用于为功率系统提供稳定控制的系统与方法

专利名称：用于为功率系统提供稳定控制的系统与方法
用于为功率系统提供稳定控制的系统与方法駄领^本发明涉及集成电路。更具体而言，本发明可应用到用于控制电源的 设备。根据各种实施例，本发明提供了各种功率控制方案，以提高系统稳定性和性能。仅作为示例，本发明可用于包括通电复位(power-on res改) 和欠电压闭锁(under voltage lockout)电路的开关模式功率变换系统中。 将会意识到，本发明具有很宽的应用范围。狗京忟不.功率变换器(power convoter)被广泛用于各种应用中，例如向便携 式消费者电子设备提供功率。功率变换器可将电功率从一种形式变换成另 —种形式。比如，电功率被从交流(AC)变换成直流(DC),从DC变 换成AC,从AC变换成AC,或者从DC变换成DC。此外，功率变换器 可将功率从一个电压电平变换成另一个电压电平。通过将功率变换成所需的形式和/或电压，各种设备可以被适当地供电。过去，已经开发了各种类型的功率变换器。例如，线性调节器 (regulator)传统上被用于功率变换器。线性调节器是基于工作在其"线 性区域"中的有源器件(例如双极结晶体管、场效应晶体管或真空管)或 工作在其击穿区域中的无源器件(例如齐纳二极管)的电压调节器。调节器件像可变电阻器那样工作。虽然线性调节器已被使用了多年，但它们的 功率效率对于便携式电子设备来说常常不够。例如，由于功率效率较低，线性调节器常常浪费大量的能量，并且对于便携式设备来说生成过多的热随着集成电路的出现，开关模式电源被发明了出来，并被用于各种应 用。开关模式电源一般是用开关调节器实现的，该开关调节器是迅速接通 和切断负载电流以稳定输出电压的内部控制电路。对于某些应用，开关模式电源使用脉宽调制(PWM)或脉冲频率调制(PEM)机制。这些机制通 常是用包括各种保护组件的开关模式控制器实现的。一般来说，各种类型的电源由通电复位(POR)和欠电压闭锁 (UVLO)电路控制。例如，POR/UVLO电路被用于在通电和断电转变期 间使电子系统保持在"复位"模式中。此外，POR和UVLO电路有时用于 电源电压(一般在几伏到几十伏范围内)处于无效状态时。当集成电路初始化时(例如当加电时)，过程通常开始于集成电路的 电源电压被接通。在此过程期间，电源电压将在存在一定量的源阻抗或源 电流的情况下从零上升到工作电源电压。在达到工作电源电压之前，集成 电路无法正确工作。 一般来说，该电压下的集成电路处于未定义和/或无效 状态中。例如，当集成电路处于未定义状态中时，集成电路不应当工作； 在未定义状态中工作可能会给集成电路造成损害。因而，如上所述，希望在集成电路处于未定义和/或无效状态中(例如 由于电源电压不足)时防止其工作。为了禁止集成电路工作在未定义状态 中，集成电路通常被置于复位模式中，这可由UVLO电路来完成。除了在集成电路处于未定义和域无效状态中时防止其工作之外，常常 还希望确保在集成电路完全开始工作之前集成电路的各种组件被正确地初 始化。通常，POR/UVLO电路被用于监视集成电路的各个节点处的电压， 以确定各种组件是否被正确初始化(例如这些组件是否达到其阈值电压电 平)。基于所监视的电压，POR/UVLO生成启用和/或禁用各种组件和/或 集成电路的控制信号。在过去，POR/UVLO电路被广泛用于各种功率系统。POR/UVLO功 率控制的传统技术已被开发出来，以使POR/UVLO电路更加高效和可 靠。不幸的是，这些传统技术常常是不够的。因此，希望拥有用于功率控制系统的改进系统和方法。发明内容本发明涉及集成电路。更具体而言，本发明可应用到用于控制电源的 设备。根据各种实施例，本发明提供了各种功率控制方案，以提高系统稳定性和性能。仅作为示例，本发明可用于包括通电复位和欠电压闭锁电路 的开关模式功率变换系统中。将会意识到，本发明具有很宽的应用范围。在某些实施例中，本发明是利用通电复位(FOR)和欠电压闭锁 (UVLO)电路实现的。例如，根据本发明的某些POR/UVLO电路被用作 开关式功率变换控制器的部件，而开关式功率变换控制器可用于初始化集成的脉宽调制(PWM)电路。在特定实施例中，根据本发明的 3POR/UVLO电路利用定时器件来防止不希望发生的控制信号的反复切换， 这种不希望发生的反复切换常常发生工作中的功率系统处于轻负载到重负 载的转变时。根据一个实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的装置。该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能可由第一 输入电压表征。该装置还包括控制组件，该控制组件被配置为至少基于与 第一输入电压相关联的信息生成第一控制信号。该装置还包括用于发送第 —控制信号的输出端。此外，该装置包括耦合到控制组件的定时组件。控 制组件还被配置为至少处理与第一输入电压在第一时间的第一值和第一参 考电压相关联的信息，并至少基于与第一电压和第一参考电压相关联的信 息生成第二控制信号。定时组件被配置为接收第二控制信号，并且响应于 第二控制信号，在一段时间的延迟之后生成第三控制信号。控制组件还被 配置为接收第三控制信号，并且响应于第三控制信号，处理与第一输入电 压在第二时间的第二值和第一参考电压相关联的信息，并至少基于与第一 电压和第一参考电压相关联的信息生成第一控制信号。第一控制信号能够 使得功率系统的一个或多个组件被关断。根据另一实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的装置。该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能可由第一 电压表征。该装置还包括控制组件，该控制组件被配置为基于第一电压生 成控制信号。控制信号能够使得功率系统的一个或多个组件被接通或关 断。控制组件还被配置为将第一电压与第一参考电压和第二参考电压相比 较。第一参考电压低于第二参考电压。该装置还包括用于发送控制信号的 输出端。此外，该装置还包括被配置为提供延迟时间的定时器。如果第一电压上升到高于第二参考电压，则控制组件生成接通信号。如果第一电压 在第一时间下降到低于第一参考电压，则定时器启动。如果第一电压在第 二时间低于第一参考电压，则控制组件生成关断信号。例如，第二时间等 于第一时间之后再经过延迟时间。根据另一实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的方法。该方法包括用于提供第一参考电压和第二参考电压的步 骤。第一参考电压低于第二参考电压。该方法还包括用于确定与功率系统 的负载状况相关联的电压的步骤。该方法还包括用于在该电压上升到高于 第二参考电压的情况下提供第一信号的步骤。第一信号能够使得功率系统 的一个或多个组件被接通。该方法还包括用于在该电压在第一时间下降到 低于第一参考电压的情况下启动定时器的歩骤。此外，该方法包括用于在 该电压在第二时间低于第一参考电压的情况下提供第二信号的步骤。第二 时间比第一时间迟预定量的时间。例如，第二信号能够使得功率系统的一 个或多个组件被关断。根据另一实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的方法。该方法包括用于接收由第一输入电压表征的电能的步 骤。该方法还包括用于提供第一参考电压和第二参考电压的步骤。该方法 还包括用于利用控制组件至少处理与第一输入电压在第一时间的第一值和 第一参考电压相关联的信息的步骤。比如，控制组件被配置为生成第一控 制信号。该方法还包括用于至少基于与第一电压和第一参考电压相关联的 信息生成第二控制信号的步骤。此外，该方法包括用于向定时组件发送第 二控制信号的歩骤。此外，该方法包括用于在一段时间的延迟之后利用定 时组件向控制组件发送第三控制信号的步骤。此外，该方法包括用于利用 控制组件处理与第一输入电压在第二时间的第二值和第一参考电压相关联 的信息的步骤。此外，该方法包括用于至少基于与第一电压和第一参考电 压相关联的信息生成第一控制信号的步骤。第一控制信号能够使得功率系 统的一个或多个组件被关断。将会意识到，本发明提供了优于传统技术的各种优点。根据一个实施 例，本发明提供了与传统技术相比能量效率更高的解决方案。例如，本发明减少了电源的接通和关断状态之间的转变次数。更具体而言，本发明的 实施例减少了由于功率系统中的毛刺引起的接通和关断之间的不希望发生 的转变的次数。根据某个实施例，本发明提供了很大的功率控制窗口和巨 大的灵活性。例如，在确定电源的各种状态时，使用了不止一个阈值电压 阈值。此外，将会意识到，本发明的各种实施例与传统系统是兼容的，并 且易于利用传统系统实现。还有其他益处。参考下面的详细描述和附图，可以更全面地意识到本发明的各种额外 的目的、特征和优点。


图1是示出传统功率系统的简化图。图2是示出用于功率系统中的传统POR/UVLO电路的简化图。图3是示出POR/UVLO电路的操作的简化时序图。图4是示出传统POR/UVLO电路的操作的简化时序图。图5是示出根据本发明实施例的POR/UVLO电路的简化图。图6是示出根据本发明实施例的功率控制组件的操作的简化流程图。图7是示出根据本发明实施例的控制系统的简化图。图8是示出根据本发明实施例的控制系统的操作的简化时序图。
具体实施方式
本发明涉及集成电路。更具体而言，本发明可应用到用于控制电源的 设备。根据各种实施例，本发明提供了各种功率控制方案，以提高系统稳 定性和性能。仅作为示例，本发明可用于包括通电复位和欠电压闭锁电路 的开关模式功率变换系统中。将会意识到，本发明具有很宽的应用范围。如上所述，通电复位(POR)和欠电压闭锁(UVLO)电路被广泛用 于功率系统。一般来说，POMJVLO电路的工作特性与各种参数(例如阻 抗级别、功率输入等等)相关。图1是示出传统功率系统的简化图。传统的功率系统100包括AC电 源102,它被整流器103整流，并通过电阻器101 (即通常所称的启动电阻器)向PWM控制器电路110供电。电阻器101是启动PWM信号发生 器112所必需的。同时，电阻器101通常是PWM信号发生器U2工作期 间能量效率严重低下的原因，因为电阻器101 —般来说由很大的阻抗值 (高达几兆欧姆)表征。例如，在电阻器101的两个端子之间，节点106 和节点107之间的电压电势的差很大。比如，节点106处的电压可以是 370伏DC,而节点107处的VDD电压却低至12伏DC。因而，功率系统 的连续工作期间由电阻器101弓應的大电压降导致了严重能量损耗，尤其 在功率系统l冊工作在轻负载或无负载状况下时更是如此。除了能量效率 低下之外，电P且器101的值较大还导致了提供给PWM发生器112的源电 流较低(例如低至几十微安)。因此，希望拥有具有低静态电流消耗的 POR/UVLO电路。图2是示出用于功率系统中的传统POR/UVLO电路的简化图。 POMJVLO电路200基于其输入电压和参考电压UVLO(OFF)和 UVLO(ON)接通或关断。例如，UVLO(OFF)和UVLO(ON)之间的滞后电压 防止了电源电压VDD (例如图1中的节点107处的电压)在通电/断电序 列期间不稳定。比如，在启动过程期间，当电容器120 (如图1所示)通 过电P且器101 (如图l所示)被充电到UVLO(OFF)电压电平时，功率系统 被接通。在此期间，POR/UVLO电路200的输出201受开关202和203控制。 例如，当在节点204处VDD电压斜线上升到UVLO(OFF)时，两个开关都 被接通，其结果是POR输出205从0变为1。比如，当VDD电压下降时 (例如在断电过程期间)，开关202和203被关断，这使得POR输出205 从T变为"0"。在某些应用中，POMJVLO电路200的输出201可被用于控制高到低 电压调节器(例如区间低电压组件的一部分)。例如，当节点204处的电 压下降到低于阈值电压UVLO(ON)时，POR输出205较低，这就禁用了高 到低调节器。POR输出205取决于VDD电压、UVLO(ON)电压和UVLO(OFF)电 压。基于图2所示的图，UVLO(ON)电压可由下式表示。<formula>formula see original document page 12</formula> (等式1)在等式1中，电压代表开关202的电压，Vdz2代表二扱管213的 电压，Vm项代表二极管212的电压。类似地，UVLO(OFF)电压可由下式表示。<formula>formula see original document page 12</formula> (等式2)在等式2中，F乾M电压代表开关202的电压，Voz2代表二极管213的 电压，VjH项代表二极管212的电压，VDZi项代表二极管211的电压。图3是示出POR/UVLO电路的操作的简化时序图。如图3所示，当 VDDH电压上升到高于UVLO(OFF)电压时，POR输出从0变为1;当 VDDH电压下降到低于UVLO(ON)电压时，POR电压从1变为0。如图2所示的传统POR/UVLO电路在防止功率系统在各种状况下的 损坏方面是有效的。不幸的是，这种传统的POR/UVLO电路常常是效率 低下且不稳定的。例如，功率系统的暂时性电源电压波动可能导致 POR/UVLO电路发送复位信号到功率系统，从而使得功率系统关断并重 启。比如，当功率系统经历系统负载从轻到重的转变时，就会发生电源电 压的突然暂时性下降。—般来说，当功率系统的负载较轻时，电源电压(即VDD电压)接 近UVLO(ON)。当功率系统上的负载骤然增大时，电源电压通常会暂时下 降。一般来说，电源电压的电压下降是由于有限环路带宽以及次级侧和辅 助侧之间的变压器耦合(例如见图1中的耦合140)引起的，所述耦合向 3PWM控制器(例如图1中的PWM控制器110)提供能量。通常，负载转 变的越重，电源电压下降越大。在某些场合下，当负载转变足够重时，电 源电压将会下降到低于UVLO(ON)电压，从而使得系统重启。图4是示出传统POR/UVLO电路的操作的简化时序图。从图4可见， 负载的骤变将会导致不希望发生的UVLO过程。例如，在^负载突然增 大。由于负载的突增，VDD电压电平在ti急剧下降。在t2, VDD电压电 平下降到低于阈值电压电平UVLO(ON),使得POR/UVLO电路在12停止 PWM切换。但是，VDD电压电平的下降只是暂时性的。如图所示，在 t2,响应于负载增大，电源稳定地斜线上升到VDD电压。在t3, VDD电压增大到高于阚值电压电平UVLO(OEF)的电压电平，从而使得 P01/UVLO电路重新启动PWM切换。虽然POR/UVLO电路被设计来防止功率系统在电源电路的工作参数 突变时受到损坏，但是对于上述场景来说停止PWM切换一般是不希望发 生的。例如，VDD电压的下降只是暂时性的，从而停止PWM切换是不必 要的，并且也是不希望发生的。例如，在t2和t3之间，PWM切换保持停 止，尽管VD3D没有低到足以有理由停止PWM切换。此外，在不希望发 生时停止PWM切换使得功率系统稳定度降低，并且会容易由于小毛刺 (gliteh)而重启。将会意识到，本发明的某些实施例提供了用于控制功率系统的稳定且 高效的方法和系统。例如，本发明的特定实施例涉及用于通过减少和/或消 除不希望发生的关断功率系统来提髙功率系统的系统稳定性的技术。在特定实施例中，本发明提供了一种POR/UVLO电路，其包括用于 减少和/或消除不希望发生的关断系统的机制。图5是示出根据本发明实施 例的POR/UVLO电路的简化图。该图只是示例，它不应该不适当地限制 权利要求的范围。本领域的普通技术人员将会认识到许多变化、替换和修 改。如图5所示，控制系统500包括但不限于以下组件-1. 电压输入501;2. 电压传感器502;3. 电压调节器503-4. 电压比较器553;5. 参考电压554;6. 定时器552;7. 开关512、 513和514;以及8. AVDD组件。与传统的POR/UVLO电路一样，控制系统500能够基于一个或多个 输入电压使得功率系统的各种组件被接通或关断。如图5所示，控制系统 500包括POR/UVLO电路510。 POR/UVLO电路510是控制系统500的一部分，并且包括电压输入501、开关512、 513和514,以及POR输出 5卯。现返回控制系统500,它包括连接到比较器553的定时器552。例 如，定时器552是延迟定时器，它在比较器553的输出被提供给 POR/UVLO电路510以确定是否要发送断电信号之前延迟该输出。取决于 应用，定时器552可以以各种方式实现。仅作为示例，定时器552可由 RC滤波器实现，该RC滤波器的定时特性基于电阻器和电容器的值。此 外，定时器552可以利用诸如锁存器、振荡器等其他装置实现。在特定实施例中，本发明利用定时器电路来实现定时器552。将会意 识到，与RC定时器相比，定时器电路占用的芯片面积较小，并且能够生 成由不同属性表征的时间延迟。例如，根据本发明特定实施例的定时器电 路被实现在很小的芯片面积内。如图5所示，3POR/UVLO电路510可以由锁存器结构和两个阈值电压 表征，这两个阈值电压是UVLO(OFF)和UVLO(ON)阈值电压。 H)R/UVLO电路510具有电压输入501,该电压输入501在端子VDDH 504处与电源电耦合。例如，UVLO(OFF)电压与端子VDDH 504处的电压 相关联。取决于应用，POR/UVLO电路510可接收其他信号输入。例如， 不同的输入信号被用于控制UVLO(ON)电压。POR输出5卯被提供给电压 调节器503,电压调节器503进而又将低电压电源信号提供给AVDD组件 550。除了低电压电源信号之外，AVDD组件550还接收来自VDDH传感 器502的信号。例如，VDDH传感器502基于具体应用提供经縮放的 VDDH信号。VDDH传感器502可以以各种方式实现。例如，VDDH传感器由电阻 器分压器实现，该电P且器分压器可以与POR/UVLO电路510相结合。来 自VDDH传感器502的经縮放的VDDH信号被提供给AVDD组件的比较 器553。除了来自VDDH传感器502的经缩放的VDDH信号之外，比较器 还接收来自参考电压输入554的参考电压。比如，参考电压可根据具体应 用来调整。比较器553将参考电压与经縮放的VDDH信号相比较，并向定时器 552生成比较器输出信号。除了其他功能外，定时器552还能够在预定时间内防止比较器输出信号反跳。例如，如果经縮放的VDDH信号在预定时 间中持续低于参考电压，则定时器552的输出使得POR/UVLO电路510改 变状态，从而使POR输出590从1变为0。另一方面，如果经缩放的 VDDH信号低于参考电压的时间不足预定时间，则定时器552的输出不会 使H)MJVLO电路510改变状态。将会意识到，基于具体应用，该预定 时间可以调整。一般来说，该预定时间足够长以防止由于暂时性的系统毛 刺而导致不希望发生的关断系统，但又不会太长而阻碍了功率系统的正确 工作。将会意识到，控制系统500可被实现为能够适于利用传统功率系统来 实现。例如，控制系统500结合图1所示的功率系统100实现。为了进一步示出本发明的操作，给出了流程图。图6是示出根据本发 明实施例的功率控制组件的操作的简化流程图。该图只是示例，可以被更 改和修改，而不应当不适当地限制权利要求的范围。例如，图6中所示的 各种步骤可被添加、去除、替换、重新安排、重复、重叠和/或部分重叠。 仅作为示例，流程图600示出了用于为功率系统提供控制的控制系统500 的操作。例如，功率系统在各个方面与功率系统100类似。在步骤601,功率系统被设为启动状态。 一般来说，在功率系统接收 来自一个或多个电源的功率输入之前，各种组件应当被关断，以防止这些 组件受到损坏。例如，控制系统500发送指示POR=0的信号，该信号从 而使得各种组件(例如PWM切换组件等等)被关断。在步骤602,功率系统被接通。根据各种实施例，当连接到功率系统 的电源被接通时，功率系统接通。为了确保功率系统及其组件的正确工 作，在确定功率系统处的功率电平稳定工作之前，功率系统不接通其所有 组件。例如，在来自电源的功率被提供给功率系统的PWM切换组件之 前，控制系统500确定功率系统是否正常工作。在步骤603，控制系统确定电源电压是否达到工作阈值。根据实施 例，控制系统将VDD电源电压与预定的阈值电压电平UVLO(OFF)相比 较。如果VDD电源电压高于UVLO(OFF)电压，则控制系统进行到步骤 604。如上所述，UVLO(OFF)电压是措示电源电压是否足以允许功率系统正确工作的阈值电压。取决于应用，UVLO(OFF)电压可基于具体需要而被 修改。另一方面，如果VDD电源电压低于UVLO(OFF)电压，则控制系统 在预定的时间段之后重复步骤603。在步骤604,控制系统生成信号以接通功率系统。在特定应用中，控 制系统提供指示POR4的信号，以使功率系统能够进行PWM切换，从而 接通功率系统的各种组件。在歩骤605，控制系统确定电源电压是否已下降到低于阈值电压。在 —个实施例中，阈值电压是UVLO(ON)电压。仅作为示例，控制系统一直 实时地监视电源电压电平。如果VDD电源电压低于UVLO(ON)电压，则 控制系统进行到歩骤605。如上所述，UVLO(ON)电压是指示电源电压是 否太低以至于有理由关断功率系统的阈值电压。取决于应用，UVLO(ON) 电压可基于具体霈要而被修改。另一方面，如果VDD电源电压高于 UVL(XON)电压，则控制系统在预定的时间段之后进行到步骤604。在步骤606,控制系统确定在经过预定时间之后电源电压是否低于 UVLO(ON)阈值。例如，图5中的定时器552使得控制系统在发送用于关 断功率系统的控制信号之前等待预定时间。在特定实施例中，在预定时间 之后，控制系统将电源电压与UVLO(ON)电压相比较。如果VDD电源电 压低于UVLO(ON)电压，则控制系统进行到步骤601 (即关断并复位功率 系统)。另一方面，如果VDD电源电压高于UVLO(ON)电压，则控制系 统进行到步骤604。图7是示出根据本发明实施例的控制系统的简化图。该图只是示例， 而不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将会认识 到许多变化、替换和修改。如图7所示，除其他组件外，控制系统700还包括以下组件1. 齐纳二极管701和703;2. 二极管702;3. 电P且器705、 706、 708和715;4. 开关704、 707和709;5. 反相器710;6. 电压调节器71h7. 参考电压7W;8. 比较器713;以及9. 定时器712。比如，控制系统700的工作方式基本上与控制系统500相同。根据某 些实施例，控制系统700与传统的功率系统(例如图1的功率系统100) 兼容。将会意识到，可以利用各种类型的组件灵活地实现控制系统700。 例如，开关704、 707和709在某些应用中是利用MOSFET实现的，但是 也可以利用其他类型的器件(例如BJT等等)来实现。类似地，定时器 712也可以利用各种类型的器件来实现，如上所述。例如，定时器712是 利用低电压器件实现的，因为利用频分PWM时钟可实现相对较长的延迟 时间。控制系统700生成控制信号，这些控制信号是从开关产生的。POR输 出750的输出由开关707触发。例如，开关707是利用高电压NMOS结合 电P且器708和分压器实现的。仅作为示例，分压器是利用串联连接的电阻 器705和706实现的，它用于感测VDDH电压。电压电平确定由电压比较器713执行。在一些实施例中，电压比较器 713是低电压比较器。电压比较器713连接到参考电压714，以确定电源 电压VDD是否高于一个或多个阈值电压。比如，电压比较器713的输出 被定时器712所延迟，该定时器712使用PWM控制器的内部振荡器时钟 作为其输入之一。下面可说明控制系统700的操作。当为系统通电时，控制系统700提 供未被定时器712延迟的POR信号。例如，当功率系统接通时，在POR 信号从0切换到1之前，电压调节器处于禁用状态。结果，对于控制系统 的各种组件，没有功率可用。例如，当没有功率可用时，各种组件(例如 开关707)可以处于未定义状态。电阻器708被用于消除这些组件的未定 义状态，因而当电压调节器711未准备就绪时开关707不被触发。当功率系统断电时，电源电压VDDH斜线下降。在某个时刻，电源电 压VDDH下降到低于预定电压UVLO(ON)。当发生这一情况时，定时器712被触发，以将比较器输出延迟预定时间。当该预定时间结束时，比较 器713的输出通过定时器712被传递到开关707,该开关707接通或关断 开关704和709。如果该预定时间尚未结束，则比较器713的输出不能通 过定时器712被传递。在工作期间，电P且器708充当用于确保功率系统接 通之后开关的正确工作的下拉电阻器。根据控制系统700的某些实现方式，使用了两个UVLOpN)电压。例 如，UVLO(ON)电压是根据定时器712的功能的，而UVLO(ON)—H电压 的工作方式与传统的UVLO(ON)阈值电压基本相同。例如，UVLO(ON)电 压与定时器712相关联。为了使两个UVLO(ON)电压阈值结合定时器712 正确工作，UVLO(ON)阈值电压高于UVLO(ON)一H阈值电压，并且控制 系统700基于UVLO(ON)阈值电压生成控制信号。比如，阈值电压之间的 关系根据以下等式示出。.fl+,l+F願(等式3)、及2 JOTK (CW)—H = F*_M2 +7孤2+& (等式4)OTXO(OJV) S鹏0,—好 C等式5 )图8是示出根据本发明实施例的控制系统的操作的简化时序图。该图 只是示例，而不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人 员将会认识到许多变化、替换和修改。如图8所示，当VDDH在^斜线上 升到高于阈值电压UVLO(OFF)时，控制系统700将POR输出从0变为 1。当VDDH电压在t2下降到低于UVLO(ON)时，控制系统将POR输出从 1变为0。如上所述，这里所提到的UVLO(ON)电压不同于传统的功率系 统中使用的UVLO(ON)电压。例如，根据本发明实施例的UVLO(ON)电压 高于传统功率系统的UVLO(O玲电压。根据一个实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的装置。该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能可由第一 输入电压表征。该装置还包括控制组件，该控制组件被配置为至少基于与 第一输入电压相关联的信息生成第一控制信号。该装置还包括用于发送第 —控制信号的输出端。此外，该装置包括耦合到控制组件的定时组件。控 制组件还被配置为至少处理与第一输入电压在第一时间的第一值和第一参考电压相关联的信息，并至少基于与第一电压和第一参考电压相关联的信 息生成第二控制信号。定时组件被配置为接收第二控制信号，并且响应于 第二控制信号，在一段时间的延迟之后生成第三控制信号。控制组件还被 配置为接收第三控制信号，并且响应于第三控制信号，处理与第一输入电 压在第二时间的第二值和第一参考电压相关联的信息，并至少基于与第一 电压和第一参考电压相关联的信息生成第一控制信号。第一控制信号能够使得功率系统的一个或多个组件被关断。比如，该实施例根据图7示出。根据另一实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的装置。该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能可由第一 电压表征。该装置还包括控制组件，该控制组件被配置为基于第一电压生 成控制信号。控制信号能够使得功率系统的一个或多个组件被接通或关 断。控制组件还被配置为将第一电压与第一参考电压和第二参考电压相比 较。第一参考电压低于第二参考电压。该装置还包括用于发送控制信号的 输出端。此外，该装置还包括被配置为提供延迟时间的定时器。如果第一 电压上升到高于第二参考电压，则控制组件生成接通信号。如果第一电压 在第一时间下降到低于第一参考电压，则定时器启动。如果第一电压在第 二时间低于第一参考电压，则控制组件生成关断信号。例如，第二时间等 于第一时间之后再经过延迟时间。比如，该实施例根据图7示出。根据另一实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个 控制信号的方法。该方法包括用于提供第一参考电压和第二参考电压的歩 骤。第一参考电压低于第二参考电压。该方法还包括用于确定与功率系统 的负载状况相关联的电压的步骤。该方法还包括用于在该电压上升到高于 第二参考电压的情况下提供第一信号的步骤。第一信号能够使得功率系统 的一个或多个组件被接通。该方法还包括用于在该电压在第一时间下降到 低于第一参考电压的情况下启动定时器的歩骤。此外，该方法包括用于在 该电压在第二时间低于第一参考电压的情况下提供第二信号的歩骤。第二 时间比第一时间迟预定量的时间。例如，第二信号能够使得功率系统的一 个或多个组件被关断。比如，该实施例根据图6示出。根据另—实施例，本发明提供了一种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的方法。该方法包括用于接收由第一输入电压表征的电能的步 骤。该方法还包括用于提供第一参考电压和第二参考电压的步骤。该方法 还包括用于利用控制组件至少处理与第一输入电压在第一时间的第一值和 第一参考电压相关联的信息的步骤。比如，控制组件被配置为生成第一控 制信号。该方法还包括用于至少基于与第一电压和第一参考电压相关联的 信息生成第二控制信号的步骤。此外，该方法包括用于向定时组件发送第 二控制信号的歩骤。此外，该方法包括用于在一段时间的延迟之后利用定 时组件向控制组件发送第三控制信号的步骤。此外，该方法包括用于利用 控制组件处理与第一输入电压在第二时间的第二值和第一参考电压相关联 的信息的步骤。此外，该方法包括用于至少基于与第一电压和第一参考电 压相关联的信息生成第一控制信号的歩骤。第一控制信号能够使得功率系统的一个或多个组件被关断。比如，该实施例根据图6示出。将会意识到，本发明提供了优于传统技术的各种优点。根据一个实施 例，本发明提供了与传统技术相比能量效率更高的解决方案。例如，本发 明减少了电源的接通和关断状态之间的转变次数。更具体而言，本发明的 实施例减少了由于功率系统中的毛刺引起的接通和关断之间的不希望发生 的转变的次数。根据某个实施例，本发明提供了很大的功率控制窗口和巨 大的灵活性。例如，在确定电源的各种状态时，使用了不止一个阈值电压 阈值。此外，将会意识到，本发明的各种实施例与传统系统是兼容的，并 且易于利用传统系统实现。还有其他益处。虽然已经描述了本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员将会理 解，其他实施例与所描述的实施例是等同的。因此，将会理解到，本发明 并不由所示出的特定实施例限定，而只由所附权利要求的范围限定。
权利要求
1. 一种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的装置，该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能由第一输入电压表征；控制组件，该控制组件被配置为至少基于与所述第一输入电压相关联的信息生成第一控制信号；用于发送所述第一控制信号的输出端；耦合到所述控制组件的定时组件；其中所述控制组件还被配置为至少处理与所述第一输入电压在第一时间的第一值和第一参考电压相关联的信息，并至少基于与所述第一电压和所述第一参考电压相关联的信息生成第二控制信号；所述定时组件被配置为接收所述第二控制信号，并且响应于所述第二控制信号，在一段时间的延迟之后生成第三控制信号；所述控制组件还被配置为接收所述第三控制信号，并且响应于所述第三控制信号，处理与所述第一输入电压在第二时间的第二值和所述第一参考电压相关联的信息，并至少基于与所述第一电压和所述第一参考电压相关联的信息生成所述第一控制信号，所述第一控制信号能够使得所述功率系统的一个或多个组件被关断。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述控制组件包括通电复位和欠电 压闭锁电路。
3. 如权利要求1所述的装置，其中所述控制组件包括多个开关。
4. 如权利要求1所述的装置，其中所述延迟时间段是预定的。
5. 如权利要求1所述的装置，其中所述延迟时间段是基于所述功率系 统的至少一个特性确定的。
6. 如权利要求1所述的装置，其中所述处理与所述第一输入电压在第 一时间的第一值和第一参考电压相关联的信息的步骤包括比较所述第一值 是否高于所述第一参考电压。
7. 如权利要求1所述的装置，其中所述处理与所述第一输入电压在第二时间的第二值和所述第一参考电压相关联的信息的步骤包括比较所述第 二值是否高于所述第一参考电压。
8. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件包括锁存器。
9. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件电耦合到电压比较器。
10. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件包括低电压器件。
11. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件包括RC滤波器。
12. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件包括振荡器。
13. 如权利要求1所述的装置，其中所述定时组件包括延迟电路。
14. 如权利要求1所述的装置，其中所述控制组件包括用于将所述第 —值与所述第一参考电压相比较的电压比较器。
15. 如权利要求1所述的装置，其中所述功率系统包括电源，所述电 源被配置为提供电能。
16. 如权利要求15所述的装置，其中 所述功率系统连接到负载； 所述第一电压与所述负载相关联。
17. —种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的装置，该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能由第一电压表征；控制组件，该控制组件被配置为基于所述第一电压生成控制信号，所 述控制信号能够使得所述功率系统的一个或多个组件被接通或关断，所述 控制组件还被配置为将所述第一电压与第一参考电压和第二参考电压相比 较，所述第一参考电压低于所述第二参考电压；用于发送所述控制信号的输出端；以及被配置为提供延迟时间的定时器；忠中，如果所述第一电压上升到高于所述第二参考电压，则所述控制组 件生成接通信号；如果所述第一电压在第一时间下降到低于所述第一参考电压，则所述定时器启动；如果所述第一电压在第二时间低于所述第一参考电压，则所述控 制组件生成关断信号，所述第二时间等于所述第一时间之后再经过延 迟时间。
18. 如权利要求17所述的装置，其中所述第一参考电压与所述接通信 号相关联。
19. 如权利要求17所述的装置，其中所述输入端电耦合到电源。
20. 如权利要求17所述的装置，其中所述输入端电耦合到直流源。
21. 如权利要求17所述的装置，其中所述输出端电耦合到脉宽切换组件。
22. —种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的方法，包括-提供第一参考电压和第二参考电压，所述第一参考电压低于所述第二参考电压；确定电压，该电压与所述功率系统的负载状况相关联； 如果所述电压上升到高于所述第二参考电压，则提供第一信号，该第 —信号能够使得所述功率系统的一个或多个组件被接通；如果所述电压在第一时间下降到低于所述第一参考电压，则启动定时器；如果所述电压在第二时间低于所述第一参考电压，则提供第二信号， 所述第二时间比所述第一时间迟预定量的时间，所述第二信号使得所述功 率系统的所述一个或多个组件被关断。
23. 如权利要求22所述的方法，其中所述电压还与电源电压相关联。
24. 如权利要求22所述的方法，其中所述预定量的时间是可调整的。
25. —种用于为功率系统提供一个或多个控制信号的方法，包括-接收电能，所述电能由第一输入电压表征； 提供第一参考电压和第二参考电压；利用控制组件至少处理与所述第一输入电压在第一时间的第一值和第 一参考电压相关联的信息，所述控制组件被配置为生成第一控制信号；至少基于与所述第一电压和所述第一参考电压相关联的信息生成第二控制信号；向定时组件发送所述第二控制信号；在一段时间的延迟之后利用所述定时组件向所述控制组件发送第三控 制信号；利用所述控制组件处理与所述第一输入电压在第二时间的第二值和所 述第一参考电压相关联的信息；以及至少基于与所述第一电压和所述第一参考电压相关联的信息生成所述 第一控制信号，所述第一控制信号能够使得所述功率系统的一个或多个组 件被关断。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述控制组件包括开关，所述开 关被所述第一控制信号接通或关断。
全文摘要
本发明提供了用于为功率系统提供稳定控制的系统和方法。根据一个实施例，本发明提供了用于为功率系统提供一个或多个控制信号的装置。该装置包括用于接收电能的输入端，所述电能可由第一输入电压表征。该装置包括控制组件，该控制组件被配置为至少基于与第一输入电压相关联的信息生成第一控制信号。该装置还包括用于发送第一控制信号的输出端。此外，该装置包括耦合到控制组件的定时组件。控制组件还被配置为至少处理与第一输入电压在第一时间的第一值和第一参考电压相关联的信息，并生成第二控制信号。
文档编号H02M1/32GK101267155SQ20071003816
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者俊 叶, 方烈义, 元 林 申请人:昂宝电子(上海)有限公司