相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

根據(jù)專利合作條約(pct)第8條，本申請(qǐng)要求于2015年4月6日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)no.14/679,848的優(yōu)先權(quán)，該非臨時(shí)申請(qǐng)要求于2014年11月14日提交的名稱為“powerconvertercontrollerwithstabilitycompensation(具有穩(wěn)定性補(bǔ)償?shù)墓β兽D(zhuǎn)換器控制器)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/080,147的權(quán)益，上述申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

背景

1.領(lǐng)域

本公開(kāi)大體上涉及功率轉(zhuǎn)換，更具體地，涉及具有穩(wěn)定性補(bǔ)償?shù)墓β兽D(zhuǎn)換器控制器。

2.相關(guān)技術(shù)描述

諸如手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等的許多電子設(shè)備使用直流(dc)功率運(yùn)行。傳統(tǒng)的壁式插座通常輸送高壓交流(ac)功率，該高壓ac功率需要被轉(zhuǎn)換成直流功率以便由大多數(shù)電子設(shè)備用作電源。開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器由于它們效率高、尺寸小且重量輕而通常用于將高壓ac功率轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓dc功率。開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器通過(guò)使功率開(kāi)關(guān)在一個(gè)或多個(gè)切換周期內(nèi)周期性地進(jìn)行切換來(lái)產(chǎn)生輸出。

開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器可以采用控制器來(lái)調(diào)節(jié)輸送到電氣設(shè)備諸如電池的輸出功率，該電氣設(shè)備通常被稱為負(fù)載。控制器通過(guò)響應(yīng)于代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出的反饋信號(hào)控制功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)調(diào)節(jié)到負(fù)載的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器可以使用通/斷控制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的輸出。在典型的通/斷控制技術(shù)中，控制器針對(duì)每個(gè)切換周期通過(guò)在前一切換周期結(jié)束時(shí)將反饋信號(hào)與閾值進(jìn)行比較來(lái)決定是允許還是禁止功率開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)。例如，如果在前一切換周期結(jié)束時(shí)反饋信號(hào)小于閾值，則控制器可以使功率開(kāi)關(guān)在下一切換周期內(nèi)導(dǎo)通(即，可以啟動(dòng)切換活動(dòng))。

開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器通常包括輸出電容器以平滑輸出電壓中的紋波。輸出電容器可以具有與其相關(guān)聯(lián)的可以被稱為等效串聯(lián)電阻(esr)的電阻。在控制器使用通/斷控制技術(shù)并且輸出電容器具有小esr的一些情況下，反饋信號(hào)可能無(wú)法足夠快地對(duì)能量從輸入到輸出的傳遞做出反應(yīng)。例如，在切換周期中關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)之后，反饋信號(hào)可能無(wú)法足夠快地越過(guò)閾值，使得功率開(kāi)關(guān)在前一切換活動(dòng)之后過(guò)快地導(dǎo)通。這可能引起切換活動(dòng)的集聚(grouping)，并導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定運(yùn)行。

另外，在一些情況下，噪聲可能耦合到反饋信號(hào)，使得控制器可能無(wú)法準(zhǔn)確地檢測(cè)到反饋信號(hào)越過(guò)閾值的時(shí)間。因此，控制器可能會(huì)不合時(shí)宜地(mistime)開(kāi)始功率開(kāi)關(guān)的切換，這可能會(huì)引起功率轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

參考以下附圖描述非限制性和非窮舉性的實(shí)施方案，其中，除非另有說(shuō)明，否則貫穿各視圖相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件。

圖1是示出了根據(jù)各實(shí)施例的利用補(bǔ)償電路的示例功率轉(zhuǎn)換器的功能框圖。

圖2是示出了根據(jù)各實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)、同步整流器控制信號(hào)以及補(bǔ)償信號(hào)的示例波形的圖。

圖3a是根據(jù)各實(shí)施例的示例補(bǔ)償電路的功能框圖。

圖3b是根據(jù)各實(shí)施例的示例反饋參考電路的功能框圖。

圖3c是根據(jù)各實(shí)施例的另一示例反饋參考電路的功能框圖。

圖4a是示出了根據(jù)各實(shí)施例的無(wú)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)、同步整流器控制信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例波形的圖。

圖4b是示出了根據(jù)各實(shí)施例的有補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)、同步整流器控制信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示例波形的圖。

圖5是示出了根據(jù)各實(shí)施例的利用補(bǔ)償電路的另一示例功率轉(zhuǎn)換器的功能框圖。

圖6是示出了根據(jù)各實(shí)施例的另一示例補(bǔ)償電路和另一示例反饋參考電路的功能框圖。

貫穿附圖的若干視圖，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記指示對(duì)應(yīng)的部件。技術(shù)人員將理解的是，附圖中的元件是為了簡(jiǎn)潔和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸可能相對(duì)于其他元件被夸大，以有助于提高對(duì)本公開(kāi)的各實(shí)施方案的理解。而且，通常不描繪在商業(yè)上可行的實(shí)施方案中有用或必要的常見(jiàn)但容易理解的元件，以便于較少地妨礙對(duì)本公開(kāi)的這些不同實(shí)施方案的觀察。

具體實(shí)施方式

圖1示出了一個(gè)利用補(bǔ)償電路的示例功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器100是通/斷功率轉(zhuǎn)換器。在示出的實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器100是使用通/斷控制方案來(lái)調(diào)節(jié)輸出量uo126(例如，輸出電壓、輸出電流或者輸出電壓和輸出電流兩者的組合)的開(kāi)關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。具體地，功率轉(zhuǎn)換器100包括同步整流電路114，并且該功率轉(zhuǎn)換器被配置為反激式功率轉(zhuǎn)換器。如進(jìn)一步示出的，功率轉(zhuǎn)換器100還包括被耦接以接收代表輸出量uo126的信號(hào)并且控制功率轉(zhuǎn)換器100的電路的控制器132。功率轉(zhuǎn)換器100在輸入處接收未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電壓vin102，以產(chǎn)生到電負(fù)載120的輸出電壓vo122和輸出電流io124。輸入電壓vin102可以是經(jīng)整流且經(jīng)濾波的ac電壓。如所示出的，輸入電壓vin102參考也被稱為輸入回線(return，回路線、返回)的初級(jí)地103，并且輸出電壓vout122參考也被稱為輸出回線的次級(jí)地121。在其他實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器100可以具有不止一個(gè)輸出。

如圖1進(jìn)一步所示，控制器132包括初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134，以控制功率轉(zhuǎn)換器100的電路將輸出電壓vo122調(diào)節(jié)在期望的電壓電平。在一個(gè)實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器100可以在啟動(dòng)時(shí)段之后將輸出電壓vo120調(diào)節(jié)到期望的電壓電平。啟動(dòng)時(shí)段可以是從向功率轉(zhuǎn)換器100引入輸入電壓vin102開(kāi)始直到初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134開(kāi)始運(yùn)行以調(diào)節(jié)輸出電壓vo122的時(shí)間段。在示例功率轉(zhuǎn)換器100中，輸出電容器c1118耦接到輸出處以平滑輸出電壓vo122中的紋波。與輸出電容器c1118串聯(lián)的是電阻器r1117，該電阻器表示輸出電容器c1118的等效串聯(lián)電阻(esr)。

圖1中還包括能量傳遞元件t1108，其被示出為具有初級(jí)繞組110和次級(jí)繞組112的耦合電感器。能量傳遞元件t1108被耦接以將能量從初級(jí)繞組110傳遞到次級(jí)繞組112。此外，能量傳遞元件t1108提供功率轉(zhuǎn)換器100的初級(jí)側(cè)上的電路與功率轉(zhuǎn)換器100的次級(jí)側(cè)上的電路之間的電流隔離。換言之，施加在功率轉(zhuǎn)換器100的初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)之間的dc電壓將產(chǎn)生基本上零電流。

電耦接到初級(jí)繞組110的電路可以被稱為功率轉(zhuǎn)換器100的初級(jí)側(cè)。類似地，電耦接到次級(jí)繞組112的電路可以被稱為功率轉(zhuǎn)換器100的次級(jí)側(cè)。在所描繪的實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)s1156在初級(jí)繞組110處耦接到能量傳遞元件108，并且在輸入回線103處耦接到功率轉(zhuǎn)換器100的輸入。功率開(kāi)關(guān)s1156可以是金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)、雙極結(jié)型晶體管(bjt)等。如所示出的，初級(jí)控制器136耦接到初級(jí)側(cè)的電路部件，諸如功率開(kāi)關(guān)s1156。次級(jí)控制器134耦接到次級(jí)側(cè)上的電路，諸如同步整流電路114、次級(jí)繞組112以及其他電路部件。在運(yùn)行中，初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134控制功率轉(zhuǎn)換器100的電路(例如，開(kāi)關(guān)器件s1156和同步整流電路114)，以控制通過(guò)能量傳遞元件t1108從功率轉(zhuǎn)換器100的輸入到輸出的能量傳遞。

箝位電路106耦接在能量傳遞元件t1108的初級(jí)繞組110上，并且耦接到功率轉(zhuǎn)換器100的輸入。箝位電路106運(yùn)行以箝制(clamp)由來(lái)自初級(jí)繞組110的漏電感在功率開(kāi)關(guān)s1156上所造成的任何關(guān)斷尖峰(spike)。

初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134可以包括在集成電路中。在一個(gè)實(shí)施例中，初級(jí)控制器136包括在第一集成電路管芯(die，晶片)中，次級(jí)控制器134包括在第二集成電路管芯中，第一集成電路管芯和第二集成電路管芯均布置在集成電路封裝件中。在一個(gè)實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)s1156可以以單片或混合結(jié)構(gòu)包括在還包括初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134的集成電路封裝件中。在一個(gè)實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)s1156布置在還包括初級(jí)控制器136的第一集成電路管芯上，并且次級(jí)控制器134包括在第二集成電路管芯中。在另一實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)s1156布置在第一集成電路管芯上，初級(jí)控制器136包括在第二集成電路管芯中，并且次級(jí)控制器134包括在第三集成電路管芯中。包括初級(jí)控制器136的管芯可以與包括次級(jí)控制器134的管芯電流隔離。相應(yīng)地，初級(jí)控制器136可以與次級(jí)控制器134電流隔離。

雖然初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134彼此電流隔離，但是初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134可以彼此通信。具體地，次級(jí)控制器134可以通過(guò)經(jīng)由磁耦合通信鏈路(圖1中未示出)提供信號(hào)與初級(jí)控制器136通信。在一個(gè)實(shí)施例中，初級(jí)控制器136和次級(jí)控制器134之間的通信鏈路可以使用包含在集成電路封裝件的引線框架中的電流隔離導(dǎo)電回路來(lái)實(shí)現(xiàn)?？商娲?，次級(jí)控制器134可以通過(guò)光耦合器或耦合電感器向初級(jí)控制器136提供信號(hào)。

在示出的實(shí)施例中，次級(jí)控制器134向初級(jí)控制器136發(fā)送使能信號(hào)uen148。初級(jí)控制器136響應(yīng)于使能信號(hào)uen148控制功率開(kāi)關(guān)s1156的狀態(tài)。例如，根據(jù)由初級(jí)控制器136響應(yīng)于使能信號(hào)uen148生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)udr154，功率開(kāi)關(guān)s1156可以在導(dǎo)通(on)狀態(tài)(例如，作為閉合的開(kāi)關(guān))或關(guān)斷(off)狀態(tài)(例如，作為斷開(kāi)的開(kāi)關(guān))下運(yùn)行。功率開(kāi)關(guān)s1156從關(guān)斷狀態(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可以被稱為切換活動(dòng)。在運(yùn)行中，初級(jí)控制器136控制通過(guò)功率開(kāi)關(guān)s1156和初級(jí)繞組110的電流。

當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，通過(guò)初級(jí)繞組110的電流使存儲(chǔ)在能量傳遞元件t1108中的能量增加。在初級(jí)繞組110上形成(develop)具有第一極性的初級(jí)繞組電壓。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在次級(jí)繞組112上形成具有與初級(jí)繞組電壓相反極性的次級(jí)繞組電壓。當(dāng)次級(jí)繞組112的同名端(dottedend)處的電壓小于另一端處的電壓時(shí)，同步整流電路114可以充當(dāng)開(kāi)路。

初級(jí)控制器136可以在通過(guò)初級(jí)繞組110的電流達(dá)到電流限度——其在一個(gè)實(shí)施例中為固定限度——時(shí)將功率開(kāi)關(guān)s1156從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到關(guān)斷狀態(tài)，從而阻斷電流通過(guò)功率開(kāi)關(guān)s1156。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變到關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，次級(jí)繞組112的同名端處的電壓變得大于另一端處的電壓，并且允許能量傳遞到輸出電容器c1118，從而向電負(fù)載120提供功率。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)次級(jí)繞組112的同名端處的電壓變得大于另一端處的電壓時(shí)，次級(jí)控制器134可以控制同步整流電路114充當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)(即用以傳導(dǎo)電流)，使得對(duì)輸出電容器c1118進(jìn)行充電。

在所描繪的實(shí)施例中，次級(jí)控制器134包括sr控制電路142，以生成控制信號(hào)usr152控制同步整流電路114。如所示出的，同步整流電路114耦接到在功率轉(zhuǎn)換器100的次級(jí)側(cè)上的次級(jí)繞組112。在示出的實(shí)施例中，同步整流電路114包括由來(lái)自sr控制電路142的控制信號(hào)usr152控制的開(kāi)關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)是柵極耦合到控制信號(hào)usr152的mosfet。該開(kāi)關(guān)可以根據(jù)控制信號(hào)usr152在導(dǎo)通狀態(tài)(即，開(kāi)關(guān)接通)或關(guān)斷狀態(tài)(即，開(kāi)關(guān)斷開(kāi))下運(yùn)行。當(dāng)同步整流電路114的開(kāi)關(guān)通過(guò)控制信號(hào)usr152接通時(shí)，該開(kāi)關(guān)可以傳導(dǎo)電流。在示出的實(shí)施例中，同步整流電路114包括二極管，該二極管可以是分立部件，或者可以與示出的開(kāi)關(guān)包括在同一部件中(例如為mosfet的體二極管)。

次級(jí)控制器134還包括被耦接以接收反饋信號(hào)ufb130和補(bǔ)償信號(hào)ucomp146的反饋參考電路140。反饋信號(hào)ufb130代表功率轉(zhuǎn)換器100的輸出量uo126。輸出量uo156可以包括輸出電壓vo120和/或輸出電流io118。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)電路128被耦接以感測(cè)輸出量uo126并且響應(yīng)于輸出量156生成反饋信號(hào)ufb130。反饋信號(hào)ufb130可以被稱為輸出感測(cè)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)電路128包括被耦接到功率轉(zhuǎn)換器100輸出的電阻分壓器，以生成作為代表輸出電壓vo120的按比例縮小電壓的反饋信號(hào)ufb130。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)電路128布置在與次級(jí)控制器134相同的集成電路管芯上。

在所描繪的實(shí)施例中，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146通過(guò)被耦接以接收控制信號(hào)usr152的補(bǔ)償電路138生成。具體地，補(bǔ)償電路138響應(yīng)于控制信號(hào)usr152輸出補(bǔ)償信號(hào)ucomp146。在一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償電路138可以在控制器132內(nèi)。在另一實(shí)施例中，補(bǔ)償電路138可以在控制器132外。

在運(yùn)行中，反饋參考電路140將反饋信號(hào)ufb130與反饋閾值(圖1中未示出)進(jìn)行比較，并且基于該比較將使能信號(hào)uen148設(shè)置為兩個(gè)邏輯電平(邏輯高或邏輯低)中之一，以便通過(guò)初級(jí)控制器136控制功率開(kāi)關(guān)s1156的切換。例如，如果反饋信號(hào)ufb130小于反饋閾值，這可以指示出輸出量uo126在期望電平以下，則反饋參考電路140可以將使能信號(hào)uen148設(shè)置為邏輯高，以指示初級(jí)控制器136應(yīng)當(dāng)將功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài)，使得更多能量可以存儲(chǔ)在初級(jí)繞組110中并且然后可以在功率開(kāi)關(guān)s1156下次轉(zhuǎn)變到關(guān)斷狀態(tài)期間被傳遞至功率轉(zhuǎn)換器100的輸出，這將使輸出量uo126增加。相比之下，如果反饋信號(hào)ufb130大于反饋閾值，這可以指示出輸出量uo126在期望電平以上，則反饋參考電路140可以將使能信號(hào)uen148設(shè)置為邏輯低，以指示初級(jí)控制器136應(yīng)當(dāng)使功率開(kāi)關(guān)s1156保持在關(guān)斷狀態(tài)，使得不再有更多的能量存儲(chǔ)在初級(jí)繞組110中，并且其不再被輸送到功率轉(zhuǎn)換器100的輸出，這將使輸出量uo126減小。以此方式，控制器132將模擬信號(hào)(反饋信號(hào)ufb130)轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號(hào)(驅(qū)動(dòng)信號(hào)udr154)，以決定是否使功率開(kāi)關(guān)s1156在導(dǎo)通狀態(tài)下運(yùn)行。在示出的實(shí)施例中，在功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變到關(guān)斷狀態(tài)之后的閾值時(shí)段——也被稱為延遲(hold-off，推遲、拖延)時(shí)段——內(nèi)，反饋參考電路140不對(duì)反饋信號(hào)ufb130做出響應(yīng)。也就是說(shuō)，反饋參考電路140在延遲時(shí)段期間不改變使能信號(hào)uen148的邏輯電平。

功率轉(zhuǎn)換器100可以在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行，這對(duì)于較重負(fù)載下的運(yùn)行可能是常見(jiàn)的。在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行的顯著特征是，同步整流電路114的開(kāi)關(guān)通常在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間期間(即，在功率開(kāi)關(guān)s1156處于關(guān)斷狀態(tài)的全部時(shí)間期間)被接通。在較輕的負(fù)載下，功率轉(zhuǎn)換器100通常在斷續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行，其區(qū)別在于，同步整流電路114的開(kāi)關(guān)一般在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間的部分時(shí)間內(nèi)接通。

在一些情況下，如果使用具有小esr的電容器作為輸出電容器c1118以減少損耗，則輸出量uo126(因此反饋信號(hào)ufb130)可能無(wú)法足夠快地對(duì)由同步整流電路114在連續(xù)傳導(dǎo)模式下產(chǎn)生的變化做出反應(yīng)。例如，當(dāng)同步整流電路114的開(kāi)關(guān)在功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變到關(guān)斷狀態(tài)之后被接通時(shí)，反饋信號(hào)ufb130可能無(wú)法足夠快地在延遲時(shí)段結(jié)束時(shí)上升為越過(guò)反饋閾值。這可能導(dǎo)致延遲時(shí)段一結(jié)束，次級(jí)控制器134就命令初級(jí)控制器136(通過(guò)將使能信號(hào)uen148設(shè)置為邏輯電平中之一)將功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài)。因此，功率開(kāi)關(guān)s1156可以切換到導(dǎo)通狀態(tài)，但是通過(guò)這樣做可能會(huì)在前一切換活動(dòng)之后過(guò)快地啟動(dòng)新的切換活動(dòng)。這可能會(huì)引起驅(qū)動(dòng)信號(hào)udr154的其中具有切換活動(dòng)的若干時(shí)段后面將跟隨沒(méi)有切換活動(dòng)的時(shí)段的集聚脈沖圖案，并且因此引起功率轉(zhuǎn)換器100的不穩(wěn)定運(yùn)行。

另外，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器100在斷續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行時(shí)，輸出電壓vo122(因此反饋信號(hào)ufb130)以較低的斜率下降。當(dāng)噪聲耦合到反饋信號(hào)ufb130時(shí)，反饋參考電路140內(nèi)的比較器可能無(wú)法準(zhǔn)確地檢測(cè)到反饋信號(hào)ufb130達(dá)到反饋閾值的時(shí)間。因此，反饋參考電路140可能會(huì)不合時(shí)宜地使使能信號(hào)uen148轉(zhuǎn)變到適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖?，從而?dǎo)致功率轉(zhuǎn)換器100不穩(wěn)定。通過(guò)使用可以是具有雙斜率的分段線性波形的補(bǔ)償信號(hào)ucomp146，反饋參考電路140可以更改反饋信號(hào)ufb130或反饋閾值，以減輕連續(xù)傳導(dǎo)模式下切換活動(dòng)的集聚，以及減輕斷續(xù)傳導(dǎo)模式下使能信號(hào)uen148的不合時(shí)宜轉(zhuǎn)變。換言之，反饋參考電路134使用補(bǔ)償信號(hào)ucomp146維持功率轉(zhuǎn)換器100的穩(wěn)定運(yùn)行。在另一實(shí)施例中，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146是指數(shù)波形。

圖2示出了與圖1的控制器相關(guān)聯(lián)的各種信號(hào)的示例波形。波形210代表使能信號(hào)uen148，波形220代表驅(qū)動(dòng)信號(hào)udr154，波形230代表控制信號(hào)usr230，以及波形240代表補(bǔ)償信號(hào)ucomp146。每當(dāng)波形210被設(shè)置為邏輯高脈沖時(shí)，指示新的切換活動(dòng)應(yīng)當(dāng)開(kāi)始(即，功率開(kāi)關(guān)s1156應(yīng)轉(zhuǎn)變到導(dǎo)通狀態(tài))，波形220轉(zhuǎn)變到邏輯高電平，這指示功率開(kāi)關(guān)s1156處于導(dǎo)通狀態(tài)。波形220保持在邏輯高電平，直到初級(jí)繞組110中的電流達(dá)到初級(jí)電流閾值。波形220處于邏輯高電平的時(shí)間段可以被稱為功率開(kāi)關(guān)s1156的導(dǎo)通時(shí)間。一旦初級(jí)繞組110中的電流達(dá)到初級(jí)電流閾值，波形220就下降至邏輯低，并且功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)，波形230轉(zhuǎn)變至邏輯高電平，指示同步整流電路114的開(kāi)關(guān)接通。波形230保持在邏輯高電平，直到波形220轉(zhuǎn)變至指示新的切換活動(dòng)開(kāi)始的邏輯高電平，或者存儲(chǔ)在初級(jí)繞組110中的所有能量被轉(zhuǎn)移到功率轉(zhuǎn)換器100的輸出。

波形240是分段線性波形，其以在波形230轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺邥r(shí)處于第一電平th1242開(kāi)始，并以斜率m1下降直至達(dá)到第二電平th2244。之后，波形240以斜率m2下降直至達(dá)到零。斜率m2在幅度上小于斜率m1。在時(shí)間t1與t2之間的波形210、220、230以及240示出了控制器132處于斷續(xù)傳導(dǎo)模式下的運(yùn)行。因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)換器100在間斷傳導(dǎo)模式下運(yùn)行，所以波形230在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間的一部分內(nèi)處于邏輯高。時(shí)間段t1250對(duì)應(yīng)于波形240從第一電平th1242下降至第二電平th2244的時(shí)間，并且時(shí)間段t2252對(duì)應(yīng)于波形從第二電平th2244下降至零的時(shí)間。在時(shí)間t2與t3之間的波形210、220、230以及240示出了控制器132在連續(xù)傳導(dǎo)模式下的運(yùn)行。因?yàn)楣β兽D(zhuǎn)換器100在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行，所以波形230在功率開(kāi)關(guān)s1156的整個(gè)關(guān)斷時(shí)間內(nèi)處于邏輯高。在這種情況下，波形240首先以斜率m1從第一電平th1242下降至在第二電平th2244以上的電平，然后在波形220轉(zhuǎn)變到邏輯高時(shí)變?yōu)榱?。時(shí)間t3與t4之間的波形210、220、230以及240示出了控制器132在斷續(xù)傳導(dǎo)模式下的運(yùn)行，因此與時(shí)間t1和t2之間的那些波形非常類似。然而，在時(shí)間t3與t4之間，功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間較短，使得波形240首先在時(shí)間段t1250以斜率m1從第一電平th1242下降至第二電平th2244，之后以斜率m2下降至在零以上的電平，然后在波形220轉(zhuǎn)變至邏輯高時(shí)變?yōu)榱恪?/p>

圖3a示出了示例補(bǔ)償電路的功能框圖，該示例補(bǔ)償電路包括單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器302、電壓源314、電容器320、電流源322和330、比較器308以及邏輯電路335。電壓源314在一端耦接到輸出回線121，并在另一端利用開(kāi)關(guān)s2316耦接到電容器320。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器302被耦接以接收控制信號(hào)usr152并輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)312。具體地，響應(yīng)于控制信號(hào)usr152轉(zhuǎn)變?yōu)橹甘就秸麟娐?14應(yīng)接通的邏輯電平中之一，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器輸出邏輯高脈沖。開(kāi)關(guān)s2316被耦接以接收開(kāi)關(guān)信號(hào)312。信號(hào)312被耦接以由開(kāi)關(guān)s2316接收，并且控制開(kāi)關(guān)s2316的狀態(tài)。例如，開(kāi)關(guān)s2316可以根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)312在導(dǎo)通狀態(tài)(即接通)或關(guān)斷狀態(tài)(即斷開(kāi))下運(yùn)行。當(dāng)開(kāi)關(guān)s2316通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)312接通時(shí)，電壓源314向電容器320提供代表第一電平th1244的電壓vth1。換言之，電容器320被充電至電壓vth1。

電流源322和330分別通過(guò)開(kāi)關(guān)s3324和s4328耦接至電容器320。當(dāng)開(kāi)關(guān)s3324接通時(shí)，電流源322使電容器320以電流i1進(jìn)行放電。當(dāng)開(kāi)關(guān)s4328接通時(shí)，電流源330使電容器320以電流i2進(jìn)行放電。開(kāi)關(guān)s3324和s4328被耦接以接收邏輯電路335的輸出326和332。

電容器320上的電壓表示補(bǔ)償信號(hào)ucomp146。比較器308耦接至電容器320以接收補(bǔ)償信號(hào)ucomp146，并將補(bǔ)償信號(hào)ucomp146與代表第二電平th2244的電壓vth2310進(jìn)行比較?；谠摫容^，比較器308的輸出被設(shè)置為邏輯電平中之一。邏輯電路包括與門304和與門306。與門304被耦接以接收比較器308的輸出和開(kāi)關(guān)信號(hào)312的反相輸出。與門306的輸出326控制開(kāi)關(guān)s3324的狀態(tài)。與門304被耦接以接收開(kāi)關(guān)信號(hào)312的反相輸出和比較器308的反相輸出。與門304的輸出332控制開(kāi)關(guān)s4328的狀態(tài)。

在運(yùn)行中，當(dāng)控制信號(hào)usr152轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺邥r(shí)，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器302輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)312的邏輯高脈沖，使得開(kāi)關(guān)s2316接通。當(dāng)開(kāi)關(guān)信號(hào)312為邏輯高時(shí)，邏輯電路335的輸出326和332被設(shè)置為邏輯電平中之一，使得開(kāi)關(guān)s3324和s4328處于關(guān)斷狀態(tài)。因此，電容器320通過(guò)電壓源314充電到電壓vth1。開(kāi)關(guān)信號(hào)312一返回到邏輯低，開(kāi)關(guān)s2316就斷開(kāi)。輸出326轉(zhuǎn)變?yōu)槭归_(kāi)關(guān)s3324接通的邏輯電平。輸出332仍然處于使開(kāi)關(guān)s4328保持在關(guān)斷狀態(tài)的邏輯電平，這是因?yàn)楫?dāng)電容器320上的電壓大于電壓vth2310時(shí)，比較器308的輸出被設(shè)置為邏輯低。在開(kāi)關(guān)s3324接通的情況下，電流源322開(kāi)始使電容器320以電流i1進(jìn)行放電。也就是說(shuō)，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146以等于電流i1除以電容器320的電容cc的斜率——其可以對(duì)應(yīng)于斜率m1——下降。當(dāng)電容器320上的電壓達(dá)到電壓vth2310時(shí)，比較器308的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺?，使輸?26轉(zhuǎn)變?yōu)閷㈤_(kāi)關(guān)s3324斷開(kāi)的邏輯電平。同時(shí)，比較器308的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺呤馆敵?32轉(zhuǎn)變?yōu)閷㈤_(kāi)關(guān)s4328接通的邏輯電平。在開(kāi)關(guān)s4328接通的情況下，電流源330使電容器320以電流i2進(jìn)行放電。也就是說(shuō)，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146以等于電流i2除以電容器320的電容cc的斜率——其可以對(duì)應(yīng)于斜率m2——下降。在示出的實(shí)施例中，電流i1大于電流i2，使得斜率m1在幅度上大于斜率m2。

圖3b示出了示例反饋參考電路。在所描繪的實(shí)施例中，反饋參考電路140包括求和塊(summationblock)340和比較器350。在一個(gè)實(shí)施例中，比較器350是導(dǎo)通-關(guān)斷反饋比較器。求和塊340被耦接以接收補(bǔ)償信號(hào)ucomp146和反饋信號(hào)ufb130。求和塊340將補(bǔ)償信號(hào)ucomp146加至反饋信號(hào)ufb130，并將產(chǎn)生的信號(hào)——其可以被稱為經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)或經(jīng)補(bǔ)償?shù)妮敵龈袦y(cè)信號(hào)——提供給比較器350的負(fù)輸入端子。在圖3b的實(shí)施例中，經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)代表在輸出電容在充電的時(shí)間的至少部分期間高于功率轉(zhuǎn)換器100的期望輸出電壓的輸出。比較器350的正輸入端子被耦接以接收代表輸出量uo126的期望電平的參考信號(hào)uref。比較器350被配置為輸出指示經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)與參考信號(hào)uref的比較結(jié)果的比較結(jié)果信號(hào)?；趨⒖夹盘?hào)uref與經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)之間的比較，比較器350將使能信號(hào)uen148設(shè)置為邏輯電平中之一。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)與功率轉(zhuǎn)換器100的期望輸出電壓之間的差隨時(shí)間(intime，在時(shí)間上)不斷減小。在一個(gè)實(shí)施例中，該差隨時(shí)間基本上線性地減小。在另一實(shí)施例中，該差隨時(shí)間基本上呈指數(shù)地減小。

圖3c示出了另一示例反饋參考電路。在該實(shí)施例中，反饋參考電路140包括減法塊30和與圖3b所示的相同的比較器。減法塊360被耦接以接收補(bǔ)償信號(hào)ucomp146和參考信號(hào)uref。減法塊360從參考信號(hào)uref減去補(bǔ)償信號(hào)ucomp146，并將產(chǎn)生的信號(hào)——其可以稱為經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)——提供給比較器350的正輸入端子。在圖3c的實(shí)施例中，經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)代表低于功率轉(zhuǎn)換器100的期望輸出電壓的輸出。比較器350的負(fù)輸入端子被耦接以接收反饋信號(hào)ufb130。比較器350被配置為將經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)與反饋信號(hào)ufb130進(jìn)行比較并輸出比較結(jié)果信號(hào)?；诜答佇盘?hào)ufb130與經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)之間的比較，比較器350將使能信號(hào)uen148設(shè)置為邏輯電平中之一。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋信號(hào)ufb130與經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)之間的差隨時(shí)間不斷減小。在一個(gè)實(shí)施例中，該差隨時(shí)間基本上線性地減小。在另一實(shí)施例中，該差隨時(shí)間基本上呈指數(shù)地減小。在一個(gè)實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器100包括通信電路，以將比較結(jié)果信號(hào)傳送到功率轉(zhuǎn)換器100的初級(jí)側(cè)，其中通信電路包括光耦合器或信號(hào)變壓器。

圖4a示出了例示當(dāng)未將補(bǔ)償信號(hào)提供給反饋參考電路時(shí)圖1中的控制器的運(yùn)行的示例波形。波形430代表反饋信號(hào)ufb130，波形452代表控制信號(hào)usr152，以及波形454代表驅(qū)動(dòng)信號(hào)udr154。時(shí)段td460對(duì)應(yīng)于其間反饋參考電路140不對(duì)反饋信號(hào)ufb130做出響應(yīng)的延遲時(shí)段。電平uref432代表參考信號(hào)uref。在時(shí)間t1與t2之間的時(shí)間段示出了在功率轉(zhuǎn)換器100于斷續(xù)傳導(dǎo)模式下運(yùn)行的情況下反饋信號(hào)ufb130和控制信號(hào)usr152在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間期間如何變化。當(dāng)波形452處于邏輯高并且因此同步整流電路114的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，由于存儲(chǔ)在初級(jí)繞組110中的能量被傳遞到功率轉(zhuǎn)換器100的輸出，波形430增加。波形430在時(shí)段td460結(jié)束時(shí)上升到電平uref432以上，并且因此功率開(kāi)關(guān)s1156保持在關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)波形452切換到指示同步整流電路114的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的邏輯低時(shí)，波形430開(kāi)始下降。當(dāng)波形430達(dá)到電平uref432時(shí)，波形454轉(zhuǎn)變?yōu)橹甘竟β书_(kāi)關(guān)s1156接通的邏輯高。波形430繼續(xù)下降，直到波形454轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷汀@使波形452轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺?，從而開(kāi)始功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間。然而，這一次，波形432不會(huì)在時(shí)段td460結(jié)束時(shí)上升到電平uref430以上。波形454在時(shí)段td460于時(shí)間t3處結(jié)束時(shí)切換回邏輯高，從而開(kāi)始新的切換活動(dòng)，該新的切換活動(dòng)可能在前一切換活動(dòng)之后過(guò)快地到來(lái)。波形430、452和454在時(shí)間t4與t5之間示出了相同的表現(xiàn)，其中波形430在時(shí)段td460結(jié)束時(shí)未上升到電平uref432以上，并且使得波形454切換到邏輯高，從而在前一切換活動(dòng)之后僅經(jīng)過(guò)時(shí)段td460就開(kāi)始新的切換活動(dòng)。如前所述，這可能是輸出電容器c1118的esr較小并且因此防止反饋信號(hào)ufb130足夠快地上升到參考電平以上的結(jié)果。因此，若干切換活動(dòng)周期可能會(huì)集聚在一起，使得具有切換活動(dòng)的短時(shí)段被沒(méi)有切換活動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)段(stretch)分開(kāi)，這可能導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換器100的不穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4b示出了例示當(dāng)將補(bǔ)償信號(hào)提供給反饋參考電路時(shí)圖1中的控制器的運(yùn)行的示例波形。圖4b中的波形ufb_comp430代表經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)，該經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)是補(bǔ)償信號(hào)ucomp146與反饋信號(hào)ufb130之和。在示出的實(shí)施例中，反饋信號(hào)ufb130的變化相對(duì)于補(bǔ)償信號(hào)ucomp146的幅度微乎其微。照此，除了向上偏移之外，經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)與補(bǔ)償信號(hào)ucomp146類似。在添加補(bǔ)償信號(hào)ucomp146的情況下，在時(shí)間t6與時(shí)間t7之間的時(shí)間段以及時(shí)間t7與時(shí)間t8之間的時(shí)間段期間——這例示了功率轉(zhuǎn)換器100在連續(xù)傳導(dǎo)模式下的運(yùn)行，如波形430所示的經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)ufb_comp在時(shí)段td460結(jié)束時(shí)超過(guò)電平uref432。在這種情況下，新的切換活動(dòng)直到波形430下降到電平uref430之后才開(kāi)始，這導(dǎo)致切換活動(dòng)被充分地間隔開(kāi)。這有助于避免切換活動(dòng)的集聚，從而保持功率轉(zhuǎn)換器100的穩(wěn)定運(yùn)行。

在一個(gè)實(shí)施例(例如圖3c)中，在反饋信號(hào)ufb130與經(jīng)補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘?hào)之間的差在由輸出電容器c1118開(kāi)始充電所觸發(fā)的時(shí)段td具有的幅度高于在時(shí)段td460之后的幅度。在一個(gè)實(shí)施例(例如圖3b)中，在經(jīng)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?hào)與功率轉(zhuǎn)換器100的期望輸出電壓uref432之間的差在由輸出電容器c1118開(kāi)始充電所觸發(fā)的時(shí)段td460具有的幅度高于時(shí)段td460之后的幅度。在一個(gè)實(shí)施例中，該差具有用于補(bǔ)償輸出電容器c1118的充電的幅度和持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)段td460延長(zhǎng)到輸出電容器c1118的充電結(jié)束以后。在一個(gè)實(shí)施例中，該差在第一時(shí)間段內(nèi)以第一基本上線性的斜率隨時(shí)間減小，并且在第一時(shí)間段之后以第二基本上線性的斜率隨時(shí)間減小。第一基本上線性的斜率具有的每單位時(shí)間減小量可以大于第二基本上線性的斜率的每單位時(shí)間減小量。

圖5示出了利用補(bǔ)償電路的另一示例功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。除了補(bǔ)償電路138被耦接以響應(yīng)于接收到代表從次級(jí)繞組112流向功率轉(zhuǎn)換器的輸出的電流is116的感測(cè)信號(hào)150而輸出補(bǔ)償信號(hào)ucomp146之外，圖5中示出的功率轉(zhuǎn)換器與圖1的功率轉(zhuǎn)換器100類似。由于當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)電流is116基本上為零，在功率開(kāi)關(guān)s1156的導(dǎo)通時(shí)間期間，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146也為零。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)并且初級(jí)繞組110開(kāi)始將能量傳遞到次級(jí)繞組112時(shí)，電流is116和補(bǔ)償信號(hào)ucomp146都變?yōu)榉橇?。補(bǔ)償信號(hào)ucomp146在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間結(jié)束之前或者在功率開(kāi)關(guān)s1156的下一導(dǎo)通時(shí)間開(kāi)始之前再次下降至零。換言之，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146僅在功率開(kāi)關(guān)s1156的關(guān)斷時(shí)間期間內(nèi)為非零。

圖6示出了用于圖5中例示的補(bǔ)償電路的示例電路原理圖。在所描繪的實(shí)施例中，僅示出了反饋參考電路140和功率轉(zhuǎn)換器100的次級(jí)側(cè)。圖6中的補(bǔ)償電路138位于控制器132外，并且包括電阻器r2、電阻器r3、二極管d1、二極管d2、二極管d3以及電容器c2。反饋參考電路140被耦接以通過(guò)感測(cè)電阻器rs接收反饋信號(hào)ufb130，該感測(cè)電阻器rs耦接在比較器350的負(fù)端子與功率轉(zhuǎn)換器100的輸出之間。如所示出的，電容器c2的一端耦接到二極管d1的陰極端子，且另一端耦接到二極管d2的陰極端子。二極管d1和d2的陽(yáng)極端子分別耦接到功率轉(zhuǎn)換器100的輸出和輸出回線121。電阻器r2跨二極管d1的陰極端子和輸出回線121耦接。二極管d3在一端耦接到二極管d2的陰極端子，并在另一端利用電阻器r3耦接到補(bǔ)償電路138的輸出。

在運(yùn)行中，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)s1156處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流is116和電容器c2上的電壓都為零。當(dāng)電流is116在功率開(kāi)關(guān)s1156斷開(kāi)后上升到該電流的非零峰值水平時(shí)，二極管d2變?yōu)榉聪蚱?。電容器c2用通過(guò)二極管d1、d3和電阻器r3的電流is116的一部分充電到一定電壓電平，使得二極管d1變?yōu)榉聪蚱?，并且電流is115的一部分不再進(jìn)入補(bǔ)償電路138。這時(shí)，補(bǔ)償信號(hào)ucomp146達(dá)到初始非零電平。自此，電容器c2通過(guò)電阻器r2、r3和二極管d2、d3向比較器350的負(fù)輸入端子放電，使得補(bǔ)償信號(hào)ucomp146從初始電平呈指數(shù)地下降。以這種方式產(chǎn)生的補(bǔ)償信號(hào)ucomp146與圖2中所示的補(bǔ)償信號(hào)ucomp146不同(呈指數(shù)地下降對(duì)比以分段線性方式下降)，但是對(duì)反饋參考電路140具有類似的影響，并因此可以用作可替代的補(bǔ)償信號(hào)，以有助于避免在連續(xù)傳導(dǎo)模式下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)周期的集聚。