TW201722047A - 具有睡眠／喚醒模式之功率轉換器 - Google Patents

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Abstract

離線功率轉換器在無負載或非作用中(無負載需求)時汲取極小量的功率，可藉由容許起動控制器及/或次側控制器進入一睡眠模式(該等控制器內之功能關閉)來進一步降低功率消耗。當該起動控制器或該次側控制器之任一者的能量儲存電容器達到一低電荷狀態時，任一控制器可喚醒其本身及另一控制器，藉此容許該功率轉換器變為作用中，直至兩個能量儲存電容器經再新而足以使該等控制器回至一低功率睡眠模式中。自AC線汲取極少之平均功率之此循環繼續，直至需要該功率轉換器保持被喚醒(操作模式)且將功率輸送至負載。

Description

具有睡眠／喚醒模式之功率轉換器
本發明係關於功率轉換器，且特定言之係關於在輕負載或無負載條件期間有效率地將功率轉換器置於一低功率睡眠模式且接著在一負載需要來自功率轉換器之功率時將功率轉換器從睡眠模式喚醒。
功率轉換器(特定言之切換模式AC/DC功率轉換器)通常具有用以降低在輕負載及無負載條件期間使用之功率之獨有電路。可使用具有一低功率備用模式之一功率轉換器以在輕負載及無負載條件期間有效率地操作功率轉換器。愈加迫切地需要在功率轉換器在一睡眠模式中無負載或非作用中(無負載需求)時汲取極小量的功率之離線功率轉換器。
因此需要降低在一功率轉換器處於一睡眠模式時使用之功率。 根據一實施例，一種用於進入及離開一功率轉換器中之一低功率睡眠模式之方法可包括以下步驟：提供一個主側能量儲存電路，該主側能量儲存電路可包括一個主側起動控制器、耦合至一變壓器之一功率開關及一個主側能量儲存電容器；提供一個次側能量儲存電路，該次側能量儲存電路可包括一個次側控制器及一個次側能量儲存電容器；透過該變壓器耦合該等主側及次側能量儲存電路；在起動期間用該主側起動控制器控制該功率開關，直至該次側能量儲存電容器上之一操作電壓達到一所要值；及進入一低功率睡眠模式，其中在一低IQ模式中之該等主側及次側電路根據儲存於其等各自能量儲存電容器中之能量操作，其中當該等能量儲存電容器之任一者上之一各自電壓可小於或等於各自低電壓限制時，則該主側起動控制器可喚醒其本身或該次側控制器可喚醒其本身及該主側起動控制器，藉此該等主側及次側能量儲存電容器可充電直至兩個各自電壓皆可大於其等各自低電壓限制。 根據該方法之另一實施例，其可包括以下步驟：在判定該主側能量儲存電容器上之該電壓可大於一個主側高電壓限制之後，使該主側起動控制器進入該低功率睡眠模式。根據該方法之另一實施例，其可包括以下步驟：在判定已超過該主側高電壓限制之後，起始一個主側高電壓限制計時器；及在該主側高電壓限制計時器已超時之後，增大由該主側起動控制器汲取之電流。根據該方法之另一實施例，其可包括以下步驟：在判定該主側起動控制器可處於該低功率睡眠模式之後，使該次側控制器進入該低功率睡眠模式。根據該方法之另一實施例，判定該主側起動控制器可處於該睡眠模式之該步驟可包括判定該功率開關可未切換之步驟。 根據該方法之另一實施例，其可包括以下步驟：在該次側控制器進入該低功率睡眠模式之前，用該次側控制器提升該次側能量儲存電容器上之該電壓。根據該方法之另一實施例，提升該次側能量儲存電容器上之該電壓之該步驟可引起該主側能量儲存電容器上之該電壓增大。根據該方法之另一實施例，其可包括以下步驟：在判定該主側能量儲存電容器上之該電壓可大於一個主側高電壓限制之後，使該主側起動控制器進入該低功率睡眠模式。 根據該方法之另一實施例，控制該功率開關之該步驟可包括以下步驟：將一第一DC電壓施加至該主側起動控制器；用該主側起動控制器接通及斷開該功率開關，其中該第一DC電壓及該功率開關可耦合至該變壓器之一個主繞組，藉此可在該變壓器之一個次繞組上產生一AC電壓；用一第二整流器整流來自該變壓器之該次繞組之該AC電壓以提供一第二DC電壓，以供電給該次側控制器及一負載；及當該第二DC電壓可處於一所要電壓值時，將對該功率開關之控制自該起動控制器轉移至該次側控制器。 根據另一實施例，一種具有一低功率睡眠模式之一功率轉換器可包括：一個主側起動控制器，其經耦合至一第一DC電壓；一變壓器，其具有主及次繞組，其中該變壓器主繞組可經耦合至該第一DC電壓；一電流量測電路，用於量測通過該變壓器之該主繞組的電流，且將該經量測主繞組電流提供至該主側起動控制器；一功率開關，其經耦合至該變壓器主繞組，且經耦合至該主側起動控制器並受控於該主側起動控制器；一個次側整流器，其經耦合至該變壓器次繞組以提供一第二DC電壓；一個次側控制器，其經耦合至該主側起動控制器及該次側整流器；及該主側起動控制器及該次側控制器可具有低功率睡眠模式。 根據另一實施例，當該主側起動控制器接收到該第一DC電壓時，其可開始控制該功率開關接通及斷開，藉此一電流可流動通過該變壓器主繞組，一AC電壓可跨該變壓器次繞組而產生，來自該次側整流器之一DC電壓可將該次側控制器通電，且當該第二DC電壓達到一所要電壓位準時，該次側控制器可從該主側起動控制器接管對該功率開關之控制。 根據另一實施例，當一個主側能量儲存電容器上之一電壓可大於一個主側高電壓限制時，該主側起動控制器可進入該低功率睡眠模式。根據另一實施例，當該主側起動控制器可處於該低功率睡眠模式時，該次側控制器可進入該低功率睡眠模式。根據另一實施例，當該主側起動控制器可處於該低功率睡眠模式時，該功率開關可不是正切換中。根據另一實施例，該次側控制器可在進入該低功率睡眠模式之前提升一個次側能量儲存電容器上之一電壓。根據另一實施例，當該次側能量儲存電容器上之該電壓可提升時，該主側能量儲存電容器上之該電壓亦可上升，其中該主側起動控制器可偵測該主側能量儲存電容器上之電壓之此上升，且藉此可進入該低功率睡眠模式。 根據另一實施例，該主側起動控制器可包括：一電壓調節器，其具有一輸入端及一輸出端；內部偏壓電路，其等經耦合至該電壓調節器輸出端；不足電壓及過電壓鎖定電路，其等經耦合至該電壓調節器輸出端；一電流調節器及邏輯電路，用於產生脈寬調變(PWM)控制信號；一固定斷開時間電路，其經耦合至該等邏輯電路；一功率驅動器，其經耦合至該等邏輯電路且提供PWM控制信號以控制一外部功率開關；一外部閘極命令偵測電路，其經耦合至該等邏輯電路且經調適以接收一外部PWM控制信號，其中當可偵測到該外部PWM控制信號時，該外部閘極命令偵測電路引起控制該外部功率開關自該等邏輯電路改變至該外部PWM控制信號；及第一及第二電壓比較器，其等具有經耦合至該內部電流調節器之輸出端，及經耦合至一電流感測輸入之輸入端。 根據另一實施例，一消隱電路可係耦合於該電流感測輸入與該等第一及第二電壓比較器輸入端之間。根據另一實施例，固定斷開時間電路時間週期可係由一電容器之一電容值判定。根據另一實施例，該主側起動控制器可包括一開環電流調節器及功率開關驅動器。根據另一實施例，其中該主側起動控制器可為一簡單、低成本類比裝置。根據另一實施例，該次側控制器可係選自由一微控制器、一類比控制器及一組合類比及數位控制器組成之群組。
相關專利申請案 本申請案主張2015年8月21日申請之共同擁有之美國臨時專利申請案第62/208,123號之優先權；且係關於2015年11月19日申請之美國專利申請案第14/945,729號及2015年6月1日申請之美國臨時專利申請案第62/169,415號，其中全部案件特此為全部目的而以引用的方式併入本文中。 電源供應器(特定言之DC轉DC及AC轉DC功率轉換器)通常具有起動其等之獨有電路。根據本發明之各種實施例，一功率轉換器可包括一個主側起動控制器及一個次側控制器，其中當首先將功率(電壓)施加至功率轉換器之主側時，利用起動控制器將功率發送至次側控制器。此提供在主側上使用習知裝置起動DC轉DC及AC轉DC功率轉換器一低成本積體電路(IC)解決方案，該解決方案不重複一個次側控制器之資源且最小化主側上之離散組件。根據本發明之教示，對功率轉換器之實施及操作之更詳細描述提供於藉由Thomas Quigley於2015年11月19日申請之標題為「Start-Up Controller for a Power Converter」之共同擁有之美國專利申請案序號14/945,729中，且該案特此為全部目的而以引用的方式併入本文中。 隨著對在功率轉換器無負載或非作用中(無負載需求)時汲取極小量的功率之離線功率轉換器之愈加迫切的需求，可藉由容許起動控制器及/或次側控制器進入一睡眠模式(控制器內之功能關閉且因此汲取極低的靜態電流)而進一步降低功率消耗。當起動控制器或次側控制器之任一者之能量儲存電容器達到一低電荷狀態時，任一控制器可喚醒其本身及另一控制器，藉此容許功率轉換器變為作用中，直至兩個能量儲存電容器經再新而足以使控制器回至一低功率睡眠模式中。自該AC線汲取極少的平均功率之此循環繼續，直至需要該功率轉換器保持被喚醒(操作模式)且將功率輸送至負載。 根據各種實施例，起動控制器概念(低電壓(LV)或高電壓(HV)實施例)基本上為一個主側功率開關閘極驅動器，其可在偵測到一外部命令時自一內部開環電流調節器(預設狀態)或自一外部控制器(例如，次側控制器)接收輸入命令。一旦外部命令停止，且在一時間週期之後，至閘極驅動器之輸入便返回至預設狀態。在任一狀態中，起動控制器保護功率轉換器使之免受過電流以及不足電壓及過電壓之擾。參見如上所述之藉由Thomas Quigley之「Start-Up Controller for a Power Converter」。另外，欠/過電壓偵測可用以藉由將起動控制器及/或次側控制器置於一低功率睡眠模式中而進一步降低功率轉換器中之功率消耗。 現參考圖式，示意性地繪示實例實施例之細節。在圖式中，相同元件將由相同元件符號表示，且類似元件將由具有一不同小寫字母下標之相同元件符號表示。 現參考圖1，其描繪根據本發明之一特定實例實施例之經調適用於降低一功率轉換器中之備用功率之一起動控制器之一低電壓版本之一示意方塊圖；起動控制器106a可包括一低電壓調節器130、內部偏壓電路132、一第一電壓比較器134、一第二電壓比較器138、一固定消隱時間電路140、內部電流調節器及邏輯電路136、一外部閘極命令偵測電路142、一信號緩衝器144、受控於邏輯電路136之一開關146、一MOSFET驅動器148、一固定斷開時間計時器150、過電壓及不足電壓鎖定電路152a及152b、電壓分流保護154及一分流計時器158。不足電壓鎖定(UVLO)電路152b確保足夠的電壓可用於適當地增強MOSFET功率開關236 (圖2)之閘極。 起動控制器106a可包括一開環的脈寬調變(PWM)源、以一固定斷開時間操作的峰值電流模式控制器，且具有經調適以驅動一功率轉換器200之主側上之一MOSFET功率開關236 (如圖2中所示)之一MOSFET閘極驅動器148。在初始起動期間，內部電流調節器及邏輯電路136脈動MOSFET閘極驅動器148而容許功率轉換器200之功率開關236將能量轉換至其之次側。功率轉換器的主控制器係定位於次側上，且當該主控制器變為作用中時，其可藉由經由經耦合至起動控制器106a之Pulse節點(接針)之一隔離電路248 (例如，光學耦合器、脈衝變壓器等)接通及斷開至起動控制器106a之閘極驅動器148的閘極命令來控制次電壓。過電壓及不足電壓鎖定電路152a及152b可具有(例如，但不限於)9伏特至16伏特之電壓遲滯值。兩個電流感測比較器134及138可分別具備內部電壓參考VREF1 及VREF2 。 低電壓版本起動控制器106a之節點(接針)描述如下： VIN –係至起動控制器106a之輸入電壓。 Gate –MOSFET閘極驅動器148之輸出。MOSFET驅動器148可受UVLO電路152b抑制。 C/S –電流感測，監測跨一外部感測電阻器之電壓。當MOSFET驅動器148首先接通外部MOSFET功率開關236時，監測可由固定消隱時間電路140消隱。 GND –接地或共同用於信號電路及MOSFET驅動器148之一DC返回兩者。 PWMD –當被拉低時，抑制自內部PWM源至MOSFET閘極驅動器148之閘極命令。 PULSE –自一外部源(次側控制器)接受PWM信號。當偵測到PWM信號時，內部產生之PWM信號由MOSFET閘極驅動器148忽略(抑制)。 VIN 係用於起動控制器106a之偏壓源。一電阻器226 (圖2)限制至起動控制器106a中之電流。VIN 係至輸出係VDD 之低電壓調節器130之輸入。VIN 將操作偏壓提供至閘極驅動器148。VIN 由過電壓鎖定(OVLO)電路152a及不足電壓鎖定(UVLO)電路152b監測。VDD 將經調節低電壓偏壓提供至起動控制器106a。一分流保護電路154可經耦合至VIN 以保護其免受過電壓之擾。 現參考圖2，其描繪根據本發明之一特定實例實施例之經調適用於藉由使用圖1中所示之起動控制器來降低備用功率之一功率轉換器之一示意方塊圖。一返馳式功率轉換器(整體由數字200表示)可包括一個主線濾波器/整流器202，電容器222、240、244、250、252及254；電阻器226、228、230、238、239及256；二極體232、242及260；電流感測器234、功率切換電晶體236、變壓器241、隔離電路246及248、起動控制器106a及次側控制器218。主線濾波器/整流器202可包括一熔絲203、電感器204及214、電阻器206、210、216及220；電容器208及218，以及二極體橋式整流器212。 當將AC功率施加至圖2中所示之功率轉換器200時，起動控制器106a係處於一非作用中、低靜止狀態。電阻器226對電容器250充電。UVLO電路152b可具有(例如，但不限於)約9伏特至約16伏特之一遲滯帶。當VIN 達到16伏特時，起動控制器106a變為作用中且開始用閘極驅動器148來驅動功率開關236，例如，一功率金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。在功率轉換器200之次側上，電容器244充電，其中次側控制器218將在約4.5伏特之其V/S節點上之一電壓啟動。接著，次側控制器218藉由經由隔離電路248將命令發送至起動控制器106a的Pulse節點而開始控制功率開關236的閘控。次側控制器218可將電容器244上之電壓調節至約20伏特。此電壓經變壓器經耦合至變壓器241之主側偏壓繞組T1，且可用以自舉VIN 二極體260。變壓器T1繞組的比例使得當跨電容器244之電壓在約20伏特時，VIN 處之電壓係約15伏特。電阻器226之值過高而無法供應起動控制器106a之閘極驅動器所必需的電流。因此，必須在電容器250放電為低於9伏特之前，完成此自舉電壓。 當次側控制器218決定進入一低功率睡眠模式時，其提升跨電容器240之電壓，此繼而提升起動控制器106a之VIN 上的電壓。OVLO電路152a可具有(例如，但不限於)約17伏特至約19伏特之一遲滯帶。當VIN 超過19伏特時，OVLO電路152a將起動控制器106a置於一低功率睡眠模式中。次側控制器218在其V_QR輸入節點處監測變壓器241之次繞組上˙電壓，且藉此可判定起動控制器106a已停止驅動(閘控)功率開關236。一旦該情況發生，則次側控制器218進入一低功率睡眠模式。在其睡眠模式期間，起動控制器106a之靜態電流(IQ)極低，且超過IQ之通過電阻器226之電流流動通過分流器154。分流器折轉電壓可為約21伏特。 存在從低功率睡眠模式喚醒之數種方式。一種方法可為：一旦分流電路154在作用中，便可起始一分流計時器158。在時間到期之後，IQ增大至超出電阻器226可供應的一電流且電容器250開始放電。一旦VIN 下降為低於17伏特，UVLO電路152b便釋放，且起動控制器106a喚醒並開始使用其內部電流調節器及邏輯電路136來閘控功率開關236。此閘控再新電容器240及電容器250，直至VIN 再次超過19伏特，接著起動控制器106a可再主進入低功率睡眠模式。另一方法可為：次側控制器218可已判定跨電容器240之電壓已下降為低於一特定臨限值。當此發生時，次側控制器218從其睡眠模式喚醒，且經由隔離電路248將一閘極脈衝發送至起動控制器106a之PULSE節點(接針)。起動控制器106a偵測此脈衝且從其睡眠模式喚醒，藉此其IQ增大，此起始電容器250之放電。當VIN 下降為低於約17伏特時，對功率開關236之閘控再次開始。一旦電容器244及250經電壓再新，起動控制器106a之OVLO電路152a便可使起動控制器106a回至一低功率睡眠模式中(VIN 已超過19 V)。一旦次側控制器218判定功率開關閘控已停止，其便亦返回至一低功率睡眠模式。若次側控制器218決定保持被喚醒，則其經由隔離電路248將一信號發送至起動控制器106a之Pulse節點(接針)以喚醒起動控制器106a。一旦OVLO電路152a釋放，次側控制器218便可藉由透過起動控制器106a閘控功率開關236而主動調節功率轉換器200。 現參考圖3，其描繪根據本發明之一特定實例實施例之經調適用於降低一功率轉換器中之備用功率之一起動控制器之一高電壓版本之一示意方塊圖。起動控制器106b可包括一高電壓調節器330、內部偏壓電路132、一第一電壓比較器134、一第二電壓比較器138、一固定消隱時間電路140、內部電流調節器及邏輯電路136、一外部閘極命令偵測電路142、一信號緩衝器144、受控於邏輯電路136之一開關146、一MOSFET驅動器148、一固定斷開時間計時器150，以及過電壓及不足電壓鎖定電路352a及352b。不足電壓鎖定(UVLO)電路352b確保足夠的電壓可用於適當地增強MOSFET 236 (圖4)之閘極。 起動控制器106b可包括一開環的脈寬調變(PWM)源、以一固定斷開時間操作之峰值電流模式控制器，且具有經調適以驅動一功率轉換器400之主側上之一功率開關236 (如圖4中所示)之一MOSFET閘極驅動器148。VIN 係用於起動控制器106b之初始偏壓源。VIN 可直接連結至如圖4中所示之經整流AC線(DC+，濾波器/整流器區塊202之輸出端)。VIN 係至輸出係VDD 之HV調節器330之輸入。VDD 將低電壓偏壓提供至起動控制器106b之內部電路。VDD 亦為用於閘極驅動器148之偏壓，該閘極驅動器148之輸出耦合至起動控制器106b之Gate節點。 VDD 由不足電壓鎖定(UVLO)電路352b及過電壓鎖定(OVLO)電路352a監測。當將AC功率施加至圖4中所示之功率轉換器400時，起動控制器106b處於一非作用中、低功率靜止狀態。VDD 對電容器250充電。UVLO電路352b可具有例如(但不限於)約9伏特至約9.5伏特之一遲滯帶。當VDD 達到9.5伏特時，起動控制器106b變為作用中而用來自其內部電流調節器電路136之命令閘控功率開關236。電容器244充電且次側控制器218在約4.5伏特變為作用中。接著，次側控制器218藉由經由隔離電路248將脈衝命令發送至起動控制器106b之Pulse節點(接針)而接管閘控功率開關236之控制。次側控制器可將電容器240上之電壓調節至約20伏特。此電壓經變壓器耦合至經由二極體260自舉VDD 之主側偏壓繞組T1。變壓器241之T1繞組之比例使得當跨電容器240之電壓等於約20伏特時，VIN 處之電壓等於約15伏特。當VDD 在約15伏特時，其斷開其HV調節器330之空乏模式FET，此繼而引起自經整流AC線至VIN 之電流實質上降低為零，藉此節省起動控制器106b中之功率及熱消散。 當次側控制器218決定進入一低功率睡眠模式時，其提升跨電容器240之電壓，此繼而提升起動控制器106b之VDD 上之電壓。OVLO電路352a可具有例如(但不限於)約17伏特至約19伏特之一遲滯帶。當VIN 超過19伏特時，OVLO電路352a將起動控制器106b置於一低功率睡眠模式中。次側控制器218在其V_QR輸入節點處監測變壓器241之次繞組上之電壓，且藉此可判定起動控制器106b已停止驅動(閘控)功率開關236。一旦該情況發生，次側控制器218則進入一低功率睡眠模式。 存在從低功率睡眠模式喚醒之數種方式。在其睡眠模式期間，起動控制器106b之靜態電流(IQ)極低。一種方法可為：在睡眠模式中，起動控制器106b之VDD 將具有一特定低IQ值，該IQ值將緩慢地放電電容器250。一旦VDD 下降為低於17伏特，UVLO電路352b便釋放，且起動控制器106b喚醒並開始使用其內部電流調節器及邏輯電路136來閘控功率開關236。此閘控再新電容器240及250，直至VDD 超過19伏特且起動控制器106b再次進入其低功率睡眠模式。另一方法係：次側控制器218可已判定跨電容器240之電壓已下降為低於一特定臨限值。當此發生時，次側控制器218喚醒，且經由隔離電路248將一閘極脈衝發送至起動控制器106b之Pulse節點(接針)。起動控制器106b偵測到此、喚醒且增大其之VDD IQ，此起始電容器250之放電。當VDD 下降為低於17伏特時，對功率開關236之閘控再次開始。一旦電容器244及250經電壓再新，起動控制器106b之OVLO電路352a便可使起動控制器106b回至一低功率睡眠模式中(VIN 已超過19 V)。一旦次側控制器218判定功率開關閘控已停止，其便亦返回至一低功率睡眠模式。若次側控制器218決定保持被喚醒，則其經由隔離電路248將一信號發送至起動控制器106b之Pulse節點(接針)以喚醒起動控制器106b。一旦OVLO電路352a釋放，次側控制器218便可藉由透過起動控制器106b閘控功率開關236而主動調節功率轉換器400。
106a‧‧‧起動控制器
106b‧‧‧起動控制器
130‧‧‧低電壓調節器
132‧‧‧內部偏壓電路
134‧‧‧第一電壓比較器/電流感測比較器
136‧‧‧內部電流調節器及邏輯電路
138‧‧‧第二電壓比較器/電流感測比較器
140‧‧‧固定消隱時間電路
142‧‧‧外部閘極命令偵測電路
144‧‧‧信號緩衝器
146‧‧‧開關
148‧‧‧MOSFET驅動器/MOSFET閘極驅動器
150‧‧‧固定斷開時間計時器
152a‧‧‧過電壓鎖定(OVLO)電路
152b‧‧‧不足電壓鎖定(UVLO)電路
154‧‧‧電壓分流保護/分流保護電路/分流器/分流電路
158‧‧‧分流計時器
200‧‧‧功率轉換器
202‧‧‧濾波器/整流器/濾波器/整流器區塊
203‧‧‧熔絲
204‧‧‧電感器
206‧‧‧電阻器
208‧‧‧電容器
210‧‧‧電阻器
212‧‧‧二極體橋式整流器
214‧‧‧電感器
216‧‧‧電阻器
218‧‧‧電容器/次側控制器
220‧‧‧電阻器
222‧‧‧電容器
226‧‧‧電阻器
228‧‧‧電阻器
230‧‧‧電阻器
232‧‧‧二極體
234‧‧‧電流感測器
236‧‧‧MOSFET功率開關/功率切換電晶體
238‧‧‧電阻器
239‧‧‧電阻器
240‧‧‧電容器
241‧‧‧變壓器
242‧‧‧二極體
244‧‧‧電容器
246‧‧‧隔離電路
248‧‧‧隔離電路
250‧‧‧電容器
252‧‧‧電容器
254‧‧‧電容器
256‧‧‧電阻器
260‧‧‧二極體
330‧‧‧高電壓(HV)調節器
352a‧‧‧過電壓鎖定(OVLO)電路
352b‧‧‧不足電壓鎖定(UVLO)電路
400‧‧‧功率轉換器
藉由結合隨附圖式，參考以下描述可獲得對本發明之更完全理解，其中： 圖1繪示根據本發明之一特定實例實施例之經調適用於降低一功率轉換器中之備用功率之一起動控制器之一低電壓版本之一示意方塊圖； 圖2繪示根據本發明之一特定實例實施例之經調適用於藉由使用圖1中所示之起動控制器來降低備用功率之一功率轉換器之一示意方塊圖； 圖3繪示根據本發明之另一特定實例實施例之經調適用於降低一功率轉換器中之備用功率之一起動控制器之一高電壓版本之一示意方塊圖；及 圖4繪示根據本發明之另一特定實例實施例之經調適用於藉由使用圖3中所示之起動控制器來降低備用功率之一功率轉換器之一示意方塊圖。 雖然本發明易於以各種修改及替代形式呈現，但其之特定實例實施例已在該等圖式中展示且在本文中詳細描述。然而，應瞭解，本文中對特定實例實施例之描述並不意欲將本發明限於本文中揭示之特定形式。
106a‧‧‧起動控制器
130‧‧‧低電壓調節器
132‧‧‧內部偏壓電路
134‧‧‧第一電壓比較器/電流感測比較器
136‧‧‧內部電流調節器及邏輯電路
138‧‧‧第二電壓比較器/電流感測比較器
140‧‧‧固定消隱時間電路
142‧‧‧外部閘極命令偵測電路
144‧‧‧信號緩衝器
146‧‧‧開關
148‧‧‧MOSFET驅動器/MOSFET閘極驅動器
150‧‧‧固定斷開時間計時器
152a‧‧‧過電壓鎖定(OVLO)電路
152b‧‧‧不足電壓鎖定(UVLO)電路
154‧‧‧電壓分流保護/分流保護電路/分流器/分流電路
158‧‧‧分流計時器

Claims (22)

  1. 一種用於進入及離開一功率轉換器中之一低功率睡眠模式之方法，該方法包括以下步驟： 提供一個主側能量儲存電路，該主側能量儲存電路包括 一個主側起動控制器， 一功率開關，其經耦合至一變壓器，及 一個主側能量儲存電容器； 提供一個次側能量儲存電路，該次側能量儲存電路包括 一個次側控制器，及 一個次側能量儲存電容器； 透過該變壓器耦合該等主側及次側能量儲存電路； 在起動期間，用該主側起動控制器來控制該功率開關，直至該次側能量儲存電容器上之一操作電壓達到一所要值；及 進入一低功率睡眠模式，其中在一低IQ模式中之該等主側及次側電路根據經儲存於其等各自能量儲存電容器中的能量來操作，其中當該等能量儲存電容器之任一者上之一各自電壓小於或等於各自低電壓限制時，該主側起動控制器可喚醒其本身或該次側控制器可喚醒其本身及該主側起動控制器，藉此該等主側及次側能量儲存電容器充電直至兩個各自電壓皆大於其等各自低電壓限制。
  2. 如請求項1之方法，進一步包括以下步驟：在判定該主側能量儲存電容器上之該電壓大於一個主側高電壓限制之後，使該主側起動控制器進入該低功率睡眠模式。
  3. 如請求項2之方法，進一步包括以下步驟：在判定已超過該主側高電壓限制之後，開始一個主側高電壓限制計時器；及在該主側高電壓限制計時器已超時之後，增大由該主側起動控制器汲取之電流。
  4. 如請求項2之方法，進一步包括以下步驟：在判定該主側起動控制器處於該低功率睡眠模式之後，使該次側控制器進入該低功率睡眠模式。
  5. 如請求項4之方法，其中判定該主側起動控制器處於該睡眠模式之該步驟包括判定該功率開關未切換之步驟。
  6. 如請求項1之方法，進一步包括以下步驟：在該次側控制器進入該低功率睡眠模式之前，用該次側控制器來提升該次側能量儲存電容器上之該電壓。
  7. 如請求項6之方法，其中提升該次側能量儲存電容器上之該電壓之該步驟引起該主側能量儲存電容器上之該電壓增大。
  8. 如請求項7之方法，進一步包括以下步驟：在判定該主側能量儲存電容器上之該電壓大於一個主側高電壓限制之後，使該主側起動控制器進入該低功率睡眠模式。
  9. 如請求項1之方法，其中控制該功率開關之該步驟包括以下步驟： 將一第一DC電壓施加至該主側起動控制器； 用該主側起動控制器來接通及斷開該功率開關，其中該第一DC電壓及該功率開關經耦合至該變壓器之一個主繞組，藉此在該變壓器之一個次繞組上產生一AC電壓； 用一第二整流器來整流來自該變壓器之該次繞組之該AC電壓以提供一第二DC電壓，以供電給該次側控制器及一負載；及 當該第二DC電壓處於一所要電壓值時，將對該功率開關之控制自該起動控制器轉移至該次側控制器。
  10. 一種具有一低功率睡眠模式之功率轉換器，其包括： 一個主側起動控制器，其經耦合至一第一DC電壓； 一變壓器，其具有主及次繞組，其中該變壓器之主繞組經耦合至該第一DC電壓； 一電流量測電路，用於量測通過該變壓器之該主繞組之電流，且將該經量測主繞組電流提供至該主側起動控制器； 一功率開關，其經耦合至該變壓器之主繞組，且經耦合至該主側起動控制器並受控於該主側起動控制器； 一個次側整流器，其經耦合至該變壓器之次繞組以提供一第二DC電壓； 一個次側控制器，其經耦合至該主側起動控制器及該次側整流器；及 該主側起動控制器及該次側控制器具有低功率睡眠模式。
  11. 如請求項10之功率轉換器，其中： 當該主側起動控制器接收到該第一DC電壓時，其開始控制該功率開關接通及斷開，藉此一電流流動通過該變壓器之主繞組， 一AC電壓跨該變壓器之次繞組而產生， 來自該次側整流器之一DC電壓將該次側控制器通電，及 當該第二DC電壓達到一所要電壓位準時，該次側控制器從該主側起動控制器接管對該功率開關之控制。
  12. 如請求項10之功率轉換器，其中當一個主側能量儲存電容器上之一電壓大於一個主側高電壓限制時，該主側起動控制器進入該低功率睡眠模式。
  13. 如請求項12之功率轉換器，其中當該主側起動控制器處於該低功率睡眠模式時，該次側控制器進入該低功率睡眠模式。
  14. 如請求項13之功率轉換器，其中當該主側起動控制器處於該低功率睡眠模式時，該功率開關不是切換中。
  15. 如請求項10之功率轉換器，其中該次側控制器在進入該低功率睡眠模式之前提升一個次側能量儲存電容器上之一電壓。
  16. 如請求項15之功率轉換器，其中當該次側能量儲存電容器上之該電壓提升時，該主側能量儲存電容器上之該電壓亦提升，其中該主側起動控制器偵測該主側能量儲存電容器上之電壓之此上升，且藉此進入該低功率睡眠模式。
  17. 如請求項10之功率轉換器，其中該主側起動控制器包括： 一電壓調節器，其具有一輸入端及一輸出端； 內部偏壓電路，其等經耦合至該電壓調節器輸出端； 不足電壓及過電壓鎖定電路，其等經耦合至該電壓調節器輸出端； 一電流調節器及邏輯電路，用於產生脈寬調變(PWM)控制信號； 一固定斷開時間電路，其經耦合至該等邏輯電路； 一功率驅動器，其經耦合至該等邏輯電路且提供PWM控制信號以控制一外部功率開關； 一外部閘極命令偵測電路，其經耦合至該等邏輯電路且經調適以接收一外部PWM控制信號，其中當偵測到該外部PWM控制信號時，該外部閘極命令偵測電路引起控制該外部功率開關自該等邏輯電路改變至該外部PWM控制信號；及 第一及第二電壓比較器，其等具有經耦合至該內部電流調節器之輸出端，及經耦合至一電流感測輸入之輸入端。
  18. 如請求項17之功率轉換器，進一步包括經耦合於該電流感測輸入與該等第一及第二電壓比較器輸入端之間之一消隱電路。
  19. 如請求項18之功率轉換器，其中該固定斷開時間電路時間週期係由一電容器之一電容值判定。
  20. 如請求項10之功率轉換器，其中該主側起動控制器包括一開環電流調節器及功率開關驅動器。
  21. 如請求項10之功率轉換器，其中該主側起動控制器係一簡單、低成本類比裝置。
  22. 如請求項10之功率轉換器，其中該次側控制器係選自由一微控制器、一類比控制器，及一組合類比及數位控制器組成之群組。
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