CN106558978A - 切换式电源供应器及其控制电路与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。切换式电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压。切换式电源供应器包含功率级电路与控制电路。其中功率级电路根据操作讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压。控制电路与功率级电路耦接，用以产生操作讯号。控制电路包括临界值调整电路，用以根据输入电压或输入电流，产生并适应性调整过电流保护临界值。其中，输入电流流经功率级电路。其中，过电流保护临界值用以限制输入电流。其中，控制电路于输入电流超过过电流保护临界值时，不导通功率开关。
Description
技术领域
本发明涉及一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法，特别是指一种具有适应性调整过电流保护临界值功能的切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。
背景技术
图1A显示一种现有技术切换式电源供应器100示意图。如图1A所示，切换式电源供应器100用以接收电源而驱动显示器面板10。切换式电源供应器100包含：功率级电路101、控制电路102、与显示驱动电路103。如图所示，功率级电路101接收输入电压Vin，并根据控制电路102产生的操作讯号，操作其中的功率开关，而产生输出电压Vout。显示驱动器电路103接收输出电压，用以驱动显示器面板10。
上述现有技术的其中一个问题是，切换式电源供应器100从接收电源到驱动显示器面板10，中间会经过许多的电路，也包括导线等，其阻值的总和，可视为如图所示的线阻，具有阻抗R。由于线阻具有阻抗R，于输入电流Iin流经功率级电路101时，产生输入电流Iin乘上阻抗R的压降。当显示器面板10在画面切换刷新(refresh)时，会有一段液晶反转的期间，称之为消隐期间(blanking interval)。此消隐期间内，控制电路102会要求提高输入电流Iin，并使操作讯号的工作比(duty)升高，因此产生相对较高的压降，造成输入电压Vin下降。图1B显示输入电压Vin、输出电压Vout、与输入电流Iin于正常操作时的讯号波形示意图。如图1B所示，于消隐期间，输入电流Iin上升，输入电压Vin下降，输出电压Vout上升。在此消隐期间，由于输入电压Vin的下降，可能导致输入电压Vin低于欠压锁定(under voltage lock out,UVLO)位准，而使整个***关机。
图2显示一种利用降低欠压锁定位准，以避免***关机的示意图。如图2所示，降低欠压锁定位准，自UVLO调降至UVLO’，的确可以避免在消隐期间，因输入电压Vin过低而导致***关机。然而，此举提高了切换式电源供应器100操作上的风险，且欠压锁定位准在许多应用中，皆需要设定于较高的位准，亦使此举不可行。
美国专利US 6,445,144号发明申请，显示一种解决上述问题的方法。其利用侦测输入电流，回授控制切换开关，以限制输入电流的上下限值。然而，如此一来，需要外加许多功率开关与电路，增加电能的消耗与制造的成本。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。本发明根据输入电压或输入电流，适应性调整过电流保护临界值，不仅可以于必要时降低输入电流，避免输入电压低于欠压锁定位准，而不需调降欠压锁定位准；又不需要另外增设功率电路，以控制制造成本与消耗的电能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法，根据输入电压或输入电流，适应性调整过电流保护临界值，不仅可以于必要时降低输入电流，避免输入电压低于欠压锁定位准，而不需调降欠压锁定位准；又不需要另外增设功率电路，以控制制造成本与消耗的电能。
为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器，用以将一输入电压转换为一输出电压，所述切换式电源供应器包含：一功率级电路，根据一操作讯号，切换其中至少一个功率开关以将该输入电压转换为该输出电压；以及一控制电路，与该功率级电路耦接，用以产生该操作讯号，该控制电路包括一临界值调整电路，用以根据该输入电压或一输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值；其中，该输入电流流经该功率级电路；其中，该过电流保护临界值，用以限制该输入电流；其中，该控制电路于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路于该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；且于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；其中，该默认第一输入电压低于该默认第二输入电压，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；且于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路适应性调整该过电流保护临界值，使得该输入电压不致因该输入电流过高而低于一预设欠压锁定(under voltage lockout,UVLO)位准。
在其中一种较佳的实施例中，该输出电压用以供应一显示器面板，且于一消隐期间(blanking interval)，该临界值调整电路根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；且于该消隐期间之外，该临界值调整电路维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路包括：一电压电流转换电路，用以将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；一第三电流调变电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
在前述的实施例中，该第二电流调变电路较佳地还包括一使能开关电路，用以根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
在前述的实施例中，该使能讯号较佳地于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路包括：一输入电流感测电路，用以感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；一电压电流转换电路，用以将该电流感测讯号，转换为一第一电流；一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；一第三电流放大电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；一第三电流调变电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
在前述的实施例中，该第二电流调变电路较佳地还包括一使能开关电路，用以根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
在前述的实施例中，该使能讯号较佳地于一消隐期间，决定产生该第三电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第三电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器的控制方法，其中该切换式电源供应器，用以将一输入电压转换为一输出电压，该切换式电源供应器的控制方法包含：根据一操作讯号而操作一功率级电路中至少一功率开关，以将该输入电压转换为该输出电压；以及根据该输入电压或一输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值；以该过电流保护临界值，限制该输入电流；以及于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关；其中，该输入电流流经该功率级电路。
在其中一种较佳的实施例中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：于该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；以及于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；其中，该默认第一输入电压低于该默认第二输入电压，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；以及于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤还包括：使该输入电压不致因该输入电流过高而低于一预设欠压锁定(under voltage lockout,UVLO)位准。
在其中一种较佳的实施例中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：于一消隐期间，根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；以及于该消隐期间之外，维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该根据该输入电压，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
在前述的实施例中，该将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流的步骤较佳地还包括：根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
在前述的实施例中，该使能讯号较佳地于一消隐期间，决定产生该第三电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第三电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
在其中一种较佳的实施例中，该根据该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；将该电流感测讯号，转换为一第一电流；将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；将该第三放大电流转换为与其正比的一第四放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第四放大电流，产生一调变电流；以及将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
在前述的实施例中，该将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流的步骤较佳地还包括：根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
在前述的实施例中，该使能讯号较佳地于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器中的控制电路，用以产生一操作讯号，切换该切换式电源供应器中至少一个功率开关，而将一输入电压转换为一输出电压，其中，该控制电路包含一临界值调整电路，用以根据该输入电压，产生并适应性调整一过电流保护临界值，以限制该输入电流，其中该临界值调整电路包含：一电压电流转换电路，用以将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；一第三电流调变电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值；其中该过电流保护临界值，用以限制该输入电流；其中该控制电路于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关。
在其中一种较佳的实施例中，该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；且于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值。
为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器中的控制电路，用以产生一操作讯号，切换该切换式电源供应器中至少一个功率开关，而将一输入电压转换为一输出电压，其中，该控制电路包含一临界值调整电路，用以根据该输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值，以限制该输入电流，其中该临界值调整电路包含：一输入电流感测电路，用以感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；一电压电流转换电路，用以将该电流感测讯号，转换为一第一电流；一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；一第三电流放大电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；一第四电流调变电路，与该第三电流放大电路耦接，用以将该第三放大电流转换为与其正比的一第四放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第四放大电流，产生一调变电流；以及一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该临界值调整电路于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；且于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
在其中一种较佳的实施例中，该控制电路适应性调整该过电流保护临界值，使得该输入电压不低于一默认欠压锁定(under voltagelockout,UVLO)位准。
在其中一种较佳的实施例中，该输出电压用以供应一显示器面板，且于一消隐期间，该控制电路根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；且于该消隐期间之外，该控制电路维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1A显示一种现有技术切换式电源供应器100示意图；
图1B显示输入电压Vin、输出电压Vout、与输入电流Iin于正常操作时的讯号波形示意图；
图2显示一种利用降低欠压锁定位准，以避免***关机的示意图；
图3显示本发明的第一个实施例；
图4A-4K显示同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、或返驰型功率级电路；
图5显示根据本发明的一个实施例的过电流保护临界值OCP与输入电压Vin的关系示意图；
图6显示本发明的第二个实施例；
图7显示本发明的第三个实施例；
图8显示根据本发明的输入电压与输入电流讯号波形示意图；
图9显示根据本发明的一个实施例的过电流保护临界值OCP与输入电流Iin的关系示意图；
图10显示本发明的第四个实施例；
图11显示本发明的第五个实施例。
图中符号说明
10 显示器面板
100,200 切换式电源供应器
101,201 功率级电路
102,202 控制电路
103,203 显示驱动器电路
2021 临界值调整电路
2022,3022 电压电流转换电路
2023,3023 第一电流调变电路
2024,3024 第二电流调变电路
2025 第三电流调变电路
2026,3026 电流电压转换电路
3021 输入电流感测电路
3025 第三电流放大电路
3027 第四电流调变电路
EN 使能讯号
I1,Ic1 第一电流
I1’,Ic1’ 第一放大电流
I2,Ic2 第二电流
I2’,Ic2’ 第二放大电流
I3,Ic3 第三电流
I3’,Ic3’ 第三放大电流
Ic4 第四放大电流
Iin 输入电流
Iin1 预设第一输入电流
Iin2 预设第二输入电
Ilol,Ilo 过电流保护下限电流
Imin 过电流保护极小临界值电流
Imod 调变电流
Iupl,Iup 过电流保护上限电流
OCP 过电流保护临界值
OCPmax 过电流保护极大临界值
OCPmin 过电流保护极小临界值
R 阻抗
R1,R2,Rsen 电阻
SW 使能开关电路
UVLO,UVLO’ 欠压锁定位准
Vin 输入电压
Vin1 默认第一输入电压
Vin2 默认第二输入电压
Vout 输出电压
具体实施方式
本发明中的图式均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各讯号波形之间的关系，至于电路、讯号波形与频率则并未依照比例绘制。
图3显示本发明的第一个实施例。如图3所示，切换式电源供应器200用以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，并由显示器驱动电路203，驱动显示器面板10。切换式电源供应器200包含功率级电路201、控制电路202、与显示器驱动电路203。功率级电路201根据操作讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。功率级电路201包括至少一个功率开关，其可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、升降压型、升反压型、或返驰型功率级电路，如图4A-4K所示。显示驱动器电路203为接收输出电压Vout而驱动显示器面板10，非本发明申请重点，在此不予赘述。
控制电路202与功率级电路201耦接，用以产生操作讯号，控制电路202包括临界值调整电路2021，用以根据输入电压Vin或输入电流Iin，产生并适应性调整过电流保护临界值OCP。其中，输入电流Iin流经功率级电路201。其中，过电流保护临界值OCP，用以限制输入电流Iin。控制电路202于输入电流Iin超过过电流保护临界值OCP时，不导通功率开关。控制电路202由此机制，回授控制输入电流Iin，使输入电流Iin不致过高，而使得输入电压Vin不致低于预设的欠压锁定(under voltagelockout,UVLO)位准。所谓的输入电流Iin过高或不致过高的标准，主要在于当输入电流Iin乘上线组的阻抗R所造成的压降，造成输入电压Vin的下降，而使输入电压Vin低于默认的欠压锁定(under voltage lockout,UVLO)位准时，则此输入电流Iin就是过高了；若保持输入电压Vin高于默认的欠压锁定位准时，则此输入电流Iin就是不致过高。
在本实施例中，临界值调整电路2021例如包括电压电流转换电路2022、第一电流调变电路2023、第二电流调变电路2024、第三电流调变电路2025、与电流电压转换电路2026。举例而言，如图5所示，临界值调整电路2021例如于输入电压Vin下降时，适应性调降过电流保护临界值OCP，并且于输入电压Vin不高于默认第一输入电压Vin1时，使过电流保护临界值OCP维持于过电流保护极小临界值OCPmin；且于输入电压上升时，适应性调升过电流保护临界值OCP，并且于输入电压Vin不低于默认第二输入电压Vin2时，使过电流保护临界值OCP维持于过电流保护极大临界值OCPmax；其中，默认第一输入电压Vin1低于默认第二输入电压Vin2，且过电流保护极小临界值OCPmin低于过电流保护极大临界值OCPmax。
图6显示本发明的第二个实施例。本实施例显示临界值调整电路2021一种较具体的实施例。如图6所示，临界值调整电路2021例如包括电压电流转换电路2022、第一电流调变电路2023、第二电流调变电路2024、第三电流调变电路2025、与电流电压转换电路2026。其中，电压电流转换电路2022，用以将输入电压Vin或其相关讯号，转换为第一电流I1。须说明的是，所谓输入电压Vin的相关讯号，指相关于输入电压Vin的讯号，由于受限于种种因素，电压电流转换电路2022不必须直接接收输入电压Vin，而可以接收与输入电压Vin具有正比，或是线性函数关系的其他讯号，此与输入电压Vin成正比或是具有线性函数关系的其他讯号，即为输入电压Vin的相关讯号。如图所示，电压电流转换电路2022例如接收输入电压Vin，并经由如图所示的低压降稳压器(Low-dropout regulator,LDO)，其包括电阻R1，以将输入电压Vin转换为第一电流I1。
第一电流调变电路2023与电压电流转换电路2022耦接，用以将第一电流I1例如以1:M1的比例转换为与其正比的第一放大电流I1’，并根据过电流保护上限电流Iupl与第一放大电流I1’的差值，产生第二电流I2。在本实施例中，第一电流调变电路2023例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第一电流I1转换为与其正比的第一放大电流I1’，而过电流保护上限电流Iupl例如由固定电流源提供；其中，第二电流I2、第一放大电流I1’、与过电流保护上限电流Iupl间的关系式为：I2＝Iupl-I1’。
第二电流调变电路2024与第一电流调变电路2023耦接，用以将第二电流I2例如以1:M2的比例转换为与其正比的第二放大电流I2’，并根据一过电流保护下限电流Ilol与第二放大电流I2’的差值，产生第三电流I3。在本实施例中，第二电流调变电路2024例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第二电流I2转换为与其正比的第二放大电流I2’，而过电流保护下限电流Ilol例如由固定电流源提供；其中，第三电流I3、第二放大电流I2’、与过电流保护下限电流Ilol间的关系式为：I3＝Ilol-I2’。
第三电流调变电路2025与第二电流调变电路2024耦接，用以将第三电流I3例如以1:M3的比例转换为与其正比的第三放大电流I3’，并根据过电流保护极小临界值电流Imin与第三放大电流I3’，产生调变电流Imod。在本实施例中，第三电流调变电路2025例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第三电流I3转换为与其正比的第三放大电流I3’，而过电流保护极小临界值电流Imin例如由固定电流源提供；其中，调变电流Imod、第三放大电流I3’、与过电流保护极小临界值电流Imin间的关系式为：Imod＝I3’+Imin。
电流电压转换电路2026与第三电流调变电路2025耦接，用以将调变电流Imod转换为过电流保护临界值OCP。其中，电流电压转换电路2026例如包括电阻R2，以调变电流Imod流经电阻R2所产生的压差，作为过电流保护临界值OCP。
在本实施例中，过电流保护极小临界值OCPmin的值为：
OCPmin＝Imin×R2
而过电流保护极大临界值OCPmax的值为：
OCPmax＝(Imin+Iupl×M3)×R2
根据本实施例，默认第一输入电压Vin1为：
默认第二输入电压Vin2为：
且图5中，在默认第一输入电压Vin1与默认第二输入电压Vin2之间，过电流保护临界值OCP上升的斜率slop为：
也就是说，使用者可根据需要，适当选择电阻R1、电阻R2、过电流保护上限电流Iupl、过电流保护下限电流Ilol、过电流保护极小临界值电流Imin、以及电流镜放大比例M1、M2、M3，以得到过电流保护极小临界值OCPmin、过电流保护极大临界值OCPmax、第一输入电压Vin1、默认第二输入电压Vin2、与过电流保护临界值OCP上升的斜率slop。
图7显示本发明的第三个实施例。本实施与第二个实施例不同之处，在于本实施例中，第二电流调变电路2024还包括使能开关电路SW，用以根据使能讯号EN，决定是否产生第二放大电流I2’。在本实施例中，使能讯号EN可于消隐期间，决定产生第二放大电流I2’；且于消隐期间之外，决定不产生第二放大电流I2’，且于消隐期间之外，临界值调整电路2021维持过电流保护临界值OCP于固定的预设过电流保护临界值，即相关于过电流保护下限电流Ilol、过电流保护极小临界值电流Imin与电阻R2的一个固定值。其中，输出电压Vout用以供应显示器面板10，且消隐期间相关于显示器面板10的前画面扫描结束至后画面开始扫描的期间。
图8显示根据本发明的输入电压Vin与输入电流Iin讯号波形示意图。相较于现有技术，本发明根据输入电压Vin或输入电流Iin的变化，特别是在前述消隐期间，输入电压Vin的下降与输入电流的上升，适应性调整过电流保护临界值OCP，利用过电流保护的机制，限制输入电流Iin，以避免输入电压Vin低于默认欠压锁定(under voltage lockout,UVLO)位准(特别是在消隐期间)。图中粗实线部分代表根据本发明的输入电压Vin与输入电流Iin的讯号波形示意图，而粗虚线部分代表现有技术的输入电压Vin与输入电流Iin的讯号波形示意图。
图9显示根据本发明的一个实施例的过电流保护临界值OCP与输入电流Iin的关系示意图。显示本发明可利用临界值调整电路2021于输入电流Iin上升时，适应性调降过电流保护临界值OCP，并且于输入电流Iin上升达到预设第一输入电流Iin1时，使过电流保护临界值OCP维持于过电流保护极小临界值OCPmin，并维持输入电流Iin于预设第一输入电流Iin1；且于输入电流Iin下降时，适应性调升过电流保护临界值OCP，并且于输入电流Iin不高于预设第二输入电流Iin2时，使过电流保护临界值OCP维持于过电流保护极大临界值OCPmax；其中，预设第一输入电流Iin1高于预设第二输入电流Iin2，且过电流保护极小临界值OCPmin低于过电流保护极大临界值OCPmax。
图10显示本发明的第四个实施例。本实施例显示临界值调整电路2021另一种较具体的实施例。如图10所示，临界值调整电路2021例如包括输入电流感测电路3021、电压电流转换电路3022、第一电流调变电路3023、第二电流调变电路3024、第三电流放大电路3025、第四电流调变电路3027、与电流电压转换电路3026。其中，输入电流感测电路3021用以感测输入电流Iin，而产生电流感测讯号，其例如利用电阻Rsen与功率级电路101串接，以取得电阻Rsen上的跨压作为电流感测讯号。电压电流转换电路3022用以将电流感测讯号，转换为第一电流Ic1。如图所示，电压电流转换电路3022例如包含误差放大器电路与低压降稳压器(Low-dropout regulator,LDO)，以将电流感测讯号转换为第一电流Ic1。
第一电流调变电路3023与电压电流转换电路2022耦接，用以将第一电流Ic1例如以1:M1的比例转换为与其正比的第一放大电流Ic1’，并根据第一放大电流Ic1’与过电流保护下限电流Ilo的差值，产生第二电流Ic2。在本实施例中，第一电流调变电路3023例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第一电流Ic1转换为与其正比的第一放大电流Ic1’，而过电流保护下限电流Ilo例如由固定电流源提供；其中，第二电流Ic2、第一放大电流Ic1’、与过电流保护下限电流Ilo间的关系式为：Ic2＝Ic1’-Ilo。
第二电流调变电路3024与第一电流调变电路3023耦接，用以将第二电流Ic2例如以1:M2的比例转换为与其正比的第二放大电流Ic2’，并根据过电流保护上限电流Iup与第二放大电流Ic2’的差值，产生第三电流Ic3。在本实施例中，第二电流调变电路3024例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第二电流Ic2转换为与其正比的第二放大电流Ic2’，而过电流保护上限电流Iup例如由固定电流源提供；其中，第三电流Ic3、第二放大电流Ic2’、与过电流保护上限电流Iup间的关系式为：Ic3＝Iup-Ic2’。
第三电流放大电路3025与第二电流调变电路3024耦接，用以将第三电流Ic3例如以1:M3的比例转换为与其正比的第三放大电流Ic3’。在本实施例中，第三电流放大电路3025例如但不限于包括电流镜电路。
第四电流调变电路3027与第三电流放大电路3025耦接，用以将第三放大电流Ic3’转换为与其正比的第四放大电流Ic4，并根据过电流保护极小临界值电流Imin与第四放大电流Ic4，产生调变电流Imod。在本实施例中，第四电流调变电路3027例如但不限于包括电流镜电路与固定电流源，且电流镜电路将第三放大电流Ic3’转换为与其正比的第四放大电流Ic4，而过电流保护极小临界值电流Imin例如由固定电流源提供；其中，调变电流Imod、第四放大电流Ic4、与过电流保护极小临界值电流Imin间的关系式为：Imod＝Ic4+Imin。
电流电压转换电路3026与第四电流调变电路3027耦接，用以将调变电流Imod转换为过电流保护临界值OCP。其中，电流电压转换电路3026例如包括电阻R2，以调变电流Imod流经电阻R2所产生的压差，作为过电流保护临界值OCP。
图11显示本发明的第五个实施例。本实施例与第四个实施例不同之处，在于本实施例中，第二电流调变电路3024还包括使能开关电路SW，用以根据使能讯号EN，决定是否产生第二放大电流Ic2’。在本实施例中，使能讯号EN可于消隐期间，决定产生第二放大电流Ic2’；且于消隐期间之外，决定不产生第二放大电流Ic2’，且于消隐期间之外，临界值调整电路2021维持过电流保护临界值OCP于固定的预设过电流保护临界值，即相关于过电流保护上限电流Iup、过电流保护极小临界值电流Imin与电阻R2的一个固定值。其中，输出电压Vout用以供应显示器面板10，且消隐期间相关于显示器面板10的前画面扫描结束至后画面开始扫描的期间。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容而已，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，各实施例中图标直接连接的两电路或组件间，可插置不影响主要功能的其他电路或组件，因此“耦接”应视为包括直接和间接连接。又如，将电流以正比例放大，不限于电流镜电路，亦可扩及其他具有相同放大效果的电路；再如，放大器电路与比较器电路的正负端可以互换，仅需对应修改相关电路或是讯号高低位准的意义即可。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。
Claims (28)
1.一种切换式电源供应器，用以将一输入电压转换为一输出电压，其特征在于，所述切换式电源供应器包含：
一功率级电路，根据一操作讯号，切换其中至少一个功率开关以将该输入电压转换为该输出电压；以及
一控制电路，与该功率级电路耦接，用以产生该操作讯号，该控制电路包括一临界值调整电路，用以根据该输入电压或一输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值；
其中，该输入电流流经该功率级电路；
其中，该过电流保护临界值，用以限制该输入电流；
其中，该控制电路于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关。
2.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该临界值调整电路于该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；且于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；
其中，该默认第一输入电压低于该默认第二输入电压，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
3.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该临界值调整电路于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；且于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；
其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
4.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该临界值调整电路适应性调整该过电流保护临界值，使得该输入电压不致因该输入电流过高而低于一预设欠压锁定位准。
5.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且于一消隐期间，该临界值调整电路根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；且于该消隐期间之外，该临界值调整电路维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
6.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该临界值调整电路包括：
一电压电流转换电路，用以将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；
一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；
一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
一第三电流调变电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三放大电流，产生一调变电流；以及
一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
7.如权利要求6所述的切换式电源供应器，其中，该第二电流调变电路还包括一使能开关电路，用以根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
8.如权利要求7所述的切换式电源供应器，其中，该使能讯号，于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
9.如权利要求1所述的切换式电源供应器，其中，该临界值调整电路包括：
一输入电流感测电路，用以感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；
一电压电流转换电路，用以将该电流感测讯号，转换为一第一电流；
一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；
一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
一第三电流放大电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；
一第四电流调变电路，与该第三电流放大电路耦接，用以将该第三放大电流转换为与其正比的一第四放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第四放大电流，产生一调变电流；以及
一电流电压转换电路，与该第四电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
10.如权利要求9所述的切换式电源供应器，其中，该第二电流调变电路还包括一使能开关电路，用以根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
11.如权利要求10所述的切换式电源供应器，其中，该使能讯号，于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
12.一种切换式电源供应器的控制方法，其中该切换式电源供应器，用以将一输入电压转换为一输出电压，其特征在于，该切换式电源供应器的控制方法包含：
根据一操作讯号而操作一功率级电路中至少一功率开关，以将该输入电压转换为该输出电压；以及
根据该输入电压或一输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值；
以该过电流保护临界值，限制该输入电流；以及
于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关；
其中，该输入电流流经该功率级电路。
13.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：
于该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；以及
于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；
其中，该默认第一输入电压低于该默认第二输入电压，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
14.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：
于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；以及
于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；
其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
15.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤还包括：使该输入电压不致因该输入电流过高而低于一预设欠压锁定位准。
16.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该根据该输入电压或该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：
于一消隐期间，根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；以及
于该消隐期间之外，维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
17.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该根据该输入电压，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：
将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；
将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；
将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及
将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
18.如权利要求17所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流的步骤，还包括：根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
19.如权利要求18所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该使能讯号，于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
20.如权利要求12所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该根据该输入电流，产生并适应性调整该过电流保护临界值的步骤包括：
感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；
将该电流感测讯号，转换为一第一电流；
将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；
将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；
将该第三放大电流转换为与其正比的一第四放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第四放大电流，产生一调变电流；以及
将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
21.如权利要求20所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流的步骤还包括：根据一使能讯号，决定是否产生该第二放大电流。
22.如权利要求21所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该使能讯号，于一消隐期间，决定产生该第二放大电流；且于该消隐期间之外，决定不产生该第二放大电流；其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且该消隐期间相关于该显示器面板的一前画面扫描结束至一后画面开始扫描的期间。
23.一种切换式电源供应器中的控制电路，用以产生一操作讯号，切换该切换式电源供应器中至少一个功率开关，而将一输入电压转换为一输出电压，其特征在于，该控制电路包含一临界值调整电路，用以根据该输入电压，产生并适应性调整一过电流保护临界值，以限制该输入电流，其中，该临界值调整电路包含：
一电压电流转换电路，用以将该输入电压或其相关讯号，转换为一第一电流；
一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第一放大电流的差值，产生一第二电流；
一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护下限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
一第三电流调变电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第三电流，产生一调变电流；以及
一电流电压转换电路，与该第三电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值；
其中该过电流保护临界值，用以限制该输入电流；
其中该控制电路于该输入电流超过该过电流保护临界值时，不导通该功率开关。
24.如权利要求23所述的切换式电源供应器中的控制电路，其中，于该输入电压下降时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电压下降至不高于一默认第一输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值；且于该输入电压上升时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电压上升至不低于一默认第二输入电压时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值。
25.一种切换式电源供应器中的控制电路，用以产生一操作讯号，切换该切换式电源供应器中至少一个功率开关，而将一输入电压转换为一输出电压，其特征在于，该控制电路包含一临界值调整电路，用以根据该输入电流，产生并适应性调整一过电流保护临界值，以限制该输入电流，其中，该临界值调整电路包含：
一输入电流感测电路，用以感测该输入电流，而产生一电流感测讯号；
一电压电流转换电路，用以将该电流感测讯号，转换为一第一电流；
一第一电流调变电路，与该电压电流转换电路耦接，用以将该第一电流转换为与其正比的一第一放大电流，并根据该第一放大电流与一过电流保护下限电流的差值，产生一第二电流；
一第二电流调变电路，与该第一电流调变电路耦接，用以将该第二电流转换为与其正比的一第二放大电流，并根据一过电流保护上限电流与该第二放大电流的差值，产生一第三电流；
一第三电流放大电路，与该第二电流调变电路耦接，用以将该第三电流转换为与其正比的一第三放大电流；
一第四电流调变电路，与该第三电流放大电路耦接，用以将该第三放大电流转换为与其正比的一第四放大电流，并根据一过电流保护极小临界值电流与该第四放大电流，产生一调变电流；以及
一电流电压转换电路，与该第四电流调变电路耦接，用以将该调变电流转换为该过电流保护临界值。
26.如权利要求25所述的切换式电源供应器中的控制电路，其中，该临界值调整电路于该输入电流上升时，适应性调降该过电流保护临界值，并且于该输入电流上升达到一预设第一输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极小临界值，并维持该输入电流于该预设第一输入电流；且于该输入电流下降时，适应性调升该过电流保护临界值，并且于该输入电流下降至不高于一预设第二输入电流时，使该过电流保护临界值维持于一过电流保护极大临界值；
其中，该预设第一输入电流高于该预设第二输入电流，且该过电流保护极小临界值低于该过电流保护极大临界值。
27.如权利要求23或25所述的切换式电源供应器中的控制电路，其中，该控制电路适应性调整该过电流保护临界值，使得该输入电压不低于一默认欠压锁定位准。
28.如权利要求23或25所述的切换式电源供应器中的控制电路，其中，该输出电压用以供应一显示器面板，且于一消隐期间，该控制电路根据该输入电压或该输入电流，适应性调整该过电流保护临界值；且于该消隐期间之外，该控制电路维持该过电流保护临界值于一固定的预设过电流保护临界值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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