使用简化启动电源的开关模式电源的制作方法
【专利摘要】公开了一种开关模式电源(SMPS)，其中，简单的初级侧控制器用于将能量的单个脉冲发送到次级侧以开启输出电压控制器。脉冲跨主传动系统发送，并且滤波布置在次级侧上提供以最小化在SMPS的输出端处的能量，同时最大化供应到输出电压控制器的能量。有利的是，SMPS的配置使得在启动操作期间从初级侧传送到次级侧的能量的最大的量受到固有限制。因此，提供了防止短路条件和故障的保护而不要求复杂的电路。
【专利说明】使用简化启动电源的开关模式电源
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及开关模式电源(有时称为切换模式电源或交换模式电源)领域，并且更具体地说，涉及提供电力以开启位于开关模式电源的变压器的次级侧上的输出电压控制器。
【背景技术】
[0002]开关模式电源(SMPS)是熟知类型的功率转换器，由于其小的大小和重量以及高效率而具有范围广泛的应用。例如，SMPS在个人计算机和诸如手机等便携式电子装置中广泛使用。SMPS通过以高频率(通常数十到几百kHz)对诸如功率MOSFET等开关元件进行开关而实现这些优点，其中开关的频率或工作周期经调整以将输入电压转换成所需输出电压。
[0003]SMPS可采取整流器(AC/DC转换器)、DC/DC转换器、变频器(AC/AC)或逆变器(DC/AC)的形式。
[0004]SMPS的特征在于带有分别定义SMPS的输入侧和输出侧的初级侧和次级侧的变压器。变压器提供在输入与输出侧之间的隔离，并且重要的是在SMPS的输入端与输出端之间的此隔离得以保持。
[0005]脉冲宽度调制器(PWM)生成工作周期信号。工作周期信号用于切换至少一个晶体管以便以工作周期在变压器的初级侧的输入端应用输入电压。
[0006]在初级侧的输入电压促使在变压器的次级侧诱发电压，对于带有DC输出端的SMPS设计，该电压随后被整流以提供输出电压。
[0007]电压控制是满足调节和动态性能的增大要求而要求进行的(如单调启动、并联、预偏置免疫、准确负载调节和远程电压感应)。
[0008]优选的是单独使用次级侧执行输出电压的控制，这是因为这提供了所需上升曲线的最低失真以及准确的启动性能。这能够通过在次级侧上提供输出电压控制器来实现，输出电压控制器一般情况下包括用于控制SMPS的开关的PWM和用于调节输出电压的调压器。
[0009]已知系统使用另外的电源而提供电力源到次级侧输出电压控制器，以便输出电压控制器能够启动转换器。另外的电源通常由SMPS内从初级侧跨隔离阻障传送电力的第二变压器提供。备选地，可在次级侧上提供单独和独立的电源单元。
[0010]然而，提供另外电源的上述方案受多个问题影响。具体而言，它们增大了 SMPS的成本，更难以实现更高隔离电压，并且SMPS的大小被增大。
[0011]鉴于上述问题，已知系统通过跨用于传送电力到SMPS的输出端的相同变压器传送电力来使用来自初级侧的电力为次级侧输出电压控制器供电。这样，跨隔离阻障传送电力不要求使用另外的变压器。
[0012]然而，对于采用上述方案的系统，为开启调压器而提供的电力也供应到SMPS的输出端。这在SMPS已开启时造成问题，这是因为在输出电压控制器被开启和操作前，在SMPS输出端出现了电力。这能够造成困难，例如所需启动升降图的(即，过多的电力造成启动非单调)小差错、稳定阶段和失真。[0013]次级侧电压控制因此只已经在能够提供复杂和昂贵功率控制方案的大型SMPS中实现。
【发明内容】
[0014]根据本发明，提供了一种包括具有初级侧和次级侧的变压器的开关模式电源。开关模式电源的输入端布置在初级侧上。开关模式电源的主输出端布置在次级侧上。输出电压控制器布置在次级侧上并可操作来控制在开关模式电源的主输出端的输出电压。电源电路布置成在次级侧上提供电源，其中，电源电路可操作来经变压器接收来自初级侧的电力，以及输出电力到主输出端并且也输出到输出电压控制器。能量存储单元布置在初级侧上并且可操作来接收和存储来自开关模式电源的输入端的有限量的能量，并且将有限能量脉冲输出到变压器。控制模块布置在初级侧上并且可操作来通过释放来自能量存储单元的有限能量脉冲来开启输出电压控制器。
[0015]本发明也提供一种操作具有带初级侧和次级侧的变压器的开关模式电源的方法。开关模式电源的输入端布置在初级侧上。能量存储单元布置在初级侧上。开关模式电源的主输出端布置在次级侧上。输出电压控制器布置在次级侧上以接收来自初级侧的电力并且控制在开关模式电源的主输出端的输出电压。方法经执行以开启输出电压控制器并且包括:在开关模式电源的输入端接收能量；在能量存储单元中存储有限量的收到的能量；将存储的能量作为有限能量脉冲从能量存储单元释放；以及将有限能量脉冲从变压器的初级侧传送到次级侧，以便能量由输出电压控制器接收。
[0016]根据这些特征，本发明的实施例通过在SMPS的初级侧上提供简单的控制模块，解决了上述问题。
[0017]控制模块布置成控制开关，使得转换器通过能量的单个脉冲得到助推启动。在启动操作期间从初级侧发送到次级侧的能量脉冲足以促使次级侧输出电压控制器开启和操作。
[0018]有利的是，SMPS的配置使得在启动操作期间能够从初级侧传送到次级侧的最大电力量受到固有限制。因此，提供了防止短路条件和故障的保护而不要求复杂的电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明的第一实施例的SMPS的框图。
[0020]图2是根据本发明的第一实施例的SMPS的详细电路图。
[0021]图3是示出根据本发明的实施例的方法的流程图。
[0022]图4A和图4B示出在本发明的实施例中使用的变压器和电源电路的备选布置。【具体实施方式】
[0023]如下面将解释的那样，本发明的实施例提供一种SMPS，其中，相同的变压器用于从初级侧提供电力到SMPS的主输出端和布置在次级侧上的输出电压控制器两者。
[0024]滤波布置确保在已将相当大的电力量传送到SMPS的主输出端之前传送足够的能量以开启输出电压控制器。
[0025]在启动操作进行前，在初级侧上提供的能量存储单元中存储能量。[0026]在启动操作期间，能量从能量存储单元释放并且从初级侧传送到次级侧。
[0027]传送到次级侧的能量的量不能多于在能量存储单元中存储的能量的总量。将传送到次级侧的能量的最大的量限制到能量存储单元的容量或更低提供了固有保护，防止短路或故障的影响。
[0028]响应于接收来自初级侧的能量，输出电压控制器布置成开启并接手控制SMPS的开关。
[0029]特殊的整流器滤波器在次级侧上提供以最小化发送到SMPS的输出端子的电力，同时最大化提供到输出电压控制器的电力。
[0030]提供了控制模块，该控制模块布置成继续启动操作的控制，直至输出电压控制器被开启，并且SMPS的主传动系统在操作。
[0031]下面参照图1，更详细地描述以示例的方式在DC/DC转换器中实现的本发明的实施例。
[0032]参照图1，SMPS的变压器102具有初级侧和次级侧。
[0033]初级侧包括SMPS的输入端、输入电阻器110和111、包括第一和第二开关108和109的开关模块112、用于开关的驱动器106、能量存储单元101以及控制模块105。
[0034]变压器102的次级侧包括SMPS的主输出端、电源电路103和输出电压控制器104。
[0035]耦合装置107布置成将控制信号从次级侧提供到初级侧。
[0036]第一和第二开关108和109跨SMPS的输入端的端子相互串联提供。开关108和109的串联连接的中点连接到变压器102的初级侧线圈的端子。开关108和109的切换由控制模块105和驱动器106控制。
[0037]输出电压控制器104包括脉冲宽度调制器和调压器。
[0038]当输出电压控制器104已开启并且在操作时，它控制由SMPS执行的电压转换。更具体地说，输出电压控制器104监视SMPS的输出电压并且调整第一和第二开关切换的工作周期以保持稳定的输出电压而不考虑负载和输入电压。
[0039]当SMPS已处在它未操作的状态、并且电压随后出现在SMPS的输入端时，输入SMPS的能量被存储在能量存储单元101中。
[0040]控制模块105监视在分压器内某个位置由输入电阻器110和111提供的电压以确定输入电压。
[0041]控制模块105也监视来自能量存储单元的、指示存储的能量的量的信号。
[0042]当控制模块105确定能量存储单元中存储的能量的量足以进行启动尝试时，控制模块105开启第二开关105以开始能量从能量存储单元101的释放。
[0043]控制模块105监视在能量存储单元中存储的能量的量，并且基于当前和以前存储的能量的量，计算释放的能量的量。
[0044]当预定量的能量已被释放时,或者在晶体管109已开启预定的最大持续时间后，开关109被关闭以停止能量从能量存储单元101的释放。
[0045]单个电压脉冲形式的释放的能量随后从能量存储单元101流出并通过变压器102的初级线圈。因此，能量被传送到变压器102的次级侧并且到电源电路103。电源电路103将收到的能量传送到SMPS的主输出端和输出电压控制器104两者。
[0046]后面更详细描述的电源电路103内的滤波布置确保能量传送到输出电压控制器104更快于能量传送到主输出端。
[0047]当输出电压控制器104接收来自电源电路103的足够能量以便开启时，输出电压控制器104将开始在SMPS的主输出端的电压的控制过程，并且经耦合装置107和驱动器106将用于控制开关108和109的切换的控制信号发送到初级侧。
[0048]当控制模块105检测到从输出电压控制器104得到的信号时，控制模块105确定输出电压控制器在操作，并且其它启动尝试不必进行。
[0049]相应地,在启动操作中，只一个能量脉冲从初级侧传送到次级侧。脉冲的能量是已从能量存储单元释放的能量，并且具有有限的量。
[0050]能量存储单元中并非所有存储的能量需要被释放并传送到次级侧。控制模块能够设计成通过只释放例如能量存储单元中存储的10%能量进行操作。然而，能够从初级侧传送到次级侧的能量的最大量被限制成在能量存储单元101中存储的总能量。
[0051]有利的是，在短路条件或故障期间传送到次级侧的能量的最大量的最差情形是已知的(此最大量是能量存储单元中存储的总能量)。
[0052]如上所述，控制模块将单个脉冲从初级侧发送到次级侧以启动输出电压控制器104。在输出电压控制器104启动失败的情况下或者在慢启动情况中，控制模块重复发送单个脉冲并等待以查看电压控制器104是否启动的过程。发送的每个单个脉冲包括大致相同量的能量。每个脉冲中的能量的量被设置成足以在典型操作条件下打开输出电压控制器。
[0053]对于从初级侧发送到次级侧的每个单个脉冲，需要重置用于在初级侧上发送脉冲的所有条件。更具体地说，能量存储单元101需要通过来自输入端的能量进行重新充电。由于为能量存储单元重新充电一般将占用较长时间，因此，发送的任何其它单个脉冲的重复频率将是低的。
[0054]从变压器102的初级侧发送到次级侧的单个能量脉冲只在一个方向上使用变压器初级核心。由于不要求进行变压器102的线圈的磁重置，因此，这产生了 SMPS的便宜和简单的设计。在使用双向开关的情况下，将要求使用类似于初级侧PWM的更复杂和昂贵的电路。
[0055]只在一个方向上使用变压器102的初级侧线圈时，在一段时间后，变压器核心可达到最大磁化，饱和并且形成短路情况。
[0056]控制模块105包括用于感应传送到次级侧的能量的量的装置。控制模块105也能够检测短路情况是否已发生，并且在传送的能量的最大量受限的情况下，固有保护在此类可能出现的情况中得以提供。
[0057]如上所述，开关109被切换到释放来自能量存储单元101的能量。由于开关109具有接地参考，因此，此实现比切换开关108更容易和更便宜。
[0058]然而，备选地将可能配置SMPS，使得控制模块105开启开关108以从能量存储单元101释放能量，以及关闭开关108以停止能量从能量存储单元101的释放。
[0059]上述实施例的更详细电路图在图2中示出并且在下面描述。
[0060]在图2中，能量存储单元101由形成电容性分压器的两个电容器201和202的串联连接提供，而第一和第二开关108和109由第一和第二 FET晶体管108和109提供。
[0061]电容器201和202在SMPS的输入端子之间提供。电容性分压器的中点也连接到变压器102的初级侧线圈的端子。[0062]在备选实现中，可使用单个电容器或可使用多于两个电容器，并且可将电容器布置内与中点不同的位置连接到变压器的初级侧线圈。
[0063]变压器102的初级侧线圈的另一端子连接到FET晶体管108和109的串联连接内的某个位置。
[0064]电阻器203、204和205与变压器102的初级线圈的串联连接在SMPS的输入端子之间提供。
[0065]电阻器204和205形成分压器，并且分压器内的某个位置连接到控制模块105的标记为Capsense的输入端。
[0066]在Capsense输入端的电压取决于在电容器201和202所提供的电容性分压器的中点处的电压。由于电容器201和202存储的能量将取决于电容性分压器的中心点电压，因此，控制模块105能够从Capsense输入端确定存储的能量。
[0067]电阻器110和111也在输入端子之间串联提供，并且形成分压器。电阻器110和111形成的分压器内的位置连接到控制模块105的标记为Vinsense的输入端。
[0068]Vinsense输入端允许控制模块105确定在SMPS的输入端处的电压。
[0069]电阻器215和齐纳二极管216提供初级侧电源到控制模块105。
[0070]用于晶体管108和109的驱动器106包括标记为NI的集成电路、二极管217和电容器218。
[0071]晶体管108和109的适合驱动布置包括与主传送系统共享驱动器。
[0072]在驱动器106、晶体管109的栅极和控制模块105的标记为SW out的端口之间存
在共享连接。
[0073]晶体管206连接到耦合装置107、驱动器电路106、晶体管109的栅极以及控制模块 105 的 SW out 端 口。
[0074]晶体管206配置成如果晶体管109已开启，则关闭晶体管108。
[0075]如果控制模块105在操作，并且输出电压控制器104同时也在操作，则此类事件能够发生。晶体管206因此确保在SMPS的输入端子之间没有短路。
[0076]SMPS的次级侧包括充当开关元件的晶体管207和208。
[0077]电感器209和210、二极管211和212以及电容器213和214提供滤波布置，带有到SMPS的主输出端以及输出电压控制器104的输出端。
[0078]滤波布置的配置使得在SMPS的主输出端提供电压的电容器213以比提供输出电压控制器104的电压的电容器214更慢的速率进行充电。
[0079]输出电压控制器104因此在相当大量的能量已传送到SMPS的主输出端之前接收足够的能量以便开启和操作。
[0080]在开启操作发生前，本实施例布置成检测在电容器201和202提供的电容性分压器的中点处的输入电压的大约一半。一般情况下，中心电压将在输入电压的一半的±5%内。
[0081]电阻器203、204和205的布置提供所谓的泄漏布置，泄漏布置配置成如果在电容性分压器的中点的电压被拉开，则将它返回到输入电压的大约一半，如在从电容器释放存储的能量的过程期间发生的那样。
[0082]通过确保电阻器具有高电阻，泄漏电阻器布置具有大约数十毫秒到一秒的较高时间常数。
[0083]下面描述在启动操作期间图2所示SMPS的操作。
[0084]当控制模块105检测到输入电压高于欠压锁定保护电平时，它将开始启动操作。
[0085]电容器分压器的中心电压由控制模块105检测并且用于确定在电容器201和202中存储的能量的量。
[0086]当控制模块105检测到电容器201和202中存储了用于进行启动尝试的足够能量时，它将开启晶体管109，并且由此通过变压器102的初级侧使电容器201和202放电。
[0087]控制模块105能够通过监视Capsense输入端,检测从电容器释放并且从初级侧传送到次级侧的能量。
[0088]当Capsense输入端处的电压已降低预定的量、或者晶体管109已开启预定的最大持续时间(这由控制模块105监视)时，控制模块105关闭晶体管109。
[0089]当晶体管109关闭时，电容器的放电和能量从初级侧到次级侧的传送停止。
[0090]有利的是，控制模块105使用所测量的电压控制启动操作，并且不要求进行电流测量。
[0091]此外，通过将传送能量的最大量限制成在电容器201和202中存储的能量，提供了防止最差情况情形的保护，因此，准确的电压感应不是必要的。
[0092]如果输出电压控制器104在操作，则在端口 SW out的平均电压电平将相当大并且比0高。控制模块105因此能够通过监视端口 SW out而确定输出电压控制器104是否已开启并且在操作。
[0093]在控制模块105确定输出电压控制器104已开启并且在操作的情况下，则控制模块105确定不要求进行其它启动操作，并且切换的控制由输出电压控制器104继续。
[0094]在控制模块105确定输出电压控制器104尚未响应于传送的能量而开启的情况下，要求进行开启输出电压控制器104的其它尝试。
[0095]电容器将通过泄漏电阻器的布置重新充电。
[0096]流过泄漏电阻器203、204和205的布置的电流将在变压器核心中自行重置磁场。
[0097]通过电阻器的电流将在与晶体管109打开时它将已被磁化的相反方向上磁化核心。
[0098]虽然变压器102的初级侧线圈只在一个方向上使用，但泄漏电阻器布置配置成在相反方向上拉磁能。变压器因此能够使用正通量振幅和一点负通量振幅，并且传送比只使用单相将可能的更多能量。
[0099]当SMPS在操作时，由启动操作产生的泄漏电流将在主传动系统中被纠正。
[0100]泄漏电阻器的布置因此允许电容器自动重新充电，并且SMPS返回可能进行其它启动尝试的状态。
[0101]当控制模块检测到电容器201和202存储了用于进行另外的启动尝试的足够能量时，它将重复上述操作，直至输出电压控制器104已开启并且在操作，或者SMPS的开始在其它情况下被中止。
[0102]由于泄漏电阻器布置的高时间常数原因，典型的重置时间将比晶体管109的接通时间长得多。
[0103]将能量脉冲从初级侧发送到次级侧的上述过程操作时带有迟滞。[0104]下面参照图3，描述根据本发明的实施例，开启开关模式电源的输出电压控制器104的方法。参照图3，在步骤303中，在开关模式电源的输入端接收能量。
[0105]在步骤305中，在能量存储单元101中存储有限量的接收能量。
[0106]在步骤307中，控制模块105监视在能量存储单元101中存储的能量的量。
[0107]在步骤309中，从能量存储单元101将存储的能量作为有限能量脉冲释放。
[0108]在步骤311中，将有限能量脉冲从变压器102的初级侧传送到次级侧，以便能量由输出电压控制器104接收以便开启。
[0109]在步骤313中，控制模块105通过监视SW out输入端以确定是否正在接收来自次级侧的控制信号，确定输出电压控制器104是否已开启。
[0110]如果控制模块105确定输出电压控制器104尚未开启，则过程返回到步骤303并
且重复进行。
[0111]备选地，如果控制模块105确定输出电压控制器104已开启，则过程随后继续到步骤315，并在那里结束。
[0112]用于图2所示的用48V和大约100W供应的DC/DC转换器的典型值如下:
电容器 201 = 4.7μ F
电容器 202 = 4.7μ F
电阻器203 = 100 kQ
电阻器204 = 91kQ
电阻器205 = 9kQ
晶体管102 =初级匝数5，核心面积30mm2 晶体管109的最大接通时间:6 μ s 电容器201和202的重新充电时间:>ls 电容器201和202中存储的能量:2.7mJ
电阻器203、204和205的更小值将在泄漏电阻器布置中产生更短的重新充电时间和更大的功率耗散。
[0113]使用以上示例分量值时，在泄漏电阻器布置中只耗散llmW。
[0114]上述SMPS的实施例提供了至少以下优点:
-存在固有的短路保护；
-控制模块105能够测量传送的能量的量；
-执行简单的一个脉冲启动；
-在要求时可能进行其它启动操作；
-开关的简单和便宜实现只使用低侧晶体管(即，带有连接到地的端口的晶体管)是可能的；以及
-用于输出电压控制器的电力从主传动系统获得。不要求使用第二变压器或辅助电源。
[0115][修改和变化]
对上述实施例能够进行许多修改和变化。
[0116]例如，图4A和4B中所示的是图2中所示的变压器102的电源电路103和次级侧的备选设计和布置。[0117]图2、4A和4B的电源电路103的设计全部适合支持带有低功耗的小型电子电路。
[0118]图4A的布置包括主输出端滤波器和输出电压控制器滤波器。
[0119]主输出端滤波器在SMPS的主输出端处提供电力。输出电压控制器滤波器提供电力到输出电压控制器。
[0120]通过确保输出电压控制器滤波器比主输出端滤波器更快充电，在SMPS的主输出端出现相当大的电力前将电力供应到输出电压控制器。
[0121]主输出端滤波器和输出电压控制器滤波器两者均共享部分电感器402。
[0122]此共享电感器布置类似于图2的电源电路中使用的布置。
[0123]主输出端滤波器的电感器的电感按电感器402的整体长度设置。然而，调压器滤波器的电感器的电感只按电感器402的部分长度设置。通过在电感器402内使用不同抽头，输出电压控制器滤波器的电感能够根据需要更改。
[0124]由于主输出端滤波器和输出电压控制器滤波器共享相同电感器的部分，因此，实现了比带有单独电感器的布置要求更少部件的有成本效益的设计。
[0125]然而，每个滤波器的时间常数的设置更具限制性，并且因此在要求的电压输出到输出电压控制器之前，可要求高变压器电压。
[0126]图4B中的布置与图4A中的布置的不同之处在于滤波器不共享相同电感器的部分。电感器408和电容器411提供SMPS的主输出端滤波器。电感器409和电容器410提供输出电压控制器滤波器。
[0127]单独的电感器允许在每个滤波器的时间常数的设置上有更多灵活性，并且因此更易于输出所需电压到输出电压控制器。然而，图4B中的电源电路要求更多部件。
[0128]参照图2，为检测在控制模块105的SW out端口的输入，可取多个样本并且计算平均值。备选地，滤波器可附接到晶体管109的栅极并且由控制模块105的另一输入端读取。
[0129]关于检测控制模块105的Capsense输入,带有良好的模数分辨率的控制模块105将能够读取高频纹波。Capsense的样本可在随机时间间隔选取。稳定的DC电平将指示非操作，而持续增大的电平将指示电容器分压器在充电。
[0130]控制模块105可通过常规低成本微控制器单元实现，当转换器在运行时该微控制器单元也可执行其它内务处理动作。
[0131]备选地，控制模块105可通过提供要求的迟滞的多个模拟和/或数字电路实现。
[0132]在上述实施例中，开关通过FET晶体管执行。然而，备选地，能够使用BJT晶体管或任何其它适合的开关模块。
[0133]在上述实施例中，电容器用作能量存储单元。然而，SMPS备选地能够通过其它类型的能量存储单元实现。例如，能够使用可再充电电池。
[0134]上述实施例是DC/DC转换器。然而，本发明性概念也能够在其它类型的转换器中实现。
[0135]为便于说明和描述，已陈述本发明的实施例的上述描述。它无意穷举或限制本发明为准确的公开形式。变更、修改和变化能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行。
【权利要求】
1.一种开关模式电源，包括: 变压器(102)，具有初级侧和次级侧； 所述开关模式电源的输入端，布置在所述初级侧上； 所述开关模式电源的主输出端，布置在所述次级侧上； 输出电压控制器(104)，布置在所述次级侧上并可操作来控制所述开关模式电源的所述主输出端处的输出电压； 电源电路(103)，布置成在所述次级侧上提供电源，其中所述电源电路(103)可操作来经所述变压器(102)接收来自所述初级侧的电力，以及输出电力到所述主输出端并且也到所述输出电压控制器(104)； 能量存储单元(101、201、202)，布置在所述初级侧上并且可操作来接收和存储来自所述开关模式电源的所述输入端的有限量的能量，并且将有限能量脉冲输出到所述变压器(102);以及 控制模块(105)，布置在所述初级侧上并且可操作来通过释放来自所述能量存储单元(101,201,202)的有限能量脉冲而开启所述输出电压控制器(104)。
2.根据权利要求1所述的开关模式电源，其中所述控制模块(105)可操作来监视所述能量存储单元(101、201、202)中存储的能量的所述量并且依据在所述能量存储单元(101、201、202)中的能量的所述量而控制能量从所述能量存储单元(101、201、202)作为有限能量脉冲的所述释放的开始。
3.根据前面权利要求任 一项所述的开关模式电源，其中所述控制模块(105)可操作来监视从所述能量存储单元(101、201、202)中释放的能量的量并且依据从所述能量存储单元(101、201、202)释放的能量的所述量而停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)作为有限能量脉冲的所述释放。
4.根据前面权利要求任一项所述的开关模式电源，还包括可由所述控制模块(105)控制以开始和停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放以便从所述初级侧传送到所述次级侧的开关模块(108、109、112)。
5.根据权利要求4所述的开关模式电源，其中所述开关模块(108、109、112)可控制以在所述开关模式电源在操作时提供所述开关模式电源的主传动系统的开关。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的开关模式电源，其中: 所述开关模块(108、109、112)包括耦合到所述开关模式电源的所述输入端的第一端子的第一开关(108)和耦合到所述开关模式电源的所述输入端的第二端子的第二开关(109)； 所述第一开关(108)和第二开关(109)在所述开关模式电源的所述输入端的端子之间串联布置；以及 所述第一开关(108)和第二开关(109)的所述串联连接内的位置耦合到所述变压器(102)的初级侧线圈的第二端子； 其中: 所述开关模式电源的所述输入端的第二端子是接地参考；以及 所述控制模块(105)可操作来: 通过开启所述第二开关(109),开始能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放；以及 通过关闭所述第二开关(109)，停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放。
7.根据前面权利要求任一项所述的开关模式电源，其中所述能量存储单元(101、201、202)包括至少一个电容器(201、202)。
8.根据权利要求7所述的开关模式电源，其中: 所述能量存储单元(101、201、202)包括至少两个电容器(201、202)的串联连接； 至少两个电容器(201、202 )的所述串联连接布置在所述开关模式电源的所述输入端的端子之间；以及 所述变压器(102)的初级侧线圈的第一端子连接到至少两个电容器(201、202)的所述串联连接内的位置。
9.根据权利要求8所述的开关模式电源，还包括: 与所述变压器(102)的所述初级侧线圈串联布置的泄漏电阻器(203、204、205)的串联连接； 其中: 所述变压器(102)的所述初级侧线圈与泄漏电阻器(203、204、205)的所述串联连接布置在所述开关模式电源的所述输入端的端子之间；以及 所述控制模块(105)可操 作来检测在所述变压器(102)的初级侧线圈与泄漏电阻器(203、204、205 )的所述串联连接内的位置处的电压电平。
10.根据权利要求9在从属于权利要求6时所述的开关模式电源，其中所述控制模块(105)可操作来在检测到的电压电平达到预定的阈值电平时或者在从所述第二开关(109)开启时起预定的时间后，通过关闭所述第二开关(109)来停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放。
11.根据权利要求9或10所述的开关模式电源，还包括: 布置在所述开关模式电源的所述输入端的端子之间的至少第一和第二输入电阻器(IlOUll)的串联连接； 其中: 所述控制模块(105)可操作来检测在至少第一和第二输入电阻器(110、111)的所述串联连接内的位置处的电压电平以确定所述开关模式电源的输入电压电平；以及 所述控制模块(105)可操作来确定是否要依据所确定的输入电压电平和在所述变压器(102)的初级侧线圈与泄漏电阻器(203、204、205)的所述串联连接内的所述位置处的所检测到的电压电平来执行启动操作。
12.根据权利要求6或根据权利要求7到11任一项在从属于权利要求6时所述的开关模式电源，还包括第三开关(206)，所述第三开关(206)可操作来在所述第二开关(109)接通时关闭所述第一开关(108)。
13.根据权利要求4或根据权利要求5到12任一项在从属于权利要求4时所述的开关模式电源，还包括用于将所述开关模块(108、109、112)的控制信号从所述次级侧传送到所述初级侧的耦合装置(107);以及 其中所述输出电压控制器(104)包括调压器和在所述初级侧上用于控制所述开关模块(108、109、112)的 PWM 控制器。
14.根据权利要求4或根据权利要求5到13任一项在从属于权利要求4时所述的开关模式电源，其中所述控制模块(105)可操作来监视所述开关模块(108、109、112)的驱动信号以确定所述输出电压控制器(104)是否在操作。
15.一种操作开关模式电源的方法，所述开关模式电源具有带初级侧和次级侧的变压器(102)、布置在所述初级侧上的所述开关模式电源的输入端、布置在所述初级侧上的能量存储单元(101、201、202)、布置在所述次级侧上的所述开关模式电源的主输出端、以及布置在所述次级侧上以接收来自所述初级侧的电力和控制在所述开关模式电源的所述主输出端处的输出电压的输出电压控制器(104)，所述方法经执行以开启所述输出电压控制器(104)并且包括: 在所述开关模式电源的所述输入端处接收能量； 在所述能量存储单元(101、201、202)中存储有限量的所接收的能量； 将存储的能量作为有限能量脉冲从所述能量存储单元(101、201、202)释放；以及 将所述有限能量脉冲从所述变压器(102)的所述初级侧传送到所述次级侧，以便能量由所述输出电压控制 器(104)接收。
16.根据权利要求15所述的操作开关模式电源的方法，还包括: 监视在所述能量存储单元(101、201、202)中存储的能量的量；以及 依据在所述能量存储单元中所监视的能量的量，控制能量从所述能量存储单元(101、201、202)作为有限能量脉冲的所述释放的开始。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的操作开关模式电源的方法，还包括: 监视从所述能量存储单元(101、201、202)释放的能量的量；以及 依据从所述能量存储单元(101、201、202)释放的所述能量的量，停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放。
18.根据权利要求16和权利要求17所述的操作开关模式电源的方法，还包括: 在开始能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放时起预定的时间后,停止能量从所述能量存储单元(101、201、202)的所述释放。
【文档编号】H02M1/36GK103460583SQ201180070138
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2011年4月15日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】O.佩斯森, M.阿佩伯格, M.勒斯科维 申请人:瑞典爱立信有限公司