[發明專利]用于電源的數字控制器、電源及操作電源的方法

在審

• 申請號: 201910949140.6
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN111010026A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 林淑芳
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

公開了一種用于電源的數字控制器、電源及操作電源的方法。操作具有PFC級和耦接到PFC級的LLC轉換器的電源的方法包括：通過實現具有交流輸入電壓測量結果作為輸入的電流控制回路，使用電流模式控制器在電源的穩態模式下以CCM操作PFC級；通過實現沒有交流輸入電壓測量結果作為輸入的電壓控制回路，使用電壓模式控制器在電源的突發模式的至少一部分中以DCM操作PFC級；以及如果在突發模式下電壓模式控制器的并且與平均電流模式控制下的功率成比例的輸出落在預定范圍之外，則修改電壓控制回路。

技術領域

本發明涉及一種用于電源的數字控制器、電源及操作電源的方法。

背景技術

連續導通模式-非連續導通模式(CCM-DCM)功率因數校正(PFC)控制的數字實現通常基于平均電流控制。在平均電流控制中，通過將電壓模式控制器的輸出與從交流輸入電壓獲得的整流的正弦波形相乘來獲得參考電感電流。需要交流輸入電壓來得到用于電流調節的準確的電流參考信息。用于平均電流模式CCM PFC的突發/待機模式控制通常通過交流輸入電壓測量來實現，這要求控制器具有至少一個引腳用于在突發模式期間測量交流輸入電壓。在突發模式下，參考電感電流可以從電壓模式控制器的輸出和交流輸入電壓得到。電流模式控制確保了平均電感電流在突發時段期間跟蹤參考電感電流。然而，在突發模式下可能無法進行交流輸入電壓測量。例如，在突發模式期間，交流檢測特征與交流輸入電壓測量特征之間可能存在資源沖突。引腳數是控制器成本的一個因素。一些數字控制器最小化引腳數量以降低成本。對于這些類型的數字控制器，控制器可能具有單個引腳用于交流輸入電壓測量特征和交流檢測特征。交流檢測用于檢測交流輸入是否斷開，以及提供低阻抗路徑以在交流輸入斷開時使外部電容器快速放電。交流輸入電壓測量通常通過高阻抗路徑進行，以減少功率損耗。在突發模式期間，因為IEC安全要求62368-1，交流檢測特征通常優于交流輸入電壓測量特征。根據該標準，在交流斷開2秒后，外部電容器兩端的電壓必須低于60V。因此，在突發模式期間，交流輸入電壓測量可能對于許多類型的電源控制器不可用。

因此，需要沒有交流輸入電壓測量的平均電流模式CCM PFC突發模式控制策略。

發明內容

根據用于電源的數字控制器的實施方式，該電源具有功率因數校正(PFC)級和耦接到PFC級的LLC轉換器，該數字控制器包括：電流模式控制器，被配置成通過實現具有交流輸入電壓測量結果作為輸入的電流控制回路，在電源的穩態模式下以連續導通模式(CCM)操作PFC級；電壓模式控制器，被配置成通過實現沒有交流輸入電壓測量結果作為輸入的電壓控制回路，對于電源的突發模式的至少一部分以非連續導通模式(DCM)操作PFC級；以及自適應回路，被配置成如果在突發模式下電壓模式控制器的并且與平均電流模式控制下的功率成比例的輸出落在預定范圍之外，則修改電壓控制回路。

預定范圍可以限定對在突發模式下通過電源傳輸的功率的最大限制和最小限制，最大限制可以對應于電壓模式控制器的輸出的最大值，最小限制可以對應于電壓模式控制器的輸出的最小值。最大限制可以是突發模式下的最大負載的大約2倍。單獨地或在組合中，最大限制可以在突發模式下低于在穩態模式下。

單獨地或在組合中，數字控制器可以被配置成基于電壓模式控制器的輸出、在進入突發模式之前得到的交流輸入電壓測量結果的直流等效值以及PFC級的導通模式電感電流的估計值來確定在突發模式下的PFC級的接通時間，并且自適應回路可以被配置成如果電壓模式控制器的輸出落在預定范圍之外，則修改交流輸入電壓測量結果的直流等效值。PFC級的導通模式電感電流的估計值可以是大于0且小于1的恒定值。

單獨地或在組合中，自適應回路可以被配置成如果電壓模式控制器的輸出被鉗位在最大值或者超過目標值，則減小交流輸入電壓測量結果的直流等效值，并且自適應回路可以被配置成如果電壓模式控制器的輸出被鉗位在最小值或者低于目標值，則增大交流輸入電壓測量結果的直流等效值。自適應回路可以被配置成以預定的步長減小或增大交流輸入電壓測量結果的直流等效值。