TWI628905B - 用於返馳變換器電路之控制方法及控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本案關於一種用於返馳變換器電路之控制方法及控制裝置，返馳變換器電路包括初級側功率開關元件、次級側整流單元、變壓器和輸出電容，次級側整流單元包括第一端與第二端，分別與變壓器和輸出電容電連接，用於返馳變換器電路之控制方法根據返馳變換器之輸入電壓及/或輸出功率，控制次級側整流單元開通一次或開通兩次後，開通初級側功率開關元件，以實現初級側功率開關元件之零電壓開通。本案在不增加額外功率器件之基礎上可以實現全輸入電壓範圍，全負載範圍條件下初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)。

Description

用於返馳變換器電路之控制方法及控制裝置
本案是用於返馳變換器電路之控制方法及控制裝置，尤其涉及一種實現零電壓開通返馳變換器電路之初級側功率開關元件之控制方法及控制裝置。
準諧振返馳變換器(QR Flyback)因其可以實現初級側功率開關元件之谷底開通，可顯著減小開關損耗，是目前應用於小功率開關電源之最流行之電路拓撲結構。隨著高頻化發展，儘管準諧振返馳變換器(QR Flyback)可實現谷底開通，但在高壓輸入時，開通損耗也變得也來越大，嚴重影響效率。為解決這個問題，業內做了很多努力，其中包括有源鉗位元等新電路拓撲之應用。
儘管有源鉗位元等新電路拓撲可以實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)，但需要額外增加功率開關元件，進而增加成本。
請參照第1圖及第2圖，第1圖為現有技術準諧振返馳變換器之電路圖；第2圖為第1圖之電壓時序圖。如第1圖及第2圖所示，通過次級側整流元件之導通延遲，在次級側線圈中產生一反向電流，待整流元件關閉後，通 過該電流參與激磁電感Lm和初級側功率開關元件之寄生電容CEQ之諧振來實現初級側主功率元件之零電壓開通(ZVS)。
應用該方法有一個限制條件：在整個輸入電壓範圍內以及整個負載範圍內，電路都必須工作在臨界導通模式；若工作在不連續導通模式，則不能採用該方法。這樣做對高壓輸入時之輕載效率有嚴重影響，其原因如下：根據諧振返馳變換器(QR Flyback)之臨界導通模式之工作原理，在同樣的負載情況下，輸入電壓越高，其工作頻率越高；同樣輸入電壓情況下，負載越輕，其工作頻率越高。因此，高壓輸入輕載情況下的工作頻率會變的非常高，由此帶來的開關損耗嚴重影響效率。實際應用中，為了提高效率，需要將產品之工作頻率設定到一個合理的範圍內，輕載情況下，電路工作模式都會由臨界導通模式切換到不連續導通模式；高壓輸入時，即使在滿載的情況，也可能會選擇工作在不連續導通模式，以提高效率。在這種工作模式下，現有的通過次級側整流元件之導通延遲來實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)的方法就不適用了。因此利用準諧振返馳變換器(QR Flyback)之現有電路拓撲結構，通過優化控制來實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)，是一個更經濟的選擇。
為了克服上述現有技術存在之問題，本案之一較廣義實施樣態為提供一種用於返馳變換器電路之控制方法，返馳變換器電路包括初級側功率開關元件、次級側整流單元、變壓器和輸出電容，次級側整流單元包括第一端與第二端，分別與變壓器和輸出電容電連接，其中，根據返馳變換器之輸入電壓， 或輸入電壓及輸出功率，控制次級側整流單元開通一次或開通兩次後，開通初級側功率開關元件，以實現初級側功率開關元件之零電壓開通。
本案之另一實施態樣為提供一種用於返馳變換器電路之控制裝置，返馳變換器電路包括初級側功率開關元件、次級側整流單元、一變壓器和一輸出電容，次級側整流單元包括一第一端與一第二端，分別與變壓器和輸出電容電連接，其中，控制裝置電性連接於初級側功率開關元件和次級側整流單元，根據返馳變換器之輸入電壓，或輸入電壓及輸出功率，控制次級側整流單元開通一次或開通兩次後，開通初級側功率開關元件，以實現初級側功率開關元件之零電壓開通。
11‧‧‧返馳變換器電路
12‧‧‧控制裝置
121‧‧‧檢測電路
1211‧‧‧第一檢測電路
1212‧‧‧第二檢測電路
122‧‧‧次級側控制器
123‧‧‧初級側控制器
124‧‧‧隔離器
SR‧‧‧同步整流元件
S1‧‧‧初級側功率開關元件
T1‧‧‧變壓器
Lm‧‧‧激磁電感
CEQ‧‧‧寄生電容
Vin‧‧‧輸入電壓
Vin_signal‧‧‧判斷信號
Vout‧‧‧輸出電壓
VDS_SL‧‧‧初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓
VDS_SR‧‧‧次級側整流單元之第一端與第二端之間之極間電壓
Vin_HL‧‧‧第一閾值
VDS_ZVS‧‧‧第二閾值
VDS_ZVS‧‧‧第三閾值
ISR_pk‧‧‧同步整流元件之峰值電流
第1圖為現有技術準諧振返馳變換器電路之電路圖；第2圖為第1圖之返馳變換器電路之時序圖；第3A圖為本案用於返馳變換器電路之控制方法之流程圖；第3B圖是本案用於返馳變換器電路之控制方法另一實施例之流程圖；第4圖為本案第一實施例中為用於返馳變換器電路之控制裝置之結構示意圖；第5圖為第4圖之控制裝置之時序圖；第6圖為本案第二實施例中為用於返馳變換器電路之控制裝置之結構示意圖；第7圖為本案第三實施例中為用於返馳變換器電路之結構示意圖；第8圖為本案第四實施例中為用於返馳變換器電路之結構示意圖；第9圖為本案第五實施例中為用於返馳變換器電路之結構示意圖； 第10圖為同步整流元件之峰值電流與二次導通時刻所在谷底關係原理圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非架構於限制本案。
本案之原理基於在初級側功率開關元件開通之前，次級側整流單元二次導通一段時間，在次級側線圈中產生一反向電流，待整流單元關閉後，該電流轉移到初級側線圈中，通過該電流參與激磁電感Lm和初級側功率開關元件之寄生電容CEQ之諧振來實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)。
進一步，在低電壓輸入時(滿足Vin<nVout)，初級側功率開關元件之D極和S極之間之電壓可以自然到0V，因而可以實現零電壓開通(ZVS)。而只有在高壓輸入時，初級側功率開關元件之D極和S極之間之電壓不可以自然到0V，不能實現零電壓開通(ZVS)。因此，理論上，只有在高電壓輸入時才需要次級側整流單元之二次開通來實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)，在低電壓輸入時，次級側整流單元之二次開通會帶來額外損耗，因此，可以通過判斷輸入電壓之高低來確定次級側整流單元是否二次開通。
返馳變換器電路包括初級側功率開關元件、次級側整流單元、一變壓器和一輸出電容，次級側整流單元包括第一端與第二端，分別與變壓器和輸出電容電連接，根據返馳變換器之輸入電壓，或輸入電壓及輸出功率，控制次級側整流單元開通一次或開通兩次後，開通初級側功率開關元件，以實現初級側功率開關元件之零電壓開通，變壓器包括激磁電感，次級側整流單元包括 同步整流元件，其中在次級側整流單元第二次導通期間，當一自同步整流元件之汲極流過其源極之反向電流到達一給定值時關斷同步整流元件，激磁電感與初級側功率開關元件之寄生電容發生諧振，以實現初級側功率開關元件之零電壓開通。
以下結合附圖進一步說明本案用於返馳變換器電路之控制方法。請參照第3A圖，第3A圖是本案用於返馳變換器電路之控制方法一實施例之流程圖。如第3A圖所示，本案用於返馳變換器電路之控制方法包含以下步驟：步驟1：獲得返馳變換器電路之輸入電壓Vin，步驟2：將輸入電壓Vin與第一閾值Vin_HL比較；步驟3：當輸入電壓Vin大於或等於第一閾值Vin_HL時，生成輸入電壓為高電壓之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前開通兩次；步驟4：當輸入電壓Vin小於第一閾值Vin_HL時，控制裝置生成輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前僅開通一次；其中，第一閾值Vin_HL nVout，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比。
於步驟3中還包括，檢測初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL小於一第三閾值時開通初級側功率開關元件，第三閾值設定為小於(Vin-nVout)，Vin為返馳變換器電路之輸入電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。
於步驟4中還包括，檢測初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL之波形到達谷底時開通初級側功率開關元件。
於本實施例中，次級側整流單元包括一個同步整流元件SR，在步驟1中通過檢測在初級側功率開關元件導通期間同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR以獲得輸入電壓Vin，Vin=n(VDS_SR-Vout)，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。但本案並不以此為限，在另一實施例中，在步驟1中通過檢測初級側之電壓源獲得輸入電壓Vin。
再進一步地，於步驟3中判斷同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形是否到達谷底值，當同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形到達谷底值時，使同步整流元件第二次開通。其中，在同步整流元件在同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形之第m個谷底值時，次級側控制器使同步整流元件二次開通，其中根據返馳變換器電路負載之大小來確定m之值，m取正整數，並且其中負載越大，m值越小。本實施例中還可以通過檢測電路中電流之大小來判斷返馳變換器電路負載之大小，即電流大小與負載大小成反比，電流為流經同步整流元件之電流或流經初級側功率開關元件之電流。
值得注意的是，在步驟3中還可根據返馳變換器電路之輸入電壓Vin形成一參考電流基準Iref，根據參考電流基準Iref對同步整流元件第二次導通期間之電流峰值進行控制，以控制同步整流元件第二次開通時之導通時間。其中 可以通過檢測同步整流元件之漏源極電壓及根據其導通電阻計算得到二次導通時之電流，或者通過在副邊串聯電阻檢測二次導通時之電流。
更進一步地，次級側整流單元包括一同步整流元件以及與同步整流元件SR並聯之開關元件，在需要第二次開通次級側整流單元時，僅導通開關元件而不開通同步整流元件。在另一實施例中，次級側整流單元包括二極體以及與二極體並聯之開關元件，開關元件為電晶體，但本案並不以此為限。
請參照第3B圖，第3B圖是本案用於返馳變換器電路之控制方法另一實施例之流程圖。如第3B圖所示，本案用於返馳變換器電路之控制方法包含以下步驟：
步驟21：獲得返馳變換器電路之輸出功率，其中，於本步驟中可以通過檢測流過初級側開關元件之電流以獲得輸出功率，或，檢測流過次級側整流單元之電流以獲得輸出功率，或，檢測返馳變換器之輸出電流以獲得輸出功率，本案並不以此為限。
步驟22：將輸出功率與第二閾值比較，第二閾值小於返馳變換器電路滿載時之輸出功率；
步驟23：當輸出功率小於或等於一第二閾值時，生成輸出功率為低功率之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前開通兩次；
步驟24：當輸出功率大於第二閾值時，控制裝置生成輸出功率為高功率之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前僅開通一次。
進一步地，於步驟24中還包含： 步驟241：獲得返馳變換器電路之輸入電壓Vin，步驟242：將輸入電壓Vin與第一閾值Vin_HL比較；步驟243：當輸入電壓Vin大於或等於第一閾值Vin_HL時，生成輸入電壓為高電壓之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在流過次級側整流單元之電流降為0後繼續導通一段時間；步驟244：當輸入電壓Vin小於第一閾值Vin_HL時，控制裝置生成輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在流過次級側整流單元之電流降為0時關斷。
其中，第一閾值Vin_HL nVout，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比。
於本實施例中，次級側整流單元包括一個同步整流元件SR，在步驟241中通過檢測在初級側功率開關元件導通期間同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR以獲得輸入電壓Vin，Vin=n(VDS_SR-Vout)，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。但本案並不以此為限，在另一實施例中，在步驟241中通過檢測初級側之電壓源獲得輸入電壓Vin。
再進一步地，於步驟23中，判斷同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形是否到達谷底值，當同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形到達谷底值時，使同步整流元件第二次開通。其中，在同步整流元件在同步整流元件之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之暫態波形之第m個谷底值時，次級側控制器使同步整流元件二次開通，其中根據返馳變換器 電路負載之大小來確定m之值，m取正整數，並且其中負載越大，m值越小。本實施例中還可以通過檢測電路中電流之大小來判斷返馳變換器電路負載之大小，即電流大小與負載大小成反比，電流為流經同步整流元件之電流或流經初級側功率開關元件之電流。
更進一步地，於步驟244中，檢測初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL之波形到達谷底時開通初級側功率開關元件。
於步驟23或步驟243中還包括，檢測初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL小於一第三閾值時開通初級側功率開關元件，第三閾值設定為小於(Vin-nVout)，Vin為返馳變換器電路之輸入電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。
值得注意的是，在步驟3及23中還可根據返馳變換器電路之輸入電壓Vin形成一參考電流基準Ircf，根據參考電流基準Ircf對同步整流元件第二次導通期間之電流峰值進行控制，以控制同步整流元件第二次開通時之導通時間。其中可以通過檢測同步整流元件之漏源極電壓及根據其導通電阻計算得到第二次導通時之電流，或者通過在副邊串聯電阻檢測二次導通時之電流。
更進一步地，次級側整流單元包括一同步整流元件以及與同步整流元件SR並聯之開關元件，在需要第二次開通次級側整流單元時，僅開通開關元件而不開通同步整流元件。在另一實施例中，次級側整流單元包括二極體以及與二極體並聯之開關元件，開關元件為電晶體，但本案並不以此為限。
下面請參照第4圖，第4圖為用於返馳變換器電路11之控制裝置 之第一實施例之結構示意圖。如第4圖所示，在本實施例中次級側整流單元為同步整流元件SR，返馳變換器電路11包括初級側功率開關元件S1和同步整流元件SR，用於返馳變換器電路之控制裝置12電性連接於初級側功率開關元件S1和同步整流元件SR，控制裝置12控制同步整流元件SR在初級側功率開關元件S1開通前開通兩次，以實現零電壓開通(ZVS)初級側功率開關元件S1。其中，返馳變換器電路11還包括一變壓器T1，變壓器T1包括一激磁電感Lm，其中在同步整流元件SR第二次導通期間，當一自同步整流元件SR之汲極流過其源極之反向電流到達一給定值時關斷同步整流元件SR，激磁電感Lm與初級側功率開關元件S1之寄生電容CEQ發生諧振，以實現初級側功率開關元件S1之零電壓開通。在此實施例中，返馳變換器電路11初級側之鉗位元電路為RCD鉗位元電路(電阻-電容-二極體鉗位元電路)，但不限於此。
進一步地，控制裝置12包含：檢測電路121；檢測電路121用於檢測該返馳變換器電路11之輸入電壓Vin，控制裝置12將輸入電壓Vin與第一閾值Vin_HL比較，生成判斷信號Vin_signal，當輸入電壓Vin大於或等於第一閾值Vin_HL值時，生成輸入電壓Vin為高電壓之判斷結果，Vin_signal設為高，控制裝置12根據判斷結果控制同步整流元件SR在初級側功率開關元件S1開通前開通兩次，以實現零電壓開通初級側功率開關元件S1；當輸入電壓Vin小於第一閾值Vin_HL時，生成輸入電壓Vin為低電壓之判斷結果，Vin_signal設為低，控制裝置12根據判斷結果控制同步整流元件SR在初級側功率開關元件S1開通前僅開通一次。其中第一閾值為Vin_HL nVout，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，在本實施例中，檢測電路121為輸入電壓檢測電路。
再進一步地，檢測電路121檢測在初級側功率開關元件S1導通期間同步整流元件SR之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR以獲得輸入電壓Vin，其中Vin=n(VDS_SR-Vout)；其中，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。但本案並不以此為限，在另一實施例中，檢測電路還可檢測初級側之電壓源獲得輸入電壓Vin。
控制裝置12還包含次級側控制器122、初級側控制器123及隔離器124；其中，次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR、檢測電路121及隔離器124，接收並判斷檢測電路121輸出之輸入電壓Vin之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果設定次級側控制器122之工作模式；初級側控制器123電性連接於初級側功率開關元件S1及隔離器124，初級側控制器123根據判斷結果設定初級側控制器123之工作模式；隔離器124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以電隔離次級側控制器123及初級側控制器122並進行信號傳遞。
次級側控制器122進一步判斷同步整流元件SR之源極(第一端)與汲極(第二端)之極間電壓VDS_SR之瞬時值是否到達波形之谷底值，並且當同步整流元件SR之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SR之瞬時值到達波形之谷底值時，次級側控制器122使同步整流元件SR第二次開通。
次級側控制器122還在同步整流元件SR之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓VDS_SR之波形之第m個谷底值時，使同步整流元件SR二次開通，其中根據返馳變換器電路負載之大小來確定m之值，m取正整數， 並且其中負載越大，m值越小。本實施例中還可以通過檢測電路中電流之大小來判斷返馳變換器電路負載之大小，即電流大小與負載大小成反比，電流為流經同步整流元件之電流或流經初級側功率開關元件之電流。
初級側控制器123進一步檢測初級側功率開關元件S1之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL之波形到達谷底時開通初級側功率開關元件S1。
值得注意的是，還可根據返馳變換器電路之輸入電壓Vin形成一參考電流基準Iref，根據參考電流基準Iref對同步整流元件二次導通時之電流進行閉環控制，以控制同步整流元件二次導通時之導通時間。其中，通過檢測同步整流元件之漏源級電壓及根據其導通電阻來得到二次導通時之電流，或者通過在副邊串聯電阻檢測二次導通時之電流。
再請參照第5圖，第5圖為第4圖之時序圖。如第5圖所示：
[t0~t1]階段：
t0時刻，初級側功率開關元件S1關斷，初級側功率開關元件承受之電壓VDS_SL由0V變為(Vin+n*Vout)(其中Vin為輸入電壓，Vout為輸出電壓，n為變壓器匝比)；初級側功率開關元件S1之電流由峰值電流Ipk變為0A；同步整流元件開關元件開通，同步整流元件承受之電壓由(Vout+Vin/n)變為0V；同步整流元件SR之電流由峰值電流線性下降，直到t1時刻，同步整流元件SR之電流為0A。
[t1~t2]階段：
t1時刻，同步整流元件SR之電流為0A，同步整流元件SR關斷，由於同步整流元件SR、初級側功率開關元件S1以及變壓器均存在寄生電容(等效為第4圖中之CEQ)，該寄生電容會和變壓器電感形成震盪；在t1~t2時間段內， 初級側功率開關元件S1和同步整流元件SR中都會有微弱之震盪電流流經其寄生電容；初級側功率開關元件S1承受之電壓形成以Vin為平衡點，振幅為nVout之震盪(因此S1所承受之電壓最小可以為(Vin-nVout))，同步整流元件SR承受之電壓形成以Vout為平衡點，振幅為Vout之震盪(因此SR之最高電壓為2Vout,最低電壓為0V)，直到t2時刻，同步整流元件二次開通。
[t2~t3]階段：
t2時刻，同步整流元件SR二次開通，同步整流元件SR承受之電壓變為0V；同步整流元件SR中從汲極到源極流過負向電流；初級側功率開關元件S1承受之電壓為(Vin+nVout)；初級側功率開關元件S1流過之電流為0，直到t3時刻，同步整流元件SR再次關斷。
[t3~t4]階段：
t3時刻，同步整流元件SR再次關斷，變壓器電感與寄生電容CEQ再次震盪，由於t2~t3時段負向電流之注入，使得初級側功率開關元件S1之電壓震盪之振幅大於Vin，在t4時刻初級側功率開關元件S1承受之電壓小於第二閾值VDS_ZVS，從而可以實現初級側功率開關元件S1之零電壓開通。
[t4~t5]階段：
t4時刻初級側功率開關元件S1承受之電壓小於第二閾值VDS_ZVS，此時開通初級側功率開關元件S1，流經初級側功率開關元件之電流線性上升，直到峰值電流，關斷初級側功率開關元件，此後重複之前之過程。
請參照第6圖，第6圖為本案第二實施例中為用於返馳變換器電路之控制裝置之結構示意圖。在本實施例中，檢測電路121檢測返馳變換器電路之電壓源之電壓以獲得輸入電壓Vin；初級側控制器123電性連接於初級側功率 開關元件S1、檢測電路121及隔離器124，初級側控制器123接收並判斷檢測電路121輸出之輸入電壓Vin之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果判斷初級側功率開關元件S1工作模式；次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR及隔離器124，次級側控制器122根據判斷結果控制同步整流元件SR是否二次開通；隔離器124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以電隔離次級側控制器122及初級側控制器123並進行信號傳遞。
請參照第7圖，第7圖為本案第三實施例中為用於返馳變換器電路之結構示意圖，返馳變換器電路還包括與同步整流元件SR並聯之開關元件S2，在需要二次開通次級側整流單元時，僅開通開關元件S2而不開通同步整流元件SR，其中在本實施例中，開關元件S2為電晶體，但本案並不以此為限。由於為實現初級側功率開關元件之零電壓開通，所需次級側反向電流值較小，因此可以選擇在需要次級側整流單元二次開通時，僅僅開通並聯之額定電流值較小之開關元件，相對於額定電流值較大之功率開關器件，額定電流值較小之功率開關器件之驅動損耗要小。
請參照第8圖，第8圖為本案第四實施例中為用於返馳變換器電路之控制裝置之結構示意圖。第8圖示出返馳變換器電路之控制裝置與第4圖示出之返馳變換器電路之控制裝置之結構大致相同，檢測電路121檢測該返馳變換器電路之輸出功率，控制裝置12將輸出功率與第二閾值比較，當輸出功率小於或等於一第二閾值時，生成輸出功率為低功率之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前開通兩次；當輸出功率大於第二閾值時，控制裝置生成輸出功率為高功率之判斷結果，並根據判斷結果控制次級側整流單元在初級側功率開關元件開通前僅開通一次，第二閾值小於返 馳變換器電路滿載時之輸出功率。
值得注意的是，檢測電路121可以通過檢測流過初級側開關元件之電流以獲得輸出功率，或，檢測流過次級側整流單元之電流以獲得輸出功率，或，檢測返馳變換器之輸出電流以獲得輸出功率，本案並不以此為限。
進一步地，當輸出功率為高功率時，檢測電路121還檢測該返馳變換器電路之輸入電壓，控制裝置12將返馳變換器電路之輸入電壓與第一閾值比較，當輸入電壓大於或等於第一閾值時，生成輸入電壓為高電壓之判斷結果，控制裝置根據判斷結果控制次級側整流單元在流過次級側整流單元之電流降為0後繼續導通一段時間；當輸入電壓小於第一閾值時，生成輸入電壓為低電壓之判斷結果，控制裝置根據判斷結果控制次級側整流單元在流過次級側整流單元之電流降為0時關斷。其中第一閾值Vin_HL nVout，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比。
控制裝置12還包含次級側控制器122、初級側控制器123及隔離器124；其中，次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR、檢測電路121及隔離器124，次級側控制器122接收並判斷檢測電路121輸出之輸出功率之高低並輸出判斷結果，並接收檢測電路121根據次級側整流單元之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓獲得之輸入電壓，次級側控制器122判斷輸出功率和輸入電壓之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果設定次級側控制器之工作模式；初級側控制器123電性連接於初級側功率開關元件S1及隔離器124，初級側控制器123根據判斷結果設定初級側控制器123之工作模式；隔離器124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以電隔離次級側控制器123及初級側控制器122並進行信號傳遞。
進一步地，初級側控制器123檢測初級側功率開關元件S1之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在極間電壓VDS_SL小於第三閾值時開通初級側功率開關元件S1，其中，第三閾值設定為小於(Vin-nVout)，其中，Vin為返馳變換器電路之輸入電壓，n為返馳變換器電路之初級側線圈與次級側線圈之匝數比，Vout為返馳變換器電路之輸出電壓。
在另一實施例中，與第8圖示出之返馳變換器電路之控制裝置不同的是，初級側控制器123接收檢測電路121根據流經初級側功率開關元件電流獲得之輸出功率，並接收檢測電路檢測電壓源獲得之輸入電壓，初級側控制器判斷輸出功率和輸入電壓之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果設定初級側控制器之工作模式；次級側控制器根據判斷結果設定次級側控制器之工作模式。
請參照第9圖，第9圖為本案第五實施例中為用於返馳變換器電路之控制裝置之結構示意圖。在本實施例中，返馳變換器電路初級側之鉗位元電路為有源鉗位元電路，但不限於此。在本實施例中，控制裝置12包含第一檢測電路1211、第二檢測電路1212、次級側控制器122、初級側控制器123及隔離器124；初級側控制器123電性連接於初級側功率開關元件S1及第一檢測電路1211’接收第一檢測電路1211檢測電壓源獲得之輸入電壓Vin，初級側控制器123判斷輸入電壓Vin之高低並輸出一第一判斷結果；次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR及第二檢測電路1212，次級側控制器122接收第二檢測電路1212根據流經同步整流元件SR電流或輸出電流獲得之輸出功率，次級側控制器122判斷輸出功率之高低並輸出第二判斷結果；初級側控制器123根據第一判斷結果及第二判斷結果設定初級側控制器123工作模式，次級側控制器122根據第 一判斷結果及第二判斷結果設定次級側控制器122之工作模式；隔離器124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以在次級側控制器122及初級側控制器12之間進行信號傳遞。
在另一實施例中，與第9圖示出之控制裝置不同的是，初級側控制器123接收第一檢測電路1211根據流經初級側功率開關元件S1電流獲得之輸出功率，初級側控制器123判斷輸出功率之高低並輸出第一判斷結果；次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR及第二檢測電路1212，次級側控制器122接收第二檢測電路1212根據同步整流元件SR之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓獲得之輸入電壓Vin，次級側控制器122判斷輸入電壓Vin之高低並輸出一第二判斷結果；初級側控制器123根據第一判斷結果及第二判斷結果設定初級側控制器123之工作模式，次級側控制器122根據第一判斷結果及第二判斷結果設定次級側控制器122之工作模式；隔離器124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以在次級側控制器122及初級側控制器123之間進行信號傳遞。
在再一實施例中，與第9圖示出之控制裝置原理不同的是，初級側控制器123接收第一檢測電路1211檢測電壓源獲得之輸入電壓Vin，初級側控制器123判斷輸入電壓Vin之高低並輸出判斷結果；次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR及第二檢測電路1212，次級側控制器122接收第二檢測電路1212根據流經同步整流元件SR電流或輸出電流獲得之輸出功率，次級側控制器122判斷輸出功率之高低並輸出一第二判斷結果；初級側控制器123根據第一判斷結果及第二判斷結果設定初級側控制器123之工作模式，次級側控制器122根據第一判斷結果及第二判斷結果設定次級側控制器122之工作模式；隔離器 124電性連接於次級側控制器122及初級側控制器123，用以在次級側控制器122及初級側控制器123之間進行信號傳遞。
在又一實施例中，與第9圖示出之控制裝置不同的是，初級側控制器123接收第一檢測電路1211檢測電壓源獲得之輸入電壓Vin和/或檢測電路根據流經初級側功率開關元件S1電流獲得之輸出功率，初級側控制器123判斷輸入電壓Vin和/或輸出功率之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果設定初級側控制器123之工作模式；次級側控制器122電性連接於同步整流元件SR及第二檢測電路1212,次級側控制器122接收第二檢測電路1212根據同步整流元件SR之源極(第一端)與汲極(第二端)之間之極間電壓獲得之輸入電壓Vin，和/或第二檢測電路1212根據流經同步整流元件SR電流或輸出電流獲得之輸出功率，次級側控制器122判斷輸入電壓Vin和/或輸出功率之高低並輸出判斷結果，並根據判斷結果設定次級側控制器122之工作模式。
以下結合第4圖具體說明本案一實施例中用於返馳變換器電路之控制裝置之具體工作過程：輸入電壓檢測電路通過檢測整流元件汲極和源極之間在初級側功率開關元件導通期間之電壓VDS_SR=(Vin/n+Vout)得到輸入電壓。次級側控制器接收輸入電壓信號並判斷輸入電壓之高低。當VDS_SR>=2Vout時，谷底開通不能實現初級側功率開關元件之零電壓開通(ZVS)，因此可在次級側控制器內設定第一閾值Vin_HL=2Vout；當VDS_SR>=Vin_HL時，次級側控制器判斷輸入電壓為高電壓，輸出判定信號Vin_signal為高；當VDS_SR<Vin_HL時，次級側控制器判斷輸入電壓為低電壓，輸出判定信號Vin_signal為低；Vin_signal信號通過隔離器傳遞給初級側控制器，並據此來判斷初級側開關元件工作模式。因為輸入電壓不會快速變化，隔離器可以為光耦，隔離變壓器等低速器件，但不以此為限。
初級側控制器通過判定信號Vin_signal來判斷初級側開關元件工作模式：當Vin_signal為低時，意味著輸入電壓為低電壓，初級側開關元件工作模式為普通模式，即檢測初級側功率開關元件汲極和源極之間之電壓，當其汲極和源極之間之電壓達到谷底電壓值時開通初級側功率開關元件；當Vin_signal為高時，意味著輸入電壓為高電壓，其工作模式二次導通模式，即當初級側功率開關元件汲極和源極之間之電壓小於第三閾值VDS_ZVS時開通初級側功率開關元件。第二閾值VDS_ZVS小於谷底電壓值，可以設定為5~15V區間。根據電路工作原理可以知道，在Vin_signal為高時，在同步整流元件二次開通前，初級側功率開關元件汲極和源極之間之電壓保持大於VDS_ZVS之狀態；同步整流元件二次開通後，初級側功率開關元件汲極和源極之間之電壓會下降到小於VDS_ZVS之狀態，初級側控制器檢測到初級側功率開關元件汲極和源極之間之電壓VDS_SR小於第三閾值VDS_ZVS時，開通初級側功率開關元件，實現其零電壓開通(ZVS)。
請再參照第5圖和第10圖，第10圖為同步整流元件之峰值電流與二次開通時刻所在谷底關係之原理圖。同步整流元件二次開通之時刻會對電路效率產生較大影響，主要體現在兩方面：
(1)同步整流元件二次開通時刻對同步整流元件開關損耗產生較大影響，通過控制同步整流元件之二次開通之時刻，可以實現同步整流元件二次開通之零電壓開通(ZVS)，以減小開關損耗，如第6圖所示。在同步整流元件一次開通，次級側線圈電流降為零後，同步整流元件之汲極和源極電壓開始震盪，峰值為2倍之Vout，谷底值為0V，因此選擇在谷值時二次開通同步整流元件可以實現其零電壓開通(ZVS)。
(2)同步整流元件二次開通時刻會影響開關頻率，從而對電路輕 載時之效率產生較大之影響。隨著負載之變化，通過次級側控制器來選擇同步整流元件之二次開通時刻在第m個谷底，m為正整數，從而可以實現對開關頻率之控制，使其保持在一個合理之範圍內，由此可以提高輕載效率。負載大小之判斷可以有兩種方式：優選之一實施例中可以通過判斷ISR_pk之大小來實現，其中ISR_pk為同步整流元件SR之峰值電流，ISR_pk之大小與二次開通時刻所在谷底之間之關係如第8圖所示。在另一實施例中，可通過判斷流經初級側功率開關元件之峰值電流來判斷負載大小，並將判定結果通過隔離器傳送給次級側控制器。
本案用於返馳變換器電路之控制方法及控制裝置具有如下優點：1.初級側功率開關元件可以在不增加額外功率器件之基礎上實現全輸入電壓範圍，全負載範圍之零電壓開通(ZVS)；2.在實現初級側功率開關元件之零電壓開通的同時，兼顧了提高輕載效率以及減小相應控制策略帶來之損耗。
需要說明的是：以上實施例僅僅用以說明本案，而並非限制本案所描述之技術方案；同時，儘管本說明書參照上述實施例對本案進行了詳細之說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本案進行修改或等同替換；因此，一切不脫離本案之精神和範圍之技術方案及其改進，均應涵蓋在本案所附權利要求之保護範圍之內。

Claims (45)

  1. 一種用於返馳變換器電路之控制方法，該返馳變換器電路包括一初級側功率開關元件、一次級側整流單元、一變壓器和一輸出電容，該次級側整流單元包括一第一端與一第二端，分別與該變壓器和該輸出電容電連接，其特徵在於，根據該返馳變換器電路之一輸入電壓，或一輸入電壓及一輸出功率，控制該次級側整流單元開通一次或開通兩次後，開通該初級側功率開關元件，以實現該初級側功率開關元件之零電壓開通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中進一步包含以下步驟：將該返馳變換器電路之該輸入電壓與一第一閾值比較；當該輸入電壓大於或等於該第一閾值時，生成該輸入電壓為高電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前開通兩次。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中進一步包含以下步驟：將該返馳變換器電路之該輸出功率與一第二閾值比較；當該輸出功率小於或等於該第二閾值時，生成該輸出功率為低功率之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前開通兩次。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項中任一項所述之控制方法，其中該變壓器包括一激磁電感，該次級側整流單元包括一同步整流元件，其中在該次級側整流單元第二次導通期間，當自該同步整流元件之汲極流過其源極之一反向電流到達一給定值時關斷該同步整流元件，該激磁電感與該初級側功率開關元件之一寄生電容發生諧振，以實現該初級側功率開關元件之零電壓開通。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之控制方法，其中當該輸入電壓小於該第一閾值時，該控制裝置生成該輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前僅開通一次。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之控制方法，其中當該輸出功率大於該第二閾值時，該控制裝置生成該輸出功率為高功率之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前僅開通一次；當該輸出功率為高功率時，將該返馳變換器電路之該輸入電壓與該第一閾值比較，以及當該輸入電壓大於或等於該第一閾值時，生成該輸入電壓為高電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在流過該次級側整流單元之電流降為0後繼續導通一段時間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之控制方法，其中當該輸出功率為高功率，該輸入電壓小於該第一閾值時，生成該輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在流過該次級側整流單元之電流降為0時關斷。
  8. 如申請專利範圍第2、5、6、7項中任一項所述之控制方法，其中，該第一閾值Vin_HL nVout，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓，n為該返馳變換器電路之一初級側線圈與一次級側線圈之匝數比。
  9. 如申請專利範圍第2、5、6、7項中任一項所述之控制方法，其中通過檢測在該初級側功率開關元件導通期間該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR以獲得該輸入電壓Vin，其中Vin=n(VDS_SR-Vout)； 其中，n為該返馳變換器電路之一初級側線圈與一次級側線圈之匝數比，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓。
  10. 如申請專利範圍第2、5、6、7項中任一項所述之控制方法，其中通過檢測初級側之電壓源獲得該輸入電壓Vin。
  11. 如申請專利範圍第3項或第6項中任一項所述之控制方法，其中該第二閾值小於該返馳變換器電路滿載時之該輸出功率。
  12. 如申請專利範圍第3項或第6項中任一項所述之控制方法，其中通過檢測流過該初級側開關元件之電流，流過該次級側整流單元之電流或該返馳變換器電路之輸出電流以獲得該輸出功率。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中還包含以下步驟：進一步判斷該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR之瞬時值是否到達波形之谷底值，並且當該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR之瞬時值到達波形之谷底值時，使該次級側整流單元第二次開通。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之控制方法，其中在該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR之波形之第m個谷底值時，使該次級側整流單元第二次開通，其中根據該返馳變換器電路負載之大小來確定m之值，m取正整數，並且其中負載越大，m值越小。
  15. 如申請專利範圍第5項或第7項中任一項所述之控制方法，其中檢測該初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在該極間電壓VDS_SL之波形到達谷底時開通該初級側功率開關元件。
  16. 如申請專利範圍第2、3、6項中任一項所述之控制方法，其中檢測該初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在該極間電壓VDS_SL小於一第三閾值時開通該初級側功率開關元件，其中，該第三閾值設定為小於(Vin-nVout)，其中，Vin為該返馳變換器電路之輸入電壓，n為該返馳變換器電路之一初級側線圈與一次級側線圈之匝數比，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該次級側整流單元包括一同步整流元件以及與該同步整流元件並聯之一開關元件，在需要第二次開通該次級側整流單元時，僅開通該開關元件而不開通該同步整流元件。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該次級側整流單元包括一二極體以及與該二極體並聯之一開關元件。
  19. 如申請專利範圍第2項或第3項中任一項所述之控制方法，其中根據該返馳變換器電路之該輸入電壓形成一參考電流基準，根據該參考電流基準對該次級側整流單元第二次導通期間之電流峰值進行控制，以控制該次級側整流單元第二次開通時之導通時間。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中該返馳變換器電路包括RCD鉗位元電路或有源鉗位元電路。
  21. 一種用於返馳變換器電路之控制裝置，該返馳變換器電路包括一初級側功率開關元件、一次級側整流單元、一變壓器和一輸出電容，該次級側整流單元包括一第一端與一第二端，分別與該變壓器和該輸出電容電連接，其中，該控制裝置電性連接於該初級側功率開關元件和該次級側整流單元，根據該返馳變換器之一輸入電壓，或一輸入電壓及一輸出功率，控制該次級側整流 單元開通一次或開通兩次後，開通該初級側功率開關元件，以實現該初級側功率開關元件之零電壓開通。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之控制裝置，其中該控制裝置還包括至少一檢測電路，用於檢測該返馳變換器電路之該輸入電壓，該控制裝置將該輸入電壓與一第一閾值比較，當該輸入電壓大於或等於該第一閾值時，生成該輸入電壓為高電壓之判斷結果，該控制裝置根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前開通兩次。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之控制裝置，其中該控制裝置還包括至少一檢測電路，用於檢測該返馳變換器電路之該輸出功率，該控制裝置將該輸出功率與一第二閾值比較，當該輸出功率小於或等於該一第二閾值時，生成該輸出功率為低功率之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前開通兩次。
  24. 如申請專利範圍第22項或第23項中任一項所述之控制裝置，其中該變壓器包括一激磁電感，該次級側整流單元包括一同步整流元件，其中在該次級側整流單元第二次導通期間，當自該同步整流元件之汲極流過其源極之一反向電流到達一給定值時關斷該同步整流元件，該激磁電感與該初級側功率開關元件之一寄生電容發生諧振，以實現該初級側功率開關元件之零電壓開通。
  25. 如申請專利範圍第22項所述之控制裝置，其中當該輸入電壓小於該第一閾值時，該控制裝置生成該輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前僅開通一次。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之控制裝置，其中當該輸出功率大於該第二閾值時，該控制裝置生成該輸出功率為高功率之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在該初級側功率開關元件開通前僅開通一次；當該輸出功率為高功率時，該檢測電路還檢測該返馳變換器電路之該輸入電壓，該控制裝置將該返馳變換器電路之該輸入電壓與該第一閾值比較，以及當該輸入電壓大於或等於該第一閾值時，該控制裝置生成該輸入電壓為高電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在流過該次級側整流單元之電流降為0後繼續導通一段時間。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之控制裝置，其中當該輸出功率為高功率，該輸入電壓小於該第一閾值時，該控制裝置生成該輸入電壓為低電壓之判斷結果，並根據該判斷結果控制該次級側整流單元在流過該次級側整流單元之電流降為0時關斷。
  28. 如申請專利範圍第22、25、26、27項中任一項所述之控制裝置，其中該第一閾值Vin_HL nVout，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓，n為該返馳變換器電路之一初級側線圈與一次級側線圈之匝數比。
  29. 如申請專利範圍第22、25、26、27項中任一項所述之控制裝置，其中該檢測電路檢測在該初級側功率開關元件導通期間該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR以獲得該輸入電壓Vin，其中Vin=n(VDS_SR-Vout)：其中，n為該返馳變換器電路之一初級側線圈與一次級側線圈之匝數比，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓。
  30. 如申請專利範圍第22、25、26、27項中任一項所述之控制裝置，其中該檢測電路檢測初級側的電壓源獲得該輸入電壓Vin。
  31. 如申請專利範圍第23項或第26項中任一項所述之控制裝置，其中該第二閾值小於該返馳變換器電路滿載時之該輸出功率。
  32. 如申請專利範圍第23項或第26項中任一項所述之控制裝置，其中該至少一檢測電路通過檢測流過該初級側開關元件電流、流過該次級側整流單元電流或該返馳變換器電路之輸出電流以獲得該輸出功率。
  33. 如申請專利範圍第22項或第23項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置包含：一次級側控制器，電性連接於該次級側整流單元及該檢測電路，該次級側控制器接收該檢測電路根據該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓獲得之該輸入電壓Vin，該次級側控制器判斷該輸入電壓Vin之高低並輸出判斷結果，並根據該判斷結果設定該次級側控制器之工作模式，或接收該檢測電路根據流經該次級側整流單元電流或輸出電流獲得之該輸出功率，並接收該檢測電路根據該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓獲得之該輸入電壓，該次級側控制器判斷該輸出功率和該輸入電壓之高低並輸出判斷結果，並根據該判斷結果設定次級側控制器之工作模式；一初級側控制器，電性連接於該初級側功率開關元件，該初級側控制器根據該判斷結果設定該初級側控制器之工作模式；以及一隔離器，電性連接於該次級側控制器及該初級側控制器，用以在該次級側控制器及該初級側控制器之間進行信號傳遞。
  34. 如申請專利範圍第22項或第23項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置包含：一初級側控制器，電性連接於該初級側功率開關元件及該檢測電路，接收該檢測電路檢測電壓源獲得之該輸入電壓Vin，該初級側控制器判斷該輸入電壓Vin之高低並輸出該判斷結果，並根據該判斷結果設定該初級側控制器之工作模式，或接收該檢測電路根據流經該初級側功率開關元件電流獲得之該輸出功率，並接收該檢測電路檢測電壓源獲得之該輸入電壓，該初級側控制器判斷該輸出功率和該輸入電壓之高低並輸出判斷結果，並根據該判斷結果設定該初級側控制器之工作模式；一次級側控制器，電性連接於該次級側整流單元，該次級側控制器根據該判斷結果設定該次級側控制器之工作模式；以及一隔離器，電性連接於該次級側控制器及該初級側控制器，用以在該次級側控制器及該初級側控制器之間進行信號傳遞。
  35. 如申請專利範圍第23項所述之控制裝置，其中該控制裝置包含：一第一檢測電路與一第二檢測電路；一初級側控制器，電性連接於該初級側功率開關元件及該第一檢測電路，接收該第一檢測電路檢測電壓源獲得之該輸入電壓Vin，該初級側控制器判斷該輸入電壓Vin之高低並輸出一第一判斷結果；一次級側控制器，電性連接於該次級側整流單元及該第二檢測電路，該次級側控制器接收該第二檢測電路根據流經該次級側整流單元電流或該輸出電流獲得之該輸出功率，該次級側控制器判斷該輸出功率之高低並輸出一第二判斷結果； 該初級側控制器根據該第一判斷結果及該第二判斷結果設定該初級側控制器工作模式，該次級側控制器根據該第一判斷結果及該第二判斷結果設定該次級側控制器之工作模式；一隔離器，電性連接於該次級側控制器及該初級側控制器，用以在該次級側控制器及該初級側控制器之間進行信號傳遞。
  36. 如申請專利範圍第23項所述之控制裝置，其中該控制裝置包含：一第一檢測電路與一第二檢測電路；一初級側控制器，電性連接於該初級側功率開關元件及該第一檢測電路，接收該檢測電路根據流經該初級側功率開關元件電流獲得之輸出功率，該初級側控制器判斷該輸出功率之高低並輸出一第一判斷結果；一次級側控制器，電性連接於該次級側整流單元及該第二檢測電路，該次級側控制器接收該檢測電路根據該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓獲得之該輸入電壓Vin，該次級側控制器判斷該輸入電壓Vin之高低並輸出一第二判斷結果；該初級側控制器根據該第一判斷結果及該第二判斷結果設定該初級側控制器之工作模式，該次級側控制器根據該第一判斷結果及該第二判斷結果設定該次級側控制器之工作模式；一隔離器，電性連接於該次級側控制器及該初級側控制器，用以在該次級側控制器及該初級側控制器之間進行信號傳遞。
  37. 如申請專利範圍第23項所述之控制裝置，其中該控制裝置包含：一第一檢測電路與一第二檢測電路； 一初級側控制器，電性連接於該初級側功率開關元件及該第一檢測電路，接收該第一檢測電路檢測該電壓源獲得之輸入電壓Vin和/或該檢測電路根據流經該初級側功率開關元件電流獲得之該輸出功率，該初級側控制器判斷該輸入電壓Vin和/或該輸出功率之高低並輸出判斷結果，並根據該判斷結果設定該初級側控制器之工作模式；以及一次級側控制器，電性連接於該次級側整流單元及該第二檢測電路，該次級側控制器接收該第二檢測電路根據該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓獲得之該輸入電壓Vin，和/或該第二檢測電路根據流經該次級側整流單元電流或輸出電流獲得之輸出功率，該次級側控制器判斷該輸入電壓Vin和/或該輸出功率之高低並輸出判斷結果，並根據該判斷結果設定該次級側控制器之工作模式。
  38. 如申請專利範圍第22項或第23項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置包括一次級側控制器，該次級側控制器進一步判斷該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR之瞬時值是否到達波形之谷底值，並且當該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之該極間電壓VDS_SR之瞬時值到達波形之谷底值時，該次級側控制器使該次級側整流單元第二次開通。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之控制裝置，其中該次級側控制器進一步在該次級側整流單元之該第一端與該第二端之間之極間電壓VDS_SR之波形之第m個谷底值時，使該次級側整流單元第二次開通，其中該次級側控制器根據該返馳變換器電路負載之大小來確定m之值，m取正整數，並且其中負載越大，m值越小。
  40. 如申請專利範圍第25項或第27項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置包括一初級側控制器，該初級側控制器檢測該初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在該極間電壓VDS_SL之波形到達谷底時開通該初級側功率開關元件。
  41. 如申請專利範圍第22、23、26項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置包括一初級側控制器，該初級側控制器檢測該初級側功率開關元件之源極與汲極之間之極間電壓VDS_SL，並在該極間電壓VDS_SL小於該第三閾值時開通該初級側功率開關元件，其中，該第三閾值設定為小於(Vin-nVout)，其中，Vin為該返馳變換器電路之輸入電壓，n為該返馳變換器電路之該初級側線圈與該次級側線圈之匝數比，Vout為該返馳變換器電路之輸出電壓。
  42. 如申請專利範圍第21項所述之控制裝置，其中該次級側整流單元包括一同步整流元件以及與該同步整流元件並聯之一開關元件，在需要第二次開通該次級側整流單元時，僅開通該開關元件而不開通該同步整流元件。
  43. 如申請專利範圍第21項所述之控制裝置，其中該次級側整流單元包括一二極體以及與該二極體並聯之一開關元件。
  44. 如申請專利範圍第22項或第23項中任一項所述之控制裝置，其中該控制裝置根據該返馳變換器電路之該輸入電壓形成一參考電流基準，根據該參考電流基準對該次級側整流單元二次導通期間之電流峰值進行控制，以控制該次級側整流單元二次開通時之導通時間。
  45. 如申請專利範圍第21項所述之控制裝置，其中該返馳變換器電路包括RCD鉗位元電路或有源鉗位元電路。
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