TWI858945B - 電源轉換器及其回授控制方法 - Google Patents

Abstract

一種電源轉換器包括初級側電路、初級側控制器、初級側繞組電路、次級側電路、次級側控制器及第一光耦合器。初級側控制器依據第一回授訊號產生第一控制訊號，且初級側繞組電路提供一第二回授訊號。次級側控制器依據直流輸出訊號產生第一回授訊號，且第一光耦合器將第一回授訊號提供至初級側控制器。初級側控制器依據第一回授訊號提供第一控制訊號控制初級側電路，且當初級側控制器得知電源轉換器的輸出電流低於電流閾值時，初級側控制器依據第二回授訊號產生第一控制訊號。

Description

電源轉換器及其回授控制方法

本發明係有關一種電源轉換器及其回授控制方法，尤指一種具有降低損耗控制的電源轉換器及其回授控制方法。

隨著資訊產業的快速發展，電源轉換器已扮演著不可或缺的角色。電源轉換器一般會使用隔離式轉換器，以對電源轉換器的輸入端與輸出端進行電氣隔離，避免輸入電源的異常而影響到後端所耦接的負載。在電源轉換器的基本電路上，因應高效能大功率(瓦數)的發展，所以衍生許多效能改善的電路，尤其在現今的電子電路發展越來越注重功耗及效率的情況下，在電源轉換器要進一步提升效能，則必須進一步地降低電源轉換器的功率消耗。

然而，傳統電源轉換器在輕載或無載的條件下，通常為了降低電源轉換器的損耗，使用了降低初級側控制器的工作頻率的操作方法，甚至進入突發模式(Burst Mode)來盡可能地降低初級側控制器的操作時段。但上述操作方法仍然需要通過偵測次級側的回授來確認輸出電源是否符合需求，因此次級側的電路、控制器等元件仍然被迫需要持續的運作，以避免因未持續地對輸出電源進行偵測而導致無法對輸出電源進行良好的控制。

然而，由於針對電源轉換的技術領域中，電源轉換器必須具備節能低耗的特點越來越獲得重視，因此如何設計出一種電源轉換器及其回授控制方法，以通過改變電源轉換器的回授方式來降低電源轉換器操作於輕載或無載時的功耗，乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。

為了解決上述問題，本發明係提供一種具有降低損耗控制的電源轉換器，以克服習知技術的問題。因此，本發明電源轉換器包括初級側電路、初級側控制器、初級側繞組電路、次級側電路、次級側控制器及第一光耦合器。初級側控制器耦接初級側電路，且依據第一回授訊號產生第一控制訊號。初級側繞組電路耦接初級側控制器，且提供第二回授訊號。次級側控制器耦接次級側電路，且依據直流輸出訊號產生第一回授訊號。第一光耦合器耦接次級側控制器與初級側控制器，以將第一回授訊號提供至初級側控制器。其中，初級側控制器依據第一回授訊號提供第一控制訊號控制初級側電路，且當初級側控制器得知電源轉換器的輸出電流低於電流閾值時，初級側控制器依據第二回授訊號產生第一控制訊號。

為了解決上述問題，本發明係提供一種電源轉換器的回授控制方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明的電源轉換器包括初級側電路、初級側控制器、初級側繞組電路、次級側控制器及第一光耦合器，且回授控制方法包括下列步驟：(a)次級側控制器依據電源轉換器的直流輸出訊號產生第一回授訊號，且通過第一光耦合器提供第一回授訊號至初級側控制器。初級側繞組電路提供相應於直流輸出訊號的第二回授訊號至初級側控制器。初級側控制器依據第一回授訊號產生第一控制訊號，以通過第一控制訊號控制初級側電路。當初級側控制器得知電源轉換器的輸出電流低於電流閾值時，依據第二回授訊號產生第一控制訊號。

本發明之主要目的及功效在於，當初級側控制器得知電源轉換器的輸出電流低於電流閾值時，初級側控制器改由初級側繞組電路接收相應於輔助電壓的第二回授訊號，以使初級側控制器基於第二回授訊號產生控制初級側電路的第一控制訊號，進而維持輸出電源的穩定。藉此，可使電源轉換器可通過改變回授的方式來降低電源轉換器的功耗。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：

請參閱圖1A為本發明具有降低損耗控制的電源轉換器的電路方塊圖。電源轉換器100接收輸入電源Pin，且耦接負載200，以轉換輸入電源Pin為輸出電源Po來對負載200供電。電源轉換器100可以為隔離式轉換電路(例如但不限於返馳式、順向式等電路)，且電源轉換器100包括初級側控制器1、初級側電路2、初級側繞組電路3、次級側電路4、次級側控制器5及第一光耦合器6。初級側控制器1可通過例如但不限於，耦接前級電路(圖未示)或耦接輸入源方式來接收輸入電源Pin。初級側控制器1耦接初級側電路2，且依據第一回授訊號Sfb1產生第一控制訊號Sc1來控制初級側電路2。次級側電路4的一端耦合初級側電路2，且另一端耦接負載200，以提供輸出電源Po對負載200供電。次級側控制器5耦接次級側電路4，且依據相應於輸出電源Po的直流輸出訊號So產生第一回授訊號Sfb1。第一光耦合器6耦接次級側控制器5與初級側控制器1，以將第一回授訊號Sfb1提供至初級側控制器1。初級側繞組電路3耦接初級側控制器1，且提供輔助電壓Vaux對初級側控制器1供電。值得一提，於一實施例中，本文中所述的「電源」可指為電壓、電流及功率的至少其中一者。例如但不限於，所述「輸出電源Po」可以指為輸出電壓、輸出電流及輸出功率的至少其中一者。因此，所述「相應於輸出電源Po的直流輸出訊號So」，即可以表示為直流輸出訊號So可相應於輸出電壓、輸出電流及輸出功率的至少其中一者，依此類推，在此不再加以贅述。

當電源轉換器100收到輸入電源Pin時，初級側控制器1基於輸入電源Pin而進行高壓啟動，且於高壓啟動後，開始提供第一控制訊號Sc1至初級側電路2，使初級側電路2將輸入電源Pin的能量進行轉換。然後，初級側電路2將轉換後的能量耦合至初級側繞組電路3，使初級側繞組電路3提供輔助電壓Vaux至初級側控制器1，以完成初級側控制器1的啟動(即初級側控制器1的電力由輔助電壓Vaux供應，而不再是由輸入電源Pin供應)。初級側電路2也將轉換後的能量耦合至次級側電路4，且次級側控制器5通過接收耦合至次級側電路4的能量而運作，且通過控制次級側電路4而將耦合至次級側電路4的能量轉換為輸出電源Po。次級側控制器5還依據相應於輸出電源Po的直流輸出訊號So產生第一回授訊號Sfb1，且通過第一光耦合器6將第一回授訊號Sfb1傳輸至初級側控制器1，使初級側控制器1基於第一回授訊號Sfb1調整控制初級側電路2的第一控制訊號Sc1，以通過調整第一控制訊號Sc1控制電源轉換器100可提供穩定的輸出電源Po。

舉例而言，假設輸出電源Po由5V、3A改變成 5V、1A，則初級側電路2傳遞到次級側電路4的能量過剩，流過第一光耦合器6的光耦二極體6A的電流Ic變大，即可使光耦二極體6A發光變強，使得初級側控制器1所收到的電壓被拉低，以通知初級側控制器1減少傳遞到次級側電路4的能量。反之，當輸出電源Po由5V、1A改變成5V、3A，則初級側電路2傳遞到次級側的能量不足，流過光耦二極體6A的電流Ic變小，即可使光耦二極體6A發光變弱，使得初級側控制器1所收到的電壓被拉低，以通知初級側控制器1增加傳遞到次級側電路4的能量。因此，當電源轉換器100收到輸入電源Pin後，電源轉換器100會啟動初級側控制器1與次級側控制器5來進行常規的回授控制，並提供常規的輸出電源Po。

本揭露為了降低電源轉換器100操作於輕載或無載時的功耗，因此本揭露的電源轉換器100操作於輕載時，會改變電源轉換器100的回授方式。具體而言，在電源轉換器100接收輸入電源Pin而使初級側控制器1與次級側控制器5正常啟動後，次級側控制器5會至少提供一次或一小時段(例如但不限於，3~5μs)的第一回授訊號Sfb1至初級側控制器1(即常規的回授控制)。在此之後，當初級側控制器1得知電源轉換器100的輸出電流Io低於電流閾值時，代表電源轉換器100操作於輕載或無載，且電源轉換器100可通過改變回授的方式來降低電源轉換器100的功耗。由於輔助電壓Vaux與輸出電源Po具有線性關係，因此當電源轉換器100操作於輕載或無載時，初級側控制器1可由初級側繞組電路3接收相應於輔助電壓Vaux的第二回授訊號Sfb2，以使初級側控制器1基於第二回授訊號Sfb2產生第一控制訊號Sc1。值得一提，於一實施例中，本揭露係可包括多種初級側控制器1得知電源轉換器100操作於輕載或無載的回授控制方式，其於後文會有更進一步的描述，在此不再加以贅述。

另外一方面，當輸出電流Io低於該電流閾值時，次級側控制器5可選擇性地進入休眠狀態或關閉狀態。如此，即可禁用第一光耦合器6而避免第一光耦合器6於電源轉換器100操作於輕載或無載時的電力消耗，且同時可節省次級側控制器5於電源轉換器100操作於輕載或無載時的電力消耗。其中，所述休眠狀態所指的是次級側控制器5禁能無需使用的接腳(例如但不限於，耦接第一光耦合器6的接腳，耦接次級側電路4而接收直流輸出訊號So的接腳，及/或偵測電壓、電流訊號的接腳等)。所述關閉狀態所指的是次級側控制器5僅剩餘接收電力的接腳及其可通過導通/關斷而將電力提供至次級側控制器5內部的開關(圖未示)，除此之外，次級側控制器5內部的所有元件不運作而致使次級側控制器5暫時關閉。

值得一提，於一實施例中，當初級側控制器1改接收第二回授訊號Sfb2時，初級側控制器1可禁能耦接第一光耦合器6的接腳，以節省初級側控制器1的電力消耗。此外，於一實施例中，在電源轉換器100未操作於輕載或無載時，初級側控制器1可選擇性的啟用或禁用接收第二回授訊號Sfb2的接腳。當接收第二回授訊號Sfb2的接腳啟用時，初級側控制器1可通過第二回授訊號Sfb2監測輸出電源Po。反之，當接收第二回授訊號Sfb2的接腳禁能時，可節省初級側控制器1的電力消耗。

請參閱圖1B為本發明具有降低損耗控制的電源轉換器的細部電路方塊圖，復配合參閱圖1A。初級側電路2包括交流轉直流電路22與初級側線圈24，且次級側電路4包括次級側線圈42與整流濾波電路44。初級側線圈24耦合次級側線圈42，以形成隔離變壓器。交流轉直流電路22接收輸入電源Pin，且耦接初級側線圈24。交流轉直流電路22包括至少一功率開關SW，且初級側控制器1通過第一控制訊號Sc1控制功率開關SW，以將輸入電源Pin進行轉換，且通過初級側線圈24將所轉換的能量通過耦和的方式提供出去。次級側線圈42耦合初級側線圈24，且整流濾波電路44耦接次級側線圈42與次級側控制器5。次級側控制器5通過控制整流濾波電路44，將初級側線圈24耦合至次級側線圈42的能量進行整流濾波，以產生輸出電源Po。

初級側繞組電路3包括輔助繞組32、分壓電路R1、R2及二極體D，且輔助繞組32耦合初級側線圈24。分壓電路R1、R2並聯輔助繞組32，且包括串聯的第一電阻R1與第二電阻R2。初級側控制器1的初級側回授端FBp耦接第一電阻R1與第二電阻R2之間，且當輔助繞組32收到由初級側線圈24耦合而來的輔助電壓Vaux時，分壓電路R1、R2將輔助電壓Vaux進行分壓而於第一電阻R1與第二電阻R2之間的節點產生第二回授訊號Sfb2，以將第二回授訊號Sfb2提供至初級側控制器1的初級側回授端FBp。二極體D耦接第一電阻R1與初級側控制器1的電源端VDD，且輔助電壓Vaux通過二極體D的逆偏而防止負電壓傳送至初級側控制器1的電源端VDD。

請參閱圖2A為本揭露電源轉換器的回授控制的第一實施方式的電路方塊圖、圖2B為本揭露電源轉換器的回授控制的第一實施方式的訊號波形圖，復配合參閱圖1A~1B。在圖2A中，電源轉換器100更包括電流偵測電路72，且電流偵測電路72耦接整流濾波電路44與次級側控制器5。當整流濾波電路44提供輸出電源Po時，電流偵測電路72偵測整流濾波電路44與負載200之間路徑上的輸出電流Io而相應地提供電流訊號Si。次級側控制器5接收電流訊號Si，且依據電流訊號Si判斷輸出電流Io是否低於電流閾值。

當次級側控制器5依據電流訊號Si判斷輸出電流Io低於電流閾值時，次級側控制器5通過調整例如但不限於，流過光耦二極體6A的電流Ic，以傳送例如但不限於，如圖2B所示連續脈波(或特定訊號)的第一回授訊號Sfb1來通知初級側控制器1。次級側控制器5於傳送連續脈波(或特定訊號)的第一回授訊號Sfb1後則進入休眠狀態或關閉狀態，且同時禁用第一光耦合器6。當初級側控制器1收到如圖2B所示連續脈波(或特定訊號)的第一回授訊號Sfb1時，初級側控制器1則改由初級側回授端FBp接收第二回授訊號Sfb2，以依據第二回授訊號Sfb2調整第一控制訊號Sc1。

反之，當次級側控制器5依據電流訊號Si判斷輸出電流Io未低於電流閾值，或由低於電流閾值提升至高於電流閾值時，則次級側控制器5與第一光耦合器6進入啟用狀態，以依據輸出電源Po而相應地提供第一回授訊號Sfb1，使初級側控制器1可基於第一回授訊號Sfb1調整第一控制訊號Sc1。其中，次級側控制器5由休眠狀態或關閉狀態返回啟用狀態時，次級側控制器5也可傳送相似於圖2B的連續脈波(或特定訊號)的第一回授訊號Sfb1通知初級側控制器1，使初級側控制器1進行相應的控制(例如但不限於，禁用初級側回授端FBp)。

請參閱圖3A為本揭露電源轉換器的回授控制的第二實施方式的電路方塊圖、圖3B為本揭露電源轉換器的回授控制的第二實施方式的訊號波形圖，復配合參閱圖1A~2B。在圖3A中，外部裝置(例如但不限於，負載200、系統端等外部或上位裝置)提供外部訊號Se至次級側控制器5(例如但不限於，提供至次級側控制器5的CC/ID 接腳)，以通知次級側控制器5需進入低損耗模式。然後，次級側控制器5通過如圖3B所示連續脈波(或特定訊號)的第一回授訊號Sfb1通知初級側控制器1，使初級側控制器1改由初級側回授端FBp接收第二回授訊號Sfb2。值得一提，後續初級側控制器1與次級側控制器5的操作方式及訊號波形可相似於圖2A~2B，在此不再加以贅述。

請參閱圖4A為本揭露電源轉換器的回授控制的第三實施方式的電路方塊圖、圖4B為本揭露電源轉換器的回授控制的第三實施方式的訊號波形圖，復配合參閱圖1A~3B。在圖4A中，電源轉換器100更包括周期偵測電路74，且周期偵測電路74耦接次級側線圈42、整流濾波電路44及次級側控制器5之間。當次級側線圈42收到由初級側線圈24耦合而來的能量時，周期偵測電路74偵測次級側線圈42的次級側電壓Vs的電壓導通週期而相應地提供週期訊號Sd。次級側控制器5接收週期訊號Sd，且依據週期訊號Sd判斷輸出電流Io是否低於電流閾值。進一步而言，由於在某些電源轉換器次級100中，側線圈42的次級側電壓Vs的電壓導通週期與輸出電流Io的大小可呈現性關係。當輸出電流Io越大時，次級側線圈42的次級側電壓Vs的電壓導通週期越大，反之則越小。因此，次級側控制器5可依據週期訊號Sd判斷輸出電流Io是否低於電流閾值。值得一提，圖4A~4B的後續初級側控制器1與次級側控制器5的操作方式及訊號波形可相似於圖2A~2B，在此不再加以贅述。

請參閱圖5A為本揭露電源轉換器的回授控制的第四實施方式的電路方塊圖、圖5B為本揭露電源轉換器的回授控制的第四實施方式的訊號波形圖，復配合參閱圖1A~4B。圖5A~5B與圖4A和4B的差異在於，圖4A的周期偵測電路74可替換為頻率偵測電路76。頻率偵測電路76偵測次級側線圈42的次級側電壓Vs的電壓切換頻率而相應地提供頻率訊號Sf。次級側控制器5接收頻率訊號Sf，且依據頻率訊號Sf判斷輸出電流Io是否低於電流閾值。進一步而言，由於在某些電源轉換器次級100中，次級側線圈42的次級側電壓Vs的電壓切換頻率與輸出電流Io的大小可呈現性關係。當輸出電流Io越大時，次級側線圈42的次級側電壓Vs的電壓切換頻率越大，反之則越小。因此，次級側控制器5可依據頻率訊號Sf判斷輸出電流Io是否低於電流閾值。值得一提，圖5A~5B的初級側控制器1與次級側控制器5的操作方式及訊號波形可相似於圖2A~2B，在此不再加以贅述。

請參閱圖6A為本揭露電源轉換器的回授控制的第五實施方式的電路方塊圖、圖6B為本揭露電源轉換器的回授控制的第五實施方式的訊號波形圖，復配合參閱圖1A~5B。在圖6A中，電源轉換器100更包括脈波偵測電路78，且脈波偵測電路78耦接次級側線圈42、整流濾波電路44及次級側控制器5之間。功率開關SW例如但不限於，可耦接初級側線圈24與該初級側控制器1。當初級側控制器1通過第一回授訊號Sfb1或第二回授訊號Sfb2的電壓準位得知輸出電流Io低於電流閾值時，代表電源轉換器100操作於輕載或無載，且電源轉換器100可通過改變回授的方式來降低電源轉換器100的功耗。

因此，初級側控制器1通過第一控制訊號Sc1控制功率開關SW產生如圖6B所示的特定脈波，且初級側控制器1改由初級側回授端FBp接收第二回授訊號Sfb2而產生第一控制訊號Sc1。進一步而言，初級側控制器1可將脈波訊號Sp附加於第一控制訊號Sc1，以控制功率開關SW產生具有特定頻率或特定週期的特定脈波。其中，所述特定頻率、特定週期不同於第一控制訊號Sc1的工作頻率、工作週期，使第一控制訊號Sc1的工作頻率、工作週期於某一個時段(例如但不限於1µs之間)產生變化。脈波偵測電路78通過次級側線圈42接收相應於第一控制訊號Sc1的次級側電壓Vs，以依據特定脈波而相應地提供偵測訊號Ss。次級側控制器5收到偵測訊號Ss後，則進入休眠狀態或關閉狀態，且同時禁用第一光耦合器6。

反之，當初級側控制器1通過第一回授訊號Sfb1或第二回授訊號Sfb2的電壓準位判斷輸出電流Io未低於電流閾值，或由低於電流閾值提升至高於電流閾值時，初級側控制器1可通過第一控制訊號Sc1控制功率開關SW產生相似於圖6B所示的特定脈波，使次級側控制器5收到相應的偵測訊號Ss後進入啟用狀態而啟用第一光耦合器6，且初級側控制器1改接收由第一光耦合器6提供的第一回授訊號Sfb1。

請參閱圖7為本揭露電源轉換器的回授控制的第六實施方式的電路方塊圖，復配合參閱圖1A~6B。在圖7中，電源轉換器100更包括第二光耦合器8，且第二光耦合器8耦接初級側控制器1與次級側控制器5。當初級側控制器1通過第一回授訊號Sfb1或第二回授訊號Sfb2的電壓準位得知輸出電流Io低於電流閾值時，代表電源轉換器100操作於輕載或無載，且電源轉換器100可通過改變回授的方式來降低電源轉換器100的功耗。

因此，初級側控制器1提供第二控制訊號Sc2至第二光耦合器8(例如但不限於控制流過第二光耦合器8的光耦二極體的電流為0)，且初級側控制器1改由初級側回授端FBp接收第二回授訊號Sfb2而產生第一控制訊號Sc1。第二光耦合器8將第二控制訊號Sc2耦合至次級側控制器5的訊號接收端FBs，且當訊號接收端FBs收到第二控制訊號Sc2後，則進入休眠狀態或關閉狀態，且同時禁用第一光耦合器6。以流過第二光耦合器8的光耦二極體的電流為0為例，訊號接收端FBs所收到的電壓呈高準位，致使次級側控制器5據以進入休眠狀態或關閉狀態。

反之，當初級側控制器1通過第一回授訊號Sfb1或第二回授訊號Sfb2的電壓準位判斷輸出電流Io未低於電流閾值，或由低於電流閾值提升至高於電流閾值時，初級側控制器1可通過第二光耦合器8提供第二控制訊號Sc2至次級側控制器5的訊號接收端FBs，使次級側控制器5進入啟用狀態而啟用第一光耦合器6，且初級側控制器1改接收由第一光耦合器6提供的第一回授訊號Sfb1。值得一提，於一實施例中，雖然第一光耦合器6的輸入端與輸出端的訊號並非相同(例如圖2B所示意的電流Ic與第一回授訊號Sfb1)，然而這二者為相對定的訊號，因此於本揭露中若未特別指明，其可視為相同的訊號。例如但不限於，於本揭露中，「次級側控制器5提供第一回授訊號Sfb」與「第一光耦合器6將第一回授訊號Sfb1耦合至初級側控制器1」的描述，第一回授訊號Sfb可視為相同的訊號，依此類推。另外一方面，第二光耦合器8所接收/提供的第二控制訊號Sc2亦是如此，在此不再加以贅述。

請參閱圖8為本揭露穩壓電路應用於第六實施方式的電源轉換器的電路方塊圖，復配合參閱圖2A~7。圖8的實施例較佳可以應用於圖7的第六實施方式的電源轉換器100。在圖8中，次級側控制器5可以由例如但不限於，TL431穩壓器與特定被動電路元件(即電阻、電容等)所形成的穩壓電路9，其主要可以為Type I~ Type III的補償電路。穩壓電路9的負極即為訊號接收端FBs，且耦接第二光耦合器8。因此，當第二光耦合器8將第二控制訊號Sc2耦合至訊號接收端FBs，致使訊號接收端FBs收到的電壓呈高準位時，穩壓電路9失效而致使次級側控制器5呈關閉狀態，且同時禁用第一光耦合器6。反之，當第二光耦合器8將第二控制訊號Sc2耦合至訊號接收端FBs，致使訊號接收端FBs收到的電壓非為高準位時，穩壓電路9呈啟用狀態，致使電流Ic流過第一光耦合器6的光耦二極體6A而啟用第一光耦合器6。此時，初級側控制器1改接收由第一光耦合器6提供的第一回授訊號Sfb1。

值得一提，於一實施例中，圖2A~8的特點可相互應用。舉例而言，圖2A的電源轉換器100的次級側控制器5可應用圖7~8實施例的第二光耦合器8與穩壓電路9，使得當次級側控制器5通過電流訊號Si判斷輸出電流Io低於電流閾值時，電流訊號Si會致使TL431穩壓器失效，以通過第一光耦合器6通知初級側控制器1，且當初級側控制器1通過第二回授訊號Sfb2的電壓準位判斷輸出電流Io未低於電流閾值時，初級側控制器1通過第二光耦合器8啟用穩壓電路9。依上述示意性範例類推，在此不再加以贅述。

請參閱圖9為本揭露電源轉換器的回授控制方法的方法流程圖，復配合參閱圖1A~8。本揭露的回授控制方法主要是為了降低電源轉換器100操作於輕載或無載時的功耗，因此本揭露的電源轉換器100操作於輕載時，會改變電源轉換器100的回授方式。在進入回授控制方法前，首先需要啟動初級側控制器1與次級側控制器5。當電源轉換器100收到輸入電源Pin時，初級側控制器1基於輸入電源Pin而進行高壓啟動，且於高壓啟動後，開始提供第一控制訊號Sc1至初級側電路2，使初級側電路2將輸入電源Pin的能量進行轉換。然後，初級側電路2將轉換後的能量耦合至初級側繞組電路3，使初級側繞組電路3提供輔助電壓Vaux至初級側控制器1，以完成初級側控制器1的啟動。初級側電路2也將轉換後的能量耦合至次級側電路4，且次級側控制器5通過接收耦合至次級側電路4的能量而運作，且通過控制次級側電路4而將耦合至次級側電路4的能量轉換為輸出電源Po。藉此，可使電源轉換器100基於輸出電流Io的大小開始進行回授控制方法的操作。

然後，次級側控制器依據電源轉換器的直流輸出訊號產生第一回授訊號，且通過第一光耦合器提供第一回授訊號至初級側控制器(S100)。在電源轉換器100接收輸入電源Pin而使初級側控制器1與次級側控制器5正常啟動後，次級側控制器5會至少提供一次或一小時段(例如但不限於，3~5μs)的第一回授訊號Sfb1至初級側控制器1(即常規的回授控制)。

然後，初級側繞組電路提供相應於直流輸出訊號的第二回授訊號至初級側控制器(S200)。由於輔助電壓Vaux與輸出電源Po具有線性關係，且直流輸出訊號So也與輸出電源Po具有對應關係，因此初級側控制器1可由初級側繞組電路3接收相應於直流輸出訊號So的第二回授訊號Sfb2，使得初級側控制器1可隨時使用第二回授訊號Sfb2對電源轉換器100進行控制。而且，當無須使用第二回授訊號Sfb2對電源轉換器100進行控制時，也可以通過第二回授訊號Sfb2來進行監測輸出電源Po，抑或是在無須使用第二回授訊號Sfb2對電源轉換器100進行控制時，也可將接收第二回授訊號Sfb2的接腳禁能。

然後，初級側控制器依據第一回授訊號產生第一控制訊號，以通過第一控制訊號控制初級側電路(S300)。初級側控制器1基於第一回授訊號Sfb1調整控制初級側電路2的第一控制訊號Sc1，以通過調整第一控制訊號Sc1控制電源轉換器100可提供穩定的輸出電源Po。

在此之後，電源轉換器100可依據輸出電流Io的大小選擇性的進入低損耗模式。因此，當初級側控制器得知電源轉換器的輸出電流低於電流閾值時，依據第二回授訊號產生第一控制訊號(S400)。當初級側控制器1得知電源轉換器100的輸出電流Io低於電流閾值時，代表電源轉換器100操作於輕載或無載，因此初級側控制器1可由初級側繞組電路3接收相應於輔助電壓Vaux的第二回授訊號Sfb2，以使初級側控制器1基於第二回授訊號Sfb2產生第一控制訊號Sc1。如此，即可將未進行操作使用的裝置、電路禁能或休眠(例如但不限於，次級側控制器5與第一光耦合器6)，以節省電源轉換器100操作於輕載時的電力消耗。值得一提，於一實施例中，電源轉換器100的細部操作步驟及方法，可配合參閱圖1A~8，在此不再加以贅述。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

100:電源轉換器 1:初級側控制器 FBp:初級側回授端 VDD:電源端 2:初級側電路 22:交流轉直流電路 SW:功率開關 24:初級側線圈 3:初級側繞組電路 32:輔助繞組 R1、R2:分壓電路 D:二極體 4:次級側電路 42:次級側線圈 44:整流濾波電路 5:次級側控制器 CC/ID:接腳 FBs:訊號接收端 6:第一光耦合器 6A:光耦二極體 72:電流偵測電路 74:周期偵測電路 76:頻率偵測電路 78:脈波偵測電路 8:第二光耦合器 9:穩壓電路 200:負載 Pin:輸入電源 Po:輸出電源 Vaux:輔助電壓 Vs:次級側電壓 Ic:電流 Io:輸出電流 Sfb1:第一回授訊號 Sfb2:第二回授訊號 Sc1:第一控制訊號 Sc2:第二控制訊號 So:直流輸出訊號 Si:電流訊號 Se:外部訊號 Sd:週期訊號 Sf:頻率訊號 Sp:脈波訊號 Ss:偵測訊號 (S100)~(S400):步驟

圖1A為本發明具有降低損耗控制的電源轉換器的電路方塊圖；

圖1B為本發明具有降低損耗控制的電源轉換器的細部電路方塊圖；

圖2A為本揭露電源轉換器的回授控制的第一實施方式的電路方塊圖；

圖2B為本揭露電源轉換器的回授控制的第一實施方式的訊號波形圖；

圖3A為本揭露電源轉換器的回授控制的第二實施方式的電路方塊圖；

圖3B為本揭露電源轉換器的回授控制的第二實施方式的訊號波形圖；

圖4A為本揭露電源轉換器的回授控制的第三實施方式的電路方塊圖；

圖4B為本揭露電源轉換器的回授控制的第三實施方式的訊號波形圖；

圖5A為本揭露電源轉換器的回授控制的第四實施方式的電路方塊圖；

圖5B為本揭露電源轉換器的回授控制的第四實施方式的訊號波形圖；

圖6A為本揭露電源轉換器的回授控制的第五實施方式的電路方塊圖；

圖6B為本揭露電源轉換器的回授控制的第五實施方式的訊號波形圖；

圖7為本揭露電源轉換器的回授控制的第六實施方式的電路方塊圖；

圖8為本揭露穩壓電路應用於第六實施方式的電源轉換器的電路方塊圖；及

圖9為本揭露電源轉換器的回授控制方法的方法流程圖。

(S100)~(S400):步驟

Claims (16)

1. 一種電源轉換器，包括：一初級側電路；一初級側控制器，耦接該初級側電路，且依據一第一回授訊號產生一第一控制訊號；一初級側繞組電路，耦接該初級側控制器，且提供一第二回授訊號；一次級側電路；一次級側控制器，耦接該次級側電路，且依據一直流輸出訊號產生該第一回授訊號；以及一第一光耦合器，耦接該次級側控制器與該初級側控制器，以將該次級側控制器所提供的該第一回授訊號提供至該初級側控制器；其中，該初級側控制器依據由該次級側控制器所提供的該第一回授訊號產生該第一控制訊號控制該初級側電路，且當該初級側控制器得知該電源轉換器的一輸出電流低於一電流閾值時，該初級側控制器改依據由該初級側繞組電路提供的該第二回授訊號產生該第一控制訊號，以通過該第二回授訊號控制該初級側電路。
2. 如請求項1所述的電源轉換器，其中當輸出電流低於該電流閾值時，該次級側控制器進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器。
3. 如請求項1所述的電源轉換器，其中該初級側電路包括一交流轉直流電路與一初級側線圈，且該次級側電路包括一次級側線圈與一整流濾波電路。
4. 如請求項3所述的電源轉換器，其中該初級側繞組電路包括： 一輔助繞組，耦合該初級側線圈；及一分壓電路，並聯該輔助繞組，且包括串聯的一第一電阻與一第二電阻；其中，該初級側控制器的一初級側回授端耦接該第一電阻與該第二電阻之間，以接收該第二回授訊號。
5. 如請求項3所述的電源轉換器，更包括：一電流偵測電路，耦接該整流濾波電路與該次級側控制器；其中，該電流偵測電路偵測該輸出電流而相應地提供一電流訊號，且該次級側控制器依據該電流訊號判斷該輸出電流是否低於該電流閾值。
6. 如請求項3所述的電源轉換器，更包括一周期偵測電路，耦接該次級側線圈與該次級側控制器；其中，該周期偵測電路偵測該次級側線圈的一電壓導通週期而相應地提供一週期訊號，且該次級側控制器依據該週期訊號判斷該輸出電流是否低於該電流閾值。
7. 如請求項3所述的電源轉換器，更包括一頻率偵測電路，耦接該次級側線圈與該次級側控制器；其中，該頻率偵測電路偵測該次級側線圈的一電壓切換頻率而相應地提供一頻率訊號，且該次級側控制器依據該頻率訊號判斷該輸出電流是否低於該電流閾值。
8. 如請求項3所述的電源轉換器，更包括：一脈波偵測電路，耦接該次級側線圈與該次級側控制器；該交流轉直流電路更包括：一功率開關，耦接該初級側線圈與該初級側控制器； 其中，當該初級側控制器通過該第一回授訊號或該第二回授訊號的一電壓準位得知該輸出電流低於該電流閾值時，該初級側控制器通過該第一控制訊號控制該功率開關產生一特定脈波；該脈波偵測電路通過該次級側線圈接收相應於該第一控制訊號的一次級側電壓，以依據該特定脈波而相應地提供一偵測訊號，且該次級側控制器依據該脈波訊號進入一休眠狀態或一關閉狀態。
9. 如請求項8所述的電源轉換器，其中該初級側控制器將一脈波訊號附加於該第一控制訊號，以控制該功率開關產生具有一特定頻率或一特定週期的該特定脈波。
10. 如請求項3所述的電源轉換器，更包括：一第二光耦合器，耦接該初級側控制器與該次級側控制器；其中，當該初級側控制器通過該第一回授訊號或該第二回授訊號的一電壓準位得知該輸出電流低於該電流閾值時，該初級側控制器提供一第二控制訊號至該第二光耦合器；該第二光耦合器將該第二控制訊號耦合至該次級側控制器，且該次級側控制器依據該第二控制訊號進入一休眠狀態或一關閉狀態。
11. 一種電源轉換器的回授控制方法，該電源轉換器包括一初級側電路、一初級側控制器、一初級側繞組電路、一次級側控制器及一第一光耦合器，且該回授控制方法包括下列步驟：該次級側控制器依據該電源轉換器的一直流輸出訊號產生一第一回授訊號，且通過該第一光耦合器提供該第一回授訊號至該初級側控制器；該初級側繞組電路提供相應於該直流輸出訊號的一第二回授訊號至該初級側控制器； 該初級側控制器依據由該次級側控制器所提供的一第一回授訊號產生一第一控制訊號，以通過該第一控制訊號控制該初級側電路；及當該初級側控制器得知該電源轉換器的一輸出電流低於一電流閾值時，改依據由該初級側繞組電路提供的該第二回授訊號產生該第一控制訊號，以通過該第二回授訊號控制該初級側電路。
12. 如請求項11所述的回授控制方法，更包括下列步驟：偵測該輸出電流而提供一電流訊號；該次級側控制器依據該電流訊號判定該輸出電流低於該電流閾值，該電源轉換器處於一輕載狀態；該次級側控制器將該輕載狀態通過該第一回授訊號告知該初級側控制器；該次級側控制器進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器；及該初級側控制器依據該第二回授訊號產生該第一控制訊號。
13. 如請求項11所述的回授控制方法，其中該電源轉換器更包括一次級側線圈，且該回授控制方法更包括下列步驟：偵測該次級側線圈的一電壓導通週期而提供一週期訊號；該次級側控制器依據該週期訊號判定該輸出電流低於該電流閾值，該電源轉換器處於一輕載狀態；該次級側控制器將該輕載狀態通過該第一回授訊號告知該初級側控制器；該次級側控制器進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器；及該初級側控制器依據該第二回授訊號產生該第一控制訊號。
14. 如請求項11所述的回授控制方法，其中該電源轉換器更包括一次級側線圈，且該回授控制方法更包括下列步驟： 偵測該次級側線圈的一電壓切換頻率而提供一頻率訊號；該次級側控制器依據該頻率訊號判定該輸出電流低於該電流閾值，該電源轉換器處於一輕載狀態；該次級側控制器將該輕載狀態通過該第一回授訊號告知該初級側控制器；該次級側控制器進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器；及該初級側控制器依據該第二回授訊號產生該第一控制訊號。
15. 如請求項11所述的回授控制方法，其中該電源轉換器更包括一第二光耦合器，且該回授控制方法更包括下列步驟：該初級側控制器通過該第一回授訊號或該第二回授訊號的一電壓準位判定該輸出電流低於該電流閾值；該初級側控制器通過該第一控制訊號控制該功率開關產生一特定脈波；該初級側控制器依據該第二回授訊號產生該第一控制訊號；及該次級側控制器依據相應於該特定脈波的一偵測訊號進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器。
16. 如請求項11所述的回授控制方法，其中該初級側電路更包括一功率開關，且該回授控制方法更包括下列步驟：該初級側控制器通過該第一回授訊號或該第二回授訊號的一電壓準位判定該輸出電流低於該電流閾值，該電源轉換器處於一輕載狀態；該初級側控制器將該輕載狀態通過該第二光耦合器告知該次級側控制器；該初級側控制器依據該第二回授訊號產生該第一控制訊號；及該次級側控制器進入一休眠狀態或一關閉狀態而禁用該第一光耦合器。

Images