[發明專利]用于向電子設備供應隔離的經調節的直流功率的裝置

有效

• 申請號: 200780052277.7
• 申請日: 2007-03-22
• 公開（公告）號: CN101641857A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 安東·韋爾納·凱勒
• 申請（專利權）人: 湯姆森許可貿易公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H01L27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及電源，并且更具體地涉及用于將以第一電平提供的離 線直流功率轉換成適于向電子設備供電的第二電平的隔離的經調節的 直流功率的裝置和方法。

背景技術

很多目前的電子設備是由從交流(AC)主電源得到的直流電流 (DC)來進行供電的。交流至直流轉換器將交流功率轉換為第一直流 電壓或者電流以向設備供電。很多這些設備(例如，個人計算機和電 視)被配置為與輔助設備耦合。在一些情況下，輔助電子設備使用與 第一直流電壓或者電流不同的第二直流電壓或者電流來操作。在該情 況下，使用直流-直流轉換器以將第一直流電壓或者電流(即，離線直 流電壓)轉換為第二直流電壓或者電流，以向輔助設備供電。

期望對第二直流電壓或電流的調節和隔離，并且對第二直流電壓 或電流的調節和隔離是由常規的直流-直流轉換器電路來提供的。盡管 如此，常規地用定制設計的電源控制器電路和組件來實施這些直流- 直流轉換器特征。具體地，常規電源控制器電路依靠光學耦合器或者 隔離信號變壓器來對隔離變壓器的初級和次級繞組進行隔離。兩種解 決方案都包括分立電路組件并且都不適于在單片集成電路上實現。作 為結果，常規電路典型地包括多個分立組件、多個集成電路以及在某 些情況下包括混合IC以提供轉換器功能。盡管這些電路很好的執行了 它們的功能，但同通常期望的情形相比它們占用了較多的空間。另外， 它們可能是復雜和昂貴的。因此，希望提供一種可以集成在單個單片 集成電路上的隔離的離線功率控制器。

發明內容

本發明的實施例提供一種電源設備，包括：與單片集成電路耦合 的變壓器。所述變壓器將施加于所述變壓器的初級繞組上的第一直流 電壓轉換為在所述變壓器的次級繞組處提供的第二直流電壓。所述單 片集成電路包括開關調壓器，所述開關調壓器包括在所述單片集成電 路上的開關和開關控制器。在所述單片集成電路的第二部分上提供隔 離器。所述單片集成電路對所述第二直流信號進行調節并且將所述第 二直流信號與所述第一直流信號隔離。

附圖說明

下面將參考附圖更詳細地描述本發明的優選實施例，其中：

圖1是根據現有技術的常規直流-直流轉換器的框圖；

圖2是根據本發明的實施例的直流-直流轉換器的框圖；

圖3是根據本發明的實施例的直流至直流轉換器的框圖；

圖4是表示根據本發明的實施例的電路的示意圖；

圖5是根據本發明的實施例的直流至直流轉換器的框圖。

具體實施方式

為了本說明書的需要，術語“直流信號”和術語“直流電壓”、“直 流電流”以及“直流功率”是同義的。包括直流(DC)至直流轉換器 的常規離線開關式電源(SMPS)是眾所周知的。在常規離線直流-直 流轉換器中，通常通過對交流(AC)電源(比如由電力線提供的電源) 進行整流和濾波來獲得第一直流信號。本文中AC電源也被稱作市電電 源。在隔離的直流-直流轉換器中，向變壓器的初級繞組提供第一直流 信號。電源開關(典型地，功率晶體管)與變壓器的初級側耦合并且 以第一公共電勢(例如，地電勢)為基準。通過起止初級繞組中的電 流流動的電源開關的動作在變壓器的次級繞組中感生出第二直流信 號。

將反饋電路與變壓器的次級繞組處的電源輸出進行耦合，以對第 二直流信號進行采樣，并且提供指示第二直流信號和所期望的參考直 流電平之差的反饋信號。光學耦合器將來自變壓器的次級側的反饋電 路的反饋信號與開關調壓器進行耦合。開關調壓器控制功率晶體管。 隔離器提供變壓器的初級和次級繞組之間的隔離。

常規離線直流-直流轉換器是已商用的。例如，安森美半導體在輸 出處提供經調節的隔離的第二直流信號。

圖1

圖1示出了包括直流-直流轉換器10在內的示例常規開關式電源 (SMPS)。圖1的直流-直流轉換器10包括變壓器180，該變壓器180包 括初級繞組181和次級繞組182。直流-直流轉換器10還包括開關151和 開關控制器100。直流-直流轉換器10還包括：與變壓器180的次級繞組 182耦合的調壓器300以及耦合在轉換器輸出195和控制器100之間的光 學耦合器200。