開關(guān)模式電源的制作方法
【專利說明】開關(guān)模式電源
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年3月3日提交的美國臨時申請第61/947，089號的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的各種實施例涉及開關(guān)模式電源(switching mode power supply，SMPS)，并且具體涉及一種用于SMPS的控制電路、SMPS自身、由SMPS供電并且包含該SMPS的設備、以及由該SMPS和該控制電路執(zhí)行的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]第一實施例涉及一種操作電源的方法，該電源具有變壓器、控制通過變壓器的初級側(cè)的電流的晶體管、以及用于控制晶體管的切換以在變壓器中生成電流脈沖的控制單元，該方法包括:
[0005]接收反饋?目號，以及
[0006]--基于反饋信號退出猝發(fā)模式(burst mode)并且進入正常模式(normal
mode):
[0007]——如果反饋信號超過第一閾值
[0008]一一或者如果反饋信號超過第二閾值達至少第一時間量并且如果反饋信號超過第三閾值，
[0009]一一其中第三閾值大于第二閾值，并且第一閾值大于第三閾值。
[0010]第二實施例涉及一種器件，包括:
[0011]——變壓器，
[0012]一一晶體管，其控制通過變壓器的初級側(cè)的電流，
[0013]一一控制單元，其用于控制晶體管的切換以在變壓器中生成電流脈沖，
[0014]一一其中控制單元被配置用于
[0015]——接收反饋信號，
[0016]一一基于反饋信號退出猝發(fā)模式并且進入正常模式:
[0017]——如果反饋信號超過第一閾值
[0018]一一或者如果反饋信號超過第二閾值達至少第一時間量并且如果反饋信號超過第三閾值，
[0019]—一其中第三閾值大于第二閾值，并且第一閾值大于第三閾值。
[0020]第三實施例涉及一種器件，包括:
[0021]——變壓器，
[0022]控制通過變壓器的初級側(cè)的電流的晶體管，
[0023]——用于控制晶體管的切換以在變壓器中生成電流脈沖的控制單元，
[0024]——其中控制單元包括:
[0025]—一用于接收反饋信號的裝置，
[0026]一一用于基于反饋信號退出猝發(fā)模式并且進入正常模式的裝置:
[0027]一一如果反饋信號超過第一閾值
[0028]一一或者如果反饋信號超過第二閾值達至少第一時間量并且如果反饋信號超過第三閾值，
[0029]—一其中第三閾值大于第二閾值以及第一閾值大于第三閾值。
[0030]第四實施例針對一種可以直接加載到數(shù)字處理設備的存儲器中的計算機程序產(chǎn)品，包括用于執(zhí)行以下步驟的軟件代碼部分:
[0031]——接收反饋信號，以及
[0032]一一基于反饋信號退出猝發(fā)模式并且進入正常模式:
[0033]——如果反饋信號超過第一閾值
[0034]一一或者如果反饋信號超過第二閾值達至少第一時間量并且如果反饋信號超過第三閾值，
[0035]—一其中第三閾值大于第二閾值，并且第一閾值大于第三閾值。
【附圖說明】
[0036]各種實施例通過參考附圖來示出和圖示。附圖用于圖示基本原理，所以僅僅對理解基本原理所需的各種方面進行了圖示。附圖未按比例繪制。在附圖中，相同的附圖標記表示類似的特征。
[0037]圖1示出了功率轉(zhuǎn)換器的示意性框圖；
[0038]圖2示出了包括多個信號以及從低電流到高電流的負載跳變(load-jump)的示例圖，所述負載跳變導致初級控制器的猝發(fā)模式結(jié)束并且進入正常模式；
[0039]圖3示出了包括多個信號以及小的負載跳變的備選圖，所述小負載跳變導致初級控制器的猝發(fā)模式結(jié)束并且進入正常模式；
[0040]圖4示出了可以在猝發(fā)模式控制中用于確定指示從猝發(fā)模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎ＤＪ降男盘柕氖纠赃壿嫛?br>【具體實施方式】
[0041]開關(guān)模式電源(SPMS)越來越多地用于許多家用應用和工業(yè)應用中。諸如電視機或者計算機顯示器等設備在多種狀態(tài)或者模式中的一種狀態(tài)或者模式下運行。例如，當不向設備供應電源時，在第一“關(guān)閉”模式下；當器件切換為開啟(switch on)并且運行正常時，在第二“開啟”模式下；以及當器件保持供電但是具有減少的功能和降低的功耗時，在稱為“待機模式”的第三模式下。例如，在設備為電視機的情況下，待機模式可以是例如如下模式:雖然電視機不顯示圖象或者產(chǎn)生聲音，但是在電視機中的特定電路可以保持供電，從而使得如果按下遙控器的“開啟”按鈕則電視機能夠返回至“開啟”模式。
[0042]可以通過向與晶體管串聯(lián)的變壓器的初級側(cè)提供穩(wěn)壓電源(regulated powersupply)來實施SMPS。變壓器的次級側(cè)連接至設備(也稱為“負載”)。晶體管的切換(通常是，但不排他地是，晶體管的切換斷開(switch off);所謂的“回掃(fly-back)”操作)引起通過變壓器的電流產(chǎn)生變化，導致在變壓器的次級側(cè)上的輸出功率。變壓器的次級側(cè)可以經(jīng)由平滑電路連接至需要供電的設備。每單位時間的平均開關(guān)操作次數(shù)、以及在每次開關(guān)操作中引起的在晶體管中流動的電流，一起確定傳送至設備的平均功率。與借由線性穩(wěn)壓器構(gòu)造的常規(guī)電源相比，SMPS的主要優(yōu)點在于其在全負載下的高效率。
[0043]然而，當負載降低并且開關(guān)周期保持相同時，SMPS的效率極大地降低，這是由于功率損耗幾乎完全歸因于開關(guān)損耗，開關(guān)損耗又幾乎完全與晶體管執(zhí)行的開關(guān)操作的次數(shù)成正比。已知的解決該問題的一個方案是隨著負載下降而減少每單位時間的開關(guān)操作次數(shù)，使得開關(guān)操作平均次數(shù)對于供應負載是足夠的。由于減少了開關(guān)操作次數(shù)，所以開關(guān)損耗隨著負載減少而降低。
[0044]存在多種已知的用于控制開關(guān)操作的定時的方法。一種方案是:無論器件是在高功率模式下運行還是在低功率模式下運行，都將切換操作的頻率維持在相同的值，但是在低功率模式下是為了中斷開關(guān)操作。由此，在該“猝發(fā)模式”下，存在由其中完全沒有功率脈沖的時段(per1d)分隔開的高頻率功率脈沖的“猝發(fā)”(“幀”)。所傳送的平均功率由此取決于針對其傳送了猝發(fā)的SMPS的操作的比例。
[0045]US 7，394，669 B2特別地涉及SMPS，并且允許僅僅通過包含來自該SMPS的負載信息的反饋信號來確定猝發(fā)模式的占空比和頻率。兩個閾值之差給出了滯后，該滯后消除高頻率猝發(fā)。US 7，394，669 B2以引用的方式并入本文。
[0046]圖1示出了功率轉(zhuǎn)換器的示意性框圖。在圖的左面，接收到AC電壓供應VAC。通常，VAC可以在85V至270V之間的范圍內(nèi)。VAC由整流器101整流，然后傳至平滑電容器102。由整流器101供應的DC電壓被饋送至變壓器103的初級繞組104的一個輸入。初級繞組104與晶體管106串聯(lián)連接。晶體管106可以是可以用于功率轉(zhuǎn)換器中的任何電子開關(guān)元件。在圖1中示出的示例中，晶體管106是η溝道M0SFET，其中MOSFET的漏極連接至初級繞組104，并且MOSFET的源極經(jīng)由電阻器107連接至接地。
[0047]圖1也示出了初級控制器108，其包括正常模式控制109、猝發(fā)模式控制110、開關(guān)111和PWM控制112 (PWM:脈沖寬度調(diào)制)。MOSFET的柵極由初級控制器108的輸出⑶(柵極驅(qū)動器)控制，該輸出⑶由PWM控制112控制。MOSFET的源極連接至輸入CS(電流傳感)，該CS供應至PWM控制112。經(jīng)由輸入CS，感測流過電阻器107的電流。
[0048]變壓器103的二次繞組105經(jīng)由二極管113連接至提供DC電壓輸出Vout的輸出。該輸出經(jīng)由電容器114進一步連接至接地。DC電壓輸出Vout也被饋送至補償網(wǎng)絡115，饋送至補償網(wǎng)絡115的還有由電壓源116供應的參考電壓信號Vref。補償網(wǎng)絡115的輸出信號被供應至光耦合器117的