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TWI590574B - 電源供應裝置 - Google Patents

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TWI590574B
TWI590574B TW105124396A TW105124396A TWI590574B TW I590574 B TWI590574 B TW I590574B TW 105124396 A TW105124396 A TW 105124396A TW 105124396 A TW105124396 A TW 105124396A TW I590574 B TWI590574 B TW I590574B
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voltage
feedback
control
power supply
supply device
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TW105124396A
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TW201725839A (zh
Inventor
顏銘川
宮志華
Original Assignee
光寶電子（廣州）有限公司
光寶科技股份有限公司
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Description

電源供應裝置
本發明是有關於一種電源轉換技術，特別是指一種電源供應裝置。
使用一功率因數校正器及一準諧振返馳式轉換器的一習知電源供應裝置將一交流的輸入電壓轉換成一直流的輸出電壓。該輸出電壓被穩定在多個預定電壓值中被選擇的一者。習知電源供應裝置所提供之一電流取決於其自身之一負載(loading)。由於習知電源供應裝置通常是在特定輸出電壓下精心設計，因此，習知電源供應裝置無法在該輸出電壓及該負載的各種特定設置下具有相對高的轉換效率。
因此，本發明的目的，即在提供一種能夠克服先前技術的缺點的電源供應裝置。
於是，本發明電源供應裝置包含一返馳式轉換器及一控制器。
該返馳式轉換器接收一體電壓，並根據該體電壓產生一輸出電壓，該返馳式轉換器包括一包括一初級繞組及一次級繞組的變壓器，及一電連接該初級繞組的開關，該輸出電壓被穩定在多個預定電壓值中被選擇的一者。
該控制器電連接該返馳式轉換器以接收該輸出電壓，並根據該輸出電壓產生一相關於該等預定電壓值之選擇的控制信號。至少根據該輸出電壓及該控制信號，該控制器產生一相關於該電源供應裝置之一負載的反饋電壓，並以一方式控制該開關，使得該開關操作在一相關於該反饋電壓的切換頻率，並使得該反饋電壓及該切換頻率相對於該反饋電壓的一曲線中的至少一者因為該控制信號而變化。
本發明的功效在於：該控制器使得該開關操作在一相關於該反饋電壓的切換頻率，並使得該反饋電壓及該切換頻率相對於該反饋電壓的該曲線中的至少一者因為該控制信號而變化，因此，本實施例該電源供應裝置可在該輸出電壓及該負載的各種預定設置下具有相對高的轉換效率。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，本發明電源供應裝置的一第一實施例適用於電連接一電壓源8以接收一交流的輸入電壓Vin，並將該輸入電壓Vin轉換成一直流的輸出電壓Vout。本實施例之該電源供應裝置包括一電磁干擾濾波器1、一整流器2、一功率因數校正器3、一返馳式轉換器4及一控制器7。該控制器7包括一第一控制模組5及一第二控制模組6。
該電磁干擾濾波器1適用於電連接該電壓源8以接收該輸入電壓Vin，並將該輸入電壓Vin進行濾波以產生一濾波電壓。
該整流器2電連接該電磁干擾濾波器1以接收該濾波電壓，並將該濾波電壓進行整流以產生一整流電壓。
該功率因數校正器3電連接該整流器2及該第一控制模組5，接收來自該整流器2的該整流電壓。在該第一控制模組5的控制下，該功率因數校正器3根據該整流電壓產生一直流的體電壓(bulk voltage)，並允許該電壓源8所提供之一電流的相位追隨其所提供之該輸入電壓Vin的相位，藉此得到一高的功率因數。
該返馳式轉換器4電連接該功率因數校正器3及該第二控制模組6，接收來自該功率因數校正器3的該體電壓，並在該第二控制模組6的控制下根據該體電壓產生該輸出電壓Vout。該輸出電壓Vout被穩定在多個預定電壓值(例如，5V及20V)中被選擇的一者。該返馳式轉換器4所提供的一電流取決於本實施例之該電源供應裝置的一負載(loading)。
參閱圖2，該返馳式轉換器4包括一變壓器41、一開關42、一電流感測元件43及一整流濾波電路44。
該變壓器41包括一初級繞組411、一次級繞組412及一輔助繞組413。該初級繞組411具有一第一端及一第二端。該次級繞組412具有一第一端，及一電連接一接地的次級參考節點的第二端。該輔助繞組413具有一提供一輔助電壓Vaux的第一端，及一電連接一接地的初級參考節點的第二端。該等初級、次級及輔助繞組411、412、413的該等第一端具有相同的電壓極性。
該開關42及該電流感測元件43串聯連接在該初級繞組411之該第一端及該初級參考節點間。該開關42電連接該初級繞組411之該第一端，且該電流感測元件43電連接該初級參考節點。串聯連接的該初級繞組411、該開關42及該電流感測元件43電連接該功率因數校正器3以接收該體電壓。該電流感測元件43感測流經該開關42的一電流以產生一感測電壓Vcs。在此實施例中，該開關42為，例如，一N型金氧半場效電晶體，且該電流感測元件43為一電阻器。
該整流濾波電路44電連接該次級繞組412，並將該次級繞組412的一跨壓進行整流及濾波，以產生該輸出電壓Vout。在此實施例中，該整流濾波電路44包括一用於整流的二極體441，及一用於濾波的電容器442。該二極體441具有一電連接該次級繞組412之該第一端的陽極及一陰極。該電容器442電連接在該二極體441之該陰極及該次級繞組412之該第二端之間。該電容器442的一跨壓作為該輸出電壓Vout。
該第二控制模組6包括第一與第二隔離反饋單元61、62及一控制單元63。
該第一隔離反饋單元61電連接該電容器442以接收該輸出電壓Vout，並根據該輸出電壓Vout產生一第一反饋電流輸入Ifb1。該第一反饋電流輸入Ifb1相關於本實施例該電源供應裝置之該負載。在此實施例中，該第一隔離反饋單元61的實施如圖3所示，該第一反饋電流輸入Ifb1隨著該負載的增加而下降。
該第二隔離反饋單元62電連接該電容器442以接收該輸出電壓Vout，並根據該輸出電壓Vout產生一相關於該等預定電壓值之選擇的第二反饋電流輸入Ifb2。在此實施例中，該第二隔離反饋單元62的實施如圖4所示。當該輸出電壓Vout高於一預定電壓閾值(例如，10V)時，該第二反饋電流輸入Ifb2的大小非零，當該輸出電壓Vout低於該預定電壓閾值時，該第二反饋電流輸入Ifb2的大小為零(即，沒有電流)。
該控制單元63電連接該輔助繞組413、該開關42、該電流感測元件43及該等第一與第二隔離反饋單元61、62，接收分別來自該輔助繞組413、該電流感測元件43及該等第一與第二隔離反饋單元61、62的該輔助電壓Vaux、該感測電壓Vcs，及該等第一與第二反饋電流輸入Ifb1、Ifb2。該控制單元63根據該輔助電壓Vaux、該感測電壓Vcs，及該等第一與第二反饋電流輸入Ifb1、Ifb2產生一驅動信號DRIVE，並將該驅動信號DRIVE輸出至該開關42，以便控制該開關42在一導通狀態及一不導通狀態之間的切換。
參閱圖5，在此實施例中，該控制單元63包括一調整控制電路631、一轉換電路632、一縮放電路633、一第一比較器634、一電流補償電路635、一第二比較器636、一頻率控制電路637及一驅動電路638。
該調整控制電路631電連接該第二隔離反饋單元62以接收該第二反饋電流輸入Ifb2，並根據該第二反饋電流輸入Ifb2產生一控制信號CTRL。在此實施例中，該調整控制電路631包括一第一電阻器6311，該第一電阻器6311具有一接收一偏壓電壓Vbias的第一端及一第二端。該第一電阻器6311之該第二端電連接該第二隔離反饋單元62以接收該第二反饋電流輸入Ifb2，並提供該控制信號CTRL。當該輸出電壓Vout是相對較高(例如，等於或近似於20V)時，該控制信號CTRL為一邏輯〝0〞準位(也稱作CTRL=0)，當該輸出電壓Vout是相對較低(例如，等於或近似於5V)時，該控制信號CTRL為一邏輯〝1〞準位(也稱作CTRL=1)。
該轉換電路632電連接該第一隔離反饋單元61及該第一電阻器6311，接收分別來自該第一隔離反饋單元61及該第一電阻器6311的該第一反饋電流輸入Ifb1及該控制信號CTRL，並根據該第一反饋電流輸入Ifb1及該控制信號CTRL產生一反饋電壓Vfb。在此實施例中，該轉換電路632包括一第一可變電阻器6321及一緩衝器6322。該第一可變電阻器6321具有一接收該偏壓電壓Vbias的第一端、一電連接該第一隔離反饋單元61以接收該第一反饋電流輸入Ifb1的第二端，及一電連接該第一電阻器6311以接收該控制信號CTRL的控制端。該緩衝器6322具有一電連接該第一可變電阻器6321之該第二端的輸入端，及一提供該反饋電壓Vfb的輸出端。在此實施例中，該可變電阻器6321的實施如圖6所示，其中，當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，該反饋電壓Vfb等於(Vbias-Ifb1´R1)，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，該反饋電壓Vfb等於(Vbias-Ifb1´R2)，R1＜R2。
該縮放電路633電連接該緩衝器6322以接收該反饋電壓Vfb，並根據一縮放因數縮放該反饋電壓Vfb以產生一縮放電壓Vf(即，Vf=K´Vfb，參數K為該縮放因數，該縮放因數K為一常數，0＜K＜1)。在此實施例中，該縮放電路633包括第二及第三電阻器6331、6332。該等第二及第三電阻器6331、6332串聯連接在該緩衝器6322之該輸出端及該初級參考節點之間，該第二電阻器6331電連接該緩衝器6322之該輸出端，該第三電阻器6332電連接該初級參考節點。該等第二及第三電阻器6331、6332間的一共同接點提供該縮放電壓Vf。
該第一比較器634具有一電連接該電流感測元件43以接收該感測電壓Vcs的第一輸入端、一電連接該第三電阻器6332以接收該縮放電壓Vf的第二輸入端，及一提供該感測電壓Vcs及該縮放電壓Vf間之一比較之結果的輸出端。
該電流補償電路635電連接該第一電阻器6311及該第一比較器634之該第一輸入端，接收來自該第一電阻器6311的該控制信號CTRL。該電流補償電路635根據該控制信號CTRL產生一補償電流輸入，且將該補償電流輸入輸出至該第一比較器634之該第一輸入端。在此實施例中，該電流補償電路635的實施如圖7所示，其中，當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，該補償電流輸入的大小為零，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，該補償電流輸入的大小等於非零的Icomp。需注意的是，在其他實施例中，該電流補償電路635可被省略。
該第二比較器636具有一電連接該緩衝器6322以接收該反饋電壓Vfb的第一輸入端、一接收一第一參考電壓Vref1的第二輸入端，及一提供該反饋電壓Vfb及該第一參考電壓Vref1間之一比較之結果的輸出端。
該頻率控制電路637電連接該緩衝器6322以接收該反饋電壓Vfb，並根據該反饋電壓Vfb產生一控制電壓Vc。在此實施例中，該頻率控制電路637包括一轉換元件6371、一放大器6372、一二極體6373及一第一齊納二極體(Zener diode)6374。該轉換元件6371電連接該緩衝器6322以接收該反饋電壓Vfb，且還接收第二及第三參考電壓Vref2、Vref3、一最小電壓Vmin及一第一最大電壓Vmax1，其中，該第二參考電壓Vref2小於該第三參考電壓Vref3，且該最小電壓Vmin小於該第一最大電壓Vmax1。該轉換元件6371根據該反饋電壓Vfb、該等第二及第三參考電壓Vref2、Vref3、該最小電壓Vmin及該第一最大電壓Vmax1，產生該控制電壓Vc。舉例來說，該控制電壓Vc如下述公式(1)： Vc= Vmin + [(Vmax1-Vmin)/(Vref3-Vref2)] ´ (Vfb-Vref2) 公式(1)。 該放大器6372具有一接收該最小電壓Vmin的非反相輸入端、一電連接該轉換元件6371的反相輸入端，及一輸出端。該二極體6373具有一電連接該放大器6372之該輸出端的陽極，及一電連接該放大器6372之該反相輸入端的陰極。該放大器6372及該二極體6373相配合以使該控制電壓Vc不低於該最小電壓Vmin(即，Vc³Vmin)。該第一齊納二極體6374的一崩潰(breakdown)電壓等於該第一最大電壓Vmax1。該第一齊納二極體6374具有一電連接該初級參考節點的陽極，及一電連接該轉換元件6371的陰極。該第一齊納二極體6374使該控制電壓Vc不高於其本身的該崩潰電壓(即，Vc£Vmax1)。因此，如圖8所示，當該反饋電壓Vfb低於該第二參考電壓Vref2時，該控制電壓Vc等於該最小電壓Vmin。當該反饋電壓Vfb在該等第二及第三參考電壓Vref2、Vref3之間時，該控制電壓Vc隨著該反饋電壓Vfb的增加而從該最小電壓Vmin線性增加至該第一最大電壓Vmax1。當該反饋電壓Vfb高於該第三參考電壓Vref3時，該控制電壓Vc等於該第一最大電壓Vmax1。需注意的是，在其他實施例中，當該反饋電壓Vfb在該等第二及第三參考電壓Vref2、Vref3之間時，該控制電壓Vc可隨著該反饋電壓Vfb的增加而分段線性或非線性增加。
該驅動電路638電連接該輔助繞組413、該開關42、該等第一及第二比較器634、636及該頻率控制電路637，接收分別來自該輔助繞組413、該等第一及第二比較器634、636及該頻率控制電路637的該輔助電壓Vaux、該等比較之結果及該控制電壓Vc。該驅動電路638根據該輔助電壓Vaux、該等比較之結果及該控制電壓Vc產生該驅動信號DRIVE，並將該驅動信號DRIVE輸出至該開關42，以控制該開關42在該導通狀態及該不導通狀態之間的切換。當來自該第二比較器636的該比較之結果指示該反饋電壓Vfb低於該第一參考電壓Vref1時，該開關42操作在該不導通狀態。當來自該第二比較器636的該比較之結果指示該反饋電壓Vfb高於該第一參考電壓Vref1時，該開關42在該導通狀態及該不導通狀態間切換。當來自該第一比較器634的該比較之結果指示該感測電壓Vcs高於該縮放電壓Vf時，該開關42從該導通狀態切換至該不導通狀態。當根據該輔助電壓Vaux決定出該開關42的一跨壓在經過一時段後到達其波谷時，該開關42從該不導通狀態切換至該導通狀態。該時段從該開關42最近一次由該不導通狀態至該導通狀態的切換開始，且等於一控制頻率的一倒數。該控制頻率是該控制電壓Vc的一函數(即，f(Vc))。該控制頻率隨著該控制電壓Vc的增加而增加，且等於，例如，(a´Vc+b)，其中參數a、b為預定常數。
如此一來，該返馳式轉換器4操作在一準諧振模式，且流經該初級繞組411(見圖2)的一電流具有一最大值。當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，流經該初級繞組411的該電流的該最大值等於((K´Vfb)/Rcs)，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，流經該初級繞組411的該電流的該最大值為((K´Vfb)/Rcs–Icomp)，其中，參數Rcs為該電流感測元件43的一電阻值。此外，如圖9所示，當該反饋電壓Vfb低於該第一參考電壓Vref1時，該開關42操作的一切換頻率fs為零；當該反饋電壓Vfb在該等第一及第二參考電壓Vref1、Vref2之間時，該切換頻率fs近似於f(Vmin)；當該反饋電壓Vfb在該等第二及第三參考電壓Vref2、Vref3之間時，該切換頻率fs隨著該反饋電壓Vfb的增加而從近似於f(Vmin)增加至近似於f(Vmax1)；當該反饋電壓Vfb高於該第三參考電壓Vref3時，該切換頻率fs近似於f(Vmax1)，然後隨著該反饋電壓Vfb的增加而從近似於f(Vmax1)開始下降。
從圖10可知，該反饋電壓Vfb因為該控制信號CTRL的改變，等效上造成該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的一曲線之橫向偏移。因此，本實施例該電源供應裝置可在該輸出電壓Vout及該負載的各種預定設置下(例如，(該輸出電壓Vout，該負載)={(5V，25%)、(5V，50%)、(5V，75%)、(5V，100%)、(20V，25%)、(20V，50%)、(20V，75%)、(20V，100%)})具有相對高的轉換效率。
再參閱圖1、2，需注意的是，該第二控制模塊6的控制單元63及該第一控制模塊5的控制邏輯可被製造在單一集成電路中，藉此，本實施例該電源供應裝置得到小的體積及高的功率密度。
參閱圖11，本發明電源供應裝置的一第二實施例為該第一實施例的修改，二者不同之處在於：    1. 省略該轉換電路632'到該第一電阻器6311的連接，該轉換電路632'不是根據該控制信號CTRL來產生該反饋電壓Vfb，且用一第四電阻器6321'來取代該第一可變電阻器6321(見圖5)。    2. 省略該電流補償電路635(見圖5)。    3. 該頻率控制電路637'還包括一開關6375及一第二齊納二極體6376。該第二齊納二極體6376的一崩潰電壓等於一第二最大電壓Vmax2，其中，該最小電壓Vmin小於該第二最大電壓Vmax2且該第二最大電壓Vmax2小於該第一最大電壓Vmax1(即，Vmin＜Vmax2＜Vmax1)。該第二齊納二極體6376具有一電連接該初級參考節點的陽極及一陰極。該開關6375電連接在該轉換元件6371及該第二齊納二極體6376之該陰極之間，且還電連接該第一電阻器6311以接收該控制信號CTRL。該開關6375根據該控制信號CTRL而操作在一導通狀態及一不導通狀態之間。該第二齊納二極體6376及該開關6375相配合根據該控制信號CTRL選擇性地使該控制電壓Vc不高於該第二最大電壓Vmax2。藉由該等第一與第二齊納二極體6374、6376及該開關6375，當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，該控制電壓Vc不高於該第一最大電壓Vmax1，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，該控制電壓Vc不高於該第二最大電壓Vmax2。
如此一來，在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該控制電壓Vc對該反饋電壓Vfb的特性如圖12所示。在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該切換頻率fs對該反饋電壓Vfb的特性如圖13所示。
從圖12、13可知，該控制電壓Vc的一上限因為該控制信號CTRL的改變造成該切換頻率fs之一上限的改變，進而該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的該曲線改變。因此，本實施例該電源供應裝置可在該輸出電壓Vout及該負載的各種預定設置下，具有相對高的轉換效率。
參閱圖14，本發明電源供應裝置的一第三實施例為該第一實施例的修改，二者不同之處在於：    1. 省略該轉換電路632'到該第一電阻器6311的連接，該轉換電路632'不是根據該控制信號CTRL來產生該反饋電壓Vfb，且用一第四電阻器6321'來取代該第一可變電阻器6321(見圖5)。    2. 省略該電流補償電路635(見圖5)。    3. 該頻率控制電路637”還包括一電壓補償元件6377。該電壓補償元件6377電連接該第一電阻器6311以接收該控制信號CTRL，且還接收該第二參考電壓Vref2。該電壓補償元件6377根據該控制信號CTRL及該第二參考電壓Vref2，產生一第四參考電壓Vref4。該轉換元件6371根據取代該第二參考電壓Vref2的該第四參考電壓Vref4、該第三參考電壓Vref3、該最小電壓Vmin及該第一最大電壓Vmax1，產生該控制電壓Vc。舉例來說，該控制電壓Vc如下述公式(2)： Vc= Vmin + [(Vmax1-Vmin)/(Vref3-Vref4)] ´ (Vfb-Vref4)  公式(2)。 在此實施例中，該電壓補償元件6377的實施如圖15所示。當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，該第四參考電壓Vref4低於該第二參考電壓Vref2，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，該第四參考電壓Vref4等於該第二參考電壓Vref2。藉由該電壓補償元件6377，該轉換元件6371所產生的該控制電壓Vc隨著該反饋電壓Vfb的增加而增加，且當該反饋電壓Vfb等於該第四參考電壓Vref4(該第四參考電壓Vref4因為該控制信號CTRL而變化)時，該控制電壓Vc等於該最小電壓Vmin。
如此一來，在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該控制電壓Vc對該反饋電壓Vfb的特性如圖16所示。在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該切換頻率fs對該反饋電壓Vfb的特性如圖17所示。
從圖16、17可知，該第四參考電壓Vref4因為該控制信號CTRL的改變，造成該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的該曲線之一轉折點的改變，該轉折點相關於該第二參考電壓Vref2。因此，本實施例該電源供應裝置可在該輸出電壓Vout及該負載的各種預定設置下具有相對高的轉換效率。
需注意的是，在其他實施例中，於該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的該曲線中，根據該控制信號CTRL可改變該曲線之一轉折點(相關於取代該第二參考電壓Vref2的該第三參考電壓Vref3)，或改變該曲線之相關於該等第二及第三參考電壓Vref2、Vref3的多個轉折點。
參閱圖18，本發明電源供應裝置的一第四實施例為該第一實施例的修改，二者不同之處在於：    1. 省略該電流補償電路635(見圖5)。    2. 該縮放電路633’還電連接該第一電阻器6311以接收該控制信號CTRL，且該縮放因數因為該控制信號CTRL而變化。當該控制信號CTRL為該邏輯〝0〞準位時，該縮放電壓Vf等於(K1´Vfb)，當該控制信號CTRL為該邏輯〝1〞準位時，該縮放電壓Vf等於(K2´Vfb)，其中，參數K1、K2為常數，且K1＞K2。在此實施例中，用一第二可變電阻器6332’來取代該第三電阻器6332(見圖5)。該第二可變電阻器6332’具有一電連接該第二電阻器6331的第一端、一電連接該初級參考節點的第二端，及一電連接該第一電阻器6311以接收該控制信號CTRL的控制端。在此實施例中，該第二可變電阻器6332’的實施如圖19所示。
如此一來，在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該切換頻率fs對該反饋電壓Vfb的特性如圖10所示。在CTRL=0及CTRL=1的條件下，該切換頻率fs對該反饋電壓Vfb的特性如圖20所示。
從圖10、20可知，該反饋電壓Vfb因為該控制信號CTRL的改變等效上造成該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的該曲線之橫向偏移，且該縮放電壓Vf因為該控制信號CTRL的改變，造成該切換頻率fs相對於該縮放電壓Vf的該曲線之橫向縮放。因此，本實施例該電源供應裝置可在該輸出電壓Vout及該負載的各種預定設置下具有相對高的轉換效率。
需注意的是，在其他實施例中，可用一可變電阻器來取代該第二電阻器6331(見圖5)，而非取代該第三電阻器6332(見圖5)。
需注意的是，在其他實施例中，可以採用上述用來改變該反饋電壓Vfb、該切換頻率fs相對於該反饋電壓Vfb的該曲線及該切換頻率fs相對於該縮放電壓Vf的該曲線的技術之任意組合。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1‧‧‧電磁干擾濾波器
2‧‧‧整流器
3‧‧‧功率因數校正器
4‧‧‧返馳式轉換器
41‧‧‧變壓器
411‧‧‧初級繞組
412‧‧‧次級繞組
413‧‧‧輔助繞組
42‧‧‧開關
43‧‧‧電流感測元件
44‧‧‧整流濾波電路
441‧‧‧二極體
442‧‧‧電容器
5‧‧‧第一控制模組
6‧‧‧第二控制模組
61‧‧‧第一隔離反饋單元
62‧‧‧第二隔離反饋單元
63‧‧‧控制單元
631‧‧‧調整控制電路
6311‧‧‧第一電阻器
632‧‧‧轉換電路
632'‧‧‧轉換電路
6321‧‧‧第一可變電阻器
Vaux‧‧‧輔助電壓
Vbias‧‧‧偏壓電壓
Vc‧‧‧控制電壓
Vcs‧‧‧感測電壓
Vf‧‧‧縮放電壓
Vfb‧‧‧反饋電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vmin‧‧‧最小電壓
Vmax1‧‧‧第一最大電壓
Vmax2‧‧‧第二最大電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
Vref1‧‧‧第一參考電壓
Vref2‧‧‧第二參考電壓
Vref3‧‧‧第三參考電壓
6321'‧‧‧第四電阻器
6322‧‧‧緩衝器
633‧‧‧縮放電路
633'‧‧‧縮放電路
6331‧‧‧第二電阻器
6332‧‧‧第三電阻器
6332'‧‧‧第二可變電阻器
634‧‧‧第一比較器
635‧‧‧電流補償電路
636‧‧‧第二比較器
637‧‧‧頻率控制電路
637'‧‧‧頻率控制電路
637''‧‧‧頻率控制電路
6371‧‧‧轉換元件
6372‧‧‧放大器
6373‧‧‧二極體
6374‧‧‧第一齊納二極體
6375‧‧‧開關
6376‧‧‧第二齊納二極體
6377‧‧‧電壓補償元件
638‧‧‧驅動電路
7‧‧‧控制器
8‧‧‧電壓源
Vref4‧‧‧第四參考電壓
fs‧‧‧切換頻率
R1‧‧‧電阻
R2‧‧‧電阻
Rcs‧‧‧電阻
K1‧‧‧常數
K2‧‧‧常數
Ifb1‧‧‧第一反饋電流輸入
Ifb2‧‧‧第二反饋電流輸入
f(Vmin)‧‧‧頻率
f(Vmax1)‧‧‧頻率
DRIVE‧‧‧驅動信號
CTRL‧‧‧控制信號
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一方塊圖，說明本發明電源供應裝置之一第一實施例； 圖2是一電路方塊圖，說明該第一實施例之一返馳式轉換器及一第二控制模組； 圖3是一電路圖，說明該第一實施例之該第二控制模組之一第一隔離反饋單元； 圖4是一電路圖，說明該第一實施例之該第二控制模組之一第二隔離反饋單元； 圖5是一電路方塊圖，說明該第一實施例之該第二控制模組之一控制單元； 圖6是一電路圖，說明該第一實施例之該控制單元之一轉換電路； 圖7是一電路圖，說明該第一實施例之該控制單元之一電流補償電路； 圖8是一曲線圖，說明該第一實施例之一控制電壓對一反饋電壓的特性； 圖9是一曲線圖，說明該第一實施例之一切換頻率對該反饋電壓的特性； 圖10是一曲線圖，說明在不同條件下，該第一實施例之該切換頻率對該反饋電壓的特性； 圖11是一電路方塊圖，說明本發明電源供應裝置之一第二實施例的一控制單元； 圖12是一曲線圖，說明在不同條件下，該第二實施例之一控制電壓對一反饋電壓的特性； 圖13是一曲線圖，說明在不同條件下，該第二實施例之一切換頻率對該反饋電壓的特性； 圖14是一電路方塊圖，說明本發明電源供應裝置之一第三實施例的一控制單元； 圖15是一電路圖，說明該第三實施例之該控制單元之一電壓補償元件； 圖16是一曲線圖，說明在不同條件下，該第三實施例之一控制電壓對一反饋電壓的特性； 圖17是一曲線圖，說明在不同條件下，該第三實施例之一切換頻率對該反饋電壓的特性； 圖18是一電路方塊圖，說明本發明電源供應裝置之一第四實施例的一控制單元； 圖19是一電路圖，說明該第四實施例之該控制單元之一縮放電路； 圖20是一曲線圖，說明在不同條件下，該第四實施例之一切換頻率對一縮放電壓的特性。
1‧‧‧電磁干擾濾波器
2‧‧‧整流器
3‧‧‧功率因數校正器
4‧‧‧返馳式轉換器
5‧‧‧第一控制模組
6‧‧‧第二控制模組
7‧‧‧控制器
8‧‧‧電壓源
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種電源供應裝置，包含： 一返馳式轉換器，接收一體電壓，並根據該體電壓產生一輸出電壓，該返馳式轉換器包括一包括一初級繞組及一次級繞組的變壓器，及一電連接該初級繞組的開關，該輸出電壓被穩定在多個預定電壓值中被選擇的一者；及 一控制器，電連接該返馳式轉換器以接收該輸出電壓，並根據該輸出電壓產生一相關於該等預定電壓值之選擇的控制信號， 至少根據該輸出電壓及該控制信號，該控制器產生一相關於該電源供應裝置之一負載的反饋電壓，並以一方式控制該開關，使得該開關操作在一相關於該反饋電壓的切換頻率，並使得該反饋電壓及該切換頻率相對於該反饋電壓的一曲線中的至少一者因為該控制信號而變化。
  2. 如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該反饋電壓因為該控制信號而變化。
  3. 如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該切換頻率的一上限因為該控制信號而變化。
  4. 如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該切換頻率相對於該反饋電壓的該曲線之一轉折點因為該控制信號而變化。
  5. 如請求項1所述的電源供應裝置，其中，該控制器包括： 一第一隔離反饋單元，電連接該返馳式轉換器以接收該輸出電壓，並根據該輸出電壓產生一相關於該負載的第一反饋電流輸入； 一第二隔離反饋單元，電連接該返馳式轉換器以接收該輸出電壓，並根據該輸出電壓產生一相關於該等預定電壓值之選擇的第二反饋電流輸入；及 一控制單元，電連接該開關及該等第一與第二隔離反饋單元，接收分別來自該等第一與第二隔離反饋單元的該等第一與第二反饋電流輸入，並根據該第二反饋電流輸入產生該控制信號， 至少根據該第一反饋電流輸入及該控制信號，該控制單元產生該反饋電壓並控制該開關。
  6. 如請求項5所述的電源供應裝置，其中，該控制單元包括： 一調整控制電路，電連接該第二隔離反饋單元以接收該第二反饋電流輸入，並根據該第二反饋電流輸入產生該控制信號； 一轉換電路，電連接該第一隔離反饋單元及該調整控制電路，接收分別來自該第一隔離反饋單元及該調整控制電路的該第一反饋電流輸入及該控制信號，並根據該第一反饋電流輸入及該控制信號產生該反饋電壓； 一頻率控制電路，電連接該轉換電路以接收該反饋電壓，並根據該反饋電壓產生一控制電壓；及 一驅動電路，電連接該開關及該頻率控制電路，接收來自該頻率控制電路的該控制電壓，並至少根據該控制電壓產生一驅動信號來控制該開關。
  7. 如請求項6所述的電源供應裝置，其中： 該返馳式轉換器還包括一電流感測元件，該電流感測元件電連接該開關，並感測流經該開關的一電流以產生一感測電壓； 該控制單元還包括 一縮放電路，電連接該轉換電路以接收該反饋電壓，並根據一縮放因數縮放該反饋電壓以產生一縮放電壓，及 一第一比較器，具有一電連接該電流感測元件以接收該感測電壓的第一輸入端、一電連接該縮放電路以接收該縮放電壓的第二輸入端，及一提供該感測電壓及該縮放電壓間之一比較之結果的輸出端；及 該驅動電路還電連接該第一比較器以接收該比較之結果，且還根據來自該第一比較器的該比較之結果產生該驅動信號。
  8. 如請求項7所述的電源供應裝置，其中，該縮放因數為一常數。
  9. 如請求項7所述的電源供應裝置，其中，該縮放電路還電連接該調整控制電路以接收該控制信號，且該縮放因數因為該控制信號而變化。
  10. 如請求項7所述的電源供應裝置，其中，該控制單元還包括一電流補償電路，該電流補償電路電連接該調整控制電路及該第一比較器之該第一輸入端，接收來自該調整控制電路的該控制信號，根據該控制信號產生一補償電流輸入，且將該補償電流輸入輸出至該第一比較器之該第一輸入端。
  11. 如請求項7所述的電源供應裝置，其中： 該控制單元還包括一第二比較器，該第二比較器具有一電連接該轉換電路以接收該反饋電壓的第一輸入端、一接收一參考電壓的第二輸入端，及一提供該反饋電壓及該參考電壓間之一比較之結果的輸出端；及 該驅動電路還電連接該第二比較器以接收該比較之結果，且還根據來自該第二比較器的該比較之結果產生該驅動信號。
  12. 如請求項11所述的電源供應裝置，其中： 當來自該第二比較器的該比較之結果指示該反饋電壓低於該參考電壓時，該開關操作在一不導通狀態；及 當來自該第二比較器的該比較之結果指示該反饋電壓高於該參考電壓時，該開關在一導通狀態及該不導通狀態間切換。
  13. 如請求項12所述的電源供應裝置，其中，當來自該第一比較器的該比較之結果指示該感測電壓高於該縮放電壓時，該開關從該導通狀態切換至該不導通狀態。
  14. 如請求項13所述的電源供應裝置，其中： 該變壓器還包括一提供一輔助電壓的輔助繞組；及 該驅動電路還電連接該輔助繞組以接收該輔助電壓，並還根據該輔助電壓產生該驅動信號。
  15. 如請求項14所述的電源供應裝置，其中，當根據該輔助電壓決定出該開關的一跨壓在經過一時段後到達其波谷時，該開關從該不導通狀態切換至該導通狀態，該時段從該開關最近一次由該不導通狀態至該導通狀態的切換開始，且等於一控制頻率的一倒數，該控制頻率是該控制電壓的一函數。
  16. 如請求項6所述的電源供應裝置，其中，該頻率控制電路產生隨著該反饋電壓的增加而增加的該控制電壓，並使得該控制電壓不低於一最小電壓且不高於一最大電壓，該最小電壓低於該最大電壓。
  17. 如請求項5所述的電源供應裝置，其中，該控制單元包括： 一調整控制電路，電連接該第二隔離反饋單元以接收第二反饋電流輸入，並根據該第二反饋電流輸入產生該控制信號； 一轉換電路，電連接該第一隔離反饋單元以接收該第一反饋電流輸入，並根據該第一反饋電流輸入產生該反饋電壓； 一頻率控制電路，電連接該調整控制電路及該轉換電路，接收分別來自該調整控制電路及該轉換電路的該控制信號及該反饋電壓，並根據該控制信號及該反饋電壓產生一控制電壓；及 一驅動電路，電連接該開關及該頻率控制電路，接收來自該頻率控制電路的該控制電壓，並根據該控制電壓產生一驅動信號來控制該開關。
  18. 如請求項17所述的電源供應裝置，其中，該頻率控制電路產生隨著該反饋電壓的增加而增加的該控制電壓，使得該控制電壓不低於一最小電壓且不高於一第一最大電壓，且根據該控制信號可操作來使該控制電壓不高於一第二最大電壓，該第二最大電壓高於該最小電壓且低於該第一最大電壓。
  19. 如請求項17所述的電源供應裝置，其中，該頻率控制電路產生隨著該反饋電壓的增加而增加且當該反饋電壓等於一因為該控制信號而變化的參考電壓時等於一最小電壓的該控制電壓，且該頻率控制電路使該控制電壓不低於該最小電壓且不高於一最大電壓，該最小電壓低於該最大電壓。
  20. 如請求項1所述的電源供應裝置，還包括： 一電磁干擾濾波器，用來接收一輸入電壓，並將該輸入電壓進行濾波以產生一濾波電壓； 一整流器，電連接該電磁干擾濾波器以接收該濾波電壓，並將該濾波電壓進行整流以產生一整流電壓；及 一功率因數校正器，電連接該整流器及該返馳式轉換器，接收來自該整流器的該整流電壓，並根據該整流電壓產生該體電壓給該返馳式轉換器。
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