功率转换器、用于其中的控制器及控制功率转换器的方法_2

文档序号:8489611阅读:来源:国知局
更具体地,当电源开关108接通时,开关电流Isw流过输入绕组122,而当电源开关108切断时,基本阻止了开关电流Isw流过电源开关108。在一个实施例中,电源开关108是晶体管,诸如高压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在其他多种实施例中,控制器102可以包括采用以下多种调节方法中的任意一种的技术特征,所述方法包括但不限于,接通/切断控制,带有变化的电流极限水平的接通/切断控制,脉冲宽度调制(PWM),等。
[0032]在一个实施例中,能量传递元件116还包括提供反射电压VKE_CT的偏置绕组136,当输出整流器126导通且允许次级电流Isec流过输出绕组124时,反射电压Vkef^t可以表示输出电压Vtm。在一个实施例中,反射电压Vkeflect可以在当电源开关108切断的至少部分时间里表不输出电压VQUT。如所不,在节点111,振铃电压I1可以成为反射电压VKEFLECT的另一形式。如所示,节点111的振铃电压110被控制器102箝位为保持为正。更具体而言,当反射电压V-m/变为负时,节点111的电压通过使控制器102中的二极管衬底正向偏置被箝位为基本为零,而当反射电压Vkeflect变为正时,电压和节点111跟随反射电压减少DC电压偏移。
[0033]在一个实施例中,当电源开关108从接通状态转变到切断状态时,基本阻止了开关电流Iswitch从电源开关108中流过,且存储在输入绕组122中的能量被传递至输出绕组124,提供了表不输出电压Vqut的反射电压V ―。部分反射电压V—可以与输出电压V out成比例,其比例关系与偏置绕组136的线圈数和输出绕组124的线圈数之比相同。偏置绕组136有时也可以称为“辅助”绕组。
[0034]在空载状况下——例如,这在当连接至输出端118的负载基本未吸收能量时发生,传输至功率转换器100的输出侧的能量可以被最小化,因此减少输出整流器126的导通时间。在一个实施例中,在输出整流器126的短导通时间中,寄生元件诸如漏电感和由连接至能量传递元件116的部件造成的其他寄生现象,可能在振铃电压110的“第一”峰值的整个持续时间内产生。因此,振铃电压110的“第一”峰值可能具有显著的失真分量。根据本发明的教导,振铃电压110的“第二”峰值的采样一一其在一个实施例中可能具有更小的失真,可能提供输出电SVott的更精确的表示。在一个替代实施方案中,根据本发明的教导,“第三”、“第四”或任意随后的峰值均可以被采样。
[0035]继续阐释图1示出的实施例,偏置绕组136被连接至包括第一电阻器140和第二电阻器142的分压器,以使控制器102的反馈端144被连接至第一电阻器140和第二电阻器142之间的节点111。在一个实施例中,第一电阻器140和第二电阻器142之值可以被选择以设定所期望的输出电压VQUT。反馈信号Ufb被控制器102的输出电压传感器OVS 106接收,并在电源开关108切断时接收振铃电压110。
[0036]在运行中,控制器102在输出整流器126中产生脉动电流,在所示出的实施例中输出整流器126包括二极管,所述脉冲电流由电容器154滤波以产生基本恒定的输出电压VQUT。在运行中,输出电压传感器0VS106感测到振铃电压110的“第二”峰值,以确定输出电压Vmjt的变化。在一个实施例中,输出电压传感器106可以不被用于调节输出电压V QUT,而是可用于根据本发明的教导确定在输出端118从空载状况到负载状况的转变中在输出电压Vtot中产生的显著变化。应理解的是,当输出端118有负载时,控制器102可以包括附加的已知电路系统(未示出)而非输出电压传感器OVS 106,以将输出电压Vtot调节至基本恒定的输出电压¥<^。在另一个实施例中,输出电压传感器OVS 106也可以用于调节输出电压VQUT。如进一步示出的,驱动电路104被连接以接收来自输出电压传感器106的变化信号Uaffi,其可以指示输出电压V-的变化。因此,控制器102的驱动电路104可以进行响应,即输出开关信号Usw来切换电源开关108,以这种方式增加功率传输以辅助阻止输出电压V ουτ降低至负载所需要的最小输出电压以下。
[0037]图2是进一步总体示出了根据本发明的教导的示例性控制器200的框图。在一个实施例中,控制器200可以取代图1中的控制器102。如所示,控制器200包括驱动电路204和输出电压传感器(OVS) 206。如进一步不出的,输出电压传感器206可以从偏置绕组,诸如图1中示出的偏置绕组136,接收反馈信号Ufbo在一个实施例中,反馈信号Ufb包括表示功率转换器的输出电压¥(^的衰减振荡的振铃电压110。在运行中,输出电压传感器206响应于反馈信号Ufb输出输出电压变化信号U I。驱动电路204被连接至输出电压传感器206,并响应于信号Uqk,输出开关信号以辅助阻止功率转换器的输出电压降得过低。
[0038]如图2中描述的实施例所不,输出电压传感器206包括第一脉冲米样器电路208、第一采样信号发生器210、第二脉冲采样器电路212、第二采样信号发生器214以及比较电路216,它们如所示连接在一起。在运行中,输出电压传感器被用于检测何时发生输出电压Vqut上的变化。出于阐释目的,第一采样信号发生器210被连接以接收来自驱动电路204的控制?目号Ucmni,从而初始化反馈彳目号Ufb 其代表输出电压Vout 的第一米样。在运行中,驱动电路204产生控制信号Urai,该控制信号Urai在反馈信号U FB中存在变化时,初始化检测进程。在一个实施例中,当功率转换器首次从负载状况转变到空载状况(最小的能量被传递给功率转换器的输出)时,产生控制信号队?。在运行中,第一采样信号发生器210将第一米样脉冲信号Ufsp输出至第一脉冲米样器电路208,该第一脉冲米样器电路208在一个窗口采样,以捕获第一峰值电压,该第一峰值电压表示反馈信号Ufb中的第一时间的振铃电压110的“第二”峰值,如图1所示。如所示,第一脉冲采样器电路208捕获第一峰值电压,该第一峰值电压表不响应于第一米样脉冲信号Ufsp的反馈信号UFB中的振铃电压110的“第二”峰值。在运行中,第一脉冲采样器电路输出第一峰值电压信号Upki,该第一峰值电压信号Upki表示反馈信号Ufb中的第一时间的振铃电压110的“第二”峰值的峰值电压。
[0039]类似地,第二采样信号发生器214从驱动电路204接收控制信号υωΝ2,以初始化反馈?目号Ufb的第二米样。在运行中,当反馈彳目号U FB在响应于控制彳目号Ucxm被预先捕获时,驱动电路204产生控制信号UC0N2,以检测反馈信号Ufb是否相对于时间发生变化。在一个实施例中,当功率转换器的控制器将输出电压Vtot的反馈状况的初始状态与当前状态进行比较,以检测当前状态何时偏离初始状态时,诸如当从空载状况转换到负载状况时,产生控制信号Uc0n2o在运行中,第二采样信号发生器214将第二采样脉冲信号Ussp输出至第二脉冲采样器电路212,该第二脉冲采样器电路212在一个窗口采样,以捕获第二峰值电压,该第二峰值电压表示反馈信号Ufb的第二时间的振铃电压110的“第二”峰值,如图1所示。如所示,响应于第二采样脉冲信号Ussp,第二脉冲采样器电路212捕获第二峰值电压,该第二峰值电压表示反馈信号Ufb中的振铃电压110的“第二”峰值。在运行中,第二脉冲采样器电路212输出第二峰值电压信号Upk2,该第二峰值电压信号Upk2表不反馈信号U [^的第二时间的振铃电压110的“第二”峰值的峰值电压。
[0040]如所示,比较电路216被连接以接收第一峰值电压信号UPK1,该第一峰值电压信号仏^表示在反馈信号Ufb的第一时间的振铃电压110的“第二”峰值的峰值电压。比较电路216也被连接以接收第二峰值电压信号UPK2,该第二峰值电压信号仏^表示在反馈信号U FB的第二时间的振铃电压110的“第二”峰值的峰值电压。在运行中,比较电路216响应于峰值电压信号UPKjP峰值电压信号U PK2而输出电压变化
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