专利名称：用于降低开关模式电源变换器的待机功耗的系统和方法
技术领域：
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于在轻负载或无负载条件下降低功耗的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于待机条件下的开关模式(switch mode)电源变换器。但是将认识到，本发明具有宽得多的应用范围。
背景技术：
电源变换器已被广泛用于诸如便携式设备之类的消费电子产品。电源变换器可将电能从一种形式变换为另一种形式。作为示例，电能从交流(AC)被变换为直流(DC)，从DC 被变换为AC，从AC被变换为AC,或者从DC被变换为DC。另外，电源变换器还可将电能从一种电压电平变换为另一电压电平。具体地，电源变换器包括线性变换器和开关模式变换器。 开关模式变换器通常使用脉宽调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM)机制。开关模式变换器通常比线性变换器高效。电源变换器常常必须满足与节能有关的各种国际标准，例如能源之星(Energy Star)要求和蓝色天使(Blue Angel)要求。因此，电源变换器通常需要在诸如待机、挂起或某些其它空闲条件之类的轻负载或无负载条件下具有低功耗和高功率效率。图1是示出具有X电阻器和X电容器的开关模式电源变换器系统的简化传统示图。开关模式电源变换器系统100包括X电阻器110，X电容器120，输入端子122和124， 开关模式控制器130，二极管152、154、156和158，电容器160，初级绕组172，次级绕组174， 辅助绕组176以及开关180。例如，开关模式控制器130包括端子132、134、136、138和139。 在另一示例中，端子132、134、136、138和139分别是GND管脚、FB管脚、VCC管脚、GATE管脚和CS管脚。为了降低变换系统100在待机条件下的功耗，通常降低开关模式控制器130的功耗是很重要的。另外，变换系统100还包括其它组件，在开关模式控制器130的功耗被降低时这些其它组件在待机条件下的功耗可能变得更显著。因此，还需要降低这些其它组件的功耗以便进一步降低开关模式电源变换器系统100的功耗。如图1所示，开关模式电源变换器系统100包括连接到输入端子122和124的X 电容器120。X电容器120通常用来解决电磁干扰(EMI)的问题。但是为了维护电源变换器系统100对人体的安全，X电容器120需要快速地被放电，以使得X电容器120两端的电压可以在输入端子122和IM与AC电源断开连接后在1秒钟内下降到预定阈值之下。为了辅助对X电容器120放电，电源变换器系统100还包括与X电容器120并联连接的X电阻器110。但是，X电阻器110将增加电源变换器系统100在待机条件下的功耗。因此，非常希望改进降低待机条件下的功耗的技术。
发明内容
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于在轻负载或无负载条件下降低功耗的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于待机条件下的开关模式电源变换器。
6但是将认识到，本发明具有宽得多的应用范围。根据一个实施例，一种电源变换系统包括第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子；第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子；多个二极管，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。第一二极管在第一节点处耦合到第二二极管，第二二极管在第二节点处耦合到第四二极管，第四二极管在第三节点处耦合到第三二极管，第三二极管在第四节点处耦合第一二极管。另外，该系统包括第五二极管，包括第一阳极和第一阴极；第六二极管，包括第二阳极和第二阴极。第一阳极连接到第一输入端子，第二阳极连接到第二输入端子，并且第一阴极和第二阴极连接到第五节点。此外，该系统包括系统控制器，该系统控制器包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子、第四控制器端子和第五控制器端子。此外，该系统包括初级绕组，包括第一绕组端子和第二绕组端子；次级绕组，被耦合到初级绕组；辅助绕组，被耦合到次级绕组。另外，该系统包括开关，包括第一开关端子和第二开关端子。第一节点连接到第一输入端子，第二节点连接到第一绕组端子，第三节点连接到第二输入端子，第四节点被偏置到预定电压，第五节点连接到第一控制器端子。第二控制器端子连接到第二输入端子，第三控制器端子被偏置到预定电压，第四控制器端子连接到第三电容器端子。第四电容器端子被偏置到预定电压， 第一电容器端子连接到第一输入端子，第二电容器端子连接到第二输入端子。第一开关端子连接到第五控制器端子，并且第二开关端子连接到第二绕组端子。第一输入端子和第二输入端子被配置为接收输入电压，并且次级绕组被配置为至少基于与输入电压相关联的信息来生成输出电压。根据另一实施例，一种用于对电源变换系统的电容器放电的系统包括第一电容器，该第一电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子。第一电容器端子连接到第一输入端子，并且第二电容器端子连接到第二输入端子。另外，该系统包括第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子，第四电容器端子被偏置到预定电压。此外，该系统包括 第一二极管，包括第一阳极和第一阴极；第二二极管，包括第二阳极和第二阴极。第一阳极连接到第一输入端子，并且第二阳极连接到第二输入端子。此外，该系统包括系统控制器， 包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子和第四控制器端子。第一控制器端子连接到第一阴极和第二阴极，第二控制器端子连接到第二输入端子，第三控制器端子被偏置到预定电压，并且第四控制器端子连接到第三电容器端子。该系统控制器还包括检测组件、晶体管和欠压锁定组件。检测组件被配置为经由第二控制器端子接收来自第二输入端子的第一输入电压，接收来自欠压锁定组件的第一信号，至少基于与第一输入电压和第一信号相关联的信息来生成第二信号，并且将第二信号发送给第一晶体管。如果第一输入电压在大小上比第一阈值电压低并且第一信号为逻辑高电平，则第二信号为逻辑高电平。 晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子。第一晶体管端子被配置为接收来自检测组件的第二信号，并且第二晶体管端子连接到第三控制器端子。欠压锁定组件被配置为经由第四控制器端子接收来自第三电容器端子的第二输入电压，并且至少基于与第二输入电压相关联的信息生成第一信号。如果第二输入电压在大小上比第二阈值电压高，则第二信号为逻辑高电平。根据又一实施例，一种用于对电源变换系统的电容器放电的系统包括第一控制器端子。该第一控制器端子被配置为接收来自第一二极管或第二二极管的放电电流。第一二极管和第二二极管被耦合到第一电容器，并且第一电容器被配置为由第一输入端子和第二输入端子充电。另外，该系统包括第二控制器端子，被配置为接收来自第二输入端子的第一输入电压；第三控制器端子，被偏置到预定电压；第四控制器端子，被配置为接收来自第二电容器的第二输入电压。此外，该系统包括检测组件。该检测组件被配置为经由第二控制器端子接收来自第二输入端子的第一输入电压，接收来自欠压锁定组件的第一信号，至少基于与第一输入电压和第一信号相关联的信息来生成第二信号，并且将第二信号发送给晶体管。如果第一输入电压在大小上比第一阈值电压低并且第一信号为逻辑高电平，则第二信号为逻辑高电平。此外，该系统包括晶体管，该晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子。第一晶体管端子被配置为接收来自检测组件的第二信号，并且第二晶体管端子连接到第三控制器端子。另外，该系统包括欠压锁定组件。该欠压锁定组件被配置为经由第四控制器端子接收来自第二电容器的第二输入电压，并且至少基于与第二输入电压相关联的信息生成第一信号。如果第二输入电压在大小上比第二阈值电压高， 则第二信号为逻辑高电平。与传统技术相比，通过本发明获得了许多益处。本发明的某些实施例降低了 PWM 控制的开关模式电源变换器(例如离线反激式变换器和/或正激式变换器)的待机功耗。取决于实施例，可以获得这些益处中的一个或多个。参考下面的详细描述和附图可以全面地理解本发明的这些益处以及各个另外的目的、特征和优点。
图1是示出具有X电阻器和X电容器的开关模式电源变换器系统的简化传统示图。图2是示出根据本发明一个实施例的开关模式电源变换器系统的简化示图。图3㈧和⑶是示出根据本发明某些实施例的开关模式电源变换器系统中对X 电容器放电的简化示图。图4是示出根据本发明实施例的开关模式电源变换器系统中的开关模式控制器的简化示图。图5是示出根据本发明另一实施例的开关模式电源变换器系统中的开关模式控制器的简化示图。图6是示出根据本发明另一实施例的开关模式电源变换器系统的简化示图。
具体实施例方式本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于在轻负载或无负载条件下降低功耗的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于待机条件下的开关模式电源变换器。 但是将认识到，本发明具有宽得多的应用范围。参考图1，当从AC电源拔去输入端子122和IM之后，累积在X电容器120上的电荷经由X电阻器110被释放。因此，X电容器120两端的电压将随着时间按如下方式降低。
权利要求
1.一种电源变换系统，该系统包括第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子； 第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子；多个二极管，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管在第一节点处耦合到所述第二二极管，所述第二二极管在第二节点处耦合到所述第四二极管，所述第四二极管在第三节点处耦合到所述第三二极管，所述第三二极管在第四节点处耦合所述第一二极管；第五二极管，包括第一阳极和第一阴极，所述第一阳极连接到所述第一输入端子； 第六二极管，包括第二阳极和第二阴极，所述第二阳极连接到第二输入端子，所述第一阴极和所述第二阴极连接到第五节点；系统控制器，包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子、第四控制器端子和第五控制器端子；初级绕组，包括第一绕组端子和第二绕组端子； 次级绕组，被耦合到所述初级绕组； 辅助绕组，被耦合到所述次级绕组；以及开关，包括第一开关端子和第二开关端子； 其中所述第一节点连接到所述第一输入端子； 所述第二节点连接到所述第一绕组端子； 所述第三节点连接到所述第二输入端子； 所述第四节点被偏置到预定电压； 所述第五节点连接到所述第一控制器端子； 所述第二控制器端子连接到所述第二输入端子； 所述第三控制器端子被偏置到所述预定电压； 所述第四控制器端子连接到所述第三电容器端子； 所述第四电容器端子被偏置到所述预定电压； 所述第一电容器端子连接到所述第一输入端子； 所述第二电容器端子连接到所述第二输入端子； 所述第一开关端子连接到所述第五控制器端子；并且所述第二开关端子连接到所述第二绕组端子； 其中所述第一输入端子和所述第二输入端子被配置为接收输入电压；并且所述次级绕组被配置为至少基于与所述输入电压相关联的信息来生成输出电压。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一阳极经由第一组件间接地连接到所述第一输入端子；并且所述第二阳极经由第二组件间接地连接到所述第二输入端子。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述第一组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述第二组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第五节点经由一组件间接地连接到所述第一控制器端子，该组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统控制器包括检测组件、晶体管和欠压锁定组件，所述检测组件被耦合到所述第二控制器端子、所述欠压锁定组件和所述晶体管。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述检测组件被配置为经由所述第二控制器端子接收来自所述第二输入端子的第一输入电压，接收来自所述欠压锁定组件的第一信号，至少基于与所述第一输入电压和所述第一信号相关联的信息来生成第二信号，并且将所述第二信号发送给所述第一晶体管。
8.如权利要求7所述的系统，其中，如果所述第一输入电压在大小上比第一阈值电压低并且所述第一信号为逻辑高电平，则所述第二信号为逻辑高电平。
9.如权利要求6所述的系统，其中，所述晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子，所述第一晶体管端子被配置为接收来自所述检测组件的所述第二信号，所述第二晶体管端子连接到所述第三控制器端子。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第一控制器端子。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第四控制器端子。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述第一晶体管端子是栅极端子，所述第二晶体管端子是源极端子，并且所述第三晶体管端子是漏极端子。
13.如权利要求10所述的系统，其中，所述欠压锁定组件被配置为经由所述第四控制器端子接收来自所述第三电容器端子的第二输入电压，并且至少基于与所述第二输入电压相关联的信息生成所述第一信号。
14.如权利要求13所述的系统，其中，如果所述第二输入电压在大小上比第二阈值电压高，则所述第二信号为逻辑高电平。
15.一种用于对电源变换系统的电容器放电的系统，该系统包括第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子连接到第一输入端子，所述第二电容器端子连接到第二输入端子；第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子，所述第四电容器端子被偏置到预定电压；第一二极管，包括第一阳极和第一阴极，所述第一阳极连接到所述第一输入端子； 第二二极管，包括第二阳极和第二阴极，所述第二阳极连接到所述第二输入端子； 系统控制器，包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子和第四控制器端子，所述第一控制器端子连接到所述第一阴极和所述第二阴极，所述第二控制器端子连接到所述第二输入端子，所述第三控制器端子被偏置到所述预定电压，所述第四控制器端子连接到所述第三电容器端子； 其中所述系统控制器还包括检测组件、晶体管和欠压锁定组件，所述检测组件被配置为经由所述第二控制器端子接收来自所述第二输入端子的第一输入电压，接收来自所述欠压锁定组件的第一信号，至少基于与所述第一输入电压和所述第一信号相关联的信息来生成第二信号，并且将所述第二信号发送给所述第一晶体管，如果所述第一输入电压在大小上比第一阈值电压低并且所述第一信号为逻辑高电平，则所述第二信号为逻辑高电平；所述晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子，所述第一晶体管端子被配置为接收来自所述检测组件的所述第二信号，所述第二晶体管端子连接到所述第三控制器端子；并且所述欠压锁定组件被配置为经由所述第四控制器端子接收来自所述第三电容器端子的第二输入电压，并且至少基于与所述第二输入电压相关联的信息生成所述第一信号，如果所述第二输入电压在大小上比第二阈值电压高，则所述第二信号为逻辑高电平。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第一控制器端子。
17.如权利要求15所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第四控制器端子。
18.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一晶体管端子是栅极端子，所述第二晶体管端子是源极端子，并且所述第三晶体管端子是漏极端子。
19.如权利要求15所述的系统，其中所述第一阳极经由第一组件间接地连接到所述第一输入端子；并且所述第二阳极经由第二组件间接地连接到所述第二输入端子。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述第一组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
21.如权利要求19所述的系统，其中，所述第二组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
22.如权利要求15所述的系统，其中，所述第一控制器端子经由一组件间接地连接到所述第一阴极和所述第二阴极，该组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者ο
23.如权利要求15所述的系统，其中，所述预定电压是地电压。
24.一种用于对电源变换系统的电容器放电的系统，该系统包括第一控制器端子，该第一控制器端子被配置为接收来自第一二极管或第二二极管的放电电流，所述第一二极管和所述第二二极管被耦合到第一电容器，所述第一电容器被配置为由第一输入端子和第二输入端子充电；第二控制器端子，被配置为接收来自所述第二输入端子的第一输入电压； 第三控制器端子，被偏置到预定电压；第四控制器端子，被配置为接收来自第二电容器的第二输入电压； 检测组件，该检测组件被配置为经由所述第二控制器端子接收来自所述第二输入端子的所述第一输入电压，接收来自欠压锁定组件的第一信号，至少基于与所述第一输入电压和所述第一信号相关联的信息来生成第二信号，并且将所述第二信号发送给晶体管，如果所述第一输入电压在大小上比第一阈值电压低并且所述第一信号为逻辑高电平，则所述第二信号为逻辑高电平；所述晶体管，包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子，所述第一晶体管端子被配置为接收来自所述检测组件的所述第二信号，所述第二晶体管端子连接到所述第三控制器端子；以及所述欠压锁定组件，被配置为经由所述第四控制器端子接收来自所述第二电容器的第二输入电压，并且至少基于与所述第二输入电压相关联的信息生成所述第一信号，如果所述第二输入电压在大小上比第二阈值电压高，则所述第二信号为逻辑高电平。
25.如权利要求M所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第一控制器端子。
26.如权利要求M所述的系统，其中，所述第三晶体管端子连接到所述第四控制器端子。
27.如权利要求M所述的系统，其中，所述第一晶体管端子是栅极端子，所述第二晶体管端子是源极端子，并且所述第三晶体管端子是漏极端子。
28.如权利要求M所述的系统，其中 所述第一二极管连接到所述第一输入端子；并且所述第二二极管连接到所述第二输入端子。
29.如权利要求观所述的系统，其中所述第一二极管经由第一组件间接地连接到所述第一输入端子；以及所述第二二极管经由第二组件间接地连接到所述第二输入端子。
30.如权利要求M所述的系统，其中，所述第一控制器端子被配置为经由一组件接收来自第一二极管或第二二极管的放电电流，该组件包括从由电阻器和电感器构成的组中选出的至少一者。
31.如权利要求M所述的系统，其中，所述预定电压为地电压。
全文摘要
本发明公开了用于降低开关模式电源变换器的待机功耗的系统和方法。该系统包括第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子；第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子；以及多个二极管，包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。第一二极管在第一节点处耦合到第二二极管，第二二极管在第二节点处耦合到第四二极管，第四二极管在第三节点处耦合到第三二极管，第三二极管在第四节点处耦合第一二极管。另外，该系统包括第五二极管，包括第一阳极和第一阴极；以及第六二极管，包括第二阳极和第二阴极。
文档编号H02M7/217GK102377358SQ201010267539
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月23日 优先权日2010年8月23日
发明者方烈义, 林英杰, 黎波 申请人:昂宝电子(上海)有限公司