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CN103915889A - 切换电源转换装置及其切换控制器与驱动方法 - Google Patents

切换电源转换装置及其切换控制器与驱动方法 Download PDF

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CN103915889A
CN103915889A CN201310043361.XA CN201310043361A CN103915889A CN 103915889 A CN103915889 A CN 103915889A CN 201310043361 A CN201310043361 A CN 201310043361A CN 103915889 A CN103915889 A CN 103915889A
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Abstract

一种切换电源转换装置及其切换控制器与驱动方法，该切换电源转换装置包含：一个双极型晶体管；一个电流感测电阻，根据流经双极型晶体管的导通电流产生一个感测电压；及一个切换控制器。切换控制器包括：一个第一电流源，可操作以产生电流；一个电流产生模块，可操作以根据感测电压产生正比于流经双极型晶体管的导通电流的电流；一个多工模块，选择第一电流源及电流产生模块中的一个产生电流作为一个选定电流；及一个驱动模块，驱动双极型晶体管在导通与不导通间切换，根据选定电流供应一个正比于该选定电流的驱动电流到双极型晶体管，以使双极型晶体管导通。

Description

切换电源转换装置及其切换控制器与驱动方法
技术领域
本发明涉及一种电源转换技术，特别是涉及一种切换电源转换装置及其切换控制器与驱动方法。
背景技术
参阅图1与图2，美国专利申请公布案US2010/0202165公开了一种现有的反激式（fly back）切换电源转换装置，其利用一个双极型晶体管（bipolar junction transistor）1在导通与不导通间的切换来控制其能量传递。然而，此种切换电源转换装置在t2～t3期间采用定电流驱动方式（也就是双极型晶体管1的基极电流是固定的），这会造成电力浪费。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种可以解决背景技术问题的切换电源转换装置。
本发明切换电源转换装置包含：一个双极型晶体管，其在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递；一个电流感测电阻，电连接到该双极型晶体管，根据流经该双极型晶体管的导通电流产生一个感测电压；及一个切换控制器。该切换控制器包括：一个第一电流源，可操作以产生一个第一电流；一个电流产生模块，电连接到该电流感测电阻，可操作以根据该感测电压产生一个正比于流经该双极型晶体管的导通电流的第二电流；一个多工模块，电连接到该第一电流源及该电流产生模块，选择该第一电流源及该电流产生模块中的一个产生相对应的电流作为一个选定电流；及一个驱动模块，电连接到该多工模块及该双极型晶体管，驱动该双极型晶体管在导通与不导通间切换，根据该选定电流供应一个正比于该选定电流的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通。
本发明所述切换电源转换装置中，该电流产生模块的该第二电流对该感测电压的增益是可变的。
本发明所述切换电源转换装置中，该切换控制器还包括一个增益决定模块，该增益决定模块包括：一个第二电流源，可操作以产生电流；一个设定电阻；一个开关，电连接在该第二电流源及该设定电阻间，在导通与不导通间切换，使得该第二电流源在该开关导通时产生电流；一个模拟至数字转换单元，电连接到该设定电阻与该开关间的一个共同接点，在该开关导通时，对该设定电阻与该开关间的该共同接点上的电压进行模拟至数字转换，以产生一个数字输出；及一个存储单元，电连接到该模拟至数字转换单元及该电流产生模块，在该开关导通时，存入该模拟至数字转换单元所产生的该数字输出，该存储单元所储存的该数字输出相关于该电流产生模块的该第二电流对该感测电压的增益。
本发明所述切换电源转换装置中，该设定电阻电连接在该电流感测电阻与该电流产生模块间，该设定电阻与该开关间的该共同接点是电连接到该电流产生模块。
本发明所述切换电源转换装置中，该驱动模块根据该选定电流所供应的该驱动电流对该选定电流的增益是可变的。
本发明所述切换电源转换装置中，该驱动模块还供应一个固定的且与根据该选定电流所供应的该驱动电流同向的驱动电流到该双极型晶体管。
本发明所述切换电源转换装置中，该驱动模块还供应一个固定的且与根据该选定电流所供应的该驱动电流反向的控制电流到该双极型晶体管。
本发明所述切换电源转换装置中，该驱动模块还通过一个第一电阻性连接供应一个预设电压到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管不导通。
本发明所述切换电源转换装置中，该驱动模块还通过一个第二电阻性连接供应该预设电压到该双极型晶体管，该第二电阻性连接的阻值大于该第一电阻性连接的阻值。
本发明的第二目的在于提供一种可以解决背景技术问题的切换控制器。
本发明切换控制器运用于一个切换电源转换装置。该切换电源转换装置包括一个双极型晶体管及一个电流感测电阻。该双极型晶体管在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递。该电流感测电阻电连接到该双极型晶体管，感测流经该双极型晶体管的导通电流以产生一个感测电压。该切换控制器包含：一个电流源，可操作以产生一个第一电流；一个电流产生模块，电连接到该电流感测电阻，可操作以根据该感测电压产生一个正比于流经该双极型晶体管的导通电流的第二电流；一个多工模块，电连接到该电流源及该电流产生模块，选择该电流源及该电流产生模块中的一个产生相对应的电流作为一个选定电流；及一个驱动模块，电连接到该多工模块及该双极型晶体管，驱动该双极型晶体管在导通与不导通间切换，根据该选定电流供应一个正比于该选定电流的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通。
本发明的第三目的在于提供一种可以解决背景技术问题的驱动方法。
本发明驱动方法运用于一个切换电源转换装置。该切换电源转换装置包括一个双极型晶体管。该双极型晶体管在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递。该驱动方法包含以下步骤：(A)通过一个第一电阻性连接供应一个预设电压到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管不导通；(B)供应一个固定的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通；及(C)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(C)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，且正比于流经该双极型晶体管的导通电流。
本发明所述驱动方法，还包含以下步骤：(D)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，且正比于流经该双极型晶体管的导通电流，步骤(D)所供应的该驱动电流对流经该双极型晶体管的导通电流的增益小于步骤(C)所供应的该驱动电流对流经该双极型晶体管的导通电流的增益。
本发明所述驱动方法，还包含以下步骤：(D)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，是固定的，且小于步骤(C)所供应的该驱动电流的峰值。
本发明所述驱动方法，还包含以下步骤：(D)通过一个第二电阻性连接供应该预设电压到该双极型晶体管，该第二电阻性连接的阻值大于该第一电阻性连接的阻值。
本发明所述驱动方法，还包含以下步骤：(D)供应一个控制电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该控制电流与步骤(B)所供应的该驱动电流反向，且是固定的。
本发明的有益效果在于：通过该多工模块选择该电流产生模块产生该第二电流作为该选定电流，使得该驱动模块根据该选定电流所供应的该驱动电流正比于流经该双极型晶体管的导通电流，以及通过步骤(C)，可以减少电力浪费。
附图说明
图1是一个电路示意图，说明一种现有的切换电源转换装置；
图2是一个波形图，说明现有的切换电源转换装置的操作；
图3是一个电路示意图，说明本发明切换电源转换装置的第一较佳实施例；
图4是一个电路示意图，说明第一较佳实施例的一个切换控制器；
图5是一个电路示意图，说明第一较佳实施例的切换控制器的一个电流产生模块；
图6是一个电路示意图，说明第一较佳实施例的切换控制器的一个驱动模块；
图7是一个波形图，说明第一较佳实施例的操作；
图8是一个电路示意图，说明本发明切换电源转换装置的第二较佳实施例的一个驱动模块；
图9是一个波形图，说明第二较佳实施例的操作；
图10是一个电路示意图，说明本发明切换电源转换装置的第三较佳实施例的一个驱动模块；
图11是一个波形图，说明第三较佳实施例的操作；
图12是一个电路示意图，说明本发明切换电源转换装置的第四较佳实施例的一个驱动模块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
第一较佳实施例
参阅图3，本发明切换电源转换装置的第一较佳实施例是一种反激式切换电源转换装置，包含一个变压器4、一个双极型晶体管5、一个电流感测电阻6及一个切换控制器7。变压器4适用于电连接到一个电源2及一个负载3。双极型晶体管5是npn双极型晶体管，具有一个基极、一个电连接到变压器4的集极，及一个接地的射极。双极型晶体管5在导通与不导通间的切换相关于本实施例切换电源转换装置的能量传递，也就是相关于电源2经由变压器4到负载3的能量传递。电流感测电阻6具有一个电连接到双极型晶体管5的射极的第一端，及一个适用于电连接到电源2的第二端。切换控制器7电连接在电流感测电阻6的第二端与双极型晶体管5的基极间。
参阅图4，在本实施例中，切换控制器7包括一个第一电流源71、一个电流产生模块72、一个多工模块73、一个驱动模块74及一个增益决定模块75。
增益决定模块75包括一个第二电流源751、一个设定电阻752、一个开关753、一个模拟至数字转换单元754及一个存储单元755。第二电流源751可操作以产生电流。设定电阻752具有一个电连接到电流感测电阻6的第二端的第一端，及一个第二端。开关753电连接在第二电流源751与设定电阻752的第二端间，受一个第一控制信号控制在导通与不导通间切换，使得第二电流源751在开关753导通时产生电流。模拟至数字转换单元754电连接到设定电阻752与开关753间的一个共同接点，受第一控制信号控制，在开关753导通时，对设定电阻752与开关753间的共同接点上的电压（以下称为输入电压）进行模拟至数字转换，以产生一个数字输出。存储单元755电连接到模拟至数字转换单元754，受第一控制信号控制，在开关753导通时，存入模拟至数字转换单元754所产生的数字输出。
第一电流源71可操作以产生一个第一电流。电流产生模块72电连接设定电阻752与开关753间的共同接点及存储单元755，可操作以根据输入电压及存储单元755所储存的数字输出产生一个第二电流。多工模块73电连接到第一电流源71及电流产生模块72，根据一个选择信号选择第一电流源71及电流产生模块72中的一个产生相对应电流作为一个选定电流。驱动模块74电连接到多工模块73及双极型晶体管5的基极，驱动双极型晶体管5在导通与不导通间切换。
参阅图4与图5，电流产生模块72包括一个极性反向单元721、一个放大器722、一个电阻723、一个N型金氧半场效晶体管（NMOSFET）724、多个P型金氧半场效晶体管（PMOSFET）725及多个开关726，其中，放大器722、电阻723及N型金氧半场效晶体管724形成一个电压至电流缓冲器，P型金氧半场效晶体管725及开关726形成一个增益可变的电流镜，电流镜的增益由存储单元755所储存的数字输出决定，两者成正比。第二电流是输入电压依续经极性反向单元721、元件722～724所形成的电压至电流缓冲器及元件725、726所形成的电流镜进行极性反向、电压至电流转换及放大后产生的。
参阅图4与图6，驱动模块74包括两个N型金氧半场效晶体管741、742、三个P型金氧半场效晶体管743～745及三个开关746～748，其中，N型金氧半场效晶体管741、742形成一个第一电流镜，P型金氧半场效晶体管743～745及开关746、747形成一个增益可变的第二电流镜，第二电流镜的增益由一个第二控制信号及一个第三控制信号决定。在第二控制信号及第三控制信号使开关746、747中的至少一个导通、一个第四控制信号使开关748不导通的期间，选定电流依续经元件741、742所形成的第一电流镜及元件743～747所形成的第二电流镜放大后产生一个注入双极型晶体管5的基极的驱动电流，以使双极型晶体管5导通，而在第二控制信号及第三控制信号使开关746、747都不导通、第四控制信号使开关748导通的期间，双极型晶体管5的基极被拉至地电压，以使双极型晶体管5不导通。
参阅图4至图7，本实施例切换电源转换装置的操作可以分为五个阶段，分别是第一阶段I、第二阶段II、第三阶段III、第四阶段IV及第五阶段V，其中，第二阶段II、第三阶段III、第四阶段IV及第五阶段V形成一个切换周期。在图7中，第一控制信号至第四控制信号中的每一个在高电平表示开关753、746～748中相对应的那个导通，在低电平表示开关753、746～748中相对应的那个不导通，选择信号在高电平表示第一电流被产生以作为选定电流，在低电平表示第二电流被产生以作为选定电流。
第一阶段I
在开关753、748导通、开关746、747不导通的期间，双极型晶体管5的基极被拉至地电压，双极型晶体管5不导通，第二电流源751产生电流，使得输入电压如公式(1)所示，输入电压经模拟至数字转换单元754转换成数字输出后储存在存储单元755中：
VIN=ISET×(RSET+RCS)，           公式(1)
其中，VIN是输入电压，ISET是第二电流源751所产生的电流，RSET是设定电阻752的阻值，RCS是电流感测电阻6的阻值。
在应用时，设计者可以根据所选用的双极型晶体管5的共射极电流增益（common-emitter current gain）来决定设定电阻752的阻值，当双极型晶体管5的共射极电流增益较大时，设定电阻752的阻值需较小，从而数字输出较小，元件725、726所形成的电流镜的增益较小，当双极型晶体管5的共射极电流增益较小时，设定电阻752的阻值需较大，从而数字输出较大，元件725、726所形成的电流镜的增益较大。
第二阶段II
在开关748导通、开关753、746、747不导通的期间，双极型晶体管5的基极被拉至地电压，双极型晶体管5不导通。
换句话说，在此阶段中是通过开关748所形成的一个第一电阻性连接供应一个预设电压（也就是地电压）到双极型晶体管5的基极，以使双极型晶体管5不导通。值得注意的是，在其它实施例中，预设电压可以不同于地电压，只要足以使双极型晶体管5不导通就可以。
第三阶段III
在开关746、747导通、开关753、748不导通、第一电流被产生以作为选定电流的期间，驱动电流被产生，如公式(2)所示，是固定的，以使双极型晶体管5转为导通：
IDRIVE=I1×K1×K2，           公式(2)
其中，IDRIVE是驱动电流，I1是第一电流，K1是元件741、742所形成的第一电流镜的增益，K2是元件743～747所形成的第二电流镜的增益。
换句话说，在此阶段中是供应固定的电流作为驱动电流到双极型晶体管5的基极，以使双极型晶体管5导通。值得注意的是，在此阶段中驱动电流较大能减少双极型晶体管5的导通延迟（turn-on delay）。
第四阶段IV
在开关746、747导通、开关753、748不导通、第二电流被产生以作为选定电流的期间，双极型晶体管5导通，电流感测电阻6根据流经双极型晶体管5的导通电流在其第二端产生一个感测电压，感测电压如公式(3)所示，设定电阻752没有电流流过，输入电压相同于感测电压，第二电流如公式(4)所示，驱动电流被产生，如公式(5)所示：
VCS=-(IC×RCS)，          公式(3)
I2=-VCS÷R1×K3=IC×RCS÷R1×K3，         公式(4)
IDRIVE=I2×K1×K2=IC×RCS÷R1×K3×K1×K2，         公式(5)
其中，VCS是感测电压，IC是流经双极型晶体管5的导通电流，I2是第二电流，R1是电阻723的阻值，K3是元件725、726所形成的电流镜的增益。由公式(5)可知，在此阶段中驱动电流正比于流经双极型晶体管5的导通电流。
换句话说，在此阶段中是供应与在第三阶段III中所供应的电流同向的电流作为驱动电流到双极型晶体管5的基极，在此阶段中所供应的驱动电流正比于流经双极型晶体管5的导通电流。
第五阶段V
在开关747导通、开关753、746、748不导通、第二电流被产生以作为选定电流的期间，双极型晶体管5导通，电流感测电阻6根据流经双极型晶体管5的导通电流在其第二端产生感测电压，感测电压如公式(3)所示，设定电阻752没有电流流过，输入电压相同于感测电压，第二电流如公式(4)所示，驱动电流被产生，如公式(5)所示。所以，在此阶段中驱动电流正比于流经双极型晶体管5的导通电流。
由于元件743～747所形成的第二电流镜在此阶段中的增益小于在第四阶段IV中的增益，所以在此阶段中驱动电流虽然仍正比于流经双极型晶体管5的电流，但是比在第四阶段IV中驱动电流的峰值小，这导致累积在双极型晶体管5的基极的电荷经由双极型晶体管5被释放，避免双极型晶体管5在下一阶段中过长的不导通延迟（turn-offdelay）。
换句话说，在此阶段中是供应与在第三阶段III中所供应的电流同向的电流作为驱动电流到双极型晶体管5的基极，在此阶段中所供应的驱动电流正比于流经双极型晶体管5的导通电流，在此阶段中所供应的驱动电流对流经双极型晶体管5的导通电流的增益小于在第四阶段IV中所供应的驱动电流对流经双极型晶体管5的导通电流的增益。
在本实施例中，由于在第四阶段IV中根据第二电流被产生的驱动电流正比于双极型晶体管5的导通电流，相较于现有的切换电源转换装置采用定电流驱动方式，本实施例切换电源转换装置可以减少电力浪费，确实能达成本发明的目的。
第二较佳实施例
参阅图4、图5、图8与图9，本发明切换电源转换装置的第二较佳实施例与第一较佳实施例相似，不同的地方在于：(1)以电流源745’取代P型金氧半场效晶体管745（见图6）；及(2)在第三阶段III至第五阶段V中的操作。
第三阶段III
在开关746导通、开关753、747、748不导通、第一电流被产生以作为选定电流的期间，驱动电流被产生，如公式(7)所示，是固定的，以使双极型晶体管5转为导通：
IDRIVE=I1×K1×K2’，          公式(7)
其中，K2’是元件743、744所形成的第二电流镜的增益。
第四阶段IV
在开关746导通、开关753、747、748不导通、第二电流被产生以作为选定电流的期间，双极型晶体管5导通，电流感测电阻6根据流经双极型晶体管5的导通电流在其第二端产生感测电压，感测电压如公式(3)所示，设定电阻752没有电流流过，输入电压相同于感测电压，第二电流如公式(4)所示，驱动电流被产生，如公式(8)所示：
IDRIVE=I2×K1×K2’=IC×RCS÷R1×K3×K1×K2’，      公式(8)
由公式(8)可知，在此阶段中驱动电流正比于流经双极型晶体管5的导通电流。
第五阶段V
在开关747导通、开关753、746、748不导通的期间，双极型晶体管5导通，驱动电流被产生，相同于电流源745’所产生的电流，是固定的。较佳地，在此阶段中驱动电流比在第四阶段IV中驱动电流的峰值小，这导致累积在双极型晶体管5的基极的电荷经由双极型晶体管5被释放，避免双极型晶体管5在下一阶段中过长的不导通延迟（turn-off delay）。
换句话说，在此阶段中是供应与在第三阶段III中所供应的电流同向的电流作为驱动电流到双极型晶体管5的基极，在此阶段中所供应的驱动电流是固定的，且小于在第四阶段IV中所供应的驱动电流的峰值。
第三较佳实施例
参阅图4、图5、图10与图11，本发明切换电源转换装置的第三较佳实施例与第一较佳实施例相似，不同的地方在于：(1)省略了P型金氧半场效晶体管745（见图6）；(2)开关747’被设置在另一个位置；及(3)在第一阶段I至第五阶段V中的操作。
第一阶段I
在开关753、747’、748导通、开关746不导通的期间，双极型晶体管5的基极被拉至地电压，双极型晶体管5不导通，第二电流源751产生电流，使得输入电压如公式(1)所示，输入电压经模拟至数字转换单元754转换成数字输出后储存在存储单元755中。
第二阶段II
在开关747’、748导通、开关753、746不导通的期间，双极型晶体管5的基极被拉至地电压，双极型晶体管5不导通。
第三阶段III
在开关746导通、开关753、747’、748不导通、第一电流被产生以作为选定电流的期间，驱动电流被产生，如公式(7)所示，是固定的，以使双极型晶体管5转为导通。
第四阶段IV
在开关746导通、开关753、747’、748不导通、第二电流被选择的期间，双极型晶体管5导通，电流感测电阻6根据流经双极型晶体管5的导通电流在其第二端产生感测电压，感测电压如公式(3)所示，设定电阻752没有电流流过，输入电压相同于感测电压，第二电流如公式(4)所示，驱动电流被产生，如公式(8)所示。所以，在此阶段中驱动电流正比于流经双极型晶体管5的电流。
第五阶段V
在开关747’导通、开关753、746、748不导通的期间，双极型晶体管5导通，累积在双极型晶体管5的基极的电荷经由双极型晶体管5及开关747’被释放，这能避免双极型晶体管5在下一阶段中过长的不导通延迟（turn-off delay）。较佳地，开关747’的导通电阻值大于开关748的导通电阻值。
换句话说，在此阶段中是通过开关747’所形成的一个第二电阻性连接供应预设电压（也就是地电压）到双极型晶体管5的基极，开关747’所形成的第二电阻性连接的阻值大于开关748所形成的第一电阻性连接的阻值。
第四较佳实施例
参阅图4、图5、图11与图12，本发明切换电源转换装置的第四较佳实施例与第三较佳实施例相似，不同的地方在于：(1)以电流源747”取代开关747’（见图10），在图11中，第三控制信号在高电平表示电流源747”被致能以产生一个控制电流，在低电平表示电流源747”被禁能而不产生控制电流；及(2)在第五阶段V中，电流源747”从双极型晶体管5的基极所汲取的控制电流是固定的，换句话说，在此阶段中是供应与在第三阶段III中所供应的驱动电流反向的控制电流到该双极型晶体管的基极，在此阶段中所供应的控制电流是固定的。
值得注意的是，在其它实施例中，切换电源转换装置可以换成其它类型的切换电源转换装置，例如正向式（forward）切换电源转换装置、降压式（buck）切换电源转换装置、升压式（boost）切换电源转换装置或升降压式（buck-boost）切换电源转换装置，双极型晶体管5可以换成pnp双极型晶体管，本领域中具有通常知识者可以根据以上说明推知如何修改以配合采用其它类型的切换电源转换装置或pnp双极型晶体管的情况，因此将不多加说明。另外，电流产生模块72可以改为直接电连接到电流感测电阻6的第二端，此时，设定电阻752的第一端接地。

Claims (15)

1.一种切换电源转换装置，包含：
一个双极型晶体管，其在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递；其特征在于：该切换电源转换装置还包含：
一个电流感测电阻，电连接到该双极型晶体管，根据流经该双极型晶体管的导通电流产生一个感测电压；及
一个切换控制器，包括：
一个第一电流源，可操作以产生一个第一电流；
一个电流产生模块，电连接到该电流感测电阻，可操作以根据该感测电压产生一个正比于流经该双极型晶体管的导通电流的第二电流；
一个多工模块，电连接到该第一电流源及该电流产生模块，选择该第一电流源及该电流产生模块中的一个产生相对应的电流作为一个选定电流；及
一个驱动模块，电连接到该多工模块及该双极型晶体管，驱动该双极型晶体管在导通与不导通间切换，根据该选定电流供应一个正比于该选定电流的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通。
2.根据权利要求1所述的切换电源转换装置，其特征在于：该电流产生模块的该第二电流对该感测电压的增益是可变的。
3.根据权利要求2所述的切换电源转换装置，其特征在于：该切换控制器还包括一个增益决定模块，该增益决定模块包括：
一个第二电流源，可操作以产生电流；
一个设定电阻；
一个开关，电连接在该第二电流源及该设定电阻间，在导通与不导通间切换，使得该第二电流源在该开关导通时产生电流；
一个模拟至数字转换单元，电连接到该设定电阻与该开关间的一个共同接点，在该开关导通时，对该设定电阻与该开关间的该共同接点上的电压进行模拟至数字转换，以产生一个数字输出；及
一个存储单元，电连接到该模拟至数字转换单元及该电流产生模块，在该开关导通时，存入该模拟至数字转换单元所产生的该数字输出，该存储单元所储存的该数字输出相关于该电流产生模块的该第二电流对该感测电压的增益。
4.根据权利要求3所述的切换电源转换装置，其特征在于：该设定电阻电连接在该电流感测电阻与该电流产生模块间，该设定电阻与该开关间的该共同接点是电连接到该电流产生模块。
5.根据权利要求1所述的切换电源转换装置，其特征在于：该驱动模块根据该选定电流所供应的该驱动电流对该选定电流的增益是可变的。
6.根据权利要求1所述的切换电源转换装置，其特征在于：该驱动模块还供应一个固定的且与根据该选定电流所供应的该驱动电流同向的驱动电流到该双极型晶体管。
7.根据权利要求1所述的切换电源转换装置，其特征在于：该驱动模块还供应一个固定的且与根据该选定电流所供应的该驱动电流反向的控制电流到该双极型晶体管。
8.根据权利要求1所述的切换电源转换装置，其特征在于：该驱动模块还通过一个第一电阻性连接供应一个预设电压到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管不导通。
9.根据权利要求8所述的切换电源转换装置，其特征在于：该驱动模块还通过一个第二电阻性连接供应该预设电压到该双极型晶体管，该第二电阻性连接的阻值大于该第一电阻性连接的阻值。
10.一种切换控制器，运用于一个切换电源转换装置，该切换电源转换装置包括一个双极型晶体管及一个电流感测电阻，该双极型晶体管在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递，该电流感测电阻电连接到该双极型晶体管，感测流经该双极型晶体管的导通电流以产生一个感测电压，该切换控制器的特征在于包含：
一个电流源，可操作以产生一个第一电流；
一个电流产生模块，电连接到该电流感测电阻，可操作以根据该感测电压产生一个正比于流经该双极型晶体管的导通电流的第二电流；
一个多工模块，电连接到该电流源及该电流产生模块，选择该电流源及该电流产生模块中的一个产生相对应的电流作为一个选定电流；及
一个驱动模块，电连接到该多工模块及该双极型晶体管，驱动该双极型晶体管在导通与不导通间切换，根据该选定电流供应一个正比于该选定电流的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通。
11.一种驱动方法，运用于一个切换电源转换装置，该切换电源转换装置包括一个双极型晶体管，该双极型晶体管在导通与不导通间的切换相关于该切换电源转换装置的能量传递，该驱动方法的特征在于包含以下步骤：
(A)通过一个第一电阻性连接供应一个预设电压到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管不导通；
(B)供应一个固定的驱动电流到该双极型晶体管，以使该双极型晶体管导通；及
(C)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(C)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，且正比于流经该双极型晶体管的导通电流。
12.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于还包含以下步骤：
(D)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，且正比于流经该双极型晶体管的导通电流，步骤(D)所供应的该驱动电流对流经该双极型晶体管的导通电流的增益小于步骤(C)所供应的该驱动电流对流经该双极型晶体管的导通电流的增益。
13.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于还包含以下步骤：
(D)供应一个驱动电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该驱动电流与步骤(B)所供应的该驱动电流同向，是固定的，且小于步骤(C)所供应的该驱动电流的峰值。
14.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于还包含以下步骤：
(D)通过一个第二电阻性连接供应该预设电压到该双极型晶体管，该第二电阻性连接的阻值大于该第一电阻性连接的阻值。
15.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于其还包含以下步骤：
(D)供应一个控制电流到该双极型晶体管，步骤(D)所供应的该控制电流与步骤(B)所供应的该驱动电流反向，且是固定的。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108462378A (zh) * 2018-03-15 2018-08-28 深圳市芯茂微电子有限公司 一种自适应bjt驱动电路

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621050B2 (en) * 2013-05-31 2017-04-11 Power Integrations, Inc. Storage time control
CN105553234B (zh) * 2014-10-31 2018-07-20 华润矽威科技（上海）有限公司 一种驱动电路及其应用的反激式ac-dc转换器
US9525333B1 (en) 2015-06-05 2016-12-20 Power Integrations Limited BJT driver with dynamic adjustment of storage time versus input line voltage variations
US20170179834A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-22 Richtek Technology Corporation Power converter and switch control module therein
TWI783365B (zh) * 2020-07-03 2022-11-11 立錡科技股份有限公司 返馳式轉換器及其切換控制電路與控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004173459A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Toko Inc インバータ回路
US6944034B1 (en) * 2003-06-30 2005-09-13 Iwatt Inc. System and method for input current shaping in a power converter
CN101154888A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 立锜科技股份有限公司 切换式电源供应器及其控制电路与方法
CN101989755A (zh) * 2009-07-30 2011-03-23 立锜科技股份有限公司 混成式充电器及其控制电路和方法
CN102017377A (zh) * 2007-09-28 2011-04-13 艾沃特有限公司 开关功率转换器的开关晶体管的动态驱动

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2448761A (en) * 2007-04-27 2008-10-29 Cambridge Semiconductor Ltd Protecting a power converter switch
CN102843124B (zh) * 2011-06-20 2015-03-11 昂宝电子（上海）有限公司 通过调节基极电流来驱动双极结型晶体管的系统和方法
US9071147B2 (en) * 2013-02-19 2015-06-30 Dialog Semiconductor Inc. Average input current estimation based on primary side current sense

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004173459A (ja) * 2002-11-22 2004-06-17 Toko Inc インバータ回路
US6944034B1 (en) * 2003-06-30 2005-09-13 Iwatt Inc. System and method for input current shaping in a power converter
CN101154888A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 立锜科技股份有限公司 切换式电源供应器及其控制电路与方法
CN102017377A (zh) * 2007-09-28 2011-04-13 艾沃特有限公司 开关功率转换器的开关晶体管的动态驱动
CN101989755A (zh) * 2009-07-30 2011-03-23 立锜科技股份有限公司 混成式充电器及其控制电路和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108462378A (zh) * 2018-03-15 2018-08-28 深圳市芯茂微电子有限公司 一种自适应bjt驱动电路

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