本申請(qǐng)涉及一種電子裝置。具體而言，本申請(qǐng)涉及一種電壓轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展，電壓轉(zhuǎn)換裝置已廣泛地應(yīng)用在人們的生活當(dāng)中。

典型的電壓轉(zhuǎn)換裝置可將交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。電壓轉(zhuǎn)換裝置的功率因數(shù)影響電壓的轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換裝置的功率因數(shù)過低時(shí)，將導(dǎo)致電壓轉(zhuǎn)換效率不佳，而造成能量的浪費(fèi)。此外，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出波紋過大時(shí)，將使連接于電壓轉(zhuǎn)換裝置后級(jí)的負(fù)載的應(yīng)用受限(如為負(fù)載為L(zhǎng)ED時(shí)，將造成光源閃爍)。

專利號(hào)為US20120230068A1的美國(guó)專利公開一種電壓轉(zhuǎn)換器，其可調(diào)整功率因數(shù)，但無法抑制輸出波紋。

因此，如何實(shí)現(xiàn)一種高功率因數(shù)、低輸出波紋的電壓轉(zhuǎn)換裝置，為當(dāng)前重要的研究議題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的一實(shí)施態(tài)樣的目的在于實(shí)現(xiàn)一種高功率因數(shù)、低輸出波紋的電壓轉(zhuǎn)換裝置。

本申請(qǐng)的一實(shí)施態(tài)樣提供一種電壓轉(zhuǎn)換裝置。根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓轉(zhuǎn)換裝置，用以根據(jù)一輸入電壓提供一輸出電壓以及一輸出電流至一負(fù)載。該電壓轉(zhuǎn)換裝置包括一電壓變換單元以及一控制單元。該電壓變換單元包括一輸入整流電路、一儲(chǔ)能電容、一儲(chǔ)能電感、一變壓器、一開關(guān)、以及一整流元件。該輸入整流電路包括一輸入端、一第一輸出端、一第二輸出端以及一接地端，其中該輸入端用以接收該輸入電壓。該儲(chǔ)能電容電性耦接于該輸入整流電路的該第二輸出端與該接地端之間。該儲(chǔ)能電感具有一第一端以及一第二端，其中該儲(chǔ)能電感的該第一端電性耦接該輸入整流電路的該第一輸出端。變壓器具有一第一端、一第二端以及一第三 端，其中該變壓器為非隔離式結(jié)構(gòu)，且該變壓器的該第一端電性耦接該輸入整流電路的該第二輸出端，該變壓器的該第二端電性耦接該儲(chǔ)能電感的該第二端。該開關(guān)電性耦接該變壓器的該第三端。該整流元件電性耦接于該變壓器的該第三端以及該負(fù)載之間。該控制單元電性耦接于該電壓變換單元，該控制單元用以根據(jù)流過該開關(guān)的一開關(guān)電流以及根據(jù)該輸出電壓及該輸出電流中的至少一者提供一控制信號(hào)至該開關(guān)。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該變壓器包括一第一繞組以及一第二繞組。該第一繞組的一第一端電性耦接該輸入整流電路的該第二輸出端，且該第一繞組的一第二端電性耦接該儲(chǔ)能電感的該第二端。該第二繞組的一第一端電性耦接該第一繞組的該第二端，且該第二繞組的一第二端電性耦接該開關(guān)。該第一繞組的該第二端以及該第二繞組的該第二端具有相同極性。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，在該輸入電壓的每一周期中，產(chǎn)生流經(jīng)該儲(chǔ)能電感的一輸入電流的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于該第一繞組與該第二繞組的匝數(shù)比。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓轉(zhuǎn)換裝置的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)于該第一繞組與該第二繞組的匝數(shù)比。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該變壓器還包括一第三繞組。該第三繞組的一第一端電性耦接該控制單元，該第三繞組的一第二端電性耦接該接地端，該第三繞組耦合該第一繞組以及該第二繞組，且該第一繞組的該第二端、該第二繞組的該第二端、以及該第三繞組的該第一端具有相同極性。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該第三繞組用以在流經(jīng)該第一繞組的電流以及流經(jīng)該第二繞組的電流均為零時(shí)，提供一第二感測(cè)信號(hào)至該控制單元，以令該控制單元據(jù)以提供該控制信號(hào)至該開關(guān)。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元包括一判斷模塊。該判斷模塊用以接收一第一感測(cè)信號(hào)、一第二感測(cè)信號(hào)以及一第三參考電壓，并輸出一第一觸發(fā)信號(hào)，其中在該第一感測(cè)信號(hào)以及該第二感測(cè)信號(hào)皆小于該第三參考電壓時(shí)，該第一觸發(fā)信號(hào)為高電平。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元還包括一輸出模塊，用以接收該第一觸發(fā)信號(hào)，于該第一觸發(fā)信號(hào)為高電平時(shí)，控制該開關(guān)導(dǎo)通。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元包括一輸出模塊，用以接收一時(shí)鐘信號(hào)，并用以根據(jù)該時(shí)鐘信號(hào)，輸出相應(yīng)于一第一觸發(fā)信號(hào)的該控制信號(hào)。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元包括一比較器。該比較器的一第一端用以接收相應(yīng)于該開關(guān)電流的一第二感測(cè)信號(hào)，該比較器的一第二端用以接收相應(yīng)于一電流閾值的一電壓閾值，該比較器的一輸出端用以輸出一第二觸發(fā)信號(hào)，其中在該開關(guān)電流大于該電流閾值的情況下，該第二觸發(fā)信號(hào)為高電平。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元包括一輸出模塊，用以接收該第二觸發(fā)信號(hào)，于該第二觸發(fā)信號(hào)為高電平時(shí)，控制該開關(guān)關(guān)斷。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該控制單元包括一調(diào)整模塊，用以根據(jù)該輸出電壓以及該輸出電流中的至少一者，調(diào)整該電壓閾值。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該調(diào)整模塊包括一感測(cè)電路以及一調(diào)整電路。該感測(cè)電路用以判斷該輸出電壓以及該輸出電流中的至少一者是否大于至少一預(yù)設(shè)閾值，并據(jù)以輸出一判斷信號(hào)。該調(diào)整電路用以根據(jù)該判斷信號(hào)調(diào)整該電壓閾值。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該調(diào)整電路包括一電壓源、一電流源、一傳送元件、以及一接收元件。該傳送元件的一陽(yáng)極端電性耦接該電壓源，且該傳送元件的一陰極端用以接收該判斷信號(hào)，并產(chǎn)生一耦合信號(hào)。該接收元件的一第一端電性耦接該電流源，該接收元件的一第二端接地，該接收元件用以根據(jù)該耦合信號(hào)，改變?cè)摻邮赵脑摰谝欢说碾娢唬以摻邮赵脑摰谝欢说碾娢幌鄳?yīng)于該電壓閾值。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該感測(cè)電路包括一第一放大器、一第二放大器以及一或門電路。該第一放大器用以接收相應(yīng)于該輸出電流的一第三感測(cè)信號(hào)以及一第一參考電壓，并輸出一第一放大器信號(hào)。該第二放大器用以接收相應(yīng)于該輸出電壓的一第四感測(cè)信號(hào)以及一第二參考電壓，并輸出一第二放大器信號(hào)。該或門電路用以接收該第一放大器信號(hào)以及該第二放大器信號(hào)，該或門電路將該第一放大器信號(hào)與該第二放大器信號(hào)進(jìn)行或邏輯運(yùn)算，以該第一放大器信號(hào)和第二放大器信號(hào)中較低者為該判斷信號(hào)。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓變換單元還包括一輸出電容。該輸出電容電性耦接于該輸入整流電路的該第二輸出端與該整流元件之間。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓變換單元還包括一輸出電壓感測(cè)單元，用以感測(cè)該輸出電壓，以產(chǎn)生一輸出電壓感測(cè)信號(hào)，并提供該第四感測(cè)信 號(hào)至該控制單元。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓變換單元還包括一輸出電流感測(cè)單元，用以感測(cè)該輸出電流，以產(chǎn)生一輸出電流感測(cè)信號(hào)，并提供該第三感測(cè)信號(hào)至該控制單元。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該電壓變換單元還包括一開關(guān)電流感測(cè)單元，用以感測(cè)該開關(guān)電流，以產(chǎn)生一第二感測(cè)信號(hào)，并提供該第二感測(cè)信號(hào)至該控制單元。

根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例，該負(fù)載為發(fā)光二極管。

通過應(yīng)用上述一實(shí)施例，即可實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低輸出波紋的電壓轉(zhuǎn)換裝置。

附圖說明

圖1為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的電壓轉(zhuǎn)換裝置的示意圖；

圖2為根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例所繪示的電壓轉(zhuǎn)換裝置的示意圖；

圖3A為根據(jù)本申請(qǐng)一說明例所繪示的電壓-電流的示意圖；

圖3B為根據(jù)本申請(qǐng)一說明例所繪示的電壓-電流的示意圖；

圖4為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元的操作方法的流程圖；

圖5為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元的示意圖；

圖6為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元的局部示意圖；

圖7為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元的信號(hào)圖；

圖8為根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例所繪示的控制單元的操作方法的流程圖；

圖9為根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例所繪示的控制單元的示意圖；

圖10為根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例所繪示的控制單元的信號(hào)圖。

附圖標(biāo)記說明：

100：電壓轉(zhuǎn)換裝置

100a：電壓轉(zhuǎn)換裝置

110：輸入整流電路

120：電壓變換單元

130：控制單元

130a：控制單元

132：判斷模塊

132a：時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器

134：比較器

136：調(diào)整模塊

136a：調(diào)整電路

136b：感測(cè)電路

138：輸出模塊

200：操作方法

200a：操作方法

Vrec：電壓

VOUT：電壓

Vrec_R：電壓

VB：電壓

VA：電壓

VREF1：電壓

VREF2：電壓

VREF3：電壓

VTH：電壓閾值

I_L1：電流

I_Lm：電流

I_Q1：電流

I_N1：電流

I_N2：電流

I_OUT：電流

i_L1：電流

i_Lm：電流

VIOUT：信號(hào)

VDV：信號(hào)

VT1C：信號(hào)

VIQ1：信號(hào)

VGS：信號(hào)

ZDT：信號(hào)

CS：信號(hào)

LTO：信號(hào)

VEA1：信號(hào)

VEA2：信號(hào)

SV1：信號(hào)

SV2：信號(hào)

DTS：信號(hào)

SU1：信號(hào)

CLK：信號(hào)

A：信號(hào)

B：信號(hào)

CLK：信號(hào)

Ts：周期

GND：接地端

LP1：電流回路

LP2：電流回路

LP3：電流回路

LP4：電流回路

LP5：電流回路

LP6：電流回路

T0：時(shí)間點(diǎn)

T1：時(shí)間點(diǎn)

T2：時(shí)間點(diǎn)

T3：時(shí)間點(diǎn)

T4：時(shí)間點(diǎn)

T5：時(shí)間點(diǎn)

S1：步驟

S2：步驟

S3：步驟

S4：步驟

S5：步驟

S6：步驟

S7：步驟

S8：步驟

S9：步驟

S9a：步驟

S10：步驟

LD：負(fù)載

C1：電容

C2：電容

C3：電容

C4：電容

D1：整流元件

D2：二極管

D3：二極管

Dx：二極管

BD1：整流器

R1：電阻

R2：電阻

R3：電阻

R4：電阻

R5：電阻

R6：電阻

T：變壓器

T1A：繞組

T1B：繞組

T1C：繞組

Q1：開關(guān)

L1：電感

EA1：放大器

EA2：放大器

Z1：阻抗

Z2：阻抗

Z3：阻抗

Z4：阻抗

SD1：二極管

SD2：二極管

VDD：電壓源

CRS：電流源

U1A：傳送元件

U1B：接收元件

CMP1：比較器

CMP2：比較器

AD：與門

LT：鎖存器

DRV：驅(qū)動(dòng)器

R：輸入端

S：輸入端

Q：輸出端

具體實(shí)施方式

以下將以附圖及詳細(xì)敘述清楚說明本公開內(nèi)容的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員在了解本公開內(nèi)容的實(shí)施例后，當(dāng)可由本公開內(nèi)容所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本公開內(nèi)容的精神與范圍。

關(guān)于本文中所使用的『電性耦接』，可指兩個(gè)或多個(gè)元件相互直接作實(shí)體或電性接觸，或是相互間接作實(shí)體或電性接觸，而『電性耦接』還可指二或多個(gè)元件元件相互操作或動(dòng)作。

關(guān)于本文中所使用的『第一』、『第二』、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅為了區(qū)別以相同技術(shù)用語(yǔ)描述的元件或操作。

關(guān)于本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語(yǔ)，即意指包含但不限于。

關(guān)于本文中所使用的『及/或』，是包括所述事物的任一或全部組合。

關(guān)于本文中所使用的方向用語(yǔ)，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附加附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來說明并非用來限制本申請(qǐng)。

關(guān)于本文中所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個(gè)用詞使用在此領(lǐng)域中、在此公開的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本公開的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本公開的描述上額外的引導(dǎo)。

同時(shí)參照?qǐng)D1、圖2。圖1為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的電壓轉(zhuǎn)換裝置100的示意圖。圖2為根據(jù)本申請(qǐng)另一實(shí)施例所繪示的電壓轉(zhuǎn)換裝置100的示意圖。

在本實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換裝置100用以根據(jù)輸入電壓Vrec提供一輸出電壓VOUT以及一輸出電流I_OUT至一負(fù)載LD。在一實(shí)施例中，輸入電壓Vrec可為交流電壓。在一實(shí)施例中，輸出電壓VOUT可為直流電壓。在一實(shí)施例中，負(fù)載LD可為發(fā)光二極管。

在本實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換裝置100包括電壓變換單元120以及控制單元130。電壓變換單元120以及控制單元130彼此電性耦接。

特別參照?qǐng)D2，在本實(shí)施例中，電壓變換單元120包括輸入整流電路110、儲(chǔ)能電容C1、輸出電容C2、儲(chǔ)能電感L1、變壓器T、開關(guān)Q1、開關(guān)電流感測(cè)單元(例如可為電阻R1)、輸出電流感測(cè)單元(例如可為電阻R2)、輸出電壓感測(cè)單元(例如可為電阻R3、R4)、以及整流元件D1(例如可為二極管)。

在本實(shí)施例中，輸入整流電路110的輸入端用以接收輸入電壓Vrec。輸入整流電路110的第一輸出端(如電壓Vrec_R處)電性耦接變壓器T。輸入整流電路110的第二輸出端(如電壓VB處)電性耦接變壓器T以及 儲(chǔ)能電容C1。輸入整流電路110的接地端耦接地面GND。

在一實(shí)施例中，輸入整流電路110可包括橋式整流器BD1、二極管D2、D3以及電容C3、C4。在一實(shí)施例中，橋式整流器BD1電性耦接用以傳輸輸入電壓Vrec的火線(live wire)與中性線(neutral wire)，并電性耦接于輸入整流電路110的第二輸出端與接地端之間。二極管D2電性耦接于用以傳輸輸入電壓Vrec的火線與輸入整流電路110的第一輸出端之間。二極管D3電性耦接于用以傳輸輸入電壓Vrec的中性線與輸入整流電路110的第一輸出端之間。電容C3電性耦接于用以傳輸輸入電壓Vrec的火線與輸入整流電路110的接地端之間。電容C4電性耦接于用以傳輸輸入電壓Vrec的中性線與輸入整流電路110的接地端之間。

在本實(shí)施例中，儲(chǔ)能電容C1電性耦接于輸入整流電路110的第二輸出端與接地端之間。儲(chǔ)能電感L1的第一端電性耦接輸入整流電路110的第一輸出端。儲(chǔ)能電感L1的第二端電性耦接變壓器T。

在本實(shí)施例中，變壓器T為非隔離式結(jié)構(gòu)。變壓器T的第一端電性耦接輸入整流電路110的第二輸出端，變壓器T的第二端電性耦接儲(chǔ)能電感L1的第二端。變壓器T的第三端電性耦接開關(guān)Q1。

在一實(shí)施例中，變壓器T可包括第一繞組T1A、第二繞組T1B、以及第三繞組T1C。在一實(shí)施例中，第一繞組T1A的第一端作為變壓器T的第一端，第一繞組T1A的第二端作為變壓器T的第二端、并電性耦接第二繞組T1B的第一端，第二繞組T1B的第二端作為變壓器T的第三端，第三繞組T1C的第一端電性耦接控制單元130，第三繞組T1C的第二端電性耦接地面GND。

在一實(shí)施例中，第一繞組T1A的第二端、第二繞組T1B的第二端以及第三繞組T1C的第一端具有相同極性。

在本實(shí)施例中，開關(guān)Q1的第一端電性耦接變壓器T的第三端，開關(guān)Q1的第二端電性耦接開關(guān)電流感測(cè)單元(例如可為電阻R1)的第一端。開關(guān)Q1的控制端電性耦接控制單元130。開關(guān)電流感測(cè)單元(例如可為電阻R1)的第一端電性耦接開關(guān)Q1的第二端，且開關(guān)電流感測(cè)單元的第二端電性耦接地面GND。整流元件D1的陽(yáng)極端電性耦接變壓器T的第三端，整流元件D1的陰極端電性耦接負(fù)載LD。輸出電容C2電性耦接于 整流元件D1的陰極端與輸入整流電路110的第二輸出端之間。輸出電流感測(cè)單元(例如可為電阻R2)電性耦接于負(fù)載LD與輸入整流電路110的第二輸出端之間。輸出電壓感測(cè)單元(例如可為電阻R3、R4)電性耦接于整流元件D1的陰極端與輸入整流電路110的第二輸出端之間，并電性耦接控制單元130。

在本實(shí)施例中，開關(guān)電流感測(cè)單元(例如可為電阻R1)可用以感測(cè)流經(jīng)開關(guān)Q1的開關(guān)電流I_Q1，以產(chǎn)生相應(yīng)于開關(guān)電流I_Q1的開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1，并提供開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1至控制單元130。

在本實(shí)施例中，輸出電流感測(cè)單元(例如可為電阻R2)可用以感測(cè)輸出電流I_OUT，以產(chǎn)生相應(yīng)于輸出電流I_OUT的輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT，并提供輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT至控制單元130。

在本實(shí)施例中，輸出電壓感測(cè)單元(例如可為電阻R3、R4)，用以感測(cè)輸出電壓VOUT，以產(chǎn)生相應(yīng)于輸出電壓VOUT的輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV，并提供輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV至控制單元130。

在本實(shí)施例中，第三繞組T1C用以感測(cè)流經(jīng)第一繞組T1A的電流I_N2以及流經(jīng)第二繞組T1B的電流I_N1，并據(jù)以提供相應(yīng)于流經(jīng)第一繞組T1A的電流I_N2以及流經(jīng)第二繞組T1B的電流I_N1的感測(cè)信號(hào)VT1C至控制單元130。

在本實(shí)施例中，控制單元130可用以根據(jù)流過開關(guān)Q1的一開關(guān)電流I_Q1、感測(cè)信號(hào)VT1C、以及根據(jù)輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT和輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV中的至少一者提供一控制信號(hào)VGS至開關(guān)Q1的控制端，以導(dǎo)通或關(guān)閉開關(guān)Q1。

通過上述的設(shè)置，可避免輸入電壓Vrec的波紋反映到輸出電壓VOUT上。

于使用時(shí)，電壓變換單元120中，只有在儲(chǔ)能電感L1的第一端的電壓Vrec_R大于儲(chǔ)能電感L1的第二端的電壓VA的情況下，才會(huì)產(chǎn)生流經(jīng)儲(chǔ)能電感L1的輸入電流I_L1。因此，儲(chǔ)能電感L1的第二端的電壓VA相應(yīng)于第一繞組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比。圖3A和圖3B為根據(jù)本申請(qǐng)一說明例所繪示的輸入電壓-電流的示意圖。如圖3A所示，當(dāng)?shù)谝焕@組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比越高，儲(chǔ)能電感L1的第二端的電壓VA 越低，在輸入電壓Vrec的每一周期中產(chǎn)生流經(jīng)儲(chǔ)能電感L1的輸入電流I_L1的時(shí)間長(zhǎng)度越長(zhǎng)，輸入電流I_L1的波形越接近輸入電壓Vrec的波形，電壓轉(zhuǎn)換裝置100的功率因數(shù)越高。相對(duì)地，如圖3B所示，當(dāng)?shù)谝焕@組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比越低(如低于圖3A中實(shí)施例的匝數(shù)比)，儲(chǔ)能電感L1的第二端的電壓VA越高(如高于圖3A中實(shí)施例的電壓VA)，在輸入電壓Vrec的每一周期中產(chǎn)生流經(jīng)儲(chǔ)能電感L1的輸入電流I_L1的時(shí)間長(zhǎng)度越短(如短于圖3A中實(shí)施例的時(shí)間長(zhǎng)度)，輸入電流I_L1的波形越偏離輸入電壓Vrec的波形，電壓轉(zhuǎn)換裝置100的功率因數(shù)越低。

換言之，在輸入電壓Vrec的每一周期中產(chǎn)生流經(jīng)儲(chǔ)能電感L1的輸入電流I_L1的時(shí)間長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于第一繞組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比，且電壓轉(zhuǎn)換裝置100的功率因數(shù)亦對(duì)應(yīng)于第一繞組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比。

因此，通過應(yīng)用本申請(qǐng)一實(shí)施例，在提高第一繞組T1A與第二繞組T1B的匝數(shù)比的情況下，即可實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低輸出波紋的電壓轉(zhuǎn)換裝置。

圖4為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元130的操作方法200的流程圖。

在步驟S1中，控制單元130偵測(cè)輸出電壓VOUT。

在步驟S2中，控制單元130判斷輸出電壓VOUT是否大于電壓基準(zhǔn)(相應(yīng)于圖6中的參考電壓VREF2)。若是，則進(jìn)行步驟S5；若否，則進(jìn)行步驟S6。

在步驟S3中，控制單元130偵測(cè)輸出電流I_OUT。

在步驟S4中，控制單元130判斷輸出電流I_OUT是否大于電流基準(zhǔn)(相應(yīng)于圖6中的參考電壓VREF1)。若是，則進(jìn)行步驟S5；若否，則進(jìn)行步驟S6。

在步驟S5中，在輸出電壓VOUT大于電壓基準(zhǔn)或輸出電流I_OUT大于電流基準(zhǔn)的情況下，控制單元130調(diào)高電流閾值。

在步驟S6中，在輸出電壓VOUT不大于電壓基準(zhǔn)或輸出電流I_OUT不大于電流基準(zhǔn)的情況下，控制單元130調(diào)低電流閾值。

在步驟S7中，控制單元130判斷流經(jīng)開關(guān)Q1的開關(guān)電流I_Q1是否 大于前述電流閾值。若是，則進(jìn)行步驟S8；若否，則控制單元130持續(xù)判斷流經(jīng)開關(guān)Q1的開關(guān)電流I_Q1是否大于前述電流閾值。

在步驟S8中，控制單元130令開關(guān)Q1斷路。

在步驟S9中，控制單元130判斷流經(jīng)第一繞組T1A的電流I_N2以及流經(jīng)第二繞組T1B的電流I_N1是否均為零。若是，則進(jìn)行步驟S10；若否，則控制單元130持續(xù)判斷流經(jīng)第一繞組T1A的電流I_N2以及流經(jīng)第二繞組T1B的電流I_N1是否均為零。

在步驟S10中，控制單元130導(dǎo)通開關(guān)Q1。

通過以上的操作，控制單元130即可用以根據(jù)流過開關(guān)Q1的一開關(guān)電流I_Q1、流經(jīng)第一繞組T1A的電流I_N1以及流經(jīng)第二繞組T1B的電流I_N2、以及根據(jù)輸出電壓VOUT及輸出電流I_OUT中的至少一者提供控制信號(hào)VGS至開關(guān)Q1的控制端，以導(dǎo)通或關(guān)閉開關(guān)Q1。

應(yīng)注意到，在一些實(shí)施例中，控制單元130可僅根據(jù)輸出電壓VOUT及輸出電流I_OUT中的一者調(diào)整電流閾值，故本申請(qǐng)不以上述實(shí)施例為限。

參照?qǐng)D5，圖5為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元130的示意圖。在一實(shí)施例中，控制單元130可包括判斷模塊132、比較器134、調(diào)整模塊136、以及輸出模塊138。在本實(shí)施例中，判斷模塊132電性連接輸出模塊138，比較器134電性連接輸出模塊138，調(diào)整模塊136電性連接比較器134。

在本實(shí)施例中，判斷模塊132用以接收感測(cè)信號(hào)VT1C、開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1以及參考電壓VREF3，并據(jù)以輸出第一觸發(fā)信號(hào)ZDT。例如，在感測(cè)信號(hào)VT1C以及開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1皆小于參考電壓VREF3時(shí)，第一觸發(fā)信號(hào)ZDT為高電平。在感測(cè)信號(hào)VT1C以及開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1中的一者大于參考電壓VREF3時(shí)，第一觸發(fā)信號(hào)ZDT為低電平。

在本實(shí)施例中，調(diào)整模塊136用以根據(jù)輸出電壓VOUT以及輸出電流I_OUT中的至少一者，調(diào)整并輸出電壓閾值VTH。在本實(shí)施例中，調(diào)整模塊136接收相應(yīng)于輸出電壓VOUT的輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV以及相應(yīng)于輸出電流I_OUT的輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT，并據(jù)以調(diào)整電壓閾值 VTH。

在本實(shí)施例中，比較器134用以判斷開關(guān)電流I_Q1是否大于相應(yīng)于電壓閾值VTH的一電流閾值。比較器134的一第一端用以接收相應(yīng)于開關(guān)電流I_Q1的開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1，比較器134的一第二端用以接收來自調(diào)整模塊136的電壓閾值VTH，且比較器134的輸出端用以輸出第二觸發(fā)信號(hào)CS。例如，在開關(guān)電流I_Q1大于此一電流閾值的情況下，第二觸發(fā)信號(hào)CS為高電平。在開關(guān)電流I_Q1不大于此電流閾值的情況下，第二觸發(fā)信號(hào)CS為低電平。

在本實(shí)施例中，輸出模塊138用以接收第一觸發(fā)信號(hào)ZDT與第二觸發(fā)信號(hào)CS，并據(jù)以控制開關(guān)Q1導(dǎo)通或關(guān)閉。例如，于第一觸發(fā)信號(hào)ZDT為高電平時(shí)，輸出模塊138輸出高電平的控制信號(hào)VGS，以控制開關(guān)Q1導(dǎo)通。于第二觸發(fā)信號(hào)CS為高電平時(shí)，輸出模塊138輸出低電平的控制信號(hào)VGS，以控制開關(guān)Q1關(guān)斷。

以下段落將搭配圖6提供判斷模塊132、比較器134、調(diào)整模塊136、以及輸出模塊138的具體細(xì)節(jié)，然而本申請(qǐng)不以下述實(shí)施例為限。

在一實(shí)施例中，判斷模塊132包括比較器CMP1、CMP2以及與門AD。比較器CMP1的負(fù)輸入端用以接收感測(cè)信號(hào)VT1C。比較器CMP1的正輸入端用以接收參考電壓VREF3。比較器CMP1的輸出端用以輸出信號(hào)A。比較器CMP2的負(fù)輸入端用以接收開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1。比較器CMP2的正輸入端用以接收參考電壓VREF3。比較器CMP2的輸出端用以輸出信號(hào)B。與門AD的兩個(gè)輸入端分別用以接收信號(hào)A、B。在信號(hào)A、B皆具高電平時(shí)，與門AD輸出具有高電平的第一觸發(fā)信號(hào)ZDT。

亦即，判斷模塊132是在感測(cè)信號(hào)VT1C與開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1皆小于參考電壓VREF3時(shí)輸出具有高電平的第一觸發(fā)信號(hào)ZDT。當(dāng)參考電壓VREF3設(shè)置為具有略大于零的電壓值時(shí)，判斷模塊132可在感測(cè)信號(hào)VT1C與開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1等于零時(shí)輸出具有高電平的第一觸發(fā)信號(hào)ZDT。

在一實(shí)施例中，調(diào)整模塊136包括感測(cè)電路136b與調(diào)整電路136a。感測(cè)電路136b與調(diào)整電路136a彼此電性連接。感測(cè)電路136b用以判斷輸出電壓VOUT以及輸出電流I_OUT中的至少一者是否大于至少一預(yù)設(shè) 閾值，并據(jù)以輸出一判斷信號(hào)DTS。調(diào)整電路136a用以根據(jù)判斷信號(hào)DTS調(diào)整電壓閾值VTH。

在一實(shí)施例中，感測(cè)電路136b包括阻抗Z1-Z4、放大器EA1、EA2、以及包括二極管SD1、SD2的或門電路。在本實(shí)施例中，放大器EA1的第一輸入端用以接收參考電壓VREF1，放大器EA1的第二輸入端用以通過阻抗Z1接收輸出電流感測(cè)電壓VIOUT、并通過阻抗Z2電性耦接放大器EA1的輸出端，放大器EA1的輸出端電性耦接二極管SD1的陰極端。放大器EA2的第一輸入端用以接收參考電壓VREF2，放大器EA2的第二輸入端用以通過阻抗Z3接收輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV、并通過阻抗Z4電性耦接放大器EA2的輸出端，放大器EA2的輸出端電性耦接二極管SD2的陰極端。二極管SD1、SD2的陽(yáng)極端電性耦接調(diào)整電路136a。

在本實(shí)施例中，放大器EA1用以接收相應(yīng)于輸出電流I_OUT的輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT(如電壓SV1)以及參考電壓VREF1，并輸出放大器信號(hào)VEA1。放大器EA2用以接收相應(yīng)于輸出電壓VOUT的輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV(如電壓SV2)以及參考電壓VREF2，并輸出放大器信號(hào)VEA2。或門電路(如包括二極管SD1、SD2)用以接收第一放大器信號(hào)VEA1以及第二放大器信號(hào)VEA2?；蜷T電路將第一放大器信號(hào)VEA1與第二放大器信號(hào)VEA2進(jìn)行或邏輯運(yùn)算，并以第一放大器信號(hào)VEA1和第二放大器信號(hào)VEA2中較低者為判斷信號(hào)DTS。

在一實(shí)施例中，調(diào)整電路136a包括電壓源VDD、電流源CRS、傳送元件U1A、接收元件U1B、以及電阻R5、R6。在本實(shí)施例中，傳送元件U1A的一陽(yáng)極端電性耦接電壓源VDD，且傳送元件U1A的一陰極端用以接收判斷信號(hào)DTS，并據(jù)以產(chǎn)生一耦合信號(hào)SU1。接收元件U1B的一第一端電性耦接電流源CRS，接收元件U1B的一第二端接地。接收元件U1B用以根據(jù)耦合信號(hào)SU1，改變接收元件U1B的第一端的電位，且接收元件U1B的第一端的電位相應(yīng)于電壓閾值VTH。電阻R5電性耦接于接收元件U1B的第一端與比較器134之間。電阻R6電性耦接于接收元件U1B的第二端與比較器134之間。

在一實(shí)施例中，傳送元件U1A與接收元件U1B為光耦合元件，然本申請(qǐng)不以此為限。

在一實(shí)施例中，比較器134的正輸入端用以接收感測(cè)信號(hào)VT1C，比較器134的負(fù)輸入端用以接收電壓閾值VTH，比較器134的輸出端用以輸出第二觸發(fā)信號(hào)CS。

在一實(shí)施例中，輸出模塊138包括一SR鎖存器LT以及一驅(qū)動(dòng)器DRV。SR鎖存器LT的輸入端S用以接收第一觸發(fā)信號(hào)ZDT，SR鎖存器LT的輸入端R用以接收第二觸發(fā)信號(hào)CS，且SR鎖存器LT的輸出端Q用以輸出信號(hào)LTO至驅(qū)動(dòng)器DRV。驅(qū)動(dòng)器DRV用以根據(jù)信號(hào)LTO產(chǎn)生控制信號(hào)VGS。

圖7為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元130的信號(hào)圖。

在時(shí)間點(diǎn)T0時(shí)，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1具有低電平，感測(cè)信號(hào)VT1C具有負(fù)電平，信號(hào)LTO具有高電平。

在時(shí)間點(diǎn)T1時(shí)，由于比較器134的正輸入端接收的開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1大于比較器134的負(fù)輸入端接收的電壓閾值VTH，故比較器134所輸出的第二觸發(fā)信號(hào)CS具有高電平，使得信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS轉(zhuǎn)為低電平，開關(guān)Q1關(guān)斷。

在時(shí)間點(diǎn)T4時(shí)，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1具有低電平，且感測(cè)信號(hào)VT1C由正電平轉(zhuǎn)換為零電壓，此時(shí)開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1和感測(cè)信號(hào)VT1C均小于參考電壓VREF3，故判斷模塊132所輸出的第一觸發(fā)信號(hào)ZDT具有高電平，且此時(shí)比較器134所輸出的第二觸發(fā)信號(hào)CS具有低電平，從而使得信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS轉(zhuǎn)為高電平，開關(guān)Q1導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān)Q1導(dǎo)通后，開關(guān)Q1的電流上升，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1高于參考電壓VREF3，信號(hào)A由高電平轉(zhuǎn)換為低電平，第一觸發(fā)信號(hào)ZDT變?yōu)榈碗娖?，而第二觸發(fā)信號(hào)CS的電平維持不變，因此信號(hào)LTO維持高電平，控制信號(hào)VGS也為高電平，開關(guān)Q1維持導(dǎo)通。

開關(guān)Q1導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)Q1的電流上升，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1也對(duì)應(yīng)升高，當(dāng)開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1上升至電壓閾值VTH時(shí)，如時(shí)間點(diǎn)T5，信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS轉(zhuǎn)為低電平，開關(guān)Q1關(guān)斷。電路在后續(xù)時(shí)間段將重復(fù)T0-T4的過程，在此不再詳述。

以下將搭配圖8-10，提供本申請(qǐng)另一實(shí)施例中的電壓轉(zhuǎn)換裝置100a。電壓轉(zhuǎn)換裝置100a包括電壓變換單元120以及控制單元130a。電壓轉(zhuǎn)換 裝置100a的電壓變換單元120與先前實(shí)施例中的電壓轉(zhuǎn)換裝置100的電壓變換單元120大致相同，故在此不贅述。

圖8是根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例的控制單元130a的操作方法200a的流程圖。

在步驟S1中，控制單元130a偵測(cè)輸出電壓VOUT。

在步驟S2中，控制單元130a判斷輸出電壓VOUT是否大于電壓基準(zhǔn)。若是，則進(jìn)行步驟S5；若否，則進(jìn)行步驟S6。

在步驟S3中，控制單元130a偵測(cè)輸出電流I_OUT。

在步驟S4中，控制單元130a判斷輸出電流I_OUT是否大于電流基準(zhǔn)。若是，則進(jìn)行步驟S5；若否，則進(jìn)行步驟S6。

在步驟S5中，在輸出電壓VOUT大于電壓基準(zhǔn)或輸出電流I_OUT大于電流基準(zhǔn)的情況下，控制單元130a調(diào)高電流閾值。

在步驟S6中，在輸出電壓VOUT不大于電壓基準(zhǔn)或輸出電流I_OUT不大于電流基準(zhǔn)的情況下，控制單元130a調(diào)低電流閾值。

在步驟S7中，控制單元130a判斷流經(jīng)開關(guān)Q1的開關(guān)電流I_Q1是否大于前述電流閾值。若是，則進(jìn)行步驟S8；若否，則控制單元130a持續(xù)判斷流經(jīng)開關(guān)Q1的開關(guān)電流I_Q1是否大于前述電流閾值。

在步驟S8中，控制單元130a令開關(guān)Q1斷路。

在步驟S9a中，控制單元130a判斷其內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK是否為觸發(fā)信號(hào)。若是，則進(jìn)行步驟S10，若否，則控制單元130a持續(xù)判斷其內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK是否為觸發(fā)信號(hào)。

在步驟S10中，控制單元130a導(dǎo)通開關(guān)Q1。

通過以上的操作，控制單元130a即可用以根據(jù)流過開關(guān)Q1的一開關(guān)電流I_Q1、其內(nèi)部產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CLK、以及根據(jù)輸出電壓VOUT及輸出電流I_OUT中的至少一者提供一控制信號(hào)VGS至開關(guān)Q1的控制端，以導(dǎo)通或關(guān)閉開關(guān)Q1。

應(yīng)注意到，在一些實(shí)施例中，控制單元130可僅根據(jù)輸出電壓VOUT及輸出電流I_OUT中的一者調(diào)整電流閾值，故本申請(qǐng)不以上述實(shí)施例為限。

參照?qǐng)D9，圖9為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元130a的示意 圖。在一實(shí)施例中，控制單元130a可包括時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器132a、比較器134、調(diào)整模塊136、以及輸出模塊138。在本實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器132a電性連接輸出模塊138，比較器134電性連接輸出模塊138，調(diào)整模塊136電性連接比較器134。

在本實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器132a用以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK。在本實(shí)施例中，時(shí)鐘信號(hào)CLK具有周期Ts。

在本實(shí)施例中，調(diào)整模塊136用以根據(jù)輸出電壓VOUT以及輸出電流I_OUT中的至少一者，調(diào)整并輸出一電壓閾值VTH。在本實(shí)施例中，調(diào)整模塊136接收相應(yīng)于輸出電壓VOUT的輸出電壓感測(cè)信號(hào)VDV以及相應(yīng)于輸出電流I_OUT的輸出電流感測(cè)信號(hào)VIOUT，并據(jù)以調(diào)整電壓閾值VTH。

在本實(shí)施例中，比較器134用以判斷開關(guān)電流I_Q1是否大于相應(yīng)于電壓閾值VTH的一電流閾值。比較器134的一第一端用以接收相應(yīng)于開關(guān)電流I_Q1的開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1，比較器134的一第二端用以接收來自調(diào)整模塊136的電壓閾值VTH，且比較器134的輸出端用以輸出第二觸發(fā)信號(hào)CS。例如，在開關(guān)電流I_Q1大于此一電流閾值的情況下，第二觸發(fā)信號(hào)CS為高電平。在開關(guān)電流I_Q1不大于此電流閾值的情況下，第二觸發(fā)信號(hào)CS為低電平。

在本實(shí)施例中，輸出模塊138用以接收時(shí)鐘信號(hào)CLK與第二觸發(fā)信號(hào)CS，并據(jù)以控制開關(guān)Q1導(dǎo)通或關(guān)閉。例如，于時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)，輸出模塊138輸出具高電平的控制信號(hào)VGS，以控制開關(guān)Q1導(dǎo)通。于第二觸發(fā)信號(hào)CS為高電平時(shí)，輸出模塊138輸出具低電平的控制信號(hào)VGS，以控制開關(guān)Q1關(guān)斷。

應(yīng)注意到，比較器134、調(diào)整模塊136、以及輸出模塊138的具體細(xì)節(jié)可參照先前實(shí)施例，故在此不贅述。

圖10為根據(jù)本申請(qǐng)一實(shí)施例所繪示的控制單元130a的信號(hào)圖。

在時(shí)間點(diǎn)T0時(shí)，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1具有低電平，時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器132a輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK為觸發(fā)信號(hào)，如圖10所示，觸發(fā)信號(hào)為一脈沖波，信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS具有高電平。

在時(shí)間點(diǎn)T1時(shí)，由于比較器134的正輸入端接收的開關(guān)電流感測(cè)信 號(hào)VIQ1大于比較器134的負(fù)輸入端接收的電壓閾值VTH，故比較器134所輸出的第二觸發(fā)信號(hào)CS具有高電平，使得信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS轉(zhuǎn)為低電平，開關(guān)Q1關(guān)斷。

在時(shí)間點(diǎn)T4時(shí)，開關(guān)Q1導(dǎo)通，開關(guān)電流感測(cè)信號(hào)VIQ1具有低電平，比較器134所輸出的第二觸發(fā)信號(hào)CS具有低電平，而此時(shí)時(shí)鐘信號(hào)CLK又為觸發(fā)信號(hào)，從而使得信號(hào)LTO及控制信號(hào)VGS轉(zhuǎn)為高電平，開關(guān)Q1導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān)Q1導(dǎo)通后，時(shí)鐘信號(hào)CLK恢復(fù)為低電平，且第二觸發(fā)信號(hào)CS的電平維持不變，因此信號(hào)LTO與控制信號(hào)VGS維持高電平，開關(guān)Q1維持導(dǎo)通。電路在后續(xù)時(shí)間段將重復(fù)T0-T4的過程，在此不再詳述。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的變動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。