固定导通时间切换式转换装置的制造方法
固定导通时间切换式转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种切换式转换装置，且特别关于一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置。
【背景技术】
[0002] 近年来随着科技的进步，具有各式各样不同功能的电子产品已逐渐被研发出来， 送些具有各式各样不同功能的电子产品不但满足了人们的各种不同需求，更融入每个人的 日常生活，使得人们生活更为便利。送些各式各样不同功能的电子产品是由各种电子元件 所组成，而每一个电子元件所需的电源电压不尽相同，因此，现今的供电系统提供的交流电 源并不适合直接提供给电子产品使用。为了提供适当的电压给每一个电子元件使其正常运 作，送些电子产品需要藉由电源转换电路将交流电源，例如一般的市电，转换为适当的电压 给每一个电子兀件使用。
[0003] 传统的交流转直流的电源转换器（AC/DC Converter)是采用隔离式分压的设计， 将交流电源与整流器禪合之后，再利用外部变压器将高电压的交流电源转换为低电压的直 流电源，用W提供低电压的直流电源器件使用。如图1所示，传统的电源转换器包含一变压 器10,其一次侧连接一电子开关12,二次侧连接一负载14、一输出电容15与一分压器16， 分压器16连接一处理器18。处理器18通过一光禪合器20连接一控制器22,此控制器22 连接电子开关12, W控制其开关状态。当负载14上有负载电压及负载电流时，分压器16可 W揃取负载电压中的分压，并将其传送给处理器18。处理器18依据此分压产生一类比讯号 或称模拟讯号，并将其通过光禪合器20由二次侧传送给位于一次侧的控制器22,使控制器 22能根据此类比讯号来切换电子开关12。由于此处理器18由TL431与补偿电路所组成， 所W处理器18 W零点与极点之补偿方式负责对整个电源转换器进行回路增益与频宽的补 偿，W降低负载电压中的捷波讯号，使整个系统稳定。然而，由于控制器22位于一次侧，无 法直接侦测负载电压，且TL431与补偿电路亦无法实时将负载电压中的信号传到控制器 22,反而会使负载电压中的信号延迟变形，甚至变慢后，才传至控制器22,造成控制器22也 无法实时因应负载电压中的捷波讯号，改变电子开关12的切换方式，进而迅速稳定负载电 压。再者，连接于二次侧的一二极管24是作为同步整流器，但此在连续电流模式（CCM)并 不容易控制。
[0004] 因此，本发明在针对上述的困扰，提出一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置，W解决现有技术中所产生的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的，在于提供一种固定导通时间（constant on-time,COT)切换式 转换装置，其是基于变压器的二次侧安装能直接侦测输出电压或输出电流的处理器，并实 时通过禪合元件将输出电压或输出电流中的信号，传送至一次侧，W利用二次侧之信号决 定位于变压器的一次侧的电子开关的导通与关闭的时间，进而调节输出电压或输出电流， 在不需要采用补偿电路的前提下，达到高速负载暂态响应。
[0006] 本发明的次要目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是将禪合元 件W电场、磁场、压电材质或光作为媒介，将输出电压或输出电流中的信号从二次侧传送至 一次侧，且不采任何编码或解码技术，使变压器的二次侧独立地调节输出电压与输出电流。
[0007] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是分别将控 制器与驱动器形成于一晶片单元中，再将两个晶片单元与禪合元件整合于一封装结构中， W达到体积微小化，同时降低占有印刷电路板的面积，与物料清单（B0M)成本。
[0008] 本发明的又一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是将变压器 的二次侧上的捷波讯号与输出电流分别进行滤波与放大，W降低位于主输出路径上的电阻 的电阻值，进而减少输出效能损耗，同时使设有参考电压的位于二次侧的处理器容易设计。
[0009] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其利用位于变 压器的二次侧的处理器接收位于一次侧的驱动器所产生的唤醒讯号，W产生控制讯号，并 将其传递给驱动器使用，W避免在启动（start-up)模式中，位于一次侧与二次侧之间的禪 合元件损坏时，破坏系统的运作。
[0010] 本发明的又一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是揃取一次 侧的输入电压，并据此调整位于一次侧的电子开关的导通时间，W针对不同的输入电压，降 低位于一次侧的电子开关的切换频率的变动量，W避免变压器进入饱和进而烧毁。
[0011] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是利用变压 器的二次侧发出的上一个脉波讯号的频率值，决定下一个二次侧的脉波讯号的高电压准位 的持续时间，进而调整一次侧的电子开关的导通时间，W脱离音频区，进而减少每一个切换 周期对变压器所储存与释放的能量。
[0012] 为达上述目的，本发明提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端， 此输入端接收一输入电压，此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧 与二次侧，一次侧连接输入端，二次侧连接一负载与一处理器。处理器接收一启动电压，且 接收负载上的一输出电压或一输出电流，W据此与启动电压产生一控制讯号。处理器连接 至少一禪合元件，如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W 传送控制讯号至一次侧。一次侧与禪合元件连接一驱动器，其通过禪合元件接收控制讯号， 并将其放大，产生一第一数位讯号。一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第一数位 讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与 输出电流，其中第一电子开关的开关状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间 点及正缘下降至负缘的时间点所决定。
[0013] 处理器还包含一电讯号揃取器与一控制器。电讯号揃取器连接二次侧与负载，W 揃取输出电压中的分压或输出电流对应的感测电压。控制器不但接收启动电压，又连接二 次侧与电讯号揃取器，W通过电讯号揃取器接收分压或感测电压，并据此与启动电压产生 控制讯号。控制器、禪合元件与驱动器是整合于一封装结构中。在禪合元件为电容时，封 装结构是由一第一晶片单元、一介电层与一第二晶片单元堆叠而成，第一晶片单元内形成 有控制器，第二晶片单元内形成有驱动器，电容由第一晶片单元、介电层与第二晶片单元形 成。
[0014] 本发明亦提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一 次侧连接输入端，二次侧连接一负载，变压器的二次侧上有一捷波讯号（ripple signal), 负载上有由捷波讯号形成的一输出电压及一输出电流。二次侧与负载连接一处理器，其是 用来揃取捷波讯号的交流成分的交流电压与输出电流。处理器预设有一参考电压，处理器 转换输出电流为一处理电压，处理电压的直流成分的电压值等于参考电压。处理器根据参 考电压、交流电压与处理电压产生一控制讯号。处理器连接至少一禪合元件，其系分别连接 一次侧与二次侧，W传送控制讯号至一次侧。变压器的一次侧与禪合元件连接一驱动器，其 接收控制讯号，并将其放大，产生一数位讯号。变压器的一次侧与驱动器连接一电子开关， 其接收数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节 输出电压与输出电流。
[0015] 本发明再提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，其 中一次侧连接输入端，二次侧连接一负载，负载上有一输出电压与一输出电流。一次侧与输 入端连接一驱动器，其接收输入电压，并藉此依序产生复数唤醒讯号。驱动器连接至少一禪 合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W传送唤醒讯号至二次侧。禪合元件、二次侧与负载 连接一处理器，其接收输出电压或输出电流其中一者，与唤醒讯号，W根据输出电压或输出 电流其中一者，与唤醒讯号产生一控制讯号，且通过禪合元件传送控制讯号至驱动器。驱动 器放大控制讯号，W产生一第一数位讯号。一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第 一数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出 电压与输出电流。
[0016] 本发明又提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一次 侧连接输入端，二次侧设有一负载。输入端连接一驱动器，其接收输入电压，藉此产生一第 一脉波讯号。变压器的一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第一脉波讯号，且据此 切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，W于负载上产生一输出电压与一 输出电流，且控制变压器于二次侧产生包含输入电压的一取样电压。于变压器的二次侧与 负载之间连接有一处理器，此处理器预设一第一参考电压。处理器接收输出电压或输出电 流其中之一，及取样电压，并从输出电压或输出电流揃取其对应的一侦测电压，从取样电压 揃取输入电压，在侦测电压小于第一参考电压时，处理器根据输入电压产生一第二脉波讯 号。处理器与驱动器连接至少一禪合元件，其位于一次侧与二次侧之间，W传送第二脉波讯 号至位于一次侧的驱动器中，W控制驱动器停止产生第一脉波讯号。驱动器放大第二脉波 讯号，产生一第一数位讯号，并将其传送至第一电子开关中。第一电子开关根据第一数位讯 号切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。
[0017] 本发明再提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一次 侧连接输入端，二次侧设有一负载，负载上有一输出讯号。二次侧与负载连接一处理器，处 理器预设一第一参考电压、一下频率临界值与一上频率临界值。处理器接收输出讯号，并从 输出讯号依序揃取第一侦测电压与第二侦测电压，处理器在第一侦测电压小于第一参考电 压时，产生一第一脉波讯号及其同步且同频率的第一时钟讯号（或称时脉讯号）。接着，处 理器在第二侦测电压小于第一参考电压时，根据第一频率时钟讯号的至少一频率值、下频 率临界值与上频率临界值，产生一第二脉波讯号及其同步且同频率的第二时钟讯号。处理 器连接至少一禪合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W依序传送第一脉波讯号与第二脉 波讯号至一次侧。一次侧与禪合元件连接一驱动器，其依序接收第一脉波讯号与第二脉波 讯号，并将其放大，分别依序产生第一数位讯号与第二数位讯号。一次侧与驱动器连接一第 一电子开关，其依序接收第一数位讯号与第二数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压 器通过输入端接收输入电压，进而调节输出讯号。
[0018] 在一个可选的实施例中，本发明公开了一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置，其中，其连接一输入端，该输入端接收一输入电压，该固定导通时间 切换式转换装置包含：一变压器，具有一次侧与二次侧，该一次侧连接输入端，该二次侧连 接一负载，二次侧上有一捷波讯号，负载上有由捷波讯号形成的一输出电压及一输出电流； 一处理器，连接二次侧与负载，W揃取捷波讯号交流成分的交流电压与输出电流，处理器预 设有一参考电压，该处理器转换输出电流为一处理电压，该处理器根据参考电压、交流电压 与处理电压产生一控制讯号；至少一禪合元件，连接处理器，并分别连接一次侧与二次侧， W传送控制讯号至一次侧；一驱动器，连接一次侧与禪合元件，W接收控制讯号，并将其放 大，产生一数位讯号；W及一电子开关，连接一次侧与驱动器，W接收数位讯号，并据此切换 开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。
[0019] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，电子开关的开关状态的时间长度受 控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及该正缘下降至该负缘的时间点所决定。
[0020] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，驱动器连接输入端，W接收输入电 压，藉此产生一第一脉波讯号至电子开关中，该电子开关根据第一脉波讯号切换开关状态， W控制变压器通过输入端接收输入电压，W产生捷波讯号、输出电压及输出电流，接着处理 器产生控制讯号，直到驱动器接收到控制讯号，驱动器停止产生第一脉波讯号。
[0021] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，还包含一二极管，其正极连接二次 侦U，负极连接负载，变压器接收输入电压，W通过该二极管调节输出电压与输出电流。
[0022] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，处理器相加交流电压与处理电压，W 产生一控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。
[0023] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，当控制电压小于参考电压时，控制讯 号于一预设期间内为至少一周期的第二脉波讯号，该第二脉波讯号的每一周期的前半周的 电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，接着，在预设期间结束，且控制电压大于 参考电压时，控制讯号为低电压准位。
[0024] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述处理器还包含：一电流电压转换 器，连接负载，W揃取输出电流，并将其转换为处理电压；一分压器，连接二次侧与负载，并 接收输出电压，W揃取其中的分压输出；一滤波器，连接分压器，并接收该分压，W滤出交流 电压；一加法器，连接滤波器与电流电压转换器，W接收交流电压与处理电压，并将其相加 后，产生控制电压；W及一控制器，预设有参考电压，该 控制器连接禪合元件、加法器、二次 侧与负载，W接收控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。
[0025] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电流电压转换器为霍尔元件。
[0026] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电流电压转换器还包含；一电 阻，连接负载，输出电流通过该电阻，w于该电阻上产生一感测电压；w及一放大器，连接加 法器、负载与电阻，W接收感测电压，并将其放大，产生处理电压。
[0027] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电子开关为N通道金属-氧化 物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。
[0028] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述禪合元件为电容、变压器、压电 元件或光禪合元件。
[0029] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，处理电压的直流成分的电压值等于 参考电压。
[0030] 为使阅读者对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐 W较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
【附图说明】
[0031] 图1为现有技术中电源转换器的电路示意图。
[0032] 图2为本发明第一实施例的电路示意图。
[003引图3(a)为本发明分压与感测电压其中一者，及一控制讯号的波形示意图。
[0034] 图3化）为本发明之分压与感测电压其中一者，及另一控制讯号的波形示意图。
[0035] 图4为本发明第二实施例的电路示意图。
[0036] 图5为本发明第Η实施例的电路示意图。
[0037] 图6为本发明第四实施例的电路示意图。
[0038] 图7为本发明控制器、分压器、输出电容、负载与变压器的电路示意图。
[0039] 图8为本发明控制器、电阻、输出电容、负载与变压器的电路示意图。
[0040] 图9为本发明控制器与驱动器之间的电流走向示意图。
[00川图10为本发明分压、第二数位讯号、RX讯号与ΤΧ讯号的波形示意图。
[0042] 图11为本发明控制器、电容与驱动器的封装结构的示意图。
[0043] 图12为本发明第五实施例的电路示意图。
[0044] 图13为本发明第五实施例的D、M、DI与DS的讯号的波形图。
[0045] 图14为本发明第六实施例的电路示意图。
[0046] 图15为本发明第走实施例的电路示意图。
[0047] 图16为本发明侦测电压及控制讯号的波形示意图。
[0048] 图17为本发明第走实施例的D1讯号、TX讯号与RX讯号的波形图。
[0049] 图18为本发明第八实施例的电路示意图。
[0050] 图19为本发明第八实施例的导通时间调节器的内部电路与其它元件的电路示意 图。
[005。 图20为本发明第八实施例的DE、P2、c化与P3的波形图。
[0052] 图21为本发明第九实施例的电路示意图。
[0053] 图22为本发明第九实施例的导通时间调节器的内部电路与其它元件的电路示意 图。
[0054] 图23为本发明第九实施例的061、？1、(3化1、062、？2、(3化2与？4的波形图。
[00巧]图24为本发明第九实施例的DOWN、LD、B1、B2、UP、F与I。的波形图。
【具体实施方式】
[0056] 请参阅图2, W下介绍本发明的第一实施例。本发明提供的固定导通时间 (constant on-time, COT)切换式转换装置，连接一输入端26,此输入端26接收一输入电压 Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器28,其具有一次侧（或称初级侧）与二 次侧（或称次级侧），一次侧连接输入端26,二次侧通过一二极管29连接一输出电容30与 一负载31。二极管29的正极连接二次侧，负极连接输出电容30与负载31。二次侧、一低电 位VSS (例如可选但非限制而使其具有接地电位）与负载31连接一处理器32,其接收一启 动电压S，且接收负载31上的一输出电压V。或一输出电流I。，W据此与启动电压S产生一 个控制信号或控制讯号C。一次侧与二次侧之间可电场、磁场、压电元件或光作为传输 媒介，因此，处理器32连接至少一禪合元件34,如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其 分别连接一次侧与二次侧，W传送控制讯号C至一次侧。一次侧与禪合元件34连接一驱动 器36,其连接输入端26,并通过禪合元件34接收控制讯号C，并将其放大，产生一第一数位 讯号（或称数字讯号）D1。驱动器36还具有电路保护功能。一次侧与驱动器36连接一第 一电子开关38,如N通道的金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收第一 数位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而 通过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。，其中第一电子开关38的开关状态的时间长 度受二次侧的控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定， 例如当控制讯号C为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开关38开始导 通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关38的导通状态结束，并开始关闭，直 到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关38的关闭状态结束，并开始导通。驱 动器36通过输入端26接收输入电压Vw藉此产生一第一脉波讯号P1至第一电子开关38 中，第一电子开关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26 接收输入电压Vw W通过二极管29于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变 压器28提供启动电压S给处理器32产生控制讯号C，在驱动器36通过禪合元件34接收控 制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1。
[0057] 处理器32还包含一电讯号揃取器40与一控制器42。电讯号揃取器40连接低电 位VSS、二次侧与负载31，W揃取输出电压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压 DS。控制器42接收启动电压S，且控制器42连接禪合元件34、二次侧与电讯号揃取器40， W接收分压DV或感测电压DS，并据此与启动电压S产生控制讯号C。W下请同时参阅图2 与图3 (a)。由于控制器42预设有一参考电压，因此在分压DV小于此参考电压时，控制讯号 C为至少一周期的第二脉波讯号P2,即T1期间内呈现的波形，在此W复数周期为例，此第二 脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。在分 压DV大于参考电压时，即T2期间内呈现的波形，控制讯号C为低电压准位。同理，在感测电 压DS小于参考电压时，控制讯号C为至少一周期的第二脉波讯号P2,即T1期间内呈现的波 形，在此W复数或若干周期为例，此第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压 准位，后半周的电压为低电压准位。在感测电压DS大于参考电压时，即T2期间内呈现的波 形，控制讯号C为低电压准位。在图3(b)中，则说明在分压DV小于此参考电压的瞬间，控 制讯号C送出一周期的第二脉波讯号P2,即控制器42的预设期间Tmin内呈现的波形，此第 二脉波讯号P2的此周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，其中 此高压准位的时间长度由位于二次侧的控制器42决定的。在预设期间Tmin内分压DV大 于参考电压后，控制讯号C需等待到下一次分压DV小于参考电压后才会再送出第二脉波讯 号P2。同理，在分压DS小于此参考电压时，控制讯号C为一周期的第二脉波讯号P2,即预 设期间Tmin内呈现的波形，此第二脉波讯号P2的此周期的前半周的电压为高电压准位，后 半周的电压为低电压准位，其中此高压准位的时间长度由位于二次侧的控制器42决定的。 在预设期间Tmin内分压DS大于参考电压后，控制讯号C需等待到下一次分压DV小于参考 电压后才会再送出第二脉波讯号P2。
[0058] W下介绍第一实施例的运作过程，并W启动（start-up)模式运作的。首先，驱动 器36通过输入端26接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关38中，使 第一电子开关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接 收输入电压Vw W通过二极管29于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压 器28提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电压V。中的分压DV 或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感测电压DS，并据此 与启动电压S产生控制讯号C，并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负 缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，禪合元件34传送控制讯 号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36接收到控制讯号C时，停止产生第一脉 波讯号P1，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数 位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而通 过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。。在现有技术中，为了使整体转换装置的输出 电压稳定，必须设有补偿电路，W补偿增益裕度/裕量（gain margin)与相位裕量（phase margin)。但本发明并不需要任何补偿电路，W避免调整增益裕量（gain margin)与相位裕 量（phase margin)的复杂技术，便可直接侦测输出电压V。或输出电流I。，并将其中的信号 传送至一次侧，W利用二次侧之信号决定位于变压器的一次侧的电子开关的导通与关闭的 时间，进而实时对输出电压与输出电流进行调节，W达高速负载暂态或瞬时响应。此外，本 发明利用禪合元件，将输出电压或输出电流中的讯号从二次侧传至一次侧，其中并不采用 任何编码器及译码器的编、译码技术，同时又能有效隔离一次侧与二次侧的讯号，使二次侧 独立调节输出电压V。与输出电流I。。
[0059] W下请继续参阅图4,并介绍本发明的第二实施例。为了提高整体系统的效率，第 二实施例W如N通道的金属-氧化物-半导体场晶体管的第二电子开关44取代第一实施 例中的二极管29, W作为同步整流器。在第二实施例中，变压器28的二次侧直接连接负载 31。此外，第二电子开关44连接二次侧与负载31之间，并连接控制器42。在控制器42产 生控制讯号C时，控制器42根据分压DV或感测电压DS其中一者，及启动电压S产生一第 二数位讯号D2给第二电子开关44, W切换第一电子开关38与第二电子开关44呈相反的导 通状态或同时关闭，则变压器28接收输入电压Vw W调节输出电压V。与输出电流I。。
[0060] W下介绍第二实施例的运作过程，并W启动模式运作的。首先，驱动器36通过输 入端26接收输入电压Viw，藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关38中，使第一电子开 关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压 Vw W通过第二电子开关44于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器28 提供启动电压s给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电压V。中的分压DV或输出 电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感测电压DS，并据此与启动 电压S产生控制讯号C与第二数位讯号D2,并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及 正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，第二电子开 关44接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件34传送控制讯号C从二次侧至位于一 次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯 号P1，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数位讯 号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而调节输 出电压V。与输出电流I。。
[0061] W下请继续参阅图5,并介绍本发明的第Η实施例。第Η实施例并未如第一实施例 的控制器42使用变压器28所提供的启动电压S。在第Η实施例中，取而代之的是，控制器 42更连接一外部电路46,其是提供启动电压S给处理器32的控制器42。
[0062] W下介绍第Η实施例的运作过程。首先，假设负载31上已经有输出电压V。与输出 电流I。，且外部电路46亦提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电 压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感 测电压DS，并据此与启动电压S产生控制讯号C，并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间 点及正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，禪合元 件34传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接 收控制讯号C，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第 一数位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进 而通过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。。
[0063] W下请继续参阅图6,并介绍本发明的第四实施例。第四实施例并未如第二实施例 的控制器42使用变压器28所提供的启动电压S。在第四实施例中，取而代之的是，控制器 42更连接一外部电路46,其提供启动电压S给处理器32的控制器42。
[0064] W下介绍第四实施例的运作过程。首先，假设负载31上已经有输出电压V。与输出 电流I。，且外部电路46亦提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出 电压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或 感测电压DS，并据此与启动电 压S产生控制讯号C与第二数位讯号D2,并W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的 时间长度。再来，第二电子开关44接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件34传送 控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接收控制讯号 C，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数位讯号 D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而调节输出 电压V。与输出电流I。。
[0065] 请继续参阅图7与图8。上述实施例中，电讯号揃取器40可W有多种实施方式，女口 图7所示，电讯号揃取器40可W分压器48实现，分压器48可W通过二极管29连接变压器 28的二次侧，也可W直接连接变压器28的二次侧，并可揃取输出电压V。中的分压DV。如 图8所示，电讯号揃取器40亦可W电阻50实现，电阻50可W通过二极管29连接变压器28 的二次侧，也可W直接连接变压器28的二次侧。当输出电流I。通过此电阻50时，可于电 阻50上产生感测电压DS。
[0066] 请继续参阅图9。驱动器36包含一比较器52与一电阻54,此电阻54的一端连接 比较器52的正输入端，另一端接地。控制器42包含一切换控制电路56、一偏压电路58、一 缓冲器60、一反向器62、一第Η电子开关64与一第四电子开关66。切换控制电路56连接 缓冲器60与反向器62，此两者分别连接第Η电子开关64与第四电子开关66。偏压电路58 连接第Η电子开关64,第Η电子开关64与第四电子开关66通过禪合元件34连接电阻54。 将电阻54与比较器52的正输入端之间的讯号视为RX讯号，禪合元件34与第Η电子开关 64之间的讯号视为ΤΧ讯号。切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62控制第Η电子开 关64与第四电子开关66,使其呈相反的切换。当分压DV小于控制器42的参考电压的瞬 间，切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第Η电子开关64与第四 电子开关66,则偏压电路58提供电流，依序经过第Η电子开关64、禪合元件34、电阻54与 禪合元件34直到低电位VSS。比较器52接收RX讯号，并据此产生第一数位讯号D1。当经 过一特定周期的时间后，切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第四 电子开关66与第Η电子开关64,则电流依序经过禪合元件34、电阻54、禪合元件34与第四 电子开关66。RX讯号、ΤΧ讯号、分压DV与第一数位讯号D1的波形图如图10所不，由图与 模拟可知，当分压DV低于参考电压之后，就会产生高准位电压的第一数位讯号D1，延迟时 间相当短。
[0067] 请继续参阅图9与图11。为了使本发明达到体积微小化，本发明的驱动器36、控 制器42与禪合元件34可W整合于一封装结构中，如图11所示。W禪合元件34为电容为 例，此封装结构是由一第一晶片单元68、一介电层70与一第二晶片单元72堆叠而成，第一 晶片单元68内形成有控制器42,第二晶片单元72内形成有驱动器36,电容由第一晶片单 元68、介电层70与第二晶片单元72所形成，其中第一晶片单元68与第二晶片单元72亦可 用任意导电层、导线架或晶粒（die)来实现。当禪合元件34为变压器的绕组、压电元件或 光禪合元件时，也可W用类似方式整合于一封装结构中，W降低占有印刷电路板的面积，与 物料清单度0M)成本。
[0068] 在图8中，电讯号揃取器40由电阻50实现。假设控制器42的参考电压为250毫 伏特，通过电阻50的输出电流I。的直流成分为2. 5安培，则电阻50的电阻值必须设定为 0. 1欧姆，才得W输出准确的控制讯号C。然而，电阻50位在主输出路径上，故电阻50本身 不能太大，若太大会增加输出效能损耗，而当设定太小时，控制器42的参考电压也必须设 定很小，否则无法判断输出电流I。中的捷波讯号，W输出准确的控制讯号C。但是，当控制 器42的参考电压必须设定很小时，将导致控制器42在电路上难W设计。
[0069] W下介绍本发明的第五实施例，请参阅图12。在第五实施例中，固定导通时间切换 式转换装置连接一输入端74,此输入端74接收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转 换装置包含一变压器76,其具有一次侧与二次侧，一次侧连接输入端74,二次侧通过一二 极管77连接一负载78与一输出电容79,二极管77的正极与负极分别连接变压器76的二 次侧与负载78,二极管77的负极亦连接输出电容79。变压器76的二次侧上有一捷波讯 号，负载78上有由此捷波讯号形成的一输出电压V。及一输出电流I。。此捷波讯号具有一 交流成分与一直流成分，捷波讯号的平均电压值即为直流成分的电压值，将捷波讯号的电 压值减去直流成分的电压值，即得到交流成分的电压值。二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78连接一处理器80,其揃取捷波讯号的交流成分的交流电压A与输出电流I。。 处理器80预设有一参考电压，处理器80转换输出电流I。为一处理电压K。由于输出电流 I。为交直流讯号，故处理电压K亦为交直流讯号，且其直流讯号远大于交流讯号。所W，处 理电压K亦具有一交流成分与一直流成分，处理电压K的平均电压值即为直流成分的电压 值。处理器80利用滤波器92将分压DV的电压值减去直流成分的电压值，即得到交流成分 的交流电压A。处理器80设定处理电压K的直流成分的电压值略高或等于参考电压，并根 据交流电压A与处理电压K产生一控制讯号C。举例来说，处理器80相加交流电压A与处 理电压K，W产生一控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。一次侧与二次侧之间 可W电场、磁场、压电元件或光作为传输媒介，因此，处理器80连接至少一禪合元件82,例 如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接变压器76的一次侧与二次侧，W传送 控制讯号C至一次侧。输入端74、变压器76的一次侧与禪合元件82连接一驱动器84,其 接收控制讯号C，并将其放大，产生一数位讯号D。变压器76的一次侧与驱动器84连接一 电子开关86,如N通道的金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收数位讯 号D，并据此切换开关状态，W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw进而通过二 极管77调节输出电压V。与输出电流I。，其中电子开关86的开关状态的时间长度受二次侧 的控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，例如当控制 讯号C为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，电子开关86开始导通，直到时钟讯号 自正缘下降至负缘时，电子开关86的导通状态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负 缘提升至正缘时，电子开关86的关闭状态结束，并开始导通。
[0070] 驱动器84通过输入端74接收输入电压Vw藉此产生一第一脉波讯号P1至电子 开关86中，电子开关86根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器76通过输入端 74接收输入电压Vw W通过二极管77产生捷波讯号、输出电压V。及输出电流I。。接着处 理器80产生控制讯号C，直到驱动器84通过禪合元件82接收到控制讯号C，驱动器84停 止产生第一脉波讯号P1。
[0071] 请同时参阅图3化），处理器80还包含一电流电压转换器88、一分压器90、一滤波 器92、一加法器94与一控制器96。电流电压转换器88连接负载78, W揃取输出电流I。， 并将其转换为处理电压K。分压器90连接一低电位VSS、二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78,并接收输出电压V。，W揃取其中的分压DV输出。滤波器92连接分压器90， 并接收分压DV，W过滤出交流电压A。加法器94连接滤波器92与电流电压转换器88, W接 收交流电压A与处理电压K，并将其相加后，产生控制电压CV。控制器96预设有参考电压 与一预设期间Tmin,控制器96连接低电位VSS、禪合兀件82、加法器94、变压器76的二次 侧与负载78, W接收控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。在控制电压CV小于 参考电压时，控制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2,第二脉波讯 号的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。接着，在预设期 间Tmin结束，且控制电压CV大于参考电压时，控制讯号C为低电压准位。电流电压转换器 88还包含一电阻98与一放大器100。电阻98连接负载78与低电位VSS，输出电流I。通过 此电阻98, W于电阻98上产生一感测电压DS。放大器100连接加法器94、负载78与电阻 98, W接收感测电压DS，并将其放大，产生处理电压K。
[0072] W下介绍第五实施例的运作过程。首先，驱动器84通过输入端74接收输入电压 Viw，藉此产生第一脉波讯号PI至电子开关86中，使电子开关86根据第一脉波讯号PI切换 开关状态，W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw W通过二极管77于变压器76 的二次侧产生捷波讯号，同时于负载78上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器76 提供电能给控制器96。接着，输出电流I。通过电阻98, W于电阻98上产生感测电压DS，此 夕F，分压器90接收输出电压V。，W揃取其中的分压DV输出。再来，放大器100接收感测电压 DS，并将其放大，产生处理电压K，且滤波器92接收分压DV，W滤出交流电压A。接着继续， 加法器94接收交流电压A与处理电压K，并将其相加后，产生控制电压CV。控制器96接收 控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。例如在控制电压CV小于参考电压时，控 制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2。接着，在预设期间Tmin结 束，且控制电压CV大于参考电压时，控制讯号C为低电压准位。控制器96 W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定电子开关86的开关状态的时间 长度。再来，禪合元件82传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器84。驱动器84 接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1，并放大控制讯号C，W产生数位讯号D。最 后，电子开关86接收数位讯号D，并据此切换开关状态，W控制变压器76通过输入端74接 收输入电压Vw进而通过二极管77调节输出电压V。与输出电流I。。
[0073] W下请同时参阅图13,其显示通过电子开关86的电流M、通过二极管77的电流 DI、数位讯号D与感测电压DS的讯号波形图。前述的捷波讯号的交流电压A，是从分压DV 取得，除此的外，亦可W从感测电压DS或二次侧二极管电流DI来取得。此外，根据在图8 中，原来的参考电压与输出电流I。的设定，电阻50的电阻值必须设定为0. 1欧姆。但在第 五实施例中，利用分压器90、滤波器92、加法器94与放大器100的技术，可W将电阻98的 电阻值设定在10毫欧姆，W配合25毫伏特的参考电压与直流成分为2. 5安培的输出电流 I。。如此一来，输出效能损耗会降低，且控制器96的参考电压不用设定很小，使得控制器96 在电路上容易设计。
[0074] W下请继续参阅图12与图14,并介绍本发明的第六实施例。第六实施例并未如第 五实施例的电流电压转换器88 W电阻98与放大器100实现。在第六实施例中，取而代之 的是，电流电压转换器88 W霍尔元件实现。作为电流电压转换器88的霍尔元件连接负载 78, W揃取输出电流I。，并调整适当的磁场，即可将输出电流I。转换为处理电压K。而其余 元件的作动与第五实施例相同，于此不再赏述。
[00巧]在图4中，于启动模式里，第一电子开关38接收驱动器36产生的第一脉波讯号P1 来切换自身的开关状态，W控制变压器28提供能量给控制器42使用，使控制器42同步产 生控制讯号C与第二数位讯号D2。理论上，第一电子开关38与第二电子开关44分别接收 控制讯号C与第二数位讯号D2, W呈现相反的导通状态。然而，当禪合元件34损坏时，控制 讯号C就无法从二次侧传递至一次侧。因为驱动器36 -直接收不到控制讯号C，所W会不 断产生第一脉波讯号P1给第一电子开关38。如此一来，第一电子开关38与第二电子开关 44就会无法同步，甚至会同时导通，导致整个系统损坏。
[0076] 为了解决当禪合元件34损坏，导致整个系统损坏的问题。W下介绍第走实施例， 请参阅图15。本发明的固定导通时间切换式转换装置，连接一输入端102,此输入端102接 收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器104,其具有一次侧与二 次侧，一次侧连接输入端102,二次侧连接一输出电容105与一负载106,负载106上有一输 出电压V。与一输出电流I。。变压器104的一次侧与输入端102连接一驱动器108,其系接 收输入电压Vw藉此依序产生复数个唤醒讯号W。驱动器108连接至少一禪合元件110,如 电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接变压器104的一次侧与二次侧，W传送 唤醒讯号W至二次侧。禪合元件110、变压器104的二次侧、一低电位VSS、输出电容105与 负载106连接一处理器112,其接收输出电压V。或输出电流I。其中一者，与唤醒讯号W，W 根据输出电压V。或输出电流I。其中一者，与唤醒讯号W产生一控制讯号C，且通过禪合元 件110传送控制讯号C至驱动器108,使驱动器108放大控制讯号C，W产生一第一数位讯 号D1。变压器104的一次侧与驱动器108连接一第一电子开关114,如N通道的金属-氧 化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收第一数位讯号D1，并据此切换开关状态， W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw进而调节输出电压V。与输出电流I。。 具体而言，当第一电子开关114开启时，控制变压器104开始储能，此时输出电压V。呈现减 少状态。当第一电子开关1 14关闭时，控制变压器104开始释能，此时输出电压V。呈现增 加的状态。此外，第一电子开关114的开关状态的时间长度受二次侧的控制讯号C的负缘 提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，例如当控制讯号C为时钟讯号， 此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开关114开始导通，直到时钟讯号自正缘下降 至负缘时，第一电子开关114的导通状态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升 至正缘时，第一电子开关114的关闭状态结束，并开始导通。驱动器108通过输入端102接 收输入电压Viw，藉此产生一第一脉波讯号P1至第一电子开关114中，第一电子开关114根 据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw W 于负载106上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器104提供能量给处理器112产 生控制讯号C。其中，当第一电子开关114开启时，则控制变压器104储存能量，此时输出电 容105提供能量给处理器112产生控制讯号C，并产生输出电压V。与输出电流I。。当第一 电子开关114关闭时，则控巧峻压器104开始释放储存能量至输出电容105,并提供能量给 处理器112产生控制讯号C，且变压器104亦产生输出电压V。与输出电流I。。接着，在驱动 器108通过禪合元件110接收控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1与唤醒讯号W。
[0077] 在图15中，处理器112还包含一电讯号揃取器116与一控制器118。电讯号揃取 器116连接低电位VSS、二次侧与负载106, W揃取输出电压V。或输出电流I。对应的侦测电 压DE。控制器118连接禪合元件110、二次侧与电讯号揃取器116, W接收侦测电压DE与 唤醒讯号W，并根据侦测电压DE与唤醒讯号W产生控制讯号C。W下请同时参阅图15与图 16。由于控制器118预设有一参考电压，因此在侦测电压DE小于此参考电压时，控制讯号 C于一预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2,第二脉波讯号P2的每一周期的 前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。接着，在预设期间Tmin结束，且 侦测电压DE大于此参考电压时，控制讯号C为低电压准位。
[0078] 变压器104的二次侧与负载106之间连接有一第二电子开关120,如N通道的金 属-氧化物-半导体场效应晶体管。第二电子开关120还连接控制器118、低电位VSS与电 讯号揃取器116。在控制器118产生控制讯号C时，控制器118根据侦测电压DE与唤醒讯 号W产生一第二数位讯号D2给第二电子开关120, W切换第一电子开关114与第二电子开 关120呈相反的导通状态或同时关闭，使变压器104接收输入电压Vw W调节输出电压V。 与输出电流I。。
[0079] W下介绍第走实施例的运作过程，并W启动模式运作进行说明。首先，驱动器108 通过输入端102接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关114中，使第 一电子开关114根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接 收输入电压Vw W通过第二电子开关120于负载106上产生输出电压V。与输出电流I。。同 时，第一电子开关114根据第一脉波讯号P1利用变压器104提供能量给控制器118。同时， 驱动器108利用输入电压Vw产生唤醒讯号W。接着，电讯号揃取器116揃取输出电压V。或 输出电流I。对应的侦测电压DE后输出。控制器118通过禪合元件110接收唤醒讯号W，同 时接收侦测电压DE，并据此与变压器104提供的能量和唤醒讯号W产生控制讯号C与第二 数位讯号D2,并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定 第一电子开关114的开关状态的时间长度。再来，第二电子开关120接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件110传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器108。驱动器 108通过禪合元件110接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1与唤醒讯号W，并放 大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关114接收第一数位讯号D1，并 据此切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw进而调节输出电 压V。与输出电流I。。
[0080] W下请同时参阅图15与图17。令在禪合元件110与驱动器108之间的讯号为RX 讯号，在禪合元件110与控制器118之间的讯号为TX讯号。因此TX讯号可W代表控制讯 号C。在T1期间，RX讯号代表的是复数唤醒讯号W，此时控制器118尚未收到唤醒讯号W， 所W也没有任何TX讯号的产生。接着，在T2期间，因为控制器118接收到了唤醒讯号W，所 W产生了控制讯号C，并将其通过禪合元件110传送给驱动器108。故，此时RX讯号会与TX 讯号同步。反观之，若禪合元件110损坏，则唤醒讯号W就无法通过禪合元件110传送给控 制器118。控制器118若未收到唤醒讯号W，亦无法产生控制讯号C与第二数位讯号D2,则 整个系统就不会开始运作，可W避免系统损坏。
[0081] 在图2中，在系统操作于非连续模式时第一电子开关38的切换频率f W式（1)表 示：
[0082]
(1)
[008引其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器28的电感值，t。。 为第一电子开关38开启的时间长度。当负载31不变时，若t。。亦保持不变，则切换频率f 会与输入电压Viw成反比。因此，当输入电压Viw变大时，切换频率f随之变小。然而，当切 换频率f过低时，变压器28会饱和，其中电感会短路，进而烧掉。
[0084] 为了针对不同的输入电压Viw来降低切换频率f的变动量，W避免系统损坏，本发 明介绍第八实施例，W下请参阅图18、图19与图20。本发明的固定导通时间切换式转换装 置，连接一输入端122,此输入端122接收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置 包含一变压器124,其具有一次侧与二次侧，一次侧连接输入端122,二次侧连接一输出电 容126,且二次侧设有一负载128。输入端122连接一驱动器130,驱动器130接收输入电压 Viw，藉此产生一第一脉波讯号P1。驱动器130与变压器124的一次侧连接一第一电子开关 132,例如N通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。此第一电子开关132 接收第一脉波讯号PI，且据此切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入电 压Vw W于负载128上产生一输出电压V。与一输出电流I。，且控制变压器124于二次侧产 生包含输入电压Viw的一取样电压SM。于变压器124的二次侧与负载128之间，连接有一 处理器134,处理器134预设一第一参考电压VR1与一预设期间Tmin。处理器134接收输 出电压V。或输出电流I。其中之一 W及取样电压SM，并从输出电压V。或输出电流I。揃取其 对应的一侦测电压DE。在侦测电压DE小于第一参考电压VR1时，处理器134根据取样电压 SM中的输入电压Viw于预设期间Tmin内产生一第二脉波讯号P2。此第二脉波讯号P2为至 少一周期，第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低 电压准位。处理器134与驱动器130连接至少一禪合元件136,此是W电容、变压器、压电元 件或光禪合元件实现的。禪合元件136位于一次侧与二次侧之间，W传送第二脉波讯号P2 至位于一次侧的驱动器130中，W控制驱动器130停止产生第一脉波讯号P1，且驱动器130 放大第二脉波讯号P2,产生一第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关132中。第一 电子开关132根据第一数位讯号D1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收 输入电压Vw进而调节输出电压V。与输出电流I。。第一电子开关132的开关状态的时间长 度受二次侧的第二脉波讯号P2的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所 决定，例如当第二脉波讯号P2为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开 关132开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关132的导通状态结束， 并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关132的关闭状态结束， 并开始导通。由于第一电子开关132的开关状态的时间长度与第二脉波讯号P2有关，第二 脉波讯号P2又与输入电压Viw有关，因此在设定上，可适当调整第二脉波讯号P2与输入电 压Vw使输入电压Viw愈高，则第一电子开关132的开启时间愈短，输入电压Viw愈低，则第 一电子开关132的开启时间愈长。
[0085] 处理器134还包含一电讯号揃取器138、一导通时间调节器140与一控制器142。 电讯号揃取器138连接一低电位VSS、变压器124的二次侧与负载128, W接收输出电压V。 或输出电流I。，并藉此揃取出侦测电压DE。导通时间调节器140连接变压器124的二次侧， W接收取样电压SM，并进行揃取。控制器142连接低电位VSS、导通时间调节器140、禪合元 件136、变压器124的二次侧与电讯号揃取器138。控制器142预设有第一参考电压VR1与 预设期间Tmin，W接收侦测电压DE。在侦测电压DE小于第一参考电压VR1时，控制器142 于预设期间Tmin内产生第二脉波讯号P2及其对应的一时钟讯号C化。在系统操作于非连 续模式时第一电子开关132的切换频率f W式（2)表示：
[0086]
[0087] 其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器124的电感值，t。。 为第一电子开关132开启的时间长度。为了避免当切换频率f过低时，变压器28会呈过度 饱和的问题，本发明的设计可使当输入电压Viw愈高或愈低时，让第一电子开关132的开启 时间t。。分别愈短或愈长，W降低对于不同输入电压Viw所对应的切换频率f的变动量。
[0088] 时钟讯号elk于第二脉波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，时钟讯号 C化的其余时间皆为低准位讯号。导通时间调节器140接收时钟讯号elk, W据此与输入 电压Viw产生一第Η脉波讯号P3,并将其传送至控制器142中，w控制在第Η脉波讯号P3 从负缘提升至正缘时，第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间 Tmin结束，当下一个时钟讯号elk的正脉冲讯号出现时，第二脉波讯号P2则再次从负缘提 升到正缘。变压器124的二次侧与负载128之间连接有一第二电子开关144,例如N通道金 属-氧化物-半导体场效应晶体管，其是连接控制器142,在控制器142产生第二脉波讯号 P2时，控制器142据此产生一第二数位讯号D2给第二电子开关144, W切换第一电子开关 132与第二电子开关144呈相反的导通状态或同时关闭。导通时间调节器140为了揃取输 入电压Vw可W连接变压器124的二次侧任何含有输入电压Viw的讯号的节点，举例来说， 导通时间调节器140可W连接于第二电子开关144与变压器124之间，并在第二电子开关 144关闭时，于第二电子开关144与变压器124之间接收取样电压SM。
[0089] 导通时间调节器140还包含一取样保持器146、一相依电流源148、一第Η电子开 关150、一电容152与一比较器154。取样保持器146连接变压器124的二次侧，W接收取 样电压SM，并进行揃取。相依电流源148连接取样保持器146, W接收取样电压SM，并根据 取样电压SM中的输入电压Viw产生一相依电流。为了使当输入电压Viw愈高，第一电子开关 132的开启时间愈短，当输入电压Viw愈低，第一电子开关132的开启时间愈长，相依电流源 148的设计必须让当输入电压Viw愈大时，相依电流愈大，当输入电压Viw愈小时，相依电流 愈小。第Η电子开关150连接控制器142与相依电流源148, W接收时钟讯号elk,并在正 脉冲讯号出现时暂态开启，其余时间则关闭。电容152与第Η电子开关150并联，且连接相 依电流源148,并根据第Η电子开关150的开关状态接收相依电流，W储存一相依电压PV。 比较器154连接电容152与控制器142,并W负输入端与正输入端分别接收一第二参考电压 VR2与相依电压PV, W据此产生第Η脉波讯号Ρ3。
[0090] W下介绍第八实施例的运作过程，并W启动模式运作的。首先，驱动器130通过输 入端122接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号Ρ1至第一电子开关132中，使第一电子 开关132根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入 电压Vw W通过第二电子开关144于负载128上产生输出电压V。与输出电流I。。同时，第 一脉波讯号P1切换第一电子开关132的开关状态，W控制变压器124于二次侧产生包含输 入电压Viw的取样电压SM。当第一脉波讯号P1为高准位讯号时，第一电子开关132切换为 开启状态，并控制变压器124储存能量，同时，输出电容126将其中的能量提供出来，W产生 输出电压V。与输出电流I。。当第一脉波讯号P1为低准位讯号时，第一电子开关132切换 为关闭状态，并控制变压器124释放能量，W产生输出电压V。、输出电流I。与取样电压SM， 同时储存能量于输出电容126中。
[00川接着，电讯号揃取器138揃取输出电压V。或输出电流I。对应的侦测电压DE后W 输出至控制器142。控制器142接收侦测电压DE，并在侦测电压DE小于第一参考电压VR1 时，控制器142于预设期间Tmin内开始产生第二脉波讯号P2及其对应之时钟讯号C化，并 根据第二脉波讯号P2产生第二数位讯号D2,将其传送至第二电子开关144 W切换开关状 态。同时，导通时间调节器140开始运作。此时，第二电子开关144的开关状态呈现关闭。 在导通时间调节器140中，首先，取样保持器1 46接收取样电压SM，并从其中揃取输入电压 Viw。接着，相依电流源148接收输入电压Vw并据此产生相依电流。由于时钟讯号C化于 第二脉波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，时钟讯号elk的其余时间皆为低准位 讯号。故当第Η电子开关150接收时钟讯号elk时，只有在正脉冲讯号出现时暂态开启，其 余时间则关闭。换而言之，当第二脉波讯号P2开始产生时，第Η电子开关150暂态开启，使 电容152上的电压为零，接着，相依电流对电容152充电，W于电容152上得到相依电压PV。 最后，比较器154接收第二参考电压VR2与相依电压PV，W据此产生第Η脉波讯号Ρ3。当 相依电压PV上升至等于第二参考电压VR2后，第Η脉波讯号Ρ3会从负缘提升至正缘，此时 控制器142控制第二脉波讯号Ρ2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin 结束，当下一个时钟讯号elk的正脉冲讯号出现时，第二脉波讯号P2则再次从负缘提升到 正缘。第二脉波讯号P2会通过禪合元件136从二次侧传送至位于一次侧的驱动器130, W 控制驱动器130停止产生第一脉波讯号P1。最后，驱动器130放大第二脉波讯号P2,产生 第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关132中，使第一电子开关132根据第一数位讯 号D1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入电压Vw进而调节输出电 压V。与输出电流I。。具体而言，当第一数位讯号D1为低准位讯号时，第一电子开关132切 换为关闭状态，并控制变压器124增加输出电压V。与输出电流I。。当第一数位讯号D1为 高准位讯号时，第一电子开关132切换为开启状态，并控制变压器124减少输出电压V。与 输出电流I。。
[0092] 请继续参阅图2,承式（1)，当负载31为轻载时，I。会下降，因此切换频率f也会随 之下降，当到达如20-20k赫兹化Z)的音频区时人耳会容易揃取到，为了避免此问题，只要 当负载31为轻载时，调降t。。即可。W下介绍能达此目的之本发明的第九实施例，请参阅图 21、图22与图23。
[0093] 本发明的固定导通时间切换式转换装置，连接一输入端156,此输入端156接收一 输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器158,其具有一次侧与二次侧， 一次侧连接输入端156,二次侧连接一输出电容160,且输出电容160连接一低电位VSS，二 次侧设有一负载162,此负载162上有一输出讯号，此输出讯号包含一输出电压V。与一输出 电流I。。变压器158的二次侧与负载162连接一处理器164。处理器164预设一预设期间 Tmin、一第一参考电压VR1、一下频率临界值与一上频率临界值。处理器164接收输出讯号， 并从输出讯号依序揃取第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。处理器164在第一侦测电 压DE1小于第一参考电压VR1时，于预设期间Tmin内产生一第一脉波讯号P1及其同步且同 频率的第一时钟讯号clkl。接着，处理器164在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1 时，根据第一时钟讯号clkl的至少一频率值F、下频率临界值与上频率临界值，于预设期间 Tmin内产生一第二脉波讯号P2及其同步且同频率的第二时钟讯号C化2。此第二脉波讯号 P2为至少一周期，第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电 压为低电压准位。处理器164连接至少一禪合元件166,此是W电容、变压器、压电元件或 光禪合元件实现的。禪合元件166分别连接一次侧与二次侧，W依序传送第一脉波讯号P1 与第二脉波讯号P2至一次侧。变压器158的一次侧与禪合元件166连接一驱动器168,其 依序接收第一脉波讯号P1与第二脉波讯号P2,并将其放大，分别依序产生第一数位讯号D1 与第二数位讯号D2。变压器158的一次侧与驱动器168连接一第一电子开关170,例如N 通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。第一电子开关170依序接收第一 数位讯号D1与第二数位讯号D2,并据此切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156 接收输入电压Vw进而调节输出讯号。第一电子开关170的开关状态的时间长度受第一脉 波讯号PI的负缘提升至正缘的时间点、第一脉波讯号PI的正缘下降至负缘的时间点、第二 脉波讯号P2的负缘提升至正缘的时间点与第二脉波讯号P2的正缘下降至负缘的时间点所 决定。例如当第一脉波讯号P1为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开 关170开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关170的导通状态结束， 并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关170的关闭状态结束， 并开始导通。同样地，当第二脉波讯号P2为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第 一电子开关170开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关170的导通状 态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关170的关闭状 态结束，并开始导通。
[0094] 第一电子开关170操作于非连续模式时的切换频率f W式（3)表示：
[0095]
( 3)
[009引其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器158的电感值，t。。 为第一电子开关170开启的时间长度。为了避免切换频率f进入音频区造成吵杂问题，当 频率值F只有一个时，本发明的设计可使当频率值F低于下频率临界值时，则第一电子开关 170接收第一数位讯号D1的开启时间，长于接收第二数位讯号D2时的开启时间。当频率 值F高于上频率临界值时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，短于接 收第二数位讯号D2时的开启时间。如此，若第一电子开关170接收第一数位讯号D1时进 入音频区，则在接收第二数位讯号D2便可离开音频区，W减少吵杂能量成分。
[0097] 当频率值F有复数个时，处理器164还设有一下计数临界值、一上计数临界值、对 应第一脉波讯号P1的一初始计数值与一计数条件。此计数条件为在频率值F低于下频率临 界值时，初始计数值加1，及在频率值F高于上频率临界值时，初始计数值减1。处理器164 将下频率临界值及上频率临界值其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算，W取得 一总计数值。此外，大于上计数临界值的总计数值，视为上计数临界值，小于下计数临界值 的总计数值，视为下计数临界值。此外，初始计数值、下计数临界值、上计数临界值与总计数 值皆大于或等于零，例如W二进位式的至少一或复数位元表示。举例来说，若下计数临界值 为00,上计数临界值为11，初始计数值为00,频率值F有5个，且将下频率临界值及上频率 临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序分别为低于下频率临界值、 高于上频率临界值、低于下频率临界值、高于上频率临界值、低于上频率临界值，因此总计 数值为01。若下计数临界值、上计数临界值与初始计数值与上述相同，频率值F亦有五个， 则将下频率临界值及上频率临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序 分别为高于上频率临界值、高于上频率临界值、高于上频率临界值、高于上频率临界值、高 于上频率临界值，由于总计数值会小于下计数临界值，因此将总计数值视为00。若下计数临 界值、上计数临界值与初始计数值与上述相同，频率值F亦有5个，则将下频率临界值及上 频率临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序分别为低于下频率临界 值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值，由于总 计数值会大于上计数临界值，因此将总计数值视为11。
[0098] 处理器164根据总计数值产生第二脉波讯号P2及第二时钟讯号C化2。同样地， 为了降低切换频率f进入音频区所产生的杂音，总计数值大于初始计数值时，则第一电子 开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，长于接收第二数位讯号D2时的开启时间。当 总计数值小于初始计数值时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，短于 接收第二数位讯号D2时的开启时间。当总计数值等于初始计数值时，则第一电子开关170 接收第一数位讯号D1的开启时间，等于接收第二数位讯号D2时的开启时间。此外，当总计 数值与初始计数值差距愈大时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1与第二数位讯号 D2的开启时间差距愈大。
[0099] 驱动器168连接输入端156, W接收输入电压Vw藉此产生一第Η脉波讯号P3至 第一电子开关170中。第一电子开关170根据第Η脉波讯号Ρ3切换开关状态，W控制变压 器158通过输入端156接收输入电压Vw W于负载162上产生输出讯号，并利用变压器158 控制处理器164产生第一脉波讯号P1与第二脉波讯号P2。在驱动器168接收第一脉波讯 号P1时，停止产生第Η脉波讯号P3。
[0100] 处理器164还包含一电讯号揃取器172、一控制器174与一导通时间调节器176。 电讯号揃取器172连接低电位VSS、变压器158的二次侧与负载162,并接收输出讯号，W依 序揃取第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。控制器174连接禪合元件166、变压器158 的二次侧与电讯号揃取器172。控制器174预设有预设期间Tmin、第一参考电压VR1、计数 条件、下频率临界值、上频率临界值、初始计数值、下计数临界值与上计数临界值，并依序接 收第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。控制器174在第一侦测电压DE1小于第一参考 电压VR1时，于预设期间Tmin内产生第一脉波讯号P1与第一时钟讯号clkl，控制器174将 下频率临界值及上频率临界值其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算，W取得总 计数值。接着，控制器174在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1时，根据总计数值于 预设期间Tmin内产生第二脉波讯号P2及第二时钟讯号C化2,第二时钟讯号C化2于第二脉 波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，第二时钟讯号clk2的其余时间皆为低准位 讯号。导通时间调节器176连接控制器174, W接收总计数值与第二时钟讯号C化2,并根据 总计数值与第二时钟讯号clk2产生一第四脉波讯号P4, W控制在第四脉波讯号P4从负缘 提升至正缘时，第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin结 束。变压器158的二次侧与负载162之间连接有一第二电子开关178,例如N通道金属-氧 化物-半导体场效应晶体管，其连接低电位VSS与控制器174,在控制器174产生第一脉波 讯号P1或第二脉波讯号P2时，控制器174据此产生一第Η数位讯号D3给第二电子开关 178, W切换第一电子开关170与第二电子开关178呈相反的导通状态或同时关闭。
[0101] 导通时间调节器176还包含一第一电流源180、至少一电流产生器182、一第Η电 子开关184、一电容186与一比较器188。第一电流源180产生一第一电流，电流产生器182 连接控制器174, W接收总计数值的位元或码元Β1、Β2,并据此产生至少一第二电流或零电 流。第Η电子开关184连接控制器174、第一电流源180与电流产生器182。第Η电子开关 184接收第一时钟讯号dkl，并在第一时钟讯号clkl的正脉冲讯号出现时瞬间开启，其余 时间则关闭。或者，第Η电子开关184接收第二时钟讯号C化2,并在第二时钟讯号C化2的 正脉冲讯号出现时瞬间开启，其余时间则关闭。电容186与第Η电子开关184并联，且连接 第一电流源180与电流产生器182。电容186根据第Η电子开关184的开关状态接收第一 电流，又根据该第Η电子开关的开关状态接收第二电流或零电流，W依据零电流与第二电 流其中一者，及第一电流储存一相依电压。比较器188的正输入端连接电容186 W接收电 容186上的相依电压，输出端连接控制器174,负输入端接收一第二参考电压VR2。比较器 188根据电容186上的相依电压与第二参考电压VR2产生一初始脉波讯号PS或第四脉波讯 号P4。
[0102] 在此电流产生器182与第二电流皆W复数个为例。第二电流由电流产生器182分 别接收总计数值的所有位B1、B2, W据此分别产生。第二电流对应由总计数值之较高的位 至较低的位由大而小，且总计数值的位为0时，其对应的电流产生器182产生零电流，总计 数值的位为1时，其对应的电流产生器182产生第二电流。在图22中，电流产生器182与 第二电流的数量皆W二表示的，其中一电流产生器182接收总计数值的较低位B1，另一电 流产生器182接收总计数值的较高位B2。由于第一电流是持续产生的，第二电流随着总计 数值愈高则愈高。换而言之，当总计数值愈高，则电容186上的相依电压上升到第二参考电 压VR2的时间愈短，此将导致第二脉波讯号P2的高电压准位的持续时间愈短，即第一电子 开关170接收第二数位讯号D2的开启时间愈短，如此便能脱离音频区与降低其杂音的能量 成分。
[0103] 每一电流产生器182还包含一第四电子开关190与一第二电流源192。第四电子 开关190连接控制器174、第Η电子开关184与电容186, W接收总计数值的位，并据此切换 开关状态。第二电流源192连接第四电子开关190,并据其开关状态产生第二电流或零电 流。
[0104] W下介绍第九实施例的运作过程，并W启动模式运作进行说明。首先，驱动器168 通过输入端156接收输入电压Vw藉此产生第Η脉波讯号Ρ3至第一电子开关170中，使第 一电子开关170根据第Η脉波讯号Ρ3切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156接 收输入电压Vw W通过第二电子开关178与电讯号揃取器172于负载162上产生输出讯号。 同时变压器158亦提供能量给控制器174。具体而言，当第Η脉波讯号P3为高准位讯号时， 第一电子开关170切换为开启状态，并控 制变压器158储存能量，同时，输出电容160将其 中的能量提供出来，W产生输出讯号，并提供能量给控制器174。当第Η脉波讯号Ρ3为低准 位讯号时，第一电子开关170切换为关闭状态，并控制变压器158释放能量，W产生输出讯 号，并提供能量给控制器174,同时储存能量于输出电容160中。
[010引接着，电讯号揃取器172接收输出讯号，W从此揃取出对应此输出讯号的第一侦 测电压DE1后，将其输出至控制器174。控制器174利用变压器158及输出电容160所提供 的能量，接收第一侦测电压DE1，并在第一侦测电压DE1小于第一参考电压VR1时，控制器 174于预设期间Tmin内开始产生第一脉波讯号Ρ1及其对应的第一时钟讯号0化1，W传送 至导通时间调节器176。控制器174亦根据第一脉波讯号P1产生第Η数位讯号D3,将其传 送至第二电子开关178 W切换开关状态。假设初始计数值的二位元BSUBS2为00、下计数 临界值为00,上计数临界值为11。控制器174同时将初始计数值的二位元BSUBS2传送给 导通时间调节器176。
[0106] 在导通时间调节器176中，二第四电子开关190由于接收到的初始计数值的位 BSUBS2皆为0,故呈现关闭状态。且第一时钟讯号clkl 一开始为正脉冲讯号，其余时间为 低准位讯号，第一脉波讯号P1 -开始从负缘提升到正缘，故第Η电子开关184 -开始暂态 开启，使电容186上的电压为零，让比较器188比较电容186上的电压与第二参考电压VR2， W产生低电压准位的初始脉波讯号PS。接着，第一电流源180产生的第一电流随即向电容 186充电，当电容186上的电压到达第二参考电压VR2时，初始脉波讯号PS从负缘提升到 正缘，进而控制第一脉波讯号P1从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin结 束，在此是到第二时钟讯号clk2出现时结束。在此预设期间Tmin里，控制器174可依时间 先后揃取第一时钟讯号dkl的五个频率值F。控制器174将下频率临界值及上频率临界值 其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算后，发现结果依序分别为低于下频率临界 值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值，故总计 数值的二位元B1、B2为11。此五个频率值F并不限于在第一时钟讯号clkl的单一周期内 测得，亦可在第一时钟讯号clkl的不同周期内测得。
[0107] 第一脉波讯号P1会通过禪合元件166从二次侧传送至位于一次侧的驱动器168， W控制驱动器168停止产生第Η脉波讯号P3。最后，驱动器168放大第一脉波讯号P1，产 生第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关170中，使第一电子开关170根据第一数位 讯号D1切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156接收输入电压Vw进而调节输出 讯号。具体而言，当第一数位讯号D1为低准位讯号时，第一电子开关170切换为关闭状态， 并控制变压器158增加输出讯号。当第一数位讯号D1为高准位讯号时，第一电子开关170 切换为开启状态，并控制变压器158减少输出讯号。
[010引接着，电讯号揃取器172再次接收输出讯号，W从此揃取出对应此输出讯号的第 二侦测电压DE2后，将其输出至控制器174。控制器174利用变压器158及输出电容160所 提供的能量，接收第二侦测电压DE2,并在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1时，控 制器174于预设期间Tmin内开始产生第二脉波讯号P2及其对应的第二时钟讯号C化2, W 传送至导通时间调节器176。控制器174亦根据第二脉波讯号P2产生第Η数位讯号D3,将 其传送至第二电子开关178 W切换开关状态。控制器174同时将总计数值的二位元Β1、Β2 传送给导通时间调节器176。
[0109] 在导通时间调节器176中，二第四电子开关190由于接收到的总计数值的位Β1、Β2 皆为1，故呈现开启状态。且第二时钟讯号clk2-开始为正脉冲讯号，其余时间为低准位 讯号，第二脉波讯号P2 -开始从负缘提升到正缘，故第Η电子开关184 -开始暂态开启，使 电容186上的电压为零，让比较器188比较电容186上的电压与第二参考电压VR2, W产生 低电压准位的第四脉波讯号Ρ4。接着，第一电流源180产生的第一电流与第二电流源192 产生的第二电流随即向电容186充电，当电容186上的电压再次到达第二参考电压VR2时， 第四脉波讯号Ρ4从负缘提升到正缘，进而控制第二脉波讯号Ρ2从正缘下降至负缘，此负缘 至少保持直到预设期间Tmin结束。由于送次电容186相较于仅接收第一电流能更快到达 第二参考电压VR2,故第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘的时间点相较于第一脉波讯号P1 从正缘下降至负缘的时间点能够提前，即第二脉波讯号P2保持高电压准位的时间会比第 一脉波讯号P1保持高电压准位的时间短。
[0110] 第二脉波讯号P2会通过禪合元件166从二次侧传送至位于一次侧的驱动器168。 最后，驱动器168放大第二脉波讯号P2,产生第二数位讯号D2,并将其传送至第一电子开关 170中，使第一电子开关170根据第二数位讯号D2切换开关状态，W控制变压器158通过输 入端156接收输入电压Vw进而调节输出讯号。具体而言，当第二数位讯号D2为低准位讯 号时，第一电子开关170切换为关闭状态，并控制变压器158增加输出讯号。当第二数位讯 号D2为高准位讯号时，第一电子开关170切换为开启状态，并控制变压器158减少输出讯 号。由于第二脉波讯号P2保持高电压准位的时间较第一脉波讯号P1保持高电压准位的时 间短，故第二数位讯号D2保持高电压准位的时间较第一数位讯号D1保持高电压准位的时 间短，此将导致t。。变小，W避免切换频率f进入音频区与降低其杂音的能量成分。
[0111] 上述实施例是控制器174利用变压器158提供的能量开始运作，因此需要驱动器 168接收输入电压Viw来产生第Η脉波讯号P3，W藉此切换第一电子开关170，并驱动变压器 158提供能量至二次侧才能使控制器174运作。但若有一外部电路直接连接控制器174,并 给予其能量进行运作时，则驱动器168就不再需要产生第Η脉波讯号Ρ3来驱动第一电子开 关170与变压器158。整个切换式转换装置可直接从电讯号揃取器172接收输出讯号开始 运作。
[0112] 请继续参阅图21、图22与图24。在图24的模拟波形中，DOWN信号的正脉冲波形 代表总计数值减1，UP信号的正脉冲波形代表总计数值加1，LD的高准位波形代表负载162 变为轻载，B1或B2的高准位波形代表数值为1，B1或B2的低准位波形代表数值为0。由图 2可知，当负载162变为轻载时，I。下降。当频率值F -低于下频率临界值时，UP信号即出 现正脉冲波形，此时总计数值的位B1与B2会对应1与0的变化，而成为高准位波形，W脱 离音频区。当频率值F-高于上频率临界值时，DOWN信号即出现正脉冲波形，此时总计数 值的位B1与B2会对应1与0的变化，而成为低准位波形。
[0113] 变压器10,电子开关12,负载14,输出电容15,分压器16,处理器18,光禪合器20， 控制器22,二极管24,输入端26,变压器28,二极管29,输出电容30,负载31，处理器32,禪 合元件34,驱动器36,第一电子开关38,电讯号揃取器40,控制器42,第二电子开关44,外 部电路46,分压器48,电阻50,比较器52,电阻54,切换控制电路56,偏压电路58,续冲器 60,反向器62,第Η电子开关64,第四电子开关66,第一晶片单元68,介电层70,第二晶片单 元72,输入端74,变压器76,二极管77,负载78,输出电容79,处理器80,禪合元件82,驱动 器84,电子开关86,电流电压转换器88,分压器90,滤波器92,加法器94,控制器96,电阻 98,放大器100,输入端102,变压器104,输出电容105,负载106,驱动器108,禪合兀件110， 处理器112,第一电子开关114,电讯号揃取器116,控制器118,第二电子开关120,输入端 122,变压器124,输出电容126,负载128,驱动器130,第一电子开关132,处理器134,禪合 元件136,电讯号揃取器138,导通时间调节器140,控制器142,第二电子开关144,取样保持 器146,相依电流源148,第Η电子开关150,电容152,比较器154,输入端156,变压器158， 输出电容160,负载162,处理器164,禪合元件166,驱动器168,第一电子开关170,电讯号 揃取器172,控制器174,导通时间调节器176,第二电子开关178,第一电流源180,电流产生 器182,第Η电子开关184,电容186,比较器188,第四电子开关190,第二电流源192。
[0114] 综上所述，本发明利用二次侧的信号决定位于变压器的一次侧的电子开关的导通 与关闭的时间，进而调节输出讯号，同时达到各种目的。
【主权项】
1. 一种固定导通时间（constanton-time,COT)切换式转换装置，其特征在于，其连接 一输入端，该输入端接收一输入电压，该固定导通时间切换式转换装置包含： 一变压器，具有一次侧与二次侧，该一次侧连接输入端，该二次侧连接一负载，二次侧 上有一涟波讯号，负载上有由涟波讯号形成的一输出电压及一输出电流； 一处理器，连接二次侧与负载，以擷取涟波讯号交流成分的交流电压与输出电流，处理 器预设有一参考电压，该处理器转换输出电流为一处理电压，该处理器根据参考电压、交流 电压与处理电压产生一控制讯号； 至少一耦合元件，连接处理器，并分别连接一次侧与二次侧，以传送控制讯号至一次 侧； 一驱动器，连接一次侧与耦合元件，以接收控制讯号，并将其放大，产生一数位讯号；以 及 一电子开关，连接一次侧与驱动器，以接收数位讯号，并据此切换开关状态，以控制变 压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。2. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，电子开关的开关 状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及该正缘下降至该负缘的时间点 所决定。3. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，驱动器连接输入 端，以接收输入电压，藉此产生一第一脉波讯号至电子开关中，该电子开关根据第一脉波讯 号切换开关状态，以控制变压器通过输入端接收输入电压，以产生涟波讯号、输出电压及输 出电流，接着处理器产生控制讯号，直到驱动器接收到控制讯号，驱动器停止产生第一脉波 讯号。4. 如权利要求项1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，还包含一二极 管，其正极连接二次侧，负极连接负载，变压器接收输入电压，以通过该二极管调节输出电 压与输出电流。5. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，处理器相加交流 电压与处理电压，以产生一控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。6. 如权利要求5所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，当控制电压小于 参考电压时，控制讯号于一预设期间内为至少一周期的第二脉波讯号，该第二脉波讯号的 每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，接着，在预设期间结 束，且控制电压大于参考电压时，控制讯号为低电压准位。7. 如权利要求5所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述处理器还包 含： 一电流电压转换器，连接负载，以擷取输出电流，并将其转换为处理电压； 一分压器，连接二次侧与负载，并接收输出电压，以擷取其中的分压输出； 一滤波器，连接分压器，并接收该分压，以滤出交流电压； 一加法器，连接滤波器与电流电压转换器，以接收交流电压与处理电压，并将其相加 后，产生控制电压；以及 一控制器，预设有参考电压，该控制器连接耦合元件、加法器、二次侧与负载，以接收控 制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。8. 如权利要求7所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电流电压转 换器为霍尔元件。9. 如权利要求7所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电流电压转 换器还包含： 一电阻，连接负载，输出电流通过该电阻，以于该电阻上产生一感测电压；以及 一放大器，连接加法器、负载与电阻，以接收感测电压，并将其放大，产生处理电压。10. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电子开关为 N通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。11. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述耦合元件为 电容、变压器、压电元件或光耦合元件。12. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，处理电压的直流 成分的电压值等于参考电压。
【专利摘要】本发明揭露了一种固定导通时间切换式转换装置，其包含一变压器，此变压器具有一次侧与二次侧，一次侧连接一电子开关，二次侧连接一负载与一处理器。处理器通过至少一耦合元件连接位于一次侧的一驱动器，以藉此连接电子开关。处理器接收负载上的一输出电压或一输出电流，以据此产生一控制讯号。驱动器通过耦合元件接收控制讯号，并据此切换电子开关，以控制变压器调节输出电压与输出电流，其中电子开关的开关状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，以达到高速负载暂态响应。
【IPC分类】H02M3/28
【公开号】CN105490542
【申请号】CN201410483703
【发明人】林天麒, 刘智远, 徐永传, 黄培伦
【申请人】万国半导体(开曼)股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
【公告号】WO2016044487A1
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种切换式转换装置，且特别关于一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置。
【背景技术】
[0002] 近年来随着科技的进步，具有各式各样不同功能的电子产品已逐渐被研发出来， 送些具有各式各样不同功能的电子产品不但满足了人们的各种不同需求，更融入每个人的 日常生活，使得人们生活更为便利。送些各式各样不同功能的电子产品是由各种电子元件 所组成，而每一个电子元件所需的电源电压不尽相同，因此，现今的供电系统提供的交流电 源并不适合直接提供给电子产品使用。为了提供适当的电压给每一个电子元件使其正常运 作，送些电子产品需要藉由电源转换电路将交流电源，例如一般的市电，转换为适当的电压 给每一个电子兀件使用。
[0003] 传统的交流转直流的电源转换器（AC/DC Converter)是采用隔离式分压的设计， 将交流电源与整流器禪合之后，再利用外部变压器将高电压的交流电源转换为低电压的直 流电源，用W提供低电压的直流电源器件使用。如图1所示，传统的电源转换器包含一变压 器10,其一次侧连接一电子开关12,二次侧连接一负载14、一输出电容15与一分压器16， 分压器16连接一处理器18。处理器18通过一光禪合器20连接一控制器22,此控制器22 连接电子开关12, W控制其开关状态。当负载14上有负载电压及负载电流时，分压器16可 W揃取负载电压中的分压，并将其传送给处理器18。处理器18依据此分压产生一类比讯号 或称模拟讯号，并将其通过光禪合器20由二次侧传送给位于一次侧的控制器22,使控制器 22能根据此类比讯号来切换电子开关12。由于此处理器18由TL431与补偿电路所组成， 所W处理器18 W零点与极点之补偿方式负责对整个电源转换器进行回路增益与频宽的补 偿，W降低负载电压中的捷波讯号，使整个系统稳定。然而，由于控制器22位于一次侧，无 法直接侦测负载电压，且TL431与补偿电路亦无法实时将负载电压中的信号传到控制器 22,反而会使负载电压中的信号延迟变形，甚至变慢后，才传至控制器22,造成控制器22也 无法实时因应负载电压中的捷波讯号，改变电子开关12的切换方式，进而迅速稳定负载电 压。再者，连接于二次侧的一二极管24是作为同步整流器，但此在连续电流模式（CCM)并 不容易控制。
[0004] 因此，本发明在针对上述的困扰，提出一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置，W解决现有技术中所产生的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的，在于提供一种固定导通时间（constant on-time,COT)切换式 转换装置，其是基于变压器的二次侧安装能直接侦测输出电压或输出电流的处理器，并实 时通过禪合元件将输出电压或输出电流中的信号，传送至一次侧，W利用二次侧之信号决 定位于变压器的一次侧的电子开关的导通与关闭的时间，进而调节输出电压或输出电流， 在不需要采用补偿电路的前提下，达到高速负载暂态响应。
[0006] 本发明的次要目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是将禪合元 件W电场、磁场、压电材质或光作为媒介，将输出电压或输出电流中的信号从二次侧传送至 一次侧，且不采任何编码或解码技术，使变压器的二次侧独立地调节输出电压与输出电流。
[0007] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是分别将控 制器与驱动器形成于一晶片单元中，再将两个晶片单元与禪合元件整合于一封装结构中， W达到体积微小化，同时降低占有印刷电路板的面积，与物料清单（B0M)成本。
[0008] 本发明的又一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是将变压器 的二次侧上的捷波讯号与输出电流分别进行滤波与放大，W降低位于主输出路径上的电阻 的电阻值，进而减少输出效能损耗，同时使设有参考电压的位于二次侧的处理器容易设计。
[0009] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其利用位于变 压器的二次侧的处理器接收位于一次侧的驱动器所产生的唤醒讯号，W产生控制讯号，并 将其传递给驱动器使用，W避免在启动（start-up)模式中，位于一次侧与二次侧之间的禪 合元件损坏时，破坏系统的运作。
[0010] 本发明的又一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是揃取一次 侧的输入电压，并据此调整位于一次侧的电子开关的导通时间，W针对不同的输入电压，降 低位于一次侧的电子开关的切换频率的变动量，W避免变压器进入饱和进而烧毁。
[0011] 本发明的再一目的，在于提供一种固定导通时间切换式转换装置，其是利用变压 器的二次侧发出的上一个脉波讯号的频率值，决定下一个二次侧的脉波讯号的高电压准位 的持续时间，进而调整一次侧的电子开关的导通时间，W脱离音频区，进而减少每一个切换 周期对变压器所储存与释放的能量。
[0012] 为达上述目的，本发明提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端， 此输入端接收一输入电压，此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧 与二次侧，一次侧连接输入端，二次侧连接一负载与一处理器。处理器接收一启动电压，且 接收负载上的一输出电压或一输出电流，W据此与启动电压产生一控制讯号。处理器连接 至少一禪合元件，如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W 传送控制讯号至一次侧。一次侧与禪合元件连接一驱动器，其通过禪合元件接收控制讯号， 并将其放大，产生一第一数位讯号。一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第一数位 讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与 输出电流，其中第一电子开关的开关状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间 点及正缘下降至负缘的时间点所决定。
[0013] 处理器还包含一电讯号揃取器与一控制器。电讯号揃取器连接二次侧与负载，W 揃取输出电压中的分压或输出电流对应的感测电压。控制器不但接收启动电压，又连接二 次侧与电讯号揃取器，W通过电讯号揃取器接收分压或感测电压，并据此与启动电压产生 控制讯号。控制器、禪合元件与驱动器是整合于一封装结构中。在禪合元件为电容时，封 装结构是由一第一晶片单元、一介电层与一第二晶片单元堆叠而成，第一晶片单元内形成 有控制器，第二晶片单元内形成有驱动器，电容由第一晶片单元、介电层与第二晶片单元形 成。
[0014] 本发明亦提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一 次侧连接输入端，二次侧连接一负载，变压器的二次侧上有一捷波讯号（ripple signal), 负载上有由捷波讯号形成的一输出电压及一输出电流。二次侧与负载连接一处理器，其是 用来揃取捷波讯号的交流成分的交流电压与输出电流。处理器预设有一参考电压，处理器 转换输出电流为一处理电压，处理电压的直流成分的电压值等于参考电压。处理器根据参 考电压、交流电压与处理电压产生一控制讯号。处理器连接至少一禪合元件，其系分别连接 一次侧与二次侧，W传送控制讯号至一次侧。变压器的一次侧与禪合元件连接一驱动器，其 接收控制讯号，并将其放大，产生一数位讯号。变压器的一次侧与驱动器连接一电子开关， 其接收数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节 输出电压与输出电流。
[0015] 本发明再提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，其 中一次侧连接输入端，二次侧连接一负载，负载上有一输出电压与一输出电流。一次侧与输 入端连接一驱动器，其接收输入电压，并藉此依序产生复数唤醒讯号。驱动器连接至少一禪 合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W传送唤醒讯号至二次侧。禪合元件、二次侧与负载 连接一处理器，其接收输出电压或输出电流其中一者，与唤醒讯号，W根据输出电压或输出 电流其中一者，与唤醒讯号产生一控制讯号，且通过禪合元件传送控制讯号至驱动器。驱动 器放大控制讯号，W产生一第一数位讯号。一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第 一数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出 电压与输出电流。
[0016] 本发明又提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一次 侧连接输入端，二次侧设有一负载。输入端连接一驱动器，其接收输入电压，藉此产生一第 一脉波讯号。变压器的一次侧与驱动器连接一第一电子开关，其接收第一脉波讯号，且据此 切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，W于负载上产生一输出电压与一 输出电流，且控制变压器于二次侧产生包含输入电压的一取样电压。于变压器的二次侧与 负载之间连接有一处理器，此处理器预设一第一参考电压。处理器接收输出电压或输出电 流其中之一，及取样电压，并从输出电压或输出电流揃取其对应的一侦测电压，从取样电压 揃取输入电压，在侦测电压小于第一参考电压时，处理器根据输入电压产生一第二脉波讯 号。处理器与驱动器连接至少一禪合元件，其位于一次侧与二次侧之间，W传送第二脉波讯 号至位于一次侧的驱动器中，W控制驱动器停止产生第一脉波讯号。驱动器放大第二脉波 讯号，产生一第一数位讯号，并将其传送至第一电子开关中。第一电子开关根据第一数位讯 号切换开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。
[0017] 本发明再提供一种固定导通时间切换式转换装置，其连接一输入端，此输入端接 收一输入电压，固定导通时间切换式转换装置包含一变压器，其具有一次侧与二次侧，一次 侧连接输入端，二次侧设有一负载，负载上有一输出讯号。二次侧与负载连接一处理器，处 理器预设一第一参考电压、一下频率临界值与一上频率临界值。处理器接收输出讯号，并从 输出讯号依序揃取第一侦测电压与第二侦测电压，处理器在第一侦测电压小于第一参考电 压时，产生一第一脉波讯号及其同步且同频率的第一时钟讯号（或称时脉讯号）。接着，处 理器在第二侦测电压小于第一参考电压时，根据第一频率时钟讯号的至少一频率值、下频 率临界值与上频率临界值，产生一第二脉波讯号及其同步且同频率的第二时钟讯号。处理 器连接至少一禪合元件，其分别连接一次侧与二次侧，W依序传送第一脉波讯号与第二脉 波讯号至一次侧。一次侧与禪合元件连接一驱动器，其依序接收第一脉波讯号与第二脉波 讯号，并将其放大，分别依序产生第一数位讯号与第二数位讯号。一次侧与驱动器连接一第 一电子开关，其依序接收第一数位讯号与第二数位讯号，并据此切换开关状态，W控制变压 器通过输入端接收输入电压，进而调节输出讯号。
[0018] 在一个可选的实施例中，本发明公开了一种固定导通时间（constant on-time, COT)切换式转换装置，其中，其连接一输入端，该输入端接收一输入电压，该固定导通时间 切换式转换装置包含：一变压器，具有一次侧与二次侧，该一次侧连接输入端，该二次侧连 接一负载，二次侧上有一捷波讯号，负载上有由捷波讯号形成的一输出电压及一输出电流； 一处理器，连接二次侧与负载，W揃取捷波讯号交流成分的交流电压与输出电流，处理器预 设有一参考电压，该处理器转换输出电流为一处理电压，该处理器根据参考电压、交流电压 与处理电压产生一控制讯号；至少一禪合元件，连接处理器，并分别连接一次侧与二次侧， W传送控制讯号至一次侧；一驱动器，连接一次侧与禪合元件，W接收控制讯号，并将其放 大，产生一数位讯号；W及一电子开关，连接一次侧与驱动器，W接收数位讯号，并据此切换 开关状态，W控制变压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。
[0019] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，电子开关的开关状态的时间长度受 控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及该正缘下降至该负缘的时间点所决定。
[0020] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，驱动器连接输入端，W接收输入电 压，藉此产生一第一脉波讯号至电子开关中，该电子开关根据第一脉波讯号切换开关状态， W控制变压器通过输入端接收输入电压，W产生捷波讯号、输出电压及输出电流，接着处理 器产生控制讯号，直到驱动器接收到控制讯号，驱动器停止产生第一脉波讯号。
[0021] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，还包含一二极管，其正极连接二次 侦U，负极连接负载，变压器接收输入电压，W通过该二极管调节输出电压与输出电流。
[0022] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，处理器相加交流电压与处理电压，W 产生一控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。
[0023] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，当控制电压小于参考电压时，控制讯 号于一预设期间内为至少一周期的第二脉波讯号，该第二脉波讯号的每一周期的前半周的 电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，接着，在预设期间结束，且控制电压大于 参考电压时，控制讯号为低电压准位。
[0024] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述处理器还包含：一电流电压转换 器，连接负载，W揃取输出电流，并将其转换为处理电压；一分压器，连接二次侧与负载，并 接收输出电压，W揃取其中的分压输出；一滤波器，连接分压器，并接收该分压，W滤出交流 电压；一加法器，连接滤波器与电流电压转换器，W接收交流电压与处理电压，并将其相加 后，产生控制电压；W及一控制器，预设有参考电压，该 控制器连接禪合元件、加法器、二次 侧与负载，W接收控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。
[0025] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电流电压转换器为霍尔元件。
[0026] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电流电压转换器还包含；一电 阻，连接负载，输出电流通过该电阻，w于该电阻上产生一感测电压；w及一放大器，连接加 法器、负载与电阻，W接收感测电压，并将其放大，产生处理电压。
[0027] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述电子开关为N通道金属-氧化 物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。
[0028] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，所述禪合元件为电容、变压器、压电 元件或光禪合元件。
[0029] 上述的固定导通时间切换式转换装置，其中，处理电压的直流成分的电压值等于 参考电压。
[0030] 为使阅读者对本发明的结构特征及所达成的功效更有进一步的了解与认识，谨佐 W较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
【附图说明】
[0031] 图1为现有技术中电源转换器的电路示意图。
[0032] 图2为本发明第一实施例的电路示意图。
[003引图3(a)为本发明分压与感测电压其中一者，及一控制讯号的波形示意图。
[0034] 图3化）为本发明之分压与感测电压其中一者，及另一控制讯号的波形示意图。
[0035] 图4为本发明第二实施例的电路示意图。
[0036] 图5为本发明第Η实施例的电路示意图。
[0037] 图6为本发明第四实施例的电路示意图。
[0038] 图7为本发明控制器、分压器、输出电容、负载与变压器的电路示意图。
[0039] 图8为本发明控制器、电阻、输出电容、负载与变压器的电路示意图。
[0040] 图9为本发明控制器与驱动器之间的电流走向示意图。
[00川图10为本发明分压、第二数位讯号、RX讯号与ΤΧ讯号的波形示意图。
[0042] 图11为本发明控制器、电容与驱动器的封装结构的示意图。
[0043] 图12为本发明第五实施例的电路示意图。
[0044] 图13为本发明第五实施例的D、M、DI与DS的讯号的波形图。
[0045] 图14为本发明第六实施例的电路示意图。
[0046] 图15为本发明第走实施例的电路示意图。
[0047] 图16为本发明侦测电压及控制讯号的波形示意图。
[0048] 图17为本发明第走实施例的D1讯号、TX讯号与RX讯号的波形图。
[0049] 图18为本发明第八实施例的电路示意图。
[0050] 图19为本发明第八实施例的导通时间调节器的内部电路与其它元件的电路示意 图。
[005。 图20为本发明第八实施例的DE、P2、c化与P3的波形图。
[0052] 图21为本发明第九实施例的电路示意图。
[0053] 图22为本发明第九实施例的导通时间调节器的内部电路与其它元件的电路示意 图。
[0054] 图23为本发明第九实施例的061、？1、(3化1、062、？2、(3化2与？4的波形图。
[00巧]图24为本发明第九实施例的DOWN、LD、B1、B2、UP、F与I。的波形图。
【具体实施方式】
[0056] 请参阅图2, W下介绍本发明的第一实施例。本发明提供的固定导通时间 (constant on-time, COT)切换式转换装置，连接一输入端26,此输入端26接收一输入电压 Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器28,其具有一次侧（或称初级侧）与二 次侧（或称次级侧），一次侧连接输入端26,二次侧通过一二极管29连接一输出电容30与 一负载31。二极管29的正极连接二次侧，负极连接输出电容30与负载31。二次侧、一低电 位VSS (例如可选但非限制而使其具有接地电位）与负载31连接一处理器32,其接收一启 动电压S，且接收负载31上的一输出电压V。或一输出电流I。，W据此与启动电压S产生一 个控制信号或控制讯号C。一次侧与二次侧之间可电场、磁场、压电元件或光作为传输 媒介，因此，处理器32连接至少一禪合元件34,如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其 分别连接一次侧与二次侧，W传送控制讯号C至一次侧。一次侧与禪合元件34连接一驱动 器36,其连接输入端26,并通过禪合元件34接收控制讯号C，并将其放大，产生一第一数位 讯号（或称数字讯号）D1。驱动器36还具有电路保护功能。一次侧与驱动器36连接一第 一电子开关38,如N通道的金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收第一 数位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而 通过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。，其中第一电子开关38的开关状态的时间长 度受二次侧的控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定， 例如当控制讯号C为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开关38开始导 通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关38的导通状态结束，并开始关闭，直 到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关38的关闭状态结束，并开始导通。驱 动器36通过输入端26接收输入电压Vw藉此产生一第一脉波讯号P1至第一电子开关38 中，第一电子开关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26 接收输入电压Vw W通过二极管29于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变 压器28提供启动电压S给处理器32产生控制讯号C，在驱动器36通过禪合元件34接收控 制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1。
[0057] 处理器32还包含一电讯号揃取器40与一控制器42。电讯号揃取器40连接低电 位VSS、二次侧与负载31，W揃取输出电压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压 DS。控制器42接收启动电压S，且控制器42连接禪合元件34、二次侧与电讯号揃取器40， W接收分压DV或感测电压DS，并据此与启动电压S产生控制讯号C。W下请同时参阅图2 与图3 (a)。由于控制器42预设有一参考电压，因此在分压DV小于此参考电压时，控制讯号 C为至少一周期的第二脉波讯号P2,即T1期间内呈现的波形，在此W复数周期为例，此第二 脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。在分 压DV大于参考电压时，即T2期间内呈现的波形，控制讯号C为低电压准位。同理，在感测电 压DS小于参考电压时，控制讯号C为至少一周期的第二脉波讯号P2,即T1期间内呈现的波 形，在此W复数或若干周期为例，此第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压 准位，后半周的电压为低电压准位。在感测电压DS大于参考电压时，即T2期间内呈现的波 形，控制讯号C为低电压准位。在图3(b)中，则说明在分压DV小于此参考电压的瞬间，控 制讯号C送出一周期的第二脉波讯号P2,即控制器42的预设期间Tmin内呈现的波形，此第 二脉波讯号P2的此周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，其中 此高压准位的时间长度由位于二次侧的控制器42决定的。在预设期间Tmin内分压DV大 于参考电压后，控制讯号C需等待到下一次分压DV小于参考电压后才会再送出第二脉波讯 号P2。同理，在分压DS小于此参考电压时，控制讯号C为一周期的第二脉波讯号P2,即预 设期间Tmin内呈现的波形，此第二脉波讯号P2的此周期的前半周的电压为高电压准位，后 半周的电压为低电压准位，其中此高压准位的时间长度由位于二次侧的控制器42决定的。 在预设期间Tmin内分压DS大于参考电压后，控制讯号C需等待到下一次分压DV小于参考 电压后才会再送出第二脉波讯号P2。
[0058] W下介绍第一实施例的运作过程，并W启动（start-up)模式运作的。首先，驱动 器36通过输入端26接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关38中，使 第一电子开关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接 收输入电压Vw W通过二极管29于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压 器28提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电压V。中的分压DV 或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感测电压DS，并据此 与启动电压S产生控制讯号C，并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负 缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，禪合元件34传送控制讯 号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36接收到控制讯号C时，停止产生第一脉 波讯号P1，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数 位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而通 过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。。在现有技术中，为了使整体转换装置的输出 电压稳定，必须设有补偿电路，W补偿增益裕度/裕量（gain margin)与相位裕量（phase margin)。但本发明并不需要任何补偿电路，W避免调整增益裕量（gain margin)与相位裕 量（phase margin)的复杂技术，便可直接侦测输出电压V。或输出电流I。，并将其中的信号 传送至一次侧，W利用二次侧之信号决定位于变压器的一次侧的电子开关的导通与关闭的 时间，进而实时对输出电压与输出电流进行调节，W达高速负载暂态或瞬时响应。此外，本 发明利用禪合元件，将输出电压或输出电流中的讯号从二次侧传至一次侧，其中并不采用 任何编码器及译码器的编、译码技术，同时又能有效隔离一次侧与二次侧的讯号，使二次侧 独立调节输出电压V。与输出电流I。。
[0059] W下请继续参阅图4,并介绍本发明的第二实施例。为了提高整体系统的效率，第 二实施例W如N通道的金属-氧化物-半导体场晶体管的第二电子开关44取代第一实施 例中的二极管29, W作为同步整流器。在第二实施例中，变压器28的二次侧直接连接负载 31。此外，第二电子开关44连接二次侧与负载31之间，并连接控制器42。在控制器42产 生控制讯号C时，控制器42根据分压DV或感测电压DS其中一者，及启动电压S产生一第 二数位讯号D2给第二电子开关44, W切换第一电子开关38与第二电子开关44呈相反的导 通状态或同时关闭，则变压器28接收输入电压Vw W调节输出电压V。与输出电流I。。
[0060] W下介绍第二实施例的运作过程，并W启动模式运作的。首先，驱动器36通过输 入端26接收输入电压Viw，藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关38中，使第一电子开 关38根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压 Vw W通过第二电子开关44于负载31上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器28 提供启动电压s给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电压V。中的分压DV或输出 电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感测电压DS，并据此与启动 电压S产生控制讯号C与第二数位讯号D2,并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及 正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，第二电子开 关44接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件34传送控制讯号C从二次侧至位于一 次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯 号P1，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数位讯 号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而调节输 出电压V。与输出电流I。。
[0061] W下请继续参阅图5,并介绍本发明的第Η实施例。第Η实施例并未如第一实施例 的控制器42使用变压器28所提供的启动电压S。在第Η实施例中，取而代之的是，控制器 42更连接一外部电路46,其是提供启动电压S给处理器32的控制器42。
[0062] W下介绍第Η实施例的运作过程。首先，假设负载31上已经有输出电压V。与输出 电流I。，且外部电路46亦提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出电 压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或感 测电压DS，并据此与启动电压S产生控制讯号C，并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间 点及正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的时间长度。再来，禪合元 件34传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接 收控制讯号C，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第 一数位讯号D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进 而通过二极管29调节输出电压V。与输出电流I。。
[0063] W下请继续参阅图6,并介绍本发明的第四实施例。第四实施例并未如第二实施例 的控制器42使用变压器28所提供的启动电压S。在第四实施例中，取而代之的是，控制器 42更连接一外部电路46,其提供启动电压S给处理器32的控制器42。
[0064] W下介绍第四实施例的运作过程。首先，假设负载31上已经有输出电压V。与输出 电流I。，且外部电路46亦提供启动电压S给控制器42。接着，电讯号揃取器40揃取输出 电压V。中的分压DV或输出电流I。对应的感测电压DS后输出。控制器42接收分压DV或 感测电压DS，并据此与启动电 压S产生控制讯号C与第二数位讯号D2,并W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的 时间长度。再来，第二电子开关44接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件34传送 控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接收控制讯号 C，并放大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关38接收第一数位讯号 D1，并据此切换开关状态，W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而调节输出 电压V。与输出电流I。。
[0065] 请继续参阅图7与图8。上述实施例中，电讯号揃取器40可W有多种实施方式，女口 图7所示，电讯号揃取器40可W分压器48实现，分压器48可W通过二极管29连接变压器 28的二次侧，也可W直接连接变压器28的二次侧，并可揃取输出电压V。中的分压DV。如 图8所示，电讯号揃取器40亦可W电阻50实现，电阻50可W通过二极管29连接变压器28 的二次侧，也可W直接连接变压器28的二次侧。当输出电流I。通过此电阻50时，可于电 阻50上产生感测电压DS。
[0066] 请继续参阅图9。驱动器36包含一比较器52与一电阻54,此电阻54的一端连接 比较器52的正输入端，另一端接地。控制器42包含一切换控制电路56、一偏压电路58、一 缓冲器60、一反向器62、一第Η电子开关64与一第四电子开关66。切换控制电路56连接 缓冲器60与反向器62，此两者分别连接第Η电子开关64与第四电子开关66。偏压电路58 连接第Η电子开关64,第Η电子开关64与第四电子开关66通过禪合元件34连接电阻54。 将电阻54与比较器52的正输入端之间的讯号视为RX讯号，禪合元件34与第Η电子开关 64之间的讯号视为ΤΧ讯号。切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62控制第Η电子开 关64与第四电子开关66,使其呈相反的切换。当分压DV小于控制器42的参考电压的瞬 间，切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第Η电子开关64与第四 电子开关66,则偏压电路58提供电流，依序经过第Η电子开关64、禪合元件34、电阻54与 禪合元件34直到低电位VSS。比较器52接收RX讯号，并据此产生第一数位讯号D1。当经 过一特定周期的时间后，切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第四 电子开关66与第Η电子开关64,则电流依序经过禪合元件34、电阻54、禪合元件34与第四 电子开关66。RX讯号、ΤΧ讯号、分压DV与第一数位讯号D1的波形图如图10所不，由图与 模拟可知，当分压DV低于参考电压之后，就会产生高准位电压的第一数位讯号D1，延迟时 间相当短。
[0067] 请继续参阅图9与图11。为了使本发明达到体积微小化，本发明的驱动器36、控 制器42与禪合元件34可W整合于一封装结构中，如图11所示。W禪合元件34为电容为 例，此封装结构是由一第一晶片单元68、一介电层70与一第二晶片单元72堆叠而成，第一 晶片单元68内形成有控制器42,第二晶片单元72内形成有驱动器36,电容由第一晶片单 元68、介电层70与第二晶片单元72所形成，其中第一晶片单元68与第二晶片单元72亦可 用任意导电层、导线架或晶粒（die)来实现。当禪合元件34为变压器的绕组、压电元件或 光禪合元件时，也可W用类似方式整合于一封装结构中，W降低占有印刷电路板的面积，与 物料清单度0M)成本。
[0068] 在图8中，电讯号揃取器40由电阻50实现。假设控制器42的参考电压为250毫 伏特，通过电阻50的输出电流I。的直流成分为2. 5安培，则电阻50的电阻值必须设定为 0. 1欧姆，才得W输出准确的控制讯号C。然而，电阻50位在主输出路径上，故电阻50本身 不能太大，若太大会增加输出效能损耗，而当设定太小时，控制器42的参考电压也必须设 定很小，否则无法判断输出电流I。中的捷波讯号，W输出准确的控制讯号C。但是，当控制 器42的参考电压必须设定很小时，将导致控制器42在电路上难W设计。
[0069] W下介绍本发明的第五实施例，请参阅图12。在第五实施例中，固定导通时间切换 式转换装置连接一输入端74,此输入端74接收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转 换装置包含一变压器76,其具有一次侧与二次侧，一次侧连接输入端74,二次侧通过一二 极管77连接一负载78与一输出电容79,二极管77的正极与负极分别连接变压器76的二 次侧与负载78,二极管77的负极亦连接输出电容79。变压器76的二次侧上有一捷波讯 号，负载78上有由此捷波讯号形成的一输出电压V。及一输出电流I。。此捷波讯号具有一 交流成分与一直流成分，捷波讯号的平均电压值即为直流成分的电压值，将捷波讯号的电 压值减去直流成分的电压值，即得到交流成分的电压值。二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78连接一处理器80,其揃取捷波讯号的交流成分的交流电压A与输出电流I。。 处理器80预设有一参考电压，处理器80转换输出电流I。为一处理电压K。由于输出电流 I。为交直流讯号，故处理电压K亦为交直流讯号，且其直流讯号远大于交流讯号。所W，处 理电压K亦具有一交流成分与一直流成分，处理电压K的平均电压值即为直流成分的电压 值。处理器80利用滤波器92将分压DV的电压值减去直流成分的电压值，即得到交流成分 的交流电压A。处理器80设定处理电压K的直流成分的电压值略高或等于参考电压，并根 据交流电压A与处理电压K产生一控制讯号C。举例来说，处理器80相加交流电压A与处 理电压K，W产生一控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。一次侧与二次侧之间 可W电场、磁场、压电元件或光作为传输媒介，因此，处理器80连接至少一禪合元件82,例 如电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接变压器76的一次侧与二次侧，W传送 控制讯号C至一次侧。输入端74、变压器76的一次侧与禪合元件82连接一驱动器84,其 接收控制讯号C，并将其放大，产生一数位讯号D。变压器76的一次侧与驱动器84连接一 电子开关86,如N通道的金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收数位讯 号D，并据此切换开关状态，W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw进而通过二 极管77调节输出电压V。与输出电流I。，其中电子开关86的开关状态的时间长度受二次侧 的控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，例如当控制 讯号C为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，电子开关86开始导通，直到时钟讯号 自正缘下降至负缘时，电子开关86的导通状态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负 缘提升至正缘时，电子开关86的关闭状态结束，并开始导通。
[0070] 驱动器84通过输入端74接收输入电压Vw藉此产生一第一脉波讯号P1至电子 开关86中，电子开关86根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器76通过输入端 74接收输入电压Vw W通过二极管77产生捷波讯号、输出电压V。及输出电流I。。接着处 理器80产生控制讯号C，直到驱动器84通过禪合元件82接收到控制讯号C，驱动器84停 止产生第一脉波讯号P1。
[0071] 请同时参阅图3化），处理器80还包含一电流电压转换器88、一分压器90、一滤波 器92、一加法器94与一控制器96。电流电压转换器88连接负载78, W揃取输出电流I。， 并将其转换为处理电压K。分压器90连接一低电位VSS、二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78,并接收输出电压V。，W揃取其中的分压DV输出。滤波器92连接分压器90， 并接收分压DV，W过滤出交流电压A。加法器94连接滤波器92与电流电压转换器88, W接 收交流电压A与处理电压K，并将其相加后，产生控制电压CV。控制器96预设有参考电压 与一预设期间Tmin,控制器96连接低电位VSS、禪合兀件82、加法器94、变压器76的二次 侧与负载78, W接收控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。在控制电压CV小于 参考电压时，控制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2,第二脉波讯 号的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。接着，在预设期 间Tmin结束，且控制电压CV大于参考电压时，控制讯号C为低电压准位。电流电压转换器 88还包含一电阻98与一放大器100。电阻98连接负载78与低电位VSS，输出电流I。通过 此电阻98, W于电阻98上产生一感测电压DS。放大器100连接加法器94、负载78与电阻 98, W接收感测电压DS，并将其放大，产生处理电压K。
[0072] W下介绍第五实施例的运作过程。首先，驱动器84通过输入端74接收输入电压 Viw，藉此产生第一脉波讯号PI至电子开关86中，使电子开关86根据第一脉波讯号PI切换 开关状态，W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw W通过二极管77于变压器76 的二次侧产生捷波讯号，同时于负载78上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器76 提供电能给控制器96。接着，输出电流I。通过电阻98, W于电阻98上产生感测电压DS，此 夕F，分压器90接收输出电压V。，W揃取其中的分压DV输出。再来，放大器100接收感测电压 DS，并将其放大，产生处理电压K，且滤波器92接收分压DV，W滤出交流电压A。接着继续， 加法器94接收交流电压A与处理电压K，并将其相加后，产生控制电压CV。控制器96接收 控制电压CV，并据此与参考电压产生控制讯号C。例如在控制电压CV小于参考电压时，控 制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2。接着，在预设期间Tmin结 束，且控制电压CV大于参考电压时，控制讯号C为低电压准位。控制器96 W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定电子开关86的开关状态的时间 长度。再来，禪合元件82传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器84。驱动器84 接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1，并放大控制讯号C，W产生数位讯号D。最 后，电子开关86接收数位讯号D，并据此切换开关状态，W控制变压器76通过输入端74接 收输入电压Vw进而通过二极管77调节输出电压V。与输出电流I。。
[0073] W下请同时参阅图13,其显示通过电子开关86的电流M、通过二极管77的电流 DI、数位讯号D与感测电压DS的讯号波形图。前述的捷波讯号的交流电压A，是从分压DV 取得，除此的外，亦可W从感测电压DS或二次侧二极管电流DI来取得。此外，根据在图8 中，原来的参考电压与输出电流I。的设定，电阻50的电阻值必须设定为0. 1欧姆。但在第 五实施例中，利用分压器90、滤波器92、加法器94与放大器100的技术，可W将电阻98的 电阻值设定在10毫欧姆，W配合25毫伏特的参考电压与直流成分为2. 5安培的输出电流 I。。如此一来，输出效能损耗会降低，且控制器96的参考电压不用设定很小，使得控制器96 在电路上容易设计。
[0074] W下请继续参阅图12与图14,并介绍本发明的第六实施例。第六实施例并未如第 五实施例的电流电压转换器88 W电阻98与放大器100实现。在第六实施例中，取而代之 的是，电流电压转换器88 W霍尔元件实现。作为电流电压转换器88的霍尔元件连接负载 78, W揃取输出电流I。，并调整适当的磁场，即可将输出电流I。转换为处理电压K。而其余 元件的作动与第五实施例相同，于此不再赏述。
[00巧]在图4中，于启动模式里，第一电子开关38接收驱动器36产生的第一脉波讯号P1 来切换自身的开关状态，W控制变压器28提供能量给控制器42使用，使控制器42同步产 生控制讯号C与第二数位讯号D2。理论上，第一电子开关38与第二电子开关44分别接收 控制讯号C与第二数位讯号D2, W呈现相反的导通状态。然而，当禪合元件34损坏时，控制 讯号C就无法从二次侧传递至一次侧。因为驱动器36 -直接收不到控制讯号C，所W会不 断产生第一脉波讯号P1给第一电子开关38。如此一来，第一电子开关38与第二电子开关 44就会无法同步，甚至会同时导通，导致整个系统损坏。
[0076] 为了解决当禪合元件34损坏，导致整个系统损坏的问题。W下介绍第走实施例， 请参阅图15。本发明的固定导通时间切换式转换装置，连接一输入端102,此输入端102接 收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器104,其具有一次侧与二 次侧，一次侧连接输入端102,二次侧连接一输出电容105与一负载106,负载106上有一输 出电压V。与一输出电流I。。变压器104的一次侧与输入端102连接一驱动器108,其系接 收输入电压Vw藉此依序产生复数个唤醒讯号W。驱动器108连接至少一禪合元件110,如 电容、变压器、压电元件或光禪合元件，其分别连接变压器104的一次侧与二次侧，W传送 唤醒讯号W至二次侧。禪合元件110、变压器104的二次侧、一低电位VSS、输出电容105与 负载106连接一处理器112,其接收输出电压V。或输出电流I。其中一者，与唤醒讯号W，W 根据输出电压V。或输出电流I。其中一者，与唤醒讯号W产生一控制讯号C，且通过禪合元 件110传送控制讯号C至驱动器108,使驱动器108放大控制讯号C，W产生一第一数位讯 号D1。变压器104的一次侧与驱动器108连接一第一电子开关114,如N通道的金属-氧 化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管，其接收第一数位讯号D1，并据此切换开关状态， W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw进而调节输出电压V。与输出电流I。。 具体而言，当第一电子开关114开启时，控制变压器104开始储能，此时输出电压V。呈现减 少状态。当第一电子开关1 14关闭时，控制变压器104开始释能，此时输出电压V。呈现增 加的状态。此外，第一电子开关114的开关状态的时间长度受二次侧的控制讯号C的负缘 提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，例如当控制讯号C为时钟讯号， 此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开关114开始导通，直到时钟讯号自正缘下降 至负缘时，第一电子开关114的导通状态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升 至正缘时，第一电子开关114的关闭状态结束，并开始导通。驱动器108通过输入端102接 收输入电压Viw，藉此产生一第一脉波讯号P1至第一电子开关114中，第一电子开关114根 据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw W 于负载106上产生输出电压V。与输出电流I。，并利用变压器104提供能量给处理器112产 生控制讯号C。其中，当第一电子开关114开启时，则控制变压器104储存能量，此时输出电 容105提供能量给处理器112产生控制讯号C，并产生输出电压V。与输出电流I。。当第一 电子开关114关闭时，则控巧峻压器104开始释放储存能量至输出电容105,并提供能量给 处理器112产生控制讯号C，且变压器104亦产生输出电压V。与输出电流I。。接着，在驱动 器108通过禪合元件110接收控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1与唤醒讯号W。
[0077] 在图15中，处理器112还包含一电讯号揃取器116与一控制器118。电讯号揃取 器116连接低电位VSS、二次侧与负载106, W揃取输出电压V。或输出电流I。对应的侦测电 压DE。控制器118连接禪合元件110、二次侧与电讯号揃取器116, W接收侦测电压DE与 唤醒讯号W，并根据侦测电压DE与唤醒讯号W产生控制讯号C。W下请同时参阅图15与图 16。由于控制器118预设有一参考电压，因此在侦测电压DE小于此参考电压时，控制讯号 C于一预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2,第二脉波讯号P2的每一周期的 前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位。接着，在预设期间Tmin结束，且 侦测电压DE大于此参考电压时，控制讯号C为低电压准位。
[0078] 变压器104的二次侧与负载106之间连接有一第二电子开关120,如N通道的金 属-氧化物-半导体场效应晶体管。第二电子开关120还连接控制器118、低电位VSS与电 讯号揃取器116。在控制器118产生控制讯号C时，控制器118根据侦测电压DE与唤醒讯 号W产生一第二数位讯号D2给第二电子开关120, W切换第一电子开关114与第二电子开 关120呈相反的导通状态或同时关闭，使变压器104接收输入电压Vw W调节输出电压V。 与输出电流I。。
[0079] W下介绍第走实施例的运作过程，并W启动模式运作进行说明。首先，驱动器108 通过输入端102接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号P1至第一电子开关114中，使第 一电子开关114根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接 收输入电压Vw W通过第二电子开关120于负载106上产生输出电压V。与输出电流I。。同 时，第一电子开关114根据第一脉波讯号P1利用变压器104提供能量给控制器118。同时， 驱动器108利用输入电压Vw产生唤醒讯号W。接着，电讯号揃取器116揃取输出电压V。或 输出电流I。对应的侦测电压DE后输出。控制器118通过禪合元件110接收唤醒讯号W，同 时接收侦测电压DE，并据此与变压器104提供的能量和唤醒讯号W产生控制讯号C与第二 数位讯号D2,并W控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定 第一电子开关114的开关状态的时间长度。再来，第二电子开关120接收第二数位讯号D2 W进行切换，且禪合元件110传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器108。驱动器 108通过禪合元件110接收到控制讯号C时，停止产生第一脉波讯号P1与唤醒讯号W，并放 大控制讯号C，W产生第一数位讯号D1。最后，第一电子开关114接收第一数位讯号D1，并 据此切换开关状态，W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw进而调节输出电 压V。与输出电流I。。
[0080] W下请同时参阅图15与图17。令在禪合元件110与驱动器108之间的讯号为RX 讯号，在禪合元件110与控制器118之间的讯号为TX讯号。因此TX讯号可W代表控制讯 号C。在T1期间，RX讯号代表的是复数唤醒讯号W，此时控制器118尚未收到唤醒讯号W， 所W也没有任何TX讯号的产生。接着，在T2期间，因为控制器118接收到了唤醒讯号W，所 W产生了控制讯号C，并将其通过禪合元件110传送给驱动器108。故，此时RX讯号会与TX 讯号同步。反观之，若禪合元件110损坏，则唤醒讯号W就无法通过禪合元件110传送给控 制器118。控制器118若未收到唤醒讯号W，亦无法产生控制讯号C与第二数位讯号D2,则 整个系统就不会开始运作，可W避免系统损坏。
[0081] 在图2中，在系统操作于非连续模式时第一电子开关38的切换频率f W式（1)表 示：
[0082]
(1)
[008引其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器28的电感值，t。。 为第一电子开关38开启的时间长度。当负载31不变时，若t。。亦保持不变，则切换频率f 会与输入电压Viw成反比。因此，当输入电压Viw变大时，切换频率f随之变小。然而，当切 换频率f过低时，变压器28会饱和，其中电感会短路，进而烧掉。
[0084] 为了针对不同的输入电压Viw来降低切换频率f的变动量，W避免系统损坏，本发 明介绍第八实施例，W下请参阅图18、图19与图20。本发明的固定导通时间切换式转换装 置，连接一输入端122,此输入端122接收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置 包含一变压器124,其具有一次侧与二次侧，一次侧连接输入端122,二次侧连接一输出电 容126,且二次侧设有一负载128。输入端122连接一驱动器130,驱动器130接收输入电压 Viw，藉此产生一第一脉波讯号P1。驱动器130与变压器124的一次侧连接一第一电子开关 132,例如N通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。此第一电子开关132 接收第一脉波讯号PI，且据此切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入电 压Vw W于负载128上产生一输出电压V。与一输出电流I。，且控制变压器124于二次侧产 生包含输入电压Viw的一取样电压SM。于变压器124的二次侧与负载128之间，连接有一 处理器134,处理器134预设一第一参考电压VR1与一预设期间Tmin。处理器134接收输 出电压V。或输出电流I。其中之一 W及取样电压SM，并从输出电压V。或输出电流I。揃取其 对应的一侦测电压DE。在侦测电压DE小于第一参考电压VR1时，处理器134根据取样电压 SM中的输入电压Viw于预设期间Tmin内产生一第二脉波讯号P2。此第二脉波讯号P2为至 少一周期，第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低 电压准位。处理器134与驱动器130连接至少一禪合元件136,此是W电容、变压器、压电元 件或光禪合元件实现的。禪合元件136位于一次侧与二次侧之间，W传送第二脉波讯号P2 至位于一次侧的驱动器130中，W控制驱动器130停止产生第一脉波讯号P1，且驱动器130 放大第二脉波讯号P2,产生一第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关132中。第一 电子开关132根据第一数位讯号D1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收 输入电压Vw进而调节输出电压V。与输出电流I。。第一电子开关132的开关状态的时间长 度受二次侧的第二脉波讯号P2的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所 决定，例如当第二脉波讯号P2为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开 关132开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关132的导通状态结束， 并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关132的关闭状态结束， 并开始导通。由于第一电子开关132的开关状态的时间长度与第二脉波讯号P2有关，第二 脉波讯号P2又与输入电压Viw有关，因此在设定上，可适当调整第二脉波讯号P2与输入电 压Vw使输入电压Viw愈高，则第一电子开关132的开启时间愈短，输入电压Viw愈低，则第 一电子开关132的开启时间愈长。
[0085] 处理器134还包含一电讯号揃取器138、一导通时间调节器140与一控制器142。 电讯号揃取器138连接一低电位VSS、变压器124的二次侧与负载128, W接收输出电压V。 或输出电流I。，并藉此揃取出侦测电压DE。导通时间调节器140连接变压器124的二次侧， W接收取样电压SM，并进行揃取。控制器142连接低电位VSS、导通时间调节器140、禪合元 件136、变压器124的二次侧与电讯号揃取器138。控制器142预设有第一参考电压VR1与 预设期间Tmin，W接收侦测电压DE。在侦测电压DE小于第一参考电压VR1时，控制器142 于预设期间Tmin内产生第二脉波讯号P2及其对应的一时钟讯号C化。在系统操作于非连 续模式时第一电子开关132的切换频率f W式（2)表示：
[0086]
[0087] 其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器124的电感值，t。。 为第一电子开关132开启的时间长度。为了避免当切换频率f过低时，变压器28会呈过度 饱和的问题，本发明的设计可使当输入电压Viw愈高或愈低时，让第一电子开关132的开启 时间t。。分别愈短或愈长，W降低对于不同输入电压Viw所对应的切换频率f的变动量。
[0088] 时钟讯号elk于第二脉波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，时钟讯号 C化的其余时间皆为低准位讯号。导通时间调节器140接收时钟讯号elk, W据此与输入 电压Viw产生一第Η脉波讯号P3,并将其传送至控制器142中，w控制在第Η脉波讯号P3 从负缘提升至正缘时，第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间 Tmin结束，当下一个时钟讯号elk的正脉冲讯号出现时，第二脉波讯号P2则再次从负缘提 升到正缘。变压器124的二次侧与负载128之间连接有一第二电子开关144,例如N通道金 属-氧化物-半导体场效应晶体管，其是连接控制器142,在控制器142产生第二脉波讯号 P2时，控制器142据此产生一第二数位讯号D2给第二电子开关144, W切换第一电子开关 132与第二电子开关144呈相反的导通状态或同时关闭。导通时间调节器140为了揃取输 入电压Vw可W连接变压器124的二次侧任何含有输入电压Viw的讯号的节点，举例来说， 导通时间调节器140可W连接于第二电子开关144与变压器124之间，并在第二电子开关 144关闭时，于第二电子开关144与变压器124之间接收取样电压SM。
[0089] 导通时间调节器140还包含一取样保持器146、一相依电流源148、一第Η电子开 关150、一电容152与一比较器154。取样保持器146连接变压器124的二次侧，W接收取 样电压SM，并进行揃取。相依电流源148连接取样保持器146, W接收取样电压SM，并根据 取样电压SM中的输入电压Viw产生一相依电流。为了使当输入电压Viw愈高，第一电子开关 132的开启时间愈短，当输入电压Viw愈低，第一电子开关132的开启时间愈长，相依电流源 148的设计必须让当输入电压Viw愈大时，相依电流愈大，当输入电压Viw愈小时，相依电流 愈小。第Η电子开关150连接控制器142与相依电流源148, W接收时钟讯号elk,并在正 脉冲讯号出现时暂态开启，其余时间则关闭。电容152与第Η电子开关150并联，且连接相 依电流源148,并根据第Η电子开关150的开关状态接收相依电流，W储存一相依电压PV。 比较器154连接电容152与控制器142,并W负输入端与正输入端分别接收一第二参考电压 VR2与相依电压PV, W据此产生第Η脉波讯号Ρ3。
[0090] W下介绍第八实施例的运作过程，并W启动模式运作的。首先，驱动器130通过输 入端122接收输入电压Vw藉此产生第一脉波讯号Ρ1至第一电子开关132中，使第一电子 开关132根据第一脉波讯号P1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入 电压Vw W通过第二电子开关144于负载128上产生输出电压V。与输出电流I。。同时，第 一脉波讯号P1切换第一电子开关132的开关状态，W控制变压器124于二次侧产生包含输 入电压Viw的取样电压SM。当第一脉波讯号P1为高准位讯号时，第一电子开关132切换为 开启状态，并控制变压器124储存能量，同时，输出电容126将其中的能量提供出来，W产生 输出电压V。与输出电流I。。当第一脉波讯号P1为低准位讯号时，第一电子开关132切换 为关闭状态，并控制变压器124释放能量，W产生输出电压V。、输出电流I。与取样电压SM， 同时储存能量于输出电容126中。
[00川接着，电讯号揃取器138揃取输出电压V。或输出电流I。对应的侦测电压DE后W 输出至控制器142。控制器142接收侦测电压DE，并在侦测电压DE小于第一参考电压VR1 时，控制器142于预设期间Tmin内开始产生第二脉波讯号P2及其对应之时钟讯号C化，并 根据第二脉波讯号P2产生第二数位讯号D2,将其传送至第二电子开关144 W切换开关状 态。同时，导通时间调节器140开始运作。此时，第二电子开关144的开关状态呈现关闭。 在导通时间调节器140中，首先，取样保持器1 46接收取样电压SM，并从其中揃取输入电压 Viw。接着，相依电流源148接收输入电压Vw并据此产生相依电流。由于时钟讯号C化于 第二脉波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，时钟讯号elk的其余时间皆为低准位 讯号。故当第Η电子开关150接收时钟讯号elk时，只有在正脉冲讯号出现时暂态开启，其 余时间则关闭。换而言之，当第二脉波讯号P2开始产生时，第Η电子开关150暂态开启，使 电容152上的电压为零，接着，相依电流对电容152充电，W于电容152上得到相依电压PV。 最后，比较器154接收第二参考电压VR2与相依电压PV，W据此产生第Η脉波讯号Ρ3。当 相依电压PV上升至等于第二参考电压VR2后，第Η脉波讯号Ρ3会从负缘提升至正缘，此时 控制器142控制第二脉波讯号Ρ2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin 结束，当下一个时钟讯号elk的正脉冲讯号出现时，第二脉波讯号P2则再次从负缘提升到 正缘。第二脉波讯号P2会通过禪合元件136从二次侧传送至位于一次侧的驱动器130, W 控制驱动器130停止产生第一脉波讯号P1。最后，驱动器130放大第二脉波讯号P2,产生 第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关132中，使第一电子开关132根据第一数位讯 号D1切换开关状态，W控制变压器124通过输入端122接收输入电压Vw进而调节输出电 压V。与输出电流I。。具体而言，当第一数位讯号D1为低准位讯号时，第一电子开关132切 换为关闭状态，并控制变压器124增加输出电压V。与输出电流I。。当第一数位讯号D1为 高准位讯号时，第一电子开关132切换为开启状态，并控制变压器124减少输出电压V。与 输出电流I。。
[0092] 请继续参阅图2,承式（1)，当负载31为轻载时，I。会下降，因此切换频率f也会随 之下降，当到达如20-20k赫兹化Z)的音频区时人耳会容易揃取到，为了避免此问题，只要 当负载31为轻载时，调降t。。即可。W下介绍能达此目的之本发明的第九实施例，请参阅图 21、图22与图23。
[0093] 本发明的固定导通时间切换式转换装置，连接一输入端156,此输入端156接收一 输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器158,其具有一次侧与二次侧， 一次侧连接输入端156,二次侧连接一输出电容160,且输出电容160连接一低电位VSS，二 次侧设有一负载162,此负载162上有一输出讯号，此输出讯号包含一输出电压V。与一输出 电流I。。变压器158的二次侧与负载162连接一处理器164。处理器164预设一预设期间 Tmin、一第一参考电压VR1、一下频率临界值与一上频率临界值。处理器164接收输出讯号， 并从输出讯号依序揃取第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。处理器164在第一侦测电 压DE1小于第一参考电压VR1时，于预设期间Tmin内产生一第一脉波讯号P1及其同步且同 频率的第一时钟讯号clkl。接着，处理器164在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1 时，根据第一时钟讯号clkl的至少一频率值F、下频率临界值与上频率临界值，于预设期间 Tmin内产生一第二脉波讯号P2及其同步且同频率的第二时钟讯号C化2。此第二脉波讯号 P2为至少一周期，第二脉波讯号P2的每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电 压为低电压准位。处理器164连接至少一禪合元件166,此是W电容、变压器、压电元件或 光禪合元件实现的。禪合元件166分别连接一次侧与二次侧，W依序传送第一脉波讯号P1 与第二脉波讯号P2至一次侧。变压器158的一次侧与禪合元件166连接一驱动器168,其 依序接收第一脉波讯号P1与第二脉波讯号P2,并将其放大，分别依序产生第一数位讯号D1 与第二数位讯号D2。变压器158的一次侧与驱动器168连接一第一电子开关170,例如N 通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。第一电子开关170依序接收第一 数位讯号D1与第二数位讯号D2,并据此切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156 接收输入电压Vw进而调节输出讯号。第一电子开关170的开关状态的时间长度受第一脉 波讯号PI的负缘提升至正缘的时间点、第一脉波讯号PI的正缘下降至负缘的时间点、第二 脉波讯号P2的负缘提升至正缘的时间点与第二脉波讯号P2的正缘下降至负缘的时间点所 决定。例如当第一脉波讯号P1为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第一电子开 关170开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关170的导通状态结束， 并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关170的关闭状态结束， 并开始导通。同样地，当第二脉波讯号P2为时钟讯号，此时钟讯号自负缘提升至正缘时，第 一电子开关170开始导通，直到时钟讯号自正缘下降至负缘时，第一电子开关170的导通状 态结束，并开始关闭，直到时钟讯号再次自负缘提升至正缘时，第一电子开关170的关闭状 态结束，并开始导通。
[0094] 第一电子开关170操作于非连续模式时的切换频率f W式（3)表示：
[0095]
( 3)
[009引其中Viw为输入电压，V。为输出电压，I。为输出电流，L为变压器158的电感值，t。。 为第一电子开关170开启的时间长度。为了避免切换频率f进入音频区造成吵杂问题，当 频率值F只有一个时，本发明的设计可使当频率值F低于下频率临界值时，则第一电子开关 170接收第一数位讯号D1的开启时间，长于接收第二数位讯号D2时的开启时间。当频率 值F高于上频率临界值时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，短于接 收第二数位讯号D2时的开启时间。如此，若第一电子开关170接收第一数位讯号D1时进 入音频区，则在接收第二数位讯号D2便可离开音频区，W减少吵杂能量成分。
[0097] 当频率值F有复数个时，处理器164还设有一下计数临界值、一上计数临界值、对 应第一脉波讯号P1的一初始计数值与一计数条件。此计数条件为在频率值F低于下频率临 界值时，初始计数值加1，及在频率值F高于上频率临界值时，初始计数值减1。处理器164 将下频率临界值及上频率临界值其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算，W取得 一总计数值。此外，大于上计数临界值的总计数值，视为上计数临界值，小于下计数临界值 的总计数值，视为下计数临界值。此外，初始计数值、下计数临界值、上计数临界值与总计数 值皆大于或等于零，例如W二进位式的至少一或复数位元表示。举例来说，若下计数临界值 为00,上计数临界值为11，初始计数值为00,频率值F有5个，且将下频率临界值及上频率 临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序分别为低于下频率临界值、 高于上频率临界值、低于下频率临界值、高于上频率临界值、低于上频率临界值，因此总计 数值为01。若下计数临界值、上计数临界值与初始计数值与上述相同，频率值F亦有五个， 则将下频率临界值及上频率临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序 分别为高于上频率临界值、高于上频率临界值、高于上频率临界值、高于上频率临界值、高 于上频率临界值，由于总计数值会小于下计数临界值，因此将总计数值视为00。若下计数临 界值、上计数临界值与初始计数值与上述相同，频率值F亦有5个，则将下频率临界值及上 频率临界值其中一者与每一个依时间先后的频率值F比较后，依序分别为低于下频率临界 值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值，由于总 计数值会大于上计数临界值，因此将总计数值视为11。
[0098] 处理器164根据总计数值产生第二脉波讯号P2及第二时钟讯号C化2。同样地， 为了降低切换频率f进入音频区所产生的杂音，总计数值大于初始计数值时，则第一电子 开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，长于接收第二数位讯号D2时的开启时间。当 总计数值小于初始计数值时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1的开启时间，短于 接收第二数位讯号D2时的开启时间。当总计数值等于初始计数值时，则第一电子开关170 接收第一数位讯号D1的开启时间，等于接收第二数位讯号D2时的开启时间。此外，当总计 数值与初始计数值差距愈大时，则第一电子开关170接收第一数位讯号D1与第二数位讯号 D2的开启时间差距愈大。
[0099] 驱动器168连接输入端156, W接收输入电压Vw藉此产生一第Η脉波讯号P3至 第一电子开关170中。第一电子开关170根据第Η脉波讯号Ρ3切换开关状态，W控制变压 器158通过输入端156接收输入电压Vw W于负载162上产生输出讯号，并利用变压器158 控制处理器164产生第一脉波讯号P1与第二脉波讯号P2。在驱动器168接收第一脉波讯 号P1时，停止产生第Η脉波讯号P3。
[0100] 处理器164还包含一电讯号揃取器172、一控制器174与一导通时间调节器176。 电讯号揃取器172连接低电位VSS、变压器158的二次侧与负载162,并接收输出讯号，W依 序揃取第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。控制器174连接禪合元件166、变压器158 的二次侧与电讯号揃取器172。控制器174预设有预设期间Tmin、第一参考电压VR1、计数 条件、下频率临界值、上频率临界值、初始计数值、下计数临界值与上计数临界值，并依序接 收第一侦测电压DE1与第二侦测电压DE2。控制器174在第一侦测电压DE1小于第一参考 电压VR1时，于预设期间Tmin内产生第一脉波讯号P1与第一时钟讯号clkl，控制器174将 下频率临界值及上频率临界值其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算，W取得总 计数值。接着，控制器174在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1时，根据总计数值于 预设期间Tmin内产生第二脉波讯号P2及第二时钟讯号C化2,第二时钟讯号C化2于第二脉 波讯号P2从负缘提升到正缘时为正脉冲讯号，第二时钟讯号clk2的其余时间皆为低准位 讯号。导通时间调节器176连接控制器174, W接收总计数值与第二时钟讯号C化2,并根据 总计数值与第二时钟讯号clk2产生一第四脉波讯号P4, W控制在第四脉波讯号P4从负缘 提升至正缘时，第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin结 束。变压器158的二次侧与负载162之间连接有一第二电子开关178,例如N通道金属-氧 化物-半导体场效应晶体管，其连接低电位VSS与控制器174,在控制器174产生第一脉波 讯号P1或第二脉波讯号P2时，控制器174据此产生一第Η数位讯号D3给第二电子开关 178, W切换第一电子开关170与第二电子开关178呈相反的导通状态或同时关闭。
[0101] 导通时间调节器176还包含一第一电流源180、至少一电流产生器182、一第Η电 子开关184、一电容186与一比较器188。第一电流源180产生一第一电流，电流产生器182 连接控制器174, W接收总计数值的位元或码元Β1、Β2,并据此产生至少一第二电流或零电 流。第Η电子开关184连接控制器174、第一电流源180与电流产生器182。第Η电子开关 184接收第一时钟讯号dkl，并在第一时钟讯号clkl的正脉冲讯号出现时瞬间开启，其余 时间则关闭。或者，第Η电子开关184接收第二时钟讯号C化2,并在第二时钟讯号C化2的 正脉冲讯号出现时瞬间开启，其余时间则关闭。电容186与第Η电子开关184并联，且连接 第一电流源180与电流产生器182。电容186根据第Η电子开关184的开关状态接收第一 电流，又根据该第Η电子开关的开关状态接收第二电流或零电流，W依据零电流与第二电 流其中一者，及第一电流储存一相依电压。比较器188的正输入端连接电容186 W接收电 容186上的相依电压，输出端连接控制器174,负输入端接收一第二参考电压VR2。比较器 188根据电容186上的相依电压与第二参考电压VR2产生一初始脉波讯号PS或第四脉波讯 号P4。
[0102] 在此电流产生器182与第二电流皆W复数个为例。第二电流由电流产生器182分 别接收总计数值的所有位B1、B2, W据此分别产生。第二电流对应由总计数值之较高的位 至较低的位由大而小，且总计数值的位为0时，其对应的电流产生器182产生零电流，总计 数值的位为1时，其对应的电流产生器182产生第二电流。在图22中，电流产生器182与 第二电流的数量皆W二表示的，其中一电流产生器182接收总计数值的较低位B1，另一电 流产生器182接收总计数值的较高位B2。由于第一电流是持续产生的，第二电流随着总计 数值愈高则愈高。换而言之，当总计数值愈高，则电容186上的相依电压上升到第二参考电 压VR2的时间愈短，此将导致第二脉波讯号P2的高电压准位的持续时间愈短，即第一电子 开关170接收第二数位讯号D2的开启时间愈短，如此便能脱离音频区与降低其杂音的能量 成分。
[0103] 每一电流产生器182还包含一第四电子开关190与一第二电流源192。第四电子 开关190连接控制器174、第Η电子开关184与电容186, W接收总计数值的位，并据此切换 开关状态。第二电流源192连接第四电子开关190,并据其开关状态产生第二电流或零电 流。
[0104] W下介绍第九实施例的运作过程，并W启动模式运作进行说明。首先，驱动器168 通过输入端156接收输入电压Vw藉此产生第Η脉波讯号Ρ3至第一电子开关170中，使第 一电子开关170根据第Η脉波讯号Ρ3切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156接 收输入电压Vw W通过第二电子开关178与电讯号揃取器172于负载162上产生输出讯号。 同时变压器158亦提供能量给控制器174。具体而言，当第Η脉波讯号P3为高准位讯号时， 第一电子开关170切换为开启状态，并控 制变压器158储存能量，同时，输出电容160将其 中的能量提供出来，W产生输出讯号，并提供能量给控制器174。当第Η脉波讯号Ρ3为低准 位讯号时，第一电子开关170切换为关闭状态，并控制变压器158释放能量，W产生输出讯 号，并提供能量给控制器174,同时储存能量于输出电容160中。
[010引接着，电讯号揃取器172接收输出讯号，W从此揃取出对应此输出讯号的第一侦 测电压DE1后，将其输出至控制器174。控制器174利用变压器158及输出电容160所提供 的能量，接收第一侦测电压DE1，并在第一侦测电压DE1小于第一参考电压VR1时，控制器 174于预设期间Tmin内开始产生第一脉波讯号Ρ1及其对应的第一时钟讯号0化1，W传送 至导通时间调节器176。控制器174亦根据第一脉波讯号P1产生第Η数位讯号D3,将其传 送至第二电子开关178 W切换开关状态。假设初始计数值的二位元BSUBS2为00、下计数 临界值为00,上计数临界值为11。控制器174同时将初始计数值的二位元BSUBS2传送给 导通时间调节器176。
[0106] 在导通时间调节器176中，二第四电子开关190由于接收到的初始计数值的位 BSUBS2皆为0,故呈现关闭状态。且第一时钟讯号clkl 一开始为正脉冲讯号，其余时间为 低准位讯号，第一脉波讯号P1 -开始从负缘提升到正缘，故第Η电子开关184 -开始暂态 开启，使电容186上的电压为零，让比较器188比较电容186上的电压与第二参考电压VR2， W产生低电压准位的初始脉波讯号PS。接着，第一电流源180产生的第一电流随即向电容 186充电，当电容186上的电压到达第二参考电压VR2时，初始脉波讯号PS从负缘提升到 正缘，进而控制第一脉波讯号P1从正缘下降至负缘，此负缘至少保持直到预设期间Tmin结 束，在此是到第二时钟讯号clk2出现时结束。在此预设期间Tmin里，控制器174可依时间 先后揃取第一时钟讯号dkl的五个频率值F。控制器174将下频率临界值及上频率临界值 其中一者，与每一频率值F依序W计数条件计算后，发现结果依序分别为低于下频率临界 值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值、低于下频率临界值，故总计 数值的二位元B1、B2为11。此五个频率值F并不限于在第一时钟讯号clkl的单一周期内 测得，亦可在第一时钟讯号clkl的不同周期内测得。
[0107] 第一脉波讯号P1会通过禪合元件166从二次侧传送至位于一次侧的驱动器168， W控制驱动器168停止产生第Η脉波讯号P3。最后，驱动器168放大第一脉波讯号P1，产 生第一数位讯号D1，并将其传送至第一电子开关170中，使第一电子开关170根据第一数位 讯号D1切换开关状态，W控制变压器158通过输入端156接收输入电压Vw进而调节输出 讯号。具体而言，当第一数位讯号D1为低准位讯号时，第一电子开关170切换为关闭状态， 并控制变压器158增加输出讯号。当第一数位讯号D1为高准位讯号时，第一电子开关170 切换为开启状态，并控制变压器158减少输出讯号。
[010引接着，电讯号揃取器172再次接收输出讯号，W从此揃取出对应此输出讯号的第 二侦测电压DE2后，将其输出至控制器174。控制器174利用变压器158及输出电容160所 提供的能量，接收第二侦测电压DE2,并在第二侦测电压DE2小于第一参考电压VR1时，控 制器174于预设期间Tmin内开始产生第二脉波讯号P2及其对应的第二时钟讯号C化2, W 传送至导通时间调节器176。控制器174亦根据第二脉波讯号P2产生第Η数位讯号D3,将 其传送至第二电子开关178 W切换开关状态。控制器174同时将总计数值的二位元Β1、Β2 传送给导通时间调节器176。
[0109] 在导通时间调节器176中，二第四电子开关190由于接收到的总计数值的位Β1、Β2 皆为1，故呈现开启状态。且第二时钟讯号clk2-开始为正脉冲讯号，其余时间为低准位 讯号，第二脉波讯号P2 -开始从负缘提升到正缘，故第Η电子开关184 -开始暂态开启，使 电容186上的电压为零，让比较器188比较电容186上的电压与第二参考电压VR2, W产生 低电压准位的第四脉波讯号Ρ4。接着，第一电流源180产生的第一电流与第二电流源192 产生的第二电流随即向电容186充电，当电容186上的电压再次到达第二参考电压VR2时， 第四脉波讯号Ρ4从负缘提升到正缘，进而控制第二脉波讯号Ρ2从正缘下降至负缘，此负缘 至少保持直到预设期间Tmin结束。由于送次电容186相较于仅接收第一电流能更快到达 第二参考电压VR2,故第二脉波讯号P2从正缘下降至负缘的时间点相较于第一脉波讯号P1 从正缘下降至负缘的时间点能够提前，即第二脉波讯号P2保持高电压准位的时间会比第 一脉波讯号P1保持高电压准位的时间短。
[0110] 第二脉波讯号P2会通过禪合元件166从二次侧传送至位于一次侧的驱动器168。 最后，驱动器168放大第二脉波讯号P2,产生第二数位讯号D2,并将其传送至第一电子开关 170中，使第一电子开关170根据第二数位讯号D2切换开关状态，W控制变压器158通过输 入端156接收输入电压Vw进而调节输出讯号。具体而言，当第二数位讯号D2为低准位讯 号时，第一电子开关170切换为关闭状态，并控制变压器158增加输出讯号。当第二数位讯 号D2为高准位讯号时，第一电子开关170切换为开启状态，并控制变压器158减少输出讯 号。由于第二脉波讯号P2保持高电压准位的时间较第一脉波讯号P1保持高电压准位的时 间短，故第二数位讯号D2保持高电压准位的时间较第一数位讯号D1保持高电压准位的时 间短，此将导致t。。变小，W避免切换频率f进入音频区与降低其杂音的能量成分。
[0111] 上述实施例是控制器174利用变压器158提供的能量开始运作，因此需要驱动器 168接收输入电压Viw来产生第Η脉波讯号P3，W藉此切换第一电子开关170，并驱动变压器 158提供能量至二次侧才能使控制器174运作。但若有一外部电路直接连接控制器174,并 给予其能量进行运作时，则驱动器168就不再需要产生第Η脉波讯号Ρ3来驱动第一电子开 关170与变压器158。整个切换式转换装置可直接从电讯号揃取器172接收输出讯号开始 运作。
[0112] 请继续参阅图21、图22与图24。在图24的模拟波形中，DOWN信号的正脉冲波形 代表总计数值减1，UP信号的正脉冲波形代表总计数值加1，LD的高准位波形代表负载162 变为轻载，B1或B2的高准位波形代表数值为1，B1或B2的低准位波形代表数值为0。由图 2可知，当负载162变为轻载时，I。下降。当频率值F -低于下频率临界值时，UP信号即出 现正脉冲波形，此时总计数值的位B1与B2会对应1与0的变化，而成为高准位波形，W脱 离音频区。当频率值F-高于上频率临界值时，DOWN信号即出现正脉冲波形，此时总计数 值的位B1与B2会对应1与0的变化，而成为低准位波形。
[0113] 变压器10,电子开关12,负载14,输出电容15,分压器16,处理器18,光禪合器20， 控制器22,二极管24,输入端26,变压器28,二极管29,输出电容30,负载31，处理器32,禪 合元件34,驱动器36,第一电子开关38,电讯号揃取器40,控制器42,第二电子开关44,外 部电路46,分压器48,电阻50,比较器52,电阻54,切换控制电路56,偏压电路58,续冲器 60,反向器62,第Η电子开关64,第四电子开关66,第一晶片单元68,介电层70,第二晶片单 元72,输入端74,变压器76,二极管77,负载78,输出电容79,处理器80,禪合元件82,驱动 器84,电子开关86,电流电压转换器88,分压器90,滤波器92,加法器94,控制器96,电阻 98,放大器100,输入端102,变压器104,输出电容105,负载106,驱动器108,禪合兀件110， 处理器112,第一电子开关114,电讯号揃取器116,控制器118,第二电子开关120,输入端 122,变压器124,输出电容126,负载128,驱动器130,第一电子开关132,处理器134,禪合 元件136,电讯号揃取器138,导通时间调节器140,控制器142,第二电子开关144,取样保持 器146,相依电流源148,第Η电子开关150,电容152,比较器154,输入端156,变压器158， 输出电容160,负载162,处理器164,禪合元件166,驱动器168,第一电子开关170,电讯号 揃取器172,控制器174,导通时间调节器176,第二电子开关178,第一电流源180,电流产生 器182,第Η电子开关184,电容186,比较器188,第四电子开关190,第二电流源192。
[0114] 综上所述，本发明利用二次侧的信号决定位于变压器的一次侧的电子开关的导通 与关闭的时间，进而调节输出讯号，同时达到各种目的。
【主权项】
1. 一种固定导通时间（constanton-time,COT)切换式转换装置，其特征在于，其连接 一输入端，该输入端接收一输入电压，该固定导通时间切换式转换装置包含： 一变压器，具有一次侧与二次侧，该一次侧连接输入端，该二次侧连接一负载，二次侧 上有一涟波讯号，负载上有由涟波讯号形成的一输出电压及一输出电流； 一处理器，连接二次侧与负载，以擷取涟波讯号交流成分的交流电压与输出电流，处理 器预设有一参考电压，该处理器转换输出电流为一处理电压，该处理器根据参考电压、交流 电压与处理电压产生一控制讯号； 至少一耦合元件，连接处理器，并分别连接一次侧与二次侧，以传送控制讯号至一次 侧； 一驱动器，连接一次侧与耦合元件，以接收控制讯号，并将其放大，产生一数位讯号；以 及 一电子开关，连接一次侧与驱动器，以接收数位讯号，并据此切换开关状态，以控制变 压器通过输入端接收输入电压，进而调节输出电压与输出电流。2. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，电子开关的开关 状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及该正缘下降至该负缘的时间点 所决定。3. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，驱动器连接输入 端，以接收输入电压，藉此产生一第一脉波讯号至电子开关中，该电子开关根据第一脉波讯 号切换开关状态，以控制变压器通过输入端接收输入电压，以产生涟波讯号、输出电压及输 出电流，接着处理器产生控制讯号，直到驱动器接收到控制讯号，驱动器停止产生第一脉波 讯号。4. 如权利要求项1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，还包含一二极 管，其正极连接二次侧，负极连接负载，变压器接收输入电压，以通过该二极管调节输出电 压与输出电流。5. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，处理器相加交流 电压与处理电压，以产生一控制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。6. 如权利要求5所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，当控制电压小于 参考电压时，控制讯号于一预设期间内为至少一周期的第二脉波讯号，该第二脉波讯号的 每一周期的前半周的电压为高电压准位，后半周的电压为低电压准位，接着，在预设期间结 束，且控制电压大于参考电压时，控制讯号为低电压准位。7. 如权利要求5所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述处理器还包 含： 一电流电压转换器，连接负载，以擷取输出电流，并将其转换为处理电压； 一分压器，连接二次侧与负载，并接收输出电压，以擷取其中的分压输出； 一滤波器，连接分压器，并接收该分压，以滤出交流电压； 一加法器，连接滤波器与电流电压转换器，以接收交流电压与处理电压，并将其相加 后，产生控制电压；以及 一控制器，预设有参考电压，该控制器连接耦合元件、加法器、二次侧与负载，以接收控 制电压，并据此与参考电压产生控制讯号。8. 如权利要求7所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电流电压转 换器为霍尔元件。9. 如权利要求7所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电流电压转 换器还包含： 一电阻，连接负载，输出电流通过该电阻，以于该电阻上产生一感测电压；以及 一放大器，连接加法器、负载与电阻，以接收感测电压，并将其放大，产生处理电压。10. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述电子开关为 N通道金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管。11. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，所述耦合元件为 电容、变压器、压电元件或光耦合元件。12. 如权利要求1所述的固定导通时间切换式转换装置，其特征在于，处理电压的直流 成分的电压值等于参考电压。
【专利摘要】本发明揭露了一种固定导通时间切换式转换装置，其包含一变压器，此变压器具有一次侧与二次侧，一次侧连接一电子开关，二次侧连接一负载与一处理器。处理器通过至少一耦合元件连接位于一次侧的一驱动器，以藉此连接电子开关。处理器接收负载上的一输出电压或一输出电流，以据此产生一控制讯号。驱动器通过耦合元件接收控制讯号，并据此切换电子开关，以控制变压器调节输出电压与输出电流，其中电子开关的开关状态的时间长度受控制讯号的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定，以达到高速负载暂态响应。
【IPC分类】H02M3/28
【公开号】CN105490542
【申请号】CN201410483703
【发明人】林天麒, 刘智远, 徐永传, 黄培伦
【申请人】万国半导体(开曼)股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月19日
【公告号】WO2016044487A1
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