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TW202135453A - 用於返馳式電力轉換器之部分零電壓切換(zvs)及其方法 - Google Patents

用於返馳式電力轉換器之部分零電壓切換(zvs)及其方法 Download PDF

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TW202135453A
TW202135453A TW109136551A TW109136551A TW202135453A TW 202135453 A TW202135453 A TW 202135453A TW 109136551 A TW109136551 A TW 109136551A TW 109136551 A TW109136551 A TW 109136551A TW 202135453 A TW202135453 A TW 202135453A
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美商半導體組件工業公司
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Abstract

一種控制器係用於一電力轉換器中，該電力轉換器具有一返馳式變壓器，該返馳式變壓器具有藉由一一次側電晶體切換的一一次繞組及藉由一二次側電晶體切換的一二次繞組。該控制器包括：一線電壓偵測電路，其回應於偵測到一輸入線電壓大於一第一臨限而啟動一高線偵測信號；一不連續導通模式偵測電路，其回應於偵測到該控制器正操作於不連續導通模式中而啟動一不連續導通模式信號；及一切換控制器，其耦接至該線電壓偵測電路及該不連續導通模式偵測電路，其回應於該高線偵測信號及該不連續導通模式信號之一啟動而使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體，以及以其他方式而無需使用部分零電壓切換。

Description

用於返馳式電力轉換器之部分零電壓切換(ZVS)及其方法
本揭露大致上係關於電力轉換器，且更具體而言，係關於使用返馳式變壓器的電力轉換器。
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。控制切換的工作循環(duty cycle)以將輸出電壓調變至所欲位準。切換模式電力供應器大致上在較重負載係有效率的而在較輕負載係較無效率的。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。
返馳式轉換器常見於AC電壓轉DC電壓應用。返馳式轉換器係基於交替地在磁芯中建立通量及將能量轉移至輸出的返馳式變壓器。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。當開關斷開時，變壓器中的一次電流下降，且二次電流基於經儲存在磁化電感（標示為「Lm」）中的能量而流動。當二次電流流動時，變壓器的一次電壓係由反射輸出電壓判定。即使當同步整流器(synchronous rectifier, SR)電晶體不導通時，二次電流仍可流動通過在SR電晶體處的內部二極體。控制器改變與該一次繞組串聯之一次開關的導通及關斷時間以將該輸出電壓調節至所欲位準。
返馳式轉換器可經組態以使用已知為主動式箝位返馳式(active clamp flyback, ACF)的拓撲來切換與一次繞組並聯的額外電抗元件。ACF轉換器可減少組件上的電應力，並藉由達到接近一次開關的零電壓切換(zero volt switching, ZVS)來提高效率，以產生無任何振鈴的乾淨汲極波形。其亦允許二次電流的軟增加。然而，雖然ACF轉換器在中等及重負載具有高效率，但由於來自起因於額外電抗元件而在變壓器之一次側上持續循環之磁化電流的連續導通損失，所以其等在較輕負載的效率降低。此外，ACF轉換器通常不與改善輕負載下之效率的其他技術使用，諸如週波跳越(cycle skipping)及頻率折返(frequency foldback)。
例如，電池供電式消費性電子器件持續愈來愈小且功能愈來愈強大，但此趨勢需要愈高功率、愈快且愈小的AC/DC充電器。例如，通用串列匯流排(Universal Serial Bus, USB)電力輸送(Power Delivery, PD)標準已開始在智慧型裝置及膝上型電腦製造商中愈來愈受歡迎。USB PD標準允許較高功率位準（至多100瓦特(W)）及適應性輸出電壓，以實現次世代電池供電式電子器件。然而，現有的電力供應設計（諸如ACF轉換器）無法滿足這些新的較高電力輸送需求，同時維持高效率及低成本。
圖1根據本發明實施例以部分方塊圖且以部分示意形式繪示使用部分零電壓切換(ZVS)之返馳式電力轉換器100。返馳式電力轉換器100大致上包括輸入區段110、變壓器120、一次切換電路130、輸出電路140、控制器150、驅動網路160、電壓感測及供應電路170、二次側電路180、及電阻器190。
輸入區段110包括熔絲111、共模扼流圈112、二極體橋式整流器113、電容器114、電感器115、電容器116、及電阻器117。輸入區段110在其第一端子及第二端子上接收交流(AC)輸入電壓（標示為「AC IN」），該第一端子及該第二端子可例如連接至AC主電源。熔絲111具有連接至輸入區段110之第一端子的第一端子、及第二端子。共模扼流圈112具有連接至熔絲111之第二端子的第一端子、第二端子、連接至輸入區段110之第二端子的第三端子、及第四端子。二極體橋接器113具有連接至共模扼流圈112之第二端子的第一輸入端子、連接共模扼流圈112之第四端子的第二輸入端子、第一輸出端子、及連接至一次接地的第二輸出端子。電容器115具有連接至二極體橋式整流器113之第一輸出端子的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。電感器115具有連接至共模扼流圈112之第二端子的第一端子、及第二端子。電容器116具有連接至電感器115之第二端子的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。電阻器117具有連接至電感器115之第二端子的第一端子、及第二端子。
變壓器120具有磁芯121、一次繞組122、二次繞組123、及輔助繞組124。一次繞組122具有連接至電感器115之第二端子的第一端、及第二端，並且具有數目NP 個匝。二次繞組123具有第一端及第二端，並且具有數目NS 個匝。輔助繞組124具有第一端及第二端，且具有數目NA 個匝」。
一次切換電路130包括電晶體131、電阻器132、二極體133、電容器134、及電阻器135。電晶體131係高功率N通道金屬氧化物半導體(metal-oxide-semiconductor, MOS)電晶體，其具有連接至一次繞組122之第二端的汲極、閘極、及源極。電阻器132具有連接至電晶體131之源極的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。二極體133具有連接至一次繞組122之第二端的陽極、及陰極。電容器134具有連接至電感器115之第二端子的第一端子、及連接至二極體133之陽極的第二端子。電阻器135具有連接至電感器115之第二端子的第一端子、及連接至二極體133之陽極的第二端子。
輸出電路140包括輸出電容器141、電晶體142、匯流排電容器143、電阻器144、電晶體145、電阻器146及147、及閘極驅動器晶片148。輸出電容器142具有連接至二次繞組123之第一端的第一端子、及連接至二次接地的第二端。電晶體142係N通道MOS電晶體，其具有連接至二次繞組123之第一端的汲極、閘極、及連接至返馳式電力轉換器100之第一輸出端子的源極。匯流排電容器143具有連接至電晶體142之源極且連接至返馳式電力轉換器100之第一輸出端子的第一端子、及連接至返馳式電力轉換器100之第二輸出端子的第二端。電阻器144係電流感測電阻器，其具有連接至匯流排電容器143之第二端子且連接至返馳式電力轉換器100之第二輸出端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。電晶體145係N通道MOS電晶體，其具有連接至二次繞組123之第二端的汲極、閘極、及連接至二次接地的源極。電阻器146具有連接至電晶體145之閘極的第一端子、及第二端子，並具有標示為「RG 」的關聯電阻。電阻器147具有連接至電晶體142之閘極的第一端子。閘極驅動器晶片148具有串列資料及位址端子（標示為「SDA」）、串列時脈端子（標示為「SCL」）、及連接至電阻器147之第二端子的閘極驅動輸出端子。
控制器150係整合式一次與二次返馳式控制器，其包括一次控制器151、二次控制器152、及隔離器153。一次控制器151具有一組端子，該組端子包括：高電壓端子（標示為「HV」），其連接至電阻器117之第二端子；一次電壓端子（標示為「VDDP」），其連接至變壓器120之輔助繞組之第一端；電壓感測端子（標示為「VS」）、一次電流感測（標示為「CSP」），其連接至電阻器132之第一端子；一一次接地端子（標示為「GNDP」），其連接至一次接地；及多功能端子（標示為「SD/IMOD」），其連接至電阻器190之第一端子。
二次控制器152具有一組端子，該組端子包括：汲極端子（標示為「DRAIN」），其連接至變壓器120之二次繞組123之第二端且連接至電晶體145之汲極；輸入電壓端子（標示為「VIN」），其連接至變壓器120之二次繞組123之第一端；二次閘極驅動端子（標示為「GATES」），其連接至電阻器146之第二端子；電力供應電壓端子（標示為「VDDS」）；串列資料及回授端子（標示為「SDA/FB」）；串列時脈及串列資料信號（標示為「SCL/SD」）；二次接地端子（標示為「GNDS」）；及二次電流感測端子（標示為「CSS」），其連接至電阻器144之第一端子。
隔離器153提供一次控制器151與二次控制器152之間的實體與電氣隔離間隙。為了使二次控制器152將切換階段資訊傳遞至一次控制器151，隔離器153具有一或多個電容器，電信號可藉由該一或多個電容器來傳遞，同時維持電流隔離。如圖1所示，隔離器153具有用於將信號從二次控制器152轉移至一次控制器151的第一電容器、及用於將信號從一次控制器151轉移至二次控制器152的第二電容器。在例示性實施例中，一次控制器151及二次控制器152係實施在分開的半導體晶片上，該等半導體晶片在單一積體電路封裝中組合為多晶片模組。
驅動網路160包括電阻器161與162、及二極體163。電阻器161具有第一端子、及連接至電晶體131之閘極的第二端子。電阻器162具有連接至電阻器161之第一端子的第一端子、及第二端子。二極體163具有連接至電阻器162之第二端子的陰極、及連接至電晶體131之閘極的陽極。
電壓感測及供應電路170包括二極體171、電容器172、及電阻器173與174。二極體171具有連接至輔助繞組124之第一端的陽極、及陰極。電容器172具有連接至二極體171之陰極的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。電阻器173具有連接至輔助繞組124之第一端的第一端子、及第二端子。電阻器174具有連接至電阻器173之第二端子的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。
二次側電路180包括電容器181及電阻器182與183。電容器181具有連接至控制器150之VDDS端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。電阻器182具有連接至控制器150之VDDS端子的第一端子、及連接至控制器150之SDA/FB端子的第二端子。電阻器183具有連接至控制器150之VDDS端子的第一端子、及連接至控制器150之SCL/SD端子的第二端子。
電阻器190具有連接至控制器150之SD/IMOD端子的第一端子、及連接至一次接地的第二端子。在所繪示的實施例中，電阻器190係負溫度係數(negative temperature coefficient, NTC)電阻器，且返馳式電力轉換器100使用該電阻器用於熱停機功能。
在操作中，返馳式電力轉換器100將自AC電源導出的平滑化輸入電壓轉換成DC電壓。輸入區段110接收、整流、及濾波AC IN信號。共模扼流圈112濾波AC IN信號以移除高頻雜訊。二極體橋式整流器113將AC IN正弦波轉換成全波整流正弦波。電容器114及116及電感器115一起形成用於平滑化全波整流正弦波中之漣波的π形濾波器(pi filter)，並在一次繞組122之第一端處呈現平滑的低漣波電壓。
變壓器120基於匝數比NS /NP 將一次繞組122上之電壓轉換成二次繞組123上之電壓，其中NS 係二次繞組123上之匝數，而NP 係在一次繞組122上之匝數。同樣地，變壓器120基於匝數比NA /NP 將一次繞組122上之電壓轉換成輔助繞組124上之電壓，其中NA 係輔助繞組124上之匝數。
返馳式電力轉換器100使用連接至一次繞組122之第二端的電晶體131來切換在一次繞組122之第一端處的平滑化的經整流電壓。一次控制器151藉由提供驅動信號GATEP通過包括電阻器161與162及二極體163的網路來切換電晶體131。電阻器132感測一次側電流，並提供電流感測信號至一次控制器151之CSP端子。然後，一次控制器151用隔離器153將關於一次電流之資訊提供至二次控制器152，作為恆定電流、恆定電壓(「CC/CV」)控制迴路之部分。一次控制器151在HV接腳上接收來自輸入線、通過電阻器117、及在變壓器120開始切換後從輔助繞組124通過電壓感測及供應電路170的初始電力。電壓感測及供應電路170亦在VS端子上提供線電壓的指示。
在二次側上，閘極驅動器晶片148藉由導通或關斷電晶體142而啟用及停用輸出電壓。閘極驅動器晶片148使用接腳SDA（串列資料及位址）及SCL（串列時脈）而使用2線串列鏈路來與二次控制器152通訊。二次控制器152從VIN接腳導出操作電力，並透過VDDS接腳將電容器181充電，以平滑化內部電力供應電壓。二次控制器152使用DRAIN輸入來感測在電晶體145之汲極處的電壓，且此電壓提供用於一次側與二次側切換決策中的極性資訊。二次控制器152亦使用CSS輸入感測二次電流，並使用GATES接腳來控制電晶體145之導電性狀態。
返馳式電力轉換器100使用稱為部分零電壓切換(ZVS)的技術。如本文中所使用，「部分零電壓切換(partial zero voltage switching)」及「部分ZVS (partial ZVS)」意指控制器僅針對其操作範圍之一部分達成ZVS。如下文將更完整地描述，當線電壓相對高時、當輸出電壓相對高時、及當返馳式電力轉換器100操作於不連續導通模式(discontinuous conduction mode, DCM)中時，返馳式電力轉換器100執行ZVS。若沒有滿足這三項條件中之任何者，則其在無需使用ZVS情況中操作。在其他實施例中，亦可使用不同的部分ZVS控制方案，諸如高線及DCM、或高輸出電壓及DCM。
在ZVS模式中時，返馳式電力轉換器100第二次啟動電晶體145以控制ZVS瞬間。在關斷電晶體145之後，二次控制器152偵測一次電晶體之汲極電壓的谷值，然後基於CV/CS控制迴路，再次啟動二次電晶體達預定時間量，以在變壓器之一次繞組上的磁化電感中產生負電流。接著，此額外電流足以將電晶體131之輸出電容COSS 完全放電，確保儲存在電抗元件中之更多能量再循環並導致較高的轉換器效率。
COSS 係電晶體之輸出電容，且在返馳式電力轉換器100中係等於汲極對源極電容(Cds)與閘極對汲極電容(Cgd)加上變壓器120之一次繞組122處之雜散電容的總和。電晶體131係大功率MOS電晶體，且具有在切換期間儲存能量的大COSS 。如將在下文更完整地解釋，控制器150藉由考量COSS 並選擇性地第二次啟動二次電晶體145，以在ZVS操作期間達成更好的切換效率，以更完全地將電晶體131之COSS 放電且因此達成真正的ZVS。
控制器150包括整合在單一積體電路封裝中的一次側控制器及二次側控制器兩者，其中一次控制器及二次控制器用隔離器通訊。藉由單一IC控制該兩個FET（其中CC/CV迴路實施在二次側上）可用於實施部分ZVS技術。二次控制器152使用隔離器153來將切換瞬間傳達至一次側。
圖2繪示顯示用於圖1之返馳式電力轉換器100中的部分ZVS技術的時序圖200。在時序圖200中，水平軸代表以微秒(µs)為單位的時間，且垂直軸代表以伏特為單位的各種信號之振幅。時序圖200中顯示所關注的七個信號的波形，其包括：一次閘極波形210，其標示為「Pri_Gate」；二次閘極波形220，其標示為「SR_Gate」；一次汲極波形230，其標示為「Pri_Drain」；二次汲極波形240，其標示為「SR_Drain」；谷值偵測波形250，其標示為「SR_NVW」；恆定電流、恆定電壓調節迴路觸發波形260，其標示為「CC/CV_Pulse」；及一次調節迴路觸發波形230，其標示為「Pri_Pulse_OUT」。時序圖200亦顯示五個關注時間點，標示為「t1 」、「t2 」、「t3 」、「t4 」、及「t5 」。
該序列開始於Pri_Gate信號的啟動。電晶體131導通，且電流流動通過一次繞組122，使變壓器120在其核心中建立通量。Pri_Drain信號下降至約零伏特，對應於一次接地信號的電壓。此時，SR_Drain信號上升至對應於線電壓的位準，亦即一次繞組122之第一端處的電壓。圖2中顯示的三個其他控制信號SR_NVW、CC/CV_Pulse及Pri_Pulse_OUT全部係非作用中。
在時間t1 ，一次控制器151停用Pri_Gate信號，使電晶體131變成非導通。在時間t1 附近的暫態尖波之後，Pri_Drain信號穩定在對應於經整流之線電壓的值。在t1 之後的短延遲，二次控制器152藉由感測到SR_Drain電壓下降至低於二次接地來偵測電晶體131之關斷。回應於藉由內部二極體偵測極性反轉，二次控制器152啟動SR_Gate信號，使電晶體145（同步整流器電晶體）變成導通且將來自變壓器之磁芯的能量轉移至負載。二次控制器152在其偵測到二次側電流已放電至零時，將SR_Gate信號保持在作用中直到時間t2 。
在t2 ，二次控制器152停用SR_Gate信號。隨後，由於與輸出電容COSS 並聯的變壓器120之磁化電感（標示為「Lm」），Pri_Drain信號上的電壓開始共振。電容器134及電阻器135操作為緩衝電路(snubber circuit)。當電晶體131關斷時，洩漏電感在與電晶體131之汲極對源極電容組合時產生電壓尖波。當電壓尖波大於線電壓、匝數比N乘以輸出電壓（標示為「VOUT」）、及跨電容器134之電壓的總和時，接著二極體133導通，且電壓尖波受限於跨電容器134的電壓。SR_Drain信號與相反極性共振。在此時間期間，二次控制器152藉由比較SR_Drain信號與相對低的臨限電壓，及在SR_Drain信號低於低臨限電壓時啟動SR_NVW信號，來感測共振。
在時間t3 ，二次控制器152根據其恆定電流/恆定電壓控制迴路來啟動CC/CV_Pulse。若SR_Drain信號亦在如由SR_NVW信號指示的谷值中，則二次控制器152第二次啟動SR_Gate信號，並使該信號保持在作用中達介於時間t3 與t4 之間的時間（標示為「TZVS 」）。下文將進一步說明將TZVS 設定至適當值。TZVS 可係例如1微秒(1 µs)。
SR_Gate信號的第二次啟動在磁化電感Lm中感應負電流，且隨後在介於時間t4 與t5 之間再次停用電晶體145達一時間量（標示為TDELAY ）之後，此負電流使COSS 放電。在時間t4 之後，Pri_Drain上的電壓開始向下共振，而SR_Drain上的電壓開始向上共振。一旦Pri_Drain的電壓達到最小值（即，谷值），然後二次控制器152傳送一信號至一次控制器151以啟動電晶體131（其發生在t5 ），且另一循環開始。
為了達到精確的ZVS瞬間，TZVS 可經調整以在下一個切換循環之前在磁化電感Lm中建立足夠的負電流，以將電晶體131之COSS 放電。TZVS 可設定如下。首先，判定將COSS 放電至零所需之負電流IPN 。接著基於IPN ，判定第二次啟動電晶體145所需之時間量。
為了使COSS 完全放電，磁化電感的能量必須等於COSS 中儲存的能量：
Figure 02_image001
=
Figure 02_image003
[1] 展開方程式[1] 並且代入用於磁化電感Lm 中之能量及COSS 中之能量的公式得出：
Figure 02_image005
=
Figure 02_image007
[2] 求解IPN 得出：
Figure 02_image009
[3] 但是：
Figure 02_image011
[4] 將方程式[3] ]代入方程式[4] 的左側，得出：
Figure 02_image013
[5] 因此：
Figure 02_image015
[6] TZVS 可諸如依設計來預設、藉由在測量COSS 之後的最終測試期間程式化熔絲來設定，或以其他方式程式化或設定以匹配特定系統參數。TZVS 之值影響可用的切換頻率。隨著VIN 及COSS 增加，TZVS 亦增加，但導致切換週期增加，且因此導致切換頻率降低。
圖3繪示可用於理解圖1之返馳式電力轉換器100之操作的時序圖300。在動作方塊310中，二次控制器152偵測線輸入電壓。在動作方塊320中，二次控制器152偵測輸出電壓。在動作方塊330中，二次控制器152偵測操作模式。例如，在需要高電力輸出的重負載之時期期間，二次控制器152以在另一切換循環開始前變壓器120不會將磁化電感完全放電的足夠快速率來控制一次控制器151操作電晶體131。此模式係已知為連續導通模式(continuous conduction mode, CCM)。另一方面，在輕負載的時期期間（其中重要的是，提供高效率，同時輸送較低總電力），二次控制器152控制一次控制器151操作電晶體131以在另一切換循環開始之前將磁化電感完全放電。此模式係已知為不連續導通模式(DCM)。在決策方塊340中，二次控制器152判定輸入電壓是否大於第一臨限（標示為「TH1 」）、輸出電壓是否大於第二臨限（標示為「TH2 」）、及轉換器是否正操作於DCM中。若是，則流程進行至動作方塊350，其中二次控制器152操作於ZVS模式中。若否，則流程繼續至動作方塊360，其中二次控制器152繼續操作而無需使用零電壓切換。
圖4以部分方塊圖及部分示意形式繪示用於在圖1之二次控制器152中以判定線電壓是否超過第一臨限的線電壓偵測電路400。線電壓偵測電路400大致上包括汲極電壓偵測電路410、輸出電壓偵測電路420、臨限電壓產生電路430、比較器440、及輸出鎖存器450。
汲極電壓偵測電路410包括電流放大器411、電阻器412與413、及二極體414。電流放大器411具有連接至二次控制器152之DRAIN端子的第一輸入、第二輸入端子、標示為「BIAS」的第一輸出端子、及第二輸出端子。電阻器412具有連接至電流放大器411之第二輸入端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。電阻器413具有連接至電流放大器411之第二輸出端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。二極體414具有連接至電流放大器411之第二輸出端子的陽極、及連接至電流放大器411之第一輸出端子的陰極。
輸出電壓偵測電路420包括電流放大器421、電阻器422、及二極體423。電流放大器421具有連接至二次控制器152之VOUT端子的第一輸入、第二輸入端子、連接至電流放大器411之第二輸出端子的第一輸出端子、及連接至二次接地的第二輸出端子。電阻器422具有連接至電流放大器421之第二輸入端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。二極體423具有連接至二次接地的陽極、及連接至電流放大器421之第一輸出端子的陰極。
臨限電壓產生電路430包括電壓源431、電流放大器432、電阻器433與434、二極體435、開關436、及電阻器437。電壓源431提供相對於二次接地電壓所測量之電壓（標示為「VTrim」）。在圖4所示的實例中，VTrim等於590毫伏特。電流放大器432具有連接至電壓源431的第一輸入端子（用於接收VTrim）、第二輸入端子、連接至BIAS端子的第一輸出端子、及第二輸出端子。電阻器433具有連接至電流放大器432之第二輸入端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。電阻器434具有連接至電流放大器432之第二輸出端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。二極體435具有連接至電流放大器432之第二輸出端子的陽極、及連接至電流放大器432之第一輸出端子的陰極。開關436具有連接至電流放大器432之第二輸出端子的第一端子、第二端子、及用於接收標示為「HI_LINE」之信號的控制端子。電阻器437具有連接至開關436之第二端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。
比較器440具有連接至電流放大器411之第二電流輸出端子的正輸入端子、連接至臨限電壓產生電路430之輸出的負輸入、及真實輸出端子(true output terminal)。
輸出鎖存器450係時控式D型鎖存器，其具有連接至比較器440之真實輸出端子的D輸入、用於接收標示為「TURN_ON ALLOW」之信號的時脈輸入、用於接收標示為「Pulse_out」之信號的重設輸入、用於接收Pulse_out信號之互補的設定輸入、及連接至開關436之控制輸入的真實輸出（用於提供HI_LINE信號）。
在操作中，圖1之二次控制器152使用線電壓偵測電路400，以判定線電壓是否係高，如由其是否超過第一臨限所判定者。其依賴返馳式電壓轉換器的性質，即，在正向相位(forward phase)期間，同步整流器電晶體之汲極上的電壓與一次電壓成比例。因此，所有控制可有利地發生在二次側上，且二次控制器152可提供適當的切換資訊至一次控制器151。
具體而言，汲極電壓偵測電路410使用DRAIN信號的電壓來建立通過電流放大器411之輸入側的電流，其量值等於DRAIN信號之電壓除以電阻器412之電阻。根據一電流增益「K1」，電流放大器411導通一電流通過其輸出側。因此，在電阻器413之第一端子處，汲極電壓偵測電路410之輸出的電壓表示為：
Figure 02_image017
=
Figure 02_image019
[7] 其中
Figure 02_image021
係一次對二次匝數比。若
Figure 02_image023
且
Figure 02_image025
，則：
Figure 02_image027
[8] 且：
Figure 02_image029
[9] 當
Figure 02_image031
時偵測到HI_LINE狀況，因此其係在以下情況時開始偵測：
Figure 02_image033
=
Figure 02_image035
[10] 如果
Figure 02_image037
，則：
Figure 02_image039
[11]
應注意，VTrim 可以各種方式來調整，諸如使用內部修整選項或藉由使用外部積體電路端子。若使用外部端子，則可使用外部阻抗來調整VTrim 。
圖5以部分方塊圖及部分示意形式繪示用於在圖1之二次控制器152中以判定輸出電壓是否超過第二臨限的輸出電壓偵測電路500。輸出電壓偵測電路500大致上包括分壓器510、高輸出電壓偵測電路520、低輸出電壓偵測電路530、鎖存器540、及或閘550。
分壓器510包括電阻器511與512。電阻器511具有用以接收VOUT的第一端子、及第二端子。電阻器512具有連接至電阻器511之第二端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。
高輸出電壓偵測電路520包括電阻器521與522、及比較器523。電阻器521具有用於接收標示為「BIAS」之信號的第一端子、及第二端子。電阻器522具有連接至電阻器521之第二端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。比較器523具有連接至分壓器510之輸出端子的正輸入端子、連接至電阻器521之第二端子的負輸入、及真實輸出端子。
低輸出電壓偵測電路530包括電阻器531與532、及比較器533。電阻器531具有用以接收BIAS信號的第一端子、及第二端子。電阻器532具有連接至電阻器531之第二端子的第一端子、及連接至二次接地的第二端子。比較器533具有連接至電阻器531之第二端子的正輸入端子、連接至分壓器510之第二端子的負輸入端子、及真實輸出端子。
鎖存器540係SR鎖存器，其具有連接至比較器523之真實輸出的設定輸入（標示為「S」）、其連接至比較器533之真實輸出的重設輸入（標示為「R」）、及真實輸出（標示為「Q」）。
或閘550具有用於接收標示為「EXT_CTL」之信號的第一輸入、連接至鎖存器540之Q輸出的第二輸入、及用於提供HI_LINE信號的輸出。
在操作中，輸出電壓偵測電路500判定輸出電壓VOUT是否相對高（即，高於臨限）。電壓分壓器510最初將VOUT縮放成較低電壓，該較低電壓更適用於評估CMOS邏輯電路。輸出電壓偵測電路520判定經縮放電壓是否高於高臨限，且若是，則設定鎖存器540。同樣地，低輸出電壓偵測電路530判定經縮放電壓是否小於低臨限（其中低臨限低於高臨限），且若是，則重設鎖存器540。因此，高輸出電壓偵測電路520、低輸出電壓偵測電路530、及鎖存器540的組合在高電壓偵測操作上建立遲滯，以確保例如在負載中之切換暫態而造成VOUT上的雜訊與干擾存在下的穩定性。輸出電壓偵測電路500包括或閘550，使得可藉由外部控制來停用HI_VOUT條件。具體而言，無論VOUT的位準，若EXT_CTL係高，則HI_VOUT係高，所以VOUT的位準並不判定返馳式電力轉換器100是否操作於ZVS模式中。
基於HI_VOUT進入ZVS模式有助於避免在ZVS模式時，延長控制器150的操作切換頻率。具體而言，由於TZVS 固定，所以在低VOUT，所建立之負磁化電流將不夠大以將COSS 放電至可接受的電壓位準。因此，當VOUT相對低時，停用ZVS。在一特定實例中，當VOUT ＞ 5伏特時，可偵測到HI_VOUT。
圖6繪示描述圖1之控制器150用以偵測其是否操作於DCM模式中的DCM偵測電路（未圖示）之操作的時序圖600。在時序圖600中，水平軸代表以微秒(µs)為單位的時間，且垂直軸代表以伏特為單位的各種信號之振幅。時序圖600所顯示者係四個所關注信號的波形，包括Pri_Gate波形610、第一SR_Gate波形620、第二SR_Gate波形630、及控制脈衝信號（標示為「Pulse_IN」）。
如圖6所示，在先前循環之SR_Gate_B脈衝結束之後不久，第一Pri_Gate脈衝發生。在第一Pri_Gate脈衝結束之後不久，控制器150提供主SR_Gate脈衝。控制器150啟動Pulse_IN信號（對應於在圖2中之CC/CV_Pulse信號）以開始另一切換循環。當操作於連續導通模式(CCM)中時（例如，在中或重負載），在SR_Gate脈衝結束加上SR_Gate脈衝變成非作用中之後的遲滯時期之前，控制器150啟動Pulse_IN信號。圖6在標示為「CCM操作區」之虛線方塊中顯示此操作，其中兩個可能脈衝之位置將導致返馳式轉換器100操作於CCM模式中。當正操作於DCM中時（例如，在輕負載），在SR_Gate脈衝結束加上遲滯時期之後，控制器150啟動Pulse_IN信號。圖6在標示為「DCM操作區」之虛線方塊中顯示此操作，其中可能脈衝的位置指示操作於DCM模式中。
控制器150將DCM偵測電路實施為CMOS邏輯電路，其偵測Pulse_IN信號係在SR_Gate脈衝之停用加上遲滯時期之前或之後啟動。若Pulse_IN信號發生在DCM操作區中且滿足ZVS的其他條件，則控制器150第二次啟動電晶體145，其藉由在圖6中之SR_Gate_B信號的啟動來繪示。
圖7根據本發明實施例以方塊圖形式繪示部分ZVS決策電路700。部分ZVS決策電路700包括線電壓偵測電路710、輸出電壓偵測電路720、DCM偵測電路730、及及閘740。線電壓偵測電路710具有用於提供HI_LINE信號的輸出，且可以圖4之線電壓偵測電路400、或偵測線電壓是否高於第一臨限的任何其他合適電路來實施。輸出電壓偵測電路720具有用於提供HI_VOUT信號的輸出，且可以圖5之電壓偵測電路720、或偵測輸出電壓是否高於第二臨限的任何其他合適電路來實施。DCM偵測電路具有用於提供標示為「DCM MODE」之信號的輸出，且可以偵測返馳式電力轉換器100是否操作於DCM模式中的任何合適電路來實施，諸如執行圖6所繪示之偵測的電路。及閘740具有連接至線電壓偵測電路710之輸出的第一端子、連接至輸出電壓偵測電路720之輸出的第二輸入、連接至DCM偵測電路730之輸出的第三輸出、及用於提供控制信號（標示為「ZVS_EN」）的輸出。ZVS_EN用作為控制器150第二次導通電晶體145的指示，以在二次控制器152發送出該信號至一次控制器151以導通電晶體131之前，在Lm中建立所需的負電流。控制器150回應於ZVS_EN信號之啟動而執行如上文關於圖2所繪示之ZVS谷值切換。+
因此，已描述一種使用部分ZVS技術之返馳式電力轉換器，以及一種控制器及使用在該控制器中以實施該技術的各種電路。該技術已知為部分ZVS，此係因為其僅根據操作條件而操作於ZVS中。用以實施該ZVS技術的該等操作條件包括操作於DCM中、以高線電壓操作、及以高輸出電壓操作。當使用此ZVS技術時，同步整流器電晶體如典型情況般經啟動直到汲極電壓衰減至零伏特，但接著經第二次啟動，以形成通過磁化電感的負電流，其可用以將在變壓器之一次側上的切換電晶體之輸出電容(COSS )完全放電。
所揭示之部分ZVS技術有利地以變壓器之二次側的控制來實施。例如，當變壓器之一次側上的切換電晶體導通時，可使用在同步整流器電晶體之汲極上的電壓來偵測線電壓，此係因為汲極電壓之量值反映在一次繞組之第一端處的線電壓。此外，輸出電壓可輕易且直接由二次控制器來偵測。在一些實施例中，一次控制器及二次控制器可係使用分開的半導體晶片來實施，該等半導體晶片係使用單一積體電路封裝而組合在多晶片模組中。在此情況中，可使用隔離器來維持一次側電路與二次側電路之間的電流隔離，但允許在其等之間之切換信號的通訊。
使用所揭露之部分ZVS技術，據信控制器150可符合新興USB電力輸送(PD)標準所需的高功率密度、高切換頻率、高效率、及電磁相容性(electromagnetic compatibility, EMC)標準，同時維持諸如AC/DC充電器之應用的低成本。
上文揭示的課題被視為係闡釋性，且非限制性的，且隨附申請專利範圍企圖涵蓋落在申請專利範圍之真正範圍內的所有此種修改、強化、及其他實施例。例如，部分ZVS技術判定轉換器是否正操作於DCM中、線（輸入）電壓是否高於第一臨限、及輸出電壓是否高於第二臨限。若是，則其操作於ZVS模式中。在其他實施例中，若轉換器正操作於DCM模式中，且線電壓高於第一臨限，則進入ZVS模式，而不管輸出電壓是否高於第二臨限。在又其他實施例中，若轉換器操作於DCM模式中，且輸出電壓高於第二臨限，則進入ZVS模式，而不管線電壓是否高於第一臨限。在所繪示的實施例中，描述特定電路以使用二次控制器可用的信號來判定是否符合這些條件，但在其他實施例中，可使用執行相同功能的其他電路。
在一種形式中，提供一種用於一電力轉換器中之控制器，該電力轉換器具有一返馳式變壓器，該返馳式變壓器具有藉由一一次側電晶體切換的一一次繞組及藉由一二次側電晶體切換的一二次繞組。根據一態樣，該控制器根據下式設定用於該線電壓偵測電路中之該修整電壓： VTrim =
Figure 02_image041
×
Figure 02_image043
其中VTrim 係修整電壓，VLine 係高線電壓臨限，n 係返馳式變壓器的匝數比，R5 係與輸入電流源串聯的電阻器，且R6 係與輸出電流源串聯的電阻器。
根據另一態樣，該控制器進一步包含一輸出電壓偵測電路，其用於回應於偵測到跨該二次繞組的一輸出電壓大於一第二臨限而啟動一高輸出電壓偵測信號。在此情況中，該輸出電壓偵測電路可包含：一電阻器梯，其具有用於接收該輸出電壓的一輸入、及用於提供一經縮放輸出電壓信號作為該輸出電壓之一預定分率的一輸出；一高輸出電壓信號偵測電路，其用於回應於該經縮放輸出電壓信號大於一第三臨限而啟動一高輸出電壓信號；一低輸出電壓信號偵測電路，其用於回應於該經縮放輸出電壓信號小於一第四臨限而啟動一低輸出電壓信號，其中該第四臨限低於該第三臨限；及一鎖存器，其具有用於接收該高輸出電壓信號的一設定輸入、用於接收該低輸出電壓信號的一重設輸入、及用於提供該高輸出電壓偵測信號的一輸出。
在另一形式中，一種電力轉換器包含：一返馳式變壓器，其具有一一次繞組及一二次繞組；一一次側電晶體，其與該一次繞組串聯耦接；一二次側電晶體，其與該二次繞組串聯耦接；及一控制器，其包含一線電壓偵測電路、一不連續導通模式偵測電路、及一切換控制器。根據一態樣，該控制器可包含：一汲極電壓偵測電路，其用於提供與該二次側電晶體係導通之一汲極之一電壓成比例的一汲極電壓感測信號；一輸出電壓偵測電路，其用於提供與該電力轉換器之一輸出電壓成比例的一輸出電壓感測信號；及一比較器，其用於比較該汲極電壓感測信號與該輸出電壓感測信號之間的一差與一第二臨限，其中該線電壓偵測電路回應於該比較器偵測到該差大於該第二臨限，而提供該高線偵測信號。在此情況中，該線電壓偵測電路可進一步包含一臨限電壓產生電路，其具有用於接收一修整電壓之一輸入、及用於根據一高線電壓臨限該返馳式變壓器之一匝數比而提供該第二臨限的一輸出。此外，若是，則該控制器可根據下式設定該修整電壓： VTrim =
Figure 02_image041
×
Figure 02_image043
其中VTrim 係修整電壓，VLine 係高線電壓臨限，n 係返馳式變壓器的匝數比，R5 係與輸入電流源串聯的電阻器，且R6 係與輸出電流源串聯的電阻器。
根據另一態樣，該不連續導通模式偵測電路回應於偵測到下列兩者無重疊而偵測到該控制器正操作於該不連續導通模式中：該控制器回應於一控制迴路而用以啟動一一次閘極驅動信號至該一次側電晶體的一觸發脈衝；及在一先前一次側閘極驅動信號之一停用之後，至該二次側電晶體的一二次閘極驅動信號之一第一啟動。
根據又另一態樣，該控制器進一步包含一輸出電壓偵測電路，其用於回應於偵測到跨該二次繞組的一輸出電壓大於一第二臨限而啟動一高輸出電壓偵測信號。在此情況中，該輸出電壓偵測電路可包含：一電阻器梯，其具有用於接收該輸出電壓的一輸入、及用於提供一經縮放輸出電壓信號作為該輸出電壓之一預定分率的一輸出；一高輸出電壓信號偵測電路，其用於回應於該經縮放輸出電壓信號大於一第三臨限而啟動一高輸出電壓信號；一低輸出電壓信號偵測電路，其用於回應於該經縮放輸出電壓信號小於一第四臨限而啟動一低輸出電壓信號，其中該第四臨限低於該第三臨限；及一鎖存器，其具有用於接收該高輸出電壓信號的一設定輸入、用於接收該低輸出電壓信號的一重設輸入、及用於提供該高輸出電壓偵測信號的一輸出。
根據又另一態樣，該控制器形成在一單一積體電路封裝中並具有一一次控制器與一二次控制器，其中該二次控制器與該一次控制器電流隔離且通訊地耦接至該一次控制器。
在又另一形式中，提供一種用於使一電力轉換器選擇性地操作於一部分零電壓切換模式中之方法，該電力轉換器具有一返馳式變壓器，該返馳式變壓器具有藉由一一次側電晶體切換的一一次繞組及藉由一二次側電晶體切換的一二次繞組。該方法包括：偵測一輸入線電壓；偵測一輸出電壓；偵測該電力轉換器的一控制迴路之一操作模式；回應於偵測到該輸入線電壓大於一第一臨限、偵測到該輸出電壓大於一第二臨限、及偵測到該操作模式係一不連續導通模式，而使該控制迴路操作於該部分零電壓切換模式中；及回應於偵測到該輸入線電壓小於該第一臨限、偵測到該輸出電壓小於該第二臨限、及偵測到該操作模式係該不連續導通模式中之至少一者，而使該控制迴路操作於該部分零電壓切換模式以外的另一模式中。
根據一態樣，該方法進一步包含基於該一次側電晶體之一輸出電容及一所欲輸出電壓來設定該預定時間。
根據另一態樣，該方法進一步包含進一步基於一磁化電感及該返馳式變壓器之一匝數比來設定該預定時間。
因此，在法律允許的最大程度內，本發明的範圍係由下述申請專利範圍的最廣泛可容許解釋及彼等的等效解釋判定，且不應由上述實施方式所侷限。
100:返馳式電力轉換器/轉換器 110:輸入區段 111:熔絲 112:共模扼流圈 113:二極體橋式整流器/二極體橋接器 114:電容器 115:電感器/電容器 116:電容器 117:電阻器 120:變壓器 121:磁芯 122:一次繞組 123:二次繞組 124:輔助繞組 130:一次切換電路 131:電晶體 132:電阻器 133:二極體 134:電容器 135:電阻器 140:輸出電路 141:輸出電容器 142:電晶體/輸出電容器 143:匯流排電容器 144:電阻器 145:電晶體 146:電阻器 147:電阻器 148:閘極驅動器晶片 150:控制器 151:一次控制器 152:二次控制器 153:隔離器 160:驅動網路 161:電阻器 162:電阻器 163:二極體 170:電壓感測及供應電路 171:二極體 172:電容器 173:電阻器 174:電阻器 180:二次側電路 181:電容器 182:電阻器 183:電阻器 190:電阻器 200:時序圖 210:一次閘極波形 220:二次閘極波形 230:一次汲極波形/一次調節迴路觸發波形 240:二次汲極波形 250:谷值偵測波形 260:恆定電流、恆定電壓調節迴路觸發波形 300:時序圖 310:動作方塊 320:動作方塊 330:動作方塊 340:決策方塊 350:動作方塊 360:動作方塊 400:線電壓偵測電路 410:汲極電壓偵測電路 411:電流放大器 412:電阻器 413:電阻器 414:二極體 420:輸出電壓偵測電路 421:電流放大器 422:電阻器 423:二極體 430:臨限電壓產生電路 431:電壓源 432:電流放大器 433:電阻器 434:電阻器 435:二極體 436:開關 437:電阻器 440:比較器 450:輸出鎖存器 500:輸出電壓偵測電路 510:分壓器 511:電阻器 512:電阻器 520:高輸出電壓偵測電路 521:電阻器 522:電阻器 523:比較器 530:低輸出電壓偵測電路 531:電阻器 532:電阻器 533:比較器 540:鎖存器 550:或閘 600:時序圖 610: Pri_Gate波形 620:第一SR_Gate波形 630:第二SR_Gate波形 700:部分ZVS決策電路 710:線電壓偵測電路 720:輸出電壓偵測電路/電壓偵測電路 730: DCM偵測電路 740:及閘 AC IN:交流(AC)輸入電壓 BIAS:第一輸出端子 CC/CV_Pulse:恆定電流、恆定電壓調節迴路觸發波形/控制信號 CSP:一次電流感測端子 CSS:二次電流感測端子 D:輸入 DCM_MODE:信號 DRAIN:端子 EXT_CTL:信號 GATEP:驅動信號 GATES:二次閘極驅動端子 GNDP:一次接地端子 GNDS:二次接地端子 HI_LINE:信號 HI_VOUT:信號 HV:高電壓端子 Pri_Drain:一次汲極波形/信號 Pri_Gate:一次閘極波形/信號 Pri_Pulse_OUT:一次調節迴路觸發波形/控制信號 Pulse_IN:控制脈衝信號 Pulse_OUT:信號 Q:真實輸出 R:重設輸入 S:設定輸入 SCL:串列時脈端子 SCL/SD:串列時脈及串列資料信號 SD/IMOD:多功能端子/端子 SDA:串列資料及位址端子 SDA/FB:串列資料及回授端子/端子 SR_Drain:二次汲極波形/信號/電壓 SR_Gate:二次閘極波形/信號/脈衝 SR_Gate_B:脈衝 SR_NVW:谷值偵測波形/控制信號 TDELAY:時間量 TH1:第一臨限 TH2:第二臨限 TZVS:時間 t1:關注時間點 t2:關注時間點 t3:關注時間點 t4:關注時間點 t5:關注時間點 TDelay:時間量 TURN_ON ALLOW:信號 VDDP:一次電壓端子 VDDS:電力供應電壓端子/端子 VIN:輸入電壓端子/接腳 VOUT:輸出電壓/端子 VS:電壓感測端子/端子 VTrim:電壓 ZVS_EN:控制信號
所屬技術領域中具有通常知識者而更佳地瞭解可藉由參考附圖本揭露，並且本揭露之許多特徵及優點變得顯而易見，在附圖中： ［圖1］根據本發明實施例以部分方塊圖且以部分示意形式繪示使用部分零電壓切換(ZVS)之返馳式電力轉換器； ［圖2］繪示顯示用於圖1之返馳式電力轉換器中的部分ZVS技術的時序圖； ［圖3］繪示可用於理解圖1之返馳式電力轉換器之操作的時序圖； ［圖4］以部分方塊圖及部分示意形式繪示用於圖1之二次控制器中以判定線電壓是否超過第一臨限的線電壓偵測電路； ［圖5］以部分方塊圖及部分示意形式繪示用於圖1之二次控制器中以判定輸出電壓是否超過第二臨限的輸出電壓偵測電路； ［圖6］以部分方塊圖及部分示意形式繪示用於圖1之二次控制器中以判定轉換器是否正操作於DCM中的DCM偵測電路；及 ［圖7］根據本發明實施例以方塊圖形式繪示部分ZVS決策電路。
不同圖式中使用相同參考符號指示相似或等同的組件。除非另外說明，辭「耦接」及其關聯動辭形式包括直接連接及藉由本領域中已知的手段間接電連接二者，且除非另外說明，直接連接的任何描述也隱含使用合適形式之間接電連接的替代實施例。
700:部分ZVS決策電路
710:線電壓偵測電路
720:輸出電壓偵測電路/電壓偵測電路
730:DCM偵測電路
740:及閘

Claims (10)

  1. 一種用於一電力轉換器中之控制器，該電力轉換器具有一返馳式變壓器，該返馳式變壓器具有藉由一一次側電晶體切換的一一次繞組及藉由一二次側電晶體切換的一二次繞組，該控制器包含： 一線電壓偵測電路，其用於回應於偵測到一輸入線電壓大於一第一臨限而啟動一高線偵測信號； 一不連續導通模式偵測電路，其用於回應於偵測到該控制器正操作於不連續導通模式中而啟動一不連續導通模式信號；及 一切換控制器，其耦接至該線電壓偵測電路及該不連續導通模式偵測電路，以用於回應於該高線偵測信號及該不連續導通模式信號之一啟動而使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體，以及在其他情況不使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體。
  2. 如請求項1之控制器，其中該線電壓偵測電路包含： 一汲極電壓偵測電路，其用於提供與該二次側電晶體係導通之一汲極之一電壓成比例的一汲極電壓感測信號； 一輸出電壓偵測電路，其用於提供與該電力轉換器之一輸出電壓成比例的一輸出電壓感測信號；及 一比較器，其用於比較該汲極電壓感測信號與該輸出電壓感測信號之間的一差與一第二臨限， 其中該線電壓偵測電路回應於該比較器偵測到該差大於該第二臨限，而提供該高線偵測信號。
  3. 如請求項2之控制器，其中該線電壓偵測電路進一步包含： 一臨限電壓產生電路，其具有用於接收一修整電壓之一輸入、及用於根據一高線電壓臨限及該返馳式變壓器之一匝數比而提供該第二臨限的一輸出。
  4. 如請求項1之控制器，其中該不連續導通模式偵測電路回應於偵測到下列兩者無重疊而偵測到該控制器正操作於該不連續導通模式中：該控制器回應於一控制迴路而用以啟動一一次閘極驅動信號至該一次側電晶體的一觸發脈衝；及在一先前一次側閘極驅動信號之一停用之後，至該二次側電晶體的一二次閘極驅動信號之一第一啟動。
  5. 如請求項1之控制器，其進一步包含： 一輸出電壓偵測電路，其用於回應於偵測到跨該二次繞組的一輸出電壓大於一第二臨限而啟動一高輸出電壓偵測信號， 其中該切換控制器進一步耦接至該輸出電壓偵測電路，並回應於該高線偵測信號、該不連續導通模式信號、及該高輸出電壓偵測信號之一啟動而使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體，以及在其他情況不使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體。
  6. 如請求項1之控制器，其中： 該控制器形成在一單一積體電路封裝中並具有一一次控制器與一二次控制器，其中該二次控制器與該一次控制器電流隔離且通訊地耦接至該一次控制器。
  7. 一種電力轉換器，其包含： 一返馳式變壓器，其具有一一次繞組及一二次繞組； 一一次側電晶體，其與該一次繞組串聯耦接； 一二次側電晶體，其與該二次繞組串聯耦接； 一控制器，其包含： 一線電壓偵測電路，其用於回應於偵測到一輸入線電壓大於一第一臨限而啟動一高線偵測信號； 一不連續導通模式偵測電路，其用於回應於偵測到該控制器正操作於不連續導通模式中而啟動一不連續導通模式信號；及 一切換控制器，其耦接至該線電壓偵測電路及該不連續導通模式偵測電路，以用於回應於該高線偵測信號及該不連續導通模式信號之一啟動而使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體，以及在其他情況不使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體。
  8. 如請求項7之電力轉換器，其進一步包含： 一輸出電壓偵測電路，其用於回應於偵測到跨該二次繞組的一輸出電壓大於一第二臨限而啟動一高輸出電壓偵測信號， 其中該切換控制器進一步耦接至該輸出電壓偵測電路，並回應於該高線偵測信號、該不連續導通模式信號、及該高輸出電壓偵測信號之一啟動而使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體，以及在其他情況不使用部分零電壓切換來控制該一次側電晶體及該二次側電晶體。
  9. 一種用於使一電力轉換器選擇性地操作於一部分零電壓切換模式中之方法，該電力轉換器具有一返馳式變壓器，該返馳式變壓器具有藉由一一次側電晶體切換的一一次繞組及藉由一二次側電晶體切換的一二次繞組，該方法包含： 偵測一輸入線電壓； 偵測一輸出電壓； 偵測該電力轉換器的一控制迴路之一操作模式； 回應於偵測到該輸入線電壓大於一第一臨限、偵測到該輸出電壓大於一第二臨限、及偵測到該操作模式係一不連續導通模式，而使該控制迴路操作於該部分零電壓切換模式中；及 回應於偵測到該輸入線電壓小於該第一臨限、偵測到該輸出電壓小於該第二臨限、及偵測到該操作模式係該不連續導通模式中之至少一者，而使該控制迴路操作於該部分零電壓切換模式以外的另一模式中。
  10. 如請求項9之方法，其中該使該控制迴路操作於該部分零電壓切換模式中包含： 停用該一次側電晶體； 在該停用該一次側電晶體之後啟動該二次側電晶體； 當回應於該啟動而產生的一二次側電流放電至零時，停用該二次側電晶體； 在該停用該二次側電晶體之後，回應於一二次側控制迴路使用谷值切換來產生一觸發脈衝； 回應於該產生該觸發脈衝而啟動該二次側電晶體，並且其後在一預定時間結束時停用該二次側電晶體；及 隨後回應於該二次側電晶體之一汲極電壓達到一谷值而啟動該一次側電晶體。
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