開關(guān)電源的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種開關(guān)電源，包括：具有初級繞組和次級繞組的變壓器，次級繞組有第一端和第二端；具有輸入和輸出的整流器，輸入被耦合到次級繞組的第一端；具有被耦合到整流器的輸出的第一極板和被耦合到次級繞組的第二端的第二極板的輸出電容器；與初級繞組串聯(lián)耦合的電源開關(guān)，被配置成被耦合在整流器的輸出和地之間；與次級繞組并聯(lián)的信號單元，包括信號電容器和與信號電容器串聯(lián)的信號開關(guān)；第二控制器，被配置為檢測次級繞組處的次級變量，根據(jù)次級變量控制信號開關(guān)，閉合信號開關(guān)被配置為通過將信號電容器連接到次級繞組產(chǎn)生變壓器信號；主控制器，被配置為從變壓器的初級繞組或初級側(cè)輔助繞組接收變壓器信號，和根據(jù)變壓器信號控制電源開關(guān)。
【專利說明】開關(guān)電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源。具體地，本發(fā)明涉及具有用于跨越電源的變壓器傳輸信息的信號電容器的電源，但并非僅僅如此。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源(SMPS)轉(zhuǎn)換器用于適配器和電池充電器的低功率轉(zhuǎn)換器。在某些應用中，使這類電源的成本和尺寸最小化是非常重要的?，F(xiàn)在，有一種需求是減少無負載的功耗以及改進低成本、小尺寸的SMPS轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種開關(guān)電源，包括:
[0004]變壓器，該變壓器具有初級繞組和次級繞組，次級繞組具有第一端和第二端；
[0005]整流器，該整流器具有輸入和輸出，輸入被耦合到次級繞組的第一端；
[0006]輸出電容器,該輸出電容器具有第一極板和第二極板，第一極板被I禹合到整流器的輸出以及第二極板被耦合到次級繞組的第二端；
[0007]與初級繞組串聯(lián)耦合的電源開關(guān)，該電源開關(guān)被配置成被耦合在整流器的輸出和地之間；
[0008]與次級繞組并聯(lián)的信號單元，該信號單元包括信號電容器和信號開關(guān)，信號電容器和信號開關(guān)彼此串聯(lián)耦合；
[0009]第二控制器，被配置為:
[0010]檢測次級繞組處的次級側(cè)變量，
[0011 ] 根據(jù)次級變量控制信號開關(guān)，其中閉合信號開關(guān)被配置為通過將信號電容器連接到次級繞組來產(chǎn)生變壓器信號；
[0012]主控制器，被配置為:
[0013]從變壓器的初級繞組或初級側(cè)輔助繞組接收變壓器信號，和
[0014]根據(jù)變壓器信號控制電源開關(guān)。
[0015]上述實施例可避免為了提供通信信號從輸出電容器抽出功率，所以當發(fā)信號到初級側(cè)時不會導致輸出電壓下降。
[0016]此外，開關(guān)電源(SMPS)可以通過變壓器本身從變壓器的次級側(cè)發(fā)送信號到初級偵牝所以可以不需要結(jié)合光電耦合器。這樣的實施方式可以降低SMPS的生產(chǎn)成本，PCB封裝和無負載功耗。
[0017]信號電容器可以與輸出電容器分離。整流器可以是二極管或其他類型的整流器，例如有源整流器/同步整流器。
[0018]閉合信號開關(guān)可以被配置為通過信號電容器放電到次級繞組來產(chǎn)生變壓器信號。
[0019]SMPS可以被配置為使用次級側(cè)感應，所以可以不斷監(jiān)控次級側(cè)變量。與此相反，初級側(cè)的感應實現(xiàn)存在不能確定輸出條件的盲段。[0020]第二控制器可以被配置為通過只關(guān)閉信號開關(guān)一次來根據(jù)次級變量控制信號開關(guān)，以便產(chǎn)生變壓器信號。這可能會導致信號電容器完全放電到次級繞組。這種實施例可能不需要精確的定時電路來確保從輸出電容器中僅抽出精確數(shù)量的能量。去除這種電路較大幅簡化設(shè)計和節(jié)省成本。因此，這樣的實施方案可能能夠運行在無負載功率低于IOmW并保留對快速負載步進作出反應的能力。這樣的實施例可以提供100 μ F的輸出電容。
[0021]第二控制器可以被配置為通過可選地在振鈴沖程期間多次閉合信號開關(guān)，來根據(jù)次級變量控制信號開關(guān)，以產(chǎn)生變壓器信號。這可能會導致對于每個開關(guān)閉合(脈沖)，信號電容器部分放電到次級繞組。這樣的實施例還可以包括定時電路，以確保在第一開關(guān)閉合(脈沖)后，對于隨后的開關(guān)閉合在初級側(cè)接收到足夠的信號，并在信號電容器中保留足夠的能量。
[0022]次級側(cè)變量表示在變壓器的次級側(cè)的以下一個或多個:電壓，功率，或電流。
[0023]主控制器可以被配置為根據(jù)變壓器信號來設(shè)定電源開關(guān)的開關(guān)頻率和/或初級沖程電流的峰值或電源開關(guān)的接通持續(xù)時間。電源開關(guān)的開關(guān)頻率和初級沖程電流的峰值與轉(zhuǎn)換后的功率有關(guān)。
[0024]第二控制器可以被配置為在振鈴沖程期間的一個或多個脈沖中，將信號電容器連接到次級繞組。振鈴沖程可以是在開關(guān)電源的第一周期的次級沖程和下一個周期的初級沖程之間的期間。
[0025]第二控制器可以被配置為在振鈴沖程期間釋放單個脈沖或多個脈沖到次級繞組。
[0026]第二控制器可以被配置為在振鈴沖程稍后的一個時刻釋放一個或多個脈沖到次級繞組，例如，在5個或10個振鈴周期后振鈴隨著時間衰減具有較低的振幅。這是有利的，因為衰減降低了振鈴在振鈴沖程期間的振幅，從而允許較小能量的脈沖，因此需要較少可檢測到的電容放電作為初級側(cè)的變壓器信號。
[0027]變壓器信號可以包括以下至少一個量:變壓器的繞組兩端的電壓的快速變化，比變壓器的繞組的閾值的低或高的電壓的變化，和振鈴頻率的變化。這些量中的每一個都可以被認為是變壓器信號的電壓和頻率的變化?！翱焖佟弊兓梢员徽J為是時間(d/dt)大于閾值的變化率。
[0028]開關(guān)電源還可以包括耦合在信號開關(guān)兩端的二極管。信號開關(guān)可以是晶體管。變壓器可以是nmos或pmos場效應晶體管。該二極管可以是晶體管的結(jié)合二極管，背柵二極管或體二極管。
[0029]信號電容器可以被配置為在開關(guān)電源周期的初級沖程期間被充電，并且可選擇地僅在初級沖程期間被充電。
[0030]信號電容器可以被配置為在開關(guān)電源周期的次級沖程期間被充電，并且可選擇地僅在次級沖程期間被充電。
[0031]信號開關(guān)可以是第一信號開關(guān)。信號電容器可以是第一信號電容器。開關(guān)電源還可以包括具有第二信號電容器和第二信號開關(guān)的第二信號單兀。第二信號電容器的一端可以被直接耦合到整流器的輸入。第一信號開關(guān)的一端可以被直接耦合到整流器的輸入。第二控制器還可以被配置為根據(jù)次級變量來控制第二信號開關(guān)。
[0032]第二信號單元的設(shè)置允許第二控制器提供與初級側(cè)電路的2位通信。也就是說，在單個周期內(nèi)，第二控制器可以提供表示次級變量是過低或過高(或可選地，是增大還是減小)的信號。如果次級側(cè)變量是在所期望的范圍內(nèi)，則第二控制器可以不提供信號。
[0033]通過第一信號電容器的放電產(chǎn)生的第一極性變壓器信號的極性可能與通過第二信號電容器的放電產(chǎn)生的第二極性變壓器信號的極性相反。主控制器被配置為，如果接收到第一極性變壓器信號，則增加傳送到初級繞組的功率，而如果接收到第二極性變壓器信號，則減少傳送到初級繞組的功率。
[0034]主控制器被配置為電源的周期內(nèi)，以步進大小改變功率水平，其中，是以下其中之一:恒定的步進大?。粚τ诤愣ǖ募y波電壓，與絕對功率成比例的步進；如果接收到持續(xù)的功率升高或功率下降的變壓器信號，由擴大步進的算法確定的步進大小。
[0035]第二控制器可以被配置為，通過提供脈沖信號開關(guān)控制信號，使信號電容器部分放電，以提供多個變壓器信號。脈沖信號開關(guān)控制信號可以有確定數(shù)量的脈沖，已確定的接通持續(xù)時間和已確定的頻率，和/或可以有已確定的峰值放電電流和已確定的頻率。
[0036]第二控制器通過提供各自的脈沖信號的開關(guān)控制信號對第一信號電容器部分放電和對第二信號電容器部分放電，以提供多個變壓器信號。
[0037]信號電容器可以具有被耦合到次級繞組的第一端的第一極板。信號電容器可以具有被耦合到信號開關(guān)的第二極板。開關(guān)電源還可以包括充電開關(guān)。充電開關(guān)可以具有被耦合到輸出電容器的第一極板的第一端。充電開關(guān)可以具有被I禹合到信號電容器的第二極板的第二端。第二控制器可以被配置為根據(jù)次級變量來操作充電開關(guān)。
[0038]可以提供一種電池充電器，該電池充電器包括本申請所披露的任何開關(guān)電源。
[0039]可以提供一種計算機程序，當該程序在計算機上運行時，使得計算機配置任何裝置，包括開關(guān)電源，電路，控制器，轉(zhuǎn)換器，或本申請所披露的移動設(shè)備，或執(zhí)行本申請所披露的任何方法。該計算機程序可以是由軟件實現(xiàn)，并且計算機可以被認為是任何適當?shù)挠布?，包括?shù)字信號處理器，微控制器，在只讀存儲器(ROM)中的實施，可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)或電子可擦除可編程只讀存儲器(EEPR0M)，作為非限制性實例。該軟件可以是匯編程序。
[0040]該計算機程序可以被設(shè)置在計算機可讀介質(zhì)中，該計算機可讀介質(zhì)可以是物理的計算機可讀介質(zhì)，如光盤或存儲設(shè)備，或可體現(xiàn)為瞬態(tài)信號。這樣的瞬態(tài)信號可以是網(wǎng)絡(luò)下載，包括互聯(lián)網(wǎng)下載。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]以下將通過實例參照相應的附圖進一步描述本發(fā)明，在附圖中:
[0042]圖1a示出了使用初級側(cè)感應的開關(guān)電源的電路圖；
[0043]圖1b示出了使用次級側(cè)感應和使用光電耦合器從次級側(cè)發(fā)送信號到初級側(cè)的開關(guān)電源的電路圖；
[0044]圖2示出了在開關(guān)電源中發(fā)現(xiàn)的信號；
[0045]圖3a示出了使用初級側(cè)感應，并具有額外的第二控制器的開關(guān)電源的電路圖，當輸出電壓降到參考水平以下時，第二控制器通過使電容器放電到變壓器將I位信號從次級側(cè)傳送到初級側(cè)；
[0046]圖3b示出了圖3a中的開關(guān)電源的次級側(cè)的替代布置，其中電容器的極性是相反的；[0047]圖3c示出了圖3a中的開關(guān)電源的次級側(cè)的布置，其中提供具有相反極性的第二電容器，通過兩個電容器的放電，控制電容器功率升高和功率下降來傳送2位信號；
[0048]圖3d示出了圖3a中的開關(guān)電源的次級側(cè)的布置，其中電容器可以從輸出電容器被充電；
[0049]圖4示出了適用于圖3a中的開關(guān)電源的第二控制器封裝的電路圖；
[0050]圖5示出了圖3a的電源工作在輸入電壓為90V交流電和使用IOnF信號電容器時的信號圖；
[0051]圖6示出了圖3a的電源工作在輸入電壓為265V交流電和使用IOnF信號電容器的信號圖；
[0052]圖7示出了圖3a的電源工作在輸入電壓為90V交流電和使用IOOnF信號電容器的信號圖；
[0053]圖8示出了圖3a的電源工作在輸入電壓為265V交流電和使用IOOnF信號電容值的信號圖。
【具體實施方式】
[0054]有必要檢測在開關(guān)電源(SMPS)中要被調(diào)整的輸出變量，以確保該電源在可變負載條件下傳送所需的輸出電壓。本發(fā)明的一些實施例涉及開關(guān)電源，該電源使用次級側(cè)感應，并通過變壓器將反饋信息提供至初級側(cè)。
[0055]圖1示出了 SMPS電路的兩個實例。在圖1a的實例中，電源轉(zhuǎn)換器是通過監(jiān)控在變壓器的初級側(cè)(電源側(cè))獲得的信號來控制的。圖1b示出了另一個實例，在該實施例中，電源是通過監(jiān)控在變壓器的次級側(cè)(隔離電壓側(cè))獲得的信號來控制的。
[0056]圖1a中的開關(guān)電源IOOa包括變壓器102a和主控制器104a。
[0057]主控制器104a具有反饋輸入112a，漏極114a和源極116a，以及在初級側(cè)上的接地連接118a和電源連接120a。
[0058]變壓器具有初級繞組106a，輔助繞組108a和次級繞組110a。每個繞組106a、108a、IlOa具有第一端和第二端。
[0059]初級繞組106a的第一端被耦合到整流的電源122a，初級繞組106a的第二端被耦合到主控制器104a的漏極114a。初級繞組106a的第二端也被耦合到箝位電路107a，箝位電路107a可以用來抑制變壓器中的寄生振蕩和限制主控制器104a中的電源開關(guān)的漏極114a上的峰值電壓?？梢岳斫獾氖?，可以根據(jù)所需的性能提供箝位電路107的多種布置，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
[0060]輔助繞組108a的第一端被耦合到地，輔助繞組108a的第二端通過分壓器124a被耦合到主控制器104a的反饋輸入112a。輔助繞組108a的第二端還通過整流二極管126a被耦合到主控制器104a的電源電壓連接120a，從而從輔助繞組108a提供功率。主控制器104a的電源電壓連接120a被緩沖電容器128a緩沖。主控制器104a可以容忍一些從輔助繞組108a中抽出的電源中的變化。
[0061]主控制器104a的源極116a通過感應電阻器130a被稱合到地。
[0062]主控制器104a操作晶體管開關(guān)，也被稱為電源開關(guān)，晶體管開關(guān)根據(jù)分壓器124a上檢測到的電壓將源極116a耦合至漏極114a，而這又取決于在輔助繞組108a中感應到的信號。主控制器104a被配置為根據(jù)在反饋輸入112a檢測到的電壓，設(shè)定電源開關(guān)的開關(guān)頻率和/或初級沖程電流的大小。電源開關(guān)的開關(guān)頻率和初級沖程電流的大小與傳送給初級繞組的功率有關(guān)。如果在反饋輸入112a檢測到的電壓低于要求，主控制器104增加傳送給初級繞組108的功率。同樣地，如果檢測到的電壓高于要求，主控制器104減少傳送給初級繞組108a的功率。
[0063]在變壓器102a的次級側(cè)上，次級繞組IlOa與整流器串聯(lián)耦合，在本實例中該整流器是二極管130a。在本實例中，二極管130a的陽極直接連接到次級繞組110a。輸出電容器132a和預加載電阻器134a設(shè)置為與串聯(lián)連接的次級繞組IlOa和二極管130a并聯(lián)。
[0064]輸出電容器132a存儲電荷使輸出電壓平穩(wěn)。選擇輸出電容器132a的值使其具有適當大的電容，以提供低于系統(tǒng)所允許的最大電壓的紋波電壓。
[0065]初級側(cè)感應能夠滿足低成本的要求。但是，同時使用初級感應SMPS提供所需的瞬時響應可能是困難的。為了給從無負載條件到0.5A (USB電流水平)負載條件的負載步進提供良好的瞬時響應，電源應當提供下降不太多的輸出電壓。然而，當電源開關(guān)不切換時，使用初級感應的控制器可能無法確定輸出電壓。當電源轉(zhuǎn)換器在無負載條件下工作并且符合功耗低于IOmW的要求，電源開關(guān)必須在最低頻率下工作，通常低于500Hz。在這種情況下，主控制器104a在2ms或更長的時間段內(nèi)為“盲”(不接收信息)。由于盲段原因，0.5A負載步進使輸出電壓下降，直到在無負載狀態(tài)下的主控制器進入下一個周期，該0.5A負載步進是在不切換期間，通過將諸如帶有電量耗盡的電池的移動電話的設(shè)備連接到引入電源轉(zhuǎn)換器引起的。如果輸出電壓下降到低于充電水平的損失(USB標準指定的電壓為4.1V)，則電話停止請求加載電流。接著，電源的輸出電壓恢復到5V，因為電源輸出上無負載。接著，電話檢測到5V電源并嘗試吸引負載。這樣的周期重復而不對電池充電，因此可以是不可接受的。
[0066]為了提供所需的性能，輸出電容器134a需要是大的:通常大于lmF。大的輸出電容器可能尺寸太大不能滿足電源應用的小尺寸要求。在一些應用中，優(yōu)于5W/inch3的功率密度是可取的。增加電源IOOa的最小開關(guān)頻率可以實現(xiàn)使用較小的輸出電容器，但不利的后果是無負載的功耗增加。因此，在提供低無負載功耗和良好的瞬態(tài)響應之間，特別是對小型、低成本的初級感應轉(zhuǎn)換器，存在妥協(xié)。
[0067]初級側(cè)感應的一種替代方法是使用次級側(cè)感應調(diào)節(jié)SMPS。調(diào)節(jié)可以通過感應輸出變量，在變壓器的次級側(cè)將輸出變量與參考值進行比較以確定差分/誤差信號，并通過光電耦合器將誤差信號從次級側(cè)發(fā)送到初級側(cè)。在圖1b中給出了這種轉(zhuǎn)換器IOOb的實例。
[0068]在圖1b中，提供交流電源信號IOlb到電源濾波器102b，電源濾波器102b從到達的電源信號IOIb中過濾出由轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的開關(guān)動作產(chǎn)生的高頻率噪聲。轉(zhuǎn)換器功率信號103b被提供給橋式整流器104b，在本實例中，橋式整流器104b提供轉(zhuǎn)換器功率信號103b的全波整流。整流信號105b由橋式整流器104b提供給變壓器106b的初級繞組107b的第一端。變壓器106b的初級繞組107b的第二端通過開關(guān)的導電溝道被耦合到地。在本實例中，開關(guān)被設(shè)置為場效應晶體管110b，導電溝道為場效應晶體管IlOb的源極-漏極路徑。晶體管開關(guān)IlOb可以被稱為電源開關(guān)。初級繞組107b的第一端也通過電容器112b被耦合到地。電容112b的作用是使由交流電源提供的整流信號105b平穩(wěn)。
[0069]電源開關(guān)IlOb的柵極由反激式控制器114b控制，反激式控制器114b根據(jù)從光電率禹合器116b接收的規(guī)定輸入信號115b改變柵極電位。可以理解的是，光電稱合器116可以用于維持變壓器106b的初級側(cè)和次級側(cè)之間的電隔離。
[0070]光電耦合器116b具有初級側(cè)感應器117b，該初級側(cè)感應器117b將規(guī)定輸入信號115b提供給控制器114b。光電耦合器116b具有次級側(cè)發(fā)射器118，該次級側(cè)發(fā)射器118接收誤差信號11%。誤差信號119b是由次級側(cè)控制器120b確定的，次級側(cè)控制器120b從次級繞組108b接收反激式轉(zhuǎn)換器的輸出信號122b。誤差信號119可以是提供必要的信息以控制初級繞組107的信號或純粹是表示輸出信號122與所需值的不同的信號。
[0071]次級繞組108b的第一端被耦合到輸出二極管124b的一端，其被配置為允許常規(guī)的電流從次級繞組108b的第一端流走。輸出二極管124b的第二端被耦合到輸出電容126b(此輸出電容也可以被稱為ELCAP)的第一極板。輸出電容126b的第二極板被耦合到次級繞組108b的第二端和地。在輸出二極管124b和輸出電容126b的接合點提供輸出信號122b。
[0072]在一些應用中，根據(jù)消耗的功率，光電耦合器116b和次級側(cè)控制器120b的成本和元件數(shù)量可能是過于昂貴。在低功率適配器和LED驅(qū)動器市場更是如此。因此，需要提供一種不需要光電耦合器的開關(guān)電路。
[0073]圖2示出在不連續(xù)導通模式(DCM)中的反激式轉(zhuǎn)換器內(nèi)的多個信號的配置圖。在DCM或臨界導通模式(BCM)中，次級電路中的電流在次級沖程開始時為高，到次級沖程結(jié)束時逐漸減小到零。
[0074]提供次級感應電源減輕與提供更小的輸出電容126a有關(guān)的一些問題，并且消除或減少“盲”的期間。然而，從初級感應實施改變成使用光電耦合器提供反饋到初級側(cè)的次級感應實施是不可取的，原因是光電耦合器通信的實施成本以及由于光電耦合器導致的無負載功耗的增加。
[0075]為了進一步解釋開關(guān)電源的操作，圖2示出了完整的開關(guān)周期，包括三個階段；在初級沖程260之后是次級沖程262和振鈴時間264，振鈴時間也可以被稱為振鈴期間、死沖程或死亡期間。振鈴時間264在次級沖程262結(jié)束時開始，在下一個初級沖程260開始時結(jié)束。
[0076]開關(guān)電路的初級沖程260 (其也可稱為磁化期間，或“接通”期間)可以被認為是電源開關(guān)被閉合的瞬間和變壓器中最大磁化電流的瞬間之間的時間段?；蛘?，初級沖程260可以被認為是電源開關(guān)被閉合的瞬間和電源開關(guān)被打開(斷開)的時間之間的時間段。圖2示出了初級沖程260結(jié)束和次級沖程262開始之間的時間段的示意圖。在許多實際應用中，因為該時間段相對較短，所以可以被忽略?；蛘?，在一些示例性實例中，該時間段可能會被認為是初級沖程260的一部分。
[0077]次級沖程262 (也可稱為退磁期間，或“斷開”期間)可以被認為是磁能流入反激式轉(zhuǎn)換器的輸出直到變壓器中的磁化電流下降到零的時間段。
[0078]圖2中的頂部信號251是開關(guān)晶體管(電源開關(guān))的柵極處的電壓。柵極信號251在初級沖程(根據(jù)定義)期間為高電平。柵極信號251在開關(guān)周期的所有其他期間為低電平。在柵極信號251從低電平轉(zhuǎn)為高電平時，電流開始流過初級繞組與開關(guān)晶體管的導電溝道。
[0079]圖2中的第二個圖形示出了初級電流252。經(jīng)過由于主開關(guān)的漏極節(jié)點的放電導致的初級電流252的初始加壓后，初級電流252從低位線性傾斜上升，直到達到峰值，在圖2中被標識為Ipk-prim。
[0080]圖2中的第三個圖形示出了通過次級繞組側(cè)上的輸出二極管的電流的曲線253。可以看出，電流253是在初級沖程260期間為零。在初級沖程260結(jié)束時，初級繞組206在磁場中存儲的能量開始被轉(zhuǎn)移到次級繞組。在初級沖程結(jié)束和次級沖程開始之間的間隔內(nèi)，輸出電流253從零上升到峰值，簡稱為Ipk-sec。傳送到次級繞組的電流(通過輸出二極管測量)在次級沖程262中從峰值Ipk-sec減到零。
[0081]圖2中的第四個圖形示出了與初級繞組串聯(lián)連接的開關(guān)晶體管的漏極處的電壓。該電壓被稱為VSK254。當柵極信號251在初級沖程260中是高電平時，VSK254接近于零。
[0082]當柵極信號251降低時，Vs?254開始上升。當Vs?254經(jīng)過轉(zhuǎn)換器輸入電壓(在圖2中標識為256)時，次級沖程262開始。VSK254從零上升到輸入電壓電平的時間段，表示初級沖程260和次級沖程262之間的間隔。
[0083]V漏極254在次級沖程262開始時繼續(xù)上升。V漏極254達到峰值后開始振蕩，振蕩的幅度逐漸減小。最終，振蕩衰減到幅度可以忽略不計，Vsk254則有相對恒定的值直到次級沖程262結(jié)束。
[0084]次級沖程262 —結(jié)束，直到下一個初級沖程260，在Vfifi振蕩期間發(fā)生振鈴時間264。
[0085]對于反激式轉(zhuǎn)換器，輸出電流由下式給出:
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)電源(300)，其特征在于，包括: 變壓器(302 )，所述變壓器(302 )具有初級繞組(306，308 )和次級繞組(310)，所述次級繞組(310)具有第一端和第二端； 整流器(330)，所述整流器(330)具有輸入和輸出，所述輸入被耦合到所述次級繞組(310)的所述第一端； 輸出電容器(332),所述輸出電容器(332)具有第一極板和第二極板,所述第一極板被耦合到所述整流器(330)的所述輸出以及所述第二極板被耦合到所述次級繞組(310)的所述第二端： 與所述初級繞組(306)串聯(lián)耦合的電源開關(guān)，所述電源開關(guān)被配置成被耦合在整流器(322)的輸出和地之間； 與所述次級繞組(310)并聯(lián)的信號單元(338)，所述信號單元(310)包括信號電容器(340 )和信號開關(guān)(342 )，所述信號電容器(340 )和所述信號開關(guān)(342 )彼此串聯(lián)耦合； 第二控制器(336)，被配置為: 檢測所述次級繞組(310)處的次級側(cè)變量， 根據(jù)所述次級變量控制所述信號開關(guān)(342)，其中閉合信號開關(guān)(342)被配置為通過將所述信號電容器(340)連接到所述次級繞組(310)來產(chǎn)生變壓器信號； 主控制器(304)，被配置為: 從所述變壓器(302)的所述初級繞組(306)或初級側(cè)輔助繞組(308)接收所述變壓器信號，和 根據(jù)所述變壓器信號控制所述電源開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述閉合信號開關(guān)(342)被配置為通過所述信號電容器(340)放電到所述次級繞組(310)來產(chǎn)生所述變壓器信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述次級側(cè)變量表示在所述變壓器(302)的所述次級側(cè)的以下一個或多個:電壓，功率，或電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述主控制器(304)被配置為根據(jù)所述變壓器信號設(shè)置所述電源開關(guān)的開關(guān)頻率，初級沖程電流的峰值或所述電源開關(guān)的接通持續(xù)時間。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述第二控制器(348，348b，348c，348d)被配置為在所述開關(guān)電源(300)的第一周期的次級沖程和下一個周期的初級沖程之間的振鈴沖程期間的單個脈沖中，使所述信號電容器(340，340b )連接到所述次級繞組(310)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述第二控制器(348，348b，348c，348d)被配置為在所述開關(guān)電源(300)的第一周期的次級沖程和下一個周期的初級沖程之間的振鈴沖程期間的多個脈沖中，使所述信號電容器(340，340b)連接到所述次級繞組(310)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述變壓器信號包括以下至少一個:比閾值大或小的所述變壓器(302)的繞組(304，306，308)兩端的電壓的變化率，比所述變壓器(302)的繞組(304，306，308)的閾值低或高的電壓的變化，和振鈴頻率的變化。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，還包括二極管(346),所述二極管(346)跨接在所述信號開關(guān)(342)的兩端。
9.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述信號電容器(340b)被配置為在所述開關(guān)電源周期的次級沖程期間被充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述信號開關(guān)(342)為第一信號開關(guān)(342)和所述信號電容器(340)為第一信號電容器(340)，所述開關(guān)電源(300)還包括第二信號單兀(338b),所述第二信號單兀(338b)具有第二信號電容器(340b)和第二信號開關(guān)(342b)，其中所述第二信號電容器(340)的一端被直接耦合到所述整流器(330)的所述輸入，所述第一信號開關(guān)(342)的一端被直接耦合到所述整流器(330)的所述輸入，其中，所述第二控制器(336)被進一步配置為根據(jù)所述次級側(cè)變量來控制所述第二信號開關(guān)(342b)ο
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，通過使所述第一信號電容器(340)連接到所述次級繞組(310)產(chǎn)生的第一極性變壓器信號的極性與通過使所述第二信號電容器(340b)連接到所述次級繞組(310)產(chǎn)生的第二極性變壓器信號的極性相反，其中，所述主控制器(304)被配置為，如果接收到所述第一極性變壓器信號，則增加傳送到所述初級繞組(306)的功率，而如果接收到所述第二極性變壓器信號，則減少傳送到所述初級繞組的功率。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述主控制器(304)被配置為在電源的周期內(nèi)，以步進大小改變功率水平，其中，所述步進大小是以下其中之一:恒定的步進大小；對于恒定的紋波電壓，與絕對功率成比例的步進；如果接收到持續(xù)的功率升高或功率下降的變壓器信號，由擴大步進的算法確定的步進大小。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述第二控制器(348c )被配置為，·通過提供各自的脈沖信號開關(guān)控制信號，使所述第一信號電容器(340)部分放電和使所述第二信號電容器(340b)部分放電，以提供多個變壓器信號。
14.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的開關(guān)電源(300)，其特征在于，所述第二控制器(348，348b)被配置為通過提供脈沖信號開關(guān)控制信號，使所述信號電容器(340，340b)部分放電，以提供多個變壓器信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源，其特征在于，所述信號電容器(340)具有被耦合到所述次級繞組(310)的所述第一端的第一極板和被耦合到所述信號開關(guān)(342)的第二極板，所述開關(guān)電源還包括: 充電開關(guān)(343)，所述充電開關(guān)(343)具有被耦合到所述輸出電容器(332)的所述第一極板的第一端和被耦合到所述信號電容器(340)的所述第二極板的第二端； 其中，所述第二控制器(348d)被配置為根據(jù)所述次級變量操作所述充電開關(guān)(343)。
【文檔編號】H02M3/335GK103715901SQ201310170814
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】杰羅恩·克萊彭寧 申請人:Nxp股份有限公司