用于向负载提供输出电压的系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种用于向负载提供输出电压的系统和方法。该系统包括：开关控制组件，被配置为根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。根据本发明的系统可以消除输入电流的平均值在交流输入电压处于谷底时的缺相，减小输入电流在交流电源的整个工频周期的畸变。
【专利说明】
用于向负载提供输出电压的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种用于向负载提供输出电压的系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，基于Boost架构的功率因数校正开关变换器应用十分广泛。但是，传统的导 通时间恒定工作模式的Boost功率因数校正变换器的输入电流谐波失真(THD)较大，在对谐 波失真要求较高的场合无法应用，需要加入优化电路才能满足谐波要求。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种用于向负载提供输出电压的系统，包括:开关控制组件，被配置 为根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压 的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关 的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。
[0004] 本发明还提供了一种用于向负载提供输出电压的方法，包括:根据表征与负载串 联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信 号、以及参考信号生成控制信号，并利用控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中 系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器与地之间。
[0005] 根据本发明的系统和方法可以消除输入电流的平均值在交流输入电压处于谷底 时的缺相，减小输入电流在交流电源的整个工频周期的畸变。
【附图说明】
[0006] 从下面结合附图对本发明的【具体实施方式】的描述中可以更好地理解本发明，其 中：
[0007] 图1是根据本发明实施例的用于向负载提供输出电压的系统的电路图；
[0008] 图2是图1中所示的开关控制组件的示意框图；
[0009] 图3a是当交流输入电压处于峰值附近时图1所示的系统中的输入电流的波形图；
[0010] 图3b是当交流输入电压处于谷底附近时图1所示的系统中的输入电流的波形图；
[0011] 图4是图1所示的系统中的输入电流的平均值在交流电源的一个工频周期内与标 准正弦波的对比的示意图；
[0012] 图5是根据本发明实施例的开关控制组件的示意框图；
[0013] 图6是图5中所示的斜坡信号生成模块的示意图；
[0014] 图7是采用图5所示的开关控制组件的系统中的电感电流表征信号（即，退磁表征 信号Vcs)、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图；
[0015] 图8是根据本发明另一实施例的用于向负载提供输出电压的系统的电路图；
[0016] 图9是图8所示的系统中的开关控制组件的示意框图；
[0017] 图10是图9中所示的斜坡信号生成模块的示意图；
[0018] 图11a是当交流输入电压处于峰值附近时图8所示的系统中的电容器C2上的电压 Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图；
[0019] 图lib是当交流输入电压处于谷底附近时图8所示的系统中的电容器C2上的电压 Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信号的工作波形的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述 中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说 很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施 例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限 于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、 部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技 术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
[0021] 图1是根据本发明实施例的用于向负载提供输出电压的系统（即，BOOST准谐振开 关电源）的电路图。如图1所示，BOOST准谐振开关电源100包括交流整流组件102、开关控制 组件104、以及电压输出组件106。其中，交流整流组件102接收来自交流电源的交流输入电 压V AC，并将交流输入电压VAC变换为经整流的输入电压Vin(下面简称输入电压Vin)，以向负 载提供输出电压。开关控制组件104通过INV端子感测输出至负载的输出电压、通过CS/ZCD 端子感测表征电压输出组件106中与负载串联的电感器L的退磁情况的退磁表征电压，并基 于感测到的输出电压和退磁表征电压，通过GATE端子输出驱动信号来驱动系统功率开关S1 的导通与截止，从而调节提供给负载的输出电压。
[0022] 当系统功率开关S1导通时，输入电压Vin给电压输出组件106中的电感器L充电。流 过电感器L的电感电流（即，输入电流Iin)的峰值Ι ΡΚ由系统功率开关S1的导通时间Ton(即， 系统功率开关S1处于导通状态的持续时间）决定：
[0023]
[0024] 当系统功率开关S1由导通变为截止时，输出电压Vo和输入电压Vin的差值Vo-Vin 给电感器L退磁，表征电感器L的退磁情况的退磁表征电压由开关控制组件104的CS/Z⑶端 子感测。电感器L退磁结束后，系统功率开关S1的寄生电容器C ds和电感器L发生谐振，当系统 功率开关S1两端的电压谐振到谷底时，系统功率开关S1会再次导通。
[0025] 图2是图1中所示的开关控制组件的示意框图。如图2所示，开关控制组件104具有 GATE端子、INV端子、CS端子、GND端子、C0MP端子、以及VCC端子，并且包括斜坡信号生成模块 201、脉冲宽度调制（PWM)信号生成模块202、逻辑控制模块203、驱动模块204、退磁检测模 块205、误差放大器(EA)模块206、以及欠压保护(UVL0)模块207。
[0026]如图2所示，斜坡信号生成模块201与PWM信号生成模块202的正相输入端连接。 C0MP端子以及误差放大器(EA)模块206的输出端与PWM信号生成模块202的反相输入端连 接。PWM信号生成模块202的输出端与逻辑控制模块203连接，逻辑控制模块203与驱动模块 204连接，驱动模块204与GATE端子连接。CS端子与退磁检测模块205连接，退磁检测模块205 与逻辑控制模块203连接。INV端子与误差放大器(EA)模块206的反相输入端连接。GND端子 接地。VCC端子与欠压保护模块207连接。
[0027]具体地，在系统功率开关S1的导通时间Ton期间，斜坡信号生成模块201基于预定 的斜坡电流I ramp生成斜坡电压Vramp，并将斜坡电压Vramp输出至PWM信号生成模块20 2的 正相输入端；误差放大器(EA)模块206基于与其反相输入端连接的INV端子处的电压、以及 输入到其正相输入端的参考信号Vref_ea生成输出电压表征电压Vcomp(即，C0MP端子处的 电压），并将输出电压表征电压Vcomp输出至PWM信号生成模块202的反相输入端;PWM信号生 成模块202通过将斜坡电压Vramp与输出电压表征电压Vcomp进行比较生成PWM调制信号，并 将PWM调制信号输出至逻辑控制模块203;退磁检测模块205基于CS端子处的退磁表征电压 生成退磁表征信号，并将退磁表征信号输出至逻辑控制模块203;逻辑控制模块203基于PWM 调制信号、以及退磁表征信号生成控制信号；驱动模块204基于控制信号生成驱动信号，以 驱动系统功率开关S1的导通与截止。这里，INV端子处的电压是通过对输出电压Vo进行分压 得到的。
[0028] 如图1和图2所示，流过电感器L的电感电流Iin经由电阻Res和RC滤波组件生成电 压Vcs，此电压被送入CS端子。CS端子处的电压Vcs的大小可以表征电感电流的大小进而可 以表征电感器L的退磁情况，因此CS端子处的电压Ves在这里被称为退磁表征电压。由于电 感电流Iin是从控制组件104的GND端子流向CS端子，所以CS端子上的电压Vcs为负向电压， 艮口\^8 = -1;[11*1^8。当03端子处的电压高于一个接近为零的负向阈值(例如，-101]1\〇时判定 电感器L退磁结束，此时系统功率开关S1的寄生电容器C ds和电感器L发生谐振，经过一段时 间（例如，lus)后系统功率开关S1两端的电压谐振到谷底，此时通过逻辑控制和驱动输出高 电平，使系统功率开关S1导通。在一些实施例中，也可以不直接从CS端子处的电压Vcs感测 电感器L的退磁情况，退磁表征信号可以由传统的电感耦合方式生成。
[0029]在系统功率开关S1的导通时间内，当斜坡信号生成模块201基于预定的斜坡电流 Iramp生成的斜坡电压Vramp高于输出电压表征电压Vcomp时，信号生成模块202生成低 电平的PWM调制信号；电感器L处于充电过程而非退磁过程中，退磁检测模块205生成低电平 的退磁表征信号;逻辑控制模块203基于低电平的PWM调制信号和低电平的退磁表征信号生 成低电平的控制信号;驱动模块204基于低电平的控制信号生成低电平的驱动信号，从而使 得系统功率开关S1截止(驱动模块204生成的驱动信号的波形与逻辑控制模块203生成的控 制信号的波形相同）。
[0030]可以看出，由误差放大器(EA)模块206生成的输出电压表征电压Vcomp决定了系统 功率开关S1的导通时间Ton。输出电压表征电压Vcomp在交流电源的一个工频周期内基本恒 定，这就决定了系统功率开关S1在交流电源的一个工频周期内的导通时间Ton是恒定的。在 这种系统功率开关S1的导通时间Ton固定的工作模式中，流过电感器L的电感电流（即，输入 电流I in)的波形如图3a和3b所示。
[0031]在图3a和3b中所示的情况中，可以根据输入电流Iin的波形如下计算输入电流Iin 的平均值：
[0032]
[0033] 积分得出：
[0034]
[0035] 其中，Ton表示系统功率开关S1的导通时间（即，电感器L的充电时间），Td表示电感 器L的退磁时间，Tr表示电感器L与系统功率开关S1的寄生电容器C ds的谐振时间。
[0036] Ipk是输入电流Iin的峰值：
[0037] In_Pk是负向谐振电流峰值：
[0038] 电感器L的退磁时间：
[0039] 电感器L的谐振时间：=
[0040] 在交流电源的一个工频周期内，输出电压表征电压Vcomp恒定，因此系统功率开关 S1的导通时间Ton时间恒定；电感器L的电感量L和系统功率开关S1的寄生电容器Cds固定， 因此谐振时间Tr也固定;在交流输入电压V AC的波峰附近，输入电压Vin大，负向谐振电流峰 值In_Pk低，电感电流峰值Ipk高，同时退磁时间Td也长，负向谐振电流所占比例小，波形如图 3a所示;在交流输入电压V AC的谷底附近，输入电压Vin小，负向谐振电流峰值^+沐高，电感电 流峰值Ipk低，同时退磁时间Td也短，负向谐振电流所占比例大，波形如图3b所示，此时负向 谐振电流甚至会与正向电流相抵消，导致输入电流Iin无法跟随输入电压Vin的波形。
[0041] 输入电流Iin的平均值在交流电源的一个工频周期内的波形如图4所示。图4是图1 中所示的系统的输入电流I i η的平均值的波形与标准正弦波的对比的示意图。从之前的公 式分析可以得出，输入电流Iin与标准正弦波相比较在交流电源的整个工频周期内都会有 畸变，尤其在交流输入电压V AC的谷底附近畸变最严重。
[0042]因此，图2所示的开关控制组件产生的谐波失真较大，在对谐波失真(THD)要求较 高的场合无法应用。
[0043] 为了解决结合图1-4描述的系统中存在的一个或多个问题，提出了下面参考图5至 图7详细描述的用于图1所示的系统的新颖的开关控制组件，该开关控制组件具有与图2所 示的开关控制组件相同的引脚，并且可以使图1所示的系统中的总电流畸变降到最小。
[0044] 图5是根据本发明实施例的开关控制组件的示意框图。如图5所示，开关控制组件 500包括斜坡信号生成模块501、PWM信号生成模块502、逻辑控制模块503、驱动模块504、退 磁检测模块505、误差放大器(EA)模块506、以及欠压保护(UVL0)模块507。
[0045]在图5所示的开关控制组件中，斜坡信号生成模块501、PWM信号生成模块502、逻辑 控制模块503、驱动模块504、退磁检测模块505、误差放大器(EA)模块506、以及欠压保护 (UVL0)模块507之间的连接关系、以及信号处理流程与图2中所示的相应模块之间的连接关 系、以及信号处理流程相同，在此不再赘述。
[0046]另外，在图5所示的开关控制组件中，斜坡信号生成模块501基于CS端子处的退磁 表征电压Vcs、负向阈值电压Vth、以及预定的斜坡电流Iramp生成斜坡电压Vramp，其中负向 阈值电压Vth是预定电压。
[0047]图6是图5中所示的斜坡信号生成模块的示意框图。如图6所示，斜坡电压生成模块 501包括比较器601、开关K1、开关Ks、缓冲放大器0P、以及电容器C1。
[0048]在图6所示的斜坡信号生成模块中，开关Ks的导通与截止由驱动模块504生成的驱 动信号控制（即，由逻辑控制模块503生成的控制信号控制）。具体地，在驱动信号为高电平， 即系统功率开关S1导通期间，开关Ks截止;在驱动信号为低电平，即系统功率开关S1截止期 间，开关Ks导通，此时斜坡电压Vramp (即，电容器C1上的电压)被钳位在VI。
[0049] 在图6所示的斜坡信号生成模块中，开关K1的导通与截止由比较器601的输出信号 控制，其中，比较器601的输出信号是基于比较器601的正相输入端的退磁表征电压Vcs以及 反相输入端的负向阈值电压Vth生成的。在系统功率开关S1导通期间，输入电压Vin给电感 器L充电，退磁表征电压Vcs从0V开始降低，当退磁表征电压Vcs高于负向阈值电压Vth时， 比较器601的输出信号为低电平，此时K1截止；当退磁表征电压Vcs低于负向阈值电压Vth 时，比较器601的输出信号为高电平，此时K1导通，斜坡电流Iramp给电容器Cl充电，直到电 容器C1上的斜坡电压Vramp达到输出电压表征电压Vcomp且驱动信号变为低电平为止;电容 器C1上的斜坡电压Vramp被输出至PWM信号生成模块502的正相输入端。
[0050] 在图6所示的斜坡信号生成模块501中，当开关Ks导通时，电容器C1上的电压被维 持在VI;当开关Ks、Kl都截止时，电容器C1上的电压仍然维持在VI;当开关K1导通、开关Ks截 止时，斜坡电流I ramp给电容器C1充电，直到电容器C1上的斜坡电压Vramp达到输出电压表 征电压Vcomp且驱动信号变为低电平为止；电容器C1上的斜坡电压Vramp被输出至ΠΜ信号 生成模块502的正相输入端。
[0051]图7是退磁表征电压Vcs、斜坡电压Vramp、以及驱动信号（即，GATE引脚处的信号） 的工作波形的示意图。如图7所示，当Vcs电压上升至高于一个接近为零的负向电压(例如，-10mV)，判定电感L退磁结束，通过逻辑控制及驱动输出高电平，在驱动信号为高电平（即，系 统功率开关S1导通)期间，电感器L充电，CS端子处的退磁表征电压Vcs从0V开始降低；当退 磁表征电压Vcs达到负向阈值电压Vth时，开关K1导通，斜坡电流Iramp开始向电容器C1充 电，电容器C1上的斜坡电压Vramp开始上升；当斜坡电压Vramp达到输出电压表征电压Vcomp 时，驱动信号变为低电平，系统功率开关管S1截止，退磁表征电压Vcs开始上升，斜坡电压 Vramp被钳位到VI。其中，驱动信号为高电平的时间（即，系统功率开关S1的导通时间Ton)由 两部分组成，一部分是斜坡电压Vramp从V1上升到输出电压表征电压Vcomp的时间Tramp，由 于输出电压表征电压Vcomp基本恒定，因此Tramp也恒定；另一部分是退磁表征电压Vcs下降 到负向阈值电压Vth的时间Td 1。
[0052]根据以下的电感电流充电公式：
[0053]
[0054]其中，Res为电感电流检测电阻，L为电感器L的电感量，对于一个给定的系统，内 部阈值Vth和Res均恒定。Tdl与输入电压Vin成反比，输入电压Vin越小，Tdl越大，这样可以 让系统功率开关S1的导通时间Ton与输入电压Vin成反比，从而增大在交流电源的工频谷底 处系统功率控制开关S1的导通时间Ton的时长，消除输入电流平均值在交流电源的工频谷 底的缺相以及减小输入电流在整个工频周期的电流畸变。
[0055]如果BOOST准谐振开关电源系统能够检测经整流的输入电压Vin，那么可以利用输 入电压Vin来实现谐波优化。
[0056] 图8是根据本发明另一实施例的用于向负载提供输出电压的系统的电路图。如图8 所示，根据本发明另一实施例的用于向负载提供输出电压的系统800包括交流整流组件 802、开关控制组件804、以及电压输出组件806。其中，交流整流组件802接收来自交流电源 的交流输入电压V AC，并将交流输入电压VAC变换为经整流的输入电压Vin(以下简称为输入 电压Vin)，以向负载提供输出电压。开关控制组件804感测输入电压Vin、输出至负载的输出 电压、以及表征电压输出组件806中与负载串联的电感器L的退磁情况的退磁表征电压，并 基于感测到的输入电压、输出电压、和退磁表征电压控制系统功率开关S1的导通与截止，从 而调节负载的输出电压。这里，开关控制组件804通过利用分压组件对输入电压Vin进行取 样来感测输入电压Vin，并且通过利用分压组件对输出电压Vo进行取样来感测输出电压Vo。
[0057] 图9是用于图8中所示的系统的开关控制组件的示意框图。如图9所示，开关控制组 件804包括斜坡信号生成模块901、PWM信号生成模块902、逻辑控制模块903、驱动模块904、 退磁检测模块905、误差放大器(EA)模块906、以及欠压保护(UVL0)模块907。
[0058] 在图9所示的开关控制组件中，开关控制组件804除了具有GATE端子、VIN端子、CS 端子、GND端子、C0MP端子、VCC端子以外，还具有VAC端子，并且其中的斜坡信号生成模块 901、PWM信号生成模块902、逻辑控制模块903、驱动模块904、退磁检测模块905、误差放大器 (EA)模块906、以及欠压保护(UVL0)模块907之间的连接关系、以及信号处理流程与图2中所 示的相应模块之间的连接关系、以及信号处理流程相同，在此不再赘述。
[0059] 在图9所示的开关控制组件中，斜坡信号生成模块901基于由VAC端子接收的输入 电压表征信号Vvac、阈值电压Vth2、以及预定的斜坡电流Iramp生成斜坡电压Vramp，其中阈 值电压Vth2是预定电压。
[0060] 图10是图9中所示的斜坡信号生成模块的示意图。如图10所示，斜坡电压生成模块 901包括压控电流源1001、电容器C1-C2、比较器1002、锁存器1003、开关K1-K2、开关Ksl-Ks2、以及缓冲放大器0P。
[0061] 在图10所示的斜坡信号生成模块中，开关Ksl_Ks2的导通与截止由驱动模块904生 成的驱动信号（即，由逻辑控制模块903生成的控制信号)控制。具体地，在驱动信号为高电 平时，即系统功率开关S1导通期间，开关Ksl截止、开关Ks2导通;在驱动信号为低电平时，即 系统功率开关S1截止期间，开关Ksl导通、开关Ks2截止。
[0062] 在系统功率开关S1导通期间，开关Ks2导通，开关Ksl截止，压控电流源1001基于输 入电压Vin的输入电压表征电压Vvac生成大小为Gm*Vvac的电流(其中，Gm表示压控电流源 的跨导），并且用此电流给电容器C2充电，电容器C2上的电压Vc2与阈值电压Vth2-起被送 入比较器1002。
[0063]比较器1002的输出信号控制开关K1和K2的导通与截止。其中，比较器1002的输出 信号是基于比较器1002正相输入端的电容器C2上的电压Vc2以及反相输入端的阈值电压 Vth2生成的。当电容器C2上的电压Vc2高于阈值电压Vth2时，比较器1002的输出信号为高电 平，开关K2导通，电容器C2上的电压被清零，此时比较器1002的输出信号变为低电平;在比 较器1002的输出信号为高电平时，比较器1002生成的高电平的输出信号和低电平的驱动信 号的反向信号被输入锁存器1003,锁存器1003输出高电平的信号使开关K1导通。当比较器 1002的输出信号由于K2导通而由高电平变为低电平时，比较器1002的高电平的输出信号在 锁存器1003处被锁存，直到系统功率开关S1截止为止。K1导通期间，斜坡电流Iramp给电容 器C1充电，直到电容器C1上的斜坡电压Vramp达到输出电压表征电压Vcomp且驱动信号变为 低电平为止；电容器C1上的斜坡电压Vramp被输出至PWM信号生成模块902的正相输入端。 当驱动模块904生成的驱动信号为低电平时，系统功率开关S1截止，开关Ksl导通，此时斜坡 电压Vramp (即，电容器C1上的电压)被钳位在VI。
[0064] 图11a是在输入交流信号VAC处于峰值附近时电压Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信 号（即，GATE引脚处的信号）的工作波形的示意图；图lib是在输入交流信号V AC处于谷底附近 时电压Vc2、斜坡电压Vramp、以及驱动信号（即，GATE引脚处的信号）的工作波形的示意图。
[0065] 如图lla-llb所示，在驱动信号变为高电平（即，系统功率开关S1导通)后，压控电 流源1001受输入电压表征电压Vvac控制生成一个电流给电容器C2充电，当电容器C2上的电 压Vc2上升到阈值电压Vth2时，开关K1导通同时电容器C2上的电容被清零，此时电容器C1上 的斜坡电压Vramp开始上升；当斜坡电压Vramp高于输出电压表征电压Vcomp时，驱动信号变 为低电平，斜坡电压Vramp被钳位到VI。其中，驱动信号为高电平的时间，即系统功率开关S1 导通时间Ton由两部分组成，一部分是斜坡电压Vramp从VI上升到输出电压表征电压Vcomp 的时间Tramp;另一部分是电容器C2上的电压Vc2上升到阈值电压Vth2的时间Td2。在交流电 源的一个工频周期内，输出电压表征电压Vcomp恒定，因此斜坡电压Vramp的上升时间恒定， 只有Vc2的上升时间Td2随输入电压表征电压Vvac变化。
[0066] 其中，电容充电公式为:Vvac X Gm X Td2 = C2 X Vth2
[0067] 即
[0068] 输入电压表征电压Vvac为通过对输入电压Vin进行分压得到的取样电压，电容器 C2的电容量C2、内部阈值Vth2和Gm均恒定，Td2只随输入电压表征电压Vvac(相当于随输入 电压Vin)变化。在交流电源的工频峰值附近，输入电压Vin高，给电容器C2充电的电流大， Vc2上升到Vth2的时间短，如图11a所示;在交流电源的工频谷底附近，输入电压Vin低，给电 容器C2充电的电流小，Vc2上升到Vth2的时间长，如图lib所示。这样可以让系统功率开关S1 的导通时间Ton与输入电压Vin成反比，从而增大在交流电源的工频谷底处系统功率控制开 关S1的导通时间Ton的时长，消除输入电流平均值在交流电源的工频谷底的缺相以及减小 输入电流在整个工频周期的电流畸变。
[0069] 结合图1至图lib可以看出，本发明提供了这样一种用于向负载提供输出电压的系 统，包括:开关控制组件，被配置为根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信 号（例如，由退磁检测模块505/905基于退磁表征电压Vcs生成的退磁表征信号）、表征输出 至负载的输出电压的输出电压表征信号（例如，由误差放大器(EA)模块506/906生成的输出 电压表征电压Vcomp)、以及参考信号（例如，Vth或Vth2)生成控制信号，并利用控制信号来 控制系统功率开关的导通与截止，其中系统功率开关、电容器、以及负载并行连接在电感器 与地之间。
[0070] 根据本发明的系统可以消除输入电流的平均值在交流输入电压处于谷底时的缺 相，减小输入电流在交流电源的整个工频周期的畸变。
[0071] 以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组 合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插 件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代 码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传 输介质或者通信链路上传送。"机器可读介质"可以包括能够存储或传输信息的任何介质。 机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软 盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联 网等的计算机网络被下载。
[0072]本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施 例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的 实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非 上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在 本发明的范围之中。
【主权项】
1. 一种用于向负载提供输出电压的系统，包括： 开关控制组件，被配置为根据表征与所述负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信 号、表征输出至负载的输出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用 所述控制信号来控制系统功率开关的导通与截止，其中 所述系统功率开关、电容器、以及所述负载并行连接在所述电感器与地之间。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件进一步根据表征对交流 输入电压进行整流得到的经整流的输入电压的输入电压表征信号生成所述控制信号。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件基于所述退磁表征信号 和所述参考信号利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所述退 磁表征信号、以及所述输出电压表征信号生成所述控制信号。4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件在所述退磁表征信号高 于所述参考信号时将所述斜坡电压信号保持在预定电压，并且在所述退磁表征信号下降为 等于所述参考信号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号增大，并且在所述斜 坡电压信号等于所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复到所述预定电压。5. 根据权利要求3或4所述系统，其特征在于，所述开关控制组件包括斜坡信号生成模 块，所述斜坡信号生成模块包括:比较器、第一开关、第二开关、电容器、以及缓冲放大器，其 中 所述退磁表征电压被输入至所述比较器的负相输入端，所述参考信号被输入至所述比 较器的正相输入端，所述比较器的输出信号控制所述第一开关的导通与截止； 所述预定电压被输入至所述缓冲放大器的正相输入端，所述缓冲放大器的反相输入端 与所述缓冲放大器的输出端连接； 所述第二开关的导通与截止由所述控制信号控制； 当所述第一开关导通并且所述第二开关截止时所述斜坡电流经由所述第一开关向所 述电容器充电，当所述第一开关截止或所述第二开关导通时所述电容器上的电压被维持在 所述预定电压。6. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件基于所述输入电压表征 信号和所述参考信号利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所 述退磁表征信号、和所述输出电压表征信号生成所述控制信号。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件在所述输入电压表征信 号上升为等于所述参考信号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号从预定电 压增大，并且在所述斜坡电压信号等于所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复 到所述预定电压。8. 根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件包括斜坡信号生成 模块，所述斜坡信号生成模块包括:压控电流源、第一电容、第二电容、比较器、锁存器、第一 开关、第二开关、第三开关、第四开关、以及缓冲放大器，其中 所述第一电容、所述第一开关、以及与所述第二开关串联的所述跨导电流源并行连接 在所述比较器的正相输入端和地之间，所述参考信号被输入至所述比较器的反相输入端， 所述比较器的输出信号控制所述第一开关的导通与截止并且被输入至所述锁存器的第一 输入端； 所述控制信号被输入至所述锁存器的第二输入端，所述锁存器的输出信号控制所述第 三开关的导通与截止； 所述预定电压被输入至所述缓冲放大器的正相输入端，所述缓冲放大器的反相输入端 与所述缓冲放大器的输出端连接； 所述第二开关和所述第四开关的导通与截止由所述控制信号控制； 当所述第三开关导通并且所述第四开关截止时所述斜坡电流经由所述第三开关向所 述第二电容充电，当所述第三开关截止或者所述第四开关导通时所述第二电容上的电压被 保持在所述预定电压。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述开关控制组件基于输出 至所述负载的输出电压、和第二参考信号生成所述输出电压表征信号。10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述退磁表征信号是基于流过所述电感 器的电流生成的。11. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括： 交流整流组件，被配置为对交流输入电压进行整流，其中 所述交流整流组件包括第一、第二、第三、及第四整流组件端子，所述第一和第二整流 组件端子分别与交流电源的两端连接，所述第三和第四整流组件端子分别与所述系统功率 开关和地连接。12. -种用于向负载提供输出电压的方法，包括： 根据表征与负载串联的电感器的退磁情况的退磁表征信号、表征输出至所述负载的输 出电压的输出电压表征信号、以及参考信号生成控制信号，并利用所述控制信号来控制系 统功率开关的导通与截止，其中 所述系统功率开关、电容器、以及所述负载并行连接在所述电感器与地之间。13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步根据表征对交流输入电压进行整 流得到的经整流的输入电压的输入电压表征信号生成所述控制信号。14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，基于所述退磁表征信号和所述参考信号 利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所述退磁表征信号、以及 所述输出电压表征信号生成所述控制信号。15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述退磁表征信号高于所述参考信号 时将所述斜坡电压信号保持在预定电压，并且在所述退磁表征信号下降为等于所述参考信 号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号增大，并且在所述斜坡电压信号等于 所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复到所述预定电压。16. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，基于所述输入电压表征信号和所述参考 信号利用斜坡电流信号生成斜坡电压信号，并基于所述斜坡电压信号、所述退磁表征信号、 和所述输出电压表征信号生成所述控制信号。17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述输入电压表征信号上升为等于所 述参考信号时开始利用所述斜坡电流信号使所述斜坡电压信号从预定电压增大，并且在所 述斜坡电压信号等于所述输出电压表征信号时使所述斜坡电压信号恢复到所述预定电压。18. 根据权利要求12-17中任一项所述的方法，其特征在于，还包括： 基于输出至所述负载的输出电压、和第二参考信号生成所述输出电压表征信号。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述退磁表征信号是基于流过所述电感 器的电流生成的。
【文档编号】H02M7/217GK105897014SQ201610348331
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】方倩, 方烈义
【申请人】昂宝电子（上海）有限公司