[發明專利]具有多種模式的用于高效功率控制的方法和系統

有效

• 申請號: 200810033749.0
• 申請日: 2008-02-18
• 公開（公告）號: CN101515756A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 張秀紅;朱臻;曹亞明;方烈義
• 申請（專利權）人: 昂寶電子（上海）有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王 怡

技術領域

本發明涉及集成電路。更具體地說，本發明可被應用于用來控制電源 的設備。

背景技術

根據各種實施方式，本發明提供了各種功率控制方案來提高系統的穩 定性和性能。僅作為示例，本發明可被用于以下功率系統，該功率系統可 以選擇性地基于工作條件(例如輸出功率電平、功率消耗等等)工作在各 種功率模式下。應當意識到本發明具有廣泛的應用。

脈寬調制(PWM)技術被廣泛用于電源系統。更具體地說，PWM技 術已經用在許多穩壓開關模式功率轉換器設計中。穩壓開關模式功率轉換 器的好處尤其在于其較之線性穩壓器具有更高的效率。隨著節能要求和效 率規定變得更加嚴格，穩壓開關模式功率轉換器正變得愈加流行。相比之 下，線性穩壓器因為其不佳的功率效率和節能能力正變得愈加不流行并且 可能喪失市場。在不遠的將來，開關功率轉換器有望變成電源系統的主 流。

在開關功率轉換系統中，功率開關經常使用功率MOSFET、功率雙極 性晶體管、IGBT或者其他類型的晶體管作為開關元件來實現。能量轉移 量由功率接通和關斷時間來調節。例如，PFM信號的接通和/或關斷時間 是根據輸出負載來控制的。在特定示例中，通過感測輸出電壓和/或電流并 向功率開關施加相應的控制信號來調節輸出電壓和/或電流。

圖1是圖示傳統的反激式(flyback)開關功率轉換系統的簡化示圖。 系統100包括用來控制并驅動功率MOSFET?102的PWM控制器101，功 率MOSFET?102接通和關斷以控制遞送給次級側負載的功率。在次級側感 測輸出電壓和電流并將其與期望的輸出電壓和電流基準進行比較。誤差信 號被放大并被經由光耦合器反饋回初級側的控制器。通常，TL431(例 如，用于提供隔離反饋的組件)或者類似類型的IC和PC817(例如，光 耦合器)或者類似類型的IC在次級側被用于隔離反饋。

圖2是圖示另一傳統反激式開關功率轉換系統的簡化示圖。如圖2所 示，系統200具有初級側和次級側。如圖所示，感測、放大和信號轉移 (例如由系統100中的光耦合器完成的)被省略，這極大地減少了系統 200的制造成本。在初級側受控的開關功率轉換系統中，輸出電壓被映射 到輔助繞組(AUX)。結果，可以通過監視輔助繞組(AUX)處的電壓來 感測輸出電壓。在各種應用中，通過將AUX處的電壓與期望的電壓基準 進行比較來調節輸出電壓。更具體地說，節點201處的信號是輸出電壓信 號的映射。節點201處的電壓的調節轉化為輸出電壓的調節。

為了進一步進行說明初級側調節，V_FB和V_out的關系被表示如下：

VFB=n·R2R1+R2·Vout,---(1)]]>

其中n是輔助繞組對次級繞組的比率。

設置k=R1+R2n·R2,]]>V_out被表示如下：