功率转换器的控制电路及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于功率转换器的控制技术，尤其涉及一种用于初级侧调节功率 转换器以在轻负载操作过程中节省功率的功率转换器的控制电路及其方法。
【背景技术】
[0002] 各种功率转换器已经广泛用于提供稳定电压和电流。为了安全起见，离线功率转 换器必须在其初级侧与次级侧之间提供电气隔离（galvanic isolation)。本发明的目的是 编程和减小功率转换器在轻负载以及空载条件下的输出电压。
[0003] 本发明的目的是提供一种用于在不需要光耦合器以及次级侧调节器的情况下控 制功率转换器在初级侧的输出电压以及输出电流的控制模块。因此，功率转换器的尺寸可 以减小并且降低其成本。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种功率转换器的控制电路及其方法，以减小功率转换器的尺寸。
[0005] 本发明提供一种功率转换器的控制电路，包括输入电路、放大器、脉冲宽度调制 (Pulse Width Modulation，简称PffM)电路以及功率管理电路。输入电路耦接到变压器以 产生与功率转换器的输出电压有关的传感信号。放大器根据传感信号以及参考信号产生反 馈信号。脉冲宽度调制电路根据反馈信号产生切换信号，用于切换变压器以及调节功率转 换器的输出电压。功率管理电路根据反馈信号控制参考信号。功率管理电路包括用于确定 一时间区间的计时器，并且在此时间区间中当功率转换器的输出功率小于轻负载阈值时， 减小功率转换器的输出电压。
[0006] 本发明另外提供一种用于控制功率转换器的方法，包括：通过对变压器的反射电 压取样来产生反馈信号；根据反馈信号产生切换信号，用于切换变压器以及调节功率转换 器的输出电压；在一时间区间中，在功率转换器的轻负载条件下减小功率转换器的输出电 压。
[0007] 本发明提供的功率转换器的控制电路及其方法，可在不需要光耦合器以及次级侧 调节器的情况下控制功率转换器在初级侧的输出电压以及输出电流的控制模块，因而可减 小功率转换器的尺寸并且降低其成本。
【附图说明】
[0008] 附图被包含在内以提供对本发明的进一步理解，且并入在本说明书中并构成本说 明书的一部分。【附图说明】本发明的示例性实施例，并且与描述一起解释本发明的原理。
[0009] 图1示出本发明的一个实施例的自适应功率转换器的方块图；
[0010] 图2示出本发明的另一实施例的自适应功率转换器的方块图；
[0011] 图3示出本发明的实施例的图1以及图2中的自适应功率转换器的控制电路的方 块图；
[0012] 图4示出本发明的一个实施例的脉冲宽度调制电路产生的切换信号的波形图；
[0013] 图5示出本发明的一个实施例的自适应功率转换器的功率管理电路的方块图；
[0014] 图6示出本发明的一个实施例的用于控制功率转换器的方法的流程图。
[0015] 附图标记说明：
[0016] 10:变压器；
[0017] 20:晶体管；
[0018] 25、31、32、35、36、51、52、127 :电阻器；
[0019] 38、45、65 :电容器；
[0020] 40、60 :整流器；
[0021] 70:电感器；
[0022] 90、95 :负载；
[0023] 100:控制电路；
[0024] 110 :取样保持电路（S/H);
[0025] 120 :误差放大器；
[0026] 125、126:电流源；
[0027] 130 :开路漏极缓冲器；
[0028] 135 :反相器；
[0029] 141、142:切换器；
[0030] 150 :脉冲宽度调制电路（PffM);
[0031] 200:功率管理电路；
[0032] 210:比较器；
[0033] 250 :计数器；
[0034] Na:辅助绕组；
[0035] Np:初级绕组；
[0036] Ns:次级绕组；
[0037] Vin :输入电压；
[0038] V。:输出电压；
[0039] Vs:反射信号；
[0040] VR:参考信号；
[0041] Sw:切换信号；
[0042] Sx:控制信号；
[0043] RP:参考信号；
[0044] LD:阈值信号；
[0045] CS :传感电流信号；
[0046] CMP :反馈信号；
[0047] Ιτ:变压器电流；
[0048] KVO :反馈电压；
[0049] fsw :切换频率；
[0050] fz :最小的切换频率；
[0051] Ρ?:轻负载阈值；
[0052] ΡΗ:阈值；
[0053] Ρ。:输出功率；
[0054] Tqn:最小的接通时间；
[0055] Tp:时间区间；
[0056] S610 ~S630 :步骤。
【具体实施方式】
[0057] 图1示出本发明的一个实施例的自适应功率转换器的方块图。根据本发明的本实 施例示出了隔离式回扫（isolated flyback)功率转换器，其包含变压器10、晶体管20、负 载90、控制电路100、电阻器25、31、32、35和36、电容器38和45以及整流器40。变压器 10连接到功率转换器的输入电压V in。变压器10包括初级绕组（primary winding)NP、辅 助绕组（auxiliary winding)Na以及次级绕组Ns。晶体管20经配置以切换变压器10的初 级绕组N P。控制电路100产生切换信号Sw，切换信号Sw经配置以驱动晶体管20并用于调 节功率转换器的输出电压V。。当晶体管20接通时，变压器电流I t将通过电阻器25产生传 感电流信号CS。传感电流信号CS耦接到控制电路100。电阻器31和32耦接到变压器10 的辅助绕组N a，以用于检测以及产生反射信号Vs，并且反射信号％连接到控制电路100。反 射信号％表不变压器10的反射电压。反射信号V s的电平与在变压器10的去磁时间区间 (demagnetizing period)中的输出电压V。的电平相关。因此，反馈电压KVO是根据反射信 号Vs另外产生的，用于产生切换信号S w。反馈电压KVO与功率转换器的输出电压V。相互关 联。
[0058] 变压器10的次级绕组Ns将产生通过整流器40以及电容器45的输出电压V。。负 载90连接到输出电压V。上。控制电路100如公式⑴调节（regulate)输出电压V。。
[0059]
(!)
[0060] 参数R31和R32分别是电阻器31和32的电阻。反射信号V s的电压与在变压器10 的去磁时间区间中输出电压V。的电平相关。
[0061] 电容器38连接到控制电路100的反馈信号CMP上用于反馈回路补偿。控制电路 100通过对变压器10的反射电压V s取样来产生反馈信号CMP。电容器38的电容将确定反 馈回路的带宽（bandwidth)，用于调节输出电压V。。反馈信号CMP的电平与功率转换器的 输出功率的电平成正比。当控制电路100在一时间区间内在功率转换器的输出电压V。下 检测到轻负载（即，负载90)时，控制电路100可减小输出电压V。，以用于节省功率。第一 电阻器36产生阈值信号LD，以用于产生以及确定轻负载阈值。第二电阻器35调节、编程以 及产生经施加以确定在轻负载条件下的输出电压V。的参考信号R P。因此，如果功率转换器 的输出功率在小于轻负载阈值下操作，则输出电压V。将根据参考信号R P的电平而减小。
[0062] 图2示出本发明的另一实施例的自适应功率转换器的方块图。在本发明的本实施 例中，所述功率转换器是非隔离式高电压降压式转换器（non-isolated high voltage buck converter)，其包含晶体管20、负载95、控制电路100、电阻器35、36、51和52、电容器38和 65、电感器70以及整流器60。非隔离式高电压降压式转换器的控制电路100的技术与在图 1中描述的隔离式回扫功率转换器类似。
[0063] 图3示出本发