電源轉(zhuǎn)換器的控制電路及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開電源轉(zhuǎn)換器的控制電路及控制方法。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制電路包含：反饋信號(hào)比較電路，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，電流峰值設(shè)置電路，信號(hào)處理電路；其中于一第一時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)固定該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率，而于一第二時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)降低該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)降低該頻率信號(hào)的頻率。上述的控制電路不但能夠依據(jù)負(fù)載的情況而調(diào)整電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)至負(fù)載的能量，因此能到達(dá)到節(jié)約能源的功效。此外，還可降低電源轉(zhuǎn)換器于低耗電狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的聲頻噪音，以避免造成使用者的不適。
【專利說明】電源轉(zhuǎn)換器的控制電路及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的控制電路及控制方法，尤指一種可降低電源轉(zhuǎn)換器的聲頻噪音的控制電路及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多系統(tǒng)應(yīng)用中，會(huì)將輸入電源通過電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷杭半娏?，以?duì)負(fù)載提供適當(dāng)?shù)碾娏Α榱四軌蚋行У乩媚茉?，?dāng)負(fù)載較低時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)降低輸出至負(fù)載的能量，而于負(fù)載較高時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器會(huì)提高輸出至負(fù)載的能量。例如，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路可以藉由控制電流開關(guān)的切換頻率，以調(diào)整輸出至負(fù)載的能量。然而，當(dāng)電流開關(guān)的切換頻率落在人的聲頻范圍(audible frequency,如20Hz?20KHz)時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器的電容、電感或變壓器等電路元件會(huì)產(chǎn)生人耳可察覺的噪音(以下稱聲頻噪音)，而造成使用者的不適。
[0003]有些電源轉(zhuǎn)換器會(huì)將切換頻率設(shè)置為高于人的聲頻范圍，以避免產(chǎn)生聲頻噪音。然而，當(dāng)負(fù)載所需的能量較低時(shí)，這些電源轉(zhuǎn)換器無法進(jìn)一步降低切換頻率以減少所輸出的能量，而會(huì)造成能源的浪費(fèi)。
[0004]在美國第8，049，481號(hào)專利中，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路會(huì)依據(jù)負(fù)載的高低，而分別使用不同的信號(hào)調(diào)變方式產(chǎn)生控制信號(hào)，以調(diào)整電流開關(guān)的切換頻率并降低聲頻噪音。例如，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路會(huì)依據(jù)負(fù)載的高低，而采用脈沖寬度調(diào)制(pulse widthmodulation, PWM)、脈沖頻率調(diào)制(pulse frequency modulation, PFM)、深度脈沖寬度調(diào)制(deep PWM)、深度脈沖頻率調(diào)制(de印PFM)等信號(hào)調(diào)變方式來產(chǎn)生電流開關(guān)的控制信號(hào)。然而，此類電源轉(zhuǎn)換器的控制電路需要藉由在多種的信號(hào)調(diào)變方式間進(jìn)行切換以產(chǎn)生控制信號(hào)，因此需要復(fù)雜的控制機(jī)制，而造成硬件設(shè)計(jì)的困難度大幅增加。此外，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路在多種的信號(hào)調(diào)變方式間進(jìn)行切換時(shí)，所產(chǎn)生的控制信號(hào)容易產(chǎn)生漣波，因此控制電路還需要采用額外的控制機(jī)制以避免或降低漣波的產(chǎn)生，以避免在多種調(diào)變方式間切換所產(chǎn)生的暫態(tài)響應(yīng)問題而影響電源轉(zhuǎn)換器的效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，如何降低或消除電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲頻噪音，并且能夠有效率地利用能源，實(shí)為業(yè)界有待解決的問題。
[0006]本說明書提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的控制電路的實(shí)施例，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，該控制電路包含:一反饋信號(hào)比較電路，用于依據(jù)一反饋信號(hào)及一參考電壓以產(chǎn)生一比較信號(hào)；一頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，耦接于該反饋信號(hào)比較電路，用于依據(jù)該比較信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)；一電流峰值設(shè)置電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，用于依據(jù)該頻率信號(hào)產(chǎn)生一電流閾值，并將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及一信號(hào)處理電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路與該電流峰值設(shè)置電路，用于依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；其中于一第一時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)固定該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率，而于一第二時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)降低該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)降低該頻率信號(hào)的頻率。
[0007]本說明書另提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的控制電路的實(shí)施例，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，該控制電路包含:一頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，用于依據(jù)該電源轉(zhuǎn)換器輸出至該負(fù)載的一電流輸出信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)；一閾值產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一電流閾值，當(dāng)該電流輸出信號(hào)大于一第一負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第一電流值，而當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，將該電流閾值隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低，當(dāng)該電流輸出信號(hào)小于該第二負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第二電流值；一感測電流比較電路，耦接于該閾值產(chǎn)生電路，將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及一信號(hào)處理電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路與該感測電流比較電路，依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；其中該控制信號(hào)的頻率會(huì)隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低。
[0008]本說明書另提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的控制方法的實(shí)施例，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，其包含:依據(jù)一反饋信號(hào)及一參考電壓以產(chǎn)生一比較信號(hào)；依據(jù)該比較信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)；依據(jù)該頻率信號(hào)產(chǎn)生一電流閾值，并將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)；于一第一時(shí)段，固定該電流閾值，并且依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率；以及于一第二時(shí)段，降低該電流閾值，并且降低該頻率信號(hào)的頻率。
[0009]本說明書另提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的控制方法的實(shí)施例，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，其包含:依據(jù)該電源轉(zhuǎn)換器輸出至該負(fù)載的一電流輸出信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)；產(chǎn)生一電流閾值，并且當(dāng)該電流輸出信號(hào)大于一第一負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第一電流值，而當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，將該電流閾值隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低，當(dāng)該電流輸出信號(hào)小于該第二負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第二電流值；將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0010]上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠依據(jù)負(fù)載的大小而調(diào)整控制信號(hào)的頻率，并且能夠在電源轉(zhuǎn)換器的操作頻率進(jìn)入人類的聲頻范圍時(shí)，限制電流開關(guān)所導(dǎo)通電流至所需的預(yù)設(shè)值，以降低或消除電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲頻噪音。上述實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是可以避免在多種調(diào)變方式間切換所產(chǎn)生的暫態(tài)響應(yīng)問題，不但能夠提升電源轉(zhuǎn)換器的效能，還能夠降低硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將配合以下說明及圖示進(jìn)行更進(jìn)一步的解說。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的返馳式電源轉(zhuǎn)換器簡化后的功能方塊圖。
[0012]圖2為圖1的控制電路的一實(shí)施例簡化后的功能方塊圖。
[0013]圖3為圖2中的控制電路所產(chǎn)生的信號(hào)的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。
[0014]圖4為圖2中的控制電路于不同的負(fù)載狀況時(shí)所產(chǎn)生的電流閾值與頻率信號(hào)的頻率的一實(shí)施例示意圖。
[0015]圖5為圖2中的電流感測信號(hào)的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。
[0016]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的升壓式電源轉(zhuǎn)換器簡化后的功能方塊圖。
[0017]圖7為圖2中的控制電路于不同的負(fù)載狀況時(shí)所產(chǎn)生的電流閾值與頻率信號(hào)的頻率的另一實(shí)施例不意圖。
[0018]圖8為圖1的控制電路的一實(shí)施例簡化后的功能方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將配合相關(guān)附圖來說明本發(fā)明之實(shí)施例。在這些附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或流程/步驟。
[0020]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的返馳式電源轉(zhuǎn)換器100簡化后的功能方塊圖。電源轉(zhuǎn)換器100包含變壓器110、電流開關(guān)130、控制電路150、偏壓線圈(bias winding) 170、電阻Res,Rl和R2、電容Cl和C2及二極管D。為使圖面更為簡明而易于說明，電源轉(zhuǎn)換器100中的某些元件、信號(hào)和連接關(guān)系并未繪示于圖1中。
[0021 ] 在本實(shí)施例中，變壓器110 —次側(cè)的一端耦接于電源PWR及電容Cl，變壓器110 —次側(cè)的另一端則耦接于電流開關(guān)130。變壓器110 二次側(cè)的一端通過二極管D耦接于負(fù)載Z，變壓器110 二次側(cè)的另一端耦接于預(yù)設(shè)電位(例如，接地端)。此外，電容C2耦接于負(fù)載Z及預(yù)設(shè)電位之間，電阻Re s耦接于電流開關(guān)130和預(yù)設(shè)電位之間。控制電路150的端點(diǎn)GD耦接于電流開關(guān)130的控制端，例如，當(dāng)電流開關(guān)130使用晶體管(例如，MOSFET或BJT)實(shí)施時(shí)，電流開關(guān)130的控制端可以是MOSFET的閘極或BJT的基極等?？刂齐娐?50的端點(diǎn)CS耦接于電阻Res。偏壓線圈170的一端藉由電阻Rl和R2耦接至控制電路150的端點(diǎn)FB，而偏壓線圈170的另一端及電阻R2的一端皆耦接于預(yù)設(shè)電位。在圖1的實(shí)施例中，將上述的預(yù)設(shè)電位都設(shè)置為接地端以簡化說明，在其他的實(shí)施例中，也可以將上述的預(yù)設(shè)電位分別設(shè)置為相同或不同的電位。
[0022]控制電路150可以藉由端點(diǎn)⑶設(shè)置電流開關(guān)130的控制端電壓，而能設(shè)置電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It，亦即設(shè)置變壓器110 —次側(cè)所導(dǎo)通的電流。因此，控制電路150能藉由設(shè)置變壓器110 —次側(cè)所導(dǎo)通的電流而設(shè)置變壓器110 二次側(cè)所感測的電流，而使電源轉(zhuǎn)換器100對(duì)負(fù)載Z輸出所需的電源輸出信號(hào)Vout及電流輸出信號(hào)lout。
[0023]在本實(shí)施例中，電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It通過電阻Rcs后會(huì)產(chǎn)生電流感測信號(hào)Vcs，控制電路150可藉由端點(diǎn)CS而估計(jì)變壓器110 —次側(cè)所導(dǎo)通的電流值。
[0024]此外，偏壓線圈170所感測的電壓經(jīng)過電阻Rl和R2的分壓后，會(huì)于控制電路150的端點(diǎn)FB產(chǎn)生反饋信號(hào)Vfb。例如，在一實(shí)施例中，可以將偏壓線圈170的線圈數(shù)和變壓器110 二次側(cè)的線圈數(shù)設(shè)置為相同，因此變壓器110 二次側(cè)和偏壓線圈170會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上相同的電壓，控制電路150即可以藉由偏壓線圈170及電阻Rl和R2所提供的反饋信號(hào)Vfb而估計(jì)變壓器110 二次側(cè)的所需能量。
[0025]因此，控制電路150可以藉由端點(diǎn)CS和端點(diǎn)FB接收電流感測信號(hào)Vcs和反饋信號(hào)Vfb，依據(jù)電流感測信號(hào)Vcs及/或反饋信號(hào)Vfb設(shè)置電流開關(guān)130的控制端電壓，而使電源轉(zhuǎn)換器100能對(duì)負(fù)載Z輸出所需的電壓輸出信號(hào)Vout及電流輸出信號(hào)lout。
[0026]電容Cl和C2分別可以用于降低或消除電源輸入信號(hào)Vin和電源輸出信號(hào)Vout的高頻噪聲，而二極管D可以對(duì)電源輸出信號(hào)Vout提供整流或保護(hù)等功能。
[0027]圖2為圖1的控制電路150的一實(shí)施例簡化后的功能方塊圖，控制電路150包含反饋信號(hào)比較電路210、頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230、電流峰值設(shè)置電路250及信號(hào)處理電路270。在本實(shí)施例中，控制電路150會(huì)產(chǎn)生脈沖頻率調(diào)制(pulse frequency modulation)信號(hào)并傳送至電流開關(guān)130的控制端，以設(shè)置電流開關(guān)130的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0028]控制電路150藉由端點(diǎn)FB接收反饋信號(hào)Vfb，反饋信號(hào)比較電路210會(huì)將反饋信號(hào)Vfb與參考電壓Vref進(jìn)行比較，以產(chǎn)生比較信號(hào)Vcomp。
[0029]頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)依據(jù)比較信號(hào)Vcomp而對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生頻率信號(hào)Vfreq，并將頻率信號(hào)Vfreq分別輸出至電流閾值產(chǎn)生電路250和信號(hào)處理電路270。例如，在本實(shí)施例中，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230采用電壓控制振蕩電路(voltage controlled oscillator)的方式實(shí)施，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)依據(jù)比較信號(hào)Vcomp的數(shù)值而設(shè)置頻率信號(hào)Vfreq的頻率，以產(chǎn)生周期性方波的頻率信號(hào)Vfreq。
[0030]電流峰值設(shè)置電路250包含閾值產(chǎn)生電路251及感測電流比較電路253，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)依據(jù)頻率信號(hào)Vfreq而對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生電流閾值Vth，而感測電流比較電路253會(huì)將由CS端點(diǎn)所接收的電流感測信號(hào)Vcs與電流閾值Vth進(jìn)行比較，以產(chǎn)生重置信號(hào)Vreset。
[0031]信號(hào)處理電路270會(huì)依據(jù)頻率信號(hào)Vfreq和重置信號(hào)Vreset而產(chǎn)生控制信號(hào)Vpfm,以設(shè)置電流開關(guān)130的導(dǎo)通狀態(tài)。在圖2的實(shí)施例中，信號(hào)處理電路270包含正反器(flip flop) 271，正反器271的設(shè)定(set)端S用于接頻率收信號(hào)Vfreq，正反器271的重置(reset)端R則用于接收重置信號(hào)Vreset，而正反器271的輸出端Q則會(huì)依據(jù)頻率信號(hào)Vfreq和重置信號(hào)Vreset而產(chǎn)生控制信號(hào)Vpfm,以設(shè)置電流開關(guān)130的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0032]圖3為控制電路150所產(chǎn)生的頻率信號(hào)Vfreq、重置信號(hào)Vreset及控制信號(hào)Vpfm的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。
[0033]在圖3的實(shí)施例中，控制電路150藉由端點(diǎn)FB接收反饋信號(hào)Vfb，反饋信號(hào)比較電路210會(huì)將反饋信號(hào)Vfb與參考電壓Vref進(jìn)行比較，以產(chǎn)生比較信號(hào)Vcomp。頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)依據(jù)比較信號(hào)Vcomp而對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生頻率信號(hào)Vfreq，在本實(shí)施例中，頻率信號(hào)Vfreq為周期性的方波，而頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)依據(jù)比較信號(hào)Vcomp而對(duì)應(yīng)地調(diào)整頻率信號(hào)Vfreq的頻率，當(dāng)比較信號(hào)Vcomp升高時(shí)，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)升高頻率信號(hào)Vfreq的頻率，當(dāng)比較信號(hào)Vcomp降低時(shí)，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230會(huì)降低頻率信號(hào)Vfreq的頻率。此外，電流峰值設(shè)置電路250的閾值產(chǎn)生電路251會(huì)依據(jù)頻率信號(hào)Vfreq而對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生電流閾值Vth。
[0034]于圖3的時(shí)間SI時(shí)，頻率信號(hào)Vfreq由低電位變?yōu)楦唠娢?，信?hào)處理電路270的正反器271的設(shè)定端S接收到高電位的頻率信號(hào)Vfreq時(shí)，于輸出端Q產(chǎn)生的控制信號(hào)Vpfm也會(huì)成為高電位，而導(dǎo)通電流開關(guān)130。電流開關(guān)130導(dǎo)通后，所導(dǎo)通的電流It會(huì)逐漸增力口，使電流開關(guān)130導(dǎo)通的電流It通過電阻Rcs后產(chǎn)生的電流感測信號(hào)Vcs也逐漸增加。
[0035]于圖3的時(shí)間S2時(shí)，電流感測信號(hào)Vcs大于或等于電流閾值Vth，電流峰值設(shè)置電路250的感測電流比較電路253對(duì)電流感測信號(hào)Vcs與電流閾值Vth進(jìn)行比較后，會(huì)產(chǎn)生高電位的重置信號(hào)Vreset。正反器271的重置端R接收到高電位的重置信號(hào)Vreset時(shí),于輸出端Q產(chǎn)生的控制信號(hào)Vpfm也會(huì)成為低電位，而使電流開關(guān)130不導(dǎo)通。
[0036]因此，控制電路150就能上述的方式產(chǎn)生適當(dāng)頻率的控制信號(hào)Vpfm，而傳送所需的能量至負(fù)載Z。例如，在圖3的時(shí)段SI?S3時(shí)，控制電路150會(huì)產(chǎn)生頻率為Fl的控制信號(hào)Vpfm。而在時(shí)間S4以后，控制電路150會(huì)將控制信號(hào)Vpfm的頻率設(shè)置為比較低的頻率F2，以提供較低的能量輸出。
[0037]圖4為控制電路15O于不同的負(fù)載狀況時(shí)所產(chǎn)生的電流閾值Vth與頻率信號(hào)Vfreq的頻率的一實(shí)施例，圖5為電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It通過電阻Rcs后所產(chǎn)生的電流感測信號(hào)Vcs的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖，以下將以圖4及5進(jìn)一步說明控制電路150的運(yùn)作方式。在本實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器100會(huì)輸出實(shí)質(zhì)上固定的電壓輸出信號(hào)Vout,由于電源轉(zhuǎn)換器100所輸出的能量等于電壓輸出信號(hào)Vout乘以電流輸出信號(hào)1ut，因此可以利用電流輸出信號(hào)lout、反饋信號(hào)Vfb及/或電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It等信號(hào)作為負(fù)載狀況的估計(jì)值。
[0038]當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut大于圖4中的第一負(fù)載閾值Lthl時(shí)，代表負(fù)載Z的負(fù)載值大于第一預(yù)設(shè)值,控制電路150會(huì)將電壓輸出信號(hào)Vout設(shè)置為實(shí)質(zhì)上固定，并且隨著負(fù)載值的增加而增加控制信號(hào)Vpfm的頻率，以增加電流輸出信號(hào)lout。此時(shí)，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth會(huì)設(shè)置為第一電流值II。
[0039]例如,在圖5的實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器100于時(shí)段Tl時(shí)所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut大于圖4中的第一負(fù)載閾值Lthl，控制電路150會(huì)于時(shí)段Tl時(shí)產(chǎn)生頻率為Fl的控制信號(hào)Vpfm，并且閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth會(huì)設(shè)置為第一電流值II?？刂齐娐?50會(huì)產(chǎn)生頻率為Fl的控制信號(hào)Vpfm，以間歇性的導(dǎo)通電流開關(guān)130，并將電流閾值Vth設(shè)置為第一電流值Il以限制電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It。
[0040]于時(shí)段T2時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器100須提供至負(fù)載Z的能量較低，控制電路150會(huì)以較低的頻率F2產(chǎn)生控制信號(hào)Vpfm，以間歇性的導(dǎo)通電流開關(guān)130，并將電流閾值Vth設(shè)置為第一電流值Il以限制電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It。因此，控制電路150能夠依據(jù)負(fù)載的大小而產(chǎn)生適當(dāng)頻率的控制信號(hào)Vpfm，以間歇性的導(dǎo)通電流開關(guān)130，而能將所需的電流輸出信號(hào)1ut輸出至負(fù)載Z。
[0041]當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100欲降低耗電時(shí)，控制電路150會(huì)降低電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It、電流輸出信號(hào)1ut及其他相關(guān)的電流值，以降低電源轉(zhuǎn)換器100所提供的能量而降低聲頻噪音。因此，當(dāng)控制電路150所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut位于圖4的第一負(fù)載閾值Lthl及第二負(fù)載閾值Lth2之間時(shí)，代表負(fù)載Z的負(fù)載值也位于第一預(yù)設(shè)值及第二預(yù)設(shè)值之間?？刂齐娐?50會(huì)將電壓輸出信號(hào)Vout設(shè)置為實(shí)質(zhì)上固定，并且會(huì)降低控制信號(hào)Vpfm的頻率以及電流閾值Vth。當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100所輸出的電流輸出信號(hào)1ut等于圖4中的第二負(fù)載閾值Lth2時(shí)，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth設(shè)置為第二電流值12，此時(shí)控制信號(hào)Vpfm的頻率設(shè)置為大于或等于人類的聲頻范圍的上界(例如，20KHz)。因此，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100的運(yùn)作頻率進(jìn)入人類的聲頻范圍時(shí)，電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It會(huì)受到電流閾值Vth的限制，而不會(huì)產(chǎn)生太大的聲頻噪音。
[0042]例如，在圖5的實(shí)施例中，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100欲降低耗電時(shí)，控制電路150會(huì)于時(shí)段T3降低控制信號(hào)Vpfm的頻率，而閾值產(chǎn)生電路251也會(huì)于時(shí)段T3降低電流閾值Vth。因此，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100輸出的電流輸出信號(hào)1ut等于第二負(fù)載閾值Lth2時(shí)，控制信號(hào)Vpfm的頻率仍舊大于或等于人類的聲頻范圍的上界，而閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth設(shè)置為第二電流值12以限制電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It，以確保電源轉(zhuǎn)換器100的運(yùn)作頻率進(jìn)入人類的聲頻范圍時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生太大的聲頻噪音。
[0043]在本實(shí)施例中，在低耗電狀態(tài)時(shí)，控制電路150所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut小于圖4的第二負(fù)載閾值Lth2,即負(fù)載Z的負(fù)載值小于第二預(yù)設(shè)值。閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth會(huì)設(shè)置為第二電流值12?？刂齐娐?50會(huì)將電壓輸出信號(hào)Vout設(shè)置為實(shí)質(zhì)上固定，并且隨著負(fù)載值的降低而降低控制信號(hào)Vpfm的頻率，以降低電流輸出信號(hào)lout。如圖5的時(shí)段T4所示，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)將電流閾值Vth設(shè)置為第二電流值12以限制電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It，而控制信號(hào)Vpfm的頻率可依據(jù)需求而進(jìn)一步降低，以避免輸出過多的能量，因此能到達(dá)成節(jié)約能源的目的。
[0044]上述的實(shí)施例采用返馳式架構(gòu)的電源轉(zhuǎn)換器100進(jìn)行說明，在其他的實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器也可以采用升壓式電源轉(zhuǎn)換器、降壓式電源轉(zhuǎn)換器或其他架構(gòu)的電源轉(zhuǎn)換器。
[0045]例如，圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的升壓式電源轉(zhuǎn)換器600簡化后的功能方塊圖。電源轉(zhuǎn)換器600包含電感610、電流開關(guān)130、控制電路150、電阻Rcs、Rl和R2、電容Cl和C2及二極管D。為使圖面更為簡明而易于說明，電源轉(zhuǎn)換器600中的某些元件、信號(hào)和連接關(guān)系并未繪示于圖6中。前述實(shí)施例中各個(gè)元件的實(shí)施方式、運(yùn)作方式、以及相關(guān)優(yōu)點(diǎn)的其他說明，也適用于圖6的實(shí)施例，為簡明起見，在此不重復(fù)敘述。
[0046]與圖1的實(shí)施例類似，控制電路150可以藉由端點(diǎn)⑶設(shè)置電流開關(guān)130的控制端電壓，而能設(shè)置電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流，使電源轉(zhuǎn)換器100對(duì)負(fù)載Z輸出所需的電源輸出信號(hào)Vout及電流輸出信號(hào)lout。此外，控制電路150可以藉由端點(diǎn)CS和端點(diǎn)FB接收電流感測信號(hào)Vcs和反饋信號(hào)Vfb，依據(jù)電流感測信號(hào)Vcs及/或反饋信號(hào)Vfb設(shè)置電流開關(guān)130的控制端電壓，而使電源轉(zhuǎn)換器100能對(duì)負(fù)載Z輸出所需的電壓輸出信號(hào)Vout及電流輸出信號(hào)lout。
[0047]電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It通過電阻Rcs后會(huì)產(chǎn)生電流感測信號(hào)Vcs，控制電路150可藉由端點(diǎn)CS而估計(jì)電流開關(guān)所導(dǎo)通的電流值。電源輸出信號(hào)Vout通過電阻Rl和R2后會(huì)于控制電路150的端點(diǎn)FB產(chǎn)生反饋信號(hào)Vfb。電容Cl和C2分別可以用于降低或消除電源輸入信號(hào)Vin和電源輸出信號(hào)Vout的高頻噪聲,而二極管D可以對(duì)電源輸出信號(hào)Vout提供整流或保護(hù)等功能。
[0048]在圖6的實(shí)施例中，控制電路150同樣可以采用圖2的實(shí)施方式，而包含反饋信號(hào)比較電路210、頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230、電流峰值設(shè)置電路250及信號(hào)處理電路270。因此，控制電路150不但能夠依據(jù)負(fù)載的狀況而調(diào)整控制信號(hào)Vpfm的頻率及/或電流閾值Vth，并且當(dāng)控制電路150欲降低耗電狀態(tài)時(shí)，還會(huì)將電流閾值Vth設(shè)置為所需的預(yù)設(shè)值(如圖4的第二電流值12)以限制電流開關(guān)所導(dǎo)通的電流It。因此，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器100的操作頻率進(jìn)入人類的聲頻范圍時(shí)，電流開關(guān)130所導(dǎo)通電流It會(huì)受到電流閾值Vth的限制，而不會(huì)產(chǎn)生太大的聲頻噪音。
[0049]在圖4的實(shí)施例中，當(dāng)控制電路150所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut位于第一負(fù)載閾值Lthl及第二負(fù)載閾值Lth2之間時(shí)，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)隨著電流輸出信號(hào)1ut的降低(或是負(fù)載Z的負(fù)載值的降低)而線性地降低電流閾值Vth。在其他實(shí)施例中，閾值產(chǎn)生電路251也可以采用其他的方式設(shè)置電流閾值Vth。例如，圖7為控制電路150于不同的負(fù)載狀況時(shí)所產(chǎn)生的電流閾值Vth與頻率信號(hào)Vfreq的頻率的另一實(shí)施例，在圖7的實(shí)施例中，當(dāng)控制電路150所欲輸出的電流輸出信號(hào)1ut位于第一負(fù)載閾值Lthl及第二負(fù)載閾值Lth2之間時(shí)，閾值產(chǎn)生電路251會(huì)隨著電流輸出信號(hào)1ut的降低(或是負(fù)載Z的負(fù)載值的降低)而采用階梯狀的方式降低電流閾值Vth。
[0050]在上述的實(shí)施例中，雖然某些信號(hào)或功能方塊僅以電壓或電流的形式進(jìn)行說明，但所屬領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)可理解，上述的實(shí)施例而皆能夠藉由適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾娏骰螂妷旱膶?shí)施方式而達(dá)成本發(fā)明的功效。例如，反饋信號(hào)比較電路210可以采用的電流輸入或電壓輸入的比較電路，或者也可以采用電流輸入或電壓輸入的放大電路實(shí)施。在其他實(shí)施例中，感測電流比較電路253可以采用電流輸入的比較電路，而將電流開關(guān)130所導(dǎo)通的電流It與電流閾值Vth (此時(shí)可設(shè)置為電流形式)進(jìn)行比較，并且能夠省略電阻Rcs0
[0051]在其他實(shí)施例中，上述實(shí)施例的各個(gè)功能方塊皆能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?，而皆能達(dá)成本發(fā)明的功效。例如，圖8為圖1的控制電路150的另一實(shí)施例簡化后的功能方塊圖，與圖2的實(shí)施例相似，控制電路150包含反饋信號(hào)比較電路210、頻率信號(hào)產(chǎn)生電路230、電流峰值設(shè)置電路250及信號(hào)處理電路270，這些元件的功能與變化可參考上述的相關(guān)說明，而不再贅述。與圖2的實(shí)施例差異在于閾值產(chǎn)生電路251改為依據(jù)比較信號(hào)Vcomp而產(chǎn)生電流閾值Vth。在另一實(shí)施例中，信號(hào)處理電路270也可以采用微處理器或邏輯電路等方式來實(shí)施正反器271的功能。
[0052]在上述的實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路會(huì)依據(jù)負(fù)載的大小而調(diào)整控制信號(hào)的頻率，使電流開關(guān)能夠?qū)ê线m的電流，而將所需的能量輸出至負(fù)載Z。此外，當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器欲降低耗電時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路也能夠在電源轉(zhuǎn)換器的操作頻率進(jìn)入人類的聲頻范圍前，限制電流開關(guān)所導(dǎo)通電流至所需的預(yù)設(shè)值，以降低或消除電源轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲頻噪音。
[0053]此外，在上述的實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器的控制電路皆采用脈沖頻率調(diào)制信號(hào)作為電流開關(guān)的控制信號(hào)，因此可以避免在多種調(diào)變方式間切換所產(chǎn)生的暫態(tài)響應(yīng)問題，不但能夠提升電源轉(zhuǎn)換器的效能，還能夠降低硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
[0054]在繪示附圖時(shí)，某些元件的尺寸及相對(duì)大小會(huì)被加以放大，以使附圖的內(nèi)容能清楚地表達(dá)。另外，某些元件的形狀會(huì)被簡化以方便繪示。因此，附圖中所繪示的各元件的形狀、尺寸及相對(duì)大小，除非 申請(qǐng)人:有特別指明，否則不應(yīng)被用來限縮本發(fā)明的范圍。此外，本發(fā)明可用許多不同的形式來體現(xiàn)，在解釋本發(fā)明時(shí)，不應(yīng)限縮在本說明書所提出的示例性實(shí)施例的態(tài)樣。
[0055]在說明書及權(quán)利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)可理解，同樣的元件可能會(huì)用不同的名詞來稱呼。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的基準(zhǔn)。在說明書及權(quán)利要求書中所提及的「包含」為開放式的用語，應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另夕卜，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學(xué)傳輸?shù)刃盘?hào)連接方式而直接地連接于第二元件，或通過其它元件或連接手段間接地電性或信號(hào)連接至第二元件。
[0056]在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個(gè)項(xiàng)目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數(shù)格的用語都同時(shí)包含復(fù)數(shù)格的涵義。
[0057]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源轉(zhuǎn)換器的控制電路,用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，該控制電路包含: 一反饋信號(hào)比較電路，用于依據(jù)一反饋信號(hào)及一參考電壓以產(chǎn)生一比較信號(hào)； 一頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，耦接于該反饋信號(hào)比較電路，用于依據(jù)該比較信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)； 一電流峰值設(shè)置電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，用于依據(jù)該頻率信號(hào)產(chǎn)生一電流閾值，并將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及 一信號(hào)處理電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路與該電流峰值設(shè)置電路，用于依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)； 其中于一第一時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)固定該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率，而于一第二時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)降低該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)降低該頻率信號(hào)的頻率。
2.如權(quán)利要求1的控制電路，其中于一第三時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)固定該電流閾值，并且該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率。
3.如權(quán)利要求2的控制電路,其中于該第一時(shí)段中，該負(fù)載的負(fù)載值大于一第一預(yù)設(shè)值；于該第二時(shí)段中，該負(fù)載的負(fù)載值小于該第一預(yù)設(shè)值且大于一第二預(yù)設(shè)值；而于該第三時(shí)段中，該負(fù)載的負(fù)載值小于該第二預(yù)設(shè)值； 其中，該第一預(yù)設(shè)值大于該第二預(yù)設(shè)值。
4.如權(quán)利要求1的控`制電路，其中于該第一時(shí)段及該第二時(shí)段中，該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路會(huì)設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率隨著該負(fù)載的負(fù)載值的降低而降低。
5.如權(quán)利要求4的控制電路，其中于該第二時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)設(shè)置該電流閾值隨著該負(fù)載的負(fù)載值的降低而線性地降低。
6.如權(quán)利要求4的控制電路，其中于該第二時(shí)段中，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)設(shè)置該電流閾值隨著該負(fù)載的負(fù)載值的降低而呈現(xiàn)階梯狀降低。
7.如權(quán)利要求1至6其中任一項(xiàng)的控制電路，其中該信號(hào)處理電路另包含一正反器，該正反器的一設(shè)定端用于接收該頻率信號(hào)，而該正反器的一重置端用于接收該重置信號(hào)。
8.—種電源轉(zhuǎn)換器的控制電路,用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，該控制電路包含: 一頻率信號(hào)產(chǎn)生電路，用于依據(jù)該電源轉(zhuǎn)換器輸出至該負(fù)載的一電流輸出信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)； 一閾值產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一電流閾值，當(dāng)該電流輸出信號(hào)大于一第一負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第一電流值，而當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，將該電流閾值隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低，當(dāng)該電流輸出信號(hào)小于該第二負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第二電流值； 一感測電流比較電路，耦接于該閾值產(chǎn)生電路，將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及 一信號(hào)處理電路，耦接于該頻率信號(hào)產(chǎn)生電路與該感測電流比較電路，依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)； 其中該控制信號(hào)的頻率會(huì)隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低。
9.如權(quán)利要求8的控制電路,其中當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)設(shè)置該電流閾值隨著該負(fù)載的負(fù)載值的降低而線性地降低。
10.如權(quán)利要求8的控制電路,其中當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，該電流峰值設(shè)置電路會(huì)設(shè)置該電流閾值隨著該負(fù)載的負(fù)載值的降低而呈現(xiàn)多階段地降低。
11.如權(quán)利要求8至10其中任一項(xiàng)的控制電路，其中該信號(hào)處理電路另包含一正反器，該正反器的一設(shè)定端用于接收該頻率信號(hào)，而該正反器的一重置端用于接收該重置信號(hào)。
12.如權(quán)利要求8至10其中任一項(xiàng)的控制電路，另包含: 一反饋信號(hào)比較電路，用于依據(jù)一反饋信號(hào)及一參考電壓以產(chǎn)生一比較信號(hào)； 其中該閾值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該比較信號(hào)產(chǎn)生該電流閾值。
13.如權(quán)利要求8至10其中任一項(xiàng)的控制電路，其中該閾值產(chǎn)生電路會(huì)依據(jù)該頻率信號(hào)產(chǎn)生該電流閾值。
14.一種電源轉(zhuǎn)換器的控制方法，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，其包含: 依據(jù)一反饋信號(hào)及一參考電壓以產(chǎn)生一比較信號(hào)； 依據(jù)該比較信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)； 依據(jù)該頻率信號(hào)產(chǎn)生一電流閾值，并將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)； 依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)； 于一第一時(shí)段，固定該電流閾值，并且依據(jù)該比較信號(hào)而設(shè)置該頻率信號(hào)的頻率；以及 于一第二時(shí)段，降低該電流閾值，并且降低該頻率信號(hào)的頻率。
15.一種電源轉(zhuǎn)換器的控制方法，用于設(shè)置一電源轉(zhuǎn)換器的一電流開關(guān)，以對(duì)一負(fù)載供電，其包含: 依據(jù)該電源轉(zhuǎn)換器輸出至該負(fù)載的一電流輸出信號(hào)而產(chǎn)生一頻率信號(hào)； 產(chǎn)生一電流閾值，并且當(dāng)該電流輸出信號(hào)大于一第一負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第一電流值，而當(dāng)該電流輸出信號(hào)位于該第一負(fù)載閾值及一第二負(fù)載閾值之間時(shí)，將該電流閾值隨著該電流輸出信號(hào)的降低而降低，當(dāng)該電流輸出信號(hào)小于該第二負(fù)載閾值時(shí)，將該電流閾值設(shè)置為一第二電流值； 將一電流感測信號(hào)與該電流閾值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一重置信號(hào)；以及 依據(jù)該頻率信號(hào)及該重置信號(hào)而產(chǎn)生一控制信號(hào)，以設(shè)置該電流開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02M1/44GK103683900SQ201210364759
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】潘均宏, 唐健夫, 陳曜洲 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司