專利名稱：用于電力變換器控制器的數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電力變換器，并且更具體地，本發(fā)明涉及檢測(cè)峰值輸 入電壓的控制電路。
背景技術(shù)：
諸如蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)等的許多電子 設(shè)備由DC電源供電。由于電力一般通過(guò)壁裝插座被傳遞作為高電壓AC 電力，因此，對(duì)于許多電子設(shè)備，需要設(shè)備，通常指電力變換器，來(lái)將高 電壓AC電力變換為可用DC電力。可用DC電力可由電力變換器直接提 供給設(shè)備或者其可以用來(lái)對(duì)可再充電的電池充電，該電池繼而將能量提供 給設(shè)備，但是一旦所存儲(chǔ)的能量被耗盡電池就需要充電。在操作中，電力 變換器可以使用控制器來(lái)調(diào)整傳遞給一般稱為負(fù)載的電子設(shè)備的輸出電 力?？刂破髡{(diào)整向負(fù)載傳送能量。在一個(gè)實(shí)例中，控制器可以響應(yīng)于來(lái)自 傳感器的反饋信息來(lái)控制電力開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)，以從高電壓AC電源向輸 出傳送能量脈沖。
高電壓AC電源通常包括周期性的輸入電壓信號(hào)。例如，AC電源的 通常波形是正弦波的波形。輸入電壓信號(hào)的每個(gè)周期的峰值可以用于多種 目的，包括控制電力開(kāi)關(guān)的切換。然而，輸入電壓信號(hào)的峰值可能隨著時(shí) 間變化。即，峰值輸入電壓可能逐周期地增加或減小。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于電力變換器的集成電路控制 器，該控制器包括數(shù)字峰值檢測(cè)器，被耦合來(lái)輸出表示電力變換器的峰 值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)；以及切換塊，被耦合來(lái)控制電力變換器的電 力開(kāi)關(guān)的切換，以調(diào)整電力變換器的輸出，其中，切換塊被耦合為響應(yīng)于數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)而控制電力開(kāi)關(guān)的切換。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于電力變換器的集成電路控制 器，該控制器包括數(shù)字峰值檢測(cè)器，被耦合來(lái)輸出表示電力變換器的峰 值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)；以及數(shù)模變換器，被耦合到數(shù)字峰值檢測(cè)器 以存儲(chǔ)數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)，并且響應(yīng)于數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)而輸出模擬輸入電壓峰值 信號(hào)。


將參考附圖描述本發(fā)明的非限制性和非排他性實(shí)施例和示例，其中， 在各個(gè)圖中，除非以其他方式指出，否則相似的標(biāo)號(hào)指相似的部分。
圖1是圖示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)利用包括數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器的 控制器的切換電力變換器的一個(gè)示例的功能框圖。
圖2是圖示出可以在圖1的變換器中使用的包括數(shù)字峰值輸入電壓檢
測(cè)器的示例控制器的功能框圖。
圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器的功
能框圖。
圖4是圖示出圖3的計(jì)數(shù)器的示例計(jì)數(shù)的表。
圖5示出了圖3的比較器的輸入處的以及圖3的計(jì)數(shù)器的示例波形。 圖6示出了圖3的比較器的輸入處以及圖2的更新和復(fù)位電路的示例 波形。
圖7是圖示出可以在圖2的控制器中使用的示例數(shù)模(D/A)變換器 的功能框圖。
圖8示出了圖3的比較器的輸入處的、圖2的更新和復(fù)位電路的，以 及圖7的D/A變換器的示例波形。
圖9是圖示出可以在圖3的控制器中使用的示例濾波電路的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
公開(kāi)了在電力變換器控制器中使用的數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)。在下面的描述中，闡述了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，具體細(xì)節(jié)不是實(shí)施本發(fā)明所必須采用的。在其它實(shí) 例中，未詳細(xì)描述公知的材料或方法，以避免模糊本發(fā)明。
在本說(shuō)明書(shū)中對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"一個(gè)示例"或"示 例"的引用是指結(jié)合實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本 發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)"在 一個(gè)實(shí)施例中"、"在實(shí)施例中"、"一個(gè)示例"或"示例"不必都指同 一實(shí)施例或示例。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中，特定特征、結(jié)構(gòu) 或特性可以被組合在任何合適的組合和/或子組合中。另外，將會(huì)理解，這 里一起提供的附圖是用于針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的說(shuō)明性目的的，并且附圖 不必按比例繪制。
圖1是圖示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)利用包括數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器的
控制器102的切換電力變換器100的一個(gè)示例的功能框圖。所圖示出的電 力變換器100的示例包括控制器102、電力開(kāi)關(guān)104、濾波電路106、整流 電路108、能量傳送元件112、反饋電路114、 二極管116以及電容器 118。能量傳送元件112被圖示為包括輸入繞組120和輸出繞組122。
電力變換器100從未經(jīng)調(diào)整的輸入電壓Vg110向負(fù)載(例如，在 VouT處)提供輸出電力。輸入電壓Vc110被耦合到整流電路108以將經(jīng) 整流的輸入電壓Vjn 111提供給能量傳送元件U2和電力開(kāi)關(guān)104。具體 地，經(jīng)整流的輸入電壓111是表示正弦曲線波形的一部分的時(shí)變DC 電壓。在圖1的示例中，能量傳送元件112是包括輸入繞組120和輸出繞 組122的變壓器。"輸入繞組"也可以稱為"初級(jí)繞組"，并且"輸出繞 組"也可以稱為"次級(jí)繞組"。電力開(kāi)關(guān)104可以響應(yīng)于可以利用切換信 號(hào)Usw的控制器102而被接通，從而允許通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)傳導(dǎo)電流，并且可以 被斷開(kāi)，從而基本上終止通過(guò)開(kāi)關(guān)的傳導(dǎo)。因此，被接通的開(kāi)關(guān)可以稱為 處于導(dǎo)通(ON)狀態(tài)，而斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)可以稱為處于關(guān)斷(OFF)狀態(tài)。在 一個(gè)示例中，電力開(kāi)關(guān)104是晶體管。在一個(gè)示例中，控制器102可以被 實(shí)現(xiàn)為單片集成電路，或者可以利用分立電子組件或者分立電路與集成電 路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電力變換器100的操作期間，電力開(kāi)關(guān)104的切換在器118濾波以產(chǎn)生基本上 恒定的輸出電壓VouT。在一個(gè)示例中，電力開(kāi)關(guān)104的切換為負(fù)載產(chǎn)生基 本上恒定的輸出電流(未示出)。
將由切換電力開(kāi)關(guān)104的控制器102調(diào)整的輸出量可以是輸出電壓 VoUT、輸出電流或二者的組合。反饋電路114被耦合來(lái)提供誤差信號(hào)
Uerr。在一個(gè)示例中，反饋電路114被耦合來(lái)響應(yīng)于輸出反饋信號(hào)Uvout 提供誤差信號(hào)UERR，其中，誤差信號(hào)UERR可以表示輸出電壓VouT。
如所示示例示出的，控制器102被耦合來(lái)接收輸入電壓信號(hào)UVIN。輸 入電壓信號(hào)Uvm隨后被控制器102用來(lái)數(shù)字地檢測(cè)經(jīng)整流的輸入電壓VIN 的峰值輸入電壓。在操作中，控制器102操作電力開(kāi)關(guān)104以充分調(diào)整電 力變換器100的輸出量。在另一示例中，控制器102還可以響應(yīng)于數(shù)字地 檢測(cè)到的峰值輸入電壓來(lái)改善電力變換器100的功率因子。功率因子可以 被定義為功率的質(zhì)量，通過(guò)可用功率量與所傳遞的總功率量之比來(lái)測(cè)量。
圖2是圖示出可以在圖1的變換器100中使用的包括數(shù)字峰值輸入電 壓檢測(cè)器202的示例控制器200的功能框圖。所圖示出的控制器200的示 例還包括數(shù)模(D/A)變換器204、切換塊206、遲滯電路208、更新和復(fù) 位電路210以及濾波電路212。控制器200是圖1的控制器102的一種可 能的實(shí)施方式。
如圖2所示，數(shù)字峰值檢測(cè)器202被耦合來(lái)接收輸入電壓信號(hào)UvjN并 輸出數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT。在所示示例中，數(shù)字峰值檢測(cè)器202被耦合來(lái) 將數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT輸出到D/A變換器204和遲滯電路208。遲滯電路 208還被耦合來(lái)向數(shù)字峰值檢測(cè)器202提供遲滯信號(hào)HYST。圖2還將更 新和復(fù)位電路210圖示為被耦合來(lái)向數(shù)字峰值檢測(cè)器202提供RESET (復(fù) 位)信號(hào)并且向D/A變換器204提供UPDATE (更新)信號(hào)。D/A變換器 204被耦合來(lái)向遲滯電路208提供所存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)并且向?yàn)V波電路 212提供模擬輸入電壓峰值信號(hào)Vjnpk。切換塊206被耦合來(lái)從濾波電路 212接收平均峰值輸入電壓信號(hào)Vtnpkavg，并且還被耦合來(lái)接收誤差信號(hào) UERr。最后，切換塊206被耦合來(lái)輸出切換信號(hào)Usw。
在控制器200的操作中，數(shù)字峰值檢測(cè)器202從更新和復(fù)位電路210
8接收RESET信號(hào)，并且作為響應(yīng)，清除可能已檢測(cè)到的任何先前值。數(shù) 字峰值檢測(cè)器202檢測(cè)輸入電壓信號(hào)Uv!n的峰值輸入電壓。在一個(gè)示例 中，輸入電壓信號(hào)Uv^是經(jīng)整流的AC電壓信號(hào)。數(shù)字峰值檢測(cè)器202隨
后生成表示檢測(cè)到的峰值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Dcx5，t。在一個(gè)示例 中，數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT是二進(jìn)制信號(hào)。數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Dcount可以從數(shù)
字峰值檢測(cè)器202串行地輸出。即，數(shù)字峰值檢測(cè)器202可以通過(guò)通信信
道或數(shù)據(jù)總線順序地每次一比特地輸出數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Doxjnt。在另一示例
中，數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DoxjNT可以從數(shù)字峰值檢測(cè)器202并行地輸出。即，若 干比特?cái)?shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Do)unt可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線從數(shù)字峰值檢測(cè)器202同時(shí) 輸出。
當(dāng)接收到UPDATE信號(hào)時(shí)，D/A變換器204將數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DC0UNT 存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)裝置(未示出)中。在一個(gè)示例中，D/A變換器204存儲(chǔ) 數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT直到其從更新和復(fù)位電路210接收到另一 UPDATE 信號(hào)為止。在一個(gè)示例中，D/A變換器204存儲(chǔ)數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT至少 到輸入電壓信號(hào)Uv!n的下一周期為止。然后，D/A變換器204將所存儲(chǔ)的 數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)變換為模擬輸入電壓峰值信號(hào)V:npk。 D/A變換器204還將所
存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DsTORED輸出到遲滯電路208。在一個(gè)實(shí)施例中，所存 儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Dstored可以是先前接收到的DcouNT的值。如數(shù)字計(jì)數(shù) 信號(hào)DcouNT—樣，所存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DsTORED可以串行地或并行地傳輸。
當(dāng)接收到模擬輸入電壓峰值信號(hào)VrNPK時(shí)，濾波電路212對(duì)一個(gè)或多
個(gè)連續(xù)的模擬輸入電壓峰值信號(hào)進(jìn)行平均，并且輸出平均模擬輸入電壓峰
值信號(hào)V!npkAVG。因此，平均模擬輸入電壓峰值信號(hào)VjnpkaVC5可以表示瑜 入電壓信號(hào)Uv!n的峰值的一個(gè)或多個(gè)周期中的一個(gè)或多個(gè)峰值輸入電壓的 連續(xù)平均值。
切換塊206隨后可以響應(yīng)于平均模擬輸入電壓峰值信號(hào)VjnpkavG并且
還響應(yīng)于誤差信號(hào)Uerr而瑜出切換信號(hào)Usw。在一個(gè)示例中，切換塊206
響應(yīng)于誤差信號(hào)UERR來(lái)調(diào)節(jié)切換信號(hào)Usw的占空因數(shù)，以便調(diào)整電力變
換器的輸出。在一個(gè)示例中，切換塊206可以響應(yīng)于所輸入的平均峰值輸入電壓信號(hào)V諸kavg來(lái)縮放誤差信號(hào)UERR。換言之，平均峰值輸入電壓信 號(hào)VrNPKAve可以設(shè)置誤差信號(hào)UERR的動(dòng)態(tài)范圍。
圖2還圖示出了耦合在D/A變換器204與數(shù)字峰值檢測(cè)器202之間的 遲滯電路208。在操作中，遲滯電路208將D/A變換器204先前存儲(chǔ)的數(shù) 字計(jì)數(shù)與數(shù)字峰值檢測(cè)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)相比較。如果當(dāng)前的數(shù)字計(jì)數(shù)等于所 存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)(在一些示例中，為先前存儲(chǔ)的計(jì)數(shù))，則遲滯電路208 可以生成遲滯信號(hào)HYST以提高數(shù)字峰值檢測(cè)器202的穩(wěn)定性。例如，如 果所存儲(chǔ)的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DSTORED等于數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DCC)UNT，則遲滯電路 可以生成遲滯信號(hào)HYST以調(diào)節(jié)對(duì)峰值輸入電壓的模數(shù)變換。
圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器300 的功能框圖。圖示出的數(shù)字峰值檢測(cè)器300的示例包括計(jì)數(shù)器302、電流 源304、開(kāi)關(guān)305、時(shí)鐘源306、比較器308、鉗位電路310、電流源312 以及通信鏈路314。數(shù)字峰值檢測(cè)器300是圖2的數(shù)字峰值檢測(cè)器202的 一種可能的實(shí)施方式。
在圖3的所示示例中，計(jì)數(shù)器302是響應(yīng)于在計(jì)數(shù)器302的時(shí)鐘輸入 CLK處從時(shí)鐘源306接收到的時(shí)鐘信號(hào)而遞增的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在一個(gè)示 例中，BIT!是最低有效位(LSB)而B(niǎo)ITn是最高有效位(MSB)。在一 個(gè)示例中，計(jì)數(shù)器302是被布置來(lái)形成異步計(jì)數(shù)器或同步計(jì)數(shù)器的多個(gè)觸 發(fā)器(未示出)。在操作中，計(jì)數(shù)器302在被使能時(shí)可以隨著在時(shí)鐘輸入 CLK處接收到的時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)脈沖來(lái)遞增計(jì)數(shù)。
圖4是圖示出計(jì)數(shù)器302的示例計(jì)數(shù)的表400。例如，在時(shí)鐘信號(hào)的 第一脈沖處，計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)為1，其可以由為邏輯高的BIT,表示，同 時(shí)所有其它比特為邏輯低。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)6將對(duì)應(yīng)于BITi為邏輯低，而 BIT2和BITs為邏輯高。雖然圖3和圖4將計(jì)數(shù)器302圖示為3比特計(jì)數(shù) 器，然而應(yīng)當(dāng)理解，取決于確定峰值輸入電壓所需的分辨率，計(jì)數(shù)器302 可以包括任意數(shù)目的比特。
再參考圖3，計(jì)數(shù)器302還包括用于從更新和復(fù)位電路210接收 RESET信號(hào)的復(fù)位輸入RST。當(dāng)接收到RESET信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器302復(fù)位 計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)。例如，計(jì)數(shù)器302可以響應(yīng)于RESET信號(hào)而將BITS,-N的每個(gè)設(shè)置為邏輯低。計(jì)數(shù)器302還包括用于接收比較器308的輸出的 START/STOP (開(kāi)始/停止)輸入。計(jì)數(shù)器302可以響應(yīng)于在START/STOP 輸入處接收到的信號(hào)而開(kāi)始和停止遞增計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)。艮P， START/STOP輸入可以響應(yīng)于比較器308的輸出提供使能功能。例如，比 較器308可以向計(jì)數(shù)器302的START/STOP輸入輸出邏輯低信號(hào)，該信號(hào) 可以指示計(jì)數(shù)器302隨時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期來(lái)遞增計(jì)數(shù)。繼續(xù)此例，比較 器308可以向計(jì)數(shù)器302的START/STOP輸入輸出邏輯高信號(hào)，該信號(hào)可 以指示計(jì)數(shù)器302停止遞增計(jì)數(shù)(即，忽略時(shí)鐘信號(hào))。在一個(gè)示例中， START/STOP輸入可以選通(gate)到計(jì)數(shù)器302的其它內(nèi)部電路的CLK 輸入。
圖3還圖示出了通過(guò)開(kāi)關(guān)305耦合在一起的多個(gè)電流源304，以提供 具有響應(yīng)于計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)的電流值的總電流信號(hào)ITOTAl。在所示示例 中，由各個(gè)電流源304提供的電流的值根據(jù)與其相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器302的比 特而被二進(jìn)制加權(quán)。例如，Br^可以被耦合來(lái)使能/禁用電流源304提供電 流I，而B(niǎo)IT2可以被耦合來(lái)使能/禁用電流源提供電流IX2，等等。在一個(gè) 示例中，計(jì)數(shù)器比特BHVN中的任一比特的邏輯高值(1)將對(duì)應(yīng)于接通 的(或者換言之，被使能的)開(kāi)關(guān)304。在另一示例中，計(jì)數(shù)器比特BHV w中的任一比特的邏輯低值(0)可以對(duì)應(yīng)于接通的(或者換言之，被使能 的)開(kāi)關(guān)304。被使能的每個(gè)電流源304所提供的電流被加起來(lái)，以將總
電流信號(hào)lTOTAL輸出到比較器308的IN1輸入。
比較器308的IN2輸入在圖3中被圖示為接收電流信號(hào)Ivclamp，在一 個(gè)示例中，電流信號(hào) lVCLAMP 是表示輸入電壓信號(hào)Uv^的至少一部分的電 流。在一個(gè)示例中，數(shù)字峰值檢測(cè)器300包括將經(jīng)鉗位的輸入電壓信號(hào) UvcLAMP變換為電流信號(hào) lVCLAMP 的電流源312。在操作中，比較器308將
總電流信號(hào)lTOTAL與電流信號(hào)IVC1AMP相比較。在一個(gè)實(shí)施例中，如果總電
流信號(hào) 丄TOTAL 大于電流信號(hào) 1vclamp 則比較器308的輸出向計(jì)數(shù)器302的 START/STOP輸入發(fā)送信號(hào)，以停止計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)。如果電流信號(hào)
隨后增加為大于總電流信號(hào)lTOTAL的值，則比較器308的輸出將允
許計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)從停止的地方繼續(xù)。圖5示出了比較器308的輸入處的以及計(jì)數(shù)器302的BITSw的示例波 形。參考圖3和圖5來(lái)描述圖5的波形。波形502是在比較器308的輸入
IN1處接收到的總電流信號(hào)lTOTAL的一種可能表示。波形504是在比較器
308的輸入IN2處接收到的電流信號(hào)Ivclamp的一種可能表示。如圖5所 示，計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)如改變邏輯電平的BITSL3所指示的那樣遞增。隨著 計(jì)數(shù)的增加，相對(duì)應(yīng)的電流源304被使能和禁用，這產(chǎn)生了具有離散波形 502的總電流信號(hào)Itotal。如圖5的示例所示，在從計(jì)數(shù)6到計(jì)數(shù)7的轉(zhuǎn)變 期間，總電流信號(hào)(例如，波形502)增加為大于電流信號(hào)(例如，波形 504)。因此，此時(shí)，比較器308將被觸發(fā)以使得計(jì)數(shù)器302停止計(jì)數(shù)。
如先前所述的，如果電流信號(hào)IVCLAMP再增加，則將允許計(jì)數(shù)器302繼續(xù)其
計(jì)數(shù)。以這種方式，計(jì)數(shù)器302的最終計(jì)數(shù)可以被當(dāng)作電力變換器的峰值 輸入電壓的數(shù)字表示。
現(xiàn)在僅參考圖3，計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)可以被輸出為通信鏈路314上的 數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Doxjnt。在一個(gè)示例中，通信鏈路314是包括用于并行發(fā)送 計(jì)數(shù)(例如，BITS^)的多條線路的總線。在另一示例中，計(jì)數(shù)器302在 通信鏈路314的一條或多條線路上串行地輸出計(jì)數(shù)。
圖3還將數(shù)字峰值檢測(cè)器300圖示為在鉗位電路310處接收輸入電壓
信號(hào)Uv!n。如先前所提到的，輸入電壓信號(hào)Uvw可以是經(jīng)整流的AC輸入
電壓。鉗位電路310可以被配置為將經(jīng)整流的AC輸入電壓鉗位在高閾值 311和/或低閾值313之間。在一個(gè)示例中，鉗位電路310將經(jīng)整流的AC 輸入電壓鉗位到高閾值311，以使電流信號(hào)Ivclamp保持在計(jì)數(shù)器302的范
圍內(nèi)。例如，如果經(jīng)整流的AC輸入電壓的峰值使得電流信號(hào)IvcLAMP大于
總電流信號(hào)lTOTAL的最大值，則計(jì)數(shù)器302將在峰值被檢測(cè)到之前用完其 計(jì)數(shù)量。因此，可以將鉗位電路310包括在數(shù)字峰值檢測(cè)器300中，以輸 出在計(jì)數(shù)器302的操作范圍之內(nèi)的經(jīng)鉗位的輸入電壓信號(hào)Uvcxamp。
在一個(gè)示例中，鉗位電路310將經(jīng)整流的AC輸入電壓鉗位到低閾值 313。鉗位經(jīng)整流的AC輸入電壓可以提高數(shù)字峰值檢測(cè)器300的精確度。 例如，不比較在零電流處開(kāi)始的電流信號(hào)Ivclamp，而是假設(shè)輸入電壓信號(hào)
Uw^具有最小值。因此，輸入電壓信號(hào)Uv!n的較低部分可以被鉗位，并且隨后可以將得到的電流信號(hào) 丄vcl細(xì)p 與總電流信號(hào) 丄total 相比較。將經(jīng)整流
的AC輸入電壓鉗位到低閾值313可以通過(guò)利用BITS^僅測(cè)量完整波形的 一部分而非全部未被鉗位的波形，來(lái)增加數(shù)字峰值檢測(cè)器300的分辨率。 圖3還將遲滯信號(hào)HYST圖示為在比較器308的IN1輸入處被接收。 在一個(gè)示例中，遲滯信號(hào)HYST是當(dāng)計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)等于輸入電壓信號(hào) UviN的先前周期中的計(jì)數(shù)(例如，DC0UNT= DST0RED)時(shí)被遲滯電路208添
加到總電流信號(hào)lTOTAL的電流(見(jiàn)圖2)。因此，在輸入電壓信號(hào)UvxN包
括值接近的連續(xù)峰值電壓的情況中，將遲滯信號(hào)HYST添加到總電流信號(hào)
ITOTAL中可以有助于減少模擬輸入電壓峰值信號(hào)VjNPK在兩個(gè)不同值之間振
蕩的發(fā)生。
圖6圖示出了比較器308的輸入處以及計(jì)數(shù)器302的復(fù)位RST輸入處 的示例波形。參考圖3和圖6來(lái)描述圖6的波形。波形502是在比較器 308的輸入IN1處接收到總電流信號(hào)lTOTAL的一種可能表示。波形504是 在比較器308的輸入IN2處接收到的電流信號(hào)Ivclamp的一種可能表示。如
圖6所示，電流信號(hào)IvcLAMP表示經(jīng)整流并鉗位的AC輸入電壓信號(hào)。電流 信號(hào)IVCLAMP還被示為包括多個(gè)周期(例如，周期1、 2和3)。如圖6所
示，響應(yīng)于RESET信號(hào)而復(fù)位計(jì)數(shù)器302的計(jì)數(shù)。更具體地，RESET信 號(hào)可以響應(yīng)于輸入電壓Vn^達(dá)到閾值輸入電壓值而被斷言(assert)。例 如，由于輸入電壓Vtn是周期性的，因此，某個(gè)輸入電壓閾值可以使 RESET被斷言，以使得計(jì)數(shù)器302在每個(gè)周期期間被復(fù)位。在另一示例 中，RESET信號(hào)可以被定時(shí)，以使得RESET信號(hào)將在每個(gè)輸入電壓周期 期間復(fù)位計(jì)數(shù)器302。在另一示例中，RESET信號(hào)可以響應(yīng)于占空因數(shù)閾 值而被斷言。更具體地，占空因數(shù)閾值被定義為電力開(kāi)關(guān)104處于導(dǎo)通 (ON)狀態(tài)的時(shí)間與設(shè)置的時(shí)間段的比率。例如，當(dāng)占空比(由切換塊 206計(jì)算)超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，復(fù)位信號(hào)被斷言。RESET信號(hào)被配置為在經(jīng) 整流的輸入電壓V!N的每個(gè)周期期間至少被輸出到計(jì)數(shù)器302 —次，并且 將在該特定輸入電壓周期的峰值之前被斷言。
圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例數(shù)模(D/A)變換器700的功 能框圖。所示D/A變換器700的示例包括內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702、電流源704、開(kāi)關(guān)705以及電阻器706。 D/A變換器700是圖2的D/A變換器204 的一種可能實(shí)施方式。
在圖7所示示例中，內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702被配置為存儲(chǔ)數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào) DrauNT。作為示例，內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702是多個(gè)鎖存器，每個(gè)鎖存器被配置 為存儲(chǔ)BITSlw中的至少一個(gè)。在一個(gè)示例中，內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702存儲(chǔ)數(shù)
字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT至少到輸入電壓信號(hào)UvjN的下一周期為止。
D/A變換器700還包括用于接收UPDATE信號(hào)的輸入。當(dāng)接收到 UPDATE信號(hào)時(shí)，D/A變換器700用數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)Dcount替換當(dāng)前存儲(chǔ)在 內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702中的任意計(jì)數(shù)。例如，內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702可以在其中存 儲(chǔ)了輸入電壓信號(hào)Uv!n的前一周期的計(jì)數(shù)。當(dāng)接收到UPDATE信號(hào)時(shí)， 內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702復(fù)位與數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)DcouNT中所包含的比特相對(duì)應(yīng)的 BITSln中的毎個(gè)。
圖7還圖示出了通過(guò)開(kāi)關(guān)705耦合在一起以通過(guò)電阻器706提供模擬 輸入電壓峰值信號(hào)的多個(gè)電流源704。在所示示例中，由各個(gè)電流源704 提供的電流的值取決于與其相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702的比特而被二進(jìn)制 加權(quán)。例如，BH^可以被耦合來(lái)使能/禁用電流源704以提供電流I'，而 BIT2可以被耦合來(lái)使能/禁用電流源704以提供電流I'x2，等等。在一個(gè)示 例中，存儲(chǔ)比特BIT^中的任一比特的邏輯高值(1)將對(duì)應(yīng)于接通的 (或者換言之，被使能的)開(kāi)關(guān)704。在另一示例中，存儲(chǔ)比特BHVn中 的任一比特的邏輯低值(0)可能對(duì)應(yīng)于接通的(或者換言之，被使能 的)開(kāi)關(guān)704。每個(gè)電流源704被使能時(shí)所提供的電流被加起來(lái)，以提供 電阻器706兩端的壓降(例如，VINPK)。
圖8示出了圖3的比較器308的輸入處、D/A變換器700的更新輸入 處，以及模擬輸入電壓峰值信號(hào)Vjnpk的示例波形。將參考圖3、 7禾卩8來(lái) 描述圖8的波形。波形502是在比較器308的輸入IN1處接收到的總電流 信號(hào)lTOT亂的一種可能表示。波形504是在比較器308的輸入IN2處接收 到的電流信號(hào)Iv^amp的一種可能表示。如圖8所示，波形504表示經(jīng)整流 并鉗位的AC輸入電壓信號(hào)。波形504還被示為包括多個(gè)周期(例如，周 期l、 2和3)。如圖8所示，存儲(chǔ)在D/A變換器700的內(nèi)部存儲(chǔ)裝置702
14中的計(jì)數(shù)響應(yīng)于UPDATE信號(hào)而被更新。更具體地，可以響應(yīng)于達(dá)到閾值 輸入電壓值的輸入電壓來(lái)斷言UPDATE信號(hào)。例如，由于輸入電壓VjN是 周期性的，因此，某個(gè)輸入電壓閾值可以斷言UPDATE信號(hào)，以使得 DcouNT可以在每個(gè)周期期間被更新到存儲(chǔ)裝置702中。在另一示例中， UPDATE信號(hào)可以被定時(shí)，以使得UPDATE信號(hào)將周期性地利用DC0UNT 更新存儲(chǔ)，以表示每個(gè)輸入電壓周期的峰值輸入電壓。在另一示例中， UPDATE信號(hào)可以響應(yīng)于占空因數(shù)閾值。例如，當(dāng)占空比(由切換塊206 計(jì)算)達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，UPDATE信號(hào)被斷言。UPDATE信號(hào)被配置為在 經(jīng)整流的輸入電壓VjN的每個(gè)周期期間至少被輸出到D/A變換器700 — 次，并且將在該特定輸入電壓周期的峰值之后被斷言。在一個(gè)示例中， RESET信號(hào)和UPDATE信號(hào)可以利用單個(gè)脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，更新 和復(fù)位電路210可以生成脈沖信號(hào)，其中，脈沖的上升沿是UPDATE信號(hào) 而脈沖的下降沿是RESET信號(hào)。如圖所示，Vjnpk將表示在下一 UPDATE 信號(hào)被斷言之前的特定輸入電壓周期中的峰值輸入電壓。因此，峰值輸入 電壓V肺k可能滯后于當(dāng)前峰值輸入電壓。另外，當(dāng)數(shù)字峰值檢測(cè)器300
正在確定下一峰值輸入電壓的處理中時(shí)，峰值輸入電壓Vxnpk可以表示先 前的峰值輸入電壓。如圖8所示，峰值輸入電壓VjNPK滯后于當(dāng)前峰值電壓。
圖9是圖示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例濾波電路900的功能框圖。所示 的濾波電路900的示例包括緩沖器902和904、電阻器906以及平均電容 器908。濾波電路900是圖2的濾波電路212的一種可能實(shí)施方式。
包括摘要中描述的在內(nèi)的對(duì)本發(fā)明所示示例的上面的描述不希望是排 它的或者被限制為所公開(kāi)的精確形式。雖然為了說(shuō)明性目的在這里描述了 本發(fā)明的具體實(shí)施例以及示例，然而，在不脫離本發(fā)明的廣泛精神和范圍 的情況下各種等同修改也是可以的。實(shí)際上，將會(huì)理解，具體電壓、電 流、頻率、功率范圍值、時(shí)間等被提供用于說(shuō)明的目的，并且根據(jù)本發(fā)明 的教導(dǎo)也可以在其它實(shí)施例和示例中采用其它值。
根據(jù)上面的詳細(xì)描述可以對(duì)本發(fā)明的示例作出這些修改。在下面的權(quán) 利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)當(dāng)被解釋為將本發(fā)明限制到說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的具體實(shí)施例。而是，范圍完全由下面的權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定，權(quán) 利要求書(shū)是根據(jù)已確立的權(quán)利要求解釋的原則來(lái)進(jìn)行解釋的。因此，本說(shuō) 明書(shū)和附圖被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于電力變換器的集成電路控制器，所述控制器包括數(shù)字峰值檢測(cè)器，被耦合來(lái)輸出表示所述電力變換器的峰值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)；以及切換塊，被耦合來(lái)控制所述電力變換器的電力開(kāi)關(guān)的切換，以調(diào)整所述電力變換器的輸出，其中，所述切換塊被耦合為響應(yīng)于所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)而控制所述電力開(kāi)關(guān)的切換。
2. 如權(quán)利要求1所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè)器 包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器被耦合為響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)而遞增所述計(jì)數(shù)器的計(jì) 數(shù)，并且輸出所述數(shù)字信號(hào)，其中，所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)表示所述計(jì)數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè)器 還包括多個(gè)電流源，所述多個(gè)電流源被耦合到所述計(jì)數(shù)器以輸出具有響應(yīng) 于所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)的值的總電流信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求3所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè)器 還包括比較器，所述比較器被耦合來(lái)將所述總電流信號(hào)與表示所示電力變 換器的輸入電壓的電流信號(hào)相比較，其中，所述計(jì)數(shù)器還被耦合為當(dāng)所述 總電流信號(hào)大于表示輸入電壓的電流信號(hào)時(shí)，停止計(jì)數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的集成電路控制器，其中，所述電力變換器的輸 入電壓是所述電力變換器的經(jīng)整流的交流輸入電壓。
6. 如權(quán)利要求4所述的集成電路控制器，還包括遲滯電路，所述遲滯 電路被耦合為如果所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)等于所述計(jì)數(shù)器的先前計(jì)數(shù)，則調(diào)節(jié) 所述總電流信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求1所述的集成電路控制器，還包括數(shù)模變換器，所述數(shù) 模變換器被耦合到所述數(shù)字峰值檢測(cè)器以存儲(chǔ)所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)，并響應(yīng) 于所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)而輸出模擬輸入電壓峰值信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的集成電路控制器，其中，所述電力變換器的輸 入電壓包括多個(gè)周期，其中，所述數(shù)模變換器被配置為存儲(chǔ)至少到所述輸 入電壓的下一周期為止的所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求7所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)模變換器還包 括被耦合來(lái)輸出所述模擬輸入電壓峰值信號(hào)的多個(gè)電流源，其中，所述模 擬輸入電壓峰值信號(hào)具有響應(yīng)于所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)的值。
10. 如權(quán)利要求7所述的集成電路控制器，還包括濾波器，所述濾波 器被耦合到所述數(shù)模變換器以輸出平均模擬輸入電壓峰值信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求10所述的集成電路控制器，其中，所述切換塊被配置 為響應(yīng)于所述平均模擬輸入電壓峰值信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)所述電力變換器的功率因 子。
12. 如權(quán)利要求1所述的集成電路控制器，其中，所述電力開(kāi)關(guān)被集 成到所述集成電路控制器中。
13. —種用于電力變換器的集成電路控制器，所述控制器包括 數(shù)字峰值檢測(cè)器，被耦合來(lái)輸出表示所述電力變換器的峰值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)；以及數(shù)模變換器，被耦合到所述數(shù)字峰值檢測(cè)器以存儲(chǔ)所述數(shù)字計(jì)數(shù)信 號(hào)，并且響應(yīng)于所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)而輸出模擬輸入電壓峰值信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求13所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè) 器包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器被耦合為響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)遞增所述計(jì)數(shù)器的計(jì) 數(shù)，并且輸出所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)，其中，所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)表示所述計(jì) 數(shù)。
15. 如權(quán)利要求14所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè) 器還包括多個(gè)電流源，所述多個(gè)電流源被耦合到所述計(jì)數(shù)器以輸出具有響 應(yīng)于所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)的值的總電流信號(hào)。
16. 如權(quán)利要求15所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)字峰值檢測(cè) 器還包括比較器，所述比較器被耦合來(lái)將所述總電流信號(hào)與表示所述電力 變換器的輸入電壓的電流信號(hào)相比較，其中，所述計(jì)數(shù)器還被耦合為當(dāng)所 述總電流信號(hào)大于表示輸入電壓的電流信號(hào)時(shí)，停止計(jì)數(shù)。
17. 如權(quán)利要求16所述的集成電路控制器，其中，所述電力變換器的 輸入電壓包括多個(gè)周期，其中，所述數(shù)模變換器被配置為存儲(chǔ)至少到所述 輸入電壓的下一周期為止的所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的集成電路控制器，其中，所述數(shù)模變換器還 包括被耦合來(lái)輸出所述模擬輸入電壓峰值信號(hào)的多個(gè)電流源，其中，所述 模擬輸入電壓峰值信號(hào)具有響應(yīng)于所述數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)的值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于電力變換器控制器的數(shù)字峰值輸入電壓檢測(cè)器。用于電力變換器的示例集成電路控制器包括數(shù)字峰值檢測(cè)器和切換塊。數(shù)字峰值檢測(cè)器被耦合來(lái)輸出表示電力變換器的峰值輸入電壓的數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)。切換塊被耦合來(lái)控制電力變換器的電力開(kāi)關(guān)的切換，以調(diào)整電力變換器的輸出。切換塊還被耦合來(lái)響應(yīng)于數(shù)字計(jì)數(shù)信號(hào)控制電力開(kāi)關(guān)的切換。
文檔編號(hào)H02M3/325GK101677213SQ20091016909
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者青岡·曾, 高·明·潘 申請(qǐng)人:電力集成公司