专利名称：在功率转换器中实施未调节的休眠模式的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及调节开关模式功率转换器中能量输送的控制电路，更具体地，本发明涉及通过使用具有输出重设的未调节的休眠运行模式(unregulated dormant mode of operation)来减少开关模式功率转换器(switched mode power converter)在小负载或无负载状况下的能量消耗的控制电路。
背景技术：
功率转换器控制电路可用于多种目的和应用。存在对可减少功率转换器能量消耗的控制电路功能性的需求。尤其，在小负载或无负载状况下，对减少功率转换器能量消耗的控制电路有特定需求。这种需求来自这样一个事实在功率转换器的一些应用中，长时期几乎不需要或完全不需要能量输送。这样的应用的一个实例是用于蜂窝式电话的ac-dc充电器。ac-dc充电器常常被一直连接至家中或办公室中的ac干线出口，即使在蜂窝式电话本身已完全与ac-dc充电器的输出电缆脱离的情况下。这样的状况常被称作无负载状况。 此外，在诸如蜂窝式电话和数码相机之类的应用中，由ac-dc充电器的输出供电的单元在该单元内的电池一充满电时就关掉。在这些状况下，所述单元的能量需求急剧下降，因此对于ac-dc充电器来说是非常小的负载的状况。该状况常被称作待命(standby)模式或睡眠 (sleep)模式，且也可长期存在。因此也需要ac-dc充电器在这些非常小的负载的待命模式或睡眠模式状况下高效运行，换句话说，具有可能的最小的能量消耗。现有的用于开关模式功率转换器的控制电路通常通过减小耦合至该控制电路的功率开关的开关频率(switching frequency)来减少该功率转换器的能量消耗，以减少一类被称作开关损耗(switchingloss)的能量损耗。在具有减小的开关频率的期间，通过保持功率转换器的输出电压来保持控制电路运行，以使得待被供电的单元(例如蜂窝式电话手持机或数码相机)能够在其一连接至ac-dc充电器输出时，或者在其一脱离睡眠/待命模式并要求更多能量时，就接收能量。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种在功率转换器中使用的控制电路，包括驱动信号发生器，其被耦合以产生驱动信号，以控制待被耦合至所述控制电路的功率开关的开关，从而响应待被耦合至功率转换器输出的一个或多个负载的能量需求而调节到所述功率转换器输出的能量流动；未调节的休眠模式和输出重设控制电路，其被耦合以在所述一个或多个负载的能量需求落在阈值之下时使所述驱动信号发生器休眠，由此停止通过所述驱动信号发生器调节到所述功率转换器输出的能量流动，所述驱动信号发生器被耦合以当休眠时不响应所述一个或多个负载的能量需求的变化，所述未调节的休眠模式控制电路被耦合以在第一时期过去后使所述驱动信号发生器上电，所述驱动信号发生器被耦合以在所述第一时期过去后再次响应所述一个或多个负载的能量需求的变化；负载检测电路，其被包含在所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路中，所述负载检测电路被耦合以在所述第一时期过去后通过对使得所述功率转换器向所述一个或多个负载输送基本高的功率的循环的阈值数进行计数来识别所述一个或多个负载的能量需求的增加；以及输出重设电路，其被包含在所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路中，所述输出重设电路被耦合至所述负载检测电路和所述驱动信号发生器，所述输出重设电路被耦合以在所述第一时期过去后的第二时期期间响应所述负载检测电路而停止到所述一个或多个负载的能量流动，从而允许所述功率转换器输出处的电压被放电至基本低于正常调节输出电压的值。在一个实施方案中，所述控制电路还包括振荡器，其被耦合至所述驱动信号发生器和所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路。在一个实施方案中，所述负载检测电路包括被耦合至所述振荡器的计数器，其中所述计数器被耦合以对使得所述功率转换器向所述一个或多个负载输送基本高的功率的循环的阈值数进行计数。在一个实施方案中，所述计数器被耦合以对使得所述功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。在一个实施方案中，所述控制电路还包括被耦合至所述计数器的第一单触发电路，其中所述第一单触发电路的输出信号被耦合以启动所述计数器电路的操作，从而对使得所述功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。在一个实施方案中，所述输出重设电路包括第二单触发电路，所述第二单触发电路被耦合至所述负载检测电路以及被耦合至所述驱动信号发生器，其中，响应于所述负载检测电路识别所述一个或多个负载的能量需求的增加，所述第二单触发电路的输出信号被耦合以被所述驱动信号发生器接收，以在所述第一时期过去后的所述第二时期期间禁用所述驱动信号发生器。在一个实施方案中，所述第二单触发电路的输出信号的持续时间是所述第二时期的持续时间，在此期间所述功率转换器输出处的电压被允许放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。在一个实施方案中，所述第一时期是由待被耦合至所述控制电路的电容器确定的。在一个实施方案中，所述待被耦合至所述控制电路的电容器包括用于所述控制电路的外部旁路电容器。
在一个实施方案中，所述控制电路还包括调节器电路，其待被耦合以响应所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路来对所述电容器进行充电，所述调节器电路被耦合以当所述一个或多个负载的能量需求落在所述阈值之下时不对所述电容器进行充电，并在所述第一时期过去后再次对所述电容器进行充电。本发明的另一方面提供了一种用于控制功率转换器的输出的方法，包括用驱动信号发生器产生驱动信号，以响应被耦合至所述功率转换器的输出的一个或多个负载的能量需求来调节到所述一个或多个负载的能量流动；使所述驱动信号发生器休眠，从而当所述一个或多个负载的能量需求落在阈值之下时在第一时期停止调节到所述一个或多个负载的能量流；在所述第一时期期间不响应所述一个或多个负载的能量需求；使所述驱动信号发生器上电，以在所述第一时期过去后恢复调节到所述一个或多个负载的能量流；在所述第一时期过去后识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加；以及如果所述一个或多个负载的能量需求增加，则重设所述功率转换器的输出，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的第二时期期间被放电至基本低于正常调节输出电压的值。在一个实施方案中，识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加包括对在所述第一时期过去后使得所述功率转换器的功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。在一个实施方案中，识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加包括接收表示所述功率转换器的输出的反馈信号；在所述第一时期过去后响应第一单触发电路来启动计数器的操作；在振荡器的使得逻辑高反馈信号被接收的每个循环递增所述计数器；以及在所述计数器被递增至阈值数时识别所述一个或多个负载的能量需求的增加。在一个实施方案中，重设所述功率转换器的输出包括在识别所述一个或多个负载的能量需求的增加之后禁用所述驱动信号发生器，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的所述第二时期期间被放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。在一个实施方案中，禁用所述驱动信号发生器包括在所述第二时期的持续时间响应第二单触发电路来禁用所述功率转换器的功率开关的开关，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的所述第二时期期间被放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。在一个实施方案中，所述基本低于所述正常调节输出电压的值是基本零伏。
参照下列附图描述本发明的非限制性且非穷举性的实施方案，其中各个视图中相同的参考数字指代相同的部件，除非另有规定。图1是总体例示了采用根据本发明教导的控制电路的一个实施例的一个示例性回扫功率转换器的示意图，其中所述控制电路通过使用未调节的休眠运行模式来减少所述功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图2是例示了采用根据本发明教导的控制电路的另一实施例的另一示例性回扫功率转换器的示意图，其中所述控制电路通过使用未调节的休眠运行模式来减少所述功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图3是例示了采用根据本发明教导的控制电路的又一实施例的又一示例性回扫功率转换器的示意图，其中所述控制电路通过使用未调节的休眠运行模式来减少所述功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图4A是根据本发明教导的控制电路的示例性方块图，其中所述控制电路减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图4B示出了在一个实施例中来自具有图4A的方块图的控制电路的示例性时序和信号波形。图5A和5B示出了在一个实施例中来自具有图4A的方块图的控制电路的示例性波形。图6是例示了采用根据本发明教导的控制电路的再一实施例的再一示例性回扫功率转换器的示意图，所述控制电路通过使用未调节的休眠运行模式来减少所述功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图7是示出了多种控制电路的典型的开关频率-负载特性的示图，其中所述控制电路减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图8是示出了根据本发明教导的控制电路的示例性控制特性的示图，其中所述控制电路减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗。图9是例示了根据本发明教导的通过使用未调节的休眠运行模式来减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗的一个示例性方法的流程图。
具体实施例方式公开了用于实现通过使用具有输出重设的未调节的休眠运行模式来减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗的控制电路的方法和装置。在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应明了，实施本发明不是必须要使用这些具体细节。在其他情况下，为了避免使本发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。在本说明书的全文中提到“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”，意指关于该实施方案或实施例(实例)描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书的全文中的各个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“在一个实施例中”或“在一实施例中”，未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合方式和/或子组合方式结合。此外，应理解，本文中提供的附图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且这些图未必按比例绘制。现描述通过使用具有输出重设的未调节的休眠运行模式来减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗的控制电路。本发明的实施例涉及用于实现具有输出重设的未调节的休眠运行模式以减少功率转换器在小负载或无负载状况下的能量消耗的方法和装置。下文的描述会详细描述若干个在多种功率转换器电路中使用的示例性控制电路， 这些控制电路调节在正常运行状况下——例如当蜂窝式电话被连接至功率转换器的输出并正在对电池充电时，从功率转换器的输入到功率转换器的输出的能量流(energy flow)。从功率转换器的输入到输出的能量流动还可依照经过能量转移元件(energy transfer element)的能量流来描述，所述能量转移元件可包括功率转换器中的变压器，但是在一些功率转换器配置中可以是单个电感器。本说明书会详细说明所描述的示例性控制电路如何转变到这样一种运行模式，即当功率转换器的输出被识别为处于无负载或非常小负载的状况下(例如当蜂窝式电话在物理上脱离使用了所述控制电路的AC-DC充电器的输出时)，从功率转换器的输入到输出的能量流不再被调节。在这些状况下，能量从功率转换器的输入到输出的转移在一段时间(其由所述控制电路的用户编程，或者使用所述控制电路本身的计时器电路预编程)内基本减小到零。在这段时间内，所述电路处于本公开文本的标题所提及的未调节的休眠运行模式。在该未调节的休眠模式时期期间，所述控制电路本身的能量消耗被尽可能地降低，以节约能量。本说明书会详细说明，在该未调节的休眠模式运行期之后，所述控制电路如何重新开始并再次调节从功率转换器的输入到功率转换器的输出的能量流。然而，如果仍存在非常小负载或无负载的状况，则所述控制电路会再次检测该状况，并再次启动该未调节的休眠模式运行期。然而，如果不再存在非常小负载或无负载的状况，则示例性控制电路会在功率转换电路恢复(resume)正常运行之前实现一个重设期(reset period)，并调节从功率转换器的输入到输出的能量流。在一个实施例中，在该重设期期间，功率转换器的输出会被重设，例如通过将功率转换器的输出电压减小到基本为0伏。为了例示，图1总体示出了采用控制电路115的功率转换器100——有时也被称作电源(power supply)——的示意图，控制电路115调节经过能量转移元件109的能量流。在所例示的实施例中，根据本发明的教导，控制电路115包括未调节的休眠模式和输出重设控制电路140，其被采用以根据本发明的教导通过使用在小负载或无负载状况消除时实施的具有输出重设期的未调节的休眠运行模式来减少功率转换器100在小负载或无负载状况下的能量消耗。在一个实施例中，功率转换器100是隔离的(isolated)回扫功率变换器，其中初级接地(primary ground) 107和次级返回(secondary return) 1 彼此电隔离。应注意，根据本发明的教导，在其他实施例中，功率转换器100可以是非隔离的，其中初级接地107和次级返回126电连接在一起。得益于本发明的教导的其他非隔离的功率转换器配置还可包括降压(buck)转换器、CUK转换器或SEPIC转换器。还应注意，根据本发明的教导，在其他实施例中，功率转换器100可具有多于一个的输出。如所例示的实施例中示出的，控制电路115包括驱动信号发生器块154，其产生驱动信号122，驱动信号122待被耦合以驱动功率开关105。在一个实施例中，功率开关105是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极型晶体管等。功率开关105被耦合至能量转移元件109的输入绕组103，能量转移元件109被耦合至dc输入电压101和输出功率二极管117。在一个实施例中，dc输入电压101是耦合至ac电压源(未示出)的整流器电路的输出。电容器106被耦合至功率转换器输入端子190和191，以提供低阻抗源，用于在功率开关105处于接通(ON)状态时开关流经第一输入端子190和第二输入端子191、能量转移元件109绕组103以及功率开关105的电流。在一个实施例中，控制电路115和开关105可构成集成电路的一部分，该集成电路可被制造成混合或单片集成电路。如所描绘的实施例中示出的，仍得益于本发明的教导，控制电路115被耦合以接收反馈信号114，反馈信号 114在一个实施例中是电压信号，但是在其他实施例中还可以是电流信号，或者表示功率转换器100输出的参数的其他信号。在所例示的实施例中，当功率控制器100被首先连接至输入电压源101时，控制电路115获得起动电流(start up current)，以启动该控制电路的运行。这是通过对耦合至旁路端子170的外部旁路电容器133进行充电来实现的。在图1的实施例中，该起动电流得自功率开关105的高电压连接节点134，并耦合至控制电路115内部的调节器电路135。 调节器电路135的输出被耦合至外部旁路电容器133，并且该输出也是控制电路115内部的电路的电压源轨(voltage supplyrail)。在另一个实施例中，替代地，连接节点134可耦合至输入端子190，或者在功率开关105和控制电路115被集成在单裸片(singledie)上和/ 或被纳入单个半导体封装内的情形下耦合至功率开关105的结构内部的节点。在所例示的实施例中，调节器电路135转换节点134上的高电压(其在一个实施例中通常相对于初级接地107在50到400伏的范围内)，并将轨132上的最大电压调节到较低的电压(其可用于运行控制电路100)。初始，旁路电容器133两端的电压基本为零， 并且调节器电路135提供电流以对旁路电容器133进行充电。当旁路电容器133上的电压 (其在一个实施例中通常在6伏的数量级)已足以使控制电路115正确运行时，外部欠压电路(未示出)使得控制电路115开始运行，控制电路115采用驱动信号122启动功率开关 105的开关。这接着启动从输入端子190和191经能量转移元件109的能量流。如所描绘的实施例中示出的，能量转移元件109包括输入绕组103和输出绕组110 以及低电压(其在一个实施例中通常在10到30伏的范围内)辅助绕组108。反馈信号114 从辅助绕组108通过由电阻器111和112形成的电阻分压器(resistor divider)而被耦合至控制电路115。此外，当辅助绕组电容器175被充足电时，控制电路115经电阻器171接收源电流(supply current) 180，以使得控制电路115运行。在所例示的实施例中，以此方式从低电压辅助绕组108获得电流比调节电路135从高电压节点134获得电流更有效率。 这样，在一个实施例中，当能够经电阻器171得到源电流Irc 180时，调节器电路模块135的运行通常被禁用。在一个实施例中，控制电路115包括驱动信号发生器154，以产生驱动信号122，驱动信号122待被耦合以驱动功率开关105，从而通过响应反馈信号114调节功率开关105接通和断开的频率来调节经过能量转移元件109的能量流。这一开关频率调节可以多种方式实现，包括改变控制电路115内的振荡器(未示出)的频率，选择性地启用和禁用从控制电路115内的固定频率振荡器获得的功率开关105的开关周期(常被称作on/off控制)， 在功率开关105的接通时间固定的情况下改变功率开关105的断开时间，或者在功率开关 105的断开时间固定的情况下改变功率开关105的接通时间。当开关105接通时，来自电容器106的能量被转移进能量转移元件109的输入绕组103。当该开关断开时，储存在输入绕组103中的能量被转移至输出绕组110和辅助绕组108。来自输出绕组110的能量被转移至功率转换器100的输出，其中有电流经过正向偏置的(forward biased)输出功率二极管 117流到电容器118、耦合至预载阻抗(preload impedance) 194以及输出端子192和193 的负载121。在该实施例中，由于开关频率是用来调节能量流的变量，所以功率开关105的开关频率是流经能量转移元件109的总能量的量度(measure)。在图1的实施例中，控制电路115被耦合，以调节如下输送的总能量从功率转换器100的第一输入端子190和第二输入端子191，经过能量转移元件109，到功率转换器输出端子192和193、预载阻抗194、控制电路源端子170以及反馈部件111和112还有反馈端子123。在蜂窝式电话充电器向负载121提供3瓦(每秒3焦耳的能量)的全负载输出功率的一个实施例中，由预载194、控制电路115源电流180和反馈电流131消耗的能量通常小于由负载121消耗的能量的1%。在一个实施例中，预载194被完全移除。然而，如果通过在物理上脱离负载121或者当负载121处于待命运行模式时基本消除输出负载电流120， 则预载194(如果存在)、控制电路115、源电流180和反馈电流131的总共能量消耗可为流经能量转移元件109的能量的基本100%。如上文描述的，由于在图1的实施例中功率开关105的开关频率是用来调节经过能量转移元件109的能量流的变量，所以该开关频率指示了耦合至能量转移元件109的绕组108和110的电路的总的能量需求或要求。因此，在所例示的实施例中，当功率开关105 的开关频率落在阈值之下时，它被用来指示输出电流120已经降低到基本为零，从而存在无负载或非常小负载的状况，其中负载121基本不需求能量。换句话说，当负载121的能量需求落在阈值之下时，识别了无负载或非常小负载的状况。在这些状况下，在一个实施例中，控制电路115包括未调节的休眠模式和输出重设控制电路140，如果负载121的能量需求落在阈值之下的时间长于一个阈值时期 (threshold period of time)，则控制电路140被耦合以产生掉电(power down)/重设 (reset)信号157，信号157被耦合以通过在第一时期内将驱动信号发生器巧4掉电来使驱动信号发生器巧4休眠。在该第一时期期间，当驱动信号发生器巧4掉电时，驱动信号发生器巧4不再产生驱动信号122，且不再调节经过能量转移元件109的能量流。在一个实施例中，使得驱动信号发生器巧4掉电以及功率开关105的开关被禁用的时期的持续时间(duration)是由旁路电容133从其正常运行电压(其在一个实施例中在5.8到6.4伏的范围内)放电至较低电压(其在一个实施例中可以是3伏)所花费的时间长度来确定的。在该时间期间，输出电容器118也经预载阻抗194来放电，因此输出电压 119也下降。因此，在该实施例中，旁路电容器133还作为计时器的一部分，以响应如下指示来确定第一时期输出电流120已经降至基本为零，因此存在无负载或非常小负载的状况。 在该时间期间，电容器175也通过电阻器171和111来放电，因此电容器175两端的电压也下降。应理解，在另一个实施例中，使得驱动信号发生器巧4掉电以及功率开关105的开关被禁用的时期的持续时间可以由如下计时器电路来确定，该计时器电路包括处于控制电路115外部且并非旁路电容器133的电容器。在另一个实施例中，使得驱动信号发生器154 掉电以及功率开关105的开关被禁用的时期的持续时间可以由如下计时器电路来确定，该计时器电路完全集成在控制电路115中而不需要为此目的的外部电容器。为了尽可能降低控制电路在此时期期间的能量消耗，内部调节器电路块135也响应掉电/重设信号157来掉电，以使得基本没有电流从节点134经过调节器电路135，且调节器电路块135消耗的能量基本为零。在这一未调节的休眠模式第一时期内(其中控制电路115的驱动信号发生器巧4停止调节经过能量转移元件109的能量流)，控制电路115不响应在端子123处接收的反馈信号，直到该未调节的休眠模式第一时期过去。因此，在这一未调节的休眠模式时期期间，除了将调节器电路模块135掉电，也响应掉电/重设信号157 将控制电路115内的基本所有其他电路掉电并脱离源轨132。这一脱离导致功率消耗降低， 且可以使用如本领域普通技术人员会已知的单个半导体负载开关来实现。在一个实施例中，未调节的休眠模式时期仅当负载121的能量需求落在阈值之下的时间长于一个阈值时期时才被启动，以使得短期瞬时的能量需求状况或事件不会被误解为功率转换器100的输出处的无负载状况。在一个实施例中，这种负载瞬时事件可由如下情况导致作为负载121而耦合至功率转换器100的输出的蜂窝式电话电池从完全充电突然变化到缓慢充电(trickle charging) 0这类负载瞬变常发生在蜂窝式电话充电应用中， 且随着蜂窝式电话手持机恢复到完全充电而紧跟着负载的突然增大。这种负载或能量需求瞬变由负载121控制，因此是控制电路115必须正确响应的负载121能量需求变化。如果控制电路115立即响应负载能量需求的突然减少，则当负载又要求增加能量时控制电路 115可能已经进入了未调节的休眠模式，这不是期望的状况，因为在一个实施例中这会影响电池负载的充电速度。通过确保未调节的休眠模式时期仅当负载121的能量需求落在阈值之下的时间长于一个阈值时期时才被启动，降低了误解瞬变负载事件的风险。如下文将参考图4A更详细地讨论的，控制电路115中的保持上电(power up)的电路块是未调节的休眠模式控制电路140的一部分，在一个实施例中它包括内部上电电路块，该内部上电电路块检测旁路电容器133两端的电压何时落至该3伏较低阈值。因此，在所例示的实施例中，当旁路电容器133两端的电压落至该3伏较低阈值时，认为该未调节的休眠模式第一时期已经过去，此时该上电电路块在未调节的休眠模式控制电路140内提供内部重设信号，该内部重设信号重设掉电/重设信号157，并重新启动控制电路115起动操作，以如上文描述的当输入电压源101被首先连接时将该电路上电。因此，在所例示的实施例中，当响应于掉电/重设信号157而重新启动控制电路 115起动操作时，旁路电容器133被重新充电。使用流经调节器电路135的电流来重新对旁路电容器133充电，且当旁路电容器133两端的电压再次超过控制电路115正确运行所要求的欠压(under-voltage)阈值电压(其在一个实施例中为近似6伏)时，驱动信号发生器巧4被上电，并且产生驱动信号122以恢复功率开关105的开关。此时，驱动信号发生器 154再次响应在端子123处接收的反馈信号，且能量再次流经能量转移元件109，以补充电容器175和118的能量损失。功率开关105的开关频率在这一时间内会是高的。然而，在电容器175和118中的能量被补充后，如果负载121仍基本不要求能量， 则开关频率会再次落在阈值之下，且如果该状况持续的时间长于一个阈值时期，则会再次导致掉电/重设信号157启动掉电，这会再次导致控制电路115中的驱动信号发生器154 停止调节经过能量转移元件109的能量流，如上文所述。这一掉电和第一时期的休眠接着启动和恢复开关期的操作会不断重复，直到负载121的能量需求再次增加而使得功率开关的开关频率保持在阈值以上。在一个实施例中，当控制电路115感测到负载121的能量需求增加时，控制电路 115进入第二时期的重设期，并将从输入端子190和191到输出端子192和193的能量转移减少到基本为零。在一个实施例中，该第二时期的重设期是允许输出电压119被放电至基本为零的持续时间。在一个实施例中，在该第二时期或重设期的末尾，控制电路115的运行恢复了从功率转换电路100的输入到输出的能量转移，以使得输出电压119从该第二或重设时期的末尾处的基本为零上升到其标称已调节值。在一个实施例中，控制电路115随后根据能量转移元件绕组108和110上总的负载所需要的能量来不断调节经过能量转移元件 109的能量流动。应注意，图1示出了辅助绕组108是能量转移元件109的非隔离绕组。因此应理解，本发明的教导的益处可以被应用至包括带有隔离绕组、非隔离绕组及其组合的能量转移元件。非隔离绕组的实例包括非隔离感测绕组、非隔离偏置绕组、非隔离输出绕组等。还应注意，根据本发明的教导，一个或多个负载可被耦合至能量转移元件的各个绕组。事实上，图1示出，预载阻抗194和负载121都被耦合至所例示的实施例中的输出绕组110。因此应理解，一个或多个不同负载的组合可被耦合至能量转移元件的绕组的不同组合，从而产生可从根据本发明教导的包括未调节的休眠运行模式的功率转换器获益的许多不同的负载和绕组配置。例如，在能量转移元件109包括非隔离感测绕组的一个实施例中，所述一个或多个负载中的一个负载可耦合至所述非隔离感测绕组。在另一个实施例中，所述一个或多个负载中的一个负载可耦合至隔离输出绕组，而所述一个或多个负载中的另一个负载可耦合至非隔离感测绕组。在包括非隔离偏置绕组的一个实施例中，所述一个或多个负载可耦合至所述非隔离偏置绕组。在另一个实施例中，所述一个或多个负载中的一个负载可耦合至隔离输出绕组，而所述一个或多个负载中的另一个负载可耦合至非隔离偏置绕组。在能量转移元件包括非隔离输出绕组的一个实施例中，所述一个或多个负载中的一个负载可以是耦合至所述非隔离输出绕组的组合的感测和偏置负载。在能量转移元件包括隔离输出绕组和非隔离输出绕组的一个实施例中，所述一个或多个负载中的一个负载可耦合至所述隔离输出绕组，且所述一个或多个负载中的另一个负载可以是如下负载，其包括耦合至所述非隔离输出绕组的组合的感测和偏置负载。图2示出了使用得益于本发明教导的控制电路215的另一个示例性功率转换器电路200。该功率转换器电路实施例的功能与图1中描绘的功率转换器电路实施例共享许多方面。与图1的电路的一个不同之处在于，电阻器171被除去，以使得控制电路215在正常运行状况下的工作电流(operating current)完全是通过调节器电路235得到的。因此能量转移元件绕组208仅用作感测绕组，其提供电容器275两端的反馈电压，这产生反馈电流 IFB 231ο然而，负载221需要的能量落在阈值之下的时间长于一个阈值时期(其在一个实施例中是由功率开关205的开关频率落在阈值之下的时间长于一个阈值时期来检测到的) 时的操作与图1的电路的操作是相同的。在这些情境下，启动未调节的休眠运行模式，其中调节器电路235被禁用，并且基本所有电路块(除了未调节的休眠模式控制电路MO的部分)都与源轨232脱离，而外部旁路电容器233处的电压从其正常工作电压放电到由未调节的休眠模式控制电路240检测的上电阈值电压。在一个实施例中，旁路电容器233随后被重新充电至其正常工作电压水平(其在一个实施例中为近似6伏)，且功率开关205的开关被重新启动。在一个实施例中，当控制电路215感测到负载221的能量需求增加时，控制电路 215进入第二时期的重设期，且将从输入端子290和291到输出端子292和293的能量转移减小到基本为零。在一个实施例中，该第二时期的重设期是允许输出电压219降至基本为零的持续时间。在一个实施例中，在该第二时期或重设期的末尾，控制电路215的操作恢复了从功率转换电路200的输入到输出的能量转移，以使得输出电压219从该第二或重设时期的末尾处的基本为零上升到其标称已调节值。在一个实施例中，控制电路215随后根据能量转移元件绕组208和210上总的负载所需要的能量来不断调节经过能量转移元件的能量流动。图3示出了使用得益于本发明教导的控制电路315的另一个示例性功率转换器电路300。图3中例示的示例性功率转换器300的功能与图2中描述的功率转换器电路共享许多方面。与图2的功率转换器电路200的一个不同之处在于，二极管213和电容器275 被除去。因此，与图2的功率转换器电路200共同的在于，控制电路315在正常运行状况下的工作电流是通过调节器电路335得到的。此外，能量转移元件的绕组308在节点313相对于初级接地电势节点307提供了 AC电压。结果，反馈电流Ifb 331在功率开关305的开关循环(switchingcycle)期间既具有正值又具有负值。Ifb 331在功率开关305的基本所有接通时间期间是负电流，且在功率开关305的至少部分断开时间内是正电流。然而，负载321需要的能量落在阈值之下的时间长于一个阈值时期(其在一个实施例中是由功率开关305的开关频率落在一个阈值之下的时间一个预定时期来检测到的) 时的操作与图1和图2的示例性功率转换器电路的操作是相同的。在这些情境下，启动未调节的休眠运行模式，其中在一个实施例中，调节器电路335被禁用，并且基本所有电路块 (除了未调节的休眠模式控制电路340的部分)都与源轨332脱离，而外部旁路电容器333 处的电压从其正常工作电压放电到由未调节的休眠模式控制电路340检测的上电阈值电压。旁路电容器333随后被重新充电至其正常工作电压水平(其在一个实施例中为近似 5. 8伏)，且功率开关305的开关被重新开始。在一个实施例中，如果没有重新开始，控制电路315感测到负载321的能量需求增力口，则控制电路315进入第二时期的重设期，且将从输入端子390和391到输出端子392和 393的能量转移减小到基本为零。在一个实施例中，该第二时期的重设期是允许输出电压 319降至基本为零的持续时间。在一个实施例中，在该第二时期或重设期的末尾，控制电路 315的操作恢复了从功率转换电路300的输入到输出的能量转移，以使得输出电压319从该第二或重设时期的末尾处的基本为零上升到其标称已调节值。在一个实施例中，控制电路 315随后根据能量转移元件绕组308和310上总的负载所需要的能量来不断调节经过能量转移元件的能量流动。图4A示出了控制电路415的一部分的示例性简化方块图400，其可被应用到根据本发明教导的示例性控制电路115、215或315中的任何一个。图4A还示出了比控制电路方块图115、215和315更多的细节，但仍是一个简化方块图，旨在仅示出对于本发明的描述有必要的细节层次。这样，各个内部电路块之间的某些功能连接(其在详细的控制电路415 方块图中可看到)没有示出，以免模糊本发明的教导。如上文参考图1描述的，图4A中示出的示例性配置使用高电压节点434，它耦合至功率开关405的结构内部的节点。因此图4A的示例性配置是这样一个配置，其中控制电路415和功率开关405可单片地集成在如下单个硅裸片(die)上，其中所述功率开关405 的这一内部节点434是可用的。如所描绘的实施例中示出的，节点434被耦合至调节电路435(其可以具有与图1、图2和/或图3中示出的块135、235和335类似的功能)，且被示出为耦合以从具有输出重设的未调节的休眠模式控制电路440接收掉电/重设信号457。 应理解，尽管在图4A中组合的掉电/重设信号457被例示为单个连接，但在另一个实施例中，掉电/重设信号457的掉电信号和重设信号也可以是具有分立电连接的分立电信号。在图4A的实施例中，控制电路415包括驱动信号发生器454，其在该实施例中包括 on/off控制电路和逻辑门484。在所例示的实施例中，驱动信号发生器妨4的on/off控制电路被耦合以接收从FB块451输出的EN信号456。FB块451被耦合以在FB端子423处接收反馈信号。在所例示的实施例中，当不要求功率开关405的开关时，FB块451产生低的输出EN信号456，但当要求功率开关405的开关时，FB块451产生高的输出EN信号456。 在其他实施例中，FB端子423和FB块451可适于根据外部电路配置来接收和处理dc或ac 反馈信号，如上文参考图1、图2和/或图3讨论的。如图4A中示出的，控制电路415的具有输出重设的未调节的休眠模式控制电路 440的一个实施例包括如所示出的那样耦合的掉电(PD)检测块458、事件计数器498、上电 (PU)检测块442和锁存电路459。当在功率转换器的输出处耦合至能量转移元件的一个或多个负载(例如图1、图2和图3中分别的负载121、221和331)的能量需求落在阈值之下时，内部EN信号456会在比振荡器452的164个循环长的时间内保持为低。在所例示的实施例中，PD检测块458包括一个8位计数器，其功能是一个164分频(divide-by-164)电路。应理解，在其他实施例中，PD检测块458可被设计为在50至256个振荡循环的范围内充当分频电路。相应地，如果具有输出重设的未调节的休眠模式控制电路440的PD检测块458的该8位计数器在164个振荡器循环内不接收逻辑高EN信号456，则PD检测块458输出具有逻辑高状态的脉冲461，脉冲461为事件计数器电路块498提供时钟输入，并将块498内部的计数器递增(increment) 1。当驱动信号487又达到逻辑高状态时(这指示着FB端子423 处的反馈信号指示着在功率转换器输出处耦合至能量转移元件的负载需要更多能量)，PD 检测块458随后被重设。因此EN信号456达到逻辑高状态，并且驱动信号487进而达到逻辑高状态。在该实施例中，驱动信号487还被耦合至事件计数器块498。在一个实施例中， 如果驱动信号487在164个振荡器计数内不止一次地达到逻辑高状态，则事件计数器498 也被重设，因为这指示着足以从PD检测块458产生逻辑高脉冲的能量需求的任何在前减少是瞬变事件，并且现在再次产生门驱动信号，且驱动信号487在小于164个振荡器452循环内为低。然而，如果事件计数器块498在164个振荡器452计数内仅接收到一个驱动信号 487脉冲，则该事件计数器不重设。如果具有输出重设的未调节的休眠模式控制电路440的 PD检测块458的该8位计数器在164个振荡器循环内又没有接收到逻辑高EN信号，则PD 检测块458又输出具有逻辑高状态的脉冲461，脉冲461被用作事件计数器块498的输入， 并将块498内部的计数器另递增1。如果事件计数器块498的计数达到η (其在一个实施例中是4)，则事件计数器块 498输出逻辑高信号497，并触发锁存电路459以将掉电/重设信号457发送至控制电路415 的大部分内部电路块。在所例示的实施例中，被耦合以接收掉电/重设信号457的这些块包括反馈电路块451、振荡器电路块452、过流检测电路块453 (其检测流经功率开关405的电流)、驱动信号发生器块妨4和8位计数器458。在一个实施例中，当所有这些块都响应掉电/重设信号457而掉电时，控制器415消耗仅2至5 μ A的电流Irc 480。因此，在一个实施例中，当事件计数器498计数到η个相续(consecutive)事件时 (对此驱动信号487逻辑高状态之间的时间超过了 164个振荡器452循环)，启动具有输出重设的未调节的休眠模式运行的第一时期。应理解，164个振荡器循环的值可被修改成任何数量的振荡器循环，或者修改成通过除了振荡器452以外的电路测量的任何时期。由于调节器电路435响应掉电/重设信号457而关掉，所以外部旁路电容器433 不再通过调节器电路435来充电，因此旁路电容器433会开始放电，且旁路电压450会开始下降。在一个实施例中，旁路电压450会从近似6伏下降到近似3伏的内部设置的PU检测电压。如该实施例中示出的，PU检测块442保持耦合以检测旁路电压450，并在该具有输出重设的未调节的休眠模式运行的第一时期期间保持活动(连同锁存电路459)。在一个实施例中，PU检测块442包括一个比较器，该比较器被耦合至旁路电容器433，以确定旁路电压 450何时下降至该3伏PU阈值。当旁路电压450已经降至该3伏PU阈值时，从PU检测块 440输出的PU重设信号441达到逻辑高，这导致来自锁存电路459的掉电/重设信号457 从低逻辑状态转变达到高逻辑状态，并导致调节器电路435恢复对旁路电容器433的充电。在一个实施例中，控制器电路415的其他内部电路块中的一些或全部也可恢复对旁路电容器433的充电。旁路电容器433会被充电至高达近似6伏，且PD检测块458又会开始感测逻辑高EN信号456在每164个振荡器循环中是否存在至少一次，如果否，则PD检测块458会再次导致来自8位计数器458的输出信号461产生逻辑脉冲，并启动事件计数器块498的计数，如果该计数达到n，则会重新触发锁存电路459以导致开始一个新的关掉循环。在一个实施例中，掉电/重设信号457从低逻辑状态到高逻辑状态的转变(例如当旁路电容器433开始被重新充电时)被耦合以被单触发电路481接收，从而在单触发电路481的输出处产生逻辑高信号482，逻辑高信号482持续一个预定时期。在一个实施例中，逻辑高信号482的预定时期可以在10至40个振荡器452循环的范围内，这足以允许使用控制电路415检测功率转换器输出处的负载状况是否已经增大到一个阈值水平以上。在一个实施例中，信号482被用来启动计数器电路(具有χ位)483的操作，计数器电路483被耦合以接收EN信号456和振荡器452输出信号。在一个实施例中，对于使得逻辑高EN信号被接收的每个振荡器452循环，计数器483的计数递增。换句话说，计数器483对如下相续开关循环的数量进行计数在所述开关循环期间，功率开关405被接通以向负载输送基本(substantially)高的功率。如果实施了控制电路415的功率转换电路中的负载仍在阈值之下，则会需要功率开关405的相对少数量的相续开关循环。然而，如果在具有输出重设的未调节的休眠模式运行的第一时期期间功率转换器负载已经增大，则需要功率开关405的相对多数量的相续开关循环，以将能量输送至实施了控制电路415的功率转换器的输出。在该实施例中，根据本发明的教导，计数器483是负载检测电路，其被耦合以通过对使得功率转换器向负载输送基本高的功率的循环的数量进行计数来识别功率转换器负载的增加的能量需求。例如，在一个实施例中，如果，由于计数器483的计数针对使得逻辑高EN信号456被接收的每个振荡器452循环而增加，计数器 483达到阈值数量(例如计数器483的满额计数(full count))，则计数器483产生逻辑高输出信号488，该信号指示功率转换器负载的增大。在该实施例中，信号488被耦合以被单触发电路485接收。单触发电路485进而产生逻辑高输出信号486，逻辑高输出信号486被施加至逻辑门484，使得逻辑门484的输出422为低，因此功率开关405在单触发电路485的逻辑高输出的持续时间内被断开。如所示出的，单触发电路485是输出重设电路的一个实施例，其与逻辑门484结合被耦合，以在第二时期或重设期的持续时间内禁用功率开关405的开关，这停止了向负载输送能量， 从而允许在根据本发明的教导恢复功率转换器的正常运行之前将功率转换器输出电压重设至基本为零，或者放电至基本低于正常调节输出电压的值。在所例示的实施例中，通过停止向负载输送能量，功率转换器输出电压被允许通过该负载放电至基本为零，或者放电至基本低于正常调节输出电压的值。应理解，在其他实施例中，输出重设电路可禁用功率开关 405的开关，例如，根据本发明的教导，通过禁用on/off控制电路、通过禁用振荡器452或对其减速、或者通过允许功率转换器输出电压在重设期期间被基本放电的任何其他合适的技术。如所提及的，来自单触发电路485的逻辑高输出信号486的持续时间是如下重设或第二时期在此期间，实施了控制器415的功率转换器的输出电压减小到基本为零或者基本低于标称调节阈值电压。这样，重设期或第二时期确保了，当功率开关405的正常开关再次恢复时，施加至连接至功率转换器的输出的负载的输出电压从零或非常低的电压水平开始增加。负载电路121、221和321分别是图1、图2和图3中的功率转换器负载的实施例。在一个实施例中，尽管单触发信号482被用来使能(enable)计数器电路483，但当开关功率开关405的第一逻辑高输出信号被接收时，是驱动信号487被用来实际启动计数器483 的计数。按此方式，驱动信号487的相续功率开关的开关循环仅从功率开关405在未调节的休眠模式运行的第一时期之后首先重新开始的时刻计数。图4B示出了波形，以例示上文的描述。在一个实施例中，这些波形可表示在使用图4A的控制电路415时图1、图2或图3的功率转换器电路。在时期462期间，功率开关门驱动信号波形473最初具有高频率，这指示着，例如，功率转换器输出处的大负载状况。 如该示例性例示中描绘的，随着时期462的继续，门驱动信号473的频率减小，这指示着功率转换器的输出负载减小。在时期462期间，功率转换器输出电压472被调节至其正常值 477。在时期462的末尾，未调节的休眠模式第一时期463被启动。在时期463期间，功率转换器输出电压472因功率转换器输出上的非常小负载的状况而仅稍微减小。这样，在第一时期463的末尾，当门驱动信号473在时期464的开头重新开始时，功率转换器输出电压 472仅要求小的增加以回到标称已调节值477。在该实施例中，功率转换器输出负载在时期464期间保持在阈值之下，以使得门驱动信号473频率下降，并启动另一个未调节的休眠模式第一时期465。在时期465期间， 在该实施例中在时刻474，功率转换器输出上的负载状况增大，以使得功率转换器输出电压 472开始以更快的速度减小。因此，在时期465的末尾，功率转换器输出电压472已经从标称调节电压阈值477基本下降，因此门驱动信号473在整个时期466保持为高。在一个实施例中，逻辑信号475等同于图4A中的信号482，因此，当门驱动信号 473在时期466期间的计数在时间点478达到阈值时，逻辑信号471 (其在一个实施例中等同于图4A中的信号486)从低转变到高。在该实施例中，第二重设时期467随后启动，并持续了逻辑信号471高状态的持续时间。在一个实施例中，在时期467期间，输出电压472衰减到基本为零的值，以使得在时期468的开头，输出电压472从基本零伏的值上升到在时刻 476的标称调节阈值477。在时刻476之后，功率转换器输出电压472被调节在标称值477， 如门驱动信号473的减小的频率指示的。在一个实施例中，这可被认为是功率转换器的正常运行。应认识到，功率转换器输出电压472在时期467期间不是必须被重设为基本零伏， 但是只要功率转换器输出电压472在时期468的开头基本低于标称调节阈值477，仍然可获得本发明的益处，其中连接至功率转换器输出的负载在时期468的开头总是接收基本低于正常已调节输出电压的电压。如上文提及的，应注意在图4A中例示的具体实施例中，出于解释目的，示出了利用on/off控制方案来调节经过耦合至功率开关的能量转移元件的能量流动的控制电路 415。应理解，控制电路415可利用其他已知的控制方案来调节能量流动以及检测无负载、 小负载或负载增加的状况，以从根据本发明教导的具有输出重设的未调节的休眠模式运行中获益。例如，在其他实施例中，反馈信号的幅度可以由FB块451感测，以检测无负载或小负载和负载增加的状况。在这样的一个实施例中，反馈信号的幅度可以是电压值或电流值。 在该实施例中，当FB块451检测到在反馈端子423处接收的反馈信号的幅度指示无负载或小负载或负载增加的状况时，FB块451会向PD检测块输出EN信号456，以指示无负载或小负载状况。在又一个实施例中，可以通过检测驱动信号487的低开关频率来检测无负载或小负载状况。在一个实施例中，驱动信号487的开关频率可以通过FB块451来检测，FB块 451被耦合以接收反馈信号。在这样的一个实施例中，驱动信号487的开关频率可从在反馈端子423处接收的反馈信号中得出。在另一个实施例中，PD检测块458可被耦合以接收驱动信号487，以检测驱动信号487的低开关频率状况，从而检测无负载或小负载状况。图5A和图5B示出了示例性电压波形，其在一个实施例中，当输出负载状况保持在一个阈值之下时，被施加至上文描述的图4A的旁路电容器433处的旁路电压450。例如，图 5A中的时期503可对应于图4B中的时期463，且图5B中的第一时期550可对应于图4B中的时期464。图5B示出了波形501，其是来自图5A的波形500的区域502的放大视图。在该实施例中，在图5A和图5B中示出的时间假定在未调节的休眠模式期503期间采用10 μ F 的旁路电容器433、IOOkHz的振荡器452频率和2 μ A的电流消耗(Icc 480)。除此之外，假定调节器电路435在时期504期间将旁路电容器433从3伏重新充电至6伏时用2mA对旁路电容器433进行充电。时期505具有“X”毫秒的未确定值，因为这是对输出电容器(例如电容器118、218或318)以及耦合至辅助能量转移元件绕组的其他电容器(例如电容器 175和27 重新充电所花费的时间。因此时期505是这些电容器的选择的函数，但是在典型的实施例中可以在5到20毫秒的范围内。时期506是如下花费的时间100kHz振荡器计数164个循环，然后将事件计数器递增η次，其中在该实施例中η = 4，然后再次在所示出的实施例中识别负载的能量需求小于阈值且已持续时期506，并且控制电路再次开始根据本发明教导的未调节的休眠模式运行的时期。应理解，在一个实施例中，如参考图4Α描述的，时期506由一系列η个事件组成，其中相续驱动信号487高/低事件被超过164个振荡器循环的时期所分隔。
图6示出了得益于本发明教导的另一个示例性功率转换器600。如所示出的，图6 的示例性电路与上文讨论的图1、图2和/或图3的电路共享许多方面。然而，不同之处包括，图6的电路采用了光耦合器(0pt0C0Upler)611和次级反馈电路块694，以产生反馈信号 IFB639。在控制电路615的该示例性情形中，电流631是到控制电路615的组合的反馈电流和源电流，例如由加利福尼亚圣何塞的PoweHntegrations公司制造的TOPSwith系列集成电路所使用的。因此，在控制电路615的该实施例中，外部旁路电容器633的值确定了未调节的休眠模式第一时期。用来检测负载电路621需要的能量何时落在阈值之下以启动带有重设的未调节的休眠模式运行的变量也可以是功率开关605的开关频率。然而，在控制电路615 的该实施例中，反馈信号(例如Ie 631反馈电流)的幅度也可被用来检测负载电路621需要的能量何时落在阈值之下以启动带有重设的未调节的休眠模式运行，如将参考图8描述的。反馈信号的幅度可以是Ie 631电流的电流值，或在另一个实施例中，该幅度可以是响应I。631电流的电压值。在一个实施例中，控制器615内部的电路确定了该未调节的休眠模式运行的重设或第二时期(例如图4B中的时期467)，在此期间，在控制器615根据负载 621的能量需求重新开始调节功率转换器电路600的输入和输出之间的能量流之前，允许输出电压618落至基本为零，或者落至至少远低于标称调节水平的值。图7示出了可得益于本发明的示例性教导的控制电路的一些示例性的负载-开关频率特性。特性703是前文描述的典型的简单on/off控制或可变频率控制方案，其中负载和开关频率是线性相关的。使用这类控制方案的控制电路的实例是=TinySwitcK LinkSwitch-LP、LinkSwitch-TN和LinkSwitch_XT，所有这些都由加利福尼亚圣何塞的 Power Integrations 公司制造。在示例性特性703的情形中，例如，当开关频率落在阈值707之下(指示着负载已经落至阈值708之下)时，可以检测到小负载/无负载状况712区域中的运行。特性704 对于如下on/off控制电路是典型的所述on/off控制电路具有多个功率开关过流阈值水平，和一个状态机，以确定在每个负载状况下使用哪个过流阈值。使用这类控制方案的控制电路的实例是TinySwitch-II、TinySwitch-111、PeakSwitch 和 LinkSwitch-II，所有这些都由加利福尼亚圣何塞的PoweHntegrations公司制造。特性705是典型的PWM控制电路特性，其中在大负载状况710和/或中负载状况711中的运行通常具有固定的平均开关频率713，但是在小负载和无负载区域712中平均开关频率减小。使用这类控制方案的控制电路的实例是T0PSwitch-FX和TOPSwitch-GX，二者都由加利福尼亚圣何塞的Power Integrations公司制造。特性706对于具有更复杂控制方案的PWM控制电路是典型的，其中在大负载状况710以及在中负载状况711的一部分中的运行通常具有固定的平均开关频率714，但是在中负载状况711的其他部分以及在小负载/无负载状况712区域中平均开关频率减小。使用这类控制方案的控制电路的实例是TOPSwitch-HX，其由加利福尼亚圣何塞的 Power Integrations 公司制造。不论使用何种控制方案，一个共同因素是开关频率在小负载/无负载状况时减小，因此可被用作检测功率转换器的输出上的小负载或无负载状况的一种方式。对于使用这些或平均开关频率在小负载/无负载状况下也减小的其他小负载运行方案(例如突发 (burst)模式)的各种其他控制电路，这也成立。
图8示出了占空比SOl-Ie 802电流特性的一个实施例，其在一个实施例中可应用至上文参考图6描述的电路配置。图8的示例性特性例示了，小负载/无负载状况的检测不限于检测功率开关的开关频率。如图8的示例性特性中所示出的，功率转换器输出上的负载的减小是由Ie 802电流的增加指示的，如标号804所指示的。因此，阈值Ie电流805(其中占空比落至基本为零)的检测与事件计数器或计时器结合可被用来指示功率转换器输出上的负载的能量需求已经落在阈值之下一段时间，因此可被用来启动根据本发明教导的未调节的休眠模式运行的时期。应理解，采用其他控制方案，存在其他方式可被用来指示小负载/无负载状况，从而被用来启动根据本发明教导的未调节的休眠运行模式。图9总体示出了流程图900，该流程图描述了根据本发明在功率转换器中实施具有输出重设的未调节的休眠运行模式的一个示例性方法。如该实施例中示出的，在框901 中功率转换器起动，且在框902中向负载输送能量。在框903中，接收关于负载的能量需求的反馈信息，且在框904中，确定负载的能量需求是否低于阈值(这将指示小负载/无负载状况)。如果否，则在框905中调节能量输送，且在框903中再次接收反馈信息。然而，如果在框904中确定负载的能量需求低于阈值(这将指示小负载/无负载状况)，则在框910中确定该状况是否已经存在了长于预定时期的时间。如果是，则在框906 中停止调节能量输送，且在框907中开始未调节的休眠模式的第一时期。在框906或907 中，不必要的电路块被掉电，以减小在该未调节的休眠模式的第一时期期间的能量消耗。在框908中，确定该未调节的休眠模式的第一时期是否完成。如果是，则在框909中功率转换器重新开始向负载输送能量。在框912中，接收关于负载的能量需求的反馈信息。在框911 中，确定负载的能量需求是否在阈值以上。如果否，则框911的输出回到框910的输入，在此确定该负载状况是否已经存在了长于预定时期的时间。然而，如果在框911中确定负载的能量需求已经增加，例如在图1、图2、图3和图 6中当输出负载已经重新连接至这些图中的功率转换器时，则操作转到框913，在此停止向负载输送能量，且在框914中启动第二或重设时期。在框915中，确定第二或重设时期是否完成。如果是，则操作回到框902，在此再次向负载输送能量，且在框903中接收关于负载的能量需求的信息。这样，在框914和915中实施的时期在一个实施例中表示一重设时期，在此期间在一个实施例中，功率转换器(诸如图1、图2、图3和图6中示出的)的输出电压被允许在根据本发明教导恢复功率转换器的正常运行之前衰减至基本为零(或者衰减至基本低于正常调节输出电压的值)。如果在框904中负载的能量需求不低于阈值，或者如果在框910中负载的能量需求低于阈值的状况没有存在长于阈值时期的时间，则在框905中再次调节到负载的能量输送，且在框903中再次接收关于负载的能量需求的信息。以上对本发明的所例示的实施例的描述，包括在摘要中描述的，不意在是穷举的或限于所公开的精确形式。尽管为了例示的目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但在不偏离本发明的更宽泛主旨和范围的情况下，各种等同修改是可能的。事实上，应理解，具体电压、电流、频率、功率范围值、时间等是为了解释的目的而提供的，并且根据本发明的教导在其他实施方案和实施例中也可以采用其他值。根据以上详细描述，可以对本发明的实施例进行这些修改。下列权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制到说明书和权利要求中公开的具体实施方案。而是，范围完全由下列权利要求确定，所述权利要求应按照权利要求解释的既定原则进行解释。因此，本说明书和附图应被视为示例性的而非限制性的。
权利要求
1.一种在功率转换器中使用的控制电路，包括驱动信号发生器，其被耦合以产生驱动信号，以控制待被耦合至所述控制电路的功率开关的开关，从而响应待被耦合至功率转换器输出的一个或多个负载的能量需求而调节到所述功率转换器输出的能量流动；未调节的休眠模式和输出重设控制电路，其被耦合以在所述一个或多个负载的能量需求落在阈值之下时使所述驱动信号发生器休眠，由此停止通过所述驱动信号发生器调节到所述功率转换器输出的能量流动，所述驱动信号发生器被耦合以当休眠时不响应所述一个或多个负载的能量需求的变化，所述未调节的休眠模式控制电路被耦合以在第一时期过去后使所述驱动信号发生器上电，所述驱动信号发生器被耦合以在所述第一时期过去后再次响应所述一个或多个负载的能量需求的变化；负载检测电路，其被包含在所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路中，所述负载检测电路被耦合以在所述第一时期过去后通过对使得所述功率转换器向所述一个或多个负载输送基本高的功率的循环的阈值数进行计数来识别所述一个或多个负载的能量需求的增加；以及输出重设电路，其被包含在所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路中，所述输出重设电路被耦合至所述负载检测电路和所述驱动信号发生器，所述输出重设电路被耦合以在所述第一时期过去后的第二时期期间响应所述负载检测电路而停止到所述一个或多个负载的能量流动，从而允许所述功率转换器输出处的电压被放电至基本低于正常调节输出电压的值。
2.根据权利要求1所述的控制电路，还包括振荡器，其被耦合至所述驱动信号发生器和所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其中所述负载检测电路包括被耦合至所述振荡器的计数器，其中所述计数器被耦合以对使得所述功率转换器向所述一个或多个负载输送基本高的功率的循环的阈值数进行计数。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其中所述计数器被耦合以对使得所述功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。
5.根据权利要求4所述的控制电路，还包括被耦合至所述计数器的第一单触发电路， 其中所述第一单触发电路的输出信号被耦合以启动所述计数器电路的操作，从而对使得所述功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述输出重设电路包括第二单触发电路，所述第二单触发电路被耦合至所述负载检测电路以及被耦合至所述驱动信号发生器，其中， 响应于所述负载检测电路识别所述一个或多个负载的能量需求的增加，所述第二单触发电路的输出信号被耦合以被所述驱动信号发生器接收，以在所述第一时期过去后的所述第二时期期间禁用所述驱动信号发生器。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其中所述第二单触发电路的输出信号的持续时间是所述第二时期的持续时间，在此期间所述功率转换器输出处的电压被允许放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。
8.根据权利要求1所述的控制电路，其中所述第一时期是由待被耦合至所述控制电路的电容器确定的。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其中所述待被耦合至所述控制电路的电容器包括用于所述控制电路的外部旁路电容器。
10.根据权利要求8所述的控制电路，还包括调节器电路，其待被耦合以响应所述未调节的休眠模式和输出重设控制电路来对所述电容器进行充电，所述调节器电路被耦合以当所述一个或多个负载的能量需求落在所述阈值之下时不对所述电容器进行充电，并在所述第一时期过去后再次对所述电容器进行充电。
11.一种用于控制功率转换器的输出的方法，包括用驱动信号发生器产生驱动信号，以响应被耦合至所述功率转换器的输出的一个或多个负载的能量需求来调节到所述一个或多个负载的能量流动；使所述驱动信号发生器休眠，从而当所述一个或多个负载的能量需求落在阈值之下时在第一时期停止调节到所述一个或多个负载的能量流；在所述第一时期期间不响应所述一个或多个负载的能量需求； 使所述驱动信号发生器上电，以在所述第一时期过去后恢复调节到所述一个或多个负载的能量流；在所述第一时期过去后识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加；以及如果所述一个或多个负载的能量需求增加，则重设所述功率转换器的输出，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的第二时期期间被放电至基本低于正常调节输出电压的值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加包括对在所述第一时期过去后使得所述功率转换器的功率开关接通的相续开关循环的阈值数进行计数。
13.根据权利要求11所述的方法，其中识别所述一个或多个负载的能量需求是否增加包括接收表示所述功率转换器的输出的反馈信号； 在所述第一时期过去后响应第一单触发电路来启动计数器的操作； 在振荡器的使得逻辑高反馈信号被接收的每个循环递增所述计数器；以及在所述计数器被递增至阈值数时识别所述一个或多个负载的能量需求的增加。
14.根据权利要求11所述的方法，其中重设所述功率转换器的输出包括在识别所述一个或多个负载的能量需求的增加之后禁用所述驱动信号发生器，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的所述第二时期期间被放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中禁用所述驱动信号发生器包括在所述第二时期的持续时间响应第二单触发电路来禁用所述功率转换器的功率开关的开关，从而允许所述功率转换器的输出处的电压在所述第一时期过去后的所述第二时期期间被放电至基本低于所述正常调节输出电压的值。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述基本低于所述正常调节输出电压的值是基本零伏。
全文摘要
公开了具有输出重设控制器的未调节的休眠模式在功率转换器中的实施。控制功率转换器的输出的示例方法包括用驱动信号发生器产生驱动信号，以响应耦合至功率转换器的输出的一或多个负载的能量需求调节到它们的能量流动。使驱动信号发生器休眠，以当这一或多个负载的能量需求落在阈值之下时，在第一时期停止调节到这一或多个负载的能量流动。在第一时期期间不响应这一或多个负载的能量需求。随后驱动信号发生器上电，以在第一时期后恢复调节到这一或多个负载的能量流动。在第一时期后识别这一或多个负载的能量需求是否增加。若增加则重设功率转换器的输出，以允许其输出处的电压在第一时期后的第二时期期间放电至基本低于正常调节输出电压的值。
文档编号H02M3/335GK102545622SQ20111039934
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月5日 优先权日2010年12月6日
发明者D·J·贝利, D·M·H·马修斯 申请人:电力集成公司