TWI493846B - 用於改變電流限制來限制電源供應器之輸出功率的方法與裝置 - Google Patents

Description

用於改變電流限制來限制電源供應器之輸出功率的方法與裝置

本發明一般係關於電源供應器，以及更特別地，本發明係關於一切換模式電源供應器。

所有電子裝置均使用電源來操作。高效率且同時可提供可接受輸出調節以供電到電子裝置或其它負載的一種形式電源供應器，其係為切換模式的電源供應器。在許多電子裝置應用中，譬如例如低功率離線配接器/充電器市場，在電源供應器的正常操作負載範圍內，在輸入電壓值的範圍上，大概固定的輸出峰值功率係為所希望的。

例如，典型的返馳電源供應器可被設計，以從全世界的主電源電壓操作，譬如例如85V交流至265V交流。在許多情形中，設計一電源供應器以在最小規格輸入電壓與最大規格輸入電壓之間的所有輸入電壓上傳送一最大規格的輸出功率係為目標。就一已知輸出功率而言，在一切換模式電源供應器中之功率切換器中的最高電流係發生在最小輸入電壓。因此，可選擇在電源供應器中該切換器的電流限制與其他元件值，以傳送在最小輸入電壓的規格化輸出功率。電源供應器基本上以在低輸入電壓的連續傳導模式來操作，以得到一已知電流限制以及元件值的最大功率。

本發明揭露用來實施具有電流限制之電源供應控制器的方法與設備，該電流限制可被改變以限制電源供應器的輸出峰值功率。在以下說明中，許多明確細節會被陳述，以便提供對本發明的完整理解。不過，一般熟諳該技藝者將明顯知道，該明確細節不需要被應用以實施本發明。在其他實例中，知名的材料或方法不會被詳細說明，以避免使本發明模糊不清。

在整個此說明書中，對〝一個實施例〞、〝一實施例〞、〝一個實例〞或〝一實例〞的參考，其係意指結合該實施例或實例來說明的特定特徵、結構或特色係被包括在本發明的至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的許多地方，術語〝在一個實施例中〞、〝在一實施例中〞、〝一個實例〞或〝一實例〞的出現，不一定全部參考相同實施例或實例。再者，特定特徵、結構或特色可被結合在一或更多個實施例或實例中的任何適當組合與/或次組合中。特定特徵、結構或特色可被包括在積體電路、電子電路、組合性邏輯電路、或提供希望功能的其他適當元件。此外，令人理解的是，因此所提供的圖式係用於一般熟諳該技藝者的解釋目的，且該圖式不一定按比率繪製。

誠如將理解的，根據本發明教示所設計的電源供應控制器包括產生一電流限制訊號的一電流限制電路，該電流限制訊號可被改變，以對應在連續傳導模式期間內電源供應器的輸入與輸出電壓。該電流限制訊號可被使用來限制經過電源供應器之功率切換的切換電流，以對應輸入電壓來限制電源供應器的輸出峰值功率。在一個實例中，在連續傳導模式期間內，該電流限制訊號係相關於第一比率與第二比率來改變，其係等於第一比率的倒數。第一比率係為電源供應器輸入電壓與反射輸出電壓之乘積對電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之和。

為了顯示，圖1係為顯示一種電源供應器100實例的圖式，其係包括電源供應控制器170，其係被耦合以用電流限制來調節電源供應器之輸出，該電流限制係在連續傳導模式期間內變化，以根據本發明教示限制傳送到電源供應器100輸出的輸出峰值功率。在一個實例中，該電源供應器的輸出峰值功率係被限制在一輸入電壓範圍上的大概固定值。如所描述實例顯示，電源供應器100係被耦合以接收在電源供應器輸入上的輸入電壓V_IN 105。在一個實例中，V_IN 105係為直流輸入電壓，其係從一交流線輸入電壓被整流。在圖1所示的實例中，電源供應器100包括一能量傳送元件T1 125，其係具有耦合到電源供應器100之輸入的主要繞組120，以及耦合到電源供應器100之輸出的一輸出繞組130。在該實例中，箝制電路115係被耦合經過主要繞組120，以箝制經過主要繞組120的電壓Vp 122。如該實例所示，二極體D1 135係被耦合到該輸出繞組130以整流輸出，且電容器C1 140係被耦合經過該電源供應器100的輸出。如該實例所示，負載155會被耦合到電源供應器100的輸出，且輸出電流Io145與輸出電壓Vo 150則藉由電源供應器100被傳送到負載155。

要注意的是，在圖1所描述的實例中，電源供應器100的輸入係以能量傳送元件125與電源供應器100的輸出電隔離。於是，要注意的是，在能量傳送元件125主要側上的接地連接110，其係與在能量傳送元件125輸出側上的接地連接195電隔離。

在所描述的實例中，切換器S1 190係被耦合到主要繞組120。在一個實例中，電源供應控制器170包括被耦合以感應輸入電壓感應訊號175的輸入電壓感應輸入，其係代表輸入電壓V_IN 105。電源供應控制器170亦包括耦合以感應輸出電壓感應訊號180的輸出電壓感應輸入，其係代表輸出電壓Vo 150。電源供應控制器170進一步包括被耦合以感應切換電流感應訊號165的切換電流感應輸入，其係代表經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160。在所示的實例中，驅動訊號185係藉由被包括在電源供應控制器170的驅動訊號產生器所產生，以對應輸入電壓V_IN 105、輸出電壓Vo 150與切換電流I_S1 160來控制切換器S1 190的切換，以根據本發明教示來調節電源供應器100的輸出。在一個實例中，切換電流I_S1 的電流限制係對應輸入電壓V_IN 105與輸出電壓Vo 150來變化，以根據本發明教示來限制被傳送到負載155的輸出峰值功率。

在圖1所示的實例中，返馳轉換器拓樸係顯示用於電源供應器100，如以在能量傳送元件125上所示的點極性所示。一般而言，在具有切換器S1 190之連續傳導模式中操 作的返馳轉換器，可傳送更多功率在更高的輸入電壓V_IN 105上，該切換器S1具有用於切換電流I_S1 的已知最大值。換句話說，比起它在較低輸入電壓V_IN 105上所傳送的，切換器S1 190的固定電流限制將允許電源供應器100傳送更多功率到在較高輸入電壓V_IN 105上的輸出上，該切換器則具有用於切換電流I_S1 160的已知最大值。因此，在連續傳導模式中操作的電源供應器100，藉由將切換器S1 190中的電流I_S1 160限制在一固定最大值而免受過度負載，比起在較低的輸入電壓V_IN 105，其係提供更高的過度負載功率於較高的輸入電壓V_IN 105上。

為了顯示連續傳導模式與不連續傳導模式，圖2A顯示時序圖，其係顯示當根據本發明教示來調節電源供應器之輸出時，以連續傳導模式來操作之一個電源供應控制器實例的波型。圖2B顯示時序圖，其係顯示當根據本發明教示來調節電源供應器之輸出時，以不連續傳導模式來操作之一個電源供應控制器實例的波型。

如圖2A與2B所示，當切換器S1 190對應驅動訊號185而被切換開與切換關時，經過主要繞組120的電壓Vp 122係相關於時間來顯示。圖2A與2B亦顯示當切換器S1 190對應驅動訊號185而被切換開與關時，相關於時間之經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160。在該實例中，驅動訊號185的頻率fs會被固定並具有週期Ts。在該實例中，在標為DT_S 的開啟時間內，切換器S1 190係被顯示為開啟，且在標為t_OFF 的關閉時間內，切換器S1係被顯示為關閉。

特別參考圖2A，其係顯示連續傳導模式，其係顯示在驅動訊號185開啟時間期間內，經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160會自非零值開始每一個循環。切換電流I_S1 160係在驅動訊號185的開啟時間內上升，直到切換電流I_S1 160達到電流限制為止，其係在圖2A與2B中被標為I_PEAK 。如圖2A所示，在連續傳導模式中，當切換器S1 190開啟時，經過主要繞組120的電壓Vp 122係代表輸入電壓V_IN 。在該實例中，經過主要繞組120的電壓Vp 122代表反射輸出電壓V_OR ，其係為當切換器S1 190關閉時經由能量傳送元件125而反射的輸出電壓V_O ，並且根據能量傳送元件125的匝數比而被比例化。

在不連續傳導模式中，其係顯示於圖2B中，其係顯示在驅動訊號185開啟時間內，經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160會自零值開始每一個循環。切換電流I_S1 160係在驅動訊號185的開啟時間內上升，直到切換電流I_S1 160達到電流限制為止，其係在圖2A與2B中被標為I_PEAK 。如圖2B所示，當切換器S1 190開啟時，經過主要繞組120的電壓Vp 122，其係代表輸入電壓V_IN 。在不連續傳導模式中，經過主要繞組120的電壓Vp 122代表反射輸出電壓V_OR ，在切換器S1 190首先被關閉之關閉時間的最初部份內，其係為經由能量傳送元件125而反射的輸出電壓V_O ，並且根據能量傳送元件125的匝數比而被比例化。要理解的是，在當切換器S1 190首先被關閉的此最初部份期間內，電流會流經次要繞組130與二極體135。在此時間期間內，經過 120個主要繞組的電壓Vp 122，其係代表反射輸出電壓V_OR 。然而，在儲存於能量傳送元件125的能量經過次要繞組130與二極體135而被完全釋放以後，經過次要繞組130與二極體135的電流則不再流動，經過主要繞組120的電壓Vp 122則會在切換器S1 190關閉時間的剩餘持續期間回到零，直到下一個切換循環開始，且切換器S1 190對應驅動訊號185而被往回開啟。

圖3係為顯示另一種電源供應器300實例的圖式，其係包括電源供應控制器170，其係被耦合，以用電流限制來調節電源供應器300之輸出，該電流限制係在連續傳導模式內變化，以根據本發明教示限制電源供應器300的輸出峰值功率。要理解的是，圖3的電源供應器300與圖1的電源供應器100共享許多相似性。例如，在圖3所示的實例中，返馳轉換器拓樸亦同樣地顯示用於電源供應器300，如以在能量傳送元件325上所示的點極性所示。在所描述的實例中，電源供應器300會被耦合，以在電源供應器的輸入上接收輸入電壓V_IN 105。在一個實例中，V_IN 105係為從交流線輸入電壓被整流的直流輸入電壓。在圖3所示的實例中，電源供應器300包括能量傳送元件T1325，其係具有耦合到電源供應器300之輸入的主要繞組120、耦合到電源供應器300之輸出的輸出繞組130、以及磁性耦合到主要繞組120與輸出繞組130的偏壓繞組305。在該實例中，箝制電路115係被耦合經過主要繞組120，以箝制經過主要繞組120的電壓Vp 122。如該實例所示，二極體D1 135 係被耦合到該輸出繞組130以整流輸出，且電容器C1 140係被耦合經過該電源供應器100的輸出。在該實例中，輸出電流Io 145與輸出電壓Vo 150係被傳送到一負載，該負載係被耦合到電源供應器300的輸出。

就圖1所描述的實例電源供應器100來說，要注意的是，電源供應器300的輸入係以能量傳送元件325與電源供應器300的輸出電隔離。於是，要注意的是，接地連接110與在能量傳送元件325之輸出側上的接地連接195電隔離。

在圖3所描述的實例中，切換器S1 190係被耦合到主要繞組120。在該實例中，電源供應控制器170包括被耦合以感應輸入電壓感應訊號175的輸入電壓感應輸入，其係代表輸入電壓V_IN 105。電源供應控制器170亦包括被耦合以感應輸出電壓感應訊號180的輸出電壓感應輸入，其係代表輸出電壓Vo 150。電源供應控制器170進一步包括被耦合以感應切換電流感應訊號165的切換電流感應輸入，其係代表經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160。在所示的實例中，驅動訊號185係藉由被包括在電源供應控制器170的驅動訊號產生器所產生，以對應輸入電壓V_IN 105、輸出電壓Vo 150與切換電流I_S1 160來控制切換器S1 190的切換，以根據本發明教示來調節電源供應器100的輸出。在一個實例中，切換電流I_S1 的電流限制係對應輸入電壓V_IN 105與輸出電壓Vo 150來變化，以根據本發明教示來限制被傳送到負載155的輸出峰值功率。

在圖3所示的實例電源供應器300中，訊號分離器315會被耦合以接收來自偏壓繞組305的電壓感應訊號310，以感應經過偏壓繞組305的電壓V_B 。在操作時，訊號分離器315會被耦合，以產生輸入電壓感應訊號V_INSENSE 175，其係代表在切換器S1 190開啟時間內的輸入電壓V_IN 105。訊號分離器315亦被耦合，以產生輸出電壓感應輸入，其係被耦合以感應輸出電壓感應訊號180，其係代表在連續傳導模式中切換器S1 190之關閉時間內、或者在不連續傳導模式中切換器S1 190之關閉時間的至少最初部份內的輸出電壓Vo 150。

一般關於電源供應器，譬如例如先前所說明的返馳轉換器，吾人基本上希望能夠避免電源供應器傳送超過一規格化的最大過度負載功率同時保證電源供應器能夠傳送最大規格化的輸出功率，該最大規格化輸出功率在一規格化範圍的輸入電壓上實質是固定的。誠如將討論的，藉由在連續傳導模式期間內對應輸入電壓來改變切換器的電流限制，過度負載功率可根據本發明教示被限制在希望的最大值。

就以電流限制切換器而在固定頻率fs操作的返馳轉換器而言，其係為過度負載的情形，效率100%的輸出功率P係呈不連續傳導模式

並且呈連續傳導模式，

在此P係為輸出功率，Lp係為主要繞組120的電感，I_PEAK 係為在切換器S1 190中的峰值電流I_S1 160，fs係為切換器S1 190的切換頻率，V_IN 係為直流輸入電壓V_IN 105，且V_OR 係為反射輸出電壓。反射輸出電壓V_OR 係為輸出電壓Vo 150，其係被反射到主要繞組120並且被能量傳送元件125的匝數比所比率化。

在以上方程式(2)中，吾人觀察到輸入電壓V_IN 與反射輸出電壓V_OR 之乘積對輸入電壓V_IN 與反射輸出電壓V_OR 之和的比率，其係可以表示式來替代

V_IN 的所有值是在零值與V_OR 之間的範圍。

亦即是，

其係造成方程式(2)簡化為 就O V _X V _OR 而言

其係顯示，當Vx從零增加時，功率P則會增加，直到V _X =V _XCRIT =L _P f _S I _PEAK (5)

其係當電源供應器300的操作進入不連續傳導模式且功率P變成獨立於輸入電壓V_IN 時。

解答在以上方程式(4)中的I_PEAK ，並且假定峰值電流I_PEAK 可被視為電流限制，其係亦可顯示當根據以下關係電流限制I_PEAK 對應V_IN 而從它在最小輸入電壓上的值減少時，輸出功率P將獨立於在連續傳導模式中的輸入電壓V_IN

在此，P_MAXDCM 係為最大的希望過度負載輸出功率，其係發生於臨界電壓值V _X =V _XCRIT (7)

且在臨界電流值I _PEAK =I _PEAKCRIT (8)

因為輸出功率P將獨立於輸入電壓V_IN ，所以最大希望過度負載輸出功率P_MAXDCM 同樣地為在最小輸入電壓上的最大功率。因此，當電源供應器進入不連續傳導模式時， 電流限制會停止減少，且電流限制I_PEAK 會維持在固定值I_PEAK =I_PEAKCRIT ，以用於比率V_X >V_XCRIT 。令人理解的是，在本揭露中，用於I_PEAK 的固定I_PEAKCRIT 電流限制值亦可被視為I_LIMITDCM ，因為當電源供應器進入不連續傳導模式時，其係為電流I_S1 160的固定電流限制值。

為了顯示，圖4係為顯示根據本發明教示所設計之電源供應器400之一部分實例電源供應控制器170之某些內部細節的圖式。在該實例中，電源供應控制器170使用一實例電流限制電路405來實施技術，以產生電流限制訊號，該電流限制訊號係在連續傳導模式期間內改變一切換器的電流限制，以根據本發明教示來限制電源供應器的輸出峰值功率。要注意的是，熟諳該技藝者所已知之電源供應控制器170的其他習知細節不會被詳細顯示，以致於不會使本發明教示模糊不清。要理解的是，圖4之實例電源供應控制器170部份的內部細節，其係可根據本發明教示被合併於圖1與/或3所示的電源供應控制器170，而且在該些圖式之間相同號碼的特徵可在該圖式中彼此取代。

在圖4所示的實例中，電源供應控制器170包括電流限制電路405，以產生電流限制訊號480，在圖4中標為I_LIMIT ，其係對應輸入電壓V_IN 與輸出電壓Vo，同時該電源供應器係呈連續傳導模式。要理解的是，電流限制I_LIMIT 對應切換電流I_S1 160的峰值電流I_PEAK ，其係根據本發明教示流經圖1與/或3所示的切換器S1 190。在圖4實例中所示的電源供應器170部份，其係顯示具有一輸出470的電 流限制比較器460，該輸出會被耦合到電源供應控制器170的驅動訊號產生器，以當輸出470高時打開切換器S1 190(亦即，將切換器190關閉)，並且當輸出470低時致能切換器S1 190(亦即，使切換器S1 190開啟)。

如所描述實例所示，電流限制比較器460包括一第一輸入，其係被耦合以接收電流感應訊號165，其係代表經過切換器S1 190的切換電流I_S1 160。電流限制比較器460的第二輸入被耦合，以根據本發明教示，接收從電流限制電路405輸出的電流限制訊號480。

在圖4所示的實例中，以上方程式(6)係在類比電路中實施，以產生根據本發明教示而變化的電流限制訊號480。明確地，方程式(6)提供關係來實施電流限制，其係對應在方程式(6)中標為I_PEAK 的峰值電流 如圖4所示，方程式(6)之項 對應第一比率訊號440，其係由在電流限制電路405中的第一比率計算器420所產生。如圖所示，第一比率計算器420係被耦合以接收V_INSENSE 175與V_OSENSE 180。方程式(6)之項

對應第二比率訊號430，其係由在電流限制電路405中的第二比率計算器410所產生。如圖所示，第二比率計算器420係同樣被耦合以接收V_INSENSE 175與V_OSENSE 180。第一比率訊號440與第二比率訊號430係以加法電路450來加總，以提供根據方程式(6)而變的電流限制I_LIMIT 480，其係被耦合以由電流限制比較器460接收，同時電源供應器係呈連續傳導模式。

在所示的實例中，第一比率計算器對應比率Vx，如在以上方程式(3)中所概述，

其係為電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之乘積對電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之和的比率。同樣地，第二比率計算器對應比率1/Vx，其係為Vx的倒數。因此，第二比率係為

其係為電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之和對電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之乘積的比率。

關於以上的方程式(3)，吾人可看到輸入電壓V_IN 與反射輸出電壓V_OR 之乘積對輸入電壓V_IN 與反射輸出電壓V_OR 之和的比率，其係類似使用以決定兩並聯耦合電阻器R₁ 與R₂ 之等值電阻R_EQ 的關係。

考慮到以上方程式(3)與(11)的相似性，比率值Vx可使用類比電路被成型，以藉由使用可變電阻，從V_IN 與V_OR 來代表Vx。圖5顯示實例可變電阻500，其係可被使用於實例電流限制電路，以根據本發明教示，將方程式(3)與(10)的Vx與1/Vx成型。如圖5所示，可變電阻R_DS 對應p-通道JFET，其係具有對應JFET之閘極對源極電壓V_GS 的可變電阻。在操作時，在不飽和區域中操作之JFET的汲極對源極電阻，其係與閘極對源極電壓V_GS 直接成正比。因此，可變電阻值等於

在此，R_DS 係為電阻，V_GS 係為閘極-源極電壓，且I_K 係為具有電流單位的常數，其係定義V_GS 與R_DS 之間的關係。

在一個實例中，第一電壓控制可變電阻，譬如第一JFET，對應代表輸入電壓V_IN 的訊號，其係可被使用來將輸入電壓V_IN 成型。第二電壓控制可變電阻，譬如第二JFET，並聯耦合第一可變電阻且對應代表反射輸出電壓V_OR 的訊號，其係可被使用來將輸出電壓V_OR 成型，以將代表第一比率Vx與第二比率1/Vx的比率成型，如根據本發明教示在以上方程式中所定義者。

為了顯示，圖6顯示一簡圖，其係可被使用來實施根據本發明教示而被使用於實例電流限制電路405的第二比率計算器電路410實例。令人理解的是，圖6的第二比率計算器電路410係為第二比率計算器電路的一種實例，其係可根據本發明教示而被併入圖4的實例電流限制電路405內，且在該圖式之間相同號碼的特徵可在該圖中彼此取代。

在所示的實例中，第二比率計算器電路410產生第二比率訊號430，其係與以上乘以常數K₁ 的方程式(6)之項

成正比。於是，第二比率訊號430與Vx成反比。以另一方式陳述，第二比率訊號430與以上方程式(10)所示的Vx倒數成正比，或者

其係為電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之和對電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之乘積的比率。

特別參考圖6所示的實例，第二比率計算器電路410包括並聯耦合可變電阻640的可變電阻635。在該實例中，可變電阻635係為p-通道JFET，其係被耦合以具有對應輸入電壓感應訊號V_INSENSE 175的閘極對源極電壓V_GS ，且可變電阻640係為p-通道JFET，其係被耦合以具有對應輸出電壓感應訊號V_OSENSE 180的閘極對源極電壓V_GS 。當可變電阻635與640在它們未飽和區域中操作時，可變電阻635的電阻R_INSENSE 係與輸入電壓成正比，其係根據

且可變電阻640的電阻R_OSENSE 係與輸出電壓成正比，其係根據

在此I_k 係為具有電流單位的常數，其係定義包含可變電阻635與640之特定p-通道JFET閘極電壓與各自電阻之間的關係。

在該實例中，可變電阻635與640係被耦合到形成具有電晶體610與630之電流鏡的一種電流路徑。如圖所示，參考電壓源615係被耦合到形成具有電晶體610與630之電流鏡的另一電流路徑，以致於參考電壓V_A 能夠被強加或建立於並聯耦合可變電阻635與640。如圖6所示，電晶體605被耦合到電晶體610，且電晶體620被耦合到電晶體630。電流鏡係形成具有電晶體620與電晶體605。如圖所示，電流鏡同樣形成具有電晶體620與625，並具有一電流路徑，而經過並聯耦合可變電阻635與640的電流則可藉由經過該電流路徑的電壓V_A 而被驅動。形成具有電晶體620與625的電流鏡包括另一電流路徑。於是，形成具有電晶體620與625的電流鏡則會將驅動經過該並聯耦合可變電阻635與640的電流反射，以在其他電流路徑中產生電流I₁ ，在此

其係為第二比率訊號430。於是，輸出第二比率訊號430係與以上方程式(6)的第一項成正比，其係並且可被重寫為

圖7顯示一簡圖，其係可被使用來實施根據本發明教示而被使用於實例電流限制電路405的第一比率計算器電路420實例。要理解的是，圖7的第一比率計算計電路420係為一個第一比率計算器電路實例，其係可根據本發明教示而被併入於圖4的實例電流限制電路405，且在該些圖式之間相同編號的特徵可在該些圖式中彼此取代。

在所示的實例中，第一比率計算器電路420產生第一比率訊號440，其係與以上乘以常數K₁ 的方程式(6)之項

成正比。於是，第一比率訊號440與Vx成正比，如以上方程式(3)所示，或者

其係為電源供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之乘積對電流供應器之輸入電壓與反射輸出電壓之和的比率。

特別參考圖7所示的實例，第一比率計算器電路420包括耦合並聯可變電阻740的可變電阻735。在該實例中，可變電阻735係為p-通道JFET，其係被耦合以具有對應輸入電壓感應訊號V_INSENSE 175的閘極對源極電壓V_GS ，且可變電阻740係為p-通道JFET，其係被耦合以具有對應輸出電壓感應訊號V_OSENSE 180的閘極對源極電壓V_GS 。因為在圖6中，JFET 735與740分別等於JFET 635與640，所以可變電阻735的電阻R_INSENSE 係與在以上方程式(13)所定義者相同，且可變電阻740的電阻R_OSENSE 係與在以上方程式(14)所定義者相同。

如在圖7所描述實例中所示，參考電流源710係被耦合，以將參考電流I_REF 驅動經過並聯耦合可變電阻735與740。根據歐姆定律，經過並聯耦合可變電阻735與740的電壓降V_B 因此與以下成正比：

如該實例所示，電流鏡係形成具有電晶體730與745，其係包括被耦合到並聯耦合可變電阻730與745的電流路徑。如所示，電流路徑亦包括兩偏壓電流源715與720，其係被耦合以提供一偏壓電流I_BAIS ，其係經過被耦合到並聯耦合可變電阻735與740的電流路徑，而無需將額外電流加到驅動經過該並聯耦合可變電阻735與740的I_REF 電流。如該實例所示，形成具有電晶體730與745的電流鏡包括另一電流路徑，其係被耦合到電阻器R_B 750，而電壓V_B 則被強加或建立經過該電阻器。根據歐姆定律，經過電阻器R_B 750的電流因此與以下成正比：

如圖7所示，另一電流鏡形成具有電晶體720與725，其係包括被耦合到電阻器R_B 750的電流路徑，經過此，電壓V_B 會被強加或建立。結果，形成具有電晶體720與725的電流鏡會將電流反射經過電阻器R_B 750，經過另一電流路徑，其係產生與驅動經過電阻器R_B 750之電流成正比的電流I₂ ，在此 在該實例中，其係為第一比率訊號440。於是，該輸出第一比率訊號440與在以上方程式(6)中的第二項成正比，其係並且可重寫為

短暫往回參考圖4所示的實例電流限制計算器405，現在可看到，從第一比率計算器420輸出的第一比率訊號440係根據以上方程式(20)來產生，且從第二比率計算器410輸出的第二比率訊號430則根據以上方程式(16)來產生。在該實例中，第一比率訊號440與第二比率訊號430會被耦合，以藉由加法器450來加總，以產生電流限制訊號I_LIMIT 480，以實施根據以上方程式(6)來改變的電流限制I_PEAK ，同時該電源供應器可呈連續傳導模式來操作。

在一個實例中，當電源供應器的操作進入不連續傳導模式時，電源供應器的輸出峰值功率會變得獨立於該輸入電壓。於是，當電源供應器呈不連續傳導模式時，該電流限制則不再改變。因此，電流限制隨後則會在此不連續傳導模式情況下被設定於一固定或不變的電流限制值I_LIMITDCM ，根據本發明教示，其係亦可被視為以上的I_PEAKCRIT 。

圖8顯示一實例流程圖，其係可被使用來實施一種方法，以根據本發明教示來產生一電流限制訊號，以限制一實例電源供應器的輸出峰值功率。誠如在所描述實例中所示，製程開始於方塊805。在方塊810，切換器會被致能(亦即，允許開啟)。為了顯示，此切換器對應例如圖1與/或3的切換器S1 190。在方塊815，在該切換器中的輸入電壓、輸出電壓與電流會被感應。這些訊號可對應例如在圖1與/或3中的輸入電壓感應175、輸出電壓感應180與電流感應165。在方塊820，I_LIMIT 係從Vx與1/Vx被計算。在方塊825與830，假如I_LIMIT 的計算值小於I_LIMDCM 的話，I_LIMIT 則會被設定在固定電流限制值I_LIMDCM ，其係指出該電源供應器呈不連續傳導模式來操作。在方塊835，可決定切換器電流是否小於I_LIMIT 值。假如是的話，那麼製程迴路則會回到方塊815，在此在該切換器中的輸入電壓、輸出電壓與電流會被再度感應。假如不是的話，切換器會達到電流限制I_LIMIT ，且其係會在方塊840中開啟(亦即，關閉)。

本發明所示實例的以上說明，包括在摘要中所說明者，其係不打算使被揭露的精確形式詳盡無疑或受到限制。雖然本發明的特定實施例與實例係為了顯示目的而被說明於此，但是在不背離本發明更廣泛精神與範圍之下，種種等同的變更則是可能的。確實，令人理解的是，特定電壓、電流、頻率、功率範圍值、時間等等，其係可為了解釋目的而被提供，且其他值亦可被應用在根據本發明教示而設計的其他實施例與實例中。

根據以上詳細說明，這些變更可被做為本發明實例。在以下申請專利範圍中所使用的項應該不會被詮釋為將本發明限制在該說明書與申請專利範圍中所揭露的特定實施例。反而，本範圍係全部由以下申請專利範圍所決定，其係根據所建立申請專利範圍詮釋的學說而被解釋。本說明書與圖式於是可被視為顯示性，而非限制性。

100．．．電源供應器

105．．．輸入電壓

110．．．接地連接

120．．．主要繞組

122．．．電壓

125．．．能量傳送元件

130．．．輸出繞組

135．．．二極體

140．．．電容器

145．．．輸出電流

150．．．輸出電壓

155．．．負載

160．．．切換電流

165．．．電流感應

170．．．電源供應控制器

175．．．輸入電壓感應訊號

180．．．輸出電壓感應訊號

185．．．驅動訊號

190．．．切換器

195．．．接地連接

300．．．電源供應器

305．．．偏壓繞組

310．．．電壓感應訊號

315．．．訊號分離器

305．．．偏壓繞組

325．．．能量傳送元件

400．．．電源供應器

405．．．電流限制電路

410．．．第二比率計算器

420．．．第一比率計算器

430．．．第二比率訊號

440．．．第一比率訊號

450．．．加法電路

460．．．電流限制比較器

470．．．輸出

480．．．電流限制訊號

500．．．可變電阻

605．．．電晶體

610．．．電晶體

615．．．參考電壓源

620．．．電晶體

625．．．電晶體

630．．．電晶體

635．．．可變電阻

640．．．可變電阻

710．．．參考電流源

715．．．偏壓電流源

720．．．偏壓電流源

735．．．可變電阻

740．．．可變電阻

745．．．電晶體

750．．．電阻器

本發明的非限制性與不詳盡實施例係參考以下圖式來說明，其中相同參考數字意指在許多不同圖式中的相同部件，除非被另外規定以外。

圖1係為顯示一種電源供應器實例的圖式，其係包括電源供應控制器，其係被耦合，以用電流限制來調節電源供應器之輸出，該電流限制係在連續傳導模式期間內應輸入電壓來變化，以根據本發明教示限制電源供應器的輸出峰值功率。

圖2A係為時序圖，其顯示當根據本發明教示來調整電源供應器輸出時，呈連續傳導模式來操作之一種電源供應控制器實例的波型。

圖2B係為時序圖，其顯示當根據本發明教示來調整電源供應器輸出時，呈不連續傳導模式來操作之一種電源供應控制器實例的波型。

圖3係為顯示另一種電源供應器實例的圖式，其係包括電源供應控制器，其係被耦合，以用電流限制來調節電源供應器之輸出，該電流限制係在連續傳導模式期間內應輸入電壓來變化，以根據本發明教示限制電源供應器的輸出峰值功率。

圖4係為顯示一種實例電源供應控制器之內部細節的圖式，其使用一實例電流限制電路來實施技術，以產生電流限制訊號，以在連續傳導模式期間內改變一切換器的電流限制，以根據本發明教示來限制電源供應器的輸出峰值功率。

圖5顯示根據本發明教示被使用於實例電流限制電路的實例可變電阻。

圖6顯示一實例簡圖，其係可被使用來實施根據本發明教示而被使用於實例電流限制電路的第二比率計算器電路。

圖7顯示一實例簡圖，其係可被使用來實施根據本發明教示而被使用於實例電流限制電路的第一比率計算器電路。

圖8顯示一實例流程圖，其係可被使用來實施一種方法，以在連續傳導模式期間內改變電流限制訊號，以根據本發明教示來限制一實例電源供應器的輸出峰值功率。

100．．．電源供應器

105．．．輸入電壓

110．．．接地連接

120．．．主要繞組

122．．．電壓

125．．．能量傳送元件

130．．．輸出繞組

135．．．二極體

140．．．電容器

145．．．輸出電流

150．．．輸出電壓

155．．．負載

160．．．切換電流

165．．．電流感應

170．．．電源供應控制器

175．．．輸入電壓感應訊號

180．．．輸出電壓感應訊號

185．．．驅動訊號

190．．．切換器

195．．．接地連接

Claims (23)

1. 一種電源供應控制器，包含：一輸入電壓感應輸入，其係被耦合以感應代表一電源供應器之一輸入電壓的一輸入電壓感應訊號；一輸出電壓感應輸入，其係被耦合以感應代表該電源供應器之一輸出電壓的一輸出電壓感應訊號；一電流限制電路，其係被耦合以產生一電流限制訊號，其中該電流限制訊號係相關於一第一比率來改變，其係代表該電源供應器的該輸入電壓與一規格化輸出電壓之乘積對該電源供應器之該輸入電壓與該規格化輸出電壓之和的比率，其中該電流限制訊號係相關於一第二比率來進一步改變，其係代表該電源供應器的該輸入電壓與該規格化輸出電壓之和對該電源供應器之該輸入電壓與該規格化輸出電壓之乘積的比率，其中該第二比率實質等於該第一比率的倒數，以及其中該電流限制電路包括並聯耦合一第二可變電阻的一第一可變電阻，其中該第一可變電阻會被耦合，以對應該輸入電壓，且其中該第二可變電阻會被耦合，以對應該輸出電壓；以及一驅動訊號產生器，其係被耦合以產生對應該電流限制訊號的一驅動訊號，以驅動該電源供應器的一功率切換，以對應該輸入電壓來限制該電源供應器的一輸出功率。
2. 如申請專利範圍第1項之電源供應控制器，其中該電流限制訊號係相關於該第一比率與該第二比率的和作進一步變化。
3. 如申請專利範圍第1項之電源供應控制器，其中該電流限制電路會被耦合，以將一參考電流驅動經過耦合並聯該第二可變電阻的該第一可變電阻，以產生經過該第一與第二可變電阻的電壓。
4. 如申請專利範圍第3項之電源供應控制器，其中該電流限制電路會被耦合以產生一第一電流，其係代表經過該第一與第二可變電阻的電壓，其中該第一電流進一步代表該第一比率。
5. 如申請專利範圍第1項之電源供應控制器，其中該電流限制電路包括耦合並聯一第四可變電阻的一第三可變電阻，其中該第三可變電阻會被耦合以對應該輸入電壓，且其中該第四可變電阻會被耦合以對應該輸出電壓。
6. 如申請專利範圍第5項之電源供應控制器，其中該電流限制電路會被耦合，以建立經過耦合並聯該第四可變電阻之該第三可變電阻的一參考電壓，以產生代表該第二比率的一第二電流。
7. 如申請專利範圍第1項之電源供應控制器，其中在該電流供應器的一連續傳導模式操作期間內，該電流限制電路會被耦合以改變該電流限制訊號。
8. 如申請專利範圍第7項之電源供應控制器，其中該驅動訊號產生器會被耦合，以產生該驅動訊號，以驅動該電源供應器的該功率切換，以將該電源供應器的一輸出峰值功率限制在輸入電壓範圍上的一大概固定值。
9. 一種使用於一電源供應控制器的電流限制產生器電路，包含：一第一比率計算器，其係被耦合以接收代表一電源供應器之一輸入電壓的一輸入電壓感應訊號，以及代表該電源供應器之一輸出電壓的一輸出電壓感應訊號，該第一比率計算器則產生一第一比率訊號，其係代表該電源供應器的該輸入電壓與一規格化輸出電壓之乘積對該電源供應器之該輸入電壓與該規格化輸出電壓之和的比率；一第二比率計算器，其係被耦合以接收該輸入電壓感應訊號以及該輸出電壓感應訊號，該第二比率計算器則產生一第二比率訊號，其係代表該電源供應器的該輸入電壓與該規格化輸出電壓之和對該電源供應器之該輸入電壓與該規格化輸出電壓之乘積的比率；以及一加法電路，其係被耦合以對應該第一與第二比率訊號的和來產生一電流限制訊號， 其中該第一比率計算器包括並聯耦合一第二可變電阻的一第一可變電阻，其中該第一可變電阻會被耦合，以對應該輸入電壓，且其中該第二可變電阻會被耦合，以對應該輸出電壓。
10. 如申請專利範圍第9項之電流限制訊號產生器，其中該第一比率計算器進一步包括一參考電流源，其係被耦合以驅動一參考電流經過該第一與第二可變電阻，以產生經過該第一與第二可變電阻的一電壓。
11. 如申請專利範圍第10項之電流限制訊號產生器，進一步其中該第一比率計算器進一步包括一第一電流鏡，其具有該參考電流所驅動經過的一第一電流路徑，該第一電流鏡具有耦合到一電阻器的一第二電流路徑，經過該第一與第二可變電阻的電壓則經過該電阻器被建立。
12. 如申請專利範圍第11項之電流限制訊號產生器，其中該第一比率計算器進一步包括一第二電流鏡，其係被耦合到該電阻器並且被耦合以對應經過該第一與第二可變電阻的該電壓來產生一第一電流，其中該第一電流代表該第一比率。
13. 如申請專利範圍第9項之電流限制訊號產生器，其中該第一可變電阻包含一第一JFET與第二可變電阻包含一第二JFET。
14. 如申請專利範圍第9項之電流限制訊號產生器，其中該第二比率計算器包括耦合並聯一第四可變電阻的一第三可變電阻，其中該第三可變電阻係被耦合以對應該輸入電壓，且其中該第四可變電阻係被耦合以對應該輸出電壓。
15. 如申請專利範圍第14項之電流限制訊號產生器，其中該第二比率計算器會被耦合，以建立經過耦合並聯該第四可變電阻之該第三可變電阻的一參考電壓，以產生經過該第三與第四可變電阻的一電流。
16. 如申請專利範圍第15項之電流限制訊號產生器，其中該第二比率計算器進一步包括具有一第一電流路徑的一電流鏡，經過該第三與第四可變電阻的電流則被驅動經過一第一電流路徑，以對應經過該第三與第四可變電阻的該參考電壓，該電流鏡則具有一第二電流路徑，以產生代表該第二比率的一第二電流。
17. 如申請專利範圍第9項之電流限制訊號產生器，其中該第三可變電阻包含一第三JFET與第四可變電阻包含一第四JFET。
18. 一種產生使用於一電源供應控制器之一電流限制的方法，包含：計算一電源供應器之一輸入電壓與一規格化輸出 電壓之乘積對該電源供應器之該輸入電壓與該規格化輸出電壓之和的一第一比率；計算實質等於該第一比率之一倒數的一第二比率；以及在該電源供應器之一連續傳導模式期間內，將該第一與第二比率相加，以產生一電流限制，以用於被耦合到該電源供應器之一能量轉換元件的一切換器，其中計算該第一比率包含：設定一第一可變電阻，以對應該輸入電壓；設定一第二可變電阻，以對應一輸出電壓；以及產生一第一訊號，其係與並聯耦合該第二可變電阻之該第一可變電阻的一等量電阻成正比。
19. 如申請專利範圍第18項之產生電流限制的方法，進一步包含在該電源供應器的一不連續傳導模式期間內，將該電流限制實質設定等於一固定值。
20. 如申請專利範圍第18項之產生電流限制的方法，其中計算該第二比率包含：設定一第三可變電阻，以對應該輸入電壓；設定一第四可變電阻，以對應一輸出電壓；以及產生一第二訊號，其係與並聯耦合該第四可變電阻之該第三可變電阻之一等量電阻的倒數成正比。
21. 如申請專利範圍第18項之產生電流限制的方法，進一步包含將耦合到該電源供應器之一能量轉換元件的該切換器切換，以對應該電流限制，以限制該電源供應器之一輸出峰值功率，以對應該電源供應器的該輸入電壓。
22. 如申請專利範圍第18項之產生電流限制的方法，進一步包含在該切換器的一關閉時間內，感應從一能量轉換元件所接收的一反射電壓，以感應該輸出電壓。
23. 如申請專利範圍第18項之產生電流限制的方法，進一步包含在該切換器的一開啟時間內，感應從該能量轉換元件所接收的一反射電壓，以感應該輸入電壓。