TWI792036B - 切換式電力轉換器、及用於控制其之方法及封裝積體電路 - Google Patents

切換式電力轉換器、及用於控制其之方法及封裝積體電路 Download PDF

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Abstract

切換式電力轉換器、及用於控制其之方法及封裝積體電路。實例方法包括：以一切換頻率切換該轉換器的一一次開關，該轉換器具有作用為具有一截止頻率的一低通濾波器的一回授電路，且該切換頻率的各循環包括一放電模式及在一峰電流通過一變壓器的一一次繞組時結束的一充電模式；在該切換期間，產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號；及在通過該一次繞組之電流的複數個各別峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義一平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。

Description

切換式電力轉換器、及用於控制其之方法及封裝積體電路
本申請案係關於切換式電力轉換器的技術領域，且具體而言係關於經配置以用於返馳操作的切換式電力轉換器。
切換模式電力供應器能用於藉由切換通過儲能元件(諸如，變壓器)的電流而從交流(AC)電壓產生直流(DC)電壓。切換的工作循環(及/或頻率)經控制以將輸出調節至期望位準(例如，輸出電壓或輸出電流)。兩種流行類型的隔離切換模式電力供應器係順向模式轉換器及返馳模式轉換器。
返馳式轉換器係基於經配置以用於返馳操作的變壓器。當電流經切換通過一次繞組時，該變壓器上的一次電流增加，將能量儲存在該變壓器內。當一次開關打開時，在順向偏壓整流器的二次繞組上感應到電壓。該二次繞組將電流供應至負載。控制器改變與一次繞組串聯的一次開關的導通及關斷時間以將輸出電壓調節至期望位準。
準諧振(quasi-resonant, QR)返馳式轉換器係可變切換頻率轉換器，其偵測變壓器去磁化及跨越一次開關之電壓的後續諧振「谷」，以判定下一切換循環將於何時開始。此操作因此係具有使一次開關的導通與谷同步之附加利益的不連續傳導操作模式，其可在導通轉變期間減少一次開關中的電力耗散。可將QR返馳式轉換器使用在離線AC-DC消費性應用中，因為QR返馳式轉換器提供使一次開關的導通電壓降低之具成本效益的隔離轉換。然而，為維持轉換器的良好性能，在針對效率設計時的權衡取捨包括：輸出漣波雜訊；穩定化；及電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)。
一個實例實施例係一種操作一返馳式轉換器的方法，該方法包含：以一切換頻率切換該返馳式轉換器的一一次開關，該返馳式轉換器具有一回授電路，該回授電路作用為具有一截止頻率的一低通濾波器，且該切換頻率的各循環包含在一峰電流通過一變壓器的一次繞組時結束的一充電模式、及一放電模式；在該切換期間，產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號；及在通過該一次繞組之電流的各別複數個峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義一平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
在該實例方法中，結束該複數個連續充電模式可進一步包含：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生一脈衝信號，其具有高於該截止頻率的一脈衝頻率；當該脈衝信號確立時，將該抖動信號加至該感測電流信號以建立一顫動電流信號；當該脈衝信號確立時，在該顫動電流信號與電流設定點信號相交時結束至少一些充電模式；當該脈衝信號解確立時，將該抖動信號加至一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號；及當該脈衝信號解確立時，在該感測電流信號與該顫動設定點信號相交時結束至少一些充電模式。在一些情形中，脈衝頻率係切換頻率的一半。
在該實例方法中，結束各充電模式可進一步包含：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生具有正峰及負峰的一脈衝信號，該脈衝信號具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率；以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；將該經修改抖動信號加至該感測電流信號以建立一顫動電流信號；及當該顫動電流信號與一電流設定點信號相交時，結束各充電模式。在一些情形中，脈衝頻率係切換頻率的一半。
在該實例方法中，結束各充電模式可進一步包含：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生具有正峰及負峰的一脈衝信號，該脈衝信號具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率；以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；將該經修改抖動信號加至一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號；及當該感測電流信號與該顫動設定點信號相交時，結束各充電模式。在一些情形中，脈衝頻率係切換頻率的一半。
在該實例方法中，結束各充電模式可進一步包含：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生一脈衝信號，其具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率；藉由在該脈衝信號確立時將該抖動信號加至該感測電流信號並在該脈衝信號解確立時從該感測電流信號減去該抖動信號而建立一顫動電流信號；及當該顫動電流信號與一電流設定點信號相交時，結束各充電模式。在一些情形中，脈衝頻率係切換頻率的一半。
其他實例實施例包括一種用於控制一返馳式轉換器的一一次側的封裝積體電路(packaged integrated circuit, IC)，該封裝IC包含：一閘極端子、一電流感測端子、一電壓感測端子、及一回授端子；一起始控制器，其定義耦接至該電壓感測端子的一感測輸入、及一起始輸出；一鎖存電路，其定義耦接至該起始輸出的一鎖存輸入、一重設輸入、及耦接至該閘極端子的一驅動輸出；一結束控制器，其定義耦接至該回授端子的一回授輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、耦接至該驅動輸出的一閘極輸入、及耦接至該鎖存電路的該重設輸入的一重設輸出。該起始控制器可經組態成以一切換頻率確立該閘極端子，以建立複數個連續充電模式。且該結束控制器可經組態以產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號。且該結束控制器可進一步經組態以藉由在各別複數個感測電流信號解確立該閘極端子而結束該複數個連續充電模式，該複數個感測電流信號藉由該電流感測端子感測，且其中該複數個感測電流信號定義一平均值，其中高於該平均值的感測電流信號定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的感測電流信號定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
在該實例封裝IC中，該結束控制器可進一步包含：一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上；一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出；一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出。該抖動控制器可經組態以選自包含下列之群組的至少一者：以該抖動信號修改該複數個感測電流值；以該抖動信號修改該電流設定點輸入上的一電流設定點信號；及在一第一充電模式中以該抖動信號修改該複數個感測電流值，及在一第二連續充電模式中修改該電流設定點信號。
在該實例封裝IC中，該結束控制器可進一步包含：一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上；一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出；一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出。該抖動控制器可經組態以：產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號；當該脈衝信號確立時，將該抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號以建立一顫動電流信號；及當該脈衝信號解確立時，將該抖動信號加至該回授輸入上的一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號。在一些情形中，抖動信號係一三角形波。
該實例封裝IC、該結束控制器可進一步包含：一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上；一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出；一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出。該抖動控制器可經組態以：產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號；以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；及將該經修改抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號以建立一顫動電流信號。
在該實例封裝IC中，該結束控制器可進一步包含：一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上；一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出；及一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出。該抖動控制器可經組態以：產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號；以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；及將該經修改抖動信號加至該回授輸入上的一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號。
在該實例封裝IC中，該結束控制器可進一步包含：一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上；一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出；及一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出。該抖動控制器可經組態以：產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號；藉由在該脈衝信號確立時將該抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號並在該脈衝信號解確立時從該感測電流信號減去該抖動信號而在該顫動感測輸出上建立一顫動電流信號。
其他實例實施例包括一種返馳式轉換器，其包含：一一次側及一二次側。該一次側可包含：一變壓器的一一次繞組；該變壓器之一輔助繞組；一一次場效電晶體(field effect transistor, FET)，其耦接至該一次繞組，該一次FET具有一閘極；一感測電阻器，其耦接在該一次FET與接地之間；一一次側控制器，其定義一閘極端子、一電流感測端子、一電壓感測端子、及一回授端子，該閘極端子耦接至該閘極，該電流感測端子耦接至定義在該一次FET與該感測電阻器之間的一感測節點，且該電壓感測端子耦接至該輔助繞組。該二次側可包含：一二次側整流器；該變壓器的一二次繞組，其耦接至該二次側整流器，該二次繞組經配置以用於返馳操作；一回授電路，其耦接至該返馳式轉換器的一輸出節點，且亦耦接至該一次側控制器的該回授端子，該回授電路實施具有一截止頻率的一低通濾波器。該一次側控制器可經組態以：以一切換頻率切換該一次FET，其中該切換頻率的各循環包含一放電模式及在一峰電流通過該一次繞組時結束的一充電模式；產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號；及在複數個各別峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義一平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
在該實例返馳式轉換器中，當該一次側控制器結束該複數個連續充電模式時，該一次側控制器可經組態以：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生一脈衝信號，其具有大於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率；當該脈衝信號確立時，將該抖動信號加至該感測電流信號以建立一顫動電流信號；當該脈衝信號解確立時，將該抖動信號加至一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號；當該脈衝信號確立時，在該顫動電流信號與該電流設定點信號相交時結束至少一些充電模式；及當該脈衝信號解確立時，在該感測電流信號與該顫動設定點信號相交時結束至少一些充電模式。
在該實例返馳式轉換器中，該一次側控制器可進一步包含：一起始控制器，其定義耦接至該電壓感測端子的一感測輸入、及一起始輸出；一鎖存電路，其定義耦接至該起始輸出的一鎖存輸入、一重設輸入、及耦接至該閘極端子的一驅動輸出；一結束控制器，其定義耦接至該回授端子的一回授輸入、及耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、耦接至該驅動輸出的一閘極輸入、及耦接至該鎖存電路的該重設輸入的一重設輸出。該起始控制器可經組態成以該切換頻率確立該閘極端子，以建立複數個連續充電模式。該結束控制器可經組態以產生該抖動信號。且該結束控制器可進一步經組態以藉由在各別複數個感測電流信號確立該重設輸出而結束該複數個連續充電模式，該複數個感測電流信號藉由該電流感測端子感測，且其中該複數個感測電流信號定義一平均值，其中高於該平均值的感測電流信號定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的感測電流信號定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
在該實例返馳式轉換器中，當該一次側控制器結束該複數個連續充電模式時，該一次側控制器可進一步經組態以：感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號；產生一脈衝信號，其具有大於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率；及藉由在該脈衝信號確立時將該抖動信號加至該感測電流信號並在該脈衝信號解確立時從該感測電流信號減去該抖動信號而建立一顫動電流信號。
下列討論係關於本發明的各種實施例。雖然此等實施例中之一或多者可係較佳的，所揭示的實施例不應理解為或以其他方式用作限制包括申請專利範圍的本揭露之範疇。此外，所屬技術領域中具有通常知識者將了解下列描述具有廣泛應用，且任何實施例的討論僅意欲作為該實施例的例示而非意欲暗示包括申請專利範圍之本揭露的範疇受到該實施例的限制。
至少一些實例實施例係關於操作準諧振(QR)返馳式轉換器的方法及系統。更具體而言，實例實施例建立或有效地實施經修改抖動信號，該經修改抖動信號具有抖動信號的屬性，該抖動信號具有抖動頻率，該抖動頻率低於表現如同低通濾波器之回授迴路的截止頻率。然而，經修改抖動信號具有高於回授迴路之截止頻率的有效頻率，使得所實施的抖動無法自身展現在輸出電壓中。實際的或有效的經修改抖動信號可幫助減少準諧振返馳式轉換器中的電磁干擾(EMI)。本說明書現在轉向根據實例實施例的實例返馳式轉換器。
圖1根據至少一些實施例顯示在來自QR轉換器的部分示意及部分方塊圖中。QR轉換器100(下文僅稱為「轉換器100」)包含一次側102，該一次側經由變壓器130與二次側104電流隔離。轉換器100包括橋式整流器110、輸入電容器120、變壓器130、一次場效電晶體(FET) 140、電流感測電阻器150、緩衝器電路160、諧振槽電容器170、二次電路175、電壓回授電路185、及一次側控制器(下文僅稱為「控制器190」)。各者將依次提出。
橋式整流器110係以方塊圖形式繪示，並可在橋式電路組態中包括一或多個二極體的配置，該橋式電路組態整流交流(AC)輸入電壓VIN 。橋式整流器110產生在信號節點112輸出的經整流AC波形。例如，橋式整流器110可提供全波經整流AC波形，且輸入電容器120使波形平滑。輸入電容器120具有連接至橋式整流器110之信號節點112的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。
變壓器130具有一次繞組132、二次繞組134、及輔助繞組136。一次繞組132具有連接至信號節點112的第一端、及第二端。二次繞組134具有第一端、及連接至二次接地的第二端。輔助繞組136具有第一端、及連接至一次接地的第二端。
實例電力轉換器具有繪示成一次FET 140的一次開關。亦可使用其他一次開關(例如，接面電晶體)。實例一次FET 140定義汲極、閘極、及源極，該汲極連接至一次繞組132之第二端。電流感測電阻器150具有連接至一次FET 140之源極的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。
緩衝器電路160包括電容器162、電阻器164、及二極體166。電容器162具有連接至信號節點112的第一端子、及第二端子。電阻器164具有連接至信號節點112的第一端子、及連接至電容器162之第二端子的第二端子。二極體166係PN接面二極體，該PN接面二極體具有連接至一次繞組132之第二端的陽極、及連接至電容器162及電阻器164之第二端子的陰極。在各充電模式結束時(於下文更詳細討論)，可將來自一次繞組132的電感器電流緩衝至緩衝器電路160中。
由於其設計及構造，一次FET 140在其汲極與源極之間具有寄生電容，且在某些操作條件下(於下文更詳細討論)，寄生電容隨電路的一次側102上的電感振盪。一次FET 140的寄生電容係繪示為電容器170，該電容器具有：第一端子，其連接至一次繞組132之第二端及一次FET 140之汲極；及第二端子，其連接至一次FET 140之源極。
二次電路175包括二極體172(或二次側整流器)、輸出電容器174、電阻器176、光二極體177、齊納二極體178、及負載179。二極體172具有連接至二次繞組134之第一端的陽極、及用於提供標示為「VOUT 」之輸出電壓的陰極。在其他情形中，二極體172係置換為主動、同步整流器，諸如由二次側控制器控制的FET。輸出電容器174具有連接至二極體172之陰極的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。
為調節輸出電壓VOUT ，輸出電壓係經由電阻器176、光二極體177、及齊納二極體178在二次側上感測。具體而言，電阻器176具有第一端子及第二端子，該第一端子連接至二極體172之陰極及輸出電容器174之第一端子。光二極體177具有陽極及陰極，該陽極連接至電阻器176之第二端子。齊納二極體178具有連接至光二極體177之陰極的陰極、及連接至二次接地的陽極。
返回至電力轉換器的一次側，零交叉偵測(zero crossing detection, ZCD)電路180包括電阻器181。電阻器181具有第一端子及第二端子，該第一端子連接至輔助繞組136之第一端。實例控制器190具有標示為「ZCD」(「ZCD」端子)的輸入端子，該輸入端子連接至電阻器181之第二端子。
電壓回授電路185耦接至轉換器100的輸出節點(例如，「VOUT 」)，且亦耦接至控制器190的回授端子(「FB」)。電壓回授電路185包括光電晶體186及電容器188。光電晶體186具有集極、光學地耦接至光二極體177的基極、及連接至一次接地的射極。光二極體177及光電晶體186共同係光耦合器的部分。電容器188具有連接至光電晶體186之集極的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。
實例控制器190進一步包括標示為「FB」(「FB」端子)的回授端子，該回授端子連接至電壓回授電路185。控制器190亦包括：標示為「CS」的電流感測端子，其連接至電流感測電阻器150之第一端子；及標示為「GATE」的閘極端子，其連接至一次FET 140之閘極。
在操作期間，實例轉換器100藉由在汲極電壓之振盪中偵測到的電壓谷內切換一次FET 140來提供具有低雜訊的AC-DC轉換。在QR返馳式轉換器中用於谷切換的諧振槽係藉由磁化一次繞組132的電感及一次FET 140的「集總」電容(在圖1中繪示成電容器170)而形成。「集總」電容包括在一次FET 140之汲極的寄生電容，其包括一次FET輸出電容(COSS )，且在一些實施例中包括離散電容器以調諧諧振。
轉換器100的切換循環可概念地分為二個模式：充電模式及放電模式。當控制器190確立閘極端子時，電壓經施加至一次FET 140的閘極，其繼而使電流能傳導通過一次繞組132，且因此將能量儲存在變壓器130中。在控制器190確立閘極端子的時間期間，轉換器100係在充電模式中。
由於在充電模式期間，二次整流器(此處採二極體172的實例形式)經反向偏壓，故在充電模式期間，電流流動通過一次繞組132，而非二次繞組134。能量儲存在一次繞組132的場中。
當控制器190解確立閘極端子時，一次FET 140之閘極上的電壓下降至低於閘極的臨限電壓，一次FET 140變成非導電的，且轉換器100進入放電模式。在放電模式期間，二次繞組134上之電壓的極性反轉，其順向偏壓二極體172且因此電流流動至輸出電容器174及負載179。
電壓回授電路185(「回授電路」)在控制器190之FB端子上形成回授信號。具體而言，光二極體177以與輸出電壓VOUT 成比例的速率產生光子。光電晶體108繼而隨所產生之光子的數目而變動地變得更導電或更不導電。由於電容器188的存在，故電壓回授電路185實施具有截止頻率(例如，半功率點，或3 dB點)的低通濾波器。在一些實例情形中，電壓回授電路185的截止頻率可係500 Hz至5 kHz。
ZCD回授電路180在控制器190上之ZCD端子上提供ZCD信號。為執行一次FET 140的QR導通，控制器190偵測發生在變壓器130的磁化電感與電容器170之間的諧振谷。亦即，在放電模式期間，當變壓器之場已塌陷時，諧振發生在變壓器130的磁化電感與電容器170之間(例如，建立峰及谷)。橫跨耦接至ZCD端子之輔助繞組136的電壓反映一次繞組132中的振盪，且在ZCD端子的信號使控制器190能識別「谷」，例如，諧振中的低電壓點。在偵測到「谷」後，控制器190接通一次FET 140以開始次一充電模式。
控制器190使用本文描述的技術確立閘極端子及控制何時導通一次FET 140。在一個實施例中，控制器190基於電流感測信號CS、ZCD信號、及回授信號FB判定閘極信號的脈衝寬度及操作頻率。
切換式電力轉換器的其中一個缺點係電雜訊。亦即，通過變壓器130的電流與電壓產生電磁干擾(EMI)場，該等電磁干擾場經過濾以符合產業所設定的各種EMI標準。一種減少轉換器之EMI曲線的解決方案包括在充電模式或放電模式之其中一者期間引入抖動信號。
由於QR返馳式轉換器的可變頻率本質，故在充電模式期間引入的抖動信號因為電壓回授電路185的表現如同低通濾波器而面臨各種挑戰。通過電壓回授電路185的抖動信號可由回授迴路調整有效地抵消。高於回授迴路之截止頻率的抖動信號在減少EMI上可能較不有效。
在一些解決方案中，增加充電模式期間所引入之抖動信號的頻率，以避免低通濾波器的效應。然而，由於較高的抖動頻率未對EMI提供許多利益，故此類解決方案不能良好地運作，且減少迴路調節頻寬對於許多切換模式電力供應器(switched mode power supply, SMPS)(諸如QR返馳式轉換器)並不實際。
根據實例實施例，一次FET 140的切換頻率受到其可實際地或有效地建立的經修改抖動信號所影響。在一個實施例中，控制器190產生脈衝信號，該脈衝信號具有大於回授電路之截止頻率之脈衝頻率，且控制器190產生抖動信號，該抖動信號具有形狀及低於回授電路之截止頻率之抖動頻率。控制器190實際地或有效地以抖動信號來振幅調變脈衝信號，以在轉換器100的操作期間建立經修改抖動信號，以幫助減少轉換器100的EMI曲線。
圖2(其包含圖2A及圖2B)繪示根據至少一些實施例的時序圖。圖2中的時間尺度不必然依比例。具體而言，圖2顯示繪製在對應時間軸上的數個信號，包括顯示實例驅動(DRV)信號的曲線圖202、顯示實例脈衝信號的曲線圖204、顯示實例抖動信號的曲線圖206、顯示實例經修改抖動信號的曲線圖208、及顯示通過複數個連續充電模式之過程之通過一次繞組之電流的複數個實例峰電流值的曲線圖210。
圖2的時序圖繪示數個充電模式期間的經修改抖動信號。具體而言，曲線圖202繪示標稱DRV信號，其中DRV信號的確立導致控制器190之GATE端子的確立(圖1)。例如，DRV信號在時間t1確立且在時間t2解確立。由t1及t2定義的時間期間係一個實例充電模式(例如，充電模式214)。當DRV信號再次確立時，連續充電模式在時間t4開始。
曲線圖204繪示根據各種實施例的調變或脈衝信號。實例脈衝信號係方波，該方波具有係DRV信號的頻率之一半的頻率。實例方波具有正分量及負分量或正峰及負峰二者，且以零伏特為中心。因此，對於實例脈衝信號的單一週期，一半的方波具有正值，而一半的方波具有負值。「正(positive)」或「負(negative)」的指定係任意的，但經選擇以描述脈衝信號的二個部分之間的關係，並一致地使用以避免混淆。繪示於曲線圖204中的脈衝信號僅係一個實例，且未意圖係限制性的。可使用任何週期波形。亦即，設想到在形狀、振幅、及頻率上有所不同的其他脈衝信號。此外，本文描述的技術同等地施用至不具有週期性的波形。
根據實例實施例，脈衝信號具有的頻率低於控制器190之切換頻率(例如，低於曲線圖202中的DRV信號)，但高於電壓回授電路185(圖1)之截止頻率。亦即，脈衝信號之頻率的下界係由回授迴路的高截止頻率定義。
曲線圖206中的實例抖動信號係具有跨越數個充電模式之週期的三角形波。因此，抖動信號的頻率低於脈衝信號的頻率。在各種實施例中，抖動信號的頻率低於電壓回授電路185(圖1)的截止頻率。亦即，由於抖動信號的低頻率，曲線圖206中的抖動信號將由表現如同低通濾波器的回授迴路偵測，或通過該回授迴路。
曲線圖206中的抖動信號僅係抖動信號的一個實例，且未意圖係限制性的。設想到在形狀、振幅、及頻率上有所不同的其他抖動信號。在實例實施例中，抖動信號可具有任何頻率，其包括完全在表現如同低通濾波器之回授迴路的可偵測帶寬(例如，低於截止頻率)內的頻率。
根據各種實施例且在概念上，曲線圖206中的抖動信號係藉由曲線圖204中的脈衝信號來調變，以建立曲線圖208中的經修改抖動信號218。在一個實例中，經修改抖動信號218係藉由以抖動信號(曲線圖206)來振幅調變脈衝信號(曲線圖204)而建立。經修改抖動信號218具有正分量及負分量二者。類似於脈衝信號，「正(positive)」或「負(negative)」的指定係任意的，但經選擇以描述經修改抖動信號的二個相鄰部分之間的關係，並一致地使用以避免混淆。
實際或概念上的脈衝單調變建立波形包絡線220a及220b，該等波形包絡線追蹤曲線圖206中之抖動信號的形狀。具體而言，波形包絡線220a在形狀及極性上追蹤抖動信號，而波形包絡線220b在形狀上追蹤抖動信號，但具有相反極性(例如，波形包絡線220b係反相三角形波)。波形包絡線220a或220b的其中一者的頻率追蹤抖動信號的頻率。
在實例充電模式214期間，經修改抖動信號218的第一部分222具有第一振幅及第一極性。通過一次繞組132(圖1)的峰電流係由第一振幅及第一極性控制。在實例充電模式214中，脈衝信號在時間t1與t2之間具有正極性，且經修改抖動信號在時間t1與t2之間追蹤抖動信號的振幅。
在連續充電模式216期間(例如，發生在時間t4與t5之間)，經修改抖動信號218的第二部分224具有第二振幅及第二極性。在第二充電模式216中通過一次繞組132(圖1)的峰電流係由第二振幅及第二極性控制。在實例充電模式216中，脈衝信號在時間t4與t5之間具有負極性，且經修改抖動信號在時間t4與t5之間追蹤抖動信號的振幅。換言之，第二極性的瞬間絕對值追蹤抖動信號的瞬間值。
經修改抖動信號的實際實施方案可以數種方式發生。實例實施方案顯示於圖3、圖4、圖5、及圖6中，且於下文更詳細討論。實際或有效的經修改抖動信號218在各充電模式期間修改通過一次繞組的峰電流。出於討論圖2之目的，考慮以下：在概念上，經修改抖動信號改變充電模式的電流設定點。由於DRV信號的頻率與脈衝信號的關係，在第一充電模式214期間，改變的效應係以抖動信號的振幅增加電流設定點，且在緊隨其後的充電模式216中，改變的效應係以抖動信號的振幅減少電流設定點。
實施經修改抖動信號的效應繪示於曲線圖210中。具體地說，沿著Y軸顯示在各別連續充電模式中發生的複數個峰電流值。峰電流值的第一子集定義呈抖動信號(曲線圖206)之形狀的第一包絡線250a，其反映抖動信號的極性及振幅或與該極性及振幅相同。峰電流值的第二子集定義亦呈抖動信號(曲線圖206)之形狀的第二包絡線250b，但該第二包絡線係反相的，亦即，該第二包絡線具有與抖動信號之極性相反的極性。
延伸在第一包絡線與第二包絡線之間的虛線定義複數個峰電流值的平均值230。相關於平均值230描述，高於平均值230的峰電流值定義第一包絡線250a，而低於平均值230的峰電流值定義第二包絡線250b。
具體地說，繪示於曲線圖210中的垂直線表示在各別充電模式期間通過一次繞組132的峰電流值。例如，在充電模式214(曲線圖202)期間，峰電流值232具有之值高於平均值230一量，該量基於經修改抖動信號。在實例充電模式216(曲線圖202)期間，峰電流值234具有之值低於平均值230一量，該量基於經修改抖動信號。實際或概念上的經修改電流信號建立顫動電流信號，且該顫動電流信號在各充電模式期間影響通過一次繞組132的峰電流值。
圖3顯示根據至少一些實施例之控制器190的方塊圖。具體而言，控制器190可包含單塊地建立在基材302上並密封在封裝內的一個更多電裝置；然而，控制器190的功能性可具現在多個基材上，該等基材共封裝並電耦接至彼此及各種端子。實例封裝積體電路(IC)定義閘極端子310(圖1中的「GATA」)、電流感測端子312(圖1中的「CS」)、回授端子314、及電壓感測端子316(圖1中的「ZCD」)。
控制器190的功能性可概念地，雖然不必然實體地，分成充電模式起始控制器304(下文簡稱「起始控制器304」)、充電模式結束控制器306(下文簡稱「結束控制器306」)、及鎖存電路308。實例起始控制器304定義耦接至電壓感測端子316的感測輸入318、及起始輸出320。
實例鎖存電路308定義耦接至起始輸出320的鎖存輸入322。鎖存電路308進一步定義重設輸入324及耦接至閘極端子310的驅動輸出326。在一些實施例中，驅動輸出326係經由驅動器電路327耦接至閘極端子310。
起始控制器304包含谷偵測電路335。在各放電模式期間，谷偵測電路335經組態以偵測在橫跨一次FET 140(圖1)之電壓振盪中的「谷」，該等電壓振盪係由一次繞組132(圖1)與藉由電容器170表示的電容之間的諧振所導致。當偵測到適當的谷時，起始控制器304確立起始輸出320。起始輸出320的確立在鎖存輸入322導致確立，其繼而傳播閘極端子310的確立。因此，起始控制器304經組態成以切換頻率確立閘極端子310，以建立複數個連續充電模式。
實例結束控制器306定義：耦接至電流感測端子312的電流感測輸入330；耦接至驅動輸出326的閘極輸入332；耦接至鎖存電路308之重設輸入324的重設輸出334；及耦接至該回授端子314的回授輸入328。結束控制器306經組態以在各別複數個感測電流值或感測電流信號結束複數個連續充電模式。感測電流值係經由耦接至電流感測輸入330的電流感測端子312感測。複數個感測電流值定義一平均值，其中感測電流值之一些高於平均值，且感測電流值之一些低於平均值，類似於曲線圖210中的說明。高於平均值的感測電流值定義呈抖動信號之形狀的包絡線，而低於平均值的感測電流值定義呈反相的抖動信號之形狀的包絡線。
實例結束控制器306經組態以產生具有形狀及抖動頻率的抖動信號。在一個實例中，抖動信號具有三角形波的形狀及低於切換頻率的抖動頻率。為產生抖動信號，實例結束控制器306進一步包括抖動信號電路336。抖動信號電路336定義抖動輸出340，且抖動信號電路336經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的抖動信號驅動至抖動輸出340上。
實例抖動控制器338定義閘極輸入332、電流感測輸入330、耦接至回授端子314的電流設定點輸入342(可能通過回授網路RFB 343)、耦接至抖動輸出340的抖動輸入350、及耦接至電流感測端子312的電流感測輸入330。抖動控制器338進一步定義顫動設定點輸出360及顫動感測輸出370。
實例結束控制器306亦定義比較器380，該比較器包括耦接至顫動設定點輸出360的第一輸入382、耦接至顫動感測輸出370的第二輸入384、及耦接至重設輸出334的比較輸出386。重設輸出334係耦接至鎖存電路308的重設輸入324。比較器380經組態以比較在第一輸入382及第二輸入384的信號，且當信號交叉時，確立重設輸出334。重設輸出334的確立導致重設輸入324的確立，其繼而解確立閘極端子310。因此，比較輸出386的確立解確立閘極端子310並結束各別充電模式。
抖動控制器338可經組態成以各種方式將信號提供至比較器380。在一個實例中，且如關於圖2所討論，抖動控制器338以基於提供至在抖動輸入350的抖動信號所建立的經修改抖動信號來修改電流設定點輸入342上的電流設定點信號。在另一實例中，抖動控制器338以經修改抖動信號修改電流感測輸入330上的感測電流值。在另一實例中，抖動控制器338在第一充電模式中以抖動信號修改感測電流值，並在第二連續充電模式中修改電流設定點信號。依次討論此等實例實施例之各者。
圖4顯示根據至少一些實施例之抖動控制器338的電路示意圖。具體而言，圖4顯示實例抖動控制器338以及比較器380，以說明抖動控制器338以經修改抖動信號修改電流設定點信號以建立顫動設定點信號的實施例。實例抖動控制器338定義脈衝產生器402、脈衝信號電路403、振幅調變節點404、及求和節點406。脈衝產生器402進一步定義耦接至閘極輸入332的第一輸入408、及脈衝輸出410。
脈衝信號電路403具有耦接至脈衝輸出410的脈衝起始輸入412、及脈衝輸出414。在一些實施例中，脈衝信號電路403包括互補金屬氧化物半導體(complimentary metal-oxide semiconductor, CMOS)電路，該互補金屬氧化物半導體電路進一步定義具有汲極的p型MOS (PMOS)，該汲極耦接至n型MOS (NMOS)的汲極，且該等汲極耦接至脈衝輸出414。PMOS及NMOS二者的閘極耦接至脈衝起始輸入412。PMOS的源極耦接至正電壓源+V。NMOS的源極耦接至負電壓源-V。
振幅調變節點404定義耦接至脈衝輸出414的脈衝輸入416、耦接至抖動輸入350的第二輸入418、及經修改抖動信號輸出420。求和節點406定義耦接至經修改抖動信號輸出420的第一輸入422、耦接至電流設定點輸入342的第二輸入424、及耦接至顫動設定點輸出360的輸出426。
圖4之實例抖動控制器338經組態以提供顫動設定點信號至比較器380。例如，抖動控制器338在閘極輸入332接收閘極信號，並藉由產生基於閘極信號的脈衝信號而產生脈衝信號，該脈衝信號具有低於切換頻率之脈衝頻率。在實例抖動控制器338中，閘極信號的頻率由脈衝產生器402分成一半。分成一半的閘極信號頻率係用於建立脈衝信號，該脈衝信號具有係切換頻率之一半的脈衝頻率。在第一充電模式期間，閘極信號經確立，且耦接至脈衝起始輸入412的脈衝輸出410經確立(例如，經確立成高)。因此，在第一充電模式期間，在脈衝輸出414提供+V的電壓值。在第二連續充電模式期間，閘極信號再度經確立，但耦接至脈衝起始輸入412的脈衝輸出410經解確立(例如，經解確立成低信號或無信號)。因此，在第二連續充電模式期間，在脈衝輸出414提供-V的電壓值。因此，脈衝信號電路403產生具有方形波形狀的脈衝信號450(例如，顯示在圖2之曲線圖204上的脈衝信號)，該脈衝信號具有係切換頻率之一半的脈衝頻率。
脈衝信號450經提供至振幅調變節點404(例如，乘法節點)。振幅調變節點404以在抖動輸入350接收的抖動信號來振幅調變脈衝信號450。在第一充電模式期間，脈衝信號450具有帶正極性的第一振幅；且，脈衝信號450係以抖動信號的一部分振幅調變以建立經修改抖動信號460。在第二連續充電模式期間，脈衝信號450具有帶負極性的第二振幅。因此，在第二充電模式中，脈衝信號係以抖動信號的一部分來振幅調變，以進一步在第二充電模式期間建立經修改抖動信號460。
在該實例系統中，將經修改抖動信號460提供至求和節點406。求和節點406經組態以將經修改抖動信號460加至電流設定點輸入342上的電流設定點信號470，並建立顫動設定點信號480。在圖4之實例抖動控制器338中，感測電流信號無變化地通過抖動控制器338。因此，在顫動感測輸出370上提供的感測電流信號係無顫動的。然而，出於將相關於其他經例示實施例而變得更清楚的原因，仍將輸出370稱為顫動感測輸出370。
在各充電模式期間，比較器380比較顫動設定點信號480與電流感測輸入344上的感測電流信號490。當比較器380感測到感測電流信號490與顫動設定點信號480交叉時，比較器380確立比較輸出386，並因此解確立閘極端子310並結束各別充電模式。
在繼續之前總結，圖4之實例抖動控制器338藉由建立經修改抖動信號460而在各充電模式期間修改通過一次繞組的峰電流，並接著將經修改抖動信號連續地加至電流設定點信號470。
圖5顯示根據至少一些實施例之抖動控制器338的電路示意圖。具體而言，圖5顯示實例抖動控制器338以及比較器380，以說明抖動控制器338經組態成以經修改抖動信號來修改感測電流信號以建立顫動電流信號的實施例。具體而言，實例抖動控制器338定義脈衝產生器402、脈衝信號電路403、及振幅調變節點404。使脈衝產生器402、脈衝信號電路403、及振幅調變節點404彼此電耦接且與相關於圖4所描述之該等者相同地操作，且因此操作將不於此處再次重複以不過分地加長本說明書。
實例抖動控制器338進一步包括求和節點506，該求和節點定義耦接至經修改抖動信號輸出420的第一輸入522、耦接至電流感測輸入344的第二輸入524、及定義顫動感測輸出370的輸出526。在圖5之實例抖動控制器338中，電流設定點信號無變化地通過抖動控制器338。因此，在顫動設定點輸出360上提供的電流設定點信號係無顫動的。然而，出於一致性之原因，且出於將相關於其他實例實施例而變得更清楚的原因，仍將輸出360稱為顫動設定點輸出360。
圖5之實例抖動控制器338經組態以提供顫動電流信號至比較器380。實例抖動控制器338振幅調變脈衝信號450以建立經修改抖動信號460。經修改抖動信號460經提供至求和節點506。求和節點506經組態以將經修改抖動信號460加至電流感測輸入344上的感測電流信號490，並建立顫動電流信號580。在各充電模式期間，比較器380比較電流設定點信號470與顫動電流信號580。當比較器380感測到顫動電流信號580與電流設定點信號470相交時(例如，顫動電流信號與電流設定點信號交會)，比較器380確立比較輸出386，其解確立閘極端子310並結束各別充電模式。
在繼續之前總結，圖5之實例抖動控制器338藉由建立經修改抖動信號460而在各充電模式期間修改通過一次繞組的電流，並接著將經修改抖動信號連續地加至感測電流信號490。當負供應電壓存在及/或建立在控制器190內時，可實施圖4及圖5的實施例。然而，許多時候僅存在正供應電壓(相對於控制器190之接地參考)，且包括電力轉換器以在控制器190內建立負供應電壓(以建立脈衝信號450)可能使控制器太昂貴及/或太大。因此，本說明書轉向未實際地建立經修改抖動信號，但效果相同或實質相同的實施例。
圖6顯示根據至少一些實施例之抖動控制器338的電路示意圖。具體而言，圖6繪示在將抖動信號加至電流設定點信號與將抖動信號加至電流感測信號之間交替的抖動控制器338。以此方式，雖然先前實施例的經修改抖動信號未實際建立，但效果或結果相同。抖動控制器338定義與相關於圖4所描述者相同地操作的脈衝產生器402，且因此脈衝產生器402及其操作的描述將不於此處再次重複以不過分地加長本說明書。
圖6之實例抖動控制器338進一步定義耦接至設定點求和節點606的設定點開關604及耦接至電流感測求和節點608的電流感測開關605。脈衝輸出414經耦接至設定點開關604的脈衝輸入616及電流感測開關605的脈衝輸入622二者。脈衝輸出414係經由反相器610耦接至控制或脈衝輸入622。因此，當脈衝輸出414確立時，設定點開關604接收確立信號，而電流感測開關605接收解確立信號，且反之亦然。
設定點開關604定義脈衝輸入616、耦接至抖動輸入350的第一輸入618、耦接至接地的第二輸入619、及耦接至設定點求和節點606的設定點開關輸出617。實例設定點開關604經顯示成單極雙投開關，其中開關位置係基於脈衝輸入616來控制。在本揭露之益處下，所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解如何使用各種電裝置(例如，電晶體、矽控整流器)建立此類單極雙投開關的功能，且因此不顯示設定點開關604的細節以不進一步使本說明複雜化。電流感測開關605定義控制或脈衝輸入622、耦接至抖動輸入350的第一輸入624、耦接至接地的第二輸入626、及耦接至電流感測求和節點608的第二開關輸出628。實例電流感測開關605係顯示成單極雙投開關，以不進一步使討論複雜化。設定點求和節點606係耦接至顫動設定點輸出360，而電流感測求和節點608係耦接至顫動感測輸出370。
圖6之實例抖動控制器338，且具體而言脈衝產生器402，經組態以產生脈衝信號，該脈衝信號具有大於回授電路之截止頻率之脈衝頻率，且在實例情形中產生脈衝信號，該脈衝信號具有係切換頻率之一半的頻率。在第一充電模式期間，脈衝產生器402確立脈衝輸出414。在第一充電模式期間，設定點開關604接收經確立信號，而電流感測開關605接收經解確立信號。當各別開關604或605接收經確立信號時，各別開關經組態以將抖動信號耦接至其各別的求和節點。當各別開關604或605接收經解確立信號時，各別開關經組態以將其之共接點或輸出耦接至接地。
因此，在第一充電模式中，回應於在設定點開關604的脈衝輸入616接收經確立信號，設定點開關604將在第一輸入618的抖動信號耦接至設定點開關輸出617。因此，抖動信號被加至在電流設定點輸入342的信號，以建立耦接至顫動設定點輸出360的顫動設定點信號。亦在第一充電模式期間，電流感測開關605接收經解確立控制信號，且作為回應，電流感測開關605將第二輸入626上的接地耦接至第二開關輸出628。因此，未將任何事物加至在電流感測輸入344的感測電流信號。因此，在實例第一充電模式中提供至顫動感測輸出370的信號係無顫動的。在實例第一充電模式期間，比較器380比較顫動設定點信號與感測電流信號490，以判定何時解確立閘極端子310並結束第一充電模式。亦即，當感測電流信號490與顫動設定點信號交叉時，第一充電模式結束。
在第二連續充電模式期間，脈衝產生器402解確立脈衝輸出414上的信號。在第二充電模式期間，設定點開關604接收經解確立信號，而電流感測開關605接收經確立信號。回應於在電流感測開關605的脈衝輸入622接收經確立信號，電流感測開關605將在第一輸入624的抖動信號耦接至第二開關輸出628。因此，抖動信號被加至感測電流信號490，以建立耦接至顫動感測輸出370的顫動電流信號。由於設定點開關604在第二充電模式期間接收到經解確立信號，設定點開關604將第二輸入619上的接地耦接至共接點或設定點開關輸出617。因此，未將任何事物加至電流設定點輸入342的信號。因此，在實例第二充電模式中提供至顫動設定點輸出360的信號係無顫動的。在第二充電模式期間，比較器380比較顫動電流信號與電流設定點信號470，以判定何時解確立閘極端子310並結束第二充電模式。亦即，當顫動電流信號與電流設定點信號交叉時，第二充電模式結束。
圖6之實例抖動控制器338之操作的效果係：在不必已實際建立經修改抖動信號218的情況下，建立如圖2之曲線圖210所示的一系列峰電流。
圖7顯示根據至少一些實施例的方法。具體而言，該方法起始(方塊700)並包括：以切換頻率切換返馳式轉換器的一次開關，該返馳式轉換器具有作用為(例如，實施)具有截止頻率的低通濾波器的回授電路，且切換頻率的各循環包括放電模式及在峰電流通過變壓器的一次繞組時結束的充電模式(方塊702)；在切換期間，產生具有形狀及抖動頻率的抖動信號(方塊704)(例如，低於回授電路之截止頻率的抖動頻率)；產生脈衝信號，其具有高於回授電路之截止頻率之脈衝頻率(方塊706)；以抖動信號來振幅調變脈衝信號以建立經修改抖動信號(方塊708)；在通過一次繞組之電流的各別複數個峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈抖動信號之形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的抖動信號之形狀的一包絡線(方塊710)。其後，該方法結束(方塊712)。
上述討論係意欲說明本發明的原理及各種實施例。一旦完全理解上述的揭露，許多變化與修改對於所屬技術領域中具有通常知識者來說將變得明顯。例如，將抖動控制器338耦接至FB端子及CS端子二者。其意圖係將下列申請專利範圍係解釋成涵蓋所有此類變更與修改。
100:轉換器 102:一次側 104:二次側 110:橋式整流器 112:信號節點 120:輸入電容器 130:變壓器 132:一次繞組 134:二次繞組 136:輔助繞組 140:一次場效電晶體；一次FET 150:電流感測電阻器 160:緩衝器電路 162:電容器 164:電阻器 166:二極體 170:諧振槽電容器；電容器 172:二極體 174:輸出電容器 175:二次電路 176:電阻器 177:光二極體 178:齊納二極體 179:負載 180:零交叉偵測(ZCD)電路；ZCD回授電路 181:電阻器 185:電壓回授電路 186:光電晶體 188:電容器 190:控制器 202:曲線圖 204:曲線圖 206:曲線圖 208:曲線圖 210:曲線圖 214:充電模式 216:充電模式 218:經修改抖動信號 220a:波形包絡線 220b:波形包絡線 222:第一部分 224:第二部分 230:平均值 232:峰電流值 234:峰電流值 250a:第一包絡線 250b:第二包絡線 302:基材 304:充電模式起始控制器；起始控制器 306:充電模式結束控制器；結束控制器 308:鎖存電路 310:閘極端子 312:電流感測端子 314:回授端子 316:電壓感測端子 318:感測輸入 320:起始輸出 322:鎖存輸入 324:重設輸入 326:驅動輸出 327:驅動器電路 328:回授輸入 330:電流感測輸入 332:閘極輸入 334:重設輸出 335:谷偵測電路 336:抖動信號電路 338:抖動控制器 340:抖動輸出 342:電流設定點輸入 343:回授網路RFB 344:電流感測輸入 350:抖動輸入 360:顫動設定點輸出；輸出 370:顫動感測輸出；輸出 380:比較器 382:第一輸入 384:第二輸入 386:比較輸出 402:脈衝產生器 403:脈衝信號電路 404:振幅調變節點 406:求和節點 408:第一輸入 410:脈衝輸出 412:脈衝起始輸入 414:脈衝輸出 416:脈衝輸入 418:第二輸入 420:經修改抖動信號輸出 422:第一輸入 424:第二輸入 426:輸出 450:脈衝信號 460:經修改抖動信號 470:電流設定點信號 480:顫動設定點信號 490:感測電流信號 506:求和節點 522:第一輸入 524:第二輸入 526:輸出 580:顫動電流信號 604:設定點開關；開關 605:電流感測開關；開關 606:設定點求和節點 608:電流感測求和節點 610:反相器 616:脈衝輸入 617:設定點開關輸出 618:第一輸入 619:第二輸入 622:脈衝輸入 624:第一輸入 626:第二輸入 628:第二開關輸出 700:方塊 702:方塊 704:方塊 706:方塊 708:方塊 710:方塊 712:方塊 +V:正電壓源 -V:負電壓源 COSS :一次FET輸出電容 CS:電流感測端子；電流感測信號 DRV:驅動 FB:回授端子；回授信號 GATE:閘極端子 RFB :回授網路 t1 :時間 t2 :時間 t4 :時間 t5 :時間 VIN :輸入電壓 VOUT :輸出電壓 ZCD:零交叉偵測
為了詳細描述實例實施例，現將參考隨附圖式，其中： [圖1]顯示根據至少一些實施例之具有抖動的準諧振返馳式(QR)轉換器； [圖2A]顯示根據至少一些實施例的時序圖； [圖2B]顯示根據至少一些實施例的時序圖 [圖3]顯示根據至少一些實施例之經組態以在充電模式期間實施抖動之控制器的方塊圖； [圖4]顯示根據至少一些實施例之抖動控制器的方塊圖； [圖5]顯示根據至少一些實施例之抖動控制器的方塊圖； [圖6]顯示根據至少一些實施例之抖動控制器的方塊圖；及 [圖7]顯示根據至少一些實施例的方法。 定義
各種用語係用以指涉特定的系統組件。不同的公司可使用不同名稱指涉一組件，本文件不打算區別名稱不同但功能無不同的組件。在下列討論及申請專利範圍中，用語「包括(including)」及「包含(comprising)」係以開放方式使用，且因此應理解為意指「包括，但不限於…(including, but not limited to…)」。同樣地，用語「耦接(couple或couples)」係意欲意指間接連接或直接連接。因此，若一第一裝置耦接至一第二裝置，則該連接可係通過直接連接或通過經由其他裝置及連接的間接連接。
「控制器(controller)」應指經組態以讀取輸入並回應於輸入而驅動輸出之單獨或組合的個別電路組件、特定應用積體電路(application specific integrated circuit, ASIC)、具有控制軟體的微控制器、數位信號處理器(digital signal processor, DSP)、具有控制軟體的處理器、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array, FPGA)。
關於電氣裝置，用語「輸入(input)」及「輸出(output)」係指至電氣裝置的電氣連接，且不應理解為需要動作的動詞。例如，控制器可具有閘極輸出與一或多個感測輸入。
202:曲線圖
204:曲線圖
206:曲線圖
208:曲線圖
214:充電模式
216:充電模式
218:經修改抖動信號
220a:波形包絡線
220b:波形包絡線
222:第一部分
224:第二部分
DRV:驅動
t1:時間
t2:時間
t4:時間
t5:時間

Claims (12)

  1. 一種操作一返馳式轉換器的方法，該方法包含： 以一切換頻率切換該返馳式轉換器的一一次開關，該返馳式轉換器具有作用為具有一截止頻率的一低通濾波器的一回授電路，且該切換頻率的各循環包含在一峰電流通過一變壓器的一一次繞組時結束的一充電模式、及一放電模式； 在該切換期間，產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號；及 在通過該一次繞組之電流的各別複數個峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義一平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
  2. 如請求項1之方法，其中結束該複數個連續充電模式進一步包含： 感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號； 產生一脈衝信號，其具有高於該截止頻率的一脈衝頻率； 當該脈衝信號確立時，將該抖動信號加至該感測電流信號以建立一顫動電流信號； 當該脈衝信號確立時，在該顫動電流信號與一電流設定點信號相交時結束至少一些充電模式； 當該脈衝信號解確立時，將該抖動信號加至該電流設定點信號以建立一顫動設定點信號；及 當該脈衝信號解確立時，在該感測電流信號與該顫動設定點信號相交時結束至少一些充電模式。
  3. 如請求項1之方法，其中結束各充電模式進一步包含： 感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號； 產生具有正峰及負峰的一脈衝信號，該脈衝信號具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率； 以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號； 將該經修改抖動信號加至該感測電流信號以建立一顫動電流信號；及 當該顫動電流信號與一電流設定點信號相交時，結束各充電模式。
  4. 如請求項1之方法，其中結束各充電模式進一步包含： 感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號； 產生具有正峰及負峰的一脈衝信號，該脈衝信號具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率； 以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號； 將該經修改抖動信號加至一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號；及 當該感測電流信號與該顫動設定點信號相交時，結束各充電模式。
  5. 如請求項1之方法，其中結束各充電模式進一步包含： 感測通過該一次繞組的電流以建立一感測電流信號； 產生一脈衝信號，其具有高於該回授電路的該截止頻率的一脈衝頻率； 藉由在該脈衝信號確立時將該抖動信號加至該感測電流信號並在該脈衝信號解確立時從該感測電流信號減去該抖動信號而建立一顫動電流信號；及 當該顫動電流信號與一電流設定點信號相交時，結束各充電模式。
  6. 一種用於控制一返馳式轉換器的一一次側的封裝積體電路(integrated circuit, IC)，該封裝IC包含： 一閘極端子、一電流感測端子、一電壓感測端子、及一回授端子； 一起始控制器，其定義耦接至該電壓感測端子的一感測輸入、及一起始輸出； 一鎖存電路，其定義耦接至該起始輸出的一鎖存輸入、一重設輸入、及耦接至該閘極端子的一驅動輸出； 一結束控制器，其定義耦接至該回授端子的一回授輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、耦接至該驅動輸出的一閘極輸入、及耦接至該鎖存電路的該重設輸入的一重設輸出； 該起始控制器經組態成以一切換頻率確立該閘極端子，以建立複數個連續充電模式； 該結束控制器經組態以產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號； 該結束控制器進一步經組態以藉由在各別複數個感測電流信號解確立該閘極端子來結束該複數個連續充電模式，該複數個感測電流信號經由該電流感測端子感測，且其中該複數個感測電流信號定義一平均值，其中高於該平均值的感測電流信號定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的感測電流信號定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
  7. 如請求項6之封裝IC，其中該結束控制器進一步包含： 一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上； 一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出； 一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出； 其中該抖動控制器經組態以進行選自包含下列之群組的至少一者：以該抖動信號修改該複數個感測電流值；以該抖動信號修改該電流設定點輸入上的一電流設定點信號；及在一第一充電模式中以該抖動信號修改該複數個感測電流值，及在一第二連續充電模式中修改該電流設定點信號。
  8. 如請求項6之封裝IC，其中該結束控制器進一步包含： 一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上； 一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出； 一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出； 該抖動控制器經組態以： 產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號； 當該脈衝信號確立時，將該抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號以建立一顫動電流信號；及 當該脈衝信號解確立時，將該抖動信號加至該回授輸入上的一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號。
  9. 如請求項6之封裝IC，其中該結束控制器進一步包含： 一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上； 一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出； 一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出； 該抖動控制器經組態以： 產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號； 以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；及 將該經修改抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號以建立一顫動電流信號。
  10. 如請求項6之封裝IC，其中該結束控制器進一步包含： 一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上； 一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出； 一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出； 該抖動控制器經組態以： 產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號； 以該抖動信號來振幅調變該脈衝信號以建立一經修改抖動信號；及 將該經修改抖動信號加至該回授輸入上的一電流設定點信號以建立一顫動設定點信號。
  11. 如請求項6之封裝IC，其中該結束控制器進一步包含： 一抖動信號電路，其定義一抖動輸出，該抖動信號電路經組態以將具有該形狀及該抖動頻率的該抖動信號驅動至該抖動輸出上； 一抖動控制器，其定義該閘極輸入、耦接至該回授端子的一電流設定點輸入、耦接至該抖動輸出的一抖動輸入、耦接至該電流感測端子的一電流感測輸入、一顫動設定點輸出、及一顫動感測輸出； 一比較器，其定義耦接至該顫動設定點輸出的一第一輸入、耦接至該顫動感測輸出的一第二輸入、及耦接至該重設輸出的一比較輸出； 該抖動控制器經組態以： 產生一脈衝信號，其具有低於該切換頻率的一脈衝頻率，該產生基於該閘極輸入上的一閘極信號； 藉由在該脈衝信號確立時將該抖動信號加至該電流感測輸入上的一感測電流信號並在該脈衝信號解確立時從該感測電流信號減去該抖動信號而在該顫動感測輸出上建立一顫動電流信號。
  12. 一種返馳式轉換器，其包含： 一一次側，其包含： 一變壓器之一一次繞組； 該變壓器之一輔助繞組； 一一次場效電晶體(field effect transistor, FET)，其耦接至該一次繞組，該一次FET具有一閘極； 一感測電阻器，其耦接在該一次FET與接地之間； 一一次側控制器，其定義一閘極端子、一電流感測端子、一電壓感測端子、及一回授端子，該閘極端子耦接至該閘極，該電流感測端子耦接至定義在該一次FET與該感測電阻器之間的一感測節點，且該電壓感測端子耦接至該輔助繞組； 一二次側，其包含： 一二次側整流器； 該變壓器的一二次繞組，其耦接至該二次側整流器，該二次繞組經配置以用於返馳操作； 一回授電路，其耦接至該返馳式轉換器的一輸出節點，且亦耦接至該一次側控制器的該回授端子，該回授電路實施具有一截止頻率的一低通濾波器； 其中該一次側控制器經組態以： 以一切換頻率切換該一次FET，其中該切換頻率的各循環包含一放電模式及在一峰電流通過該一次繞組時結束的一充電模式； 產生具有一形狀及一抖動頻率的一抖動信號；及 在複數個各別峰電流值結束複數個連續充電模式，該複數個峰電流值定義一平均值，且其中高於該平均值的峰電流值定義呈該抖動信號之該形狀的一包絡線，且低於該平均值的峰電流值定義呈反相的該抖動信號之該形狀的一包絡線。
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