高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器

摘要

本发明实施例提供一种高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器。所述高压充电控制方法适用于一电源供应器，所述电源供应器包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；以及当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电；其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。

权利要求

1.一种高压充电控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一功率开关以及一耐高压开关，所述耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，所述整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，所述电源供应器可输出一输出电压对一负载供电，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，以进行电源转换，调控所述输出电压；

当进行所述电源转换时，开启所述耐高压开关，进行高压充电，其中，所述高压充电可从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电；

比较所述整流后的线电压以及一边界电压，以提供一波谷时间区，其中出现有所述整流后的线电压的一电压波谷；

于所述波谷时间区时，开启所述耐高压开关；以及

依据所述操作电压，自适应地调整所述边界电压。

2.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：比较所述操作电压以及一上限参考电压；

当所述操作电压超过所述上限参考电压时，下降所述边界电压；

比较所述操作电压以及一风险参考电压；以及

当所述操作电压低于所述风险参考电压，增大所述边界电压。

3.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其中，所述电源供应器提供一补偿电压，依据所述输出电压而产生，所述高压充电控制方法包含有下列步骤：依据所述补偿电压，产生所述脉冲宽度调制信号；以及依据所述补偿电压，自适应地调整所述边界电压。

4.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：辨识所述操作电压是否位于一预设调控范围内；

当所述操作电压高过所述预设调控范围时，禁能所述高压充电；以及当所述操作电压低于所述预设调控范围时，致能所述高压充电。

5.根据权利要求1所述的高压充电控制方法，其包含有下列步骤：通过一辅助绕组侦测所述输出电压，并据以控制所述高压充电。

6.一种电源控制器，适用于一电源供应器，其整流一市电交流电而产生一整流后的线电压，所述电源控制器包含有：一脉冲宽度调制信号产生器，提供一脉冲宽度调制信号，控制一功率开关，以进行电源转换，用以调控所述电源供应器的一输出电压；

一高压充电电路，包含有一耐高压开关，连接于所述整流后的线电压以及一操作电压之间；

一高压充电控制器，于所述电源转换时，可开启所述耐高压开关，以使所述高压充电电路从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电，其中，所述高压充电控制器比较所述整流后的线电压以及一边界电压，以提供一波谷时间区，其中出现有所述整流后的线电压的一电压波谷，且所述高压充电控制器于所述波谷时间区时，开启所述耐高压开关；以及一时窗调整器，依据所述操作电压，自适应地调整所述边界电压。

7.根据权利要求6所述的电源控制器，其中，所述时窗调整器依据所述操作电压，自适应地调整所述波谷时间区，以使所述操作电压维持在一操作电压期望范围内，其中，所述操作电压期望范围介于一上限参考电压以及一风险参考电压之间。

8.根据权利要求6所述的电源控制器，还包含有：

一电源风险侦测器，其依据所述操作电压与一感应电压，来致能所述高压充电控制器；

其中，所述感应电压可对应所述输出电压。

9.一种电源供应器，其可输出一输出电压，所述电源供应器包含有：一整流电路，用以将一市电交流电整流为一整流后的线电压；

一变压器，包含有一一次侧线圈、一二次侧线圈、以及一辅助线圈，其中，所述输出电压是由整流所述二次侧线圈的一二次侧线圈跨压而产生；

一功率开关，与所述一次侧线圈串联；以及

一电源控制器，为一集成电路，提供一脉冲宽度调制信号至所述功率开关，包含有：一高压充电电路，连接于所述整流后的线电压与一电源端之间；

所述电源端上具有一操作电压；

其中，所述输出电压可选择为一第一额定电压或一第二额定电压，所述第二额定电压高于所述第一额定电压；

当所述输出电压为所述第一额定电压时，所述电源控制器配置来开启所述高压充电电路，进行高压充电，从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电；以及当所述输出电压为所述第二额定电压时，所述电源控制器配置来不进行所述高压充电，所述操作电压由整流所述辅助线圈的一感应电压所产生。

10.根据权利要求9所述的电源供应器，其中，所述电源控制器包含有：一脉冲宽度调制信号产生器，提供所述脉冲宽度调制信号，控制所述功率开关，以进行电源转换，用以调控所述输出电压；

所述高压充电电路包含有一耐高压开关，连接于所述整流后的线电压以及所述操作电压之间；以及一高压充电控制器，当所述输出电压为所述第一额定电压时，可开启所述耐高压开关，以使所述高压充电电路从所述整流后的线电压汲取一充电电流，对所述操作电压充电。

11.根据权利要求10所述的电源供应器，其中，所述高压充电控制器可提供一波谷时间区，其中出现有所述整流后的线电压的一电压波谷，且所述高压充电控制器于所述波谷时间区时，开启所述耐高压开关。

12.根据权利要求11所述的电源供应器，其中，所述电源控制器还包含有：一时窗调整器，依据所述操作电压，自适应地调整所述波谷时间区。

13.根据权利要求9所述的电源供应器，其中，所述整流电路为一第二整流电路，所述电源供应器还包含有一第一整流电路，用以将所述市电交流电整流为一输入电压，所述一次侧线圈连接于所述输入电压与所述功率开关之间。

14.根据权利要求9所述的电源供应器，其中，当所述操作电压低于一欠压锁定电压时，所述电源控制器固定关闭所述功率开关，且开启所述高压充电电路，进行所述高压充电。

说明书

高压充电控制方法、电源控制器以及电源供应器

技术领域

[0001] 本发明关于一种开关式电源供应器，尤其是关于通过高压充电来维持一开关式电源供应器的一操作电压的方法与相关装置。

背景技术

[0002] 通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)在一般现代人的日常生活中，可谓是最为广泛应用的传输接口之一。除了提供方便、快速而又可靠的数据传输外，USB还有一个非常方便的功能，那就是通过接口的相接进行电力传输、也就是所谓的充电。

[0003] 为了更加普及USB在不同装置供电上的应用，并减少电源线的配置，USB开发者论坛(Implementers Forum，IF)于日前宣布了USB电力传输(Power Delivery，PD)的电力传输规范，旨在通过高达100瓦的电力传输量，让各种装置均能通过单独一条USB线缆满足供电需求，而缩短装置充电时间的优点，更能优化移动应用的便利性。

[0004] USB PD的电力传输规范要求USB充电器的输出电压VOUT要可变，其变化范围为5～20伏特，将来更可能会更扩大到3～20伏特。如果USB充电器采用隔离式的架构，那一次侧集成电路的操作电压VDD一般是由变压器的辅助线圈的感应电压整流而来，因此一次侧集成电路的操作电压VDD便会随着输出电压VOUT的变化而变化。一般集成电路的最大允许电压为30～35伏特。假定输出电压VOUT为20伏特对应到的操作电压VDD是30伏特，那当输出电压VOUT为5伏特时，操作电压VDD将只剩下7.5伏特，这将可能过低而无法驱动外部的功率开关。

[0005] 为了解决以上问题，图1提供了一种已知的USB充电器10。USB充电器10具有一变压器，其包含有一次侧线圈PRM、二次侧线圈SEC以及辅助线圈AUX。市电交流电经过了桥式整流器12后，在电源端IN产生了输入电压VIN。电阻RHV连接于电源端IN与高压端HV之间，提供电源控制器18的高压启动(High-V startup)所需的电流。

[0006] 电源控制器18为一一次侧集成电路，其提供脉冲宽度调制信号SDRV至功率开关20。功率开关20等效地“切割(chop)”了输入电压VIN，使得二次侧线圈SEC上产生了交流的二次侧线圈跨压VSEC，此二次侧线圈跨压VSEC经过整流后，在输出端OUT产生了输出电压VOUT，对连接在一USB端口(未显示)上的负载24充电或供电。负载24可能是一手机或是一电池。

[0007] 比较器22比较输出电压VOUT与目标电压VTAR，通过光耦合器(photo coupler)26来控制在补偿端COMP上的补偿电压VCOMP。电源控制器18根据补偿电压VCOMP控制脉冲宽度调制信号SDRV的工作周期以和/或开关频率。如此，USB充电器10可以提供了一个封闭回路，让输出电压VOUT大约调控稳定于目标电压VTAR。当USB充电器10想要使输出电压VOUT为20伏特时，目标电压VTAR就选定为20伏特。当输出电压VOUT要切换为5伏特时，目标电压VTAR变成5伏特。

[0008] USB充电器10具有一线性稳压器(Low Drop Out Linear Regulator，LDO)16，其与一整流二极管DAUX串接于电源端VDD与辅助线圈AUX之间。电源端VDD上的操作电压VDD作为电源控制器18的电源，对其供电。LDO 16箝制操作电压VDD，使其不高于电源控制器18的最大允许电压，其举例来说为30V。系统设计上，当输出电压VOUT为5伏特时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX可以设计为电源控制器18的最低需求电压，譬如说10V。此时，LDO 16等同短路，操作电压VDD大约为10V。所以电源控制器18具有足够的电压驱动功率开关20。当输出电压VOUT为20伏特时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX就会变成40伏特，此时，LDO 16消耗掉10伏特，使操作电压VDD箝制于30V，让电源控制器18免于受高压应力损害。

发明内容

[0009] 本发明实施例提供一种高压充电控制方法，适用于一电源供应器，其包含有一功率开关以及一耐高压开关，该耐高压开关连接于一整流后的线电压以及一操作电压之间，该整流后的线电压是由整流一市电交流电而产生，该电源供应器可输出一输出电压对一负载供电。该高压充电控制方法包含有下列步骤：提供一脉冲宽度调制信号至该功率开关，以进行电源转换，调控该输出电压；以及，当进行该电源转换时，开启该耐高压开关，进行高压充电。该高压充电可从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。

[0010] 本发明实施例提供一种电源控制器，适用于一电源供应器，其整流一市电交流电而产生一整流后的线电压。该电源控制器包含有一脉冲宽度调制信号产生器、一高压充电电路、以及一高压充电控制器。该脉冲宽度调制信号产生器，提供一脉冲宽度调制信号，控制一功率开关，以进行电源转换，用以调控该电源供应器的一输出电压。该高压充电电路包含有一耐高压开关，连接于该整流后的线电压以及一操作电压之间。该高压充电控制器，于该电源转换时，可开启该耐高压开关，以使该高压充电电路从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。

[0011] 本发明实施例提供一种电源供应器，其可输出一输出电压，该输出电压可选择为一第一额定电压或一第二额定电压，该第二额定电压高于该第一额定电压。该电源供应器包含有一整流电路、一变压器、一功率开关、以及一电源控制器。该整流电路将一市电交流电整流为一整流后的线电压。该变压器包含有一一次侧线圈、一二次侧线圈、以及一辅助线圈。该输出电压是由整流该二次侧线圈的一二次侧线圈跨压而产生。该功率开关与该一次侧线圈串联。该电源控制器为一集成电路，提供一脉冲宽度调制信号至该功率开关。该电源控制器包含有一高压充电电路，连接于该整流后的线电压与一电压端之间。该电源端上具有一操作电压。当该输出电压为该第一额定电压时，该集成电路配置来开启该高压充电电路，进行高压充电，从该整流后的线电压汲取一充电电流，对该操作电压充电。当该输出电压为该第二额定电压时，该集成电路配置来不进行该高压充电，该操作电压由整流该辅助线圈的一感应电压所产生。

附图说明

[0012] 图1提供了一种已知的USB充电器。

[0013] 图2显示依据本发明所实施的USB充电器。

[0014] 图3显示图2中的电源控制器。

[0015] 图4显示图3中的电源风险侦测器。

[0016] 图5显示图2中的高电压VHV或整流后的线电压VREC、以及操作电压VDD的信号波形。

[0017] 图6显示图3中的时窗调整器。

[0018] 图7显示图2的电源控制器在高压启动过程中的一些信号波形。

[0019] 图8显示适用于图2的电源控制器中的一种高压充电控制方法。

[0020] 符号说明

[0021] 10 USB充电器

[0022] 12 桥式整流器

[0023] 13 整流器

[0024] 16 线性稳压器

[0025] 18 电源控制器

[0026] 20 功率开关

[0027] 22 比较器

[0028] 24 负载

[0029] 26 光耦合器

[0030] 70、72 步骤集合

[0031] 80、82、84、86、88、90、92、94 步骤

[0032] 100 USB充电器

[0033] 102 电源控制器

[0034] 160 高压充电电路

[0035] 162 二极管

[0036] 164 耐高压开关

[0037] 170 电源备妥侦测器

[0038] 172 电源风险侦测器

[0039] 174 高压充电控制器

[0040] 176 时窗调整器

[0041] 178 脉冲宽度调制信号产生器

[0042] 180 取样保持电路

[0043] 186、188、190 比较器

[0044] 192 脉冲产生器

[0045] 194 加法器

[0046] 195 寄存器

[0047] 196 数字模拟转换器

[0048] AUX 辅助线圈

[0049] CLK 时钟端口

[0050] COMP 补偿端

[0051] CCOMP 补偿电容

[0052] COUT 输出电容

[0053] CS 电流侦测端

[0054] CVDD 电源电容

[0055] DAUX 整流二极管

[0056] DB 数字数据

[0057] DRV 驱动端

[0058] FB 回馈端

[0059] GNDIN 一次侧地

[0060] GNDOUT 二次侧地

[0061] HV 高压端

[0062] IHV-CHG 充电电流

[0063] IN 电源端

[0064] OUT 输出端

[0065] PRM 一次侧线圈

[0066] REC 整流端

[0067] RF1、RF2 电阻

[0068] RHV 电阻

[0069] SDRV 脉冲宽度调制信号

[0070] SEC 二次侧线圈

[0071] SPG 电源稳定信号

[0072] SWNDO-EN 致能信号

[0073] t0、t1、t2、t2、t4、t5、t6、tGOOD 时间点

[0074] THV-VLY 波谷时间区

[0075] VAUX 感应电压

[0076] VBOUNDARY 边界电压

[0077] VBTM 下限参考电压

[0078] VCOMP 补偿电压

[0079] VCOMP-REF 补偿参考电压

[0080] VCS 电流侦测信号

[0081] VDD 操作电压

[0082] VDD-GD 电源稳定参考电压

[0083] VDD 电源端

[0084] VFB 回馈电压

[0085] VFB-REF 参考电压

[0086] VFB-SMPL 持守电压

[0087] VHV 高电压

[0088] VIN 输入电压

[0089] VLY 电压波谷

[0090] VOUT 输出电压

[0091] VOUT-REF 预设值

[0092] VREC 整流后的线电压

[0093] VRISK 风险参考电压

[0094] VTAR 目标电压

[0095] VTOP 上限参考电压

[0096] VUVLO 欠压锁定电压

具体实施方式

[0097] 以下本发明实施例以一USB充电器作为例子来说明本发明，但本发明并不限于此。本发明的实施例可以是其他种类的开关式电源供应器。此说明书所揭示的实施例并没有要用来局限本发明的权利范围。

[0098] 依据本发明所实施的一USB充电器可以不需要背景技术USB充电器10中的LDO 16，就可以让操作电压VDD维持在足够高且不伤害一电源控制器的一安全可用范围内，不论输出电压VOUT是5V或是20V。因此，相较之下，本发明所实施的一USB充电器可能成本比较低。

[0099] 在本发明的一实施例中，当输出电压VOUT是20V时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX设计为30V，操作电压VDD也是30V，完全由整流感应电压VAUX而产生，并不需要任何的LDO。当输出电压VOUT是5V时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX将等比例的降为7.5V，但是一电源控制器将开启高压充电，从高压端HV汲取电流，对操作电压VDD充电，使其维持在大致不低于10V。因为辅助绕组AUX的感应电压VAUX低于操作电压VDD，因此当输出电压VOUT是5V时，操作电压VDD的电能单单由高压端HV所供应。如此，不论输出电压VOUT是20V或是5V，操作电压VDD可以控制于10V到30V之内的安全可用范围，让该电源控制器可以正常操作。

[0100] 图2显示依据本发明所实施的USB充电器100。USB充电器100具有一变压器，其包含有一次侧线圈PRM、二次侧线圈SEC以及辅助线圈AUX。市电交流电经过了桥式整流器12整流后，在电源端IN产生了输入电压VIN，也提供了一次侧地GNDIN。整流器13将市电交流电整流后，在整流端REC产生整流后的线电压VREC。在一个实施例中，输入电压VIN大致稳定在一电压电平，不太随着市电交流电之周期变化而改变；整流后的线电压VREC则具有M型信号波形，随着市电交流电的绝对值改变而变化。电阻RHV连接于整流端REC与高压端HV之间，可提供电源控制器102的高压启动所需的电流。高压端HV上有高电压VHV，其大约等同整流后的线电压VREC。

[0101] 电源控制器102为一一次侧集成电路，其提供脉冲宽度调制信号SDRV，通过驱动端DRV送至功率开关20。功率开关20等效地“切割(chop)”了输入电压VIN，使得二次侧线圈SEC上产生了交流的二次侧线圈跨压VSEC，此交流的二次侧线圈跨压VSEC经过一整流二极管与输出电容COUT整流后，在输出端OUT产生了输出电压VOUT，对连接在一USB端口(未显示)上的负载24充电或供电。负载24连接于输出端OUT与二次侧地GNDOUT之间。

[0102] 比较器22比较输出电压VOUT与目标电压VTAR，通过光耦合器(photo coupler)26来控制在补偿端COMP上的补偿电压VCOMP。补偿电容CCOMP连接于补偿端COMP与一次侧地GNDIN之间。电源控制器102根据补偿电压VCOMP控制脉冲宽度调制信号SDRV的工作周期以及开关频率。如此，USB充电器100可以提供了一个封闭回路，让输出电压VOUT大约调控稳定于目标电压VTAR。当USB充电器100想要使输出电压VOUT为20伏特时，一二次侧控制电路(未显示)可以选定目标电压VTAR为20伏特。当输出电压VOUT要切换为5伏特时，该二次侧控制电路将目标电压VTAR变成5伏特。

[0103] 电阻RF1与RF2的连接点连接至电源控制器102的回馈端FB，可以让电源控制器102侦测辅助线圈AUX的感应电压VAUX。整流二极管DAUX与电源电容CVDD可以视为一整流器，用以将感应电压VAUX整流，在电源端VDD产生操作电压VDD。请注意，整流二极管DAUX与电源电容CVDD所提供的整流功能，只有在操作电压VDD小于等于感应电压VAUX才有作用。当感应电压VAUX小于操作电压VDD时，整流二极管DAUX将使操作电压VDD不受感应电压VAUX影响。

[0104] 图3显示图2中的电源控制器102，其具有高压充电电路160、电源备妥侦测器170、电源风险侦测器172、高压充电控制器174、时窗调整器176、以及脉冲宽度调制信号产生器178。

[0105] 高压充电电路160连接于高压端HV与电源端VDD之间，具有串联的二极管162以及耐高压开关164。举例来说，耐高压开关164可以承受高达800伏特的电压。当耐高压开关164开启时，高压充电电路160执行高压充电，从高压端HV汲取充电电流IHV-CHG，对操作电压VDD充电。

[0106] 电源备妥侦测器170侦测操作电压VDD，以提供电源稳定(power good)信号SPG。当电源稳定信号SPG被禁能时，电源控制器102内部大多电路不工作，可能只有剩下电源备妥侦测器170与高压充电电路160正常工作，以利于降低电能损耗。此时，耐高压开关164被开启，充电电流IHV-CHG对操作电压VDD充电。当电源稳定信号SPG被致能时，表示操作电压VDD已经准备妥当，耐高压开关164被关闭，电源控制器102内的所有电路可以开始正常操作。

[0107] 当电源稳定信号SPG被致能时，高压充电控制器174可以开启耐高压开关164，进行高压充电。当高压充电控制器174被致能信号SWNDO-EN禁能时，高压充电控制器174不能开启耐高压开关164。为了降低耐高压开关164的功率损耗，所以在图3的实施例中，高压充电控制器174只有在波谷时间区THV-VLY内，才可能使高压充电电路160进行高压充电。一个波谷时间区THV-VLY至少包含有整流后的线电压VREC的一电压波谷。在图3的实施例中，波谷时间区THV-VLY为高电压VHV(其大约等于整流后的线电压VREC)低于边界电压VBOUNDARY的时段。

[0108] 电源风险侦测器172侦测回馈端FB上的回馈电压VFB以及操作电压VDD，来辨别操作电压VDD是否有可能过低，并据以产生致能信号SWNDO-EN，其可以致能/禁能高压充电控制器174。当操作电压VDD几乎没有过低的可能性时，不需要进行高压充电，所以高压充电控制器
174被禁能。

[0109] 时窗调整器176，根据操作电压VDD以及补偿电压VCOMP，可以自适应地调整波谷时间区THV-VLY。在图3中，时窗调整器176可以变更边界电压VBOUNDARY，来调整波谷时间区THV-VLY的长度。

[0110] 脉冲宽度调制信号产生器178可以依据回馈电压VFB、电流侦测端CS上的电流侦测信号VCS、以及补偿电压VCOMP，来产生脉冲宽度调制信号SDRV。脉冲宽度调制信号产生器178可能改变脉冲宽度调制信号SDRV的脉冲频率或是工作周期，来控制对输出电压VOUT的电源转换的能量。当电源稳定信号SPG为禁能时，脉冲宽度调制信号产生器178被禁能，固定地关闭功率开关20，停止一次侧与二次侧之间的电源转换。

[0111] 图4显示图3中的电源风险侦测器172。取样保持电路(sample and hold circuit)180，依据脉冲宽度调制信号SDRV，在适当的时间点对回馈电压VFB进行取样，产生持守电压VFB-SMPL，其用来跟参考电压VFB-REF比较。只要取样的时间适当，持守电压VFB-SMPL可以代表输出电压VOUT。换言之，电源风险侦测器172通过回馈端FB以及辅助绕组AUX来侦测输出电压VOUT。
如果输出电压VOUT高于参考电压VFB-REF所对应的一预设值VOUT-REF，那表示操作电压VDD应该不会太低，所以致能信号SWNDO-EN将维持在禁能，高压充电不会被启用。电源风险侦测器172有两个比较器182与184，用来辨识操作电压VDD是否位于上限参考电压VTOP与下限参考电压VBTM之间的一预设调控范围内。如果操作电压VDD已经高到超过了上限参考电压VTOP，致能信号SWNDO-EN禁能；如果操作电压VDD低于下限参考电压VBTM，致能信号SWNDO-EN致能。

[0112] 图5显示USB充电器100的高电压VHV或整流后的线电压VREC、以及操作电压VDD的信号波形。为了比较上的方便，操作电压VDD的信号波形也复制叠加在高电压VHV或整流后的线电压VREC的信号波形上。

[0113] 图5中的波谷时间区THV-VLY为高电压VHV低于边界电压VBOUNDARY的时段。举例来说，一波谷时间区THV-VLY介于时间点t1到t4之间，其中出现了高电压VHV或整流后的线电压VREC的电压波谷VLY。

[0114] 在时间点t0时，假设致能信号SWNDO-EN为致能。因为致能信号SWNDO-EN为致能，所以高压充电控制器174在之后的波谷时间区THV-VLY，开启耐高压开关164，执行高压充电，所以操作电压VDD可以随着时间而上升。波谷时间区THV-VLY中，有可能发生高电压VHV低于操作电压VDD，如同时间点t2至时间点t3的欠压时段所示。在欠压时段中，尽管耐高压开关164是开启的，但高压充电无法实施，操作电压VDD可能随着时间些许下降。在波谷时间区THV-VLY之外的时间，耐高压开关164关闭，高压充电没有执行，所以操作电压VDD随着电源控制器102消耗电能，而逐渐下降。

[0115] 操作电压VDD在时间点t5超过了上限参考电压VTOP。因此，从时间点t5开始，致能信号SWNDO-EN禁能，耐高压开关164维持在关闭状态，不论波谷时间区THV-VLY有没有出现。因此，操作电压VDD随时间而下降。

[0116] 操作电压VDD在时间点t6低过了下限参考电压VBTM，导致了致能信号SWNDO-EN致能。因此，高压充电在时间点t6之后的第一个波谷时间区THV-VLY开始执行，拉高操作电压VDD。如同图5所示。

[0117] 图6显示图3中的时窗调整器176，其包含有三个比较器186、188与190、一脉冲产生器(pulse generator)192、一加法器(adder)194、一寄存器(register)195、以及一数字模拟转换器(digital-to-analog converter)196。

[0118] 在图6的实施例中，有两种可能，会造成时间点边界电压VBOUNDARY上升与波谷时间区THV-VLY增大：一个是补偿电压VCOMP超过补偿参考电压VCOMP-REF时，由比较器190辨识；另一个是操作电压VDD低于风险参考电压VRISK时，由比较器186辨识。当补偿电压VCOMP超过补偿参考电压VCOMP-REF时，表示当下负载24突然变大，脉冲宽度调制信号SDRV的开关频率可能需要升高，来增加电源转换的量。可以预期的，电源控制器102会消耗更多的能量，因此波谷时间区THV-VLY就预先增大，对操作电压VDD充电多一些。当补偿电压VCOMP超过补偿参考电压VCOMP-REF时，脉冲产生器192提供一短脉冲(short pulse)。加法器194的一正输入端为逻辑上的“1”。因为时钟端口CLK出现了一上升沿，所以寄存器195的输出端口上的数字数据DB记录了当下于输入端口IN的值，其为先前的数字数据DB加1。数字模拟转换器196将数字数据DB转换为模拟的边界电压VBOUNDARY。因此，当补偿电压VCOMP超过补偿参考电压VCOMP-REF时，边界电压VBOUNDARY上升，波谷时间区THV-VLY增大。

[0119] 类似的，在图6的实施例中，当操作电压VDD低于风险参考电压VRISK时，边界电压VBOUNDARY上升，波谷时间区THV-VLY增大，以预防操作电压VDD低到欠压锁定(under voltage lockout)电压VUVLO，而导致整个电源控制器102重置，中断了一次侧到二次侧的电源转换。

[0120] 在图6的实施例中，当操作电压VDD高达于上限参考电压VTOP时，表示波谷时间区THV-VLY中的高压充电可以让操作电压VDD达到相当高的电平，因此边界电压VBOUNDARY下降，波谷时间区THV-VLY减小，以降低高压充电时，高压充电电路160所消耗的电能。

[0121] 所以，图6中的时窗调整器176，自适应地调整波谷时间区THV-VLY，使操作电压VDD大致维持在上限参考电压VTOP与风险参考电压VRISK之间的一操作电压期望范围内。

[0122] 上限参考电压VTOP、下限参考电压VBTM、风险参考电压VRISK、欠压锁定电压VUVLO彼此的大小关系可以参考图5，其中显示了上限参考电压VTOP是他们之中最大的，而欠压锁定电压VUVLO是他们之中最小的。

[0123] 图7显示电源控制器102在高压启动过程中的一些信号波形。一开始操作电压VDD低于欠压锁定电压VUVLO，所以电源稳定信号SPG为禁能，高压充电电路160中的耐高压开关164开启，执行高压充电。充电电流IHV-CHG对操作电压VDD充电，所以操作电压VDD随着时间而上升。电源稳定信号SPG维持在禁能，直到在时间点tGOOD时操作电压VDD超过了一电源稳定参考电压VDD-GD。在时间点tGOOD之前，脉冲宽度调制信号SDRV维持在逻辑上的“0”，固定地关闭功率开关20，一次侧与二次侧之间的电源转换停止。高压启动在时间点tGOOD完成。在时间点tGOOD之后，脉冲宽度调制信号SDRV的工作周期以及开关频率开始不为0，一次侧与二次侧之间的电源转换开始进行。

[0124] 图8显示适用于电源控制器102中的一种高压充电控制方法。步骤集合70执行高压启动。在步骤集合70中，步骤80先维持功率开关20关闭，停止一次侧与二次侧之间的电源转换。步骤82执行高压充电，从高压端HV，汲取充电电流IHV-CHG，对操作电压VDD充电。步骤82中的高压充电持续到操作电压VDD超过电源稳定参考电压VDD-PG为止。

[0125] 步骤集合72接续步骤82，进行一次侧与二次侧之间的电源转换，并且尝试维持操作电压VDD在可操作的区间。在步骤集合72中，步骤84提供脉冲宽度调制信号SDRV，开始一次侧与二次侧之间的电源转换。步骤86则从操作电压VDD、感应电压VAUX来判断是否致能高压充电。如果步骤86的答案是否定的，那执行步骤94，操作电压VDD单单由整流感应电压VAUX所产生，不执行高压充电。如果步骤86的答案是肯定的，那执行步骤88，在波谷时间区THV-VLY内，进行高压充电，从高压端HV，汲取充电电流IHV-CHG，对操作电压VDD充电。步骤90接续步骤88，依据操作电压VDD以及补偿电压VCOMP，自适应地调整波谷时间区THV-VLY。步骤92接续步骤90，查看操作电压VDD是否低于欠压锁定电压VUVLO。如果步骤92的答案为肯定的，那表示电源控制器102需要重置，本方法回到步骤集合70的高压启动。否则，步骤84接续步骤92的否定答案，持续一次侧与二次侧之间的电源转换。步骤84也接续步骤94。

[0126] 举例来说，在一实施例中，上限参考电压VTOP、下限参考电压VBTM、风险参考电压VRISK、欠压锁定电压VUVLO分别是12V、11V、10V与5V。图2中的变压器的线圈比例选定为，当输出电压VOUT是20V时，辅助绕组AUX的一感应电压VAUX为30V；当输出电压VOUT是5V时，辅助绕组AUX的一感应电压VAUX为7.5V。此时，参考电压VFB-REF所对应的输出电压VOUT的预设值VOUT-REF可以为7.5V

[0127] 当USB充电器100使其输出电压VOUT为20V时，操作电压VDD将完全由整流感应电压VAUX而产生，所以是30V。因为输出电压VOUT大于预设值VOUT-REF(7.5V)，因此，致能信号SWNDO-EN禁能，高压充电电路160将维持关闭，没有提供高压充电。

[0128] 当输出电压VOUT从20V切换为5V时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX将比例的降为7.5V。操作电压VDD将从30V，随着电源控制器102的耗电而渐渐地下降。但是，一旦操作电压VDD低于下限参考电压VBTM(11V)，高压充电可以在波谷时间区THV-VLY进行，从高压端HV汲取电流，对操作电压VDD充电，使其维持在大致不低于10V。当输出电压VOUT是5V时，辅助绕组AUX的感应电压VAUX(现在为7.5V)将低于操作电压VDD，所以操作电压VDD的电能单单由高电压VHV或整流后的线电压VREC来的高压充电所供应。

[0129] 如此，不论输出电压VOUT是20V或是5V，操作电压VDD可能可以维持在10V到30V之内的安全可用范围，让该电源控制器102可以正常操作。

[0130] 波谷时间区THV-VLY不一定要由边界电压VBOUNDARY所界定。在另一个实施例中，波谷时间区THV-VLY从高电压VHV到达一波峰后的一延迟时间TDELAY后开始，而时窗调整器176自适应地调整延迟时间TDELAY。

[0131] 以上所述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。