专利名称：形成具有断开模式的开关模式电源控制器的方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电子产品，更具体地涉及半导体及其结构和形成半导体设备的方法。
背景技术：
目前的开关模式电源控制器设法把输出电压电平维持在一个范围之内(例如，在Vcc-stop和Vcc-start之内)并且发送驱动信号以在这个范围内调整电压。不管最初施加的负载改变还是不改变，这种调整都会发生，例如，如果最初在系统上可以有负载电压，那么该系统将调整输出电压，以便提供负载电压。但是，如果条件改变，使得有一段时间会不再有任何负载，那么一般的控制器系统就不能提供允许输出电压落到所述范围之外同时仍然可以有少许负载电压的断开模式并且当可以重新检测到负载时再次快速提供调整。如果可以提供断开模式，那么一般来说其实现需要对芯片配置的附加引脚，这妨碍了利用现有引脚连接的简单的即插即用实现，因而使得这种解决方案难以在未修改的系统中实现。相应地，具有在电源控制器中提供 断开模式的方法会是期望的，其中半导体配置不需要任何附加的引脚来实现断开模式。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种半导体电压控制器，其包括:与启动模式相关联的启动模式电路；以及与断开模式相关联的断开模式电路，其中，电压控制器能够被配置为从单个输入端接收反馈信号和断开模式信号并提供输出电压，电压控制器能够被配置为当反馈信号小于跳过电平并且反馈信号小于HV控制电平时处于断开模式，并且，电压控制器能够被配置为当反馈信号大于HV控制电平并且Vcc低于Vcc-start时处于启动模式。在本发明的一个实施例中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号大于HV控制电平，那么开始生成驱动信号和电压供应信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为在反馈信号约小于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。在本发明的另一个实施例中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号和驱动信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。在本发明的另一个实施例中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为，在Vcc约等于Vcc-start时启动驱动信号，并且，在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。
在本发明的另一个实施例中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果Vcc约等于Vcc-stop，那么开始生成电压供应信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为在反馈信号在时间上的斜率为正并且反馈信号约等于HV控制电平时启动驱动信号，电压控制器能够被配置为在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。在本发明的另一个实施例中，电压控制器能够被配置为在反馈信号在时间上的斜率为正并且反馈信号约等于HV控制电平时开始生成电压供应信号，并且在Vcc约等于Vcc-start时停止生成电压供应信号。在本发明的另一个实施例中，在断开模式中Vcc低于请求的电平，没有能量通过变压器被传输以供应1C，并且，当反馈/0N/0FF控制低于在跳过电平以上的HV启动电平时，不激活HV源发生器。在本发明的另一个实施例中，电压控制器能够被配置为，当Vcc等于Vcc-Start时，在启动模式期间生成驱动信号。在本发明的另一个实施例中，半导体电压控制器还可以包括:与待机模式相关联的待机电路，其中，电压控制器能够被配置为，当反馈信号小于HV控制电平并且Vcc大于Vcc-stop时，切换到待机模式。根据本发明的另一个方面，提供一种控制开关模式电源的方法，其包括:从单个输入端输入反馈信号和断开模式信 号，其中，反馈信号和断开模式信号确定开关模式电源是否在断开模式中工作；以及在反馈信号小于跳过电平时，禁止启动模式。在本发明的一个实施例中，所述方法还可以包括:如果反馈信号大于HV控制电平，那么生成驱动信号和电压供应信号；在Vcc约等于Vcc-start时，停止电压供应信号；以及在反馈信号约小于对应于跳过电平的调整低值时，停止驱动信号。在本发明的另一个实施例中，所述方法还可以包括:如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号和驱动信号；在Vcc约等于Vcc-start时，停止生成电压供应信号；以及在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时，停止生成驱动信号。在本发明的另一个实施例中，所述方法还可以包括:如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号；在￥(^约等于Vcc-start时,停止生成电压供应信号；在Vcc约等于Vcc-start时,开始生成驱动信号；以及在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时，停止生成驱动信号。在本发明的另一个实施例中，所述方法还可以包括:如果Vcc约等于Vcc-stop,那么开始生成电压供应信号；在Vcc约等于Vcc-start时，停止生成电压供应信号；在反馈信号在时间上的斜率为正并且反馈信号约等于HV控制电平时，开始生成驱动信号；以及在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时，停止生成驱动信号。根据本发明的另一个方面，提供一种开关模式电源控制器，该开关模式电源控制器包括用于接收与电源的输出电压对应的反馈信号的反馈节点，该控制器包括:第一比较器，该第一比较器包括与反馈节点稱合的第一输入端、与第一参考电压稱合的第二输入端、以及输出端，其中，第一比较器被配置为通过把电流耦合到电源的输出端来开始启动；以及第二比较器，该第二比较器包括与反馈节点耦合的第三输入端、与第二参考电压耦合的第四输入端、以及用于使得能够向电源的输出端传输能量的第二输出端，其中，第一比较器和第二比较器被配置为通过反馈信号来支持启动、调整和断开模式过程。在本发明的另一个实施例中，所述开关模式电源控制器还可以包括:第一电流源，该第一电流源包括被配置为接收第一供应电压的第一电极和被配置为向其输送电流的与反馈节点耦合的第二电极；第一开关，该第一开关包括被配置为接收第一电压的第三电极、与第一比较器的输出端耦合的控制电极、以及第二端子；以及第二电流源，该第二电流源包括与第一开关的第二端子I禹合的第四电极和与电源的输出端I禹合的第五电极。在本发明的另一个实施例中，所述开关模式电源控制器还可以包括:第一齐纳二极管，该第一齐纳二极管包括与反馈节点耦合的阴极和与第一比较器的第一输入端耦合的阳极；第一电阻器，该第一电阻器包括与第一比较器的第一输入端稱合的第六电极和被配置为接收第二电压的第七电极；以及第二齐纳二极管，该第二齐纳二极管包括与第一比较器的第一输入端耦合的第二阴极和被配置为接收第二电压的第二阳极。在本发明的另一个实施 例中，所述开关模式电源控制器还可以包括:第一二极管，该第一二极管包括与反馈节点耦合的第三阴极和与第二比较器的第三输入端耦合的第三阳极；以及第二电阻器，该第二电阻器包括与第二比较器的第三输入端耦合的第八电极和与电源的输出端I禹合的第九电极。在本发明的另一个实施例中，所述开关模式电源控制器还可以包括:在反馈节点上的外部上拉器。在本发明的另一个实施例中，所述开关模式电源控制器还可以包括:功率因数校正反馈器。
根据详细描述和附图，本发明的实施例将会得到更加完全的理解，附图中:图1示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例；图2示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例；图3示意性地说明了根据本发明的实施例、可以作为图2系统的一部分的电路的一部分的实施例；图4示意性地说明了根据本发明的实施例、可以作为图2系统的一部分的电路的一部分的实施例；图5示意性地说明了根据本发明的实施例、可以作为图2系统的一部分的电路的一部分的实施例；图6说明了可以在本发明实施例的系统的一部分的部分操作期间出现的信号的一部分；图7说明了可以在本发明实施例的系统的一部分的部分操作期间出现的信号的一部分；图8示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的电路的一部分的实施例；
图9示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的集成电路的一部分的实施例；图10示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的电路的一部分的实施例；图11示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的电路的一部分的实施例；图12示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的电路的一部分的实施例；图13示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例；图14示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例；图15示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的集成电路的一部分的实施例；图16示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的集成电路的一部分的实施例；以及图17说明了可以·在本发明实施例的系统的一部分的部分操作期间出现的信号的一部分。
具体实施例为了说明的简化与清晰，附图中的元件不一定是按比例绘制的，仅仅是示意性和非限制性的，而且，除非另外声明，否则不同附图中的相同标号指示相同的元件。此外，为了描述的简化，省略了众所周知的步骤与元件的描述和细节。如在此所使用的，载流电极指设备中的承载通过该设备的电流的元件，例如MOS晶体管的源极或漏极，或者双极晶体管的发射极或集电极，或者二极管的阴极或阳极，控制电极指设备中的控制流经该设备的电流的元件，例如MOS晶体管的栅极或者双极晶体管的基极。本领域技术人员将认识到，如在此所使用的，关于电路操作的词“在…期间”、“在…的同时”和“当…时”不是指一个动作刚一有启动动作就立即发生的确切术语，而是在可以由初始动作启动的反应之间可以有某个小而合理的延迟，例如传播延迟。此外，术语“在…同时”指某个动作发生在至少启动动作持续时间的某一部分内。词“大约”或“基本上”的使用指一个元件的值可以具有可预期非常接近设定值或位置的参数。但是，如本领域中众所周知的，总是存在阻止所述值或位置严格按照规定的微小偏差。在本领域中公认，至多大约百分之十(10%)(及对于半导体掺杂浓度是至多百分之二十(20%))的偏差被认为是与所述严格理想目标的合理偏差。当针对信号的状态使用时，术语“被断言的”指信号的有效状态，而“无效”指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(例如“I”或者“O”)依赖于可以使用正逻辑还是负逻辑。因而，依赖于可以使用正逻辑还是负逻辑，“被断言的”可以是高电压或高逻辑或者是低电压或低逻辑，并且，依赖于可以使用正逻辑还是负逻辑，无效可以是低电压或低状态或者是高电压或低逻辑。在这里，可以使用正逻辑协定，但是本领域技术人员应当理解，也可以使用负逻辑协定。权利要求和/或附图的详细描述中的术语“第一”、“第二”、“第三”等被用于在相似的元件之间进行区分，而不一定是为了描述时间上、空间上、等级评定中或者任何其它方式中的顺序。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，而且在此所述的实施例能够以与在此所述或所说明的其它顺序操作。此外，本描述说明了代替单主体设计(其中主体区域可以由以细长模式(一般是以蜿蜒模式)形成的单个区域组成)的蜂窝设计(其中主体区域是多个蜂窝区域)。但是，本描述应当既可以应用到蜂窝实现，又可以应用到单基区(single base)实现。在这里所说明和讨论的全部例子 中，用于过程步骤或具体结构实现的任何具体的材料例如温度、时间、能量和材料性质都应当被解释为仅仅是说明性和非限制性的。本领域普通技术人员已知的过程、技术、装置与材料可能不被详细地讨论，但是在适当的时候也应当是使能描述的一部分。还应当注意，在此所使用的词“耦合”暗示元件可以直接耦合到一起或者可以通过一个或多个中间元件耦合。此外，术语“配置”可以指可以设计成在操作时提供一组功能但不需要设备通电的硬件配置，只是设备可以“配置”成当通电时执行功能。因而，涉及配置成执行一种功能的系统的权利要求应当可以包含可设计成提供该功能的系统，不管系统有没有通电，而且这种系统不需要通电去侵犯权利要求。请注意，相似的附图标记在以下图中指相似的项目。在有些情况下，为了清晰的目的，来自之前说明的附图标记将不放在后续的图中。通常，应当假定在图中没有标识的结构与之前图中的相同。图1可以是根据实施例的包括输出端102的开关电源100的说明。输出端102可以具有电压Vcc，在开关模式过程的操作期间，该电压可以维持在预定的电压范围内。所述预定的电压范围可以依赖于开关电源100的应用和要求而变化。在本例中，开关电源100代表包括两个控制级的常见配置。第一级可以是功率因数校正(PFC)级104，而第二级可以是脉宽调制级108。但是，请注意，其它实施例可以包括或者可以不包括PFC级104。通常，通过基于检测到的输入和输出条件的有效调整，级104和108增加了开关电源100的效率。在本例中，开关电源100可以耦合到AC电压，该AC电压可以被整流、滤波并作为输入电压提供给PFC级104。PFC级104生成可以与电源100的输出电压不同的调整电压。PFC级104可以通过二极管与PWM级108隔离。PFC级104通过启用和禁用开关106来调整。当正向偏置时，所述二极管传导来自PFC级104的电流，给存储电容器充电。如图所示，所述开关可以是可以被功率因数校正级104控制的晶体管，其中功率因数校正级104响应于对应于PFC级104所产生的调整输出电压的信号而调整被启用开关106的占空比。更具体而言，功率因数校正进行调节，以便维持与向其提供的整流输入电压并且与从其流出的输出电流具有时间和振幅关系的输入电流。功率因数校正电路系统一般保持功率因数尽可能接近I。开关电源100的第二级可以是脉宽调制(PWM)级108。PWM级108包括脉宽调制控制电路系统、开关Iio和变压器112。存储电容器可以耦合到变压器112的初级绕组的第一端子。如图所示，开关110可以是晶体管。开关110可以耦合到变压器112的初级绕组的第二端子。PWM级108基于误差信号启用和禁用开关110。该误差信号对应于开关电源100的期望的调整输出电压与输出电压Vout之间的差。由于在输出端102A处的负载的变化，在开关电源100的输出端处的电压Vout随时间变化。在电源100的输出端102A处的负载可以从无负载场景到接近最大额定电流的负载变化。例如，如果Vout上的负载增加，那么PWM级108检测变化并通过升高占空比以便更频繁地向负载输送功率并维持或增加Vout来作出响应。相反，在减小负载的情况下，PWM级108将把占空比降低到维持调整的水平。通常，级104和108将把在输出端102A处的电压维持在由电源应用规定的预定电压范围内。
PWM级108可以生成与来自PFC级104的调整输出电压不同的调整输出电压。来自PWM级108的调整输出电压可以通过变压器112和输出整流器114A提供。存储电容器116A可以耦合到输出整流器114A。在本例中，变压器112可以用于进一步把来自PWM级108的输出电压修改成开关电源100的调整输出电压Vout。例如，变压器112可以按跨初级绕组输送的电压的倍数逐步降低在输出端处的电压Vout。如前面所提到的，变压器112的次级变压器绕组可以耦合到输出整流器114A。在本例中，输出整流器114A可以是整流器二极管，该整流器二极管包括耦合到次级变压器绕组的阳极和耦合到调整输出电压Vout的阴极。存储电容器116A可以耦合到Vout，以便在级104和108不输送功率的时候向负载提供功率。电阻分压器生成对应于在Vout处的电压的电压，该电压可以用于监视变化。如图所示，跨电阻分压器的电压的变化生成误差信号，该误差信号可以光学耦合到开/关控制+反馈电路118的反馈引脚(FB)或者反馈节点。为了简洁，在下文中开/关控制+反馈电路118将被称为反馈控制(FC)电路118。在开关电源100中，输出整流器114A可以具有两种工作模式。在第一种工作模式中，输出整流器114A可以处于高电流路径中，用于驱动耦合到开关电源100的输出端Vout的负载。当输出整流器114A正向偏置时，输出整流器114A可以通过变压器112把PFC级104和PWM级108耦合到负载。在第二种工作模式中，输出端Vout可以通过输出整流器114A与PFC级104、PWM级108和变 压器112隔离。如前面所提到的，在第二种工作模式中，耦合到输出端Vout的存储电容器116A向负载输送功率。在维持输出端Vout与调整电路系统之间隔离的同时，输出整流器114A可以避开显著的电压。至少一种实施例包括用于包括断开模式的高效开关模式电源的电路与方法。断开模式可以与附加的电路系统集成，其不需要附加的引脚添加到开关模式电源控制器集成电路。通过开关模式电源中的用于调整电路的反馈引脚或反馈节点来控制不同的工作模式。在一种实施例中，开关模式电源控制器可以具有三种不同的工作模式。在第一种模式中，可以开始启动过程。当电源第一次接通时或者在断开模式之后，该启动过程发生。该启动过程向开关电源100的VCC102提供电流，由此朝着预定的电压范围移动电压Vcc，以便在开关模式过程期间维持处于调整。在当前讨论的非限制例子中，在断开模式中，没有施加反馈信号。在第二种模式中，可以启用开关模式过程，以便支持在开关电源100的输出端102A的调整。能量传输从变压器112发生，以便把输出端102A维持在预定的电压范围内。如以上所讨论的，能量传输的占空比随负载而变。例如，当开关电源100负载很重，需要频繁的能量传输来把电压Vout维持在预定电压范围内时，高占空比可能是必需的。可选地，在输出端102A的轻负载需要低占空比或者不频繁的能量传输来把电压Vout维持在预定的电压范围内。在本例中，反馈信号可以耦合到节点122，该信号的大小将变化，使得开关模式电源控制器可以在调整期间被启用或禁用。禁用开关模式电源控制器停止开关模式过程，由此防止能量经变压器112的次级绕组传输到输出端102A。如图所示，条件或状态电路130可以操作性地耦合到节点122，用于经反馈引脚或反馈节点改变电源100的工作模式。在一种实施例中，电路130可以光学耦合到晶体管132，该晶体管132包括可以耦合到节点122的集电极。第三种模式可以是防止能量传输到开关电源100的输出端102A的断开模式。断开模式将在下文中被更详细地解释。在断开模式中，可以允许在电源100的输出端102A的电压Vout落到预定电压范围之外，例如，低于预定电压范围的最小电压。
断开模式可以是无负载条件下的开关电源100的条件或工作模式。通常，当很少或者没有功率从开关电源100输送到耦合到输出端102A的设备时，无负载条件发生。无负载条件的例子包括没有设备耦合到输出端102A，耦合到输出端102A的设备可以被断开，或者耦合到该输出端的设备可以被置于节能模式。当可以检测到无负载条件时，可以启动断开模式，无负载信号可以提供给节点122，该信号把电源100置于断开模式。FC电路118可以容易地适于不同的开关电源控制器设计。FC电路118 —般把功耗降低到各种设计水平，例如在断开模式中小于30毫瓦。此外，在至少一种实施例中，电路以不包括断开模式的开关模式电源控制器当中的标准引脚操作。不需要附加的引脚。启动模式、反馈模式和断开模式可以通过开关模式电源控制器的反馈路径实现。除低能量使用之外的另一个好处是制造商不需要对到电源系统(更具体地，印刷电路板)的接口的重新设计就可以翻新改进成包括断开模式的新控制器。维持现有控制器当中的形状因数和引脚降低了成本并且降低了采用的障碍，同时提供了基本上长期的能量节约。另一个好处是过电压保护或者过电流保护可以保持在原地，而性能没有改变，由此维持了现有的安全行为。通过在延长·的时间段内防止向输出端102A传输功率，断开模式提高了开关电源100的效率。在断开模式中调整在输出端102A的电压的功率传输之间的时间可以比在没有断开模式能力的情况下开关模式电源正常工作的时间大。开关电源100在断开模式期间耗散最小的功率，由此提高了系统随时间的整体效率。在断开模式中，在输出端102A的电压甚至以比向设备输送功率时慢得多的速率随时间下降。泄漏电流和给输出端102A加负载的反馈电路系统造成输出电压的缓慢下降。在断开模式的一种实施例中，在输出端102A的电压可以落到低于在开关模式过程期间维持的预定调整电压范围Γ从30秒到30分钟)。在断开模式中，在输出端102A的电压继续下降，直到发生启动模式，由此电流可以提供给输出端102A。启动模式在以下后续的附图中被更详细地公开。提供给Vcc 102的电流来自除开关模式过程之外其它的源。接着，在Vcc 102的电压上升到启用开关模式过程的电平由此经变压器112传输能量之后，启动模式可以被禁用。应当注意，从断开模式到启用开关模式过程所经过的时间可以在非常短的时间段riOOms)内实现。这会是期望的，因为开关模式电源会从超功率有效状态快速变化，以便利用调整的输出电压向负载提供电流，在最短的可能时间内启用设备(例如，负载)。在调整期间，在输出端102A的电压将维持在预定的电压范围内。如果无负载条件继续存在，那么开关模式过程将保持被禁用，使得没有能量可以由变压器112传输。如以上所讨论的，在输出端102A的电压将继续下降，直到启动模式再次发生。与断开模式类似的可以是待机、跳过或轻负载模式。断开模式与待机模式之间的区别可能在于，启动模式可以不被启动。开关模式过程可以周期性地被启用最小的时间段，以便把在输出端102A的电压维持在预定范围内。在一种实施例中，FC电路118可以与开关模式电源控制器的其它电路系统集成为单个芯片。在本例中，该单个芯片可以包括PFC级104、PWM级108和FC电路118，如由虚线134所指示的。电路系统可以比所示出的多或者少，而且集成可以依赖于电源应用而变化。如图所示，FC电路118可以具有节点120、节点122、节点124和节点126。节点120对应于可以由FC电路118提供的电压HV。电容器128可以耦合到节点120，以便存储能量。在本例中，在从断开模式到启动模式期间所提供的电流可以由电压HV的源、电容器128或者这二者来提供。开关模式电源控制器的反馈引脚或反馈节点对应于FC电路118的节点122。电路130可以耦合到开关电源100的输出端102A或者Vcc 102。电路130生成对应于电压Vout的信号。电路130还可以包括用于检测输出端102A上的负载的电路系统。在输出端102A的电压Vout可以是用于适配器的高电压，比如19V。在一种实施例中，电路130可以光学耦合到反馈设备132。如图所示，反馈设备132可以是晶体管，该晶体管生成对应于电压Vout、在输出端102A的负载或者这二者的电流。反馈设备132的集电极可以耦合到节点122。FC电路118还可以在节点124从开关电源的输出端102接收电压Vcc。此外，FC电路118可以具有可以耦合到PFC级104和PWM级108的节点126。FC电路118生成启用或者禁用开关模式过程的驱动信号，其中启用和禁用开关模式过程分别向输出端102A传输能量或者防止能量传输发生。应当注意，开关电源100的配置可以仅仅用来说明开关模式过程的生成调整电压的一般操作。此外，以上描述可以是断开模式如何影响电源100的功率效率的例子。存在可以使用断开模式来提高长期功率效率的许多类型的开关模式电源和开关模式电源构架。在不增加控制器电路系统的引脚数的情况下，反馈控制电路系统118可以适于不同类型的开关模式过程。高容量的商业应用包括低成本的回扫电路(flyback circuit)、笔记本电脑电源和ATX电源，所有这些都将得益于提高的效率。在选择所使用的技术时，成本与性能是一个因素。通常，尽管提高的效率由于减少的能量使用长期地会产生较低的成本，但是相对于最有效的解决方案，可以选择最初的供应成本。FC电路118的添加会在提高性能的同时降低成本。因而，FC电路118可以集成到现有的开关模式电源控制器中，以提高工作效率，由此促进更有效电源的增殖来降低长期能耗。而且，性能与成本的改进可以在不向电源电路系统添加复杂性也不在组装过程中引入变化的情况下实现。换句话说，性能提高可以通过仅仅替换在下文中所公开的现有 开关模式电源控制器来实现，从而允许快速翻新改进以便提高性能、降低采用的障碍并降低电源集成的成本。图2是根据实施例的反馈控制电路118的示意图，该反馈控制电路118可以在不增加引脚数的情况下提供断开模式。在本例中，节点120、122、124和128是集成电路的引脚。节点120、122、124和128分别对应于电压输入、反馈、开关模式电源Vcc供给和控制器驱动，其或者是公共引脚或者是大部分开关模式电源控制器的内部节点，由此允许向其集成FC电路118。可选地，节点120、122、124和128可以是电源、电路或集成电路的内部节点。电源100的次级侧包括变压器112A的次级绕组、整流器114A、存储电容器116A、误差信号电路系统及耦合到其的条件或状态电路系统130。条件或状态电路系统130包括耦合到输出端102A的电路系统，该电路系统可以光学耦合到晶体管132，晶体管132可以提供控制在断开模式、启动模式和调整模式之间过渡的信号。条件或状态电路系统130还可以包括检测无负载条件的电路。FC电路118包括电流源部分230、启动比较器216和调整比较器228。电压HV可以被提供给FC电路118的节点120。存储电容器128存储电荷，以便在启动模式下输送到电流源部分230。在这里讨论的启动模式可以用于在断开模式之后快速升高在Vcc 102的电压。启动模式可以用在开关模式电源100的其它操作序列中。耦合到节点120的电压HV应当大于在电源100的Vcc 102的调整电压。电压HV可以是调整的或者未调整的。电流源部分230包括电流源202、电流源204和开关206。在一种实施例中，电流源202可以具有耦合到节点120的第一端子和耦合到节点122的第二端子。电流源204可以具有耦合到节点120的第一端子及第二端子。开关206可以具有耦合到电流源204的第二端子的第一端子、控制端子和耦合到节点124的第二端子。节点124可以耦合到开关模式电源100的Vcc 102。FC电路118可以耦合到或者包括电流源204，在启动模式下，电流源204可以向电源100的Vcc 102提供电流。启动电路系统包括齐纳二极管或电阻208、电阻器210、齐纳二极管212及启动比较器216。通常，启动比较器216包括正输入端、耦合到参考电压的负输入端和I禹合到开关206的控制电极的输出端。在本例中，在启动比较器216的输出端的高状态闭合开关206，由此把电流·源204耦合到Vccl02。齐纳二极管208可以具有耦合到节点122的阴极和耦合到启动比较器216的正输入端的阳极。电阻器210可以具有耦合到启动比较器216的正输入端的第一端子和耦合到地的第二端子。齐纳二极管212可以具有耦合到启动比较器216的正输入端的阴极和耦合到地的阳极。电压参考214向启动比较器216的负输入端提供电压Vstart。比较器216结合了磁滞现象，由此从低到高状态或者从高到低状态的过渡在不同的阈值电压发生。FC电路118还包括调整比较器228，该调整比较器228可以提供可以耦合到开关模式电源控制器以启用和禁用开关模式过程的驱动信号。该电路包括电阻器222、二极管224和调整比较器228。通常，调整比较器228包括正输入端、耦合到参考电压的负输入端和可以提供驱动信号的输出端。在本例中，当开关模式电源控制器可以被来自调整比较器228的驱动信号启用时，电源100可以把能量传输到输出端102。相反，当开关模式电源控制器被来自调整比较器228的驱动信号禁用时，在输出端102没有能量传输根据开关模式过程发生。电阻器可以具有耦合成接收内部设定电压Vdd的第一端子和耦合到调整比较器228的正输入端的第二端子。二极管224可以具有耦合到调整比较器228的正输入端的阳极和耦合到节点122的阴极。电压参考226向调整比较器228的负输入端提供电压Vregulation。调整比较器228的输出可以耦合到节点126。提供给电阻器222的第一端子的电压Vdd对应于提供给FC电路118的节点124的电源电压Vcc。在一种实施例中，电压Vdd可以由一个电路从电压Vcc转换得到。通常，电压Vdd可以是固定的。因而，启动比较器216和调整比较器228经施加到反馈节点122的信号支持启动、调整和断开模式过程。图3是根据实施例的用于启动模式的电路系统的示意图。如前面所提到的，当电源100第一次接通或者来自于断开模式时，可以发生启动模式。通常，在电源100的输出端102的电压Vcc会在调整期间所维持的预定电压范围之外。可以启用启动模式，向输出端102输送电流，由此升高其上面的电压。当最初给开关模式电源100通电时，可以使用不同的操作顺序。在此所述的启动模式至少在从断开模式过渡的时候可以使用。在启动模式期间来自电流源204的电流把在102的电压Vcc升高到启动开关模式过程的预定电压。在启动模式之前，施加到节点122的信号吸收(sink)来自电流源202的电流，使得齐纳二极管208不导通。当在节点122的电压不足以造成击穿时，齐纳二极管208不导通。当齐纳二极管208不导通时，在启动比较器216的正输入端的电压大约为地电位。耦合到启动比较器216的负输入端的参考电压Vstart可以大于接地，由此在启动比较器216的输出端生成“O”或者低状态。在启动比较器216的输出端的低状态把开关206维持在打开状态，使得电流源204不向电源100的Vcc 102提供电流。当施加到节点122的信号不能再从电流源202吸收电流时，在节点122的电压将升高。在高于施加到节点122的预定吸收电流的时候，该电压将升高到超过齐纳二极管208的击穿电压。然后，齐纳二极管208在高于预定电压时击穿，使得电阻器210和齐纳二极管208传导电流。随着由电阻器210传导的电流的增加,在启动比较器216的正输入端的电压将增加。当在启动比较器216的正输入端的电压大于稱合到启动比较器216的负输入端的参考电压214 (Vstart)时，启动比较器216的输出端从低状态切换到“I”或者高状态。在启动比较器216的输出端的高状态启用或闭合把电流源204耦合到节点124和电源100的Vcc 102 的开关 206。如前面所提到的，在启动模式期间，开关模式过程可以处于断开。由于电压Vdd小于参考电压226 (Vregulation)，负电压差可以跨过调整比较器228 (图4)的+/-输入端生成。细节将在下文中被更详细地描述。来自电流源204的电流给存储电容器116充电，由此增加电压Vcc。电压HV的大小和存储在存储电容器128上的电荷可以足以快速地把在输出端102的电压升高到启动开关模式过程的启动输出电压。如以上所讨论的，升高Vcc还增加了 Vdd。齐纳二极管212钳制在启动比较器216的正输入端的电压不高于齐纳二极管212的击穿电压。图4是根据实施例的用于把输出端102A维持在预定的电压范围之间的开关模式过程的电路系统的示意图。在以上讨论的例子中，来自电流源204 (图3)的电流增加在输出端102的电压Vcc。在输出端102A的预定电压，可以达到使条件与状态电路系统130的光学二极管开始传导电流的大小。光学信号可以耦合到晶体管132，在晶体管132中它可以被转换成对应于输出电压Vout的基极电流。该基极电流使晶体管132能够吸收在节点122的电流。晶体管132的基极和集电极电流随着在输出端102A的电压Vout升高而增力口。在输出端102A的预定电压， 晶体管132的集电极电流可以足以强迫在节点122的电压下降，直到齐纳二极管208不导通。让齐纳二极管208变得不导通的预定电压可以是电压Vstart，如以下将更详细地讨论的。当齐纳二极管208变得不导通时，启动比较器216的正输入端经电阻器210降至接地。参考电压214可以大于在启动比较器216的正输入端的接地电压，从而在启动比较器216的输出端产生从“I”或高状态到“O”或低状态的过渡。低状态打开开关206，将电流源204与Vcc供给源102去耦，这防止电压Vcc增加到大于电压Vstart0通常，开关模式过程向耦合到输出端102A的负载和存储电容器116A提供功率。开关模式过程把在输出端102的电压Vout调整或维持在预定的电压范围内。如前面所提到的，到晶体管132的光学反馈对应于在输出端102的电压Vout。能量传输的频率或量对应于在输出端102的负载。例如，负载的增加将在输出端102产生对应的负变化率。这种负变化率可以被开关模式电源控制器检测到，由此增加在一段时间内传输的能量的频率或量，来抗衡这种趋势并保持电压Vout高于预定电压范围的最小电压。在一种实施例中，能量传输的频率或量的增加把变化率从负变成正，由此增加了在输出端102A的电压Vout。相反，在轻负载条件下，能量的传输可以减少，停止将最终增加电压Vout超过预定电压范围的最大电压的能量传输的正变化率。调整比较器228向开关模式电源控制器提供驱动信号，该驱动信号使得开关模式过程能够调整在输出端102A的电压。在本例中，这对应于从节点122的无信号(例如，启动模式)到启用晶体管132的光学反馈(例如，调整模式)的信号过渡，以便当供给源102的电压达到电压Vstart时，从节点122吸收电流。在一种实施例中，在电流源204从Vcc 102去耦之后，调整比较器228的输出从低状态过渡到高状态。从调整比较器228的正输入端到负输入端的正电压差可以是在节点122的电压与在电阻器222的第一端子的电压Vdd的函数。电压Vdd可以是电压Vcc或者是对应于电压Vcc的电压。例如，电压Vdd可以从电压Vcc缩放，以便利用参考电压226确定切换点。Vdd还可以是预定的内部参考电压。在启动模式期间在节点122的电压可以大约为齐纳二极管208的击穿电压和跨电阻器210的电压。当电压Vdd大于在节点122的电压和二极管224在导通时的正向二极管压降时，二极管224变得导通。在从启动模式过渡到调整模式之前，二极管224不导通。二极管224的不导通状态导致在比较器228的正输入端的电压为电压Vdd。在一种实施例中，在启动模式之前，在电源100的输出端102的电压Vcc小于最小调整电压。对应于小于最小调整电压的电压Vcc的电压Vdd可以小于参考电压226或者Vregulation。因而，在以上列出的条件下，调整比较·器228的输出端会处于低状态。请注意，在启动模式期间，由于电流源204提供的电流，在电源100的输出端102的电压Vcc会快速改变。因而，在比较器228的输出端的低状态禁止开关模式电源控制器在启动模式期间向Vcc供给源102传输能量。在调整模式中启用开关模式过程之前，二极管224隔离节点122与调整比较器228的正输入端。二极管224在调整比较器228的正输入端引入不会影响性能的偏移量。在一种实施例中，当在输出端102的电压Vcc达到Vstart时，从启动模式到调整模式的过渡发生。电压Vdd可以是对应于Vstart的电压。在本例中，当输出端102处于电压Vstart时，二极管224可以导通。换句话说，当输出端102处于电压Vstart时，电压Vdd大于在节点122的电压加二极管224的正向压降。在比较器228的正输入端的电压可以大约为在节点122的电压加二极管224的正向压降。在这种条件下，在调整比较器228的正输入端的电压可以大于调整电压226或者Vregulation。于是，调整比较器228的输出从“O”或低状态过渡到“I”或高状态。在调整比较器228的输出端的高状态可以耦合到开关模式电源控制器，以启用开关模式过程。启用开关模式过程允许把能量传输到电源100的输出端102A并且建立把电压Vout维持在预定电压范围内的调整。应当注意，能量传输可以由开关模式电源控制器来控制。只要调整比较器228的输出处于高状态，就可以启用开关模式过程来允许能量传输。提供给节点122的反馈的量和电压Vdd操作性地确定是否可以启用或禁用开关模式过程。在一种实施例中，在调整模式期间，调整比较器的输出端保持处于高状态，由此把在电源100的输出端102A的电压Vout维持在调整的电压范围内。在输出端102A轻负载的情况下，可以通过禁用开关模式过程来获得功率效率的增加。这种配置可以称为跳过模式或待机模式。开关模式过程可以被启用和禁用，分别向输出端102A传输能量和然后禁用能量传输过程。依赖于在输出端102A的负载会多轻，开关模式电源控制器可以被禁用延长的时间段。在跳过模式中，电压Vout可以维持在调整电压范围的下部，以便进一步最小化功耗。而且，在至少一种实施例中，在处于跳过模式的同时，不允许电压Vout落在调整的电压范围之外。
图5是根据实施例的用于断开模式过程的电路系统的示意图。在至少一种实施例中，条件或状态电路系统130 (图2)包括自动无负载检测电路。该自动无负载检测电路检测何时没有负载耦合到电源100的输出端102A。在本例中，无负载检测电路使得晶体管132能够把节点122驱动到大约接地。在一种可选实施例中，无负载检测电路可以具有耦合到节点122的输出，当没有检测到负载时，该输出把节点122驱动到接地。通常，检测电源100的输出端102A的无负载条件把在节点122的信号过渡到断开模式(例如，接地)。在检测到无负载条件时，开关模式过程可以被禁用，由此停止向电源100的输出端102A传输能量。当检测到无负载条件时，提供给晶体管132的基极电流接通设备，使得集电极吸收足以把节点122保持接地的电流。处于接地的节点122使齐纳二极管208不导通。当齐纳二极管208不导通时，在启动比较器216的正输入端的电压可以通过电阻器210被驱动至接地。当节点122接地时，在启动比较器216的负输入端的电压可以大于在正输入端的电压。依赖于启动比较器216的初始条件，启动比较器216的输出端从“I”或高状态过渡到“O”或低状态或者保持在低状态。当节点122接地时，二极管224 (图4)传导电流。在调整比较器228的正输入端的电压大约为二极管224的正向压降。在本例中，在调整比较器228的正输入端的电压小于耦合到负输入端的参考电压226。当参考电压226大于在正输入端的电压时，调整比较器228的输出(例如，驱动信号)可以处于“O”或者低状态。如前面所提到的，处于低状态的驱动信号禁止或者防止通过开关模式过程向电源100的输出端102A传输能量。在断开模式中，很少或者没有能量提供给存储电容器116A。由于泄漏电流，存储电容器116A将在断开模式期间随时间缓慢地放电。把节点122保持接地允许电压Vout落到调整之外并且低于调整时预定电压范围的最小 电压，因为启动比较器216和调整比较器228的输出端都处于低状态。电压Vout继续下降，直到输出端102A达到可以低于在断开模式中的输出端102A的最小调整电压的预定电压。在一种实施例中，在达到低于最小调整电压的预定电压时的输出端102A导致条件或状态电路系统130不再向晶体管132提供光学信号。当没有提供光学信号时，晶体管132被禁用或者断开，使得该设备不传导电流。然后，发生从断开模式到启动模式的过渡。由于电流源202提供的电流，在节点122的电压将开始升高。如以上所公开的，当齐纳二极管208变得导通时，可以开始启动模式。启动模式可以把电流源204耦合到Vcc供给源102，从而停止存储电容器116的放电并且快速把电压Vcc升高到电压Vstart0图6是说明根据实施例的开关模式电源控制器的启动模式、调整模式和断开模式工作循环的时序图，更具体来说是FC电路118的操作的时序图。当描述电路部件时，可以参考图1和2。FC电路118的电路系统的状态将用于描述导致通过电源100的反馈引脚或反馈节点实现的不同模式的操作变化。在A之前，电源可以是断开的，而且电压HV不提供给节点120。在步骤A，电压HV提供给节点120，电压Vcc处于接地，而且晶体管132是断开的。在本例中，电压HV可以大于最大调整电压Vcc Start。启动比较器216和调整比较器228的输出端都可以处于低状态,使得开关模式电源控制器被禁止向输出端102A传输能量。没有反馈信号提供给节点122。当比较器216的输出端从低状态过渡到高状态时，启动模式可以由FC电路118启动。比较器228的输出保持在低状态，从而防止通过开关模式过程的能量传输。启动模式把电流源204耦合到节点102，并且给存储电容器充电，直到在节点102的电压Vcc等于电压Vcc Start0在步骤B，调整模式可以由FC电路118启动。当供给源102达到电压Vcc Start时，比较器216的输出端从高状态过渡到低状态。晶体管132可以通过对应于在输出端102A的电压的光学反馈来被启用。晶体管132向节点122提供反馈信号。电流源204可以从电源100的节点102去耦，从而防止电压Vcc的进一步增加。在节点122的反馈信号和电压Vdd的增加产生比较器228中的变化。比较器228的输出端从低状态过渡到高状态，从而提供用于启用开关模式电源控制器的驱动信号，以便根据需要通过开关模式过程向输出端102A传输能量。尽管启用了开关模式电源控制器，但是在步骤B中没有发生能量的传输。由于电源100的供给源102上的负载，在步骤B之后从峰值电压Vcc Start下降，直到开关模式过程为了维持调整而传输能量。从步骤C到步骤D，电源100作为普通开关电源在调整模式中工作。开关模式电源控制器控制能量传输的频率或者量，以便把在输出端102A的电压Vout维持到所请求的调整值。供给源Vcc保持在电压Vcc Start与电压Vcc Stop之间。能量传输的速率将随负载中的变化而变化。当启用开关模式过程时，调整模式把在输出端102的电压Vout维持在这个范围内。对应于电·压Vout (更具体地，对应于调整电压范围内的电压)的光学反馈可以在调整期间提供。到节点122的反馈信号和电压Vdd启用开关模式过程。因而，比较器228的输出端在调整期间停留在高状态(例如，驱动信号)，由此提供维持FC电路118的调整模式操作的驱动信号。由于在供给源102的电压Vcc大于Vcc Stop，启动比较器214的输出端在调整期间保持在低状态。电流源204可以从Vcc供给源102去耦。在步骤D，发生轻负载条件，其中保持开关模式过程启用将降低功率效率。轻负载条件也可以称为待机或跳过模式。在跳过模式中，当正常负载耦合到输出端102A时，电压源Vcc以慢得多的速度下降。当跳过或待机模式在步骤D中启动时，比较器228的输出端从高状态过渡到低状态。处于低状态的驱动信号禁止开关模式电源控制器向输出端102A传输能量。在步骤E中，电源100可以处于跳过或待机模式。输出端102A可以是轻负载，从而在需要能量传输以维持调整之前允许延长的时间段。在跳过模式中，开关模式过程可以在电压Vcc降到Vcc Stop以下之前启用。把调整比较器228从低状态过渡到高状态的信号可以提供给节点122。处于高状态的驱动信号使得开关模式电源参与开关模式过程。通过启用的开关模式过程把能量传输到电源100的输出端102A还升高了电压Vcc，如步骤E中所示的。在步骤F，轻负载条件继续存在。返回参考步骤E，能量被传输，以便升高电压Vout0在检测到轻负载条件时，可以恢复跳过模式。类似于步骤D，在启动跳过模式时，比较器228的输出从高状态过渡到低状态。处于低状态的驱动信号禁止开关模式电源控制器向输出端102A传输能量。在步骤G，电源100处于跳过或待机模式。输出端102A可以是轻负载，从而在可能需要能量传输以维持调整之前允许延长的时间段。如在步骤E中所公开的，开关模式过程可以在电压Vcc降到Vcc Stop以下之前启用。把调整比较器228从低状态过渡到高状态的信号可以提供给节点122。处于高状态的驱动信号使得开关模式电源参与开关模式过程。通过启用的开关模式过程把能量传输到电源100的输出端102A升高了电压Vout，如步骤G中所示的。在步骤H，在输出端102A可以检测到无负载条件。检测到的无负载条件通过FC电路启动断开模式。断开模式把节点122过渡到接地。处于接地的节点122把比较器214和比较器228的输出保持在低状态。开关模式过程被禁用，从而防止向输出端102A的能量传输。通过允许在供给源102的电压Vcc降到低于对应于调整过程中最小电压的电压VccStop,断开模式与跳过模式不同。在步骤I，电压Vcc可以已经降到了低于电压Vcc Stop。当光学反馈由于在输出端102A的电压而失败时或者当除去了使晶体管132保持节点122接地的信号时，可以开始启动模式。在任何一种情况下，都可以启用启动模式，因为没有信号提供给节点122。当没有信号施加到节点122时，启动比较器216从低状态过渡到高状态。然后，电流源204耦合到供给源102，由此升高电压Vcc。当电流源204把在Vcc供给源102的电压升高到VccStart时,断开模式过渡到启动模式。供给源102上的电压Vcc Start启用到晶体管132的光学反馈。晶体管132降低节点122上的电压，使得启动比较器216从高状态过渡到低状态。在启动比较器216的输出端的低状态把电流源204从Vcc供给源102去稱，由此防止电压Vcc的进一步增加。节点122上的电压使得调整比较器228的输出从低状态过渡到高状态。如果需要的话，处于高状态的驱动信号使得开关模式电源控制器向输出端102A传输能量。处于Vcc Start的电压Vcc允许SMPS根据节点122的电平所请求的向输出端102A传输能量。电压Vcc经延长的时间段下降到对应于调整电平(低于Vcc Start)的电平。如以上所讨论的，开关模式过程或调整模式可以在步骤I期间启用并且将调整电压Vout。请注意，启动的启动模式允许系统被供电，以便能够通过传输所请求的能量来调整输出电压，把输出电压保持在所请求的电平。在步骤J，电源100从 调整模式变到断开模式。在一种实施例中，调整模式过渡通过跳过模式然后过渡到断开模式。可以检测到轻负载条件并且可以启动跳过模式。在跳过模式，在节点122的信号使得调整比较器228的输出从高状态过渡到低状态。换句话说，在节点122的信号可以小于启动跳过或待机模式的跳过电平。处于低状态的驱动信号禁止开关模式电源控制器向输出端102A传输能量。电压Vout经延长的时间段继续下降。在跳过模式期间在过渡到调整模式之前可以检测到无负载条件。无负载条件的检测启动把节点122过渡到接地的断开模式。然后，可以允许电压Vcc降到低于Vcc Stop，如步骤J中所示出的。在跳过模式与断开模式期间，电流源204保持从供给源(节点102)去耦。类似于步骤I，在步骤K，电压Vcc可以已经降到低于电压Vcc Stop。因为没有信号可以提供给节点122，所以可以开始启动模式。当没有信号可以施加到节点122时，启动比较器216从低状态过渡到高状态。于是电流源204耦合到输出端102，由此升高供给电压Vcc。当电流源204把在节点102的电压升高到Vcc Start时，启动模式过渡到调整模式。节点102上的电压Vcc Start启用到晶体管132的光学反馈。晶体管132降低节点122上的电压，使得启动比较器216从高状态过渡到低状态。在启动比较器216的输出端的低状态使得电流源204从节点102去耦，由此防止电压Vcc的进一步增加。节点122上的电压使得调整比较器228的输出端从低状态过渡到高状态。如果需要的话，处于高状态的驱动信号使得开关模式电源控制器向输出端102A传输能量。如果需要的话，处于VccStart的电压Vcc给SMPS供电，以便允许能量的传输。由于没有能量传输到输出端102A但是开关模式过程仍保持启用，因此电压Vout经延长的时间段下降。在步骤L，可以给输出端102加负载。节点122上的信号没有下降到可以启动跳过模式的电平。调整比较器的输出端保持在高状态，以便继续开关模式过程。处于高状态的驱动信号保持开关模式电源控制器处于调整模式。能量可以经开关模式过程传输到输出端102A，以便，在驱动信号保持处于高状态的同时，把输出维持到所请求的调整电平。图7是说明根据实施例的通过反馈引脚或反馈节点实现的、处于断开模式的开关模式电源控制器的时序图。当描述电路部件时，可以参考图1和2。在步骤I之前，FC电路118可以处于断开模式。启动比较器216和调整比较器228的输出可以都处于低状态。在断开模式，在电源100的·输出端102A的电压Vout降到低于最小调整电压。在步骤1，当光学反馈由于在输出端102A的电压Vout而失败时或者当除去使晶体管132保持节点122接地的信号时，可以开始启动模式。在任何一种情况下，因为没有信号可以提供给节点122，所以开始启动模式。通过由电流源202提供的、驱动节点122的高阻抗的电流，节点122 (例如，反馈引脚或反馈节点)上的电压开始上升。在步骤11，在节点122的电压上升到击穿齐纳二极管208的电压，由此使其导通。当齐纳二极管208导通时，启动比较器216的输出端从低状态过渡到高状态。当齐纳二极管208变得导通时，在节点122的电压示出为电压HVcontrol。处于高状态的启动比较器216的输出端可以把电流源204耦合到电源100的Vcc供给源(例如，节点102)。来自电流源204的电流快速增加在节点102的电压Vcc。对应于电压Ncc的光学反馈使晶体管132能够用于传导电流。启用的晶体管132吸收来自电流源202的电流并降低在节点122的电压。在节点122的电压可以被光学反馈降低，使齐纳二极管208不导通。当齐纳二极管208可以不导通时，启动比较器216的输出端从高状态过渡到低状态。当输出端102可以处于电压Vcc Start时，在启动比较器216的输出端的低状态可以使电流源204从供给源102去耦。在步骤12，在节点122的电压结合处于Vcc Start的供给源102在调整比较器228的输出端产生从低状态到高状态的过渡。处于高状态的驱动信号使得开关模式电源控制器经变压器112传输能量。因而，电源100从启动模式变成调整模式。在一种实施例中，光学反馈可以被钳制在高，直到调整在电源100的次级侧开始被激活。通常，增加光学反馈降低了一定时间段内的能量传输的速率。在步骤12期间，电压Vcc在输出端102减小得尽可能少或者不发生到输出端102A的能量传输。在步骤13，电压Vcc从Vcc Start减小到对应于102A上输出电压电平的调整电平。降低光学反馈增加了一定时间段内的能量传输的速率。能量可以按增加或防止Vout与电压Vcc进一步减小的速率通过开关模式过程传输到输出端102A。能量传输可以从变压器112的次级侧提供。在步骤J，光学反馈继续下降。在本例中，反馈电平变得小于跳过电平。在步骤J期间，条件与状态电路130 (图2)中的次级侧无负载检测电路检测无负载条件。处于断开模式的条件与状态电路130使得晶体管132能够驱动节点122接地。电源100从调整模式变成断开模式。低反馈电平使得调整比较器的输出从高状态过渡到低状态。处于低状态的驱动信号禁止开关模式电源控制器向电源100的输出端102A传输能量。电压Vcc将继续下降，因为没有能量可以传输，以缓解电荷损失。如图所示，从步骤J到步骤J1，电压Vcc减小到电压Vcc Stop。在步骤J1，条件与状态电路130把节点122维持在断开模式，使得在供给源102的电压Vcc继续下降到低于电压Vcc Stop。电压Vcc继续下降，直到光学反馈由于在输出端102A的电压Vout而失败或者当除去了使晶体管132保持节点122接地的信号时。在本例中，当光学反馈失败时，晶体管132可以断开。在节点122的电压上升，把电源100从断开模式改变成再次由步骤I指示的启动模式。如以上所讨论的那样再次继续该过程。图8是根据实施例的包括外部上拉器(external pull-up)的FC电路118的示意图。二极管814可以具有耦合到次级变压器绕组的阳极和耦合到存储电容器824的阴极，而存储电容器824可以具有耦合到二极管814的阴极的第一端子和耦合到地的第二端子。电压Vccl对应于二极管814的阴极上的电压。在一种实施例中，存储电容器824可以具有比存储电容器116小的电容。电压Vccl对应于电压Vcc，因为二者都是由开关模式电源的辅助绕组生成的。所述外部上拉器包括二极管830和电阻器840。二极管830可以具有耦合到二极管814的阴极的阳极和耦合到电阻器840的阴极。电阻840包括耦合到二极管830的阴极的第一端子和耦合到节点122的第二端子。当电压Vccl大于高于在节点122的电压的正向二极管压降时，电流被二极管830传导。因而，升高在节点122的电压的电流包括来自电流源202的电流和通过外部上拉器提供的电流。耦合到反馈引脚或反馈节点(例如，节点122)的外部上拉器提供了几个好处。首先，当电源100处于断开模式时，存在减少的上拉。其次，在启动阶段期间电容器(cap)被放电的同时，电阻器840在接通模式(0N模式)中增加上拉，但电荷的量被限制。第三，由于电容器在2个循环之间被放电，因此，在低频跳过模式中，包括低电容值的存储电容器824提供减少的上拉。最后，对于由晶体管132光学生成的电流和次级驱动电流的需求可以减少。这些好处导致改进的跳过或待机模式。在待机模式和断开模式中功耗都可以减少， 由此提高电源100的长期效率。通过添加由跳过模式控制器所控制的内部上拉开关，进一步的改进可以结合进来。图9示意性地说明了包括断开模式检测电路910的集成电路的一部分的实施例。断开模式检测电路910包括至少两个比较器940和942，几个电阻器930、932，二极管962，电流源914，“与”门980，反相器960和参考电压950。反馈信号通过引脚920进入而且，当从变压器失败时，如果反馈信号为高，经引脚922的HV源通过电流源912提供Vcc。在所说明的IC中，Vcc是通过引脚924提供的，驱动信号通过引脚926提供，而且该IC经引脚928接地。另一个电流源912连接到调整模块970，该调整模块970操作性地连接到参考Vdd、另一个电流源916和二极管964。二极管964操作性地连接到电阻器934，电阻器934连接到节点(引脚)920并连接到比较器944的正端子。电流源916的相反的端子连接到比较器944的负端子和电压参考952。比较器944操作性连接到SMPS控制部分，以便通过引脚926驱动电源开关。图10是根据实施例的可以提供功率因数校正反馈的FC电路118的示意图。为了简洁，将只讨论添加到FC电路118的电路系统。用于在节点120与节点124之间耦合电流源204的路径可以由两个开关来控制。所添加的开关允许HV电压用作功率因数校正反馈。通过在待机模式或断开模式中断开电流源204，这两个开关还提供了低断开模式消耗。开关206A可以具有耦合到节点120的第一端子和耦合到启动比较器216的输出端的控制端子。电流源204可以具有耦合到开关206A的第二端子的第一端子。开关206B的操作类似于上文所述由启动比较器216对于开关206A的操作。开关206A可以添加到FC电路118。开关206B可以具有耦合到电流源204第二端子的第一端子、耦合到Vcc控制电路904第一端子的控制端子和耦合到节点124的第二端子。Vcc控制电路904可以具有耦合到节点124的
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弟一觸子。当很少或者没有信号提供给节点122时，开关206B可以在启动模式中闭合，由此允许节点122上的电压上升到把启动比较器216的输出端从低状态过渡到高状态的电平。闭合开关206B耦合用于接收在节点120的电压HV的电流源204。此外，当开关206A闭合时，在节点120的电压HV可以作为功率因数校正反馈提供给开关模式电源控制器。相反，当节点122上的电压下降到低于参考电压214时，开关206B可以在跳过模式和断开模式中打开。包括将把电流源204从节点124去耦的开关206B。在一种实施例中，参考电压214可以降低到比上文所述的应用更低的电平。降低参考电压214在启动模式期间保持开关206B闭合。Vcc控制电路904控制开关206B的操作。Vcc控制电路904检测或感测在节点124的电压Vcc。Vcc控制电路904中的检测电路系统向供给源102提供对应于电压Vcc的控制信号。当在节点124的电压Vcc可以大于预定的值时，Vcc控制电路904提供打开开关206B的控制信号，由此把电流源204从节点124去耦。当可以请求能量时，Vcc控制电路904提供关闭开关206B的控制信号。例如，当电源100可以第一次接通或者从断开模式过渡到启动模式时，可以请求能量。图12是根据实施例的 具有外部电压源的FC电路118的示意图。外部电压源可以耦合到节点120。在一种实施例中，外部电压供给源可以是比在前面所解释的解决方案中由开关模式电源100所生成的电压更低的电压。在本例中，包括外部电压源允许实现嵌入式的断开模式。启动控制也可以与反馈结合。在节点120的外部电压源的更低电压允许电路系统的简化和FC电路118的减少的部件数。特别地，电阻器1244代替电流源202。电阻器1242还消除了对支持高电压操作的电阻器210和齐纳二极管208的需要。电阻器1242可以具有耦合到节点120的第一端子和耦合到节点122的第二端子。在启动模式中，FC电路118类似地工作。没有信号可以从晶体管132耦合到节点122，从而允许电阻器1242升高节点122上的电压。外部分立断开模式电路1200可以具有耦合到晶体管132集电极的第一端子和耦合到节点124的第二端子。该分立断开模式电路1200包括电阻器1240、1242、1244、1246和1248、pnp晶体管1220、npn晶体管1222、二极管1250和二极管1252。电阻器1240和1106形成电阻分压器，用于设置在npn晶体管1222发射极的电压。电阻器1242可以具有耦合到节点120的第一端子、以及第二端子。电阻器1240可以具有耦合到电阻器1242的第二端子的第一端子和耦合到地的第二端子。到npn晶体管1222的基极电流可以通过电阻器1246提供。电阻器1246可以具有耦合到节点120的第一端子和耦合到pnp晶体管1222基极的第二端子。电阻器1244可以是用于pnp晶体管1220的发射极负反馈电阻器(degenerationresistor)。电阻器1244可以具有耦合到节点120的第一端子、以及第二端子。当启动模式可以启动时，pnp晶体管1220提供电流以给存储电容器116充电并且升高节点102上的电压Vcc。由pnp晶体管1220输出的电流对应于跨电阻器1244的电压。跨电阻器1244和pnp晶体管1220的基极-发射极结的电压可以等于二极管1250和1252的正向压降。二极管1250和1252是串联的。pnp晶体管1220可以具有耦合到电阻器1244的第二端子的发射极、基极和耦合到电路1200的第二端子的集电极。二极管1250可以具有耦合到节点120的阳极、以及阴极。二极管1252可以具有耦合到二极管1250的阴极的阳极和耦合到pnp晶体管1220的基极的阴极。当在启动模式中被启用时，npn晶体管1222吸收pnp晶体管1220的基极电流。电阻器1112可以具有耦合到pnp晶体管1220的基极的第一端子、以及第二端子。npn晶体管1222可以具有耦合到电阻器1112的第二端子的集电极、耦合到电路1200的第一端子的基极和耦合到电阻器1240的第二端子的发射极。外部二极管1100代替了耦合到调整比较器228的二极管224。外部二极管1100隔离电路1200与FC电路118的节点122。外部二极管1100可以具有耦合到节点122的阳极和耦合到电路1200的第一端子的阴极。在启动模式中，调整比较器228的输出处于低状态，而且晶体管132可以处于断开。npn晶体管1222的基极上的电压通过电阻器1246提供的电流升高。启用的npn晶体管1222向pnp晶体管1220提供基极电流，由此启用该设备。电路1200把来自第二端子的电流提供给电源100的Vcc供给源102。相反，当在例如断开模式、跳过模式或调整模式中被启用时，晶体管132吸收把在npn晶体管1222的基极的电压拉至断开该设备的电压的电流。当npn晶体管1222断开时，没有基极电流可以提供给pnp晶体管1220，使得没有电流可以由电路1200提供给输出端102。依赖于工作模式，调整比较器228处于低状态或高状态，如以上所公开的。即使在断开模式中，外部分立断开模式电路1200也保持Vcc用于X2电容器放电功能。在断开模式期间，内部电压Vdd可以切断，以降低功耗。当对应于晶体管132的反馈处于低电平时，可以实现断开模式，由此通过允许电压Vcc降到低于Vcc Stop来提高电源的长期功率效率。图13示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例。所说明的是配置成切断PFC IC的断开控制电路的示意图。图14示意性地说明了根据本发明的实施例的系统的一部分的实施例。图15示意性地说明了可以是根 据本发明的实施例的系统的一部分的集成电路的一部分的实施例。图16示意性地说明了可以是根据本发明的实施例的系统的一部分的集成电路的一部分的实施例。图17说明了一种实施例的系统的一部分的一部分操作。将讨论在具体的步骤的各种操作。在步骤AA，通过在时间上的斜率为正的值等于大约HV控制电平的反馈信号来触发HV电源。HV供应源接通，直到Vcc=Vcc Start，在这个时候，Drive信号在步骤BB启动而且系统进入启动模式。在步骤BB，Vcc=Vcc Start，而且HV供应源切断，而且，在Vcc下降到低于Vcc Start的同时，IC通过驱动信号的开始启动。通过步骤CC,接通模式通过常量反馈信号(FB)启动。在步骤CC，系统处于接通模式，FB>跳过电平，Vcc从变压器被调整，而且在VCC>VCC Stop的同时HV电源断开。在步骤DD的轻负载跳过模式启动中，存在轻负载，FB〈跳过电平，而且Vcc下降但停留在VccStop以上。当反馈信号超过跳过电平时，利用来自变压器的能量启动增加Vcc的驱动信号，这在步骤EE中说明的。当反馈信号下降到低于跳过值时，驱动信号停止，而且Vcc开始再次下降，如步骤FF中所说明的。只要指示有轻负载，Vcc就继续下降。如果没有检测到负载，例如当反馈信号低于下限阈值1700 (例如，跳过电平)时，Vcc继续下降而不进行任何调整尝试。当Vcc下降到低于较低的阈值电平1710(例如Vcc Stop)时，至少一种实施例启动断开控制信号1720，断开控制信号1720从HV供应源提供功率，该功率增加1710VCC到高于Vcc Stop,使得Vcc不失败。在步骤HH，当Vcc等于或者超过Vcc Start时，HV供应源停止，从而允许Vcc下降。如果反馈信号仍然小于跳过值，则系统保持在断开模式而且Vcc逐步下降。如果次级电压太低，则光学设备(Opto)失败或者断开信号消失(1740)，请求重新开始并且结束断开模式。在这种情况下，FB信号由于Vcc上拉而再次上升。当FB>HV控制电平时(1730)，断开控制电平下降并且Vdd供应源再次接通。FB要钳制，直到从次级侧激活的调整模式的开始。如在被次级调整驱动的步骤JJ所说明的，FB下降〈跳过电平，Vcc下降，因为驱动信号处于断开。在一定时间之后，次级无负载检测提供断开信号，这保持FB〈跳过电平。当必要的时候，HV供应源将启动，以便保持Vcc高于Vcc Stop。当反馈信号在时间上的斜率为正而且反馈信号超过HV控制电平时，断开信号停止，Vdd信号启动而且是驱动信号，指示接通模式的开始，如在步骤KK中所说明的。如果反馈信号已经下降但仍然在HV控制电平之上保持稳定，则反馈信号大于跳过值而且Vcc直接从变压器提供，如在步骤LL中所说明的。在本文中，在开关模式电源中通过开关模式电源控制器的反馈引脚或反馈节点实现断开模式、调整模式和启动模式的方法在一种或多种实施例中公开。所公开的步骤可以按任何次序或组合执行。在第一步中，可以检测无负载条件。在一种实施例中，无负载条件是电源的输出端没有加载需要功率的设备。无负载条件的例子是耦合到输出端的设备断开、该设备处于睡眠模式、该设备处于节能模式或者没有设备耦合到输出端。在一种实施例中，耦合到电源的输出端的电路检测无负载条件。在第二步中，断开模式信号提供给反馈引脚或者反馈节点。在上文公开的实施例中，断开模式信号可以耦合到把反馈引脚或反馈节点拉至低状态或接地的晶体管的基极。在反馈引脚或反馈节点的低状态可以耦合到启动比较器的正输入端。在第三步中，当可以提供断开模式信号时，可以在启动比较器的输出端生成低状态。从启动比较器的正输入端到负输入端可以产 生负的电压差，从而导致启动比较器的输出端的低状态。在启动比较器的输出端的低状态把电流源从电源的输出端去耦。因而，没有启动电流提供给电源的输出端，来升高其上面的电压。反馈引脚或反馈节点的低状态还可以耦合到调整比较器的正输入端。在第四步中，当提供断开模式信号时，可以在调整比较器的输出端生成低状态。从调整比较器的正输入端到负输入端可以产生负的电压差，从而导致调整比较器的输出端的低状态。在调整比较器的输出端的低状态禁用开关模式电源控制器。换句话说，在调整比较器的输出端的低状态禁止开关模式过程把能量传输到开关模式电源的输出端。因而，没有能量传输由于开关模式电源的开关模式过程而发生。不向电源的输出端提供电荷将导致电压下降到低于最小调整电压。在第五步中，当在电源的输出端的电压降到低于断开模式输出电压时，从反馈引脚或反馈节点除去断开模式信号。通常，防止在所述输出端的电压降到低于断开模式输出电压。当开关模式电源处于调整模式时，断开模式输出电压可以低于最小电压。当不需要功率或调整电压时，断开模式通过延长能量传输之间的时间来增加功率效率。
在第六步中，可以在启动比较器的输出端生成高状态。在一种实施例中，除去断开模式信号导致没有信号提供给反馈引脚或反馈节点。在反馈引脚或反馈节点无信号导致在反馈引脚或反馈节点生成高状态。在该实施例中，可以耦合到反馈引脚或反馈节点的晶体管可以被断开，由此生成无信号。耦合到反馈引脚或反馈节点的电流源在其上生成高状态。从启动比较器的正输入端到负输入端产生正的电压差，从而导致在启动比较器的输出端的高状态。在第七步中，在启动比较器的输出端的高状态使电流源能够耦合到开关模式电源的输出端。由于电流源提供的电流，在开关模式电源的输出端的电压将上升。在本例中，调整比较器不从低状态改变状态。在反馈引脚或反馈节点的高状态和开关模式电源的低于最小调整电压的输出电压维持从调整比较器的正输入端到负输入端的负电压差。在第八步中，当在电源的输出端的电压由于启动模式中电流源所提供的电流而上升时，调整模式信号提供给反馈引脚或反馈节点。在一种实施例中，在电源的输出端的电压可以被电流源快速充电。调整模式信号可以是对应于在电源的输出端的电压的反馈信号。更具体而言，对应于在电源的输出端的电压的信号可以光学生成并耦合到晶体管的基极，该晶体管包括耦合到反馈引脚或反馈节点的集电极。提供给晶体管基极的信号生成可以是调整模式信号的集电极电流。如前面所提到的，调整模式信号将随着在电源的输出端的电压的变化而变化。在第九步中，当调整模式信号可以提供给反馈引脚或反馈节点时，可以在启动比较器的输出端生成低状态。调整模式信号降低在反馈引脚或反馈节点的电压，使得可以从启动比较器的正输入端到负输入端产生负电压差。在启动比较器的输出端的低状态可以把电流源从电源的输出端去耦，由此防止电压的进一步增加。电流源可以被停止，或者防止其向电源的输出端提供电流。在一种实施例中，电流源可以在大约电压到达最大调整电压的时候或者之前从电源的输出端去耦。在第十步中，可以在调整比较器的输出端生成高状态。在本例中，在调整模式中存在两个条件。第一，在电源的 输出端的电压可以大于最小调整电压。第二，由于调整模式信号，在反馈引脚或反馈节点的电压可能已经从启动模式中的高状态过渡到低状态。这两个条件结合起来，从调整比较器的正输入端到负输入端生成正电压差。正电压差使得输出端从低状态过渡到高状态。在调整比较器的输出端的高状态启用开关模式电源控制器。在第十一步中，能量可以经开关模式过程传输，以便把在电源的输出端的电压维持在最小调整电压和最大调整电压之间。开关模式过程监视在电源的输出端的电压并且把该电压维持在最小调整电压和最大调整电压之间。能量传输的频率和量可以随着在电源的输出端上的负载而变化。如在此所公开的，不同工作模式之间的过渡可以在不向开关模式电源控制器添加引脚的情况下实现。于是，断开模式可以对现有设计实现，而不需要印刷电路板的重新设计或者主要部件的改变，由此允许更加功率有效电源的快速采用。在至少一种实施例中，尽管在断开模式中Vcc小于所请求的电平，但是没有能量通过变压器传输以供应1C，其中，当反馈/0N/0FF控制电平低于HV控制电平时，HV源发生器将不被激活，其中HV控制电平高于反馈跳过电平。尽管已经参考特定的实施例描述了实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不背离所述实施例的主旨与范围的情况下，可以进行许多改变。这些实施例中的每一种及其显而易见的变体都可以预期 属于本发明的主旨与范围。
权利要求
1.一种半导体电压控制器,包括: 与启动模式相关联的启动模式电路；以及 与断开模式相关联的断开模式电路，其中，电压控制器能够被配置为从单个输入端接收反馈信号和断开模式信号并提供输出电压，电压控制器能够被配置为当反馈信号小于跳过电平并且反馈信号小于HV控制电平时处于断开模式，并且，电压控制器能够被配置为当反馈信号大于HV控制电平并且Vcc低于Vcc-start时处于启动模式。
2.根据权利要求1所述的半导体电压控制器，其中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号大于HV控制电平，那么开始生成驱动信号和电压供应信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为在反馈信号约小于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。
3.根据权利要求1所述的半导体电压控制器，其中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号和驱动信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。
4.根据权利要求1所述的半导体电压控制器，其中，电压控制器能够被配置为，在处于断开模式时，如果反馈信号在时间上的斜率为正，并且，如果反馈信号约等于HV控制电平，那么开始生成电压供应信号，电压控制器能够被配置为在Vcc约等于Vcc-start时停止电压供应信号，并且，电压控制器能够被配置为，在Vcc约等于Vcc-start时启动驱动信号，并且，在反馈信号的斜率为负并且反馈信号约等于对应于跳过电平的调整低值时停止驱动信号。
5.根据权利要求1所述的半导体电压控制器，其中，电压控制器能够被配置为在反馈信号在时间上的斜率为正并且反馈信号约等于HV控制电平时开始生成电压供应信号，并且在Vcc约等于Vcc-start时停止生成电压供应信号。
6.根据权利要求5所述的半导体电压控制器，其中，电压控制器能够被配置为，当Vcc等于Vcc-start时,在启动模式期间生成驱动信号。
7.根据权利要求6所述的半导体电压控制器，还包括: 与待机模式相关联的待机电路，其中，电压控制器能够被配置为，当反馈信号小于HV控制电平并且Vcc大于Vcc-stop时,切换到待机模式。
8.—种控制开关模式电源的方法，包括: 从单个输入端输入反馈信号和断开模式信号，其中，反馈信号和断开模式信号确定开关模式电源是否在断开模式中工作；以及 在反馈信号小于跳过电平时，禁止启动模式。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括: 如果反馈信号大于HV控制电平，那么生成驱动信号和电压供应信号； 在Vcc约等于Vcc-start时,停止电压供应信号；以及 在反馈信号约小于对应于跳过电平的调整低值时，停止驱动信号。
10.一种开关模式电源控制器， 包括用于接收与电源的输出电压对应的反馈信号的反馈节点，该控制器包括:第一比较器，该第一比较器包括与反馈节点稱合的第一输入端、与第一参考电压I禹合的第二输入端、以及输出端，其中，第一比较器被配置为通过把电流耦合到电源的输出端来开始启动；以及 第二比较器，该第二比较器包括与反馈节点耦合的第三输入端、与第二参考电压耦合的第四输入端、以及用于使得能够向电源的输出端传输能量的第二输出端，其中，第一比较器和第二比较器被配 置为通过反馈信号来支持启动、调整和断开模式过程。
全文摘要
本发明涉及形成具有断开模式的开关模式电源控制器的方法及其结构。至少一种实施例针对半导体电压控制器，该半导体电压控制器包括与启动模式相关联的启动模式电路；以及与断开模式相关联的断开模式电路，其中，电压控制器能够被配置为从单个输入端接收反馈信号和断开模式信号并提供输出电压，电压控制器能够被配置为当反馈信号小于跳过电平并且反馈信号小于HV控制电平时处于断开模式，并且，电压控制器能够被配置为当反馈信号大于HV控制电平并且Vcc低于Vcc-start时处于启动模式。
文档编号H02M1/36GK103227559SQ20131003733
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月31日 优先权日2012年1月31日
发明者J-P·洛弗尔 申请人:半导体元件工业有限责任公司