CN108075664A - 变换器与其控制方法 - Google Patents

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Abstract

变换器包含变压器、主开关、主动箝位电路、同步整流开关以及处理电路。变压器包含一次侧绕组与二次侧绕组，用以输出电压至负载；主开关电性耦接于一次侧绕组；主动箝位电路在主开关截止时箝位主开关的跨压。主动箝位电路包含辅助开关；同步整流开关电性耦接于二次侧绕组；处理电路根据同步整流开关两端的第一电压信号及来自变换器内部的检测信号判断同步整流开关处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号以控制同步整流开关。据此，提升变换器的变换效率和安全性。

Description

变换器与其控制方法
技术领域
本发明是关于一种变换器，特别是关于一种反激型变换器(Flyback Converter)。
背景技术
反激变换器(Flyback Converter)，因具有电路结构简单、输入输出级电气隔离、成本低廉等特点，广泛应用于小功率的电子设备中，尤其是常见于功率在100W以下的电源设备当中。
随着近年来切换式电源广泛用于笔记本电脑、平板计算机、智能型手机等可携式移动设备，切换式电源逐渐朝向小型化、高效率以及高频化的方向发展。
然而，现有反激变换器中的变压器，其漏感损耗及开关损耗等限制了其小型化、高频化的发展趋势。
发明内容
为提升变换器的转换效率，本发明一实施例提供一种变换器，包含一变压器，包含一次侧绕组与二次侧绕组，用以输出电压至负载；一主开关，该主开关电性耦接于该一次侧绕组；一主动箝位电路，用以箝位该主开关的跨压，其中该主动箝位电路包含一辅助开关；一同步整流开关，电性耦接于该二次侧绕组；以及处理电路，用以根据该同步整流开关两端的第一电压信号及来自该变换器内的检测信号判断该同步整流开关处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号以控制该同步整流开关。
在本发明一实施例中，该处理电路包含：一延迟单元，用以接收该检测信号，并相应延迟该检测信号以输出一侦测信号；一逻辑判断单元，用以接收该侦测信号及该第一电压信号以输出代表该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间的一状态信号；以及一状态锁存单元，用以接收并储存该状态信号。
在本发明一实施例中，该处理电路更包含一驱动信号生成单元，其中该驱动信号生成单元根据该状态锁存单元中储存的该状态信号以及该第一电压信号产生该驱动信号以控制该同步整流开关。
在本发明一实施例中，该处理电路还包含一负载检测单元，该负载检测电路输出一负载状态信号；当判断该同步整流开关处于该次导通期间，该驱动信号生成单元根据该负载状态信号输出或屏蔽该驱动信号。
在本发明一实施例中，当该负载状态信号指示该变换器的负载为重载时，该驱动信号生成单元输出该次导通期间的该驱动信号，控制该同步整流开关导通一给定时间；当该负载状态信号指示该变换器的负载为轻载时，该驱动信号生成单元屏蔽该次导通期间的该驱动信号，控制该同步整流开关不导通。
在本发明一实施例中，该延迟单元接收的该检测信号为该第一电压信号，并相应延迟该第一电压信号以输出该侦测信号，该逻辑判断单元用以于该第一电压信号为负时比较该侦测信号与该输出电压，其中当该侦测信号大于该输出电压时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该侦测信号小于该输出电压时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
在本发明一实施例中，该处理电路用以根据该主开关的一主开关控制信号以及该辅助开关的一辅助开关控制信号判断该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间。
在本发明一实施例中，该延迟单元包含：一第一延迟单元，用以接收该主开关控制信号，并相应延迟该主开关控制信号以输出一第一侦测信号；一第二延迟单元，用以接收该辅助开关控制信号，并相应延迟该辅助开关控制信号以输出一第二侦测信号；其中该逻辑判断单元，用以当该第一电压信号为负时比较该第一侦测信号对时间的斜率以及该第二侦测信号对时间的斜率，其中当该第一侦测信号对时间的斜率小于零时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该第一侦测信号对时间的斜率等于零且该第二侦测信号对时间的斜率大于零时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
在本发明一实施例中，该处理电路更包含一隔离单元连接该逻辑判断单元，用以电性隔离该处理电路的一次侧与二次侧并将该状态信号传递至该变换器的二次侧。
在本发明一实施例中，该变压器更包含一辅助绕组，该辅助绕组电性连接于该二次侧绕组，该处理电路更用以根据该辅助绕组的一辅助绕组电压信号判断该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间。
在本发明一实施例中，该处理电路包含：一延迟单元，用以接收该辅助绕组电压信号，并相应延迟该辅助绕组电压信号以输出一侦测信号；以及一逻辑判断单元，用以当该第一电压信号为负时判断该侦测信号的极性，其中当该侦测信号为负时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该侦测信号为正时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
在本发明一实施例中，该次导通期间的该驱动信号具有一给定的脉冲宽度。
在本发明一实施例中，该给定的脉冲宽度是固定的，以控制该同步整流开关导通一固定的时间。
在本发明一实施例中，该给定的脉冲宽度可根据实际情况进行调节。
在本发明一实施例中，该检测信号在该同步整流开关处于该主导通前的状态不同于该检测信号在该同步整流开关处于该次导通前的状态。
本发明的另一实施例提供一种变换器的控制方法，包含：提供一延迟单元，接收来自于该变换器的一检测信号，并输出一侦测信号；提供一逻辑判断单元，接收该侦测信号及同步整流开关两端的一第一电压信号，并根据该侦测信号及该第一电压信号输出代表变换器的一同步整流开关处于主导通期间或次导通期间的一状态信号；提供一状态锁存单元，接收并储存由该逻辑判断单元输出的该状态信号；以及提供一驱动信号生成单元，根据该状态锁存单元中储存的该状态信号产生一驱动信号以控制该同步整流开关。
在本发明一实施例中，控制方法还包含提供一负载状态检测单元，输出一负载状态信号，该驱动信号生成单元根据该负载状态信号输出或屏蔽该次导通期间的该驱动信号。
在本发明一实施例中，输出该状态信号的步骤中更包含：该逻辑判断单元在该第一电压信号为负时，判断该侦测信号，以判断该同步整流开关处于主导通期间或次导通期间。
在本发明一实施例中，控制该同步整流开关的步骤更包含：当判断该同步整流开关处于次导通期间时，该驱动信号具有一给定的脉冲宽度。
综上所述，在本发明的各个实施例中，通过处理电路判断同步整流开关处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号以控制同步整流开关导通或关断，可避免变换器误操作，提升变换器的转换效率与安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例的变换器的示意图。
图2为本发明一实施例的变换器的电压电流信号波形图。
图3为本发明一实施例的处理电路的示意图。
图4为本发明又一实施例的变换器的示意图。
图5为本发明一实施例的处理电路的示意图。
图6为本发明再一实施例的变换器的示意图。
图7为本发明再一实施例的变换器的电压电流信号波形图。
图8为本发明再一实施例的处理电路的示意图。
图9为本发明一实施例的控制方法的流程图。
其中，附图标记
100 变换器
110 变压器
130 主动箝位电路
150、170、190 处理电路
152、172a、172b、192 延迟单元
173 隔离单元
154、174、194 逻辑判断单元
156、176、196 状态锁存单元
158、178、198 驱动信号生成单元
159、179、199 负载检测单元
900 控制方法
Cin 输入电容
Co 输出电容
Cr 箝位电容
CTa 辅助开关控制信号
CTm 主开关控制信号
CTr 驱动信号
Fb 负载状态信号
Ip、Ip1、Isr 电流
励磁电流I_lm
Lk 漏感
Lm 励磁电感
Load 负载
N1 节点
P1～P6 期间
Sa 辅助开关
Sm 主开关
Sr 同步整流开关
SS 状态信号
S910～S950 步骤
Vaux 辅助绕组电压信号
Vds1、Vds2 电压信号
Va、Vb、Vc、Vd 侦测信号
Vin 输入电压
Vo 输出电压
具体实施方式
下文实施例配合附图进行详细说明，以更好地理解本发明的技术方案，但所提供的实施例并非用以限制本发明的范围，且结构操作的描述并非用以限制执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆属于本发明的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。
关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”一般通常指数值的误差或范围在百分之二十以内，较好地是在百分之十以内，而更佳地则是在百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，例如可如“约”、“大约”或“大致”所表示的误差或范围，或其他近似值。
此外，在本文中所使用的用词“包含”、『“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。
图1为本发明一实施例的变换器100的示意图。如图1所示，变换器100用以将自输入电压源接收的输入电压Vin转换为输出电压Vo输出至负载Load。在部分实施例中，变换器100可为反激型变换器(Flyback Converter)。具体地说，在部分实施例中，变换器100为有源箝位反激型变换器(Active Clamp Flyback Converter)。
如图1所示，在部分实施例中，变换器100包含变压器110、主动箝位电路130、处理电路150、主开关Sm、同步整流开关Sr、输入电容Cin、输出电容Co。在部分实施例中，主动箝位电路130内包含辅助开关Sa。
如图1所示，主开关Sm于节点N1处电性耦接于变压器110的一次侧绕组。具体来说，在部分实施例中，主开关Sm的第一端电性耦接变压器110的一次侧绕组的第二端。主开关Sm的第二端电性耦接至输入电容Cin的第二端。主开关Sm的控制端用以接收主开关控制信号CTm，用以选择性地导通或关断主开关Sm。举例来说，在部分实施例中，当主开关控制信号CTm具有第一电平(如：高电平时)，主开关Sm导通。相对地，当主开关控制信号CTm具有第二电平(如：低电平时)，主开关Sm关断。
具体来说，当主开关Sm导通时，变压器110会逐渐产生励磁电流I_lm流经一次侧绕组，并相应地将能量储存于变压器110中。此时变压器110的一次侧绕组和二次侧绕组极性相反，同步整流开关Sr维持关断，因此没有能量自一次侧绕组转移至二次侧绕组，负载Load所接收到的输出电压Vo是由输出电容Co所提供。换言之，输出电容Co电性耦接于二次侧绕组以及同步整流开关Sr，并用以在同步整流开关Sr关断时提供能量输出至负载Load。
相对地，当主开关Sm关断时，绕组的极性反转，同步整流开关Sr导通，使得励磁电流I_lm自一次侧绕组转移至二次侧绕组。此期间即为同步整流开关Sr的主导通期间。随着电流Isr流经同步整流开关Sr，储存于变压器110的能量经由导通的同步整流开关Sr传递至输出电容Co以及负载Load。
在部分实施例中，主动箝位电路130电性耦接于输入电容Cin的第一端以及节点N1，并用以在主开关Sm截止时箝位主开关Sm的跨压。具体来说，主动箝位电路130可包含辅助开关Sa以及箝位电容Cr。辅助开关Sa的第一端于节点N1电性耦接于主开关Sm。辅助开关Sa的控制端用以接收辅助开关控制信号CTa。在部分实施例中，箝位电容Cr的第一端电性耦接输入电容Cin的第一端与一次侧绕组。箝位电容Cr的第二端电性耦接辅助开关Sa的第二端，即主动箝位电路130并联于一次侧绕组的两端。
值得注意的是，在其他部分实施例中，主动箝位电路130亦可与主开关Sm的两端彼此以并联形式电性连接，并用以在主开关Sm截止时箝位主开关Sm的跨压。此外，在不同实施例中，辅助开关Sa以及箝位电容Cr亦可互换位置。举例来说，在部分实施例中，箝位电容Cr的第一端于节点N1电性耦接主开关Sm。辅助开关Sa的第一端电性耦接输入电压Vin的正极端与一次侧绕组。箝位电容Cr的第二端电性耦接辅助开关Sa的第二端。辅助开关Sa的控制端用以接收辅助开关控制信号CTa。因此，图1中的电路仅为本发明多个可能的实施方式之一，并非用以限制本发明。
当同步整流开关Sr主导通结束后，辅助开关控制信号CTa控制辅助开关Sa导通，变换器100中的励磁电感Lm和漏感Lk两端的电压会被钳位至箝位电容Cr的电压。此时，同步整流开关Sr再次导通。电流Isr再次流经同步整流开关Sr。藉此，漏感Lk中的能量便被回收利用并传递至输出电容Co以及负载Load。此同步整流开关Sr再次导通的期间，即为同步整流开关Sr的次导通期间。
换言之，在图1所示的实施例中，在一个开关周期内，同步整流开关Sr分别在主导通期间与次导通期间内导通。具体来说，在同步整流开关Sr的导通期间，不论于主导通期间或是次导通期间，主开关Sm都维持关断。若是主开关Sm与同步整流开关Sr同时导通，则变压器110的一次侧与二次侧会共通，导致电源烧毁。
在部分实施例中，处理电路150电性连接于同步整流开关Sr，并根据同步整流开关Sr两端(即：源极端与汲极端)的电压信号Vds2判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号CTr以控制同步整流开关。
图2为本发明一实施例的变换器100的电压电流信号波形图。在图2中，与图1的实施例有关的相似元件以相同的参考标号表示以便于理解。如图2所示，在部分实施例中，在一开关周期内，包含期间P1～P6。于期间P1时，主开关控制信号CTm处于高电平，主开关Sm导通，因此主开关Sm两端(即：源极端与汲极端)的电压信号Vds1为零。此时驱动信号CTr处于低电平，同步整流开关Sr维持关断，因此电流Isr为零，同步整流开关Sr两端(即：源极端与汲极端)承受跨压，电压信号Vds2为高电压。
接着，于期间P2时，主开关控制信号CTm自高电平切换至低电平，主开关Sm相应关断，因此主开关Sm两端(即：源极端与汲极端)承受跨压，即电压信号Vds1为高电压。此时，电流Isr为正，驱动信号CTr相应自低电平切换至高电平，同步整流开关Sr导通，同步整流开关Sr两端(即：源极端与汲极端)跨压极性反转，即电压信号Vds2切换至负值。随着储存于变压器110上的能量转移至负载Load，电流Isr会由最大值逐渐下降至零，电压信号Vds2也随着流经同步整流开关Sr的电流Isr降低而变化至零。期间P2展示了同步整流开关Sr的主导通期间各电压电流信号的变化。
接着，于期间P3、P4时，主开关控制信号CTm、辅助开关控制信号CTa与驱动信号CTr皆处于低电平，主开关Sm、辅助开关Sa与同步整流开关Sr皆关断。此时，电流Isr为零。主开关Sm、同步整流开关Sr本身存在的寄生电容和励磁电感Lm谐振造成电压信号Vds1以及电压信号Vds2会相应振荡。
接着，于期间P5时，主开关控制信号CTm维持在低电平，此时辅助开关控制信号CTa相应自低电平切换至高电平，辅助开关Sa导通，主动箝位电路130箝位主开关Sm的跨压。换言之，主动箝位电路130根据箝位电容Cr的电压值和输入电压Vin将电压信号Vds1箝位于高电压。此时，电流Isr为正，驱动信号CTr亦相应自低电平切换至高电平，同步整流开关Sr导通，电压信号Vds2再次切换至负值。期间P5展示了同步整流开关Sr的次导通期间各电压电流信号的变化。
接着，于期间P6时，辅助开关控制信号CTa自高电平切换至低电平，辅助开关Sa相应关断，电压信号Vds1逐渐由高电压下降至零，电压信号Vds2逐渐由零上升至高电压。驱动信号CTr亦自高电平切换至低电平，同步整流开关Sr关断。原边励磁电流I_lm为负，主开关Sm上的寄生电容放电，主开关Sm两端(即：源极端与汲极端)的电压信号Vds1会逐渐下降至零，以实现零电压开通。
如此重复以上期间P1～P6的操作，通过控制主开关Sm、同步整流开关Sr与辅助开关Sa的导通或关断，以控制变换器100将输入电压Vin转换为输出电压Vo输出至负载Load。
如图2的电压波形所示，在主导通期间(即：期间P2)与次导通期间(即：期间P5)内，电压信号Vds2皆为负值。然而，在进入期间P2之前，于期间P1内，电压信号Vds2会维持一段时间的高电压。具体来说，在期间P1内，电压信号Vds2的大小为(Vin/n+Vo)，其中n为一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比。换言之，于期间P1内，电压信号Vds2的电压值大于输出电压Vo。相对地，在进入次导通期间P5之前，于期间P3、P4内，电压信号Vds2的电压值小于输出电压Vo。
因同步整流开关Sr中体二极管的存在，在Sr导通之前，电压信号Vds2就会变为负值。如此一来，处理电路150便可根据电压信号Vds2于极性切换的前一时刻的电压值大小，及电压信号Vds2判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号CTr以控制同步整流开关。
为进一步说明处理电路150的具体操作，请参考图3。图3为本发明一实施例的处理电路150的示意图。如图3所示，在本发明部分实施例中，处理电路150包含延迟单元152、逻辑判断单元154、状态锁存单元156、驱动信号生成单元158以及负载检测单元159。
首先，延迟单元152用以接收电压信号Vds2，并相应延迟电压信号Vds2以输出侦测信号Va。由于侦测信号Va是由电压信号Vds2延迟而得，因此当电压信号Vds2的极性由正切换至负时，侦测信号Va的电压值大小可代表电压信号Vds2切换前一时刻的电压值大小。
逻辑判断单元154电性耦接于延迟单元152，并用以输出代表同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间的状态信号SS。具体来说，如图中所示，在部分实施例中逻辑判断单元154接收电压信号Vds2与侦测信号Va，并于电压信号Vds2为负时，比较侦测信号Va与输出电压Vo。如此一来，逻辑判断单元154便可据此判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。
具体来说，当侦测信号Va大于输出电压Vo时，逻辑判断单元154判断同步整流开关Sr处于主导通期间(即：期间P2)。当侦测信号Va小于输出电压Vo时，逻辑判断单元154判断同步整流开关Sr处于次导通期间(即：期间P5)。
如此一来，电性耦接于逻辑判断单元154的状态锁存单元156便可接收并储存由逻辑判断单元154输出的状态信号SS。接着，电性耦接于状态锁存单元156的驱动信号生成单元158便可根据状态锁存单元156中储存的状态信号SS及电压信号Vds2，产生相应的驱动信号CTr。因主导通期间对同步整流开关Sr的控制(即驱动信号CTr的生成)为现有技术，具体细节不再赘述，以下主要介绍次导通期间同步整流开关的控制方案。
负载检测单元159电性耦接于变换器100的负载侧，以检测负载状态并输出负载状态信号Fb，以表明当前负载为重载或轻载。驱动信号生成单元158电性耦接负载检测单元159并接收其输出的负载状态信号Fb。次导通期间，驱动信号生成单元158根据负载状态信号Fb输出或屏蔽同步整流开关Sr的驱动信号CTr。具体地，当负载状态信号Fb指示为重载时，驱动信号生成单元158输出驱动信号CTr控制同步整流开关Sr具有一给定的导体时间T，例如导通时间T小于等于辅助开关Sa的导体时间，即驱动信号CTr的脉冲宽度小于等于辅助开关驱动信号CTa的脉冲宽度；当负载状态信号Fb指示为轻载时，驱动信号生成单元158屏蔽驱动信号CTr，同步整流开关Sr在次导通期间保持关断。当然，本发明并不以此为限，根据实际需求，次导通期间，轻载时驱动信号生成单元158也可输出驱动信号CTr控制同步整流开关Sr导通一给定时间。换言之，在部分实施例中，处理电路150检测同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，并于次导通期间产生给定脉冲宽度的驱动信号，并根据负载状态决定是否输出驱动信号。
进一步地，在部分实施例中，于次导通期间，控制同步整流开关Sr的驱动信号CTr具有一给定的脉冲宽度。该给定的脉冲宽度可以是固定的，例如小于等于辅助开关驱动信号CTa的脉冲宽度。该给定的脉冲宽度也可以是可调节的，即根据实际情况进行调节(例如，根据输入电压Vin及输出电压Vo的变化进行调节)。
此外，在部分实施例中，处理电路更根据电压信号Vds2以及来自变换器100内的检测信号判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号CTr以控制同步整流开关，其中检测信号在同步整流开关Sr处于主导通前的状态不同于检测信号在同步整流开关Sr处于次导通前的状态。图4为本发明其他实施例的变换器100的示意图。在图4中，与图1的实施例有关的相似元件以相同的参考标号表示以便于理解。
和图1所绘示的实施例相比，在本实施例中，变换器100包含处理电路170。在本实施例中，处理电路170用以根据电压信号Vds2以及主开关Sm的主开关控制信号CTm以及辅助开关Sa的辅助开关控制信号CTa判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。换言之，在本实施例中，主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa为来自变换器100内的检测信号。
请再次参考图2，如图2的电压波形所示，在主导通期间(即：期间P2)与次导通期间(即：期间P5)内，电压信号Vds2皆为负值。然而，在从期间P1切换至期间P2时，主开关控制信号CTm是由高电平切换至低电平。相对地，在从期间P4切换至次导通期间P5时，辅助开关控制信号CTa乃是由低电平切换至高电平，且主开关控制信号CTm保持低电平。换言之，主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa在同步整流开关Sr处于主导通前的状态不同于在同步整流开关Sr处于次导通前的状态。因此，处理电路170可根据主开关控制信号CTm对时间的斜率变化以及辅助开关控制信号CTa对时间的斜率变化判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。
请一并参考图5，图5为本发明一实施例的处理电路170的示意图。如图5所示，在本发明部分实施例中，处理电路170包含延迟单元172a、172b、逻辑判断单元174、隔离单元173、状态锁存单元176、驱动信号生成单元178以及负载检测单元179。
首先，延迟单元172a与172b分别用以接收主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa，并相应延迟主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa，以分别输出侦测信号Vb、Vc。由于侦测信号Vb、Vc是分别由主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa延迟而得，因此侦测信号Vb、Vc的电压值可分别代表主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa前一时刻的电压值。
逻辑判断单元174电性耦接于延迟单元172a、172b，用以接收侦测信号Vb、Vc以及电压信号Vds2，并通过隔离单元173输出代表同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间的状态信号SS。具体来说，如图中所示，在部分实施例中逻辑判断单元174接收电压信号Vds2与侦测信号Vb、Vc，并比较侦测信号Vb对时间的斜率以及侦测信号Vc对时间的斜率。如此一来，逻辑判断单元174便可据此判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。
如图2所示，具体来说，当前一时刻主开关控制信号CTm由高变低，即侦测信号Vb对时间的斜率小于零，且电压信号Vds2为负时，逻辑判断单元174判断同步整流开关Sr处于主导通期间(即：期间P2)。当前一时刻辅助开关控制信号CTa由低变高，即侦测信号Vc对时间的斜率大于零，同时前一时刻主开关控制信号CTm处于低电平，即侦测信号Vb对时间的斜率等于零，且电压信号Vds2为负时，逻辑判断单元174判断同步整流开关Sr处于次导通期间(即：期间P5)。
隔离单元173电性连接于逻辑判断单元174，用以电性隔离处理电路170的一次侧与二次侧，以将状态信号传输至变换器100的二次侧。
状态锁存单元176接收并储存由逻辑判断单元174输出并经过隔离单元173传输至变换器100二次侧的状态信号SS。接着，电性耦接于状态锁存单元176的驱动信号生成单元178便可根据状态锁存单元176中储存的状态信号SS以及电压信号Vds2产生相应占空比的驱动信号CTr。当处于次导通状态期间，驱动信号生成单元178可根据负载检测单元179输出的负载状态信号Fb输出或屏蔽驱动信号CTr，以控制次导通期间同步整流开关Sr的导通或关断。
由于处理电路170中的状态锁存单元176、驱动信号生成单元178、负载检测单元179及次导通期间同步整流开关Sr的驱动信号CTr的详细操作，与处理电路150中的相似，故于此不再赘述。
请参考图6，图6为本发明其他实施例的变换器100的示意图。图6中，与图1、图4中的实施例有关的相似元件以相同的参考标号表示以便于理解。和图1、图4的实施例相比，在本实施例中，变换器100包含处理电路190。如图6所示，在本实施例中变压器110除了一次侧绕组与二次侧绕组之外，更包含辅助绕组。结构上，辅助绕组电性耦接于二次侧绕组。在本实施例中，处理电路190更用以根据辅助绕组的辅助绕组电压信号Vaux判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。
请参考图7，图7为本发明一实施例的变换器100的电压电流信号波形图。图7中，与图2、图6中的实施例有关的相似元件以相同的参考标号表示以便于理解。
和图2所示实施例相比，在图7中绘示了辅助绕组电压信号Vaux于期间P1～P6的变化。如图7所示，由于一次侧绕组与辅助绕组极性相反，因此于期间P1中，辅助绕组电压信号Vaux维持处于负电位。接着，在期间P2中，随着变压器110内绕组极性反转，辅助绕组电压信号Vaux便随之由负转正。接着，在期间P3、P4中，随着同步整流开关Sr关断，辅助绕组电压信号Vaux亦与电压信号Vds1相似开始震荡。具体来说，辅助绕组电压信号Vaux将在正负电位之间波动，其谐振频率为变换器100的励磁电感Lm和主开关Sm的寄生电容的谐振频率，且在进入期间P5之前的瞬间，辅助绕组电压信号Vaux为正。
接着，在期间P5中，随着同步整流开关Sr导通，辅助绕组电压信号Vaux再次维持在正电位(高电平)。最后在期间P6中，随着同步整流开关Sr再次关断，辅助绕组电压信号Vaux逐渐由正转负，回到负电位。
在图7中电压信号Vds1、Vds2、主开关控制信号CTm、辅助开关控制信号CTa、驱动信号CTr以及电流Isr于不同期间P1～P6的变化已于先前段落及实施例中详细说明，故于此不再赘述。
如此一来，如图7电压波形所示，在主导通期间(即：期间P2)与次导通期间(即：期间P5)内，电压信号Vds2皆为负值。然而，在进入期间P2之前的瞬间，辅助绕组电压信号Vaux为负。相对地，在进入期间P5之前的瞬间，辅助绕组电压信号Vaux为正。换言之，辅助绕组电压信号Vaux在同步整流开关Sr处于主导通前的状态不同于其在同步整流开关Sr处于次导通前的状态。因此，处理电路190可根据辅助绕组电压信号Vaux的极性判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。如此一来，处理电路190可用以根据同步整流开关Sr两端的电压信号Vds2及一来自变换器内的检测信号(如：主开关控制信号CTm与辅助开关控制信号CTa，或是辅助绕组电压信号Vaux)判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号CTr以控制同步整流开关Sr。
为进一步说明处理电路190的具体操作，请参考图8。图8为本发明一实施例的处理电路190的示意图。如图8所示，在本发明部分实施例中，处理电路190包含延迟单元192、逻辑判断单元194、状态锁存单元196、驱动信号生成单元198以及负载状态检测单元199。
首先，延迟单元192用以接收辅助绕组电压信号Vaux，并相应延迟辅助绕组电压信号Vaux以输出侦测信号Vd。由于侦测信号Vd是由辅助绕组电压信号Vaux延迟而得，因此侦测信号Vd的电压值大小可代表辅助绕组电压信号Vaux前一时刻的电压值大小。换言之，延迟单元用以接收检测信号(如：辅助绕组电压信号Vaux)，并相应延迟检测信号以输出侦测信号Vd。
逻辑判断单元194电性耦接于延迟单元192，并用以接收电压信号Vds2与侦测信号Vd以输出代表同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间的状态信号SS。具体来说，如图中所示，在部分实施例中逻辑判断单元194接收电压信号Vds2与侦测信号Vd，并于电压信号Vds2为负时，判断侦测信号Vd的极性。如此一来，逻辑判断单元194便可判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间。
如图7所示，具体来说，当前一时刻辅助绕组电压信号Vaux为负，即侦测信号Vd为负，且电压信号Vds2为负时，逻辑判断单元194判断同步整流开关Sr处于主导通期间(即：期间P2)。当前一时刻辅助绕组电压信号Vaux为正，即侦测信号Vd为正，且电压信号Vds2为负时，逻辑判断单元194判断同步整流开关Sr处于次导通期间(即：期间P5)。
如此一来，电性耦接于逻辑判断单元194的状态锁存单元196便可接收并储存由逻辑判断单元194输出的状态信号SS。接着，电性耦接于状态锁存单元196的驱动信号生成单元198便可根据状态锁存单元196中储存的状态信号SS以及电压信号Vds2产生相应占空比的驱动信号CTr。当处于次导通期间，驱动信号生成单元198根据负载检测单元199输出的负载状态信号Fb输出或屏蔽驱动信号CTr，以控制次导通期间同步整流开关Sr导通或关断。
由于处理电路190中的状态锁存单元196、驱动信号生成单元198、负载检测单元199及次导通期间同步整流开关Sr的驱动信号CTr的详细操作，与处理电路150、170中的相似，故于此不再赘述。
综上所述，在本发明的各个实施例中，处理电路150、170、190通过各个单元的协同操作，便可根据同步整流开关Sr两端的电压信号Vds2以及一来自变换器100内的检测信号，判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号CTr以控制同步整流开关Sr，避免先前段落中所提及的转换效率降低、电源烧毁等等问题。此检测信号可为变换器100内的电压信号和/或电流信号，在此不做限定，只要能根据此检测信号判断出同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间即可。
举例来说，在部分实施例中，可根据同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间生成驱动信号CTr，并于次导通期间根据，当前负载的状态输出或屏蔽同步整流开关Sr的驱动信号CTr。例如在轻载的情况下，屏蔽次导通期间的同步整流开关Sr的驱动信号，以减小驱动损耗对效率的影响。此时同步整流开关Sr维持关断，而二次侧绕组的电流将流过同步整流开关Sr的寄生二极管。
此外，上述各实施例中的各个元件、各个处理电路及处理电路的功能单元均可由其它电路实现，只要其实现的功能相同即可。上述仅为例示，本发明并不以此为限。
请参考图9，图9为本发明一实施例的控制方法900的流程图。为方便及清楚说明起见，下述控制方法900是配合图1～图8所示实施例进行说明，但不以此为限，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可进行各种更动与润饰。如图9所示，控制方法900包含步骤S910、S920、S930、S940以及S950。
首先，在步骤S910中，提供延迟单元150接收一来自于变换器100的检测信号，并输出一侦测信号Va。
接着，在步骤S920中，提供逻辑判断单元154接收该侦测信号Va及同步整流开关Sr两端的电压信号Vds2，并根据侦测信号Va及电压信号Vds2输出代表变换器100的同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间的状态信号SS。接着，在步骤S930中，提供状态锁存单元156接收并储存由逻辑判断单元154输出的状态信号SS。接着，在步骤S940中，提供驱动信号生成单元158，根据状态锁存单元156中储存的状态信号SS及电压信号Vds2产生驱动信号CTr。接着，在步骤S950中，提供一负载检测单元159输出负载状态信号Fb，于次导通期间，驱动信号生成单元158根据负载状态信号Fb输出或屏蔽同步整流开关Sr的驱动信号CTr，以控制同步整流开关Sr开通或关断。
在部分实施例中，步骤S940中更包含，驱动信号生成单元158根据该同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间生成相应的驱动信号CTr。在部分实施例中，当判断同步整流开关Sr处于次导通期间时，驱动信号CTr具有一给定脉冲宽度，使同步整流开关Sr导通一给定的时间T，例如导通时间T小于等于辅助开关Sa的导通时间，即驱动信号CTr的脉冲宽度小于等于辅助开关驱动信号CTa的脉冲宽度。
进一步地，在部分实施例中，在次导通期间，控制同步整流开关Sr的驱动信号CTr具有一给定的脉冲宽度。该给定的脉冲宽度可以是固定的，例如小于等于辅助开关驱动信号CTa的脉冲宽度。该给定的脉冲宽度也可以是可调节，即可根据实际情况进行调节(例如，根据输入电压Vin及输出电压Vo的变化进行调节)。
在步骤S950中更包含，在次导通期间，当负载状态信号Fb指示为重载时，驱动信号生成单元158输出驱动信号CTr使同步整流开关Sr导通一给定的时间T；当负载状态信号Fb指示为轻载时，驱动信号生成单元158屏蔽驱动信号CTr，同步整流开关Sr在次导通期间关断。在部分实施例中，在次导通期间，当负载状态信号Fb指示为轻载时，根据实际需求，驱动信号生成单元158也可输出驱动信号CTr控制同步整流开关Sr导通一给定时间。
此外，在部分实施例中，在步骤S910中更包含延迟单元152接收电压信号Vds2，由延迟单元152相应延迟电压信号Vds2以输出侦测信号Va。在步骤S920中更包含由逻辑判断单元154于电压信号Vds2为负时比较侦测信号Va与输出电压Vo，当侦测信号Va大于输出电压Vo时，判断同步整流开关Sr处于主导通期间，以及当侦测信号Va小于输出电压Vo时，判断同步整流开关Sr处于次导通期间。
此外，在部分实施例中，在步骤S910中更包含，延迟单元172a接收主开关控制信号CTm，并相应延迟主开关控制信号CTm以输出侦测信号Vb，由延迟单元172b接收辅助开关控制信号CTa，并相应延迟辅助开关控制信号CTa以输出侦测信号Vc。在步骤S920中更包含，由逻辑判断单元174于电压信号Vds2为负时比较侦测信号Vb对时间的斜率以及侦测信号Vc对时间的斜率，当侦测信号Vb对时间的斜率小于零时，判断同步整流开关Sr处于主导通期间，以及当侦测信号Vc对时间的斜率大于零且侦测信号Vb对时间的斜率等于零时，判断同步整流开关Sr处于次导通期间。
此外，在部分实施例中，在步骤S910中更包含，由延迟单元192接收辅助绕组电压信号Vaux，并相应延迟辅助绕组电压信号Vaux以输出侦测信号Vd。在步骤S920中更包含，由逻辑判断单元194在电压信号Vds2为负时判断侦测信号Vd的极性，当侦测信号Vd为负时，判断同步整流开关Sr处于主导通期间，当侦测信号Vd为正时，判断同步整流开关Sr处于次导通期间。
所属技术领域具有通常知识者可直接了解控制方法900如何基于上述多个不同实施例中的变换器100以执行上述操作及功能，故不再赘述。
此外，虽然本发明的控制方法已通过上述实施方式进行说明，但上述实施方式中所包含的步骤内容和步骤顺序并非用以限定本发明范围。在其他实施方式中，设计者可以根据设计需求对步骤的顺序及步骤的内容进行相应调整后实施，或，设计者也可将前述步骤组合或拆分后实施，再或，将前述步骤内容替换为现有技术或结合现有技术共同实施。
综上所述，在本发明的各个实施例中，通过处理电路判断同步整流开关Sr处于主导通期间或次导通期间，据以相应地输出驱动信号以控制同步整流开关导通或关断，可避免变换器误操作，提升变换器的转换效率与安全性。同时，次导通期间同步整流开关的损耗极大降低，并实现主开关的零电压开通。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种更动与润饰，但这些更动与润饰皆应包含于本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (19)

1.一种变换器，其特征在于，包含：
一变压器，包含一次侧绕组与二次侧绕组，用以输出一输出电压至一负载；
一主开关，该主开关电性耦接于该一次侧绕组；
一主动箝位电路，用以箝位该主开关的跨压，其中该主动箝位电路包含一辅助开关；
一同步整流开关，电性耦接于该二次侧绕组；以及
一处理电路，用以根据该同步整流开关两端的一第一电压信号及一来自该变换器内的检测信号判断该同步整流开关处于一主导通期间或一次导通期间，据以相应地输出一驱动信号以控制该同步整流开关。
2.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，该处理电路包含：
一延迟单元，用以接收该检测信号，并相应延迟该检测信号以输出一侦测信号；
一逻辑判断单元，用以接收该侦测信号及该第一电压信号以输出代表该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间的一状态信号；以及
一状态锁存单元，用以接收并储存该状态信号。
3.如权利要求2所述的变换器，其特征在于，该处理电路更包含一驱动信号生成单元，其中该驱动信号生成单元根据该状态锁存单元中储存的该状态信号以及该第一电压信号产生该驱动信号以控制该同步整流开关。
4.如权利要求3所述的变换器，其特征在于，该处理电路还包含一负载检测单元，该负载检测电路输出一负载状态信号；
当判断该同步整流开关处于该次导通期间，该驱动信号生成单元根据该负载状态信号输出或屏蔽该驱动信号。
5.如权利要求4所述的变换器，其特征在于，当该负载状态信号指示该变换器的负载为重载时，该驱动信号生成单元输出该次导通期间的该驱动信号，控制该同步整流开关导通一给定时间；当该负载状态信号指示该变换器的负载为轻载时，该驱动信号生成单元屏蔽该次导通期间的该驱动信号，该同步整流开关关断。
6.如权利要求2所述的变换器，其特征在于，该延迟单元接收的该检测信号为该第一电压信号，并相应延迟该第一电压信号以输出该侦测信号，该逻辑判断单元用以于该第一电压信号为负时比较该侦测信号与该输出电压，其中当该侦测信号大于该输出电压时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该侦测信号小于该输出电压时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
7.如权利要求2所述的变换器，其特征在于，该处理电路用以根据该主开关的一主开关控制信号以及该辅助开关的一辅助开关控制信号判断该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间。
8.如权利要求7所述的变换器，其特征在于，该延迟单元包含：
一第一延迟单元，用以接收该主开关控制信号，并相应延迟该主开关控制信号以输出一第一侦测信号；
一第二延迟单元，用以接收该辅助开关控制信号，并相应延迟该辅助开关控制信号以输出一第二侦测信号；
其中该逻辑判断单元，用以当该第一电压信号为负时比较该第一侦测信号对时间的斜率以及该第二侦测信号对时间的斜率，其中当该第一侦测信号对时间的斜率小于零时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该第一侦测信号对时间的斜率等于零且该第二侦测信号对时间的斜率大于零时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
9.如权利要求8所述的变换器，其特征在于，该处理电路更包含一隔离单元，连接该逻辑判断单元，用以电性隔离该处理电路的一次侧与二次侧并将该状态信号传递至该变换器的二次侧。
10.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，该变压器更包含一辅助绕组，该辅助绕组电性连接于该二次侧绕组，该处理电路更用以根据该辅助绕组的一辅助绕组电压信号判断该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间。
11.如权利要求10所述的变换器，其特征在于，该处理电路包含：
一延迟单元，用以接收该辅助绕组电压信号，并相应延迟该辅助绕组电压信号以输出一侦测信号；以及
一逻辑判断单元，用以当该第一电压信号为负时判断该侦测信号的极性，其中当该侦测信号为负时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该主导通期间，当该侦测信号为正时，该逻辑判断单元判断该同步整流开关处于该次导通期间。
12.如权利要求1或3任一项所述的变换器，其特征在于，该次导通期间的该驱动信号具有一给定的脉冲宽度。
13.如权利要求12所述的变换器，其特征在于，该给定的脉冲宽度是固定的，以控制该同步整流开关导通一固定的时间。
14.如权利要求12所述的变换器，其特征在于，该给定的脉冲宽度可根据实际情况进行调节。
15.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，该检测信号在该同步整流开关处于该主导通前的状态不同于该检测信号在该同步整流开关处于该次导通前的状态。
16.一种变换器的控制方法，其特征在于，包含：
提供一延迟单元，接收来自于该变换器的一检测信号，并输出一侦测信号；
提供一逻辑判断单元，接收该侦测信号及一同步整流开关两端的一第一电压信号，并根据该侦测信号及该第一电压信号输出代表该变换器的该同步整流开关处于主导通期间或次导通期间的一状态信号；
提供一状态锁存单元，接收并储存由该逻辑判断单元输出的该状态信号；以及
提供一驱动信号生成单元，根据该状态锁存单元中储存的该状态信号产生一驱动信号以控制该同步整流开关。
17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，还包含：提供一负载状态检测单元，输出一负载状态信号，该驱动信号生成单元根据该负载状态信号输出或屏蔽该次导通期间的该驱动信号。
18.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，输出该状态信号的步骤中更包含：
该逻辑判断单元在该第一电压信号为负时，判断该侦测信号，以判断该同步整流开关处于该主导通期间或该次导通期间。
19.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，控制该同步整流开关的步骤更包含：
当判断该同步整流开关处于该次导通期间时，该驱动信号具有一给定的脉冲宽度。
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