用于开关模式电源的初级侧控制的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求题为"頂PROVEDPRIMARYSIDECONTROLINFLYBACKCONVERTERFORPOWER SUPPLY"的并且于2013年3月4日提交的美国临时申请No. 61/772, 483的优先权，其完整 内容被通过引用合并到此。
技术领域
[0002] 本发明涉及电源，并且更特别地，涉及被配置为提供适合于给定负载的输出电压 以及内部调节的电源这两者的开关模式电源（SMPS)。
【背景技术】
[0003] 典型的开关模式电源(又称为SMPS)是包括开关调节器以有效率地变换电力的电 源。特别是，并且类似于其它电源类型，SMPS从源(诸如干线电力)接收电力，并且对该电力 进行变换以具有一定的电压和电流特性。得自该变换的输出电压然后被施加到负载(例如 照明元件、设备等)。一些SMPS配置还要求也用于内部供给电压，以对SMPS的电子器件(诸 如开关控制电路）供电。该开关控制电路典型地利用集成电路（IC)(诸如PFC控制器）来 以实现。使用一般被提及为SMPS的启动电路的无源或有源电路来从干线电力得到有时被 提及为辅助电压或VCC的内部供给电压。SMPS也可以被配置为调节由启动电路产生的这种 内部电压。因此，SMPS可以被配置为将第一调节电压(输出电压）提供到给定负载，并且将 第二调节电压（VCC)提供给SMPS的内部电路。
【发明内容】
[0004] 如上面表明那样，开关模式电源（SMPS)可以被配置为将输出电压提供到给定负载 以及用于内部电子器件(诸如但不限于内部开关控制电路)的内部电压供给这两者。用于负 载的输出电压典型地由变换器(诸如AC-DC反激变换器）生成，并且内部电压供给典型地由 所谓的启动电路生成。然而，在无源启动电路的情况下，驱动负载的变换器输出电压可能在 轻负载条件期间在高AC干线电压处变得不稳定。在这样的条件下，由启动电路提供的附加 增益显现为过电压，其触发也在SMPS中出现的动态过电压保护（OVP)电路。当这发生时， SMPS停止开关，并且然后在内部栅极驱动被使能时重启。这种停止-启动行为重复，直到轻 负载条件清除。
[0005] 公开了在开关模式电源中提供稳定的输出电压的实施例。在一些实施例中，提供 一种SMPS，其包括：变换器部，用于对负载供电；无源启动电路，用于当干线被接通时初始 地提供用于对SMPS的开关电子器件供电的内部电压供给；以及反馈电路，一旦所述变换器 开始开关，就提供所述内部电压供给。所述SMPS进一步包括解耦合电路，其将所述无源启 动电路的增益从所述反馈电路解耦合，从而防止错误动态OVP触发。在一些实施例中，所述 SMPS电路利用由被整流的AC线路电压供电的反激变换器拓扑来实现。当然，如根据本公开 将领会的那样，其它SMPS拓扑(诸如降压、升压以及降压一升压）可以并且在一些实施例中 的确同样被使用。例如，利用两个或三个无源组件(诸如但不限制于二极管和电容器、或二 极管、电容器以及电阻器)的添加来实现所述解耦合电路。防止动态OVP的错误触发进而提 供更稳定的输出电压。根据本公开很多其它的实施例和变形将是明显的。
[0006] 在实施例中，提供一种电源电路。所述电源电路包括：控制器；开关变换器，包括 被配置为要由所述控制器控制的变压器和开关，所述开关变换器被配置为从电压源接收电 压，并且提供适合于驱动负载的输出电压；启动电路，具有增益，并且被配置为从所述电压 源接收电压，以及将启动电压提供给所述控制器；反馈电路，被配置为将反馈电压提供给所 述控制器，所述反馈电压基于所述变换器的输出电压；以及解耦合电路，可操作地耦合到所 述反馈电路，并且被配置为将所述反馈电压与所述启动电路的增益隔离。
[0007] 在相关的实施例中，所述变压器可以包括具有初级侧绕组、次级侧绕组和初级侧 偏置绕组的三绕组变压器，并且所述初级侧偏置绕组可以是所述反馈电路的一部分。在另 一相关的实施例中，所述变压器可以包括具有初级侧绕组、次级侧绕组和初级侧偏置绕组 的三绕组变压器，并且所述初级侧偏置绕组可以可操作地耦合到所述反馈电路。
[0008] 在又一相关的实施例中，所述控制器可以包括过电压保护（OVP)电路，其响应于所 述反馈电压高于所限定的上限而触发。在再一相关的实施例中，所述开关变换器可以是反 激变换器。在还一相关的实施例中，所述启动电路可以是无源的，并且可以包括与电容器串 联连接的电阻器。在进一步的相关的实施例中，所述无源启动电路和所述开关变换器可以 被配置为接收被整流的AC线路电压。
[0009] 在另一实施例中，提供一种照明系统。所述照明系统包括：固态照明元件；开关变 换器，包括被配置为要由控制信号控制的变压器和开关，所述变换器被配置为从电压源接 收电压，并且提供适合于驱动所述固态照明元件的输出电压；控制器，被配置为提供控制信 号，并且包括响应于反馈电压高于所限定的上限而触发的过电压保护（OVP)电路，其中，所 述反馈电压基于所述开关变换器的所述输出电压；启动电路，具有增益，并且被配置为从所 述电压源接收电压，而且将启动电压提供给所述控制器；反馈电路，被配置为将所述反馈电 压提供给所述控制器；以及解耦合电路，可操作地耦合到所述反馈电路，并且被配置为将所 述反馈电压与所述启动电路的增益隔离。
[0010] 在相关的实施例中，所述变压器可以是包括初级侧绕组、次级侧绕组和初级侧偏 置绕组的三绕组变压器，并且所述初级侧偏置绕组可以是所述反馈电路的一部分。在另一 相关的实施例中，所述变压器可以是包括初级侧绕组、次级侧绕组和初级侧偏置绕组的三 绕组变压器，并且所述初级侧偏置绕组可以可操作地耦合到所述反馈电路。
[0011] 在又一相关的实施例中，所述开关变换器可以是反激变换器。在还一相关的实施 例中，所述启动电路可以是无源的，并且可以包括与电容器串联连接的电阻器。在再一相关 的实施例中，所述照明系统可以进一步包括整流器，被配置为将被整流的AC电压提供给所 述启动电路和所述开关变换器。
[0012] 在另一实施例中，提供一种方法。所述方法包括：经由包括被配置为要由控制信号 控制的变压器和开关的开关变换器来提供适合于驱动负载的输出电压；经由控制器电路提 供所述控制信号；经由具有增益的启动电路将启动电压提供给所述控制器电路；经由反馈 电路将反馈电压提供给所述控制器电路，所述反馈电压基于所述变换器的输出电压；以及 经由解耦合电路将所述反馈电压与所述启动电路的增益隔离，从而防止过电压保护（OVP) 电路错误地触发。
[0013]在相关的实施例中，所述方法可以进一步包括：对输入AC电压进行整流；以及将 被整流的输入AC电压提供给所述启动电路和所述开关变换器。在进一步的相关的实施例 中，所述方法可以进一步包括：处理输入电压；以及将被处理的输入电压提供给所述启动 电路和所述开关变换器。
[0014]在又一相关的实施例中，经由包括被配置为要由控制信号控制的变压器和开关的 开关变换器来提供输出电压包括：经由包括被配置为要由控制信号控制的变压器和开关的 开关变换器来提供适合于驱动照明元件的输出电压，并且其中，所述方法减少归因于所述 OVP电路的错误触发所致的所述照明元件的闪烁。在再一相关的实施例中，所述方法可以进 一步包括：响应于有效的OVP条件而触发所述控制器电路的所述OVP电路。
【附图说明】
[0015] 如在随附附图中图解的那样，根据在此所公开的特定实施例的以下描述，在此公 开的前述和其它目的、特征和优点将是明显的，在附图中，相同标号贯穿不同的视图提及相 同的部分。附图并不一定按比例，相反重点被放在图解在此公开的原理。
[0016]图1示意性地图解根据在此所公开的实施例的可能在特定条件下变得不稳定的 基于反激变换器的电源系统。
[0017]图2图解根据在此所公开的实施例的被配置有从启动电路的增益解耦合的过电 压保护电路的电源系统的框图。
[0018]图3示意性地图解根据在此所公开的实施例的具有从启动电路的增益解耦合的 过电压保护电路的电源电路。
[0019]图4示意性地图解根据在此所公开的实施例的具有从启动电路的增益解耦合的 过电压保护电路的电源电路。
【具体实施方式】
[0020] 如上面所讨论那样，当存在高AC干线输入电压时，特别是在轻负载条件期间，基 于开关变换器的电源电路的输出电压可能变得不稳定。这样的电源电路可以是例如用于在 固态照明应用中使用的基于反激变换器的电源，尽管各种SMPS拓扑和应用根据本公开将 是明显的。为了进一步解释稳定性问题，首先可能有帮助的是理解不稳定性可能出现的示 例情形。更详细地，典型的SMP