TWI767786B - 待機狀態供電方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種待機狀態供電方法，包含：偵測負載程度；判斷負載程度；進入待機選取模式；選取空載模式、睡眠模式或斷電模式；在空載模式時產生空載維持電力，並偵測負載程度直到符合預設條件後，回到開始的偵測負載程度；在睡眠模式時產生睡眠維持電力，並偵測負載程度直到符合預設條件後，回到開始的偵測負載程度；以及在進入斷電模式後，停止供電，並偵測負載程度直到符合預設條件後，進入斷電回復模式，回到開始的偵測負載程度。因此，在提供電源轉換供電功能外，還能控制待機時的供電，有效降低整體的耗能，進而大幅改善省電功效。

Description

待機狀態供電方法
本發明係有關於一種待機狀態供電方法，尤其是在提供電源轉換的供電功能外，還能在待機狀態時利用初級側數位控制器選取空載模式、睡眠模式或斷電模式當作待機模式，並控制待機模式的電力供應，進而有效降低待機狀態時的耗能，同時大幅改善整體的省電功效。
由於不同電子裝置需要特定的電源以提供所需的電力，所以需要高品質且高效率的電源的轉換裝置，當作電源供應器用，藉以滿足所需的電源，比如積體電路(IC)需要1.2V的低壓直流電，電動馬達需要12V的直流電，背光模組則需要數百伏以上的高壓電源。在目前的電源供應器中，使用具脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)特性的交換式電源供應器(Switching Power Supply)是最常用方式，因為在相同輸出功率下，體積比線性電源供應器還小，同時轉換效率也較高。
以返馳式(Flyback)電源轉換器的交換式電源供應器為例，需要配置電源控制器以產生高速的PWM驅動信號，並搭配包含初級側繞組以及次級側繞組的變壓器、切換單元、電流感測電阻、輸出整流器、輸出電容，其中變壓器的初級側繞組、切換單元、電流感測電阻是串接而形成初級側迴路，而變壓器的次級側繞組、輸出整流器、輸出電容是串接而形成次級側迴路，並由PWM驅動信號驅動連接初級側繞組的切換單元，比如功率電晶體，進而以週期性方式快速打開、關閉切換單元而導通、切斷流過切換單元的電流，使得變壓器的次級側繞組藉感應初級側繞組的電流而產生次級側電流，並經輸出整流器、輸出電容的整流及濾波後產生穩定的輸出電源，以供應負載而運作。
此外，次級側迴路的輸出整流器可單獨使用整流二極體搭配輸出電容，也可使用次級側切換單元以及次級側控制器搭配輸出電容而實現整流功能，其中次級側控制器可進一步達到同步整流功能。
隨著環保意識的日益受到重視，加之節能減碳的國際風潮下，業界一直致力於儘可能的降低電氣裝置、電子裝置的電力浪費，比如在待機時的耗電，因而導致許多測試規範及協議。尤其，測試規範越來越嚴格。
然而，上述習用技術的缺點在於還不能直接用於比如flyback等這類的切換式電源。進一步而言，目前的切換式電源在空載省點的作法一般只是進入快速模式(burst mode)或是跳脫模式(skip mode)以達到降低PWM頻率的目的，進而少打一些PWM pulse，可讓輸出還是能維持在預設的輸出電壓範圍內，藉以符合相關的規範，但是輸入端的90~264Vac還是會持續供電，造成不必要的損耗，形成浪費，所以有一些的一次測控制IC會在開機後斷開高壓輸入，進而完全斷絕供電，但是這類手段需要非常高壓的先進半導體製程，導致IC成本大幅增加，削弱在市場的競爭力。
因此，非常需要一種新穎設計的待機狀態供電方法，主要是由類似於一般的數位控制器所實現，當應用環境不需要維持輸出電位並在待機狀態時，比如手機充電器插在插座沒有接手機，可直接進入斷電模式而完全不供電，或者，當應用環境需要在待機狀態時維持必要的輸出電位，則進入睡眠模式而只提供足以維持所需輸出電壓的供電能力，或者，當應用環境對待機狀態不具有供電需求時，則進入空載模式，可進一步省電，尤其是還可從省電的斷電模式、睡眠模式、空載模式中被喚醒而回復到正常供電模式，所以能有效降低整體的耗能，進而大幅改善省電功效，藉以解決習用技術的問題。
本發明之主要目的在於提供一種待機狀態供電方法，包含步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，用以實現電源轉換功能以及待機供電功能，並且能大幅降低待機狀態的耗能而改善整體的省電功效。
具體而言，本發明的待機狀態供電方法是從步驟S10開始，在電源轉換系統產生操作電力以當作輸出電源，並經由電源輸出端而輸出操作電力時，持續偵測電源輸出端所承受的負載程度，而要注意的是，電源輸出端可為已連接負載，或是未連接任何負載。
接著進入步驟S20，判斷負載程度是否不大於預設的待機負載，且是負載程度不大於待機負載的時間是否維持並達到預設的待機時間，其中待機負載為滿載(full loading)的1至5%之間，而待機時間為0.1至10毫秒之間。如果在步驟S20已判斷並確定負載程度不大於待機負載且已維持並達到待機時間之後，進入步驟S30而進入待機選取模式。
在步驟S30之後執行步驟S40時，先判斷電源轉換系統的電源輸出端是否連接負載，或者已連接的負載是否脫離電源輸出端，再判斷所連接的負載是否具有待機電力需求，然後，選取空載模式(no-load mode)、睡眠模式(sleep mode)或斷電模式(power down mode)當作待命模式。具體而言，如果電源轉換系統未連接負載，則進入空載模式，而如果所連接的負載具有待機電力需求，則進入睡眠模式，且如果所連接的負載不具有待機電力需求，則進入斷電模式。
在步驟S40中判斷電源輸出端未連接負載時，進入步驟S50以執行空載模式(no-load mode)(或深度睡眠模式(deep sleep mode))，接著進入步驟S52，驅動電源轉換系統產生空載維持電力於電源輸出端，然後進入空載喚醒偵測模式的步驟S54，偵測電源輸出端的負載程度是否不小於空載喚醒程度，而如果負載程度不小於空載喚醒程度且維持並達到空載喚醒時間，則進入空載回復模式(no-load recovery mode)的步驟S56，驅動電源轉換系統產生操作電力，並回到步驟S10。
舉例而言，空載維持電力可為操作電力的0.1至10%之間，空載喚醒程度可為滿載的1至5%之間，而空載喚醒時間可為1至10秒之間。
此外，在步驟S40判斷電源輸出端已連接負載而且負載具有待機電力需求時，進入步驟S60以執行睡眠模式(sleep mode)。在步驟S60之後，進入步驟S62，驅動電源轉換系統產生睡眠維持電力於電源輸出端以滿足待機電力需求，然後進入步驟S64以執行睡眠喚醒偵測模式，偵測電源輸出端的負載程度是否不小於睡眠喚醒程度。如果負載程度不小於睡眠喚醒程度且維持並達到睡眠喚醒時間，則進入步驟S66執行睡眠回復模式(sleep recovery mode)，先驅動電源轉換系統產生操作電力，再回到步驟S10。
舉例而言，睡眠維持電力是大於或等於空載維持電力，空載喚醒程度可為滿載的1至5%之間，而睡眠喚醒時間可為1至10秒之間。
再著，在步驟S40判斷電源輸出端已連接負載而且負載不具有待機電力需求時，進入步驟S70執行斷電模式(power down mode)，而在步驟S70之後進入步驟S72，驅動電源轉換系統完全不產生電力以停止經由電源輸出端供電給負載，然後進入斷電喚醒偵測模式的步驟S74，偵測電源輸出端的負載程度是否不小於斷電喚醒程度，而如果負載程度不小於斷電喚醒程度且維持並達到斷電喚醒時間，則進入斷電回復模式(power down recovery mode)的步驟S76，驅動電源轉換系統產生操作電力，並回到步驟S10。
舉例而言，斷電喚醒程度可為滿載的1至5%之間，而斷電喚醒時間可為1至10秒之間。
更加具體而言，上述的電源轉換系統可為具同步整流功能的返馳式(Flyback)電源轉換系統，並含初級側數位控制器、次級側同步控制器、整流單元、電源單元、變壓器單元、初級側切換單元、次級側切換單元、次級側輸出電容以及電流感測單元，尤其，是由初級側數位控制器執行步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，且包含初級側電源接腳、初級側接地接腳、初級側驅動接腳以及初級側電流感測接腳，其中初級側接地接腳是連接至初級側接地電位。
或者，電源轉換系統可為不具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，並只包含初級側數位控制器、整流單元、電源單元、變壓器單元、初級側切換單元、次級側整流二極體以及電流感測單元，而不包含次級側同步控制器、次級側切換單元，並由次級側整流二極體取代次級側切換單元，尤其是，仍由初級側數位控制器執行步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，且包含初級側電源接腳、初級側接地接腳、初級側驅動接腳以及初級側電流感測接腳，其中初級側接地接腳是連接至初級側接地電位。
對於具有同步整流功能的返馳式電源轉換系統而言，整流單元接收並整流外部輸入電源後產生整流電源，而電源單元接收外部輸入電源，且經處理後產生並輸出電源電壓，其中電源接腳係用比接收電源電壓以供初級側數位控制器而運作。變壓器單元包含相互耦合的初級側繞組以及次級側繞組，且初級側繞組的一端是連接整流單元，用以接收整流電源，而初級側切換單元的汲極是連接初級側繞組的另一端，且級側切換單元的閘極是連接初級側驅動接腳。
電流感測單元的一端連接至初級側電流感測接腳以及初級側切換單元的源極，且電流感測單元的另一端連接至初級側接地電位，並由電流感測接腳產生電流感測信號，且電流感測信號是進一步經由電流感測接腳而傳送至初級側數位控制器。此外，次級側切換單元的汲極是連接次級側繞組的一端，而次級側輸出電容的一端以及負載的一端是連接次級側切換單元的源極，次級側切換單元的閘極連接次級側驅動接腳，其中次級側繞組的另一端、次級側輸出電容的另一端以及負載的另一端是連接次級側接地電位，尤其，次級側切換單元的源極是當作電源輸出端以產生輸出電源而供電給負載。
再者，初級側數位控制器經電流感測接腳接收來自電流感測單元的電流感測信號，並依據電流感測信號而產生初級側驅動信號，而且是經由初級側驅動接腳進一步傳送至初級側切換單元的閘極，其中初級側驅動信號本質上為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)信號，並具有PWM頻率，且包含週期性的導通位準以及關閉位準，用以週期性打開導通或關閉初級側切換單元，並同時改變初級側繞組的初級側電流。
另外，次級側同步控制器是依據次級側電流或該次級側切換單元的汲極-源極跨壓而產生次級側驅動信號，並經由次級側驅動接腳而傳送至次級側切換單元的閘極，藉以控制次級側切換單元的打開導通或關閉截止。尤其，次級側繞組是利用與初級側繞組之間的電磁感應作用而產生次級側電流，並經次級側同步控制器的控制而流過次級側切換單元以及次級側輸出電容以到達負載，且次級側輸出電容、負載是相互並聯連接後而串接至次級側切換單元。
對於不具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，初級側數位控制器的電氣連線路是相同於具有同步整流功能的返馳式電源轉換系統所對應的初級側數位控制器而保持不變。
進一步，次級側整流二極體的正極是連接次級側繞組的一端，而次級側輸出電容的一端以及負載的一端是連接次級側整流二極體的負極，且次級側繞組的另一端、次級側輸出電容的另一端以及負載的另一端是連接次級側接地電位，並由次級側整流二極體的負極產生輸出電源，用以供電給負載。
因此，本發明的待機狀態供電方法不僅可用於具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，還能應用於不具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，並提供電源轉換的供電功能外，還能在電源轉換系統處於待機狀態時，有效降低整體的耗能，進而大幅改善省電功效。
整體而言，本發明是依據負載程度判斷是否進入待機狀態，且選取空載模式、睡眠模式或斷電模式當作待機模式，分別驅動電源轉換系統產生空載維持電力、睡眠維持電力或停止電供應於電源輸出端，並進一步提供空載喚醒偵測模式、睡眠喚醒偵測模式、斷電喚醒偵測模式，用以從空載模式、睡眠模式或斷電模式回復到正常供電模式。
不過，本發明的待機狀態供電方法並不只限能應用於返馳式電源轉換系統而已，實質上是可應用於具有數位方式控制並搭配電感元件的其他電源系統，比如降壓(Buck)電源系統、升壓(Boost)電源系統、降壓升壓(Buck-Booster)電源系統、功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)系統。
以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
請參閱第一圖，本發明實施例待機狀態供電方法的操作流程示意圖。如第一圖所示，本發明實施例的待機狀態供電方法包含步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，用以實現電源轉換功能以及待機供電功能，進而在提供電源轉換功能外，還能在待機時特別控制待機供應電力，尤其是利用喚醒模式以判斷是否需要恢復正常供電而達到省電目的，避免電力浪費。
具體而言，本發明的待機狀態供電方法是由步驟S10開始，並在電源轉換系統產生操作電力且經由電源輸出端而輸出操作電力時，偵測電源輸出端所承受的負載程度。
接著在步驟S10之後進入步驟S20，判斷負載程度是否不大於預設的待機負載，且在負載程度不大於下是否維持並達到預設的待機時間，而在步驟S20已判斷出負載程度不大於待機負載且維持並達到待機時間之後，執行步驟S30，並進入待機選取模式。
在步驟S30進入待機選取模式之後執行步驟S40，判斷電源轉換系統的電源輸出端是否連接負載，或者已連接的負載是否脫離電源輸出端，並判斷所連接的負載是否具有待機電力需求，藉以選取空載模式(no-load mode)、睡眠模式(sleep mode)或斷電模式(power down mode)以當作待機模式。進一步而言，如果電源轉換系統未連接負載或所連接的負載已脫離電源輸出端，則進入空載模式(no-load mode)，而如果所連接的負載具有待機電力需求，則進入睡眠模式(sleep mode)，此外，如果所連接的負載不具有待機電力需求，則進入斷電模式(power down mode)。
在步驟S40判斷電源輸出端未連接負載之後，進入步驟S50以執行空載模式(no-load mode)或深度睡眠模式(deep sleep mode)，接著進入步驟S52，驅動電源轉換系統產生空載維持電力於電源輸出端，然後進入執行空載喚醒偵測模式的步驟S54，係偵測電源輸出端的負載程度是否不小於空載喚醒程度。進一步，如果負載程度不小於空載喚醒程度且維持並達到空載喚醒時間，則進入執行空載回復模式(no-load recovery mode)的步驟S56，用以驅動電源轉換系統產生操作電力，並回到步驟S10。
此外，在步驟S40判斷電源輸出端已連接負載且負載具有待機電力需求之後，進入步驟S60而進入睡眠模式(sleep mode)。然後進入步驟S62，驅動電源轉換系統產生睡眠維持電力於電源輸出端以滿足待機電力需求，接著進入執行睡眠喚醒偵測模式的步驟S64，偵測電源輸出端的負載程度是否不小於睡眠喚醒程度。進一步，如果負載程度不小於睡眠喚醒程度且維持並達到睡眠喚醒時間，則進入執行睡眠回復模式(sleep recovery mode)的步驟S66，並在睡眠回復模式中驅動電源轉換系統產生操作電力，供負載正常操作，再回到步驟S10。
再者，如果在步驟S40中判斷電源輸出端已連接負載且負載不具有待機電力需求，則接著進入步驟S70而進入斷電模式(power down mode)，並在步驟S72中執行斷電模式，驅動電源轉換系統不產生電力以停止經由電源輸出端供電給負載，然後進入執行斷電喚醒偵測模式的步驟S74，偵測電源輸出端的負載程度是否不小於斷電喚醒程度。進一步，如果負載程度不小於斷電喚醒程度且維持並達到斷電喚醒時間，則進入執行斷電回復模式(power down recovery mode)的步驟S76，驅動電源轉換系統產生操作電力，供負載正常操作，並回到步驟S10。
較佳的，上述的待機負載為滿載(full loading)的1至5%之間，待機時間為0.1至10毫秒之間，此外，空載維持電力為該操作電力的0.1至10%之間，空載喚醒程度為滿載的1至5%之間，空載喚醒時間為1至10秒之間，而睡眠維持電力是大於或等於空載維持電力，睡眠喚醒程度為該滿載的1至5%之間，再者，斷電喚醒程度為滿載的1至5%之間，睡眠喚醒時間為1至10秒之間，且斷電喚醒時間為1至10秒之間。當然該等數值只是用以示範的實例而已，並非限定本發明的範圍。
要注意的是，本發明的待機狀態供電方法可用於具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，還能應用於不具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，而且還不只限應用於返馳式電源轉換系統而已，實質上是可應用於具有數位方式控制並搭配電感元件的其他電源系統，比如降壓(Buck)電源系統、升壓(Boost)電源系統、降壓升壓(Bick-Boost)電源系統、功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)系統。
更加具體而言，參考第二圖，本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的系統示意圖，主要用於具同步整流功能的返馳式電源轉換系統，本質上是包含初級側數位控制器10、次級側同步控制器12、整流單元20、電源單元21、變壓器單元30、初級側切換單元QP、次級側切換單元QS、次級側輸出電容CE以及電流感測單元40，尤其是由初級側數位控制器10執行上述的步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76。另外，初級側數位控制器10包含初級側電源接腳T1、初級側接地接腳T2、初級側驅動接腳T3以及初級側電流感測接腳T4，而次級側同步控制器 12包含次級側驅動接腳TSD、次級側接地接腳TSG以及次級側電源接腳TSV。
進一步，變壓器單元30可包含相互耦合的初級側繞組LP以及次級側繞組LS。此外，初級側切換單元QP以及次級側切換單元QS可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
整流單元20接收外部輸入電源VAC，並對外部輸入電源VAC整流後產生整流電源VIN，而電源單元21也接收外部輸入電源VAC，並經處理後產生、輸出電源電壓VDD，且由電源接腳T1接收電源電壓VDD以供初級側數位控制器10運作。同樣的，次級側同步控制器 12也可由次級側電源接腳TSV接收由電源單元21所輸出的電源電壓VDD，當作所需的次級側電源電壓VSV，或者，額外配置類似於電源單元21的次級側電源單元(圖中未顯示)，以供次級側同步控制器12運作。由於電源單元21以及次級側電源單元都是屬於常用的習知技術，因此在下文中並不作詳細的說明。
初級側數位控制器10的初級側接地接腳T2是連接至初級側接地電位PGND，而次級側同步控制器 12的次級側接地接腳TSG是連接至次級側接地電位SGND，其中初級側接地電位PGND以及次級側接地電位SGND可為相同的接地電位，或不同的接地電位，視應用環境而定。
初級側繞組LP的一端是連接整流單元20以接收整流電源VIN，且初級側切換單元QP的汲極連接初級側繞組LP的另一端，初級側切換單元QP的閘極連接初級側數位控制器10的初級側驅動接腳T3，再者，初級側切換單元QP的源極是連接初級側數位控制器10的電流感測接腳 T4。此外，電流感測單元40的一端連接至電流感測接腳T4，而電流感測單元40的另一端連接至初級側接地電位PGND，且在電流感測接腳T4產生電流感測信號VCS。
進一步，初級側數位控制器10經電流感測接腳T4接收來自電流感測單元40的電流感測信號VCS，並依據電流感測信號VCS而產生初級側驅動信號VPD，且經由初級側驅動接腳T3傳送至初級側切換單元QP的閘極，用以控制初級側切換單元QP的打開導通及關閉，實現切換控制，因而改變初級側繞組LP的初級側電流IP。進一步具體而言，上述的初級側驅動信號VPD本質上為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)信號，並具有特定的PWM頻率，且包含週期性的導通位準以及關閉位準，用以週期性打開導通或關閉初級側切換單元QP，並改變初級側繞組LP的初級側電流IP。
在次級側，次級側繞組LS的一端是連接次級側切換單元QS的汲極，而次級側繞組LS的另一端連接次級側接地電位SGND，且次級側切換單元QS的閘極連接次級側同步控制器 12的次級側驅動接腳TSD，而次級側切換單元QS的源極連接次級側輸出電容CE的一端以及負載R L的一端，此外，次級側輸出電容CE的另一端以及負載R L的另一端是連接次級側接地電位SGND。尤其，在次級側切換單元QS的源極產生穩定的輸出電源VOUT，並供電給負載RL。換言之，次級側切換單元12的源極是當作電源輸出端。
再者，次級側繞組LS是利用與初級側繞組LP之間的電磁感應作用而產生次級側電流IS，並經次級側同步控制器12的控制而流過次級側切換單元QS以及次級側輸出電容CE、負載RL，且次級側輸出電容CE、負載RL是相互並聯連接後而串接至次級側切換單元QS。
整體而言，整流單元20、變壓器單元30的初級側繞組LP、初級側切換單元QP以及電流感測單元40形成初級側迴路，並由初級側數位控制器10控制初級側切換單元QP的打開導通或關閉截止，藉以控制流過初級側迴路的導通電流，而另一方面，變壓器單元30的次級側繞組LS、次級側切換單元QS、次級側輸出電容CE形成次級側迴路，並由次級側同步控制器12控制次級側切換單元QS的打開導通或關閉截止，藉以控制流過次級側迴路的導通電流而達到同步整流，並搭配次級側輸出電容CE而產生穩定的輸出電源VOUT以供應負載RL。
換言之，初級側數位控制器10控制初級側迴路的電流，並經變壓器單元30藉電磁感應作用而產生次級側迴路的電流而由次級側同步控制器12配合、控制。
再者，次級側同步控制器12依據次級側電流IS或次級側切換單元QS的汲極-源極跨壓而產生次級側驅動信號VSD，並經由次級側驅動接腳TSD而傳送至次級側切換單元QS的閘極，藉以控制次級側切換單元QS的打開導通或關閉截止。例如，次級側同步控制器12是在次級側電流IS為負時，亦即由次級側繞組LS流向次級側切換單元QS時，或是次級側切換單元QS的汲極-源極跨壓為正時，藉次級側驅動信號VSD打開導通次級側切換單元QS，並在次級側電流IS為正時，亦即由次級側切換單元QS流向次級側繞組LS時，或是次級側切換單元QS的汲極-源極跨壓為負時，藉次級側驅動信號VSD關閉截止次級側切換單元QS。
請進一步參考第三圖，本發明實施例待機狀態供電方法的另一系統的示意圖。如第三圖所示，電源轉換系統也可只包含初級側數位控制器10、整流單元20、電源單元21、變壓器單元30、初級側切換單元QP、次級側整流二極體DO以及電流感測單元40，亦即，不包含第二圖的次級側同步控制器12、次級側切換單元QS，並由次級側整流二極體DO取代次級側切換單元QS，尤其是，仍由初級側數位控制器10執行步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，且同樣包含初級側電源接腳T1、初級側接地接腳T2、初級側驅動接腳T3以及初級側電流感測接腳T4，而要特別注意的是，初級側數位控制器10的電氣連線路則如同第二圖而保持不變。換言之，第三圖的電源轉換系統是不具同步整流功能的返馳式電源轉換系統。
進一步，次級側整流二極體DO的正極是連接次級側繞組LS的一端，而次級側輸出電容CE的一端以及負載RL的一端是連接次級側整流二極體DO的負極，且次級側繞組LS的另一端、次級側輸出電容CE的另一端以及負載RL的另一端是連接次級側接地電位SGND，並由次級側整流二極體DO的負極產生輸出電源VOUT，用以供電給負載RL。換言之，次級側整流二極體DO的負極是當作電源輸出端。
此外，第三圖中其他元件的電連接方式是等同第二圖，因而不再贅述。
進一步參考第四圖、第五圖、第六圖以說本發明的其他示範性實例，係分別為利用升壓(BOOST)、降壓(BUCK)、功率因數校正(Power Factor Correction，PFC)的電源轉換電路以實現本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的系統示意圖，是有別於第二圖及第三圖利用返馳式電源轉換電路實現電源轉換系統的方式，換言之，上述第一圖的操作流程同樣適用於考第四圖、第五圖、第六圖的電源轉換系統。由於升壓、降壓、功率因數校正的電源轉換電路是一般的習知技術，所以下文中僅簡單描述。
如第四圖所示，本發明實施例待機狀態供電方法中的電源轉換系統包含數位升壓控制器10A、整流單元20、電源單元21、繞組L、切換單元Q、整流二極體D以及輸出電容C，尤其是由數位升壓控制器10A藉執行上述第一圖中的步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76以實現降壓電源轉換。
另外，數位升壓控制器10A包含電源接腳T11、接地接腳T21以及驅動接腳T31，其中電源接腳T11是連接至電源單元21，而接地接腳T21是連接至接地電位GND，且驅動接腳T31是連接至切換單元Q的閘極而驅動切換單元Q。再者，整流單元20接收外部輸入電源VAC而產生整流電源VIN，且電源單元21是接收外部輸入電源VAC以產生數位升壓控制器10A所需的電源電壓VDD。
繞組L的一端是連接至整流單元20以接收整流電源VIN，而切換單元Q的汲極是連接至繞組L的另一端以及整流二極體D的正極，且整流二極體D的負極是連接至輸出電容C的一端，另外，切換單元Q的源極、輸出電容C的另一端是連接至接地電位GND，其中整流二極體D的負極是當作電源輸出端而產生輸出電源VOUT，且負載RL的一端是連接至整流二極體D的負極以接收輸出電源VOUT而運作，而負載RL的另一端是連接至接地電位GND。
尤其，數位升壓控制器10A產生驅動信號VD，且經由驅動接腳T31傳送至切換單元Q的閘極，其中驅動信號VD為脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有PWM頻率，且包含週期性的導通位準以及關閉位準，用以週期性打開導通或關閉切換單元Q。再者，切換單元Q改變繞組L的電流，並經整流二極體D而流至輸出電容C、負載RL，其中整流二極體D的負極產生的輸出電源VOUT的電壓是高於外部輸入電源VAC的均方根電壓，因而具有升壓的電氣特性。
整體而言，第四圖的電源轉換系統可實現升壓的電源轉換功能。
再如第五圖所示，本發明實施例待機狀態供電方法中的電源轉換系統包含數位降壓控制器10B、電源單元21、繞組L、切換單元Q、整流二極體D以及輸出電容C，尤其是數位降壓控制器10B藉執行上述第一圖中的步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76以實現降壓電源轉換。
另外，數位降壓控制器10B包含電源接腳T12、接地接腳T22、驅動接腳T32以及回饋接腳T42，其中電源接腳T12是連接至電源單元21，而接地接腳T22是連接至接地電位GND，且驅動接腳T32是連接至切換單元Q的閘極而驅動切換單元Q。再者，電源單元21是接收外部輸入電源VAC以產生數位降壓控制器10B所需的電源電壓VDD。
切換單元Q的汲極是接收外部輸入電源VAC，而繞組L的一端是連接至切換單元Q的源極，且繞組L的另一端是連接至電流感測接腳T42以及整流二極體D的正極，其中整流二極體D的負極是連接至輸出電容C的一端，且輸出電容C的另一端是連接至接地電位GND。
另外，整流二極體D的負極是當作電源輸出端而產生輸出電源VOUT，且負載RL的一端是連接至整流二極體D的負極以接收輸出電源VOUT而運作，而負載RL的另一端是連接至接地電位GND。尤其，繞組L的另一端產生回饋信號VFB，並經由回饋接腳T42傳送至數位降壓控制器10B以供產生驅動信號VD而驅動切換單元Q，藉以控制流過繞組L的電流，進而產生所需的輸出電源VOUT。
尤其，數位降壓控制器10B是依據回饋信號VFB而產生驅動信號VD，且經由驅動接腳T32傳送至切換單元Q的閘極，其中驅動信號VD為脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有PWM頻率，且包含週期性的導通位準以及關閉位準，用以週期性打開導通或關閉切換單元Q。再者，切換單元Q改變繞組L的電流，並經整流二極體D而流至輸出電容C、負載RL，其中整流二極體D的負極產生的輸出電源VOUT的電壓是低於外部輸入電源VAC的均方根電壓，因而具有降壓的電氣特性。
整體而言，第五圖的電源轉換系統可實現降壓的電源轉換功能。
再如第六圖所示，本發明實施例待機狀態供電方法中的電源轉換系統包含數位功率因數校正控制器10C、整流單元20、輔助電阻22、繞組L、輔助繞組LA、切換單元Q、電流感測單元40、整流二極體D以及輸出電容C，尤其是由數位功率因數校正控制器10C藉執行上述第一圖中的步驟S10、S20、S30、S40、S50、S52、S54、S56、S60、S62、S64、S66、S70、S72、S74以及S76，以實現功率因數校正。
另外，數位功率因數校正控制器10C包含電源接腳T13、接地接腳T23、驅動接腳T33以及電流感測接腳T43，其中接地接腳T23是連接至接地電位GND，且驅動接腳T33是連接至切換單元Q的閘極而驅動切換單元Q。尤其，輔助繞組LA是藕合至繞組L，且輔助繞組LA的一端是連接至接地電位GND，而輔助繞組LA的另一端是連接至輔助電阻22的一端，輔助電阻22的另一端是連接至電源接腳T13。再者，輔助繞組LA是藉電磁感應以產生感應電壓，並由輔助電阻22的另一端產生電源電壓VDD以供應數位功率因數校正控制器10C而運作。
上述的整流單元20是接收外部輸入電源VAC而產生整流電源VIN。
再者，繞組L的一端是連接至整流單元20以接收整流電源VIN，而切換單元Q的汲極是連接至繞組L的另一端以及整流二極體D的正極，且整流二極體D的負極是連接至輸出電容C的一端。電流感測接腳T43連接至切換單元Q的源極以及電流感測單元40的一端，而電流感測單元40的另一端是連接至接地電位GND，因而由切換單元Q的源極產生電流感測信號VCS而輸入至電流感測接腳T43以供數位功率因數校正控制器10C控制驅動接腳T33，進而正確驅動切換單元Q。
另外，整流二極體D的負極是當作電源輸出端而產生輸出電源VOUT，且負載RL的一端是連接至整流二極體D的負極以接收輸出電源VOUT而運作，而負載RL的另一端是連接至接地電位GND。
尤其，數位功率因數校正控制器10C是依據電流感測信號VCS而產生驅動信號VD，且經由驅動接腳T33傳送至切換單元Q的閘極，其中驅動信號VD為脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有PWM頻率，且包含週期性的導通位準以及關閉位準，用以週期性打開導通或關閉切換單元Q。再者，切換單元Q改變繞組L的電流，並經整流二極體D而流至輸出電容C、負載RL，因而在數位功率因數校正控制器10C的控制下，整流二極體D的負極產生輸出電源VOUT具有功率因數校正的電氣特性。
整體而言，第六圖的電源轉換系統可實現功率因數校正功能。
舉例而言，上述的切換單元Q可包含金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
不過要注意的是，本發明也適用於降壓升壓(Buck-Boost)電源系統，因降壓升壓電源系統也是習知領域，所以下文中未描述相關技術內容。
綜合而言，本發明的特點主要在於提供電源轉換的供電功能外，還能利用初級側數位控制器在電源轉換系統處於待機狀態時中斷供電，有效降低整體的耗能，進而大幅改善省電功效，尤其是依據負載程度判斷是否進入待機狀態，且選取空載模式、睡眠模式或斷電模式當作待機模式，分別驅動電源轉換系統產生空載維持電力、睡眠維持電力或停止電供應於電源輸出端，並進一步提供空載喚醒偵測模式、睡眠喚醒偵測模式、斷電喚醒偵測模式，用以從空載模式、睡眠模式或斷電模式回復到正常供電模式。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
S10、S20、S30、S40:步驟 S50、S52、S54、S56:步驟 S60、S62、S64、S66:步驟 S70、S72、S74、S76:步驟 10:初級側數位控制器 10A:數位升壓控制器 10B:數位降壓控制器 10C:數位功率因數校正控制器 12:次級側同步控制器 20:整流單元 21:電源單元 22:輔助電阻 30:變壓器單元 40:電流感測單元 C:輸出電容 CE:次級側輸出電容 D:整流二極體 DO:次級側整流二極體 GND:接地電位 IP:初級側電流 IS:次級側電流 L:繞組 LA:輔助繞組 LP:初級側繞組 LS:次級側繞組 PGND:初級側接地電位 Q:切換單元 QP:初級側切換單元 QS:次級側切換單元 RL:負載 SGND:次級側接地電位 T1:初級側電源接腳 T11:電源接腳 T12:電源接腳 T13:電源接腳 T2:初級側接地接腳 T21:接地接腳 T22:接地接腳 T23:接地接腳 T3:初級側驅動接腳 T31:驅動接腳 T32:驅動接腳 T33:驅動接腳 T4:電流感測接腳 T42:回饋接腳 T43:電流感測接腳 TSD:次級側驅動接腳 TSG:次級側接地接腳 TSV:次級側電源接腳 VAC:外部輸入電源 VCS:電流感測信號 VD:驅動信號 VDD:電源電壓 VFB:回饋信號 VIN:整流電源 VOUT:輸出電源 VPD:初級側驅動信號 VSD:次級側驅動信號 VSV:次級側電源電壓
第一圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法的操作流程示意圖。 第二圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的系統示意圖。 第三圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的另一系統示意圖。 第四圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的右一系統示意圖。 第五圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的再一系統示意圖。 第六圖顯示本發明實施例待機狀態供電方法中電源轉換系統的更一系統示意圖。
S10、S20、S30、S40:步驟
S50、S52、S54、S56:步驟
S60、S62、S64、S66:步驟
S70、S72、S74、S76:步驟

Claims (8)

  1. 一種待機狀態供電方法，用以實現一電源轉換功能以及一待機供電功能，包括： 一步驟S10，在一電源轉換系統產生一操作電力以當作一輸出電源，並經由一電源輸出端而輸出該操作電力時，偵測該電源輸出端所承受的一負載程度； 一步驟S20，在該步驟S10之後，判斷該負載程度是否不大於預設的一待機負載，且是否維持並達到預設的一待機時間； 一步驟S30，在該步驟S20已判斷出該負載程度不大於該待機負載且維持並達到該待機時間之後，進入一待機選取模式； 一步驟S40，在該步驟S30進入該待機選取模式之後，判斷該電源轉換系統的該電源輸出端是否連接一負載，或者已連接的該負載是否脫離該電源輸出端，並判斷所連接的該負載是否具有一待機電力需求，藉以選取一空載模式(no-load mode)、一睡眠模式(sleep mode)或一斷電模式(power down mode)當作一待機模式，如果該電源轉換系統未連接該負載，則進入該空載模式，而如果該負載具有該待機電力需求，則進入該睡眠模式，且如果該負載不具有該待機電力需求，則進入該斷電模式； 一步驟S50，在該步驟S40判斷該電源輸出端未連接該負載之後，執行該空載模式或一深度睡眠模式(deep sleep mode)； 一步驟S52，在該空載模式中，驅動該電源轉換系統產生一空載維持電力於該電源輸出端，然後進入一空載喚醒偵測模式； 一步驟S54，在該空載喚醒偵測模式中，偵測該電源輸出端的該負載程度是否不小於一空載喚醒程度，而如果該負載程度不小於該空載喚醒程度且維持並達到一空載喚醒時間，則進入一空載回復模式(no-load recovery mode)； 一步驟S56，在該空載回復模式中，驅動該電源轉換系統產生該操作電力，並回到該步驟S10； 一步驟S60，在該步驟S40判斷該電源輸出端已連接該負載且該負載具有該待機電力需求之後，執行該睡眠模式； 一步驟S62，在該睡眠模式中，驅動該電源轉換系統產生一睡眠維持電力於該電源輸出端以滿足該待機電力需求，然後進入一睡眠喚醒偵測模式； 一步驟S64，在該睡眠喚醒偵測模式中，偵測該電源輸出端的該負載程度是否不小於一睡眠喚醒程度，而如果該負載程度不小於該睡眠喚醒程度且維持並達到一睡眠喚醒時間，則進入一睡眠回復模式(sleep recovery mode)； 一步驟S66，在該睡眠回復模式中，驅動該電源轉換系統產生該操作電力，並回到該步驟S10； 一步驟S70，在該步驟S40判斷該電源輸出端已連接該負載且該負載不具有該待機電力需求之後，執行該斷電模式； 一步驟S72，在該斷電模式中，驅動該電源轉換系統不產生電力以停止經由該電源輸出端供電給該負載，然後進入一斷電喚醒偵測模式； 一步驟S74，在該斷電喚醒偵測模式中，偵測該電源輸出端的該負載程度是否不小於一斷電喚醒程度，而如果該負載程度不小於該斷電喚醒程度且維持並達到一斷電喚醒時間，則進入一斷電回復模式(power down recovery mode)；以及 一步驟S76，在該斷電回復模式中，驅動該電源轉換系統產生該操作電力，並回到該步驟S10， 其中該待機負載為一滿載(full loading)的1至5%之間，該待機時間為0.1至10毫秒之間，該空載維持電力為該操作電力的0.1至10%之間，該睡眠維持電力是大於或等於該空載維持電力，該空載喚醒程度為該滿載的1至5%之間，該睡眠喚醒程度為該滿載的1至5%之間，該斷電喚醒程度為該滿載的1至5%之間，該空載喚醒時間為1至10秒之間，該睡眠喚醒時間為1至10秒之間，該斷電喚醒時間為1至10秒之間。
  2. 如請求項1所述之待機狀態供電方法，其中該電源轉換系統包含： 一初級側數位控制器，係用以執行該步驟S10、該步驟S20、該步驟S30、該步驟S40、該步驟S50、該步驟S52、該步驟S54、該步驟S56、該步驟S60、該步驟S62、該步驟S64、該步驟S66、該步驟S70、該步驟S72、該步驟S74、該步驟S76，且包含一初級側電源接腳、一初級側接地接腳、一初級側驅動接腳以及一初級側電流感測接腳，該初級側接地接腳是連接至一初級側接地電位； 一次級側同步控制器，包含一次級側驅動接腳、一次級側接地接腳以及一次級側電源接腳，該次級側接地接腳是連接至一次級側接地電位； 一整流單元，係接收並整流一外部輸入電源後產生一整流電源； 一電源單元，係接收該外部輸入電源，且經處理後產生並輸出一電源電壓，該初級側電源接腳連接該電源單元以接收該電源電壓而供該初級側數位控制器，且該次級側同步控制器是經由該次級側電源接腳接收該電源電壓以當作一次級側電源電壓； 一變壓器單元，包含相互耦合的一初級側繞組以及一次級側繞組，該初級側繞組的一端連接該整流單元以接收該整流電源； 一初級側切換單元，該初級側切換單元的一汲極是連接該初級側繞組的一另一端，該初級側切換單元的一閘極是連接該初級側驅動接腳； 一電流感測單元，該電流感測單元的一端連接至該初級側電流感測接腳以及該初級側切換單元的一源極，該電流感測單元的一另一端連接至該初級側接地電位，該電流感測接腳產生一電流感測信號，該電流感測信號經該電流感測接腳而傳送至該初級側數位控制器； 一次級側切換單元，具有一汲極、一閘極以及一源極；以及 一次級側輸出電容，該次級側切換單元的汲極是連接該次級側繞組的一端，該次級側繞組的一另一端連接該次級側接地電位，該次級側切換單元的閘極連接該次級側驅動接腳，該次級側切換單元的源極連接該次級側輸出電容的一端以及該負載的一端，該次級側輸出電容的一另一端以及該負載的一另一端是連接該次級側接地電位，該次級側切換單元的源極是當作該電源輸出端以產生該輸出電源而供電給該負載，該初級側數位控制器經該電流感測接腳接收來自該電流感測單元的電流感測信號，並依據該電流感測信號而產生一初級側驅動信號，且經由該初級側驅動接腳傳送至該初級側切換單元的閘極，該初級側驅動信號為一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)信號，並具有一PWM頻率，且包含週期性的一導通位準以及一關閉位準，用以週期性打開導通或關閉該初級側切換單元，並改變該初級側繞組的一初級側電流，該次級側同步控制器是依據該次級側電流或該次級側切換單元的汲極-源極跨壓而產生一次級側驅動信號，並經由該次級側驅動接腳而傳送至該次級側切換單元的閘極，藉以控制該次級側切換單元的打開導通或關閉截止，該次級側繞組是利用與該初級側繞組之間的電磁感應作用而產生一次級側電流，並經該次級側同步控制器的控制而流過該次級側切換單元以及該次級側輸出電容且到達該負載，且該次級側輸出電容、該負載是相互並聯連接後而串接至該次級側切換單元。
  3. 如請求項2所述之待機狀態供電方法，其中該初級側切換單元以及該次級側切換單元係包含一金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或一氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或一碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
  4. 如請求項1所述之待機狀態供電方法，其中該電源轉換系統包含： 一初級側數位控制器，係用以執行該步驟S10、該步驟S20、該步驟S30、該步驟S40、該步驟S50以及該步驟S60，且包含一初級側電源接腳、一初級側接地接腳、一初級側驅動接腳以及一初級側電流感測接腳，該初級側接地接腳是連接至一初級側接地電位； 一整流單元，係接收並整流一外部輸入電源後產生一整流電源； 一電源單元，係接收該外部輸入電源，且經處理後產生並輸出一電源電壓，該初級側電源接腳接收該電源電壓以供該初級側數位控制器； 一變壓器單元，包含相互耦合的一初級側繞組以及一次級側繞組，該初級側繞組的一端連接該整流單元以接收該整流電源； 一初級側切換單元，該初級側切換單元的一汲極是連接該初級側繞組的一另一端，該初級側切換單元的一閘極是連接該初級側驅動接腳； 一電流感測單元，該電流感測單元的一端連接至該初級側電流感測接腳以及該初級側切換單元的一源極，該電流感測單元的一另一端連接至該初級側接地電位，該電流感測接腳產生一電流感測信號，該電流感測信號經該電流感測接腳而傳送至該初級側數位控制器； 一次級側整流二極體，該次級側整流二極體的一正極是連接該次級側繞組的一端；以及 一次級側輸出電容，該次級側輸出電容的一端以及該負載的一端是連接該次級側整流二極體的一負極該次級側繞組的一另一端、該次級側輸出電容的一另一端以及該負載的一另一端是連接一次級側接地電位，，該次級側整流二極體的負極是當作該電源輸出端，並產生該輸出電源以供電給該負載，該初級側數位控制器依據該電流感測信號而產生一初級側驅動信號，且經由該初級側驅動接腳傳送至該初級側切換單元的閘極，該初級側驅動信號為一脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)信號，並具有一PWM頻率，且包含週期性的一導通位準以及一關閉位準，用以週期性打開導通或關閉該初級側切換單元，並改變該初級側繞組的一初級側電流，該次級側繞組是利用與該初級側繞組之間的電磁感應作用而產生一次級側電流，並經該次級側整流二極體而流至該次級側輸出電容、該負載。
  5. 如請求項4所述之待機狀態供電方法，其中該初級側切換單元係包含一金氧半(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)電晶體、或一氮化鎵場效電晶體(GaN (Gallium Nitride) FET)、或一碳化矽-金氧半場效電晶體(SiC-MOSFET)。
  6. 如請求項1所述之待機狀態供電方法，其中該電源轉換系統包含： 一數位升壓控制器，係用以執行該步驟S10、該步驟S20、該步驟S30、該步驟S40、該步驟S50以及該步驟S60而實現一升壓電源轉換，且包含一電源接腳、一接地接腳以及一驅動接腳，該接地接腳是連接至一接地電位； 一整流單元，係接收並整流一外部輸入電源後產生一整流電源； 一電源單元，係接收該外部輸入電源，且經處理後產生並輸出一電源電壓，該電源接腳接收該電源電壓以供該數位升壓控制器； 一繞組，該繞組的一端連接該整流單元以接收該整流電源； 一切換單元，係具有一汲極、一閘極以及一源極，該汲極是連接該繞組的一另一端，該驅動接腳是連接該閘極以驅動該切換單元，該源極是連接至該接地電位； 一整流二極體，該整流二極體的一正極是連接該汲極；以及 一輸出電容，該輸出電容的一端以及該負載的一端是連接該整流二極體的一負極，該輸出電容的一另一端以及該負載的一另一端是連接該接地電位，該整流二極體的負極是當作該電源輸出端而產生一輸出電源以供電給該負載而運作，該數位升壓控制器產生一驅動信號，且經由該驅動接腳傳送至該切換單元的閘極，該驅動信號為一脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有一PWM頻率，且包含週期性的一導通位準以及一關閉位準，用以週期性打開導通或關閉該切換單元，進而實現升壓的電源轉換功能。
  7. 如請求項1所述之待機狀態供電方法，其中該電源轉換系統包含： 一數位降壓控制器，係用以執行該步驟S10、該步驟S20、該步驟S30、該步驟S40、該步驟S50以及該步驟S60而實現一降壓電源轉換，且包含一電源接腳、一接地接腳、一驅動接腳以及一回饋接腳，該接地接腳是連接至一接地電位； 一電源單元，係接收一外部輸入電源，且經處理後產生並輸出一電源電壓，該電源接腳是連接至該電源單元以接收該電源電壓而供該數位降壓控制器； 一繞組； 一切換單元，係具有一汲極、一閘極以及一源極，該源極是連接至該繞組的一端，該汲極是接收該外部輸入電源，該驅動接腳是連接該閘極以驅動該切換單元，該繞組的一另一端是連接至該回饋接腳； 一整流二極體，該整流二極體的一正極是連接該回饋接腳；以及 一輸出電容，該輸出電容的一端以及該負載的一端是連接該整流二極體的一負極，該輸出電容的一另一端以及該負載的一另一端是連接該接地電位，該整流二極體的負極是當作該電源輸出端而產生一輸出電源以供電給該負載而運作，該繞組的另一端產生一回饋信號，並經由該回饋接腳傳送至該數位降壓控制器，該數位降壓控制器依據該回饋信號產生一驅動信號，且經由該驅動接腳傳送至該切換單元的閘極，該驅動信號為一脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有一PWM頻率，且包含週期性的一導通位準以及一關閉位準，用以週期性打開導通或關閉該切換單元，進而實現降壓的電源轉換功能。
  8. 如請求項1所述之待機狀態供電方法，其中該電源轉換系統包含： 一數位功率因數校正控制器，係用以執行該步驟S10、該步驟S20、該步驟S30、該步驟S40、該步驟S50以及該步驟S60而實現一功率因數校正電源轉換，且包含一電源接腳、一接地接腳、一驅動接腳以及一電流感測接腳，該電源接腳接收一電源電壓，該接地接腳是連接至一接地電位； 一整流單元，係接收並整流一外部輸入電源後產生一整流電源； 一繞組，該繞組的一端連接該整流單元以接收該整流電源； 一輔助繞組，是藕合至該繞組，且該輔助繞組的一端是連接至該接地電位，該輔助繞組的一另一端是連接至一輔助電阻的一端，該輔助電阻的一另一端是連接至該電源接腳，該輔助繞組是藉與該繞組的電磁感應以產生一感應電壓，並由該輔助電阻的另一端產生該電源電壓以供應該數位功率因數校正控制器而運作； 一切換單元，係具有一汲極、一閘極以及一源極，該汲極是連接該繞組的一另一端，該閘極是連接該驅動接腳以驅動該切換單元，該源極是連接至該電流感測接腳，並產生一電流感測信號； 一電流感測單元，該電流感測接腳是連接至該電流感測單元的一端，而該電流感測單元的一另一端是連接至該接地電位； 一整流二極體，該整流二極體的一正極是連接該汲極；以及 一輸出電容，該輸出電容的一端以及該負載的一端是連接該整流二極體的一負極，該輸出電容的一另一端以及該負載的一另一端是連接該接地電位，該整流二極體的負極是當作該電源輸出端而產生一輸出電源以供電給該負載而運作，該數位功率因數校正控制器依據該電流感測信號而產生一驅動信號，且經由該驅動接腳傳送至該切換單元的閘極，該驅動信號為一脈衝寬度調變(PWM)信號，並具有一PWM頻率，且包含週期性的一導通位準以及一關閉位準，用以週期性打開導通或關閉該切換單元，進而實現功率因數校正的電源轉換功能。
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