本发明提出一种用于一电源转换器的功率因数校正电路，该电源转换器包含一次侧线圈、二次侧线圈、感应线圈、以及功率开关，功率因数校正电路包含：零电流侦测电路，用于侦测感应线圈的感应信号以产生侦测信号；误差侦测电路，用于依据参考信号产生与输出电压信号或输出电流信号相对应的误差信号；斜坡信号产生电路，用于产生斜坡信号；比较电路，用于比较斜坡信号与误差信号产生比较信号；以及触发电路，用于依据侦测信号和比较信号，产生用于控制功率开关的控制信号，并控制斜坡信号产生电路调整斜坡信号的斜率。功率因数校正电路可使电源转换器的输入电流的波形跟随输入电压的波形变化，以有效降低总谐波失真并改善电源转换器的功率因数。
1.一种用于一反激式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该反激式电源转换器包含一一次侧线圈、一二次侧线圈、一感应线圈、以及一功率开关，其中，该一次侧线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该二次侧线圈的一第一端用于提供一输出电压信号，该感应线圈用于感应该一次侧线圈以提供一感应信号，且该功率开关耦接于该一次侧线圈的一第二端和一固定电位端之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该反激式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
2.如权利要求1的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
3.一种用于一反激式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该反激式电源转换器包含一一次侧线圈、一二次侧线圈、以及一感应线圈，其中，该一次侧线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该二次侧线圈的一第一端用于提供一输出电压信号，且该感应线圈用于感应该一次侧线圈以提供一感应信号，该功率因数校正电路包含：一功率开关，用于耦接在该一次侧线圈的一第二端和一固定电位端之间；
一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该反激式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
4.如权利要求3的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
5.一种用于一非同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该非同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、一功率开关、以及一二极管，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该功率开关耦接于该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间，且该二极管耦接于该第一线圈的该第二端和该非同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该非同步型升降压式电源转换器的一输出电压信号或一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
6.如权利要求5的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
7.一种用于一非同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该非同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、以及一二极管，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，且该二极管耦接于该第一线圈的一第二端和该非同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一功率开关，用于耦接在该第一线圈的该第二端和一固定电位端之间；
一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该非同步型升降压式电源转换器的一输出电压信号或一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
8.如权利要求7的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
9.一种用于一同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、一第一功率开关、以及一第二功率开关，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该第一功率开关耦接于该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间，且该第二功率开关耦接于该第一线圈的该第二端和该同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该同步型升降压式电源转换器的一输出电压信号或一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该第一功率开关的一第一控制信号和用于控制该第二功率开关的一第二控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
10.如权利要求9的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第一或第二功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
11.一种用于一同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路，其特征在于，该同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈和一感应线圈，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，且该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该功率因数校正电路包含：一第一功率开关，用于耦接在该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间；
一第二功率开关，用于耦接在该第一线圈的该第二端和该同步型升降压式电源转换器的一负载之间；
一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；
一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该同步型升降压式电源转换器的一输出电压信号或一输出电流信号相对应的一误差信号；
一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该第一功率开关的一第一控制信号和用于控制该第二功率开关的一第二控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率；
一第一开关，耦接于一设定信号输入端与一节点之间，其中，该设定信号输入端用于接收一设定电压；
一控制电路，耦接于该第一开关的一控制端与该第二开关的一控制端，且设置成在该触发电路的控制之下交替切换该第一开关与该第二开关，以使该节点提供小于该设定电压的一调整电压；
一低通滤波器，耦接于该节点，且设置成对该调整电压进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号；
一转导放大器，耦接于该低通滤波器，且设置成将该滤波信号转换为该斜坡信号；
一第三开关，耦接于该转导放大器的该输出端与一固定电位端之间，且该第三开关的一控制端耦接于该触发电路。
12.如权利要求11的功率因数校正电路，其特征在于，该触发电路包含：一RS正反器，包含耦接至该零电流侦测电路的一设定端、耦接至该比较电路的一重置端、一正相输出端、以及一反相输出端；
其中，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第一或第二功率开关的一控制端，该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该控制电路，且该正相输出端和该反相输出端的其中之一耦接至该第三开关的该控制端。
电源转换器的功率因数校正电路
技术领域
[0001] 本发明有关功率因数校正电路，尤指一种用于电源转换器的功率因数校正电路。
背景技术
[0002] 由于能源日益短缺的问题，促使人们越来越重视电子装置的用电效率。传统的电源转换器大多使用二极管整流器来对输入信号进行整流，此种架构虽然简单且成本低，但由于输入电流的严重非线性失真，造成低频谐波大量增加，导致功率因数(power factor，PF)低落。功率因数指有效功率与视在功率(apparent power)间的比值，是衡量电力利用效率高低的指标。功率因数低落除了会造成能源无谓的浪费，大量的谐波也会造成电力系统的不稳定及发电机的困扰，而严重影响供电的质量。
[0003] 一般而言，在电源转换器中加设功率因数校正(power factor correction，PFC)电路可改善功率因数。然而，新一代电子装置对于功率因数校正电路的总谐波失真(total harmonic distortion，THD)的要求愈来愈严格，传统功率因数校正电路的架构已很难满足这些电子装置的规格要求。
发明内容
[0004] 有鉴于此，如何设计出可有效降低总谐波失真程度的功率因数校正电路，实为业界有待解决的问题。
[0005] 本说明书提供一种用于一反激式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该反激式电源转换器包含一一次侧线圈、一二次侧线圈、一感应线圈、以及一功率开关，其中，该一次侧线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该二次侧线圈的一第一端用于提供一输出电压信号，该感应线圈用于感应该一次侧线圈以提供一感应信号，且该功率开关耦接于该一次侧线圈的一第二端和一固定电位端之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该反激式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0006] 本说明书另提供一种用于一反激式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该反激式电源转换器包含一一次侧线圈、一二次侧线圈、以及一感应线圈，其中，该一次侧线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该二次侧线圈的一第一端用于提供一输出电压信号，且该感应线圈用于感应该一次侧线圈以提供一感应信号，该功率因数校正电路包含：一功率开关，用于耦接在该一次侧线圈的一第二端和一固定电位端之间；一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该反激式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0007] 本说明书另提供一种用于一非同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该非同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、一功率开关、以及一二极管，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该功率开关耦接于该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间，且该二极管耦接于该第一线圈的该第二端和该非同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该非同步型升降压式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0008] 本说明书另提供一种用于一非同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该非同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、以及一二极管，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，且该二极管耦接于该第一线圈的一第二端和该非同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一功率开关，用于耦接在该第一线圈的该第二端和一固定电位端之间；一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该非同步型升降压式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该功率开关的一控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0009] 本说明书另提供一种用于一同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈、一感应线圈、一第一功率开关、以及一第二功率开关，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该第一功率开关耦接于该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间，且该第二功率开关耦接于该第一线圈的该第二端和该同步型升降压式电源转换器的一负载之间，该功率因数校正电路包含：一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该同步型升降压式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该第一功率开关的一第一控制信号和用于控制该第二功率开关的一第二控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0010] 本说明书另提供一种用于一同步型升降压式电源转换器中的功率因数校正电路的实施例，该同步型升降压式电源转换器包含一第一线圈和一感应线圈，其中，该第一线圈的一第一端耦接于一输入电压信号，且该感应线圈用于感应该第一线圈以提供一感应信号，该功率因数校正电路包含：一第一功率开关，用于耦接在该第一线圈的一第二端和一固定电位端之间；一第二功率开关，用于耦接在该第一线圈的该第二端和该同步型升降压式电源转换器的一负载之间；一零电流侦测电路，设置成在耦接于该感应线圈时侦测该感应信号以产生一侦测信号；一误差侦测电路，设置成依据一参考信号产生与该输出电压信号或该同步型升降压式电源转换器的一输出电流信号相对应的一误差信号；一斜坡信号产生电路，设置成产生一斜坡信号；一比较电路，耦接于该误差侦测电路与该斜坡信号产生电路，且设置成比较该斜坡信号与该误差信号产生一比较信号；以及一触发电路，耦接于该零电流侦测电路、该斜坡信号产生电路、与该比较电路，且设置成依据该侦测信号和该比较信号，产生用于控制该第一功率开关的一第一控制信号和用于控制该第二功率开关的一第二控制信号，并控制该斜坡信号产生电路调整该斜坡信号的一斜率。
[0011] 上述实施例的优点之一，是藉由该功率因数校正电路的运作，可使电源转换器的输入电流信号的波形跟随输入电压信号的波形变化，以有效降低总谐波失真并改善电源转换器的功率因数。
[0012] 上述实施例的另一优点，是该功率因数校正电路的电路架构非常精简，并可适用于不同架构的电源转换器的应用中，能有效提升功率因数校正电路的使用弹性和应用范围。
[0013] 本发明的其他优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。
附图说明
[0014] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0015] 图1为本发明一实施例之反激式电源转换器简化后的功能方块图。
[0016] 图2为图1的反激式电源转换器的输入电压信号和输入电流信号间的关系的一实施例简化后的示意图。
[0017] 图3为图1中的功率因数校正电路的一实施例简化后的功能方块图。
[0018] 图4为本发明一实施例之非同步型升降压式电源转换器简化后的功能方块图。
[0019] 图5为本发明一实施例之同步型升降压式电源转换器简化后的功能方块图。
[0020] 【符号说明】
[0021] 100 反激式电源转换器
[0022] 101 交流电源
[0023] 103 整流器
[0024] 105、117、344、360、417 电容
[0025] 107 一次侧线圈
[0026] 109 二次侧线圈
[0027] 111、411 感应线圈
[0028] 113、515 功率开关
[0029] 115、415 二极管
[0030] 119 负载
[0031] 120 功率因数校正电路
[0032] 121 零电流侦测电路
[0033] 123 误差侦测电路
[0034] 125 斜坡信号产生电路
[0035] 127 比较电路
[0036] 129 触发电路
[0037] 130、430 电阻装置
[0038] 140 反馈电路
[0039] 302 设定信号输入端
[0040] 304 节点
[0041] 310、320、370 开关
[0042] 330 控制电路
[0043] 340 低通滤波器
[0044] 342 电阻
[0045] 350 转导放大器
[0046] 400 非同步型升降压式电源转换器
[0047] 407 第一线圈
[0048] 500 同步型升降压式电源转换器
具体实施方式
[0049] 以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。
[0050] 图1为本发明一实施例的反激式电源转换器(flyback power converter)100简化后的功能方块图。电源转换器100用于将交流电源101所提供的交流电压信号Vac转换成一直流输出电压信号Vout，以提供给后级的负载119使用。在本实施例中，电源转换器100包含有整流器103、输入电容105、一次侧线圈107、二次侧线圈109、感应线圈111、功率开关(power switch)113、二极管115、输出电容117、功率因数校正电路(power factor correction circuit，PFC circuit)120、电阻装置130、以及反馈电路140。
[0051] 整流器103用于将交流电源101提供的交流电压信号Vac整流成m形波的输入电压信号Vin。输入电容105耦接于整流器103的输出端，用以降低输入电压信号Vin中的噪声。一次侧线圈107的一第一端耦接于输入电压信号Vin。二次侧线圈109的一第一端用于提供输出电压信号Vout。感应线圈111用于感应该一次侧线圈107以提供一感应信号SS。功率开关113耦接于一次侧线圈107的一第二端和一固定电位端(例如接地端)之间。二极管115的一输入端耦接于二次侧线圈109的第一端，且二极管115的一输出端耦接于电源转换器100的负载119。输出电容117耦接于二极管115的输出端，用以降低输出电压信号Vout中的噪声。
功率因数校正电路120用于控制功率开关113的切换运作，以调整流经一次侧线圈107的电流IL的大小，藉此改变流经二极管115的电流Ido的大小，以调整输出电压信号Vout。电阻装置130可对感应信号SS进行分压。反馈电路140可依据输出电压信号Vout或电源转换器100的输出电流信号Iout产生一相对应的反馈信号FB。
[0052] 如图1所示，功率因数校正电路120包含有零电流侦测电路121、误差侦测电路123、斜坡信号产生电路(ramp signal generating circuit)125、比较电路127、以及触发电路129。在图1的实施例中，零电流侦测电路121设置成在耦接于感应线圈111时侦测感应信号SS以产生一侦测信号DS。误差侦测电路123设置成依据一参考信号Vref产生与输出电压信号Vout相对应的一误差信号COMP。斜坡信号产生电路125设置成产生一斜坡信号RAMP。比较电路127耦接于误差侦测电路123与斜坡信号产生电路125，且设置成比较斜坡信号RAMP与误差信号COMP产生一比较信号VC。触发电路129耦接于零电流侦测电路121、斜坡信号产生电路125、与比较电路127，且设置成依据侦测信号DS和比较信号VC，产生用于控制功率开关
113的一控制信号CTL，并控制斜坡信号产生电路125调整斜坡信号RAMP的一斜率。
[0053] 实作上，零电流侦测电路121可侦测电阻装置130对感应信号SS进行分压后的输出信号，以产生前述的侦测信号DS。误差侦测电路123则可依据参考信号Vref和反馈电路140产生的反馈信号FB，来产生与输出电压信号Vout相对应的误差信号COMP。
[0054] 图2为图1的电源转换器100的输入电压信号Vin和输入电流信号Iin间的关系的一实施例简化后的示意图。为便于了解，控制信号CTL在图2的实施例中是以高电平有效(active high)的信号为例来做说明，亦即，当功率因数校正电路120将控制信号CTL设置于一有效电平(active level)时，功率开关113会导通(turn on)。
[0055] 在图2中，IL_pk代表流经一次侧线圈107的电流峰值的包络线(envelope)，Ton为功率开关113的每次导通时间(on time)，Toff为功率开关113的每次关闭时间(off time)，Ts为功率开关113的每次导通时间Ton和关闭时间Toff的总长度。亦即，Ts为功率开关113的每个切换周期的时间长度，亦相当于控制信号CTL的周期长度。
[0056] 当功率开关113导通时，电流会经由一次侧线圈107流进功率开关113，使一次侧线圈107所接收到的输入电压Vin的能量，通过感应作用传递到二次侧线圈109，以产生流经二极管115的电流Ido。此时，电流Ido会对输出电容117充电，以提升输出电压信号Vout。
[0057] 功率因数校正电路120藉由对功率开关113进行高频切换的方式控制电流IL的大小，并藉由输入电容105滤除掉电流IL的高频成份，而使输入电流信号Iin的大小为电流IL的平均值。因此，功率因数校正电路120能藉由控制电流IL的大小，使输入电流信号Iin的波形跟随输入电压信号Vin的波形变化并接近于正弦波形，以提升功率因数及有效降低总谐波失真的程度。
[0058] 图3为图1中的功率因数校正电路120的一实施例简化后的功能方块图。如图3所示，功率因数校正电路120的斜坡信号产生电路125包含一第一开关310、一第二开关320、一控制电路330、一低通滤波器340、一转导放大器350、一电容360、以及一第三开关370。第一开关310耦接于一设定信号输入端302与一节点304之间，其中，该设定信号输入端302用于接收一设定电压Vset。第二开关320耦接于节点304与一固定电位端(例如接地端)之间。控制电路330耦接于第一开关310的一控制端与第二开关320的一控制端，且设置成在触发电路129的控制之下交替切换第一开关310与第二开关320，以使节点304提供小于设定电压Vset的一调整电压Vset2。低通滤波器340包含一电阻342和一电容344，并耦接于节点304，且设置成对调整电压Vset2进行一低通滤波处理，以产生一滤波信号VF。转导放大器350耦接于低通滤波器340，且设置成将滤波信号VF转换为斜坡信号RAMP。电容360耦接于转导放大器350的一输出端。第三开关370耦接于转导放大器350的输出端与一固定电位端(例如接地端)之间，且第三开关370的一控制端耦接于触发电路129的一输出端。
[0059] 实作上，触发电路129可用各式正反器的架构来实现。例如，在图3的实施例中，功率因数校正电路120的触发电路129是用一RS正反器来实现。如图3所示，该RS正反器包含耦接至零电流侦测电路121的一设定端、耦接至比较电路127的一重置端、用于提供控制信号CTL的一正相输出端、以及耦接于斜坡信号产生电路125的第三开关370的一反相输出端。在本实施例中，RS正反器的正相输出端另耦接至斜坡信号产生电路125的控制电路330。
[0060] 每次零电流侦测电路121侦测到零电流事件时(例如，感应信号SS小于一预定临界值时)，零电流侦测电路121会将侦测信号DS切换至一有效电平(例如，本实施例中为高电平)，以设置触发电路129的设定端，使触发电路129将控制信号CTL设置成有效电平(例如，本实施例中为高电平)，以导通功率开关113。同时，触发电路129会将反相输出端输出的反相信号CTLB设置成无效电平(inactive level，例如，本实施例中为低电平)，以使斜坡信号产生电路125的第三开关370呈现关闭(turn off)状态。
[0061] 每次功率开关113导通时，电流IL会从零开始逐渐上升。同时，斜坡信号产生电路125产生的斜坡信号RAMP的电平也会以一预定斜率逐渐上升。当比较电路127侦测到斜坡信号RAMP大于或等于误差信号COMP时，便会将触发电路129的重置端设置成有效电平(例如，本实施例中为高电平)，使控制信号CTL转态成无效电平(例如，本实施例中为低电平)，以使功率开关113呈现关闭状态。同时，触发电路129的反相输出端输出的反相信号CTLB会转态成有效电平(例如，本实施例中为高电平)，以导通斜坡信号产生电路125的第三开关370，使斜坡信号RAMP的电平迅速下降。当零电流侦测电路121之后又侦测到零电流事件时，触发电路129会将控制信号CTL切换至有效电平，以再次导通功率开关113。
[0062] 由前述说明可知，功率开关113的每次导通时间Ton的大小，取决于斜坡信号RAMP的斜率，且可用下式表示：
[0063] Ton＝(Cramp×Vcomp)/[Vset2×Gm] 式(1)
[0064] 其中，Cramp为斜坡信号产生电路125的电容360的电容值，Vcomp为误差侦测电路123产生的误差信号COMP的电压值，而Gm为转导放大器350为转导值(transconductance)。
[0065] 在图3的实施例中，控制电路330会依据控制信号CTL交替地切换第一开关310与第二开关320，使第一开关310与第二开关320轮流导通，以改变斜坡信号产生电路125输出的斜坡信号RAMP的斜率。具体而言，控制电路330可于控制信号CTL处于有效电平时，导通第一开关310并关闭第二开关320，并于控制信号CTL处于无效电平时，关闭第一开关310并导通第二开关320。因此，节点304上的调整电压Vset2的大小可用下式表示：
[0066] Vset2＝Vset×(Ton/Ts) 式(2)
[0067] 将式(2)代入前述的式(1)可得到以下的式(3)：
[0068] Ton＝(Cramp×Vcomp)/[Vset×(Ton/Ts)×Gm] 式(3)
[0069] 由于Cramp、Vcomp、Vset、和Gm的大小都是实质上固定的，故由式(3)可知功率开关113的每次导通时间Ton会正比于(Ts/Ton)。
[0070] 另外，假设一次侧线圈107的电感值为L，则输入电流信号Iin在功率开关113的每个切换周期中的平均值可以用下式表示：
[0071] Iin＝(1/2)×(Vin/L)×Ton×(Ton/Ts) 式(4)
[0072] 由于L的大小是实质上固定的，且Ton会正比于(Ts/Ton)，故由式(4)可知输入电流信号Iin的波形将会完全跟随输入电压信号Vin的波形变化，两者间不会有相位差。
[0073] 换言之，前述触发电路129控制斜坡信号产生电路125调整斜坡信号RAMP的斜率的方式，可致使电源转换器100的输入电流信号Iin的波形完全跟随输入电压信号Vin的波形变化。因此，藉由前述功率因数校正电路120的运作，便可使输入电流信号Iin与输入电压信号Vin具有相同的相位，并使输入电流信号Iin的波形接近似于正弦波形，故可有效降低总谐波失真的程度并提升电源转换器100的功率因数。
[0074] 在前述实施例中，反馈电路140是直接依据电源转换器100的输出电压信号Vout或输出电流信号Iout产生相对应的反馈信号FB，但这只是一实施例，而非局限本发明的实际实施方式。实作上，亦可改将反馈电路140设计成依据零电流侦测电路121输出的侦测信号DS和流经功率开关113的电流，来产生与电源转换器100的输出电流信号Iout产生相对应的反馈信号FB。
[0075] 在前述实施例中，斜坡信号产生电路125中的控制电路330是依据触发电路129的正相输出端所输出的信号来控制第一开关310与第二开关320的切换，但这只是一实施例，而非局限本发明的实际实施方式。实作上，亦可改将图3中的触发电路129的反相输出端耦接至控制电路330，并调整控制电路330内部的逻辑组合，以使控制电路330依据触发电路129的反相输出端输出的反相信号CTLB来控制第一开关310与第二开关320的切换，以改变斜坡信号产生电路125输出的斜坡信号RAMP的斜率。例如，可将控制电路330改设计成于反相信号CTLB处于无效电平时，导通第一开关310并关闭第二开关320，并于反相信号CTLB处于有效电平时，关闭第一开关310并导通第二开关320。
[0076] 另外，当斜坡信号产生电路125中的第一开关310与第二开关320改用控制逻辑相反的开关元件实现时，亦可改将图3中的触发电路129的反相输出端耦接至控制电路330，使控制电路330依据触发电路129的反相输出端输出的反相信号CTLB来控制第一开关310与第二开关320的切换。此时，可改将控制电路330设计成于反相信号CTLB处于有效电平时，导通第一开关310并关闭第二开关320，并于反相信号CTLB处于无效电平时，关闭第一开关310并导通第二开关320。
[0077] 同样地，当斜坡信号产生电路125中的第三开关370改用控制逻辑相反的开关元件实现时，可改将图3中的触发电路129的正相输出端耦接至第三开关370的控制端，使第三开关370依据触发电路129的正相输出端输出的控制信号CTL来进行切换。
[0078] 同理，当功率开关113改用控制逻辑相反的开关元件实现时，可将图3中的触发电路129的反相输出端耦接至功率开关113的控制端，并改用反相输出端输出的反相信号CTLB来作为用于控制功率开关113的控制信号。
[0079] 前述电源转换器100中的不同功能方块可分别用不同的电路来实现，也可整合在一单一电路芯片中。例如，功率因数校正电路120中的所有功能方块可以整合在一单一控制电路芯片(controller IC)中，也可以进一步将功率开关113整合到功率因数校正电路120中，以形成一单一转换电路芯片(controller IC)。另外，还可以进一步将电阻装置130及/或反馈电路140整合到功率因数校正电路120中。
[0080] 在实际应用中，前述功率因数校正电路120的架构，亦适用于其他架构的电源转换电路中。例如，图4为采用前述功率因数校正电路120的一非同步型升降压式(buck-boost)电源转换器400简化后的功能方块图，图5为采用前述功率因数校正电路120的一同步型升降压式(buck-boost)电源转换器500简化后的功能方块图。
[0081] 如图4所示，电源转换器400包含整流器103、输入电容105、第一线圈407、一感应线圈411、功率开关113、二极管415、输出电容417、功率因数校正电路120、电阻装置430、以及反馈电路140。第一线圈407的一第一端耦接于输入电压信号Vin，功率开关113耦接于第一线圈407的一第二端和一固定电位端(例如接地端)之间，二极管415耦接于第一线圈407的第二端和非同步型升降压式电源转换器400的负载119之间。感应线圈411用于感应第一线圈407以提供一感应信号SS。输出电容117耦接于二极管115的输出端与第一线圈407的第一端之间，用以降低输出电压信号Vout中的噪声。
[0082] 在图4的实施例中，功率因数校正电路120的零电流侦测电路121设置成在耦接于感应线圈411时侦测感应信号SS以产生侦测信号DS。功率因数校正电路120可藉由前述的方式，控制功率开关113的切换以控制流经第一线圈407的电流IL的大小，使输入电流信号Iin的波形跟随输入电压信号Vin的波形变化并接近于正弦波形，以提升功率因数及有效降低总谐波失真的程度。
[0083] 有关前述图1和图3中的其他对应功能方块的运作、实施方式、变化形、以及相关优点的说明，亦适用于图4的实施例。为简明起见，在此不重复叙述。
[0084] 在图4的实施中，亦可将反馈电路140、二极管415、及/或电阻装置430整合到功率因数校正电路120中。
[0085] 如图5所示，电源转换器500包含整流器103、输入电容105、第一线圈407、第一功率开关113、第二功率开关515、输出电容417、功率因数校正电路120、电阻装置430、以及反馈电路140。第一线圈407的一第一端耦接于输入电压信号Vin，第一功率开关113耦接于第一线圈407的一第二端和一固定电位端(例如接地端)之间，且第二功率开关515耦接于第一线圈407的第二端和同步型升降压式电源转换器500的负载119之间。
[0086] 在图5的实施例中，功率因数校正电路120同样可利用触发电路129输出的控制信号CTL来作为用于控制第一功率开关113和第二功率开关515的其中之一的一第一控制信号，并利用触发电路129输出的反相信号CTLB来作为用于控制另一功率开关的一第二控制信号。功率因数校正电路120同样可藉由前述的方式，控制第一功率开关113和第二功率开关515的切换以控制流经第一线圈407的电流IL的大小，使输入电流信号Iin的波形跟随输入电压信号Vin的波形变化并接近于正弦波形，以提升功率因数及有效降低总谐波失真的程度。
[0087] 有关前述图1、图3和图4中的其他对应功能方块的运作、实施方式、变化形、以及相关优点的说明，亦适用于图5的实施例。为简明起见，在此不重复叙述。
[0088] 在图5的实施中，亦可将第一功率开关113、第二功率开关515、反馈电路140、及/或电阻装置430整合到功率因数校正电路120中。
[0089] 由前述说明可知，本发明提出的功率因数校正电路120能有效降低总谐波失真并提升功率因数。再者，本发明提出的功率因数校正电路120的电路架构非常精简，并可适用于不同架构的电源转换器的应用中，能有效提升功率因数校正电路120的使用弹性和应用范围。
[0090] 在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。然而，所属技术领域的技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在说明书及权利要求书所提及的「包含」为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。
[0091] 在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
[0092] 说明书及权利要求书中的「电压信号」，在实作上可采用电压形式或电流形式来实现。说明书及权利要求书中的「电流信号」，在实作上也可用电压形式或电流形式来实现。
[0093] 以上仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
