[發(fā)明專利]具有多模式操作的開關(guān)模式電源及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011047593.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112600430A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·M·納西爾;B·W·麥科伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 半導(dǎo)體組件工業(yè)公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/44;H02M1/32
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本申請(qǐng)涉及一種具有多模式操作的開關(guān)模式電源及其方法。在一種形式中，一種用于生成用于開關(guān)模式電源中的開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法包括：接收反饋信號(hào)；響應(yīng)于反饋信號(hào)而生成反饋電壓；響應(yīng)于反饋電壓和模式信號(hào)而調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度；響應(yīng)于反饋電壓的量值在第一方向上越過第一電平而生成調(diào)制信號(hào)；響應(yīng)于反饋電壓的量值隨后在第二方向上越過不同于第一電平的第二電平而生成模式信號(hào)；并且響應(yīng)于模式信號(hào)而改變?cè)诜答佇盘?hào)與反饋電壓之間的增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及電力轉(zhuǎn)換器，并且更具體地，涉及在不同負(fù)載條件下進(jìn)行操作的開關(guān)模式電源。

背景技術(shù)

開關(guān)模式電源可用于通過經(jīng)由儲(chǔ)能元件(諸如變壓器)切換電流而從交流(AC)電壓產(chǎn)生直流(DC)電壓。開關(guān)的占空比被控制以將輸出電壓調(diào)節(jié)到期望的電平。開關(guān)模式電源在較重的負(fù)載下通常是有效的，但在較輕的負(fù)載下效率較低。兩種常用類型的隔離開關(guān)模式電源是正向模式轉(zhuǎn)換器和反激模式轉(zhuǎn)換器。

反激轉(zhuǎn)換器在AC電壓到DC電壓應(yīng)用中是常見的。反激轉(zhuǎn)換器基于反激變壓器，該反激變壓器交替地在磁芯中形成通量并將能量傳輸至輸出端。當(dāng)電流通過初級(jí)繞組切換時(shí)，變壓器中的初級(jí)電流增加，從而將能量?jī)?chǔ)存在變壓器內(nèi)。當(dāng)斷開開關(guān)時(shí)，變壓器中的初級(jí)電流下降，從而在次級(jí)繞組上感應(yīng)出電壓。次級(jí)繞組將電流供應(yīng)到負(fù)載中。控制器改變與初級(jí)繞組串聯(lián)的初級(jí)開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和斷開時(shí)間，以將輸出電壓調(diào)節(jié)到期望的電平。反激轉(zhuǎn)換器一般在輕負(fù)載下比在較重的負(fù)載下更低效地操作。

為了改善輕負(fù)載操作，一些反激轉(zhuǎn)換器可被配置為依據(jù)電源的負(fù)載而使用不同的操作模式。對(duì)于中等負(fù)載到重負(fù)載，反激轉(zhuǎn)換器可通過對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行開關(guān)來控制輸出電壓。對(duì)于此類條件，一些反激轉(zhuǎn)換器可被配置為使用被稱為有源箝位反激(ACF)的拓?fù)鋵?duì)與初級(jí)繞組并聯(lián)的附加的電抗元件進(jìn)行開關(guān)。然而，對(duì)于輕負(fù)載條件，使用諸如ACF等反激模式可導(dǎo)致增加的損耗和減小的效率。因此，一些反激轉(zhuǎn)換器可被配置為在輕負(fù)載期間通過降低操作頻率并且停用在ACF模式下使用的附加的電抗元件而切換至頻率折回模式。然而，基于負(fù)載條件而在操作模式之間改變的轉(zhuǎn)換器可能會(huì)在從輕負(fù)載轉(zhuǎn)變?yōu)橹刎?fù)載時(shí)經(jīng)歷較大的電壓降。另外，轉(zhuǎn)換器在從輕負(fù)載轉(zhuǎn)變?yōu)橹刎?fù)載時(shí)可能會(huì)具有較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。

近年來，特定監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)在效率方面制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，并且已經(jīng)鼓勵(lì)開發(fā)能夠進(jìn)行高頻率操作和低頻率操作以在輕負(fù)載和無負(fù)載時(shí)以低頻率進(jìn)行操作的電源控制器。因此，從無負(fù)載到滿負(fù)載的頻率變化可基于所選擇的操作頻率而廣泛地改變。然而，已知的轉(zhuǎn)換器對(duì)從輕負(fù)載到滿負(fù)載的轉(zhuǎn)變具有低效的響應(yīng)并且已經(jīng)難以同時(shí)滿足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明涉及一種開關(guān)模式電源控制器，所述開關(guān)模式電源控制器包括：反饋輸入端，所述反饋輸入端用于接收反饋信號(hào)；增益控制電路，所述增益控制電路耦接到所述反饋輸入端以用于響應(yīng)于所述反饋信號(hào)而提供反饋電壓；脈沖寬度調(diào)制器，所述脈沖寬度調(diào)制器響應(yīng)于所述反饋電壓和模式信號(hào)，以用于使用具有響應(yīng)于所述反饋電壓而改變的脈沖寬度的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來開關(guān)電力開關(guān)；模式控制電路，所述模式控制電路具有用于接收所述反饋電壓的輸入端、用于響應(yīng)于所述反饋電壓的量值在第一方向上越過第一電平而提供調(diào)制信號(hào)的第一輸出端，以及用于響應(yīng)于所述反饋電壓的所述量值隨后在第二方向上越過不同于所述第一電平的第二電平而提供所述模式信號(hào)的第二輸出端；并且其中所述增益控制電路響應(yīng)于所述模式信號(hào)而改變?cè)谒龇答佇盘?hào)與所述反饋電壓之間的增益。