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TWI695565B - 輔助電路和電源轉換器 - Google Patents

輔助電路和電源轉換器 Download PDF

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TWI695565B
TWI695565B TW108103509A TW108103509A TWI695565B TW I695565 B TWI695565 B TW I695565B TW 108103509 A TW108103509 A TW 108103509A TW 108103509 A TW108103509 A TW 108103509A TW I695565 B TWI695565 B TW I695565B
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coupled
switch
unit
terminal
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莊博欽
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台達電子工業股份有限公司
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Abstract

一種用以輸出一供電電壓或一偵測訊號的輔助電路包含一常開型開關裝置和一訊號處理電路。常開型開關裝置的汲極耦接至一第一端點。常開型開關裝置的閘極耦接至一第二端點。在該第一端點與該第二端點之間的一輸入電壓在二個不同的位準之間切換。訊號處理電路用以根據在常開型開關裝置之源極的電壓輸出該供電電壓或該偵測訊號。一種電源轉換器亦在此揭露。

Description

輔助電路和電源轉換器
本案係關於一種電源轉換器，尤其是關於一種具有輔助電路的電源轉換器。
對於現有的電源轉換器而言，為提供電源轉換器的控制單元所需的電力需設計一附加的輔助電源供應電路。
然而，附加輔助電源供應電路的複雜性產生高成本且導致電路有不期望的寄生效應，如此降低電源轉換器輸出之電源的品質，或者甚至導致後端負載電路的故障。
本案之一些實施例是關於一種輔助電路，用以輸出一供電電壓或一偵測訊號。該輔助電路包含一常開型開關裝置和一訊號處理電路。該常開型開關裝置的一汲極耦接至一第一端點。該常開型開關裝置的一閘極耦接至一第二端點。在該第一端點與該第二端點之間的一輸入電壓在二個不同的位準之間切換。訊號處理電路用以根據在該常開型開關裝置之一源極的一電壓輸出該供電電壓或該偵測訊號。
本案之另一些實施例是關於一種電源轉換器。該種電源轉換器包含一開關電路、一控制電路、一常開型開關裝置以及一訊號處理電路。開關電路包含一第一開關，該第一開關用以相應地根據一控制訊號，選擇性地導通或斷開。控制電路用以輸出上述控制訊號。常開型開關裝置的一汲極耦接至該第一開關的一汲極。常開型開關裝置的一閘極耦接至該第一開關的一源極。訊號處理電路電性耦接至該常開型開關裝置的一源極，並用以根據在該常開型開關裝置之該源極的一電壓輸出一供電電壓或一偵測訊號至該控制電路。該開關電路、該控制電路、該常開型開關裝置和該訊號處理電路中的任何一者或其組合是整合或封裝在一起。
以下一般性的說明及之後的詳細說明都應被理解是作為範例，並且目的是在提供如本案專利申請保護的揭示更詳細的說明。
本案所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本案揭示內容之範圍與意涵。同樣地，本案揭示內容亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。相反地，本案旨在覆蓋可以包含在由所附專利範圍限定的本案的精神和範圍內之替代、修改和等效應用。應注意的是，根據行業中的標準實作，圖示僅用於理解而未按比例繪製。因此，圖示並不意味著限制本案的實際實施例。實際上，為了清楚討論，可以任意增加或減少各種特徵的尺寸。盡可能的，在圖示和說明書中使用相同的圖示符號來表示相同或相似的部分以便更好地理解。
除非另有說明，否則本說明書和專利範圍中使用的術語，在本案的上下文中以及在使用每個術語的特定上下文中具有在本領域中的普通含義。在下文或說明書中的其他地方將討論用於描述本案的某些術語，以向本領域具有通常知識者提供關於本案之描述的額外指導。
在本文的描述和其後的所有專利範圍中，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。在本文中所使用的『及/或』包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
術語「耦接」也可以稱為「電耦接」，術語「連接」可以稱為「電連接」。「耦接」和「連接」也可以用於表示兩個或更多元素彼此協作或交互。應當理解，儘管這裡可以使用術語「第一」，「第二」等來描述各種元件，但是這些元件不應受這些術語的限制。這些術語用於區分一個元素與另一個元素。例如，第一元素可以被稱為第二元素，並且類似地，第二元素可以被稱為第一元素，而不脫離實施例的範圍。
請參閱第1圖。第1圖為根據本案一實施例所繪示之一種電源轉換器100的示意圖。電源轉換器100用以將一輸入電壓Vin轉換為一輸出電壓Vo。如第1圖所示，在一些實施例中，電源轉換器100包含一半橋諧振變換電路（LLC converter），該半橋諧振變換電路包含一開關電路120、一諧振電路130、一控制電路140、一變壓器150、輔助電路160a和160b、一整流電路170和一輸入電容器單元Cin和一輸出電容器單元Co。該半橋諧振變換電路用以將跨於輸入電容器單元Cin上的輸入電壓Vin轉換為跨於輸出電容器單元Co的輸出電壓Vo，以提供輸出電壓Vo給一後級電路，例如一負載。
開關電路120包含複數個開關M1和M2。開關M1和M2在一節點N1處彼此電性耦接，並且用以相應地根據複數個控制訊號CT1和CT2選擇性地導通或斷開。如圖所示，在一些實施例中，開關電路120可以是一單相位半橋式電路，但是本案不以此為限。在一些實施例中，開關M1和M2可以是一增強型場效電晶體，如增強型氮化鎵（GaN）電晶體。舉例而言，開關M1和M2的導通電阻可以在0.1毫歐姆至1k歐姆之間。
控制電路140用以輸出控制訊號CT1和CT2。在一些實施例中，控制電路140可以用一控制器或任何合適的驅動電路來實現，以輸出控制訊號CT1和CT2以控制開關M1和M2。如第1圖所示，在結構上，輔助電路160a和160b耦接在開關電路120和控制電路140之間。具體而言，輔助電路160a和160b分別包含常開型開關裝置162a、162b和訊號處理電路164a、164b。在一些實施例中，常開型開關裝置162a及162b可透過空乏型氮化鎵電晶體來實現，但是本案不以此為限。本領域具通常知識者可應用其他適當的電子元件來實現常開型開關裝置162a及162b。例如，常開型開關裝置162a及162b的導通電阻可以在1毫歐姆到10k歐姆之間。
如圖所示，常開型開關裝置162a及162b的汲極耦接到開關M1、M2中相應之一者的一汲極。常開型開關裝置162a、162b的閘極耦接到開關M1、M2中相應之一者的一源極。訊號處理電路164a、164b分別電性耦接到常開型開關裝置162a、162b的源極，並且用以根據在常開型開關裝置162a、162b之源極的一電壓輸出相應的輸出訊號至控制電路140。為能更好地理解本案，將在以下段落中結合附圖討論輔助電路160a和160b的操作。
在結構上，輸入電容器單元Cin耦接到開關M1和M2，並用以接收具有一直流電位準的輸入電壓Vin。諧振電路130耦接於節點N1和變壓器150的一初級繞組Np之間。在一些實施例中，諧振電路130包含一諧振電容器單元Cr和一諧振電感器單元Lr。
在次級側，整流電路170耦接於變壓器150的一次級繞組Ns，並且用以整流和/或濾波跨於次級繞組Ns的電壓，以輸出輸出電壓Vo。例如，在一些實施例中，整流電路170包含電晶體S1和S2、一電容器單元C1、一輸出電感器單元Lo和一輸出電容器單元Co。電晶體S1的一第一端點耦接到次級繞組Ns的一第一端點。電晶體S2的一第一端點耦接到次級繞組Ns的一第二端點。電容器單元C1的一第一端點耦接到次級繞組Ns的中心抽頭端點和輸出電感器單元Lo的一第一端點。輸出電感器單元Lo的一第二端點耦接到輸出電容器單元Co的一第一端點。電晶體S1的一第二端點和電晶體S2的一第二端點在電容器單元C1的一第二端點和輸出電容器單元Co的第二端點處彼此耦接。
需注意的是，可以對整流電路170進行各種修改，因此第1圖中所示的整流電路170僅是示例，並不意味著限制本案。
因此，控制電路140可以用以輸出控制訊號CT1和CT2以選擇性地導通或斷開開關電路120中的開關M1和M2。因此，開關電路120可以輸出流過諧振電路130和初級繞組Np的一切換訊號，以將電力傳遞到次級繞組Ns並透過整流電路170輸出電力。因此，達成半橋式諧振變換電路的操作。
請參閱第2A圖至第2C圖。第2A圖至第2C圖為根據本案之一實施例所繪示之輔助電路160a的示意圖。如第2A圖至第2C圖所示，在一些實施例中，輔助電路160a可以用作用以為控制電路140提供輔助供電電壓Vaux的一供電電路。
如第2A圖至第2C圖所示，在一些實施例中，訊號處理電路164a可以是一濾波電路，用以對跨於常開型開關裝置162a之源極和第一開關M1之源極之間的第一電壓V1進行濾波，並相應地輸出供電電壓Vaux。
具體而言，在第2A圖的實施例中，濾波電路包含二極體單元Df和濾波電容器單元Cf。在結構上，二極體單元Df的陽極耦接到常開型開關裝置162a的源極，二極體單元Df的陰極耦接到濾波電容器單元Cf的第一端點，並且濾波電容器單元Cf的第二端點耦接到第一開關M1的源極。
在一些其他的實施例中，如第2B圖所示，濾波電路包含一電晶體單元Qf和一濾波電容器單元Cf。在結構上，電晶體單元Qf的源極耦接到電晶體單元Qf的閘極以及常開型開關裝置162a的源極，電晶體單元Qf的汲極耦接到濾波電容器單元Cf的第一端點，以及濾波電容器單元Cf的第二端點耦接到第一開關M1的源極。
因此，藉由訊號處理電路164a的操作，所濾波的供電電壓Vaux可以被輸出到控制電路140，以提供控制電路140所需的電力。
另外，在一些實施例中，電壓V1的大小可以大於常開型開關裝置162a的閾值電壓。為了防止常開型開關裝置162a的誤操作，輔助電路160a可進一步包含一箝位電路166a。箝位電路166a電性耦接於常開型開關裝置162a的閘極和第一開關M1的源極之間，並用以箝位跨於箝位電路166a兩端點之間的一箝位電壓Vclamp。因此，藉由設計合適的箝位電壓Vclamp以避免常開型開關裝置162a誤動作並使得電壓V1過高，此外，亦可以選擇具各種閾值電壓的電晶體元件以實現常開型開關裝置162a。
請參照第3A圖和第3B圖。第3A圖至第3B圖為根據本案之一實施例所繪示之輔助電路160a的示意圖。如第3A圖和第3B圖所示，在一些實施例中，輔助電路160a可以用作為一偵測電路，該偵測電路用以為控制電路140提供一去飽和偵測訊號Vd。
如第3A圖和第3B圖所示，在一些實施例中，與常開型開關裝置162a的源極電性耦接的訊號處理電路164a可以是一邏輯電路。邏輯電路用以根據在常開型開關裝置162a之源極處的一第二電壓V2和參考電壓Vref輸出一去飽和偵測Vd訊號。
具體而言，在第3A圖中，邏輯電路包含一比較器單元CP1。比較器單元CP1的第一輸入端點耦接到常開型開關裝置162a的源極，比較器單元CP1的第二輸入端點耦接到參考電壓源以接收參考電壓Vref，並且比較器單元CP1的輸出端點用以輸出去飽和偵測訊號Vd。去飽和偵測訊號Vd代表在第一開關中是否有一誤操作發生。
因此，在開關M1中發生誤操作的情況下，開關M1的一異常汲極至源極電壓可被偵測到。例如，如果在常開型開關裝置162a之源極處的電壓高於參考電壓Vref，則比較器單元CP1可將具有高電位準的相應去飽和偵測訊號Vd輸出到控制電路140，以警示誤操作的發生並執行相應的保護。
類似地，如第3B圖所示，在一些實施例中，電壓V2的大小可以大於常通開關裝置162a的閾值電壓。為了防止常開型開關裝置162a的誤操作，輔助電路160a可進一步包含一箝位電路166a。箝位電路166a電性耦接於常開型開關裝置162a的閘極和第一開關M1的源極之間，並用以箝位跨於箝位電路166a兩端點之間的一箝位電壓Vclamp。因此，藉由設計合適的箝位電壓Vclamp，以避免當在常開型開關裝置162a之源極的V2是高的時候常開型開關裝置162a的誤操作，可以選擇具各種閾值電壓的電晶體元件以實現常開型開關裝置162a。
此外，上述實施例中所示的偵測電路和/或供電電路也可以應用於各種類型的電源轉換器/反相器中。請參閱第4圖。第4圖為根據本案之一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。關於第4圖的實施例，為了便於理解，與第1圖中相同的元件將用相同的參考符號標記。除非有需要說明與第4圖中所示之元件的協作關係，否則為了簡潔起見，在此省略在上面的段落中已經詳細討論之類似元件的具體操作。
與第1圖相比較，在第4圖的實施例中，電源轉換器100可以包含一圖騰柱功率因數校正電路，其中圖騰柱功率因數校正電路包含耦接到節點N1的一第一電感器單元L1、一第一二極體單元D1、一第二二極體單元D2和輸出電容器單元Co。圖騰柱功率因數校正電路可以用以將交流輸入電壓Vin轉換跨於電容器單元Co的直流輸出電壓並透過控制開關M1和M2的導通和斷開來達到功率因數校正。
如圖所示，第一二極體單元D1的陰極耦接到開關M1的汲極。第二二極體單元D2的陰極耦接到第一二極體單元D1的陽極，以及第二二極體D2單元的陽極耦接至開關M2的源極。輸出電容器單元Co耦接於第一二極體單元D1的陰極和第二二極體單元D2的陽極之間。本領域之通常知識者可以理解圖騰柱功率因數校正電路的操作，因此為了簡潔起見，在此省略進一步的說明。
請參閱第5A圖和第5B圖。第5A圖至第5B圖為根據本案之一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。關於第5A圖和第5B圖的實施例，為了便於理解，與第1圖至第4圖中相同的元件將用相同符號標記。
在第5A圖和第5B圖的實施例中，電源轉換器100可以包含馳返式轉換器，該馳返式轉換器包含變壓器150、一箝位電容器Cclamp和整流電路170。
如圖所示，變壓器150的初級繞組Np的第一端點耦接到節點N1。箝位電容器Cclamp耦接於變壓器150之初級繞組Np的第二端點和開關M1的汲極之間。在次級側，整流電路170耦接到變壓器150的次級繞組Ns。在一些實施例中，整流電路170包含一整流二極體D3和輸出電容器單元Co，其中整流二極體D3的陽極耦接到次級繞組Ns，並且整流二極體D3的陰極耦接到輸出電容器單元Co。須注意的是，直流－直流馳返式轉換器可以以各種配置實現，因此第5A圖和第5B圖僅是示例，並不意味著限制本案。
另外，在一些實施例中，如第5A圖所示，輔助電路160a和160b可以分別耦接到開關M1和M2，以提供供電電壓和/或偵測訊號。在一些其他的實施例中，如第5B圖所示，電源轉換器100還可以包含耦接到開關M1的一輔助電路160a，以提供供電電壓和/或偵測訊號以符合實際需要。換句話說，可能只有輔助電路160a和160b中的一個或一些被配置與開關M1及M2耦接。
請參閱第6圖。第6圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。關於第6圖的實施例，為了便於理解，與第1圖至第5圖中相同的元件將用相同的參考符號標記。
在第6圖的實施例中，電源轉換器100可以包含一升降壓轉換器，該升降壓轉換器包含輸入電容器單元Cin、一電感器單元L2和輸出電容器單元Co。輸入電容器單元Cin電性耦接到開關M2的源極。電感器單元L2電性耦接於輸入電容器單元Cin和節點N1之間。輸出電容器單元Co電性耦接於開關M1的汲極和開關M2的源極之間。類似地，可以進行各種修改以實現升降壓轉換器，並且本案不以此為限。
此外，在一些實施例中，可以透過對稱半橋電路拓撲（symmetrical half bridge topology）使開關電路120實現為一對稱半橋轉換器。換句話說，在一些實施例中，開關M1和M2的源極可以在節點N1處耦接在一起。請參閱第7圖。第7圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。關於第7圖的實施例，為了便於理解，與第1圖至第6圖中相同的元件將用相同的參考符號標記。
在第7圖的實施例中，電源轉換器100可以包含一H橋功率因數校正電路，並且開關M1和M2的源極可以在節點N1處耦接在一起以形成一對稱的半橋電路拓撲。
H橋功率因數校正電路包含電感器單元L1、輸出電容器單元Co和二極體D1～D4。電感器單元L1電性耦接到開關M1的汲極。二極體D1電性耦接於開關M1的汲極和輸出電容器單元Co的第一端點之間。二極體D2電連接於開關M2的汲極和輸出電容器單元Co的第一端點之間。二極體D3電性耦接在開關M1的汲極和輸出電容器單元Co的第二端點之間。二極體D4電性耦接在開關M2的汲極和輸出電容器單元Co的第二端點之間。
因此，藉由電感器單元L1、二極體D1～D4、所控制的開關M1和M2以及輸出電容器單元Co的配合操作，電源轉換器100可以將交流輸入電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vo，並執行功率因數校正，以增加交流側的交流電壓之功率因數和交流電流。
進一步說，在一些其他的實施例中，開關電路120也可以是一多相位半橋電路。包含第一開關與第二開關的開關電路120之每一個相位腳在相位腳的一節點彼此電性耦接。例如，開關電路120可以一兩相位半橋電路或三相位半橋電路，以便應用於多相位系統。
請參閱第8圖。第8圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。關於第8圖的實施例，為了便於理解，與第1圖至第7圖中相同的元件將用相同的參考符號標記。
在第8圖的實施例中，電源轉換器100可以包含用於三相位電力系統的一三相反相器。如第8圖所示，在三個相位腳120a、120b、120c中的開關M1在一第一直流端點（例如，輸入電容器單元Cin的一第一端點）處彼此耦接。在三個相位腳120a、120b、120c中的開關M2在一第二直流端點（例如，輸入電容器單元Cin的一第二端點）處彼此耦接。三個相位腳120a、120b、120c的節點N1a、N1b、N1c分別耦接到相應的交流端點，以提供相應的交流電壓Va、Vb、Vc。因此，三相反相器可以透過控制電路140輸出的控制訊號CT1～CT6實現三相交流電源和直流電源之間的電源轉換。
具體而言，三相位腳120a、120b、120c中的開關M1和M2可以根據控制訊號CT1～CT6相應的導通而導通或斷開。由於常開型開關裝置162a～162f的操作，輔助電路160a～160f中的訊號處理電路164a～164f與上述實施例中討論之輔助電路160a和160b中的操作類似，故進一步說明是為簡潔起見，在此省略。
需注意的是，在一些實施例中，上述不同實施例之電源轉換器100內的元件可以被整合一起成系統級封裝（System in Package, SiP）、系統單晶片（System on Chip, SoC）、3D積體電路（3D IC）等。舉例而言，常開型開關裝置、訊號處理電路和開關M1、M2可被整合或封裝在一起。換句話說，在電源轉換器100中的開關電路、控制電路、常開型開關裝置和訊號處理電路中的任何一者或其組合是整合或封裝在一起的。
另外，上述實施例中的元件可以透過各種數位或類比電路實現，也可以透過不同的積體電路晶片實現。每個元件也可以整合在單晶片中。需要注意的是，在一實際的應用中，控制電路可以透過一微控制器單元（microcontroller unit, MCU）實現，或可以透過數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、可程式邏輯陣列晶片（field-programmable gate array, FPGA）等多種方式實現。開關和電晶體可透過適當的裝置實現。例如，開關可由功率半導體裝置實現，包含但不限於絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）、雙極結電晶體（bipolar transistor, BJT）、金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）或機械開關，例如各種類型的繼電器。常開型開關裝置可以是氮化鎵電晶體或具有相似IV特性的半導體裝置。變壓器、二極體、電阻器、電容器單元和/或電感器單元可以透過合適的電子元件實現。以上列表僅是示例性的，並不意味著是對本案的限制。
總而言之，在本案的各種實施例中，透過在電源裝置中的開關和控制電路之間佈置輔助電路，可以經由輔助電路提供一輔助電源。在一些其他實施例中，輔助電路還可以提供偵測訊號以偵測電源裝置中之開關的故障情形。因此，可以簡化輔助電源供電電路和/或去飽和偵測電路的設計。結果可縮減電路的尺寸並且降低製造成本。
應注意的是，在不同的實施例中的圖示、實施例方式、特徵以及電路可以只沒有矛盾出現的情況下彼此互相組合。附圖中繪示的電路僅是示例並且為了簡化和易於理解而簡化，但並不意味著限制本案。
雖然參考本案的某些實施例已相當詳細地描述本案，但應該理解的是，這些實施例並不旨在限制本案。對本領域具通常知識者顯而易見的是，可以在不脫離本案的精神或範圍的情況下在本案中進行各種調整或變化。從而，如果對本案的調整或變化落入所附權利要求的範圍內，則本案意在涵蓋這些調整或變化。
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下： 100‧‧‧電源轉換器 120‧‧‧開關電路 130‧‧‧諧振電路 140‧‧‧控制電路 150‧‧‧變壓器 170‧‧‧整流電路 160a、160b、160c、160d、160e、160f‧‧‧輔助電路 162a、162b、162c、162d、162e、162f‧‧‧常開型開關裝置 164a、164b、164c、164d、164e、164f‧‧‧訊號處理電路 Vin‧‧‧輸入電壓 Cin‧‧‧輸入電容器單元 CT1、CT2、CT3、CT4、CT5、CT6‧‧‧控制訊號 M1、M2‧‧‧開關 Cr‧‧‧諧振電容器單元 Lr‧‧‧諧振電感器單元 Np‧‧‧初級繞組 Ns‧‧‧次級繞組 S1、S2‧‧‧電晶體 C1‧‧‧電容器單元 Co‧‧‧輸出電容器單元 Lo‧‧‧輸出電感器單元 Vo‧‧‧輸出電壓 Df‧‧‧二極體單元 V1‧‧‧第一電壓 Cf‧‧‧濾波電容器單元 Vaux‧‧‧輔助供電電壓 Qf‧‧‧電晶體單元 Vclamp‧‧‧箝位電壓 166a‧‧‧箝位電路 Vref‧‧‧參考電壓 CP1‧‧‧比較器單元 Vd‧‧‧去飽和偵測訊號 V2‧‧‧第二電壓 L1‧‧‧第一電感器單元 L2‧‧‧電感器單元 N1‧‧‧節點 N1a、N1b、N1c‧‧‧節點 Va、Vb、Vc‧‧‧交流電壓 D1、D2、D3‧‧‧二極體 Cclamp‧‧‧箝位電容器 120a、120b、120c‧‧‧相位腳 Vdc‧‧‧直流電壓
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為根據本案一實施例所繪示之一種電源轉換器100的示意圖； 第2A圖至第2C圖為根據本案之一實施例所繪示之輔助電路160a的示意圖； 第3A圖至第3B圖為根據本案之一實施例所繪示之輔助電路160a的示意圖； 第4圖為根據本案之一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖； 第5A圖至第5B圖為根據本案之一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖； 第6圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖； 第7圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖；以及 第8圖為根據本案之另一實施例所繪示之電源轉換器100的示意圖。
100‧‧‧電源轉換器
120‧‧‧開關電路
130‧‧‧諧振電路
140‧‧‧控制電路
150‧‧‧變壓器
170‧‧‧整流電路
160a、160b‧‧‧輔助電路
162a、162b‧‧‧常開型開關裝置
164a、164b‧‧‧訊號處理電路
Vin‧‧‧輸入電壓
Cin‧‧‧輸入電容器單元
CT1~CT2‧‧‧控制訊號
M1~M2‧‧‧開關
Cr‧‧‧諧振電容器單元
Lr‧‧‧諧振電感器單元
Np‧‧‧初級繞組
Ns‧‧‧次級繞組
S1~S2‧‧‧電晶體
C1‧‧‧電容器單元
Co‧‧‧輸出電容器單元
Lo‧‧‧輸出電感器單元
Vo‧‧‧輸出電壓
N1‧‧‧節點

Claims (21)

  1. 一種輔助電路，用以輸出一供電電壓或一偵測訊號，包含：一常開型(normally-on)開關裝置，其中該常開型開關裝置的一汲極耦接至一第一端點，且該常開型開關裝置的一閘極耦接至一第二端點，其中在該第一端點與該第二端點之間的一輸入電壓在二個不同的位準之間切換；以及一訊號處理電路，用以接收該常開型開關裝置之一源極的一電壓，以將該電壓轉換成該供電電壓或該偵測訊號輸出。
  2. 如請求項1所述的輔助電路，其中該訊號處理電路包含：一濾波電路，用以濾波跨於該常開型開關裝置之該源極及該第二端點間之電壓，並相應地輸出該供電電壓。
  3. 如請求項2所述的輔助電路，其中該濾波電路包含：一二極體單元和一濾波電容器單元，且該二極體單元的一陽極耦接至該常開型開關裝置的該源極，該二極體單元的一陰極耦接至該濾波電容器單元的一第一端點，而該濾波電容器單元的一第二端點耦接至該第二端點。
  4. 如請求項2所述的輔助電路，其中該濾波電路包含：一電晶體單元和一濾波電容器單元，且該電晶體單元的 一源極耦接至該電晶體單元的一閘極以及該常開型開關裝置的該源極，該電晶體單元的一汲極耦接至該濾波電容器單元的一第一端點，且該濾波電容器單元的一第二端點耦接至該第二端點。
  5. 如請求項1所述的輔助電路，更包含：一箝位電路，電性耦接於該常開型開關裝置的該閘極和該第二端點之間，其中該箝位電路用以箝位跨於該箝位電路之兩端點的一箝位電壓。
  6. 如請求項1所述的輔助電路，其中該常開型開關裝置包含一空乏型氮化鎵(GaN)電晶體或具有相似電流對電壓(I-V)特性的一半導體裝置。
  7. 如請求項1所述的輔助電路，其中該訊號處理電路包含：一邏輯電路，電性耦接至該常開型開關裝置的該源極，並用以根據在該常開型開關裝置之該源極的該電壓與一參考電壓輸出該偵測訊號。
  8. 如請求項7所述的輔助電路，其中該邏輯電路包含：一比較器單元，該比較器單元的一第一輸入端點耦接至該常開型開關裝置的該源極，該比較器單元的一第二輸入端點耦接至一參考電壓源以接收該參考電壓，且該比較器單元 的一輸出端點用以輸出一去飽和偵測訊號。
  9. 如請求項8所述的輔助電路，其中該去飽和偵測訊號代表是否有一誤操作發生。
  10. 如請求項1所述的輔助電路，其中該常開型開關裝置和該訊號處理電路是整合或封裝在一起。
  11. 一種電源轉換器，包含：一開關電路，包含一第一開關用以相應地根據一控制訊號選擇性地導通或斷開；一控制電路，用以輸出該控制訊號；一常開型開關裝置，其中該常開型開關裝置的一汲極耦接至該第一開關的一汲極，且該常開型開關裝置的一閘極耦接至該第一開關的一源極；以及一訊號處理電路，電性耦接至該常開型開關裝置的一源極，並用以根據在該常開型開關裝置之該源極的一電壓輸出一供電電壓或一偵測訊號至該控制電路；其中該開關電路、該控制電路、該常開型開關裝置和該訊號處理電路中的任何一者或其組合是整合或封裝在一起。
  12. 如請求項11所述的電源轉換器，其中該常開型開關裝置包含一空乏型氮化鎵(GaN)電晶體或具有相似電流對電壓特性的一半導體裝置。
  13. 如請求項11所述的電源轉換器，其中該開關電路包含在一節點彼此電性耦接的該第一開關和一第二開關。
  14. 如請求項13所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含一半橋諧振變換電路，該半橋諧振變換電路包含：一輸入電容器單元，與該第一開關及該第二開關耦接，並用以接收一輸入電壓；一變壓器；一諧振電路，耦接於該節點和該變壓器的一初級繞組之間；一整流電路，耦接至該變壓器的一次級繞組，並用以輸出一輸出電壓。
  15. 如請求項13所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含一圖騰柱功率因數校正電路，該圖騰柱功率因數校正電路包含：一第一電感器單元，耦接至該節點；一第一二極體單元，其中該第一二極體單元的一陰極耦接至該第一開關的一汲極；一第二二極體單元，其中該第二二極體單元的一陰極耦接至該第一二極體單元的一陽極，且該第二二極體單元的一陽極耦接至該第二開關的一源極；以及一輸出電容器單元，耦接於該第一二極體的該陰極與該 第二二極體單元的該陽極之間。
  16. 如請求項13所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含一馳返式轉換器，該馳返式轉換器包含：一變壓器，其中該變壓器之一初級繞組的一第一端點耦接至該節點；一箝位電容器，耦接於該變壓器之該初級繞組的一第二端點與該第一開關的該汲極之間；以及一整流電路，耦接於該變壓器的一第二繞組。
  17. 如請求項13所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含一升降壓轉換器，該升降壓轉換器包含：一輸入電容器單元，電性耦接於該第二開關的該源極；一電感器單元，電性耦接於該輸入電容器單元與該節點之間；以及一輸出電容器單元，電性耦接於該第一開關的該汲極與該第二開關的該源極之間。
  18. 如請求項13所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含一H電橋功率因數校正電路，該H電橋功率因數校正電路包含：一電感器單元，電性耦接至該第一開關的該汲極；一輸出電容器單元；一第一二極體，電性耦接於該第一開關的該汲極與該輸出電容器單元的一第一端點之間； 一第二二極體，電性耦接於該第二開關的該汲極與該輸出電容器單元的該第一端點之間；一第三二極體，電性耦接於該第一開關的該汲極與該輸出電容器單元的一第二端點；以及一第四二極體，電性耦接於該第二開關的汲極與該輸出電容器單元的該第二端點。
  19. 如請求項11所述的電源轉換器，其中該開關電路是一單相位半橋式電路或一多相位半橋式電路，其中該開關電路的每一個相位腳包含在該相位腳的一節點彼此電性耦接的一第一開關與一第二開關。
  20. 如請求項19所述的電源轉換器，其中該電源轉換器包含：一三相反相器，位在三個相位腳中的該些第一開關在一第一直流端點彼此耦接，位在該三個相位腳中的該些第二開關在一第二直流端點彼此耦接，且該三個相位腳的該些節點分別耦接至相應的交流端點。
  21. 如請求項11所述的電源轉換器，更包含：一箝位電路，電性耦接於該常開型開關裝置的該閘極與該些開關中之一者的源極之間，其中該箝位電路用以箝位跨於該箝位電路之兩端點的一箝位電壓。
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