專利名稱：Dc/dc變換器、控制變壓器的方法及電源變換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，尤其涉及DC/DC變換器、控制變壓器的方法及電源變換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
顯示系統(tǒng)中通常包括照明模塊和控制模塊。照明模塊包括一個或多個光源，比如多組發(fā)光二極管(LED)鏈?？刂颇K通常包括微控制器、音頻處理器和視頻處理器?？刂颇K控制照明模塊的啟動/關(guān)閉以及亮度，并處理音頻、視頻信號。照明模塊和控制模塊對于電力的需求可能不同。因此，輸入的交流電壓需要被分別轉(zhuǎn)換為第一直流電壓為照明模塊供電和第二直流電壓為控制模塊供電。圖1所示為一種傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)100。AC/DC變換器104接收來自交流電源102的交流電壓并輸出直流電壓VIN。變壓器130的初級繞組106接收直流電壓VIN，在第一次級繞組110產(chǎn)生輸出電壓VOUTl，在第二次級繞組108產(chǎn)生輸出電壓V0UT2。輸出電壓VOUTl 為控制模塊1 供電?？刂颇K1 包括微控制器、視頻處理器和音頻處理器。輸出電壓 V0UT2為照明模塊126供電。照明模塊126包括多組LED鏈。控制模塊128產(chǎn)生0N/0FF信號以啟動或關(guān)閉照明模塊126，同時也產(chǎn)生DIM信號以調(diào)節(jié)照明模塊1 的亮度。誤差放大器118通過分壓器120監(jiān)測VOUTl并控制光耦116，以產(chǎn)生指示VOUTl的反饋信號FB。DC/ DC控制器114接收反饋信號FB并產(chǎn)生脈沖信號，以控制與初級繞組106串聯(lián)的開關(guān)112， 從而控制從初級繞組106傳遞至次級繞組110的電力，將VOUTl調(diào)節(jié)為第一電壓值以滿足控制模塊128的電力需求。在控制開關(guān)112的同時，V0UT2也隨之改變。耦合于次級繞組 108和照明模塊1 之間的電力變換器(比如升壓變換器122)將V0UT2調(diào)節(jié)為第二電壓值以滿足照明模塊126的電力需求。因此，為了產(chǎn)生和VOUTl具有不同電壓值的V0UT2，需要采用額外的電力變換器(如升壓變換器12 ，因而增加了系統(tǒng)的制造成本。圖2所述為另一種傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)200。圖2中與圖1編號相同的部件具有類似的功能。顯示系統(tǒng)200包括第一變壓器230和第二變壓器232。第一變壓器230產(chǎn)生第一輸出電壓VOUTl為控制模塊1 供電。第二變壓器232產(chǎn)生第二輸出電壓V0UT2為照明模塊126供電。第一 DC/DC控制器214根據(jù)第一光耦236產(chǎn)生的反饋信號FBl控制與第一變壓器230的初級繞組串聯(lián)的第一開關(guān)204，以調(diào)節(jié)輸出電壓VOUTl。第二 DC/DC控制器216 根據(jù)第二光耦234產(chǎn)生的反饋信號FB2控制與第二變壓器232的初級繞組串聯(lián)的第二開關(guān) 202，以調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT2。因此，該顯示系統(tǒng)200需要采用額外的DC/DC控制器216、變壓器232和光耦234，因而也增加了系統(tǒng)的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種DC/DC變換器，其能夠在不需要額外部件的情況下，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為多個輸出電壓，從而降低制造成本。本發(fā)明提供了一種DC/DC變換器，該DC/DC變換器包括變壓器、第一控制器和第一開關(guān)。該變壓器包括與電源耦合的初級繞組、用于產(chǎn)生第一輸出電壓的第一次級繞組和用于產(chǎn)生第二輸出電壓的第二次級繞組。第一控制器與初級繞組耦合。第一控制器控制初級繞組接收到的輸入電力從而調(diào)節(jié)第一輸出電壓。第一開關(guān)與第二次級繞組耦合并調(diào)節(jié)第二輸出電壓。第一開關(guān)由一個脈沖調(diào)制信號控制。若該脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，電流流經(jīng)第二次級繞組。若該脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)第二次級繞組的電流保持截止。本發(fā)明還提供了一種電源變換系統(tǒng)，該電源變換系統(tǒng)包括具有初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組的變壓器，初級繞組與電源耦合，第一次級繞組為第一負載提供第一輸出電壓，第二次級繞組為第二負載提供第二輸出電壓。該電源變換系統(tǒng)還包括與變壓器第二次級繞組耦合的驅(qū)動控制器，用于產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號以交替導(dǎo)通和截止流經(jīng)第二次級繞組的電流。其中，若脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，電流流經(jīng)第二次級繞組，若脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)第二次級繞組的電流保持截止。本發(fā)明還提供了一種控制變壓器的方法，包括下列步驟利用所述變壓器的第一次級繞組產(chǎn)生第一輸出電壓；利用所述變壓器的第二次級繞組產(chǎn)生第二輸出電壓；控制所述變壓器初級繞組接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)所述第一輸出電壓；產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號；根據(jù)所述脈沖調(diào)制信號交替導(dǎo)通和截止流經(jīng)所述第二次級繞組的電流以調(diào)節(jié)所述第二輸出電壓。若所述脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，所述電流流經(jīng)所述第二次級繞組，若所述脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)所述第二次級繞組的所述電流保持截止。本發(fā)明所述的DC/DC變換器、電源變換系統(tǒng)以及控制變壓器的方法能夠提供多個輸出電壓，并且不需要用于調(diào)節(jié)第二輸出電壓的額外的部件，如升壓變換器或者第二變壓器等。


以下通過對本發(fā)明的一些實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。圖1所示為一種傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)的電路圖；圖2所示為另一種傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)的電路圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示系統(tǒng)的電路圖；圖4所示為圖3中驅(qū)動控制器的電路圖；圖5所示為圖3中顯示系統(tǒng)的波形圖；圖6所示為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的顯示系統(tǒng)的電路圖；圖7所示為圖6中顯示系統(tǒng)的波形圖；圖8所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制變壓器以產(chǎn)生多個輸出電壓的方法流程圖。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細的參考。盡管本發(fā)明通過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋后附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實施方式
中給出了眾多的具體細節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對于大家熟知的方法、手續(xù)、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示系統(tǒng)300的電路圖。顯示系統(tǒng)300包括把來自交流電源302的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓VIN的交流/直流(AC/DC)變換器(如橋式整流器304)和把直流電壓VIN轉(zhuǎn)換成第一輸出電壓VOUTl和第二輸出電壓V0UT2的直流 /直流(DC/DC)變換器301。DC/DC變換器301包括與橋式整流器304耦合的變壓器332。 變壓器332包括初級繞組LP、次級繞組Ll和次級繞組L2。DC/DC變換器301還包括與初級繞組LP串聯(lián)的開關(guān)Q1、與次級繞組L2串聯(lián)的開關(guān)Q2、與開關(guān)Ql耦合并控制初級繞組LP 接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)第一輸出電壓VOUTl的DC/DC控制器314，以及通過控制開關(guān)Q2 以調(diào)節(jié)第二輸出電壓V0UT2的驅(qū)動控制器324。在圖3的例子中，開關(guān)Ql是N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(NM0SFET)，開關(guān)Q2是P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(PM0SFET)。變壓器332的初級繞組LP接收直流電壓VIN，次級繞組Ll和L2分別產(chǎn)生輸出電壓VOUTl和V0UT2。VOUTl施加至控制模塊328。在一個實施例中，控制模塊3 包括微控制器、視頻處理器和音頻處理器。微控制器根據(jù)用戶的輸入控制視頻處理器和音頻處理器， 調(diào)整視頻輸出和音頻輸出。V0UT2施加至照明模塊326。照明模塊3 包括一個或多個光源，比如多組LED鏈?？刂颇K3 產(chǎn)生0N/0FF信號啟動或關(guān)閉照明模塊326，并產(chǎn)生調(diào)光 (DIM)信號調(diào)節(jié)照明模塊326的亮度。誤差放大器318通過與次級繞組Ll耦合的電壓監(jiān)測器(如分壓器320)監(jiān)測V0UT1，并控制光耦316產(chǎn)生指示VOUTl的反饋信號FB。DC/DC 控制器314從光耦316接收反饋信號FB和與開關(guān)Ql串聯(lián)的電流監(jiān)測器330提供的監(jiān)測信號LPSEN，并產(chǎn)生控制信號DRVl控制開關(guān)Q1，以將VOUTl調(diào)節(jié)至第一電壓值。在一個實施例中，控制信號DRVl是脈沖調(diào)制信號(比如脈沖寬度調(diào)制信號)。監(jiān)測信號LPSEN指示流經(jīng)初級繞組LP的電流。驅(qū)動控制器3M接收指示流經(jīng)照明模塊326中各LED鏈的電流的監(jiān)測信號 ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_N,并接收指示次級繞組L2產(chǎn)生的輸出電壓V0UT2的監(jiān)測信號 VSEN0在一個實施例中，監(jiān)測信號VSEN由與次級繞組L2耦合的電壓監(jiān)測器(如分壓器338) 提供。驅(qū)動控制器324根據(jù)監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . .VSEN產(chǎn)生控制信號DRV2 來控制開關(guān)Q2，將V0UT2調(diào)節(jié)至第二電壓。在一個實施例中，控制信號DRV2是脈沖調(diào)制信號(比如脈沖寬度調(diào)制信號)。此外，驅(qū)動控制器3M也根據(jù)控制模塊3 產(chǎn)生的0N/0FF 信號和DIM信號控制照明模塊326的啟動/關(guān)閉和亮度。圖4所示為圖3中驅(qū)動控制器324的電路圖。在圖4的例子中，驅(qū)動控制器3M 包括電流調(diào)整單元404、參考信號產(chǎn)生器410、誤差放大器408、斜坡信號產(chǎn)生器412、比較器 406和反相緩沖器402。圖4將結(jié)合圖3描述。在一個實施例中，電流調(diào)整單元404對照明模塊326中多組LED鏈的電流進行均衡，使得流經(jīng)各LED鏈的電流與目標(biāo)電流值幾乎相等。此處“與目標(biāo)電流值幾乎相等”是指各LED鏈的電流可以不同，但差值被限制在一定范圍之內(nèi)，使得各LED鏈產(chǎn)生具有大致相同亮度的光輸出。此外，電流調(diào)整單元404調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT2，以滿足照明模塊326的電力需求。 具體而言，電流調(diào)整單元404調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT2，使得每組LED鏈上的壓降足夠使LED 鏈導(dǎo)通并產(chǎn)生與目標(biāo)電流值幾乎相等的電流。電流調(diào)整單元404接收監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_N，并控制參考信號產(chǎn)生器410根據(jù)照明模塊3 的電力需求產(chǎn)生參考信號 ADJ0在一個實施例中，電流調(diào)整單元404控制參考信號產(chǎn)生器410增大參考信號ADJ從而增大輸出電壓V0UT2，反之亦然。誤差放大器408接收參考信號ADJ和指示V0UT2的監(jiān)測信號VSEN，并將參考信號 ADJ和監(jiān)測信號VSEN進行比較以產(chǎn)生誤差信號ER。在一個實施例中，如果參考信號ADJ增大，誤差放大器408增大誤差信號ER。比較器406將誤差信號ER和斜坡信號產(chǎn)生器412產(chǎn)生的斜坡信號RAMP比較以產(chǎn)生信號DRV2B。在一個實施例中，反相緩沖器402將信號DRV2B 反相以產(chǎn)生控制信號DRV2，DRV2用于控制與次級繞組L2串聯(lián)的開關(guān)Q2 (比如P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，PM0SFET)。在圖4的例子中，信號DRV2B和控制信號DRV2是脈沖調(diào)制信號，比如脈沖寬度調(diào)制信號。如果控制信號DRV2為第一狀態(tài)(比如數(shù)字0狀態(tài))，開關(guān) Q2接通。如果控制信號DRV2為第二狀態(tài)(比如數(shù)字1狀態(tài))，開關(guān)Q2斷開。DRV2的占空比由誤差信號ER決定。在一個實施例中，若誤差信號ER增大，比較器406增大信號DRV2B 的占空比，使得開關(guān)Q2的導(dǎo)通周期增大。因此，流經(jīng)次級繞組L2的平均電流增大，輸出電壓V0UT2也因而增大。圖5所示為圖3中顯示系統(tǒng)300的波形圖。圖5將結(jié)合圖3描述。圖5示出了 DC/DC控制器314產(chǎn)生的控制信號DRV1、開關(guān)Ql的狀態(tài)、流經(jīng)初級繞組LP的電流‘、流經(jīng)次級繞組Ll的電流Iu、驅(qū)動控制器3 產(chǎn)生的控制信號DRV2和流經(jīng)次級繞組L2的電流
Il2。DC/DC控制器314接收指示流經(jīng)初級繞組LP的電流Ι Ρ的監(jiān)測信號LPSEN，并產(chǎn)生控制信號DRVl控制開關(guān)Ql。如果控制信號DRVl為第一狀態(tài)(比如數(shù)字1狀態(tài))，開關(guān)Ql 接通，流經(jīng)初級繞組LP的電流Iuj增大。當(dāng)開關(guān)Ql接通，由于與次級繞組Ll相連的二極管 D1、與次級繞組L2相連的二極管D2均反偏，因此沒有電流流經(jīng)次級繞組Ll和L2。當(dāng)監(jiān)測信號LPSEN的電壓增大到預(yù)設(shè)電壓值，說明電流Iuj增大到預(yù)設(shè)電流值IPK，DC/DC控制器 314使控制信號DRVl為第二狀態(tài)(比如數(shù)字0狀態(tài))以斷開開關(guān)Ql。當(dāng)開關(guān)Ql斷開，電流 Iuj減小。流經(jīng)次級繞組Ll的電流Iu和流經(jīng)次級繞組L2的電流L均減小，并且兩者均受到開關(guān)Q2的調(diào)節(jié)。開關(guān)Q2的導(dǎo)通狀態(tài)由控制信號DRV2決定。假設(shè)初級繞組LP的匝數(shù)為 NP，次級繞組Ll的匝數(shù)為Ni，次級繞組L2的匝數(shù)為N2。如果控制信號DRV2為第一狀態(tài)， 開關(guān)Q2接通，電流Iu從次級繞組Ll流經(jīng)二極管Dl，流向控制模塊328 ；電流、從地流經(jīng)開關(guān)Q2、次級繞組L2、二極管D2，流向照明模塊326。當(dāng)開關(guān)Q2接通，Iu、‘可以表示為NP * Ilp = Nl * IL1+N2 * IL2(1)如果控制信號DRV2為第二狀態(tài)，開關(guān)Q2斷開，、保持截止。當(dāng)開關(guān)Q2斷開，Iu 可以表示為NP * Ilp = Nl * Ili(2)在一個實施例中，變壓器332工作于固定頻率模式，控制信號DRVl具有固定的頻率和可調(diào)的占空比。在另外一個實施例中，控制信號DRVl的頻率和占空比均可調(diào)。如前所述，DC/DC控制器314通過控制初級繞組LP接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)輸出電壓VOUTl。具體而言，DC/DC控制器314根據(jù)反饋信號FB和監(jiān)測信號LPSEN控制與初級繞組LP串聯(lián)的開關(guān)Q1。反饋信號FB指示輸出電壓VOUTl。監(jiān)測信號LPSEN指示流經(jīng)初級繞組LP的電流Ι Ρ。驅(qū)動控制器3 根據(jù)監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_N和VSEN控制與次級繞組L2串聯(lián)的開關(guān)Q2以調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT2。監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_ N指示流經(jīng)照明模塊326中各LED鏈的電流。監(jiān)測信號VSEN指示輸出電壓V0UT2。因此， 傳統(tǒng)顯示系統(tǒng)100中的升壓變換器122或者傳統(tǒng)顯示系統(tǒng)200中的DC/DC控制器216、變壓器232和光耦234可以被省略，從而節(jié)省了成本。圖6所示為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的顯示系統(tǒng)600的電路圖。圖6中與圖3編號相同的部件具有類似的功能。圖7所示為圖6中顯示系統(tǒng)600的波形圖。圖6將結(jié)合圖 7描述。顯示系統(tǒng)600包括把來自交流電源302的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓VIN的AC/DC 變換器(如橋式整流器304)和把直流電壓VIN轉(zhuǎn)換成第一輸出電壓VOUTl和第二輸出電壓 V0UT2的DC/DC變換器601。DC/DC變換器601包括與橋式整流器304耦合的變壓器632。 變壓器632包括初級繞組LP、次級繞組Ll和次級繞組L2。在一個實施例中，次級繞組Ll 被抽頭，抽頭點連接到地。次級繞組L2也被抽頭，抽頭點經(jīng)過開關(guān)Q2連接到地。DC/DC變換器601還包括耦合于橋式整流器304和初級繞組LP之間的開關(guān)Qll和耦合于初級繞組 LP和地之間的開關(guān)Q10，以及DC/DC控制器614和驅(qū)動控制器324。DC/DC控制器614與開關(guān)Q10、Q11耦合，通過控制初級繞組LP接收到的輸入電力調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT1。驅(qū)動控制器3M與開關(guān)Q2耦合，通過控制開關(guān)Q2調(diào)節(jié)輸出電壓V0UT2。在圖6的例子中，開關(guān)QlO和Qll是NM0SFET，分別由控制信號DRVlO和DRVll控制。DC/DC控制器614根據(jù)指示輸出電壓VOUTl的反饋信號FB和指示流經(jīng)初級繞組LP的電流Ilp的監(jiān)測信號LPSEN產(chǎn)生控制信號DRVlO和DRVl 1。與初級繞組LP串聯(lián)的電流監(jiān)測器330產(chǎn)生監(jiān)測信號LPSEN。DC/DC控制器614可以根據(jù)監(jiān)測信號LPSEN判斷是否有過流狀況發(fā)生。在圖6的例子中，開關(guān)Q2是PM0SFET，由控制信號DRV2控制。驅(qū)動控制器3M根據(jù)監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_N和VSEN產(chǎn)生控制信號DRV2。在一個實施例中，控制信號DRV2是脈沖調(diào)制信號，比如脈沖寬度調(diào)制信號。如果控制信號DRV2為第一狀態(tài)，開關(guān)Q2接通。如果控制信號DRV2為第二狀態(tài)，開關(guān)Q2斷開。監(jiān)測信號VSEN指示輸出電壓 V0UT2。監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . . ISEN_N指示流經(jīng)照明模塊3 中各LED鏈的電流。DC/DC控制器614產(chǎn)生控制信號DRVlO和DRVll交替接通開關(guān)QlO和Qll以控制變壓器632初級繞組LP接收到的輸入電力。在一個實施例中，控制信號DRVlO和DRVll均為具有預(yù)設(shè)占空比和可調(diào)頻率的脈沖信號。DC/DC控制器614根據(jù)控制模塊328的電力需求決定控制信號DRVlO和DRVll的頻率。當(dāng)控制信號DRVlO為第一狀態(tài)(如邏輯1狀態(tài))， 開關(guān)QlO接通。當(dāng)控制信號DRVlO為第二狀態(tài)(如邏輯0狀態(tài))，開關(guān)QlO斷開。當(dāng)控制信號DRVll為第一狀態(tài)(如邏輯1狀態(tài))，開關(guān)Qll接通。當(dāng)控制信號DRVll為第二狀態(tài)(如邏輯0狀態(tài))，開關(guān)Qll斷開。在一個實施例中，DC/DC控制器614在時間Tl接通開關(guān)Ql 1并保持開關(guān)QlO斷開。 從時間Tl到T2，開關(guān)Qll接通，開關(guān)QlO斷開，電流Iuj從橋式整流器304流經(jīng)開關(guān)Qll和初級繞組LP，對與初級繞組LP耦合的儲能元件(如電容Cl)充電。在時間T2，DC/DC控制器614斷開開關(guān)Q11，并保持開關(guān)QlO斷開。從時間T2到T3，開關(guān)QlO和Qll均斷開，電流 Ilp從地流經(jīng)開關(guān)QlO的體二極管和初級繞組LP。在時間T3，DC/DC控制器614接通開關(guān) QlO并保持開關(guān)Qll斷開。從時間T3到T4，開關(guān)QlO接通，開關(guān)Qll斷開，電流Iu^從地流經(jīng)開關(guān)QlO和初級繞組LP，直到電流Iuj減小到一個參考值，比如0。電流Iuj減小到0后， 電容Cl放電，電流Ilp從電容Cl流經(jīng)初級繞組LP和開關(guān)QlO到地。在時間T4，DC/DC控制器614斷開開關(guān)Q10。從時間T4到T5，開關(guān)QlO和Qll均斷開，電流Iuj從電容Cl流經(jīng)初級繞組LP、開關(guān)Qll的體二極管和橋式整流器304到地。在時間T5，DC/DC控制器614再次接通開關(guān)Ql 1。因此，通過控制開關(guān)QlO和Q11，可以控制從橋式整流器304傳送至初級繞組LP的電力。次級繞組Ll產(chǎn)生電流Iu。輸出電壓VOUTl與電流Iu的平均值成比例。DC/DC控制器614通過調(diào)節(jié)控制信號DRVlO和DRVll的頻率來調(diào)節(jié)電流Iu的平均值。在一個實施例中，如果光耦316產(chǎn)生的反饋信號FB指示輸出電壓VOUTl大于控制模塊328的期望電壓值，DC/DC控制器614增大控制信號DRVlO和DRVll的頻率以減小電流Iu的平均值，輸出電壓VOUTl也隨之減小。與此類似，如果輸出電壓VOUTl小于控制模塊328的期望電壓值， DC/DC控制器614減小控制信號DRVlO和DRVll的頻率以增大電流Iu的平均值，輸出電壓 VOUTl也隨之增大。因此輸出電壓VOUTl被調(diào)節(jié)至一個能夠滿足控制模塊328電力需求的電壓值。如果開關(guān)Q2接通，次級繞組L2產(chǎn)生電流、，電流、與電流‘的絕對值成比例。 當(dāng)開關(guān)Q2接通，電流L從地流經(jīng)開關(guān)Q2和次級繞組L2中的一部分流向照明模塊326。當(dāng)開關(guān)Q2斷開，電流U保持截止。因此，電流U的平均值與開關(guān)Q2的導(dǎo)通周期成比例，由控制信號DRV2決定。輸出電壓V0UT2與電流L的平均值成比例。驅(qū)動控制器3M根據(jù)監(jiān)測信號ISEN_1、ISEN_2. . .VSEN調(diào)節(jié)控制信號DRV2的占空比，使輸出電壓V0UT2 被調(diào)節(jié)至一個能夠滿足照明模塊326電力需求的電壓值假設(shè)初級繞組LP的匝數(shù)為NP，電流Iuj的絕對值為I’『次級繞組Ll的抽頭點將次級繞組Li分為第一部分和第二部分，第一部分匝數(shù)為mi，第二部分匝數(shù)為m2。次級繞組L2的抽頭點將次級繞組L2分為第一部分和第二部分，第一部分匝數(shù)為N21，第二部分匝數(shù)為N22。電流Iu通過電感L6流向控制模塊328，電流、通過電感L7流向照明模塊 326。如果控制信號DRV2為第一狀態(tài)，開關(guān)Q2接通，并且電流Iuj處于前半周期時，Iu、IL2 可以表示為NP * Ilp = Nil * IL1+N21 * IL2(3)如果控制信號DRV2為第一狀態(tài)，開關(guān)Q2接通，并且電流Iu^處于后半周期時，Iu、 L可以表示為NP * I，LP = N12 * Ili+N22 * Il2(4)如果控制信號DRV2為第二狀態(tài)，則開關(guān)Q2斷開，電流、保持截止。當(dāng)開關(guān)Q2斷開且電流Iuj處于前半周期時，Ili可以表示為NP * Ilp = Nil * Ili(5)當(dāng)開關(guān)Q2斷開且電流Iuj處于后半周期時，Ili可以表示為NP * I，LP = N12 * Ili(6)圖8所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制變壓器以產(chǎn)生多個輸出電壓的方法流程圖。圖8將結(jié)合圖3和圖6描述。在步驟802中，變壓器(如圖3中的變壓器332或圖6中的變壓器632)的第一次級繞組Ll產(chǎn)生第一輸出電壓。在步驟804中，變壓器的第二次繞組L2產(chǎn)生第二輸出電壓。在步驟806中，通過控制變壓器初級繞組LP接收到的輸入電力來調(diào)節(jié)第一輸出電壓。在步驟808中，產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號(比如利用圖3中的驅(qū)動控制器3M或圖6中的驅(qū)動控制器324)。在步驟810中，該脈沖調(diào)制信號使流經(jīng)第二次級繞組L2的電流交替導(dǎo)通和截止，從而調(diào)節(jié)第二輸出電壓。比如，利用該脈沖調(diào)制信號控制與第二次級繞組L2耦合的開關(guān)(如圖3中的開關(guān)Q2或圖6中的開關(guān)Q2)以調(diào)節(jié)第二輸出電壓。如果該脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，開關(guān)接通，電流經(jīng)過第二次級繞組L2流向負載。如果該脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，開關(guān)斷開，流經(jīng)第二次級繞組L2的電流截止。如前所述，本發(fā)明提供了具有多個輸出的DC/DC變換器。該DC/DC變換器通過控制變壓器初級繞組接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)變壓器第一次級繞組產(chǎn)生的第一輸出電壓，并通過控制與變壓器第二次級繞組耦合的開關(guān)以調(diào)節(jié)變壓器第二次級繞組產(chǎn)生的第二輸出電壓。本發(fā)明提供的DC/DC變換器可以應(yīng)用在顯示系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中用于調(diào)節(jié)第二輸出電壓的額外部件(如升壓變換器或第二變壓器)可以取消，從而節(jié)省了成本。在此使用之措辭和表達都是用于說明而非限制，使用這些措辭和表達并不將在此圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發(fā)明范圍之外，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此，權(quán)利要求旨在涵蓋所有此類等同物。
10
權(quán)利要求
1.一種直流/直流變換器，其特征在于，包括變壓器，該變壓器具有初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組，所述初級繞組與電源耦合，所述第一次級繞組產(chǎn)生第一輸出電壓，所述第二次級繞組產(chǎn)生第二輸出電壓；與所述初級繞組耦合的第一控制器，該第一控制器控制所述初級繞組接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)所述第一輸出電壓；及與所述第二次級繞組耦合的第一開關(guān)，用于調(diào)節(jié)所述第二輸出電壓； 其中，所述第一開關(guān)由一個脈沖調(diào)制信號控制，若所述脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，電流流經(jīng)所述第二次級繞組，若所述脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)所述第二次級繞組的所述電流保持截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述直流/直流變換器還包括與所述第一開關(guān)耦合的驅(qū)動控制器，所述驅(qū)動控制器產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號以控制所述第一開關(guān)；其中，所述第一輸出電壓施加于第一負載，所述第二輸出電壓施加于第二負載，所述驅(qū)動控制器根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述驅(qū)動控制器包括 參考信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生參考信號；及誤差放大器，用于根據(jù)所述參考信號和指示所述第二輸出電壓的監(jiān)測信號產(chǎn)生誤差信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述第二負載包括多個光源，所述驅(qū)動控制器包括用于均衡流經(jīng)所述多個光源的電流的電流調(diào)整單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述直流/直流變換器還包括用于比較斜坡信號和所述誤差信號以產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號的比較器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述第二次級繞組被抽頭， 所述第一開關(guān)耦合于所述第二次級繞組的抽頭點和地之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流/直流變換器，其特征在于，所述直流/直流變換器還包括耦合于所述電源和所述初級繞組之間的第二開關(guān)；及耦合于所述初級繞組和地之間的第三開關(guān)；其中，所述第一控制器交替接通所述第二開關(guān)和所述第三開關(guān)以控制所述初級繞組接收到的輸入電力。
8.一種電源變換系統(tǒng)，包括變壓器，該變壓器具有初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組，所述初級繞組與電源耦合，所述第一次級繞組為第一負載提供第一輸出電壓，所述第二次級繞組為第二負載提供第二輸出電壓；及與所述第二次級繞組耦合的驅(qū)動控制器，用于產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號以交替導(dǎo)通和截止流經(jīng)所述第二次級繞組的電流；其中，若所述脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，所述電流流經(jīng)所述第二次級繞組，若所述脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)所述第二次級繞組的所述電流保持截止。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變換系統(tǒng)還包括與所述第二次級繞組耦合的開關(guān)，所述驅(qū)動控制器根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號以控制所述開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動控制器包括 參考信號產(chǎn)生器，用于根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生參考信號；及誤差放大器，用于根據(jù)所述參考信號和指示所述第二輸出電壓的監(jiān)測信號產(chǎn)生誤差信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動控制器還包括用于比較斜坡信號和所述誤差信號以產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號的比較器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第二負載包括多個光源， 所述驅(qū)動控制器包括用于均衡流經(jīng)所述多個光源的電流的電流調(diào)整單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第二次級繞組被抽頭，所述電源變換系統(tǒng)包括耦合于所述第二次級繞組的抽頭點和地之間的開關(guān)，且所述驅(qū)動控制器控制所述開關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源變換系統(tǒng)，其特征在于，所述電源變換系統(tǒng)還包括 耦合于所述電源和所述初級繞組之間的第一開關(guān)；及耦合于所述初級繞組和地之間的第二開關(guān)；其中，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)交替接通以控制所述初級繞組接收到的輸入電力。
15.一種控制變壓器的方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟所述變壓器的第一次級繞組產(chǎn)生第一輸出電壓，所述第一輸出電壓施加于第一負載； 所述變壓器的第二次級繞組產(chǎn)生第二輸出電壓，所述第二輸出電壓施加于第二負載； 控制所述變壓器的初級繞組接收到的輸入電力以調(diào)節(jié)所述第一輸出電壓； 產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號；及根據(jù)所述脈沖調(diào)制信號交替導(dǎo)通和截止流經(jīng)所述第二次級繞組的電流以調(diào)節(jié)所述第二輸出電壓，其中，若所述脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，所述電流流經(jīng)所述第二次級繞組，若所述脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)所述第二次級繞組的所述電流保持截止。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制變壓器的方法，其特征在于，所述方法還包括 根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號；及根據(jù)所述脈沖調(diào)制信號控制與所述第二次級繞組耦合的開關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制變壓器的方法，其特征在于，所述方法還包括 根據(jù)所述第二負載的電力需求產(chǎn)生參考信號；產(chǎn)生指示所述第二輸出電壓的監(jiān)測信號；及根據(jù)所述參考信號和所述監(jiān)測信號產(chǎn)生誤差信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制變壓器的方法，其特征在于，所述方法還包括 根據(jù)所述誤差信號產(chǎn)生所述脈沖調(diào)制信號；及根據(jù)所述脈沖調(diào)制信號控制與所述第二次級繞組耦合的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種DC/DC變換器、控制變壓器的方法及電源變換系統(tǒng)。該DC/DC變換器包括變壓器、第一控制器和第一開關(guān)。該變壓器包括與電源耦合的初級繞組、用于產(chǎn)生第一輸出電壓的第一次級繞組和用于產(chǎn)生第二輸出電壓的第二次級繞組。第一控制器與初級繞組耦合，通過控制初級繞組接收到的輸入電力從而調(diào)節(jié)第一輸出電壓。第一開關(guān)與第二次級繞組耦合并調(diào)節(jié)第二輸出電壓。第一開關(guān)由一個脈沖調(diào)制信號控制。若該脈沖調(diào)制信號為第一狀態(tài)，電流流經(jīng)第二次級繞組。若該脈沖調(diào)制信號為第二狀態(tài)，流經(jīng)第二次級繞組的電流保持截止。本發(fā)明的DC/DC變換器能夠提供多個輸出電壓，并且不需要用于調(diào)節(jié)第二輸出電壓的額外的部件，因此，節(jié)省了成本。
文檔編號H02M3/335GK102570820SQ201110326718
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者柳達 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司