1.本揭示中所述实施例内容是有关于功率转换技术，特别关于一种功率变压器以及变压方法。
背景技术：
2.随着科技的发展，各种功率变压器已被应用至各种电路系统。在一些相关技术中，功率变压器包含额外的切换电路。此切换电路设计来在功率变压器运作于轻载状态时将电路切换至额外的低功耗电路。然而，额外的切换电路以及额外的低功耗电路将会增加成本和电路面积。
技术实现要素：
3.本揭示的一些实施方式是关于一种功率变压器。功率变压器包含一功率级电路、一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路。功率级电路用以依据一输入信号以及一控制信号产生一输出信号。斜波产生电路用以依据控制信号、输入信号以及输出信号产生一斜波信号。计算电路用以依据输出信号以及一参考信号产生一计算信号。当功率变压器运作于一轻载状态时，计算电路运作于一第一模式。当功率变压器运作于一正常状态时，计算电路运作于一第二模式。控制电路用以依据计算信号以及斜波信号产生控制信号。控制电路包含一比较电路以及一控制信号产生器。比较电路用以依据计算信号以及斜波信号产生一比较信号。控制信号产生器用以依据比较信号产生控制信号。
4.在一些实施例中，计算电路包含一误差放大器、一第二电阻、一电容以及一第一开关。误差放大器包含一第一输入端以及一第二输出端。第一输入端用以接收参考信号，第二输入端用以透过一第一电阻接收输出信号。第二电阻耦接第二输入端。电容耦接于第二电阻与误差放大器的一输出端之间。第一开关用以短路电容的两端。当功率变压器运作于轻载状态时，第一开关被一触发信号导通。
5.在一些实施例中，比较电路包含一比较器、一第一电流源、一第二电流源以及一第二开关。比较器用以接收斜波信号以及计算信号。第一电流源耦接比较器。第二电流源耦接一地端。第二开关耦接于比较器以及第二电流源之间。当功率变压器运作于轻载状态时，第二开关被触发信号截止。
6.在一些实施例中，功率变压器还包含一侦测器。侦测器用以侦测功率级电路中的一电流以产生触发信号。
7.在一些实施例中，侦测器是一过零侦测器。
8.在一些实施例中，第一开关被触发信号导通以短路一电阻电容电路的两端，且电阻电容电路由串联连接的电容以及第二电阻形成。
9.在一些实施例中，计算电路还包含一比较器。比较器用以比较计算信号以及参考信号以产生触发信号。
10.在一些实施例中，第一开关被触发信号导通以短路一电阻电容电路的两端，且电
阻电容电路由串联连接的电容以及第二电阻形成。
11.在一些实施例中，计算电路包含一误差放大器、一第二电阻、一电容、一第三电阻、一第四电阻以及一第一开关。误差放大器包含一第一输入端以及一第二输入端，其中第一输入端用以接收参考信号。第二电阻耦接一地端。电容耦接于第二电阻与误差放大器的一输出端之间。第三电阻耦接于第二输入端且用以接收输出信号。第四电阻耦接于第二输入端与地端之间。第一开关用以短路电容的两端，其中当功率变压器运作于轻载状态时，第一开关被一触发信号导通。
12.在一些实施例中，比较电路包含一比较器、一第一电流源、一第二电流源以及一第二开关。比较器用以接收斜波信号以及计算信号。第一电流源耦接比较器。第二电流源耦接地端。第二开关耦接于比较器与第二电流源之间。当功率变压器运作于轻载状态时，第二开关被触发信号截止。
13.在一些实施例中，功率变压器还包含一侦测器。侦测器用以侦测功率级电路中一电流以产生触发信号。
14.在一些实施例中，第一开关被触发信号导通以短路一电阻电容电路的两端，且电阻电容电路由串联连接的电容以及第二电阻形成。
15.在一些实施例中，计算电路还包含一比较器。比较器用以比较计算信号以及参考信号以产生触发信号。
16.在一些实施例中，第一开关被一触发信号导通以短路一电阻电容电路的两端，且电阻电容电路由串联连接的电容以及第二电阻形成。
17.本揭示的一些实施方式是关于一种变压方法。变压方法包含以下操作：通过一功率级电路依据一输入信号以及一控制信号产生一输出信号；通过一斜波产生电路依据控制信号、输入信号以及输出信号产生一斜波信号；通过一计算电路依据输出信号以及一参考信号产生一计算信号，其中当功率变压器运作于一轻载状态时，计算电路运作于一第一模式，且当功率变压器运作于一正常状态时，计算电路运作于一第二模式；以及通过一控制电路依据计算信号以及斜波信号产生该控制信号。通过控制电路依据计算信号以及斜波信号产生控制信号包含以下操作：通过控制电路中的一比较电路依据计算信号以及斜波信号产生一比较信号；以及通过控制电路中的一控制信号产生器依据比较信号产生控制信号。
附图说明
18.为让本揭示的上述和其他目的、特征、优点与实施例能够更明显易懂，所附附图的说明如下：
19.图1是依照本揭示一些实施例所绘示的一功率变压器的示意图；
20.图2是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
21.图3是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
22.图4是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
23.图5是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电
路的示意图；
24.图6是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
25.图7是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
26.图8是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；
27.图9是依照本揭示一些实施例所绘示一斜波产生电路、一计算电路以及一控制电路的示意图；以及
28.图10是依照本揭示一些实施例所绘示的耦接于一变压方法的流程图。
29.【符号说明】
30.100:功率变压器
31.110:功率级电路
32.111:滤波电路
33.112:侦测器
34.120,120a,120b,120c,120d,120e,120f,120g,120h:斜波产生电路
35.130,130a,130b,130c,130d,130e,130f,130g,130h:计算电路
36.131a:误差放大器
37.132c:比较器
38.140,140a,140b,140c,140d,140e,140f,140g,140h:控制电路
39.141,141a,141c:比较电路
40.1411a,1411c:比较器
41.142,142a:控制信号产生器
42.1000:变压方法
[0043]vin
:输入信号
[0044]mp
:开关
[0045]mn
,m
rmp
,s
1a
,s
1b
,s
1c
,s
1d
,s2:开关
[0046]
l
x
,n
rmp
:节点
[0047]vx
:电压
[0048]dp
:驱动器
[0049]dn
:驱动器
[0050]il
:电流
[0051]
ls:电感器
[0052]rco
,r
rmp1
,r
rmp2
,r
sum
,r1,r2,r
fb1
,r
fb2
:电阻
[0053]co
,c
rmp
,cc:电容
[0054]vout
:输出信号
[0055]vcom
:比较信号
[0056]vrmp
:斜波信号
[0057]vc
:计算信号
current discontinuous-time conduction mode，dcm)。相较于电感电流连续时间导通模式，电感电流不连续时间导通模式为省电模式。换句话说，计算电路130可于非省电模式与省电模式之间切换。在一些实施例中，计算电路130的模式是依据来自侦测器112的触发信号trig1而改变。在一些实施例中，计算电路130的模式是依据触发信号trig2(例如：图4中的触发信号trig2)而改变。
[0076]
斜波产生电路120以及计算电路130的实现方式将于下面段落进行描述。
[0077]
控制电路140用以依据来自斜波产生电路120的斜波信号v
rmp
以及来自计算电路130的计算信号vc产生控制信号cs。以图1示例而言，控制电路140包含比较电路141以及控制信号产生器142。比较电路141的第一输入端接收斜波信号v
rmp
，且比较电路141的第二输入端接收计算信号vc。比较电路141依据斜波信号v
rmp
以及计算信号vc产生比较信号v
com
。具体而言，比较电路141比较计算信号vc以及斜波信号v
rmp
。而当计算信号vc大于斜波信号v
rmp
时，比较电路141输出比较信号v
com
(例如：具有逻辑值1)以驱动控制信号产生器142。控制信号产生器142依据比较信号v
com
产生控制信号cs，且控制信号cs被传至功率级电路110。在一些实施例中，控制信号产生器142包含导通时间控制器与与门。导通时间控制器依据比较信号v
com
产生导通时间控制信号，且与门依据比较信号v
com
与导通时间控制信号输出控制信号cs。
[0078]
参考图2。图2是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120a、计算电路130a以及控制电路140a的示意图。
[0079]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120a实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130a实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140a实现。
[0080]
以图2示例而言，斜波产生电路120a包含开关m
rmp
、电阻r
rmp1
、电阻r
sum
、电容c
rmp
以及电阻r
rmp2
。开关m
rmp
接收输入信号v
in
且受控制信号cs控制。电阻r
rmp1
耦接开关m
rmp
以及斜波节点n
rmp
。电阻r
sum
耦接斜波节点n
rmp
且接收输出信号v
out
。电阻r
rmp2
与电容c
rmp
串联耦接且接收输出信号v
out
。电容c
rmp
耦接斜波节点n
rmp
。斜波信号v
rmp
产生于斜波节点n
rmp
。
[0081]
计算电路130a包含误差放大器131a、电阻r1、电阻r2、电容cc以及开关s
1a
。误差放大器131a的第一输入端接收参考信号v
ref
，且误差放大器131a的第二输入端透过电阻r1接收输出信号v
out
。电阻r2耦接误差放大器131a的第二输入端。电容cc与电阻r2串联连接，且电容cc耦接于电阻r2与误差放大器131a的输出端之间。开关s
1a
与电容并联耦接。开关s
1a
受来自图1中侦测器112的触发信号trig1控制。举例而言，当功率变压器100运作于轻载状态时，侦测器112侦测相关于节点l
x
的电压v
x
的零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值1)以导通开关s
1a
。导通的开关s
1a
可使电容cc的两端短路，且计算电路130a进入省电模式(例如：电感电流不连续时间导通模式)。当功率变压器100运作于正常模式时，侦测器112不会侦测零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值0)以截止开关s
1a
，且计算电路130a进入非省电模式(例如：电感电流连续时间导通模式)。
[0082]
控制电路140a中的比较电路141包含比较器1411a、电流源is1、电流源is2以及开关s2。比较器1411a接收来自斜波产生电路120a的斜波信号v
rmp
以及来自计算电路130a的计算信号vc。电流源is1耦接于比较器1411a与地端gnd之间。开关s2耦接于比较器1411a以及电流源is2。电流源is2耦接地端gnd。开关s2受来自图1中侦测器112的触发信号trig1控制。举例
而言，当功率变压器作于轻载状态时，侦测器112侦测相关于节点l
x
的电压v
x
的零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值1)以截止开关s2。由于开关s2被截止，电流源is2不提供能量至比较器1411a使得能量可被节省。当功率变压器100运作于正常状态时，侦测器112不侦测零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值0)以导通开关s2。比较电路141a产生比较信号v
com
，且控制电路140a的控制信号产生器142a依据比较信号v
com
产生控制信号cs。
[0083]
在一些相关技术中，功率变压器包含额外的切换电路。此切换电路设计来在功率变压器运作于轻载状态时将电路切换至额外的低功耗电路。然而，额外的切换电路以及额外的低功耗电路会增加成本和电路面积。
[0084]
相较于其他相关技术，在本揭示中，计算电路130a可在无额外切换电路的情况下运作于两种不同模式。功率变压器100可利用计算电路130a实现省电模式(例如：电感电流不连续时间导通模式)与非省电模式(例如：电感电流连续时间导通模式)之间的无缝(seamless)转换。举例而言，由于开关s
1a
可在省电模式下短路电容cc的两端，计算信号vc的电压值不会过度下降。在这个情况下，当负载l改变且当功率变压器100欲进入非省电模式时，计算信号vc可快速地被充电至斜波信号v
rmp
的电压值。如此，本揭示可在无额外切换电路的情况下实现快速的无缝转换，以降低电路成本以及电路尺寸。
[0085]
参考图3。图3是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120b、计算电路130b以及控制电路140b的示意图。
[0086]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120b实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130b实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140b实现。
[0087]
斜波产生电路120b相似于图2中的斜波产生电路120a，且控制电路140b相似于图2中的控制电路140a。
[0088]
图3与图2之间的其中一个主要差异在于电容cc与电阻r2串联连接以形成电阻电容(rc)电路，且计算电路130b中的开关s
1b
与电阻电容电路并联耦接。当功率变压器100运作于轻载状态时，侦测器112侦测相关于节点l
x
的电压v
x
的零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值1)以导通开关s
1b
。导通的开关s
1b
可将电阻电容电路(即，串联连接的电容cc与电阻r2)的两端短路，且计算电路130b进入省电模式(例如：电感电流不连续时间导通模式)。当功率变压器100运作于正常状态时，侦测器112不会侦测零电流事件，接着侦测器112输出触发信号trig1(例如：具有逻辑值0)以截止开关s
1b
。计算电路130b进入非省电模式(例如：电感电流连续时间导通模式)。
[0089]
开关s
1b
的功能相似于图2中开关s
1a
的功能，故于此不再赘述。
[0090]
参考图4。图4是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120c、计算电路130c以及控制电路140c的示意图。
[0091]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120c实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130c实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140c实现。
[0092]
斜波产生电路120c相似于图2中的斜波产生电路120a。
[0093]
图4与图2之间的其中一个主要差异在于，计算电路130c还包含比较器132c。比较
器132c比较计算信号vc与参考信号v
ref
以产生触发信号trig2。开关s
1c
与电容cc并联耦接且受触发信号trig2控制。举例而言，当功率变压器100运作于轻载状态时，计算信号vc低于参考信号v
ref
且比较器132c输出触发信号trig2(例如：具有逻辑值1)以导通开关s
1c
。导通的开关s
1c
可使电容cc的两端短路，且计算电路130c进入省电模式(例如：电感电流不连续时间导通模式)。当功率变压器100运作于正常模式时，计算信号vc等于或大于参考信号v
ref
且比较器132c输出触发信号trig2(例如：具有逻辑值0)以截止开关s
1c
。计算电路130c进入非省电模式(例如：电感电流连续时间导通模式)。
[0094]
开关s
1c
的功能相似于图2中开关s
1a
的功能，故于此不再赘述。
[0095]
另外，图4与图2之间的其中另一个主要差异在于，比较电路141c仅包含比较器1411c。比较电路141c未与图2中的电流源is1、电流源is2以及开关s2一起运作以输出比较信号v
com
。
[0096]
参考图5。图5是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120d、计算电路130d以及控制电路140d的示意图。
[0097]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120d实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130d实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140d实现。
[0098]
斜波产生电路120d相似于图4中的斜波产生电路120c，且控制电路140d相似于图4中的控制电路140c。
[0099]
图5与图4之间的其中一个主要差异在于，电容cc与电阻r2串联连接以形成电阻电容(rc)电路，且计算电路130d中的开关s
1d
与电阻电容电路并联耦接。当计算信号vc低于参考信号v
ref
时，比较器132c输出触发信号trig2(例如：具有逻辑值1)以导通开关s
1d
。导通的开关s
1d
可将电阻电容电路(即，串联连接的电容cc与电阻r2)的两端短路，且计算电路130d进入省电模式(例如：电感电流不连续时间导通模式)。当功率变压器100运作于正常状态时，计算信号vc等于或大于参考信号v
ref
且比较器132c输出触发信号trig2(例如：具有逻辑值0)以截止开关s
1d
。计算电路130d进入非省电模式(例如：电感电流连续时间导通模式)。
[0100]
开关s
1d
的功能相似于图3开关s
1b
，故于此不再赘述。
[0101]
参考图6。图6是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120e、计算电路130e以及控制电路140e的示意图。
[0102]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120e实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130e实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140e实现。
[0103]
斜波产生电路120e相似于图2中的斜波产生电路120a，且控制电路140e相似于图2中的控制电路140a。
[0104]
计算电路130e相似于图2中的计算电路130a。图6与图2之间的其中一个主要差异在于，计算电路130e还包含电阻r
fb1
以及电阻r
fb2
。电阻r
fb1
取代图2中的电阻r1。换句话说，电阻r
fb1
耦接误差放大器131a的第二输入端，且误差放大器131a透过电阻r
fb1
接收输出信号v
out
。电阻r
fb2
耦接于误差放大器131a的第二输入端与地端gnd之间。电阻r
fb1
与电阻r
fb2
形成分压电路。通过设计电阻r
fb1
与电阻r
fb2
的电阻值，输入进误差放大器131a的第二输入端的电压可以被改变。举例而言，输入至误差放大器131a第二输入端的电压可被调整为低于输
出信号v
out
使得误差放大器131a接收较低的电压。
[0105]
另外，图6与图2之间的其中另一个主要差异在于，图6中的电阻r2耦接于地端gnd与电容cc之间。
[0106]
参考图7。图7是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120f、计算电路130f以及控制电路140f的示意图。
[0107]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120f实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130f实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140f实现。
[0108]
斜波产生电路120f相似于图3中的斜波产生电路120b，且控制电路140f相似于图3中的控制电路140b。
[0109]
计算电路130f相似于图3中的计算电路130b。图7与图3之间的其中一个主要差异在于，计算电路130f还包含电阻r
fb1
以及电阻r
fb2
。电阻r
fb1
取代图3中的电阻r1。换句话说，电阻r
fb1
耦接误差放大器131a的第二输入端，且误差放大器131a透过电阻r
fb1
接收输出信号v
out
。电阻r
fb2
耦接于误差放大器131a的第二输入端与地端gnd之间。另外，图7与图3中的其中另一个主要差异在于，图7中的电阻r2耦接于地端gnd与电容cc之间。
[0110]
参考图8。图8是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120g、计算电路130g以及控制电路140g的示意图。
[0111]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120g实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130g实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140g实现。
[0112]
斜波产生电路120g相似于图7中的斜波产生电路120f，且控制电路140g相似于图7中的控制电路140f。进一步而言，图8中的控制电路140g与图7中的控制电路140f之间的其中一个主要差异在于，控制电路140g中的开关s2受来自比较器132c的触发信号trig2控制。
[0113]
计算电路130g相似于图4中的计算电路130c。图8中的计算电路130g与图4中的计算电路130c之间的其中一个差异在于，计算电路130g包含电阻r
fb1
以及电阻r
fb2
。电阻r
fb1
取代图4中的电阻r1。换句话说，电阻r
fb1
耦接误差放大器131a的第二输入端，且误差放大器131a透过电阻r
fb1
接收输出信号v
out
。电阻r
fb2
耦接于误差放大器131a的第二输入端与地端gnd之间。另外，图8中的计算电路130g与图4中的计算电路130c之间的其中另一个差异在于，图8中的电阻r2耦接于地端gnd与电容cc之间。
[0114]
参考图9。图9是依照本揭示一些实施例所绘示斜波产生电路120h、计算电路130h以及控制电路140h的示意图。
[0115]
在一些实施例中，图1中的斜波产生电路120是利用斜波产生电路120h实现，图1中的计算电路130是利用计算电路130h实现，且图1中的控制电路140是利用控制电路140h实现。
[0116]
斜波产生电路120h相似于图8中的斜波产生电路120g，且控制电路140h相似于图8中的控制电路140g。
[0117]
计算电路130h相似于图5中的计算电路130d。图9的计算电路130h与图5的计算电路130d之间的其中一个主要差异在于，计算电路130h还包含电阻r
fb1
以及电阻r
fb2
。电阻r
fb1
取代图5中的电阻r1。换句话说，电阻r
fb1
耦接误差放大器131a的第二输入端，且误差放大器
131a透过电阻r
fb1
接收输出信号v
out
。电阻r
fb2
耦接于误差放大器131a的第二输入端与地端gnd之间。另外，图9的计算电路130h与图5的计算电路130d之间的其中另一个主要差异在于，图9中的电阻r2耦接于地端gnd与电容cc之间。
[0118]
参考图10。图10是依照本揭示一些实施例所绘示的耦接于变压方法1000的流程图。以图10示例而言，变压方法1000包含操作s1010、操作s1020、操作s1030以及操作s1040。
[0119]
在一些实施例中，变压方法1000应用至图1中的功率变压器100，但本揭示不以此为限。为了易于理解，变压方法1000将搭配图1中的功率变压器100进行描述。
[0120]
在操作s1010，功率级电路110依据输入信号v
in
以及控制信号cs产生输出信号v
out
。如前所述，输出信号v
out
实质上等于输入信号v
in
与控制信号cs的责任周期的乘积。
[0121]
在操作s1020，斜波产生电路120依据控制信号cs、输入信号v
in
以及输出信号v
out
产生斜波信号v
rmp
。斜波产生电路120可利用图2中的斜波产生电路120a实现，但本揭示不以此为限。
[0122]
在操作s1030，计算电路130依据输出信号v
out
以及参考信号v
ref
产生计算信号vc。当功率变压器100运作于轻载状态时，计算电路130可运作于电感电流不连续时间导通模式，且当功率变压器100运作于正常状态时，计算电路130可运作于电感电流连续时间导通模式。
[0123]
在操作s1040，控制电路140依据计算信号vc以及斜波信号v
rmp
产生控制信号cs。在一些实施例中，比较电路141依据计算信号vc以及斜波信号v
rmp
产生比较信号v
com
，且控制信号产生器142依据比较信号v
com
产生控制信号cs。
[0124]
综上所述，本揭示可在无前述额外切换电路的情况下实现快速的无缝(seamless)转换，以降低电路成本以及电路尺寸。
[0125]
虽然本揭示已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本揭示，任何本领域具通常知识者，在不脱离本揭示的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。