开关功率变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开内容大体涉及开关电源，并且更具体地涉及经由次级侧检测设备检测动态负载的开关功率变换器。
【背景技术】
[0002]包括智能电话、平板计算机和便携式计算机的许多电子设备采用在较宽操作条件上提供受控的且经调节的功率输出的电源。这些电源常常包括用于从电源向跨变压器的负载递送电力的功率级(power stage)。功率级中的开关将负载电親接至电源或者使负载与电源解耦，并且耦接至该开关的开关控制器控制开关的导通时间和关断时间。除其他方式之外，还可以通过测量输出电流或输出电压并且将其反馈至初级侧开关控制器来实现对功率输出的调节。为了提高成本性能和减小尺寸，许多市场上可获得的隔离电源采用仅初级反馈和控制。通过感测初级侧信号，能够检测并且因此能够控制和调节次级输出和负载状况。
[0003]为了方便，在没有负载连接至电源输出的时候，终端用户通常会使电源留在连接至AC电源(AC mains)的状态。为了保持经调节的输出电压(甚至在无负载状况下)，控制器可能会在低负载或无负载状况下改变其调节模式。在无负载状况下，使开关功率变换器中的功率开关导通或关断的脉冲的速率被显著地减小，以便保持输出电压调节，导致开关功率变换器在导通周期和关断周期之间的时段较长。这对依赖于功率开关的导通周期和关断周期来获得反馈信号的初级侧感测控制方案提出了重大挑战。在开关的导通周期之间的时段期间，由于不生成反馈信号，因此控制器不知道输出电压的状态。如果在开关的较长关断周期中的一个关断周期期间电子设备被重新连接至电源一一表示动态负载改变，则初级侧控制器直到开关的下一个导通周期才接收到关于次级侧输出电压的改变的反馈。在此期间，输出电压可能会因此显著地降低，超过开关功率变换器或电子设备的调节规范所规定的容许电压降。
【实用新型内容】
[0004]—种开关功率变换器，其使用次级侧检测设备来检测开关功率变换器的输出处的负载瞬变(load transient)。在一个实施方式中，开关功率变换器包括变压器，该变压器包括耦接至输入电压的初级绕组和耦接至开关功率变换器的输出电压的次级绕组。功率开关耦接至变压器的初级绕组，以及整流器耦接至变压器的次级绕组。响应于功率开关导通而在初级绕组中生成电流，以及响应于功率开关关断而不在初级绕组中生成电流。整流器在功率开关的关断周期期间向开关功率变换器的输出提供经整流的电流。
[0005]耦接在变压器的次级侧上的整流器两端的检测电路测量整流器两端的电压。在功率开关的关断周期期间，整流器两端的电压指示开关功率变换器的输出电压。如果在消隐时段之外整流器两端的电压下降到阈值之下，则检测电路检测到电压降，并且作为响应，在变压器的次级绕组中生成电流脉冲。
[0006]在一个实施方式中，开关控制器检测由变压器的次级侧的电流脉冲而引起的变压器的初级侧的电压改变。开关控制器响应于检测到该脉冲而使功率开关导通，以调节开关功率变换器的输出电压。因此，开关功率变换器基于由检测电路生成的电流脉冲来对功率开关的关断周期期间的动态负载状况进行补偿。
[0007]根据本公开的实施例，提供一种开关功率变换器，包括:变压器，所述变压器包括耦接至输入电压的初级绕组和耦接至所述开关功率变换器的输出的次级绕组；功率开关，所述功率开关耦接至所述变压器的所述初级绕组，响应于所述功率开关导通而生成所述初级绕组中的电流，以及响应于所述功率开关关断而不生成所述初级绕组中的电流；整流器，所述整流器耦接至所述变压器的所述次级绕组，所述整流器在所述功率开关的关断周期期间向所述开关功率变换器的所述输出传导经整流的电流；以及检测电路，所述检测电路测量所述整流器两端的电压，所述检测电路检测在消隐时段之外所述整流器两端的电压的降低，以及响应于检测到所述电压的降低而在所述变压器的所述次级绕组中生成一个或更多个电流脉冲。
[0008]根据本公开的另一实施例，提供一种开关功率变换器，包括:变压器，所述变压器包括耦接至输入电压的初级绕组和耦接至所述开关功率变换器的输出的次级绕组；功率开关，所述功率开关耦接至所述变压器的所述初级绕组，响应于所述功率开关导通而生成所述初级绕组中的电流，以及响应于所述功率开关关断而不生成所述初级绕组中的电流；以及智能二极管，所述智能二极管耦接至所述变压器的所述次级绕组。所述智能二极管包括:整流器，所述整流器在所述功率开关的关断周期期间向所述开关功率变换器的所述输出传导经整流的电流；以及检测电路，所述检测电路测量所述整流器两端的电压，所述检测电路检测在消隐时段之外所述整流器两端的电压的降低，并且响应于检测到所述电压的降低而在所述变压器的所述次级绕组中生成一个或更多个电流脉冲。
[0009]在说明书中描述的特征和优点并不是无所不包的，并且具体地，鉴于附图、说明书和权利要求书，许多另外的特征和优点对于本领域技术人员来说将是明显的。此外，应当指出的是，说明书中所使用的语言主要是为了易读和指导的目的而选择的，其不是被选择为描绘或限制实用新型主题的。
【附图说明】
[0010]通过结合所附附图考虑以下详细描述，可以容易地理解本实用新型的实施方式的教导。
[0011]图1A至图1D不出了开关功率变换器的各种实施方式。
[0012]图2A至图2B示出了检测电路的示例实施方式。
[0013]图3A至图3B是示出在电压振荡时段(voltage ringing per1d)期间检测电路中的信号的示例波形。
[0014]图4示出了与在轻负载或无负载操作期间的开关功率变换器相对应的示例波形。
[0015]图5示出了与具有施加的负载瞬变的开关功率变换器相对应的示例波形。
【具体实施方式】
[0016]附图和以下描述仅通过示例的方式涉及本实用新型的优选实施方式。应当注意的是，根据以下讨论，将容易认识到本文所公开的结构和方法的替选实施方式为在不背离所要求保护的实用新型的原理的情况下可以采用的可行替选方案。
[0017]现在将详细地参照在附图中示出其示例的本实用新型的若干实施方式。要注意的是，在任何可行的情况下，可以在附图中使用相似或相同的附图标记，并且其可以表示相似或相同的功能。附图仅出于说明的目的描绘了本实用新型的实施方式。本领域技术人员根据以下描述将容易认识到:在不背离本文所描述的实用新型的原理的情况下可以采用本文所示的结构和方法的替选实施方式。
[0018]本文所描述的开关功率变换器的实施方式被配置成在不影响反馈或调节控制回路并且因此不影响回路稳定性以及不增加空载功耗的情况下(I)使用次级侧检测设备来检测开关功率变换器的输出处的动态负载，以及(2)向初级侧控制器发信号通知出现动态负载。控制器通过基于指示动态负载的信号修改功率开关的导通时间和关断时间，来调节输出电压。
[0019]图1A至图1D示出了开关功率变换器100的示例实施方式。在一个实施方式中，除其他部件之外，开关功率变换器100包括:具有初级绕组102、偏置绕组103和次级绕组104的变压器；功率开关106 ;以及控制器110。
[0020]参照图1A至图1D，功率变换器100从交流(AC)电源(未示出)接收AC电力，该AC电力被整流以提供输入电容器Cl两端的经调节的直流(DC)输入电压101。输入电压101耦接至初级绕组102。在功率开关106的导通周期期间，由于整流器D1K向偏置，所以能量被存