轉換器200之一較佳波形示意圖。如圖5所示，本實施例中，切換電容式轉換器205包括第一上橋開關Q1以及第二上橋開關Q2，依序串聯於第一輸出電壓VO1與切換節點LX之間，其中第一上橋開關Q1與第二上橋開關Q2彼此耦接於上橋中間節點NU。複數下橋開關包括第一下橋開關Q4以及第二下橋開關Q3，依序串聯於接地電位與切換節點LX之間，其中第一下橋開關Q4與第二下橋開關Q3彼此耦接於下橋中間節點NL。本實施例中，電感器L耦接於切換節點LX與第二輸出電壓VO2之間，而電容器CFY耦接於上橋中間節點NU與下橋中間節點NL之間。上述的第一上橋開關Q1、第二上橋開關Q2、第一下橋開關Q4以及第二下橋開關Q3，分別受控制於對應的控制訊號G1~G2、G4 ~G3。電容器C2耦接於第二輸出電壓VO2。
就一觀點而言，切換電容式轉換器205為包含了飛電容器(flying capacitor, 即CFY)的降壓型轉換器。同時參閱圖6A與圖6B，在一實施例中，切換電容式轉換器205操作於不連續導通模式(DCM, discontinuous conduction mode)，其最大的占空比係接近但低於50%。需說明的是，其最大占空比實質上可為50%，但考慮開關間為避免短路而保留的空滯時間(dead time)，則其最大的占空比係接近但低於50%。在一實施例中，可選地，可使電容器CFY之電容值等於電容器C2之電容值。
參閱圖6A，本實施例中，當前述節能訊號SP為禁能時，切換電容式轉換器205操作於降壓型切換模式，具體而言，於切換週期Ts的第一時段(t0~t1)期間，開關Q1及Q3由切換訊號P1所控制而導通，第一輸出電壓VO1透過電感L對電容器CFY及C2充電。電容器CFY及C2彼此串聯。於切換週期Ts的第二時段(t2~t3)期間，開關Q2及Q4由切換訊號P2所控制而導通，電容器CFY之電壓透過電感L對電容器C2進行充電。電容器CFY及C2係透過電感L而彼此並聯。
切換週期Ts係為切換電容式轉換器200之切換週期。占空比D係為切換電容式轉換器200之切換訊號P1及P2相對於切換週期Ts之占空比。Io2係為第二輸出電壓VO2之輸出電流。圖6A係顯示於降壓型切換模式中之切換電容式轉換器205之波形，其中第二控制訊號S2藉由控制切換訊號P1及P2之占空比D而調節第二輸出電壓VO2。如圖6A所示，當占空比D小於50%時，於占空比之外，例如t1~t2或t3~t4期間，開關Q1~Q4皆為不導通，由於電感電流仍為正電流，因此切換節點電壓Vsw由開關Q3與Q4的寄生二極體導通而降至0V附近。就一觀點而言，於本實施例的降壓型切換模式中，切換電容式轉換器205藉由前述的開關切換，使得電感L之一端切換於0.5*VO1與接地電位之間，且根據回授控制而調節占空比D，而調節所需的第二輸出電壓VO2至預設之位準。
在另一實施例中，可選地，如圖6A的t1~t2期間或t3~t4期間，可以控制開關Q3與Q4導通，以降低導通電阻而提高電源轉換效率。
圖6B係顯示當節能訊號SP致能時切換電容式轉換器205之波形。在一實施例中，當節能訊號SP致能時，切換電容式轉換器205操作於電容型切換模式，具體而言，切換電容式轉換器205之切換訊號P1及P2的占空比D將會增加，在一較佳實施例中，切換訊號P1及P2的占空比D將會增加至50%，但仍須保留空滯時間，以避免開關同時導通造成短路電流，因此占空比D會稍低於50%。此外，當第一輸出電壓VO1降低時，切換電容式轉換器205之切換訊號P1及P2的占空比D也會增加。當節能訊號SP致能時，第一輸出電壓VO1之位準將會被設定為第二輸出電壓VO2之位準(例如為3.3V)的兩倍，亦即第一輸出電壓VO1之位準會被設定為例如為6.6V，如圖6B所示，將顯著地減少電感L的切換電流iL(亦即電感電流)之漣波電流。因此，切換電容式轉換器205之功率損耗將會降低。
此外，在一實施例中，當節能訊號SP致能時，切換電容式轉換器205之切換週期Ts將會增加，亦即切換電容式轉換器205之切換頻率會降低，以降低切換損耗。
圖7係為根據本發明之用以控制切換電容式轉換器205之控制器的較佳實施例。本實施例中，振盪器215產生振盪訊號Sosc，其決定切換電容式轉換器200之切換頻率fpwm。時間延遲電路210提供用於節能訊號SP之時間延遲並產生延遲節能訊號SPD。當延遲節能訊號SPD致能時，振盪訊號Sosc之頻率會降低。振盪訊號Sosc係耦接訊號產生器220，用以產生斜坡訊號RMP、空滯時間訊號SDT及除頻訊號SB，具體而言，除頻訊號SB的頻率為振盪訊號Sosc的1/2。
請同時參閱圖8，圖8係顯示訊號產生器220之波形。振盪訊號Sosc之上升邊緣產生空滯時間訊號SDT，本實施例中，空滯時間訊號SDT為負脈衝。空滯時間訊號SDT之上升緣會改變除頻訊號SB之狀態。空滯時間訊號SDT進一步用以產生斜坡訊號RMP。空滯時間訊號SDT之上升緣觸發正反器230的設定狀態。電感電流訊號ViL與斜坡訊號RMP之總和係耦接至比較器235之輸入端，以與第二控制訊號S2相比較，而於比較器235之輸出端產生重置訊號予正反器230。比較器235之輸出端係連接至正反器230，以重置正反器230。或閘250係根據正反器230之輸出及延遲節能訊號SPD而產生占空比調整訊號SA。當切換電容式轉換器200操作於降壓型切換模式下(即前述節能訊號SP為禁能時)期間，占空比調整訊號SA係根據第二控制訊號S2調整切換訊號P1、P2之占空比D。當節能訊號SP致能時，占空比調整訊號SA將會被設定為高電位，第二誤差放大器120及第二控制訊號S2因此於第二輸出電壓VO2之回授控制中為開路。占空比調整訊號SA、除頻訊號SB及空滯時間訊號SDT係連接至及閘260，用以產生訊號P1。除頻訊號SB進一步透過反相器265耦接至及閘270，除頻訊號SB及空滯時間訊號SDT亦連接至及閘270，用以產生訊號P2。藉此，當節能訊號SP致能時，訊號P1與訊號P2的占空比根據除頻訊號SB而決定，亦即50%。空滯時間訊號SDT提供切換訊號P1及P2之間的空滯時間TDT。
圖9係根據本發明之一實施例顯示一切換電容式轉換器之電路示意圖。本實施例的切換電容式轉換器209與圖5的實施例類似，其差別在於，切換電容式轉換器209更包括一旁通開關Qb，當節能訊號SP致能時，旁通開關Qb受控制為導通，以避免例如負載暫態變化時可能造成的振盪。
圖10係根據本發明之一實施例顯示一切換電容式轉換器之電路示意圖(切換電容式轉換器2010)。切換電容式轉換器2010與圖5的實施例相似，其差別在於，切換電容式轉換器2010更包括上橋輔助開關Q5與下橋輔助開關Q6，本實施例中，上橋輔助開關Q5耦接於第二輸出電壓VO2與上橋中間節點NU之間，下橋輔助開關Q6耦接於第二輸出電壓VO2與下橋中間節點NL之間，而電容器CF耦接於上橋中間節點NU與下橋中間節點NL之間。上述的上橋輔助開關Q5與下橋輔助開關Q6分別受控制於對應的控制訊號G5以及G6。
在一實施例中，控制訊號G5為節能訊號SP與切換訊號P2的及運算結果，控制訊號G6為節能訊號SP與切換訊號P1的及運算結果，另一方面，控制訊號G2為節能訊號SP之反相與切換訊號P2的及運算結果，控制訊號G3為節能訊號SP之反相與切換訊號P1的及運算結果。同時參閱圖6A與圖6B，本實施例中，當節能訊號SP為致能時，第二上橋開關Q2與第二下橋開關Q3為不導通，而上橋輔助開關Q5依照如圖6B所示的切換訊號P2而切換，下橋輔助開關Q6則依照如圖6B所示的切換訊號P1而切換。另一方面，當節能訊號SP為禁能時，上橋輔助開關Q5與下橋輔助開關Q6為不導通，而第二上橋開關Q2依照如圖6A所示的切換訊號P2而切換，第二下橋開關Q3則依照如圖6A所示的切換訊號P1而切換。藉此，除了可避免負載暫態變化時可能造成的振盪之外，還可進一步提高重載時的電源轉換效率。
在一實施例中，當切換電容式轉換器(205, 209, 2010)操作於降壓型切換模式時(節能訊號SP為禁能)，可選地，可進行3階PWM切換，具體而言，本實施例中，切換電容式轉換器以一切換週期重複切換，於切換週期的第一時段，第一上橋開關Q1與第二下橋開關Q3導通，第二上橋開關Q2與第一下橋開關Q4不導通，且於切換週期的第二時段，第一下橋開關Q4與第二下橋開關Q3導通，第一上橋開關Q1與第二上橋開關Q2不導通，且於切換週期的第三時段，第二上橋開關Q2與第一下橋開關Q4導通，第一上橋開關Q1與第二下橋開關Q3不導通，且於切換週期的第四時段，第一上橋開關Q1與第二上橋開關Q2導通，第一下橋開關Q4與第二下橋開關Q3不導通，藉此切換節點LX的電壓週期性地切換於第一輸出電壓VO1、接地電位以及0.5*VO1等3個不同的電壓位階之間，以達成3階PWM電源轉換。
另一方面，本實施例中，當節能訊號SP為致能時，第二上橋開關Q2與第二下橋開關Q3為不導通，而第一上橋開關Q1及下橋輔助開關Q6則依照如圖6B所示的切換訊號P1而切換，第一下橋開關Q4及上橋輔助開關Q5依照如圖6B所示的切換訊號P2而切換，藉此進行電容式電源轉換。
就一觀點而言，圖9與圖10的實施例中，當節能訊號SP致能時，切換電容式轉換器209, 2010僅以電容器CFY與電容器C2，以電容充放電的方式進行電容式電源轉換。
圖11係為根據本發明之用以控制電源供應電路之控制電路之另一較佳實施例。本實施例相似於圖2之實施例，本實施例的控制電路500’中，第一控制訊號S1係透過光耦合器90耦接至PWM控制器55。電源供應電路之一次側電路及二次側電路係電氣隔離。
本發明如上所述提供了一種用以控制電源供應電路之控制電路，其可藉由控制切換電容式轉換器中開關的導通占空比，而使得切換電容式轉換器操作於降壓型切換模式(即前述節能訊號SP為禁能時)，或是電容式切換模式(即前述節能訊號SP致能時)，於降壓型切換模式中，切換電容式轉換器可根據占空比而調整電感電流之充放電，進而調節第二輸出電壓VO2。另一方面，當節能訊號SP致能時，可使得切換電容式轉換器操作於電容式切換模式中，藉此可降低電感器L的漣波電流，提高電源轉換效率。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之最廣的權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用，舉例而言，兩個或以上之實施例可以組合運用，而一實施例中之部分組成亦可用以取代另一實施例中對應之組成部件。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
10:變壓器 100:輸出電壓控制器 1000:電源供應電路 110:第一誤差放大器 111, 112:電阻器 116:電容器 117, 118:開關 119:反相器 120:第二誤差放大器 130:比較器 135:電流源 136:電阻 20:電晶體 200, 205, 209, 2010:切換電容式轉換器 210:時間延遲電路 215:振盪器 220:訊號產生器 230:正反器 235:比較器 25:電晶體 250:或閘 260, 270:及閘 30, 45:電容器 40:低壓差穩壓器 50, 55:PWM控制器 500, 500’:控制電路 60:系統裝置 61:通訊電路 90:光耦合器 C2:電容器 CFY:電容器 D:占空比 G1~G6:控制訊號 fpwm:切換頻率 iL:切換電流 L:電感 LX:切換節點 NU, NL:節點 Q1~Q6:開關 Qb, QU, QL:開關 S1:第一控制訊號 S2:第二控制訊號 S3:第三控制訊號 SA:占空比調整訊號 SB:除頻訊號 SDT:空滯時間訊號 Sosc:振盪訊號 SP:節能訊號 SPD:延遲節能訊號 TDT:空滯時間 Ts:切換週期 t0~t4:時點 P1, P2:切換訊號 RMP:斜坡訊號 VCC:穩壓電源 VD’:偏移訊號 Vo:輸出電壓 VO1:第一輸出電壓 VO2:第二輸出電壓 VRA, VRB:參考電壓 VS1:電壓位準 Vsw:切換節點電壓 VT1:閾值
圖1係顯示一先前技術的電源供應電路。
圖2係根據本發明之一實施例顯示一用以控制電源供應電路之控制電路之電路示意圖。
圖3係根據本發明之另一實施例顯示用以控制電源供應電路之一控制電路之電路示意圖。
圖4係根據本發明之一實施例顯示用以控制電源供應電路之一控制電路之切換頻率特性曲線圖。
圖5係根據本發明之一實施例顯示一切換電容式轉換器之電路示意圖。
圖6A, 圖6B係對應於圖2, 圖5之實施例的操作波形示意圖。
圖7係根據本發明之一實施例顯示用以控制切換電容式轉換器之一控制器的電路示意圖。
圖8係根據本發明之一實施例顯示訊號產生器之操作波形圖。
圖9係根據本發明之一實施例顯示一切換電容式轉換器之電路示意圖。
圖10係根據本發明之一實施例顯示一切換電容式轉換器之電路示意圖。
圖11係根據本發明之一實施例顯示一用以控制電源供應電路之控制電路之電路示意圖。
10:變壓器
100:輸出電壓控制器
1000,1002:電源供應電路
20:電晶體
200:切換電容式轉換器
25:電晶體
30,45:電容器
40:低壓差穩壓器
50:PWM控制器
500:控制電路
60:系統裝置
61:通訊電路
62:主要裝置
C2:電容器
SP:節能訊號
VCC:穩壓電源
Vin:輸入電壓
VO1:第一輸出電壓
VO2:第二輸出電壓

Claims (21)

  1. 一種控制電路，用以控制一電源供應電路以供電予具有一通訊電路的一系統裝置，該控制電路包含： 一脈寬調變(PWM, pulse width modulation)控制器，用以切換該電源供應電路的一變壓器而產生一第一輸出電壓；以及 一切換電容式轉換器，用以轉換該第一輸出電壓而產生一第二輸出電壓； 其中該第二輸出電壓用以供電予該通訊電路，該通訊電路產生一節電訊號以控制該PWM控制器及該切換電容式轉換器，其中當該節電訊號致能時，該第一輸出電壓降低，且該切換電容式轉換器的一占空比增加。
  2. 如請求項1所述之控制電路，更包含一輸出電壓控制器，用以產生一第一控制訊號及一第二控制訊號，該第一控制訊號用以調節該第一輸出電壓，該第二控制訊號用以控制該第二輸出電壓。
  3. 如請求項1所述之控制電路，其中該切換電容式轉換器為具有低於50%的占空比之降壓型轉換器。
  4. 如請求項1所述之控制電路，其中當該節能訊號致能時，該切換電容式轉換器之切換頻率降低。
  5. 如請求項1所述之控制電路，其中該第一輸出電壓之位準高於該第二輸出電壓之位準。
  6. 如請求項1所述之控制電路，其中當該節能訊號致能時，該第一輸出電壓之位準為該第二輸出電壓之位準的兩倍。
  7. 如請求項1所述之控制電路，其中當該電源供應電路之輸出負載降低時，該PWM控制器之切換頻率降低。
  8. 如請求項1所述之控制電路，其中該切換電容式轉換器係操作於不連續導通模式。
  9. 如請求項1所述之控制電路，更包含一同步整流器，用以產生該第一輸出電壓。
  10. 如請求項1所述之控制電路，其中當該節能訊號致能時，該切換電容式轉換器之占空比接近於50%。
  11. 如請求項1所述之控制電路，更包含一低壓差穩壓器，用以轉換該第二輸出電壓而產生一穩壓電源以用於供電予該通訊電路。
  12. 如請求項2所述之控制電路，其中該輸出電壓控制器包含一第一誤差放大器及一第二誤差放大器，該第一誤差放大器耦接該第一輸出電壓，用以產生該第一控制訊號，該第二誤差放大器耦接該第二輸出電壓，用以產生該第二控制訊號。
  13. 如請求項13所述之控制電路，其中當該節能訊號致能時，該第二誤差放大器為開路。
  14. 如請求項2所述之控制電路，其中該第一控制訊號係透過光耦合器耦接至該PWM控制器。
  15. 如請求項3所述之控制電路，其中該切換電容式轉換器包括： 彼此耦接的一電感器、複數電容器以及複數開關； 其中於該節電訊號禁能時，該複數開關用以切換該電感器、該複數電容器及該複數開關，使該切換電容式轉換器操作於一降壓型切換模式； 其中於該節電訊號致能時，該複數開關用以切換該電感器、該複數電容器及該複數開關，使該切換電容式轉換器操作於一電容式電源轉換模式。
  16. 如請求項15所述之控制電路，其中該複數電容器包括一第一電容器以及一第二電容器，該複數開關包括一上橋開關、第二上橋開關、第一下橋開關以及第二下橋開關； 其中該第一上橋開關及該第二上橋開關依序串聯於該第一輸出電壓與一切換節點之間，其中該第一上橋開關與該第二上橋開關彼此耦接於一上橋中間節點，該第一下橋開關及該第二下橋開關依序串聯於該接地電位與該切換節點之間，其中該第一下橋開關與該第二下橋開關彼此耦接於一下橋中間節點，該電感器耦接於該切換節點與該第二輸出電壓之間，該第一電容器耦接於該上橋中間節點與該下橋中間節點之間，該第二電容器耦接於第二輸出電壓。
  17. 如請求項16所述之控制電路，其中該第一上橋開關及該第二下橋開關根據一第一切換訊號，基於一切換週期以及一占空比而切換，其中該第二上橋開關及該第一下橋開關根據一第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換； 其中於該節電訊號禁能時，該占空比小於50%； 其中於該節電訊號致能時，該占空比實質上等於50%。
  18. 如請求項16所述之控制電路，其中該複數開關更包括一旁通開關，並聯於該電感器，其中於該節電訊號禁能時，該旁通開關不導通，其中於該節電訊號致能時，該旁通開關導通。
  19. 如請求項16所述之控制電路，其中該複數開關更包括一上橋輔助開關以及一下橋輔助開關，其中該上橋輔助開關耦接於該第二輸出電壓與該上橋中間節點之間，該下橋輔助開關耦接於該第二輸出電壓與該下橋中間節點之間； 其中於該節電訊號禁能時，該上橋輔助開關及該下橋輔助開關不導通； 其中於該節電訊號致能時，該第二上橋開關及該第二下橋開關為不導通。
  20. 如請求項19所述之控制電路，其中於該節電訊號禁能時，該第一上橋開關及該第二下橋開關根據一第一切換訊號，基於一切換週期以及一占空比而切換，其中該第二上橋開關及該第一下橋開關根據一第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，其中該占空比小於50%； 其中於該節電訊號致能時，該第一上橋開關及該下橋輔助開關根據該第一切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，該上橋輔助開關、該第一下橋開關根據該第二切換訊號，基於該切換週期以及該占空比而切換，其中該占空比實質上等於50%。
  21. 如請求項19所述之控制電路，其中於該節電訊號禁能時，該第一上橋開關、該第二上橋開關、該第一下橋開關及該第二下橋開關基於一切換週期而切換該電感器與該複數電容器，以3階PWM進行電源轉換； 其中於該節電訊號致能時，該第一上橋開關、該上橋輔助開關、該第一下橋開關及該下橋輔助開關基於該切換週期而切換該電感器與該複數電容器，以進行電容式電源轉換。
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