TWM553521U - 雙向回饋接腳 - Google Patents

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TWM553521U
TWM553521U TW106208544U TW106208544U TWM553521U TW M553521 U TWM553521 U TW M553521U TW 106208544 U TW106208544 U TW 106208544U TW 106208544 U TW106208544 U TW 106208544U TW M553521 U TWM553521 U TW M553521U
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TW106208544U
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克里斯多福 貝索
史蒂芬妮 凱恩特爾
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半導體組件工業公司
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Description

雙向回饋接腳
電子裝置為了正確操作通常需要具有適當位準的一直流(DC)電壓。一電子裝置製造商提供用以連接至該電子裝置的一電力信號，其係用於供電予該電子裝置之半導體封裝及其他電氣組件。在眾多情況下，所提供之電力信號係處於與操作該電子裝置之個別組件所需的電壓不同的一電壓電位。製造商大致上將提供一電力轉換電路以產生處於該電子裝置可用之一電壓電位的一平穩的DC電壓信號。由於效率優點，常見的係切換模式電源(SMPS)。 一SMPS可經定位在一電子裝置內，或者經定位在外部且藉由一電纜連接至該電子裝置在一些實施例中，電纜係使用一可拆卸插頭來耦接至該電子裝置。例如，當一電子裝置係一行動電話、平板電腦、或其他行動裝置且電力係由一通用串列匯流排(USB)介面提供時，插頭可包括電力線及資料線兩者。在一些實施例中，電子裝置遵循USB電力傳輸(USB-PD)協定以協商用於由一外部SMPS傳輸電力的一電壓電位。 SMPS藉由反復導通及關斷輸入電力信號來操作，以產生相對高頻的電力信號。經切換之電力信號經由變壓器或電感器路由傳遞，並且然後經整流及濾波來產生平穩的DC電力信號。輸出電力信號常由一或多個二極體整流，或電晶體用於同步整流。 圖1a中繪示用於一返馳式SMPS 100的一個例示性實施例的電路圖。SMPS 100係由設置於一電路板、PCB、或其他基材101上的組件形成。在一些實施例中，SMPS 100係經分拆跨多個基材101。SMPS 100被分成一次側102及二次側104，該一次側及該二次側由變壓器105劃界。在非隔離式拓樸(non-isolated topologies)中，使用一電感器來取代變壓器105。變壓器105包括作為一次側102之部分的一次繞組106，以及作為二次側104之部分的二次繞組108。SMPS 100之一次側102由電氣連接至一次繞組106之組件組成。SMPS 100之二次側104由電氣連接至二次繞組108之組件組成。變壓器105提供一次側102與二次側104之間的DC隔離。穿過一次繞組106之交流(AC)信號藉由磁耦合傳輸至二次繞組108，而大體忽略任何DC偏移。 一次側102包括體電壓(V BULK)節點110處之電力輸入。在一些實施例中，V BULK節點110接收已經整流之處於（例如）110伏AC或230伏AC之由一電力設施提供之一AC電力信號。該AC電信號係藉由電力幹線路由傳遞至一住宅、商業辦公大樓、或其他房舍，並藉由將包括SMPS 100的電子裝置插電至一壁面插座來輸入至該裝置。一二極體電橋或其他整流器電路整流輸入之AC幹線信號以在V BULK節點110處包括正電壓值。在其他實施例中，一電力信號係藉由其他手段（例如，自太陽能電池或一電池組）提供給V BULK節點110。一電容器111係耦接於V BULK節點110與接地節點113之間以進一步過濾輸入之電力信號。接地節點113操作為用於一次側102之電氣組件的接地參考電壓。 自V BULK節點110通過一次繞組106至接地節點113之電流係藉由一次MOSFET 112來導通及關斷。一次MOSFET 112包括一汲極端子，其係相對V BULK節點110耦接至一次繞組106；一閘極端子，其係於電路節點114(DRV)處耦接至一次返馳式控制器120；及一源極端子，其係於電流感測(CS)節點119處耦接至電流感測電阻器118。一次MOSFET 112之源極端子與汲極端子係導電端子，且閘極端子係一控制端子。控制器120藉由在MOSFET之閘極端子處經由耦接至控制器之一驅動輸出的DRV節點114提供一正電壓電位來導通或致能通過一次MOSFET 112之電導。在一些實施例中，額外的驅動器電路系統耦接在控制器120與MOSFET 112之閘極之間。當一次MOSFET 112經導通時，電流自V BULK節點110通過串聯之一次繞組106、一次MOSFET 112、及電阻器118流至接地節點113。控制器120藉由將接地電壓電位輸出至一次MOSFET 112之閘極來關閉一次MOSFET 112。在一次MOSFET 112關斷時，無明顯電流自V BULK節點110流過一次繞組106。 在理想情況下，n通道MOSFET在其閘極具有正電壓電位時展現零電阻，且在其閘極處於接地電位時展現無限電阻。MOSFET 112係一n通道MOSFET，其操作為一開關，藉由來自於DRV節點114處耦接至MOSFET之閘極端子的控制器120之一控制信號而打開及閉合。開關（例如，MOSFET 112）閉合亦被稱為開關「導通(on)」，因為電流能夠在開關之導電端子之間流動。打開開關被稱為「關斷(off)」，因為電流未在開關之導電端子之間顯著地流動。雖然將SMPS 100之一次開關繪示為一n通道MOSFET，在其他實施例中係使用其他類型之以電子方式控制的開關（例如，雙極接面電晶體(BJT)、p通道MOSFET、砷化鎵電晶體、接面閘極場效電晶體、其他類型之場效電晶體(FET)、及其他類型之電子開關）。FET包括源極及汲極端子，其等是導電端子，且閘極端子作為控制端子。BJT包括發射極及集極端子，其等是導電端子，且基極端子作為控制端子。 控制器120藉由觀察穿過一次繞組106之電流量值來判定何時切換一次MOSFET 112。當電流流過電阻器118時，該電阻器在接地節點113與CS節點119之間產生一電壓電位差。如在CS節點119處觀察的跨電阻器118之電壓電位近似與穿過一次繞組106之電流成比例。CS節點119耦接至控制器120之電流感測輸入接腳。控制器120觀察CS節點119處之電壓電位來判定穿過一次繞組106之電流量值。 當控制器120使一次MOSFET 112開啟時，穿過一次繞組106之電流近似線性地增加且磁化變壓器105。當控制器120關閉一次MOSFET 112時，穿過一次繞組106之電流大體停止。儲存於變壓器105中之磁能在閉合MOSFET 112時作為MOSFET 112打開時穿過二次繞組108之電流來輸出，從而在相對於接地節點126之電壓輸出(V OUT)節點124處產生正電壓電位。接地節點126操作為用於二次側104之電氣組件的接地參考電壓。SMPS係一隔離式拓撲，其意指使用一分開的一次側接地節點113及二次側節點126。允許接地節點126之電壓電位相對於接地節點113浮動。 V OUT節點124處之電壓電位充電電容器128並供電予連接至SMPS 100作為一負載之一電子裝置的附加電路組件。該循環在控制器120開啟一次MOSFET 112時重複，以便再次磁化變壓器105。電容器128在一次MOSFET 112導通時提供電力予V OUT節點124，且變壓器105係經磁化。二極體130藉由減少自V OUT節點124通過二次繞組108流至接地節點126的電流來整流通過二次繞組108之電流，同時變壓器105係自一次側102經磁化。 藉由齊納二極體154及光耦合器155自二次側104至一次側102提供回饋。光耦合器155包括LED 156及光電晶體158。若V OUT節點124處之電壓電位超過與LED 156之電壓降加總之齊納二極體154的齊納電壓，則電流自V OUT節點124通過串聯之齊納二極體154及LED 156流至接地節點126。由LED 156所發射之光子擊中光電晶體158，其導通光電晶體並增加回饋(FB)節點160至接地節點113之耦接。FB節點160係耦接至控制器120之一回饋輸入接腳或端子。電容器159過濾FB節點160處之電壓電位。隨著穿過LED 156之電流增加，增加FB節點160穿過光電晶體158至接地節點113之耦接，且進一步降低FB節點160之電壓電位。 由於控制器120觀察FB節點160處之電壓電位減少，控制器了解V OUT節點124處之電壓電位係處於或高於一所欲之輸出電壓電位。控制器120採取如經組態之措施以減少自一次側102至二次側104之電力傳輸（例如減少MOSFET 112之導通時間或修改DRV信號114之切換頻率）。 圖1a之光耦合器155提供來自二次側104之回饋。在其他實施例中，如以圖1b之SMPS 166所示者，回饋係使用變壓器105之一輔助繞組168由一次側102提供。輔助繞組168係繞著與一次繞組106及二次繞組108共用之一磁心169纏繞。輔助繞組168係藉由二極體170來整流以充電電容器171以及在V DD節點202處產生一輔助電壓。V DD節點202處之輔助電壓係經路由傳遞以提供電力予控制器120。當V DD節點202處之輔助電壓超過齊納二極體172之齊納電壓時，產生一回饋電流通過電阻器176及178至接地節點113。 輔助繞組168係參考接地節點113，因此不需要藉由光耦合器155分開隔離。然而，由電阻器176及178所提供的電壓與V OUT節點124處由SMPS 166輸出之電流具有正相關，而非圖1a之FB節點160與光耦合器155之逆相關。將齊納二極體172之陽極耦接至FB節點160將導致注入電流至控制器120中，而光電晶體158則導致自控制器120汲取電流。 欲將相同的控制器120積體電路如與圖1a之二次側回饋併用般地與圖1b之一次側回饋併用，並使用非隔離式SMPS拓樸，來自輔助繞組168之回饋電流係藉由BJT 174而反相。電阻器176及電阻器178產生一分壓器，以針對通過齊納二極體172之一給定電流校準BJT 174之基極端子處的電壓電位。電容器182過濾FB節點160處之電壓電位。 BJT 174在V OUT節點124與BJT 174耦接至FB節點160之集極端子之間產生一逆相關，使得相同的控制器120回饋接腳可與二次側回饋（如圖1a）以及一次側回饋（如圖1b）併用。使用二次側回饋或一次側回饋的任一者，在FB節點160處由控制器120接收的回饋信號與V OUT節點124具有一逆相關。然而，控制器120外部之一BJT 174係用於使具有一次側回饋的回饋信號反相。當使用一次側回饋時或在非隔離式拓樸中所需的附加硬體組件增加SMPS 166的成本以及增加總體設計底面積。
對可與電源輸出電壓正相關或逆相關之回饋信號併用卻不需要硬體組件來使回饋信號反相之一電源控制器存在一需求。因此，在一實施例中，本揭露係一種用於一電力轉換電路之控制器，其包含一第一電流讀取電路，該電路係經耦接以用於在一第一電路節點處接收一第一回饋信號，並在一第二電路節點處產生一內部回饋信號，該內部回饋信號與該第一回饋信號成反比。一第二電流讀取電路係經耦接以用於在該第一電路節點處接收一第二回饋信號，並在該第二電路節點處產生該內部回饋信號，該內部回饋信號與該第二回饋信號成反比。 在另一實施例中，本揭露係一種用於一電力轉換電路之控制器，其包含一第一電流鏡，該第一電流鏡包括經耦接至該控制器之一端子的一輸入以及經耦接至一回饋電路節點之該第一電流鏡的一輸出。一第二電流鏡包括一輸入，其經耦接至該控制器之該端子。一第三電流鏡包括一輸入，其經耦接至該第二電流鏡之一輸出。該第三電流鏡的一輸出係經耦接至該回饋電路節點。 在另一實施例中，本揭露係一種產生一電壓信號之方法，其包含以下步驟：提供一控制器，該控制器包括一回饋端子及一回饋電路節點；形成一第一電流讀取電路，其係經耦接於該回饋端子與回饋電路節點之間；以及形成一第二電流讀取電路，其係經耦接於該回饋端子與回饋電路節點之間。
下面參考圖式描述一或多個實施例，其中相似數字表示相同或類似元件。雖然以最佳模式描述該等圖式以便達成某些目的，但描述意欲涵蓋如可包括在本揭露之精神及範疇內的替代、修改、以及等效物。 圖2a繪示控制器120內之一回饋電路200，其允許控制器與一次側回饋或二次側回饋之任一者併用，無需附加硬體使具有一次側回饋的回饋信號反相。經耦接至FB節點160之一外部回饋機構能夠經由FB節點160自控制器120汲取電流或使電流匯入該控制器，且控制器120在任一情況下正確地解譯回饋信號。在圖2a中，FB節點160係表示為控制器120的一接腳，FB接腳160。線201穿行通過FB接腳160，代表控制器120之半導體晶粒的邊緣。線201在線201之右側上形成於控制器120之半導體晶粒上的組件與線201之左側上於基材101上靠控制器邊沿設置的組件之間劃界。 回饋電路200係經耦接於V DD節點202與接地節點113之間。V DD節點202代表經由控制器120之一V DD接腳輸入的一正電壓電位，且接地節點113代表輸入至控制器120的一接地參考電壓。在一些實施例中，V DD節點202處之一電壓信號係由輔助繞組168產生。 BJT 204及BJT 206係PNP BJT。BJT 204及BJT 206之發射極端子兩者均經耦接至V DD節點202。BJT 204及BJT 206之基極端子兩者均經耦接至電路節點208。BJT 204之集極端子亦經耦接至電路節點208。BJT 206之集極端子係經耦接至電路節點212。二極體210包括一陽極及一陰極，該陽極經耦接至電路節點208，該陰極經耦接至FB接腳160。BJT 204及BJT 206係經組態為一電流鏡。通過FB接腳160汲取自控制器120之電流自V DD節點202流動離開BJT 204之集極端子並通過二極體210。具有類似量值的一電流係由BJT 206產生，因為一共用控制信號係經耦接至BJT 204及BJT 206兩者之基極端子，導通兩BJT達一類似程度。離開BJT 206之集極端子至電路節點212的一電流係大約與汲取自FB接腳160的一電流相等。BJT 204及BJT 206形成一電流鏡，其中該電流鏡的一輸入通過二極體210經耦接至FB接腳160，且該電流鏡的一輸出經耦接至電路節點212。 BJT 224及BJT 226係NPN BJT，其等經組態為類似BJT 204及BJT 206之一電流鏡。BJT 224及BJT 226之電流鏡具有一輸入及一輸出，該輸入經耦接至電路節點212，該輸出經耦接至內部FB節點222。BJT 224及BJT 226之電流鏡係在FB接腳160與內部FB節點222之間與BJT 204及BJT 206之電流鏡串聯地耦接。BJT 224及BJT 226各者包括發射極端子與基極端子，該等發射極端子經耦接至接地節點113，該等基極端子經耦接至電路節點212。BJT 224之集極端子係經耦接至電路節點212。BJT 226之集極端子係經耦接至內部FB節點222。在FB接腳160處汲取自控制器120且接著在BJT 206之集極端子處成鏡像至電路節點212的電流流動通過BJT 224至接地節點113。BJT 224及BJT 226具有連接在一起的控制端子，且通過BJT 224之電流係通過BJT 226自V DD節點202成鏡像至接地節點113。通過BJT 226自V DD節點202至接地節點113之電流流動通過電阻器230，其產生於內部FB節點222處觀察到之跨該電阻器的一電壓電位降。 在內部FB節點222處之電壓電位與在FB接腳160處汲取自控制器120的電流具有一逆相關。汲取自FB接腳160的一較大電流導致通過BJT 204的一較大電流、通過BJT 206的一較大電流、通過BJT 224的一較大電流、通過BJT 226的一較大電流、及通過電阻器230的一較大電流。因此，跨電阻器230之電壓隨著汲取自FB接腳160之電流變大而更大，而內部FB節點222處之電壓電位則更低。電容器232係經耦接於內部FB節點222與接地節點113之間以過濾內部FB節點222處之信號。 BJT 214及BJT 216係NPN BJT，且係經組態成類似BJT 224及BJT 226之一電流鏡。BJT 214及BJT 216各者包括發射極端子與基極端子，該等發射極端子經耦接至接地節點113，該等基極端子經耦接至電路節點218。BJT 214之集極端子係經耦接至電路節點218。BJT 216之集極端子係經耦接至內部FB節點222。齊納二極體220包括一陽極及一陰極，該陽極經耦接至電路節點218，該陰極經耦接至FB接腳160。當一回饋機構通過FB接腳160使電流匯入控制器120時，FB接腳160之電壓電位上升至超過齊納二極體220之齊納電壓，且電流自FB接腳160流至BJT 210之集極端子與基極端子。齊納二極體220操作為一電壓箝制。在其他實施例中，一主動箝制或其他箝制電路結構係用以代替齊納二極體220。 BJT 214及BJT 216形成一電流鏡，其中該電流鏡的一輸入通過齊納二極體220經耦接至FB接腳160，且該電流鏡的一輸出經耦接至內部FB節點222。BJT 214及BJT 216之電流鏡係在FB接腳160與內部FB節點222之間與使用BJT 204、BJT 206、BJT 224、及BJT 226形成之電流鏡並聯地耦接。BJT 216之基極端子係經耦接至BJT 214之基極端子，且一類似的電流自V DD節點202通過BJT 216流至接地節點113，如流入FB接腳160且通過BJT 214者。通過BJT 216之電流流過電阻器230，且隨著注入FB接腳160之電流增加而產生自V DD節點202至內部FB節點222之一較大的電壓電位降。因此，跨電阻器230之電壓電位隨著注入FB接腳160之電流變大而更大，而內部FB節點222處之電壓電位則隨著注入FB接腳160之一較大電流而更低。 無論一回饋機構導致電流注入或汲取自FB接腳160，結果均是電流以和FB接腳160處之回饋電流成比例的一量值自V DD節點202通過電阻器230流至接地節點113。若一回饋機構自FB接腳160汲取電流，則該電流係藉由BJT 204及BJT 206所形成之電流鏡且接著藉由BJT 224及BJT 226所形成之電流鏡來成鏡像，以自V DD節點202通過電阻器230拉引一成比例的電流。若一回饋機構將電流注入FB接腳160，則該電流係藉由BJT 214及BJT 216所形成之電流鏡來成鏡像，以自V DD節點202通過電阻器230拉引電流。一次側回饋或二次側回饋之任一者係在無外部電路系統使V OUT節點124與FB接腳160之間的相關性反相的情況下實施。無論FB接腳160處之一回饋信號與V OUT節點124具有一正相關或一逆相關，控制器120均正確運作。 圖2b繪示控制器120及回饋電路200，其中一二次側回饋機構係連接至FB接腳160。光耦合器155之光電晶體158係繪示為耦接於FB接腳160與接地節點113之間。隨著V OUT節點124之電壓電位增加，通過LED 156之電流增加。由於通過光電晶體158至接地節點113之增加的耦合，由LED 156所發射的光增加汲取自FB接腳160之電流250A。電流250A作為電流250B自二極體210流出。歸因於齊納二極體220實質上阻擋通過BJT 214之來自接地節點113的電流，電流250B大約等於電流250A。通過BJT 214及BJT 216之電流鏡的電流路徑係繪示為虛線以指示在圖2b之組態中無明顯電流流過虛線信號路徑。 當與共用的二次側回饋機構併用時，電流250A係汲取自FB接腳160。FB接腳160之電壓電位實質上係固定在V DD節點202之電壓電位減去自處於飽和模式之BJT 204之發射極端子至集極端子之電壓電位及二極體210之電壓降。實質上固定的電壓之設計提供至光電晶體158之發射極端子的一低阻抗連接。在光電晶體158之集極端子處之實質上固定的電壓減少由光電晶體形成一極點的效應。因此，耦接至光電晶體158之FB電路200對回饋迴路具有一相對高的交越頻率。通過光耦合器155之回饋電流係在未明顯犧牲電源帶寬的情況下減小。待機耗電量減小。 相對於BJT之發射極端子，電流250B減少電路節點208（亦即，BJT 204及BJT 206之基極端子）處之電壓電位。電路節點208之電壓電位的減少導通BJT 204，允許電流250B持續自V DD節點202流過BJT 204及二極體210。電路節點208之電壓電位的減少導通BJT 206，允許電流250C自V DD節點202流過BJT 206至電路節點212。由於BJT 204及BJT 206之類似的偏壓，電流250C之量值大約等於電流250B之量值。 電流250C增加經耦接至BJT 224及BJT 226之基極端子的電路節點212處之電壓電位。電流250C導致BJT 224及BJT 226之基極端子處之電壓電位比BJT 224及BJT 226之發射極端子處之電壓電位多出至少BJT的導通電壓。電流250D係經拉引通過BJT 226及電阻器230。歸因於BJT 224及BJT 226兩者之類似的偏壓，電流250D大約等於電流250C。電流250D流過電阻器230，且在V DD節點202與內部FB節點222之間產生一電壓電位差。電流250D導致內部FB節點222處之一電壓電位減少，該減少實質上係與汲取自FB接腳160之電流250A以及與電流250B、電流250C、及電流250D成比例。 二次側回饋係使用通過光耦合器155經耦接至V OUT節點124之回饋電路200來實施。光電晶體158係藉由LED 156來導通，其包括與V OUT節點124之一電壓電位成比例之通過該LED的一電流。由光電晶體158汲取自FB接腳160之電流250A導致內部FB節點222處之電壓電位的一成比例減少。在內部FB節點222處之電壓電位與汲取自FB接腳160之電流成反比。 在圖2c中，回饋電路200係連接至作為一次側回饋機構之變壓器105的輔助繞組168。在V OUT節點124處之增加的輸出電壓電位使在V DD節點202處觀察到的電壓電位增加，且通過齊納二極體172將電流260A注入FB接腳160。電流260A使FB接腳160之電壓電位升高至超過齊納二極體220之導通電壓電位，且電流260B流過齊納二極體220。歸因於二極體210實質上阻擋電流通過BJT 204及BJT 206，電流260B之量值大約等於電流260A之量值。通過由BJT 204、BJT 206、BJT 224、及BJT 226所形成之電流鏡的導通路徑係繪示為虛線以指示通過虛線路徑之電流大約為零。 電流260B使電路節點218之電壓電位增加，該電路節點係經耦接至BJT 214及BJT 216之基極端子。電路節點218處之電壓電位藉由使跨BJT 216之基極－發射極接面之電壓降升高至大於BJT 216之導通電壓而使BJT 216導通。電流260C係經拉引通過串聯之BJT 216及電阻器230。由於BJT 214及BJT 216經類似地偏壓，電流260C大約等於電流260B。電流260C流過電阻器230並導致跨電阻器230之一電壓電位降，該電壓電位降係與電流260C之量值成比例。一較大量值的電流260C導致跨電阻器230的一較大電壓降，從而使內部FB節點222處之電壓電位減少較大的量。電流260C大約等於電流260A及電流260B，歸因於藉由輔助繞組168之控制，該兩電流與V OUT節點124之電壓電位成比例。 圖2c之控制器120藉由將FB接腳160通過齊納二極體172耦接至變壓器105之輔助繞組168而使用一次側回饋。內部FB節點222包括與注入控制器120之FB接腳160之電流量值成反比的一電壓電位。控制器120能夠正確解譯用於一電源之一回饋信號，其導致電流流入FB接腳160。一外部電晶體並未用於使回饋信號反相。回饋電流260A係自輔助繞組168注入FB接腳160。 類似於圖2b所繪示之二次側回饋，當與圖2c之二次側回饋併用時，FB接腳160具有一實質上固定的電壓電位。圖2c之FB接腳160之電壓電位大約等於齊納二極體220之齊納電壓加上處於飽和模式之BJT214之自集極端子至發射極端子的電壓。 回饋電路200允許將電流注入FB接腳160或自FB接腳160汲取電流，並在內部BF節點222處產生在任一情況下均類似的一線性電壓。FB接腳160具有一相對低的輸入阻抗，其改善使用控制器120之一電源的帶寬，並幫助減少待機耗電量。 雖然將控制器120繪示為與一返馳式轉換器併用，具有回饋電路200之控制器120可與降壓式、升壓式、及其他類型的電源併用。在各種實施例中，回饋電路200係與隔離式SMPS拓樸及非隔離式SMPS拓樸兩者併用。 雖然電流鏡係以一相對簡單的形式繪示，其他實施例將附加的電路元件與電流鏡或其他電流鏡拓樸併用，以改善電流匹配、補償基極端子電流損耗、或提供其他優勢。一些實施例採用MOSFET或其他類型之電晶體取代BJT。 圖3繪示由回饋電路200控制之DRV信號114的一個實施例。DRV信號114藉由設定重設(SR)鎖存器300產生。當在設定輸入(S)處接收邏輯1值時，SR鎖存器之Q輸出經斷言為邏輯1值。當在SR鎖存器之重設輸入(R)處接收邏輯1值時，SR鎖存器之Q輸出經取消斷言成邏輯0值。SR鎖存器之Q輸出保持先前的輸出值直至在設定或重設輸入中之一者上接收到邏輯1。振盪器302係連接至SR鎖存器300之設定輸入。振盪器302輸出一方波或其他適當信號，以斷言一邏輯1值以及週期性地設定SR鎖存器。振盪器302之週期為SMPS 100設定電力循環週期。 比較器304包括一輸出，其係經耦接至SR鎖存器300之重設輸入。比較器304藉由斷言一信號成SR鎖存器300之重設輸入而在SMPS 100的各電力循環關斷MOSFET 112。MOSFET 112於各電力循環經關斷的時序係藉由內部FB節點222處之電壓電位來判定。在一些實施例中，一分壓器係用於減少自內部FB節點222至比較器304之電壓電位。 於各電力循環，隨著變壓器105經磁力方式充電，CS節點119處之電壓電位大約線性地上升。CS節點119處之電壓電位上升直到CS節點119處之電壓電位超過內部FB節點222處之電壓電位。當CS節點119之電壓電位超過內部FB節點222之電壓電位時，比較器304之輸出係經斷言成SR鎖存器300之重設輸入，關斷MOSFET 112。CS節點119之電壓電位在MOSFET 112關斷後停止上升，並在振盪器302設定SR鎖存器300時再次開始上升。 內部回饋信號222判定如何允許高CS節點119在關斷MOSFET 112前於SMPS 100之各電力循環上升。內部FB節點222之一較低電壓電位減少MOSFET 112於各電力循環之導通時間，其減少自一次側102通過變壓器105至二次側104之總體電力傳輸。內部FB節點222之一較高電壓電位允許CS節點119於各電力循環持續較長時間地上升，從而使MOSFET 112於各電力循環處於持續一較長時間量的導通。回饋電路200正確地處理汲取自FB接腳160或注入該FB接腳的電流，且無論一回饋機構以何種方向產生電流，內部FB節點222均正確地減少。內部FB節點222處之電壓電位的減少藉由將CS節點119超過內部FB節點以重設SR鎖存器300的時間上移來減少MOSFET 114之導通時間。基於內部FB節點222之控制DRV信號114的其他方法係用於其他實施例中。 在回饋電路200中，電流鏡操作為電流讀取電路，該等電路接收於FB接腳160處經耦接至控制器120的一外部回饋信號，並產生與一外部回饋電流信號成反比的一線性內部回饋電壓電位。所提供者係兩電流讀取電路。在圖2a至圖2c之實施例中由BJT 204、BJT 206、BJT 224、及BJT 226組成之一第一電流讀取電路在自FB接腳160汲取電流時接收一信號，並於內部FB節點222處產生一電壓信號，該電壓信號與汲取自FB接腳160之回饋電流的量值成反比。在圖2a至圖2c之實施例中由BJT 214及BJT 216組成之一第二電流讀取電路在將電流注入FB接腳160時接收一信號，並於內部FB節點222處產生一電壓信號，該電壓信號與注入FB接腳160之回饋電流的量值成反比。具有兩個分開的電流讀取電路允許內部FB節點222處之一電壓，無論外部回饋電流係注入或汲取自FB接腳160，該電壓與該回饋電流之量值成反比。 圖4繪示顯示兩電流讀取電路320及322的方塊圖。第一電流讀取電路320藉由在第二電流讀取電路322實質上維持閒置的同時通過電阻器230自V DD節點202汲取電流而對汲取自FB接腳160的電流起作用。第二電流讀取電路322藉由在第一電流讀取電路320實質上維持閒置的同時通過電阻器230自V DD節點202汲取電流而對注入FB接腳160的電流起作用。使用兩電流讀取電路320及322在內部FB節點222處導致一類似的線性電壓，無論一回饋電流係注入或汲取自FB接腳160。 在其他實施例中，由BJT 204、BJT 206、BJT 214、BJT 216、BJT 224、及BJT 226形成之電流鏡係以不同類型的電流讀取電路取代。在一個實施例中，分路調節器係用於在FB接腳160處讀取電流，且無論電流係注入或汲取自FB接腳160，均產生一成反比的電壓電位。在一些實施例中，分路調節器係使用運算放大器來形成。 圖5繪示一回饋電路330之一個特定實施例，其在電流讀取電路中採用分路調節器。開關332繪示電流可自輔助繞組168注入FB接腳160或者藉由光二極體158汲取自FB接腳160。由BJT 334及電壓336形成的一第一分路調節器係藉由作為部分的一第一電流讀取電路之電阻器333來連接至FB接腳160。BJT 338及BJT 340係經耦接於V DD節點202與BJT 334之間。由BJT 344及電壓346形成的一第二分路調節器係通過電阻器343經耦接至FB接腳160。BJT 348及BJT 350係經耦接於BJT 344與接地節點113之間。電阻器352及電阻器354形成一分壓器，其中經分壓的電壓係通過二極體356經耦接至FB接腳160。 雖然已例示且詳細描述了一或多個實施例，但具通常知識者將瞭解，可在不脫離本揭露之範疇的情況下對彼等實施例進行修改及調適。 在一第一實施例中，一種產生一電壓信號之方法包含：提供一控制器，該控制器包括一回饋端子及一回饋電路節點；形成一第一電流讀取電路，其係經耦接於該回饋端子與回饋電路節點之間；以及形成一第二電流讀取電路，其係經耦接於該回饋端子與回饋電路節點之間。 在一第二實施例中，如第一實施例之方法進一步包括設置一變壓器，其包含與該控制器相鄰的一輔助繞組，其中該輔助繞組係經耦接至該控制器之該回饋端子。 在一第三實施例中，如第一實施例之方法進一步包括提供一電阻器，其係經耦接至該回饋電路節點。 在一第四實施例中，如第三實施例之方法進一步包括當將電流注入該回饋端子時，使用該第一電流讀取電路通過該電阻器汲取電流；以及當自該回饋端子汲取電流時，使用該第二電流讀取電路通過該電阻器汲取電流。 在一第五實施例中，如第一實施例之方法進一步包括提供一齊納二極體，其係經耦接於該回饋端子與第一電流鏡之間；以及提供一二極體，其係經耦接於該回饋端子與第二電流鏡之間。
100‧‧‧返馳式切換模式電源(SMPS)
101‧‧‧基材
102‧‧‧一次側
104‧‧‧二次側
105‧‧‧變壓器
106‧‧‧一次繞組
108‧‧‧二次繞組
110‧‧‧體電壓(VBULK)節點
111‧‧‧電容器
112‧‧‧一次MOSFET
113‧‧‧接地節點
114‧‧‧電路節點/DRV節點/DRV 信號/MOSFET
118‧‧‧電流感測電阻器
119‧‧‧電流感測(CS)節點
120‧‧‧一次返馳式控制器
124‧‧‧電壓輸出(VOUT)節點
126‧‧‧接地節點
128‧‧‧電容器
130‧‧‧二極體
154‧‧‧齊納二極體
155‧‧‧光耦合器
156‧‧‧LED
158‧‧‧光電晶體
159‧‧‧電容器
160‧‧‧回饋(FB)節點/FB接腳
166‧‧‧SMPS
168‧‧‧輔助繞組
169‧‧‧磁心
170‧‧‧二極體
171‧‧‧電容器
172‧‧‧齊納二極體
174‧‧‧BJT
176‧‧‧電阻器
178‧‧‧電阻器
182‧‧‧電容器
200‧‧‧回饋電路
201‧‧‧線
202‧‧‧VDD節點
204‧‧‧BJT
206‧‧‧BJT
208‧‧‧電路節點
210‧‧‧二極體
212‧‧‧電路節點
214‧‧‧BJT
216‧‧‧BJT
218‧‧‧電路節點
220‧‧‧齊納二極體
222‧‧‧內部FB節點
224‧‧‧BJT
226‧‧‧BJT
230‧‧‧電阻器
232‧‧‧電容器
250A‧‧‧電流
250B‧‧‧電流
250C‧‧‧電流
250D‧‧‧電流
260A‧‧‧電流
260B‧‧‧電流
260C‧‧‧電流
300‧‧‧設定重設(SR)鎖存器
302‧‧‧振盪器
304‧‧‧比較器
320‧‧‧電流讀取電路
322‧‧‧電流讀取電路
330‧‧‧回饋電路
332‧‧‧開關
333‧‧‧電阻器
334‧‧‧BJT
336‧‧‧電壓
338‧‧‧BJT
340‧‧‧BJT
343‧‧‧電阻器
344‧‧‧BJT
346‧‧‧電壓
348‧‧‧BJT
350‧‧‧BJT
352‧‧‧電阻器
354‧‧‧電阻器
356‧‧‧二極體
圖1a及圖1b繪示具有一次側回饋及二次側回饋之一返馳式轉換器的一例示性電路圖； 圖2a至2c繪示具有一雙向回饋電路的一SMPS控制器； 圖3繪示基於雙向回饋電路之SMPS控制器的一驅動輸出之控制； 圖4繪示使用兩個電流讀取裝置來形成一回饋電路；以及 圖5繪示使用分路調節器形成電流讀取裝置。
101‧‧‧基材
113‧‧‧接地節點
120‧‧‧一次返馳式控制器
160‧‧‧回饋(FB)節點/FB接腳
200‧‧‧回饋電路
201‧‧‧線
202‧‧‧VDD節點
204‧‧‧BJT
206‧‧‧BJT
208‧‧‧電路節點
210‧‧‧二極體
212‧‧‧電路節點
214‧‧‧BJT
216‧‧‧BJT
218‧‧‧電路節點
220‧‧‧齊納二極體
222‧‧‧內部FB節點
224‧‧‧BJT
226‧‧‧BJT
230‧‧‧電阻器
232‧‧‧電容器

Claims (10)

  1. 一種用於一電力轉換電路之控制器，其包含： 一第一電流讀取電路，其經耦接以用於在一第一電路節點處接收一第一回饋信號及在一第二電路節點處產生一內部回饋信號，該內部回饋信號與該第一回饋信號成反比；及 一第二電流讀取電路，其經耦接以用於在該第一電路節點處接收一第二回饋信號及在該第二電路節點處產生該內部回饋信號，該內部回饋信號與該第二回饋信號成反比。
  2. 如請求項1之控制器，其進一步包括該控制器之一驅動輸出，該驅動輸出經組態以由該內部回饋信號控制。
  3. 如請求項1之控制器，其中該第一電流讀取電路包括一第一電流鏡，該第一電流鏡係耦接於該第一電路節點與該第二電路節點之間。
  4. 如請求項3之控制器，其中該第二電流讀取電路包括一第二電流鏡及一第三電流鏡，該第二電流鏡及該第三電流鏡係串聯地耦接於該第一電路節點與該第二電路節點之間。
  5. 如請求項1之控制器，其進一步包括： 一箝位電路，其耦接於該第一電路節點與該第一電流讀取電路之間；及 一二極體，其耦接於該第一電路節點與該第二電流讀取電路之間。
  6. —種用於一電力轉換電路之控制器，其包含： 一第一電流鏡，其包括耦接至該控制器之一端子的一輸入端及耦接至一回饋電路節點之該第一電流鏡的一輸出端； 一第二電流鏡，其包括耦接至該控制器之該端子的一輸入端；及 一第三電流鏡，其包括耦接至該第二電流鏡之一輸出端的一輸入端及耦接至該回饋電路節點之該第三電流鏡的一輸出端。
  7. 如請求項6之控制器，其進一步包括一箝位電路，該箝位電路係耦接於該控制器之該端子與該第一電流鏡之該輸入端之間。
  8. 如請求項6之控制器，其進一步包括一二極體，該二極體係耦接於該控制器之該端子與該第二電流鏡之該輸入端之間。
  9. 如請求項6之控制器，其中該第一電流鏡包括： 一第一雙極接面電晶體(BJT)，其包含耦接至該控制器之該端子的一集極端子、耦接至該控制器之該端子的一基極端子及耦接至一接地參考電壓的一發射極端子；及 一第二BJT，其包含耦接至該回饋電路節點的一集極端子、耦接至該控制器之該端子的一基極端子及耦接至該接地參考電壓的一發射極端子。
  10. 如請求項6之控制器，其中該第二電流鏡包括一第一雙極接面電晶體(BJT)，該第一BJT包含耦接至該控制器之一電壓輸入端子的一集極端子，且該第三電流鏡包括一第二BJT，該第二BJT包含耦接至該第一BJT之一發射極端子的一集極端子及耦接至一接地參考電壓之該第二BJT之一發射極端子。
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