响应前馈信号的电源控制器的方法和装置的制作方法

专利名称：响应前馈信号的电源控制器的方法和装置的制作方法
响雌馈信号的电源控鹏的方法和縫鹏页域本发明总ff^鹏制鹏，更具体而言，本发明涉朋于响应前馈信号的电 源的控制嶙。 背景脉电源控制鹏可以广測于多种目的和应用场合。大多数功報换器应用具有J^啦肯M目标。因此，需要最小似卜部鹏的駄来实鹏制电g^，戶鹏卜部电跡咖是AQDC转换器电源中的输入大容量电織。财卜，控制电路 的辩都艮自于在电源自中,协调一致的性能以皿1减小功,换器成 本超关重要的，其中通过减d浓研发功^^换器时需要应用到的设计裕度来实 IJLh^ia—步减小功,换器脉电鹏常包括电源控伟幡鹏、雜到肯遣4彌元件的开关、输入^E源和—个鄉错出端。该电源控审幡通^s制戶;M开关的切换，从而响应于作为功^f换器一部分的反馈电路产生的反馈信号，调节从功，换器的输A^至输出 淛键的軎遣。作为调节从电源的输鳩至输出端4链的肯疆的一种駄，禾,脉宽调帝幡(pwM)操悄Mia行操作的该电源控伟i藤电路调节戶;M开关的占空 比。戶脱开关的占空比是开关导舰间占电源控伟幡鹏限定的切鄉环周期的 比率。电源控制器利用普通功率转换器拓扑结构例如前向转换器和逆向转换器中的前馈信号。前馈信号賊样一船号，其振幅是输Ai微雜换器的输入电压 值的函数。因此，通常来说，前馈信号可以认为^^fAi盹源的输入顿的 输入TO信号。前馈信号通常用于Jl^te于反馈信号换言之针对给定或固定反 馈信号来调节开关占空比的方式。舰向转换器中，前馈信号的优点例如舰小 在AODC功率转换器^i入端的大容量电容器的尺寸，对于在大容量电^l两端 的波纹电压彭隹以过滤的控制^ffi模式中操作的电源控制器M如此。^5l于反 馈信号来调节开关占空比的能力使得可以'腿响应于大容量电容器两端的波纹电 压，因此减小功報换器,出端的波纹电压。在不舰前馈技术的情况下，该
电源控制器必须响应于反馈信号，以响应于功,换器谕出端的波纹电压，然后 该电源控带鹏制戶腿开关的占空比，因此减小功雜换器输出波纹腿。这引入了EiS,在例如不增加输入大容量电，的尺寸的情况下输出^M以减小。 在正向转换器中，前馈信号通常由电源控制器利用以控制所述开关的最大占空 比，从而^W皿的时间M设肖遣^^元件的磁芯中的,，这Ji^领, 术人员公知的。


参照下面的附图来说明本发明的非限制性和非排他性实施例，其中^^f有不 同附图中，相同的附图^iB^^相同的部件，除非有特别。图1是; ^出根据本发明的示例性功報换器的示意亂漆于例性功辦 换器細响应前馈信号和反馈信号的电源控律幡嶙。图2 ^i^出根据本发明响应前馈信号的示例性电源控葡勝电路的占空比控 讳,。图3 :^:出根据本发明响Mr馈信号的示例性电源控串滕电路的最大占空 比控制娜。图4 :^^出根据本发明响iStlr馈信号的示例性电源控带滕鹏的固定飯馈信号控库l鹏的占空比。图5 ^i^出根据本发明响应前馈信号和反馈信号的示例性电源控讳幡电路。图6是;^出根据本发明响应前馈信号和反馈信号的电源控帝螺TO的一 部分的示例的示意图。图7是; ^出根据本发柳向应占空比调节信号信号和反馈信号的电源控制 器电路的~^分的示例的示意图。图8 :^^出根据本发明响应前馈信号的示例性电源控伟幡鹏的最大占空 比控嫩形。图9 :^^出根据本发明响^tti馈信号的示例性电源控伟幡鹏的固定贩 馈信号控帝鹏的占空比。图io是^i^出根据本发明响iffir馈信号和反馈信号的电源控律i藤电路的 一-部分的示例的示意图。具体实敲式
这里公开了用于实现响应前馈信号的电源控帝幡电路的方法和縫。在下面的说明中，提到具体数字具体细节，从而便于透彻理解本发明。然而，对于本领域技术人员而言，显然戶腿具体细节对于实I鉢发明不是必须的。在其它例子中，没 有详细说明公知的材料或方法，以便避免造成本发明模糊不清。
本说明书中参照"一个实施例"、"实施例"、"一个示例"、"示例"等意"W本 实施例或示例中戶皿的具做寺征、结构鄉寺性包括在本发明的至少一个实施例或
示例中。因此，在本说明书中多处出现的短语表达在一个实施例中"、"在实施例中"、"—个示例'或'示例"并不是指所有参照相同实施例或示例。而且，所述具体 特征、结构或特性可以在一个或多个实施伊M^例中的任意^S^合禾n/或子结合 中结合。M卜，应鄉解，所ii^的附图用于向本领域技术人员说明本发明，并 且附图并非按照比例绘制。
如上所述，作为调节从电源的输入端至输出端传输的能量的一种技术，利用PWM操作模纖作的电源控带徵鹏调节驱动开关切换的驱鹏号的占空比， 其中戶皿开关的占空比是开关导通时间占电源控制电路限定的总切换循环周期 柳匕率。最佳的最大占空t域给定反馈信号的驱动信号的占空比是功報换器输 入腿的非线性函数。用于鄉该非线性函I^需的公知鹏通常赫W^电 源控带膨卜部的电織，这会增加駄，并腿常具有差辩部艮度，或者鶴集 成电織，它也具有单冠惮元间辩部KM的缺点，并且增加硅面积，因此增 加了功報换器设计的成本。顿最大占空比^t^定反馈信号的占空比的缘性 函数作为功TO换器输入电压的函数的电路在仅仅一，入^ffi电平下皿最佳
性能，因此綱了所有其它输入电压值的功雜换器设计。
现在说明根据本发柳向应前馈信号的电源控伟幡电路。本发明的示例包括产 生响应前馈信号的电源控讳幡鹏的方法和錢。根据本发明的示例性电源控制电路提供保持系繊节约性能的占空比+树于功雜换器输入电压的理想前馈函数的近似，述系统级节约性能通过响应前馈信号雜制开关占空比同时维持 电源控制电路设计来获得，它是低成本的，并且麟单元到单元的繊P艘的充 分控制，以使得根据本发明保持所述系统节约性能。
图ia大躲出根据本发明采用响应前馈信号的电源控库幡的功報换器 100的一个示例的/滞图。在标例中，功雜换器ioo题向转换器。注意， 在其它示例中，功報换器ioo还可以是多种功率转换器结构之一，例如正向转
换器，并且可以是根据本发明的^^非^^转,。
图1中的示例性电源Al:流输入腿VN105 Jl^输出功率至负载165。在该 溯中，大容量电織195離繊AI^至功報换器亂抓交繊(未 示出)产生输入腿105的应用中，駄容量电織195用作^1滤波器，竊 储育遣以维^lf入顿105在可以让功報换器100 ^Si^期之间衞井Jf 需要 出功率至负载165的7jC平。因此，在一^^i冲，大容量电織195两 端的电压滤^^流^E具有波纹电压，该,电压的振巾ra常小于电容器195两 端的DC ,峰值的25 % ，但是其实际值根据大^fi电皿195的值以及功^ 换器100的其^作^#而定。
输入腿ViNl05il^到^a^^元件Tl 175和开关S1 125。在图1A的示 例中，育瞳传输元件T1 175船到电源6^^Af口电源的输出之间。在图1的示例 中，倉遣传输元件T1 175示出为具有一错出鄉176的鄉器。在其它蹄仲， 该变压器可以具有多于一个的输出绕组，其中其它绕组用于提供功率给其它负
载，从而JI^置秘，^t检测负ith的te。
如图^^例戶标，箝位鹏110齢到肖遣^^元件T1175的初级鄉，从 而限制开关S1125两端的最大腿。电源控审滕145被齡以产生驱維号，该 驱鹏号被开关125接收，从而控制开关125的切换，以働向应于反馈电路160 产生的反馈信号155而调节从电源的输局至输出制鳓的兽疆。
在一个示例中，开关Sl 125是例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)的晶條。在一个豨仲，控伟幡145包^^鹏和分立电， 件。在一个示例中，开关S1 125和电源控律i雠145形鹏片誠鹏的一部分。 在另一个示例中，蹄敝开关Sl 125和电源控审J^ 145形^S^^鹏的1 分，其中例如它们是賴虫的硅芯片并且Wte相同的誠4^封装中。开关Sl 125 的切，,4E动电流ID120， ^31育遣^tf元件Tl 175的输Ami77,如图 1B戶标。在开关125的导通时间内#^在肯遣4输元件中的倉遣在开关125关断 时间内传输至懒出电織135。
如戶;M/于例所示，被调节的功離换繊出歡Uo150,它通常可以是输出 腿Vo、输出电流Io^^两者的组合。被调节量不必是固定的，而是可以被调节 S3i设计反馈,160以期望方^e^。例如，在一个示例中，口向应于输出电 压繊出电流的振幅，输出Uo从输出秘^^输出电流。反馈幅160被齢
以接收输出量Uo150，以产生反馈信号lfe155,其用作到电源控帝i勝145 6m入信号。
如图1A的示例戶标，控伟幡145的另一^f入信号是前馈信号UFFl70，它 是前馈电路140 ,出。Mf馈,140被齢以接收信号U"15，離号是功 ,换器100的输入^jEVjNl05的函数。在i^例中，，U!115和Uff170可以是 ^J1^:电流信号。在一^h^例中，信号U115和Uit170是相同的信号，例如，前 馈电路140包括电阻器。
^^M^例中，可以看出，图1A示出产生信号U115的两种可會繊。在 一个示例中，信号U115可Mil将前馈电路140直接齢到功,换器100的 输入腿V]Nl05来产生。在另一个示例中，信号U,115可WM:将前馈电路140 船到电路185的输出来产生，它包括Ml^ir元件175的前向鄉178。前向 绕组178产生的信号被部件179和181整 11平滑。在该示例中，在开关125导 通时间内乡，178两端的电压禾nlf入^ Vwl05皿比例，因此可以用于产生信 号115以働卩至雕据本发明的前馈^ 140。
图1B还; ^出电流10120的示例性，，以示出控第ij^可以用^^调，出 量Uol50的，。如该示例所示，电流fol20的最大,I薩121，切换周期为 Ts122,以及占空比为D124。雜库幡通常将占空比限制为小于100%的最大值 Dmax。在一个示例中，控伟幡145包括P艮定鉢规贝啲切,期Ts122的振荡器。 在一个示例中，SM^审庇切J躺期内开关S1 125导通时间来实现调节。在齡 切换周期中，切换周期中开关导通的那部分是开关的占空比(D)。在一"t^例中， M^制开关的最大电流Imax121来实现调节。在另一^h示例中，fflM^伟彻换 周期Tsl22来实现调节。不论题制I薩121还是Ts122，作为切换周期的1分 的开关导通时间被调制，因此该调节模式可以称为根据本发明的占空比控库蝶 式。
图2 ;^出在一4^例中可以由控伟'勝145用来响应于反馈信号155和前 馈信号170从而控制开关S1125的切换的占空比控伟啵形的一^^iJ。通常，四 错征曲线217、 216、 215和214分别对应于^[值V!、 V2、 V3和V4之间增力口 的数僮Vjn105，如箭头218戶^。对于樹可固定输入^E值，最大占空比和反馈 信号Ufb219的给定值的占空比是由比占空比220 t树于反馈信号219微伊棘限 定。然而，随着前馈信号振幅增大，最大占空比和反馈信号219的给定值的占空
比减小。
在一个示例中，前馈信号振幅iW^应于功輔换器输入腿增量。在标
例中，对于固定反馈信号值Ux211,当输入腿分别从V,变他ljV2、 V3和V4时， 电源控审勝145分别fflfc值Djo206至Djq207、 Djq208和Dx409之间变化开关 125的占空比。因此，当输入MM V,变^^ij V2、 V3和V4时开关125的占空比 在Dxa06至Dx4209之间的变j^te于反馈信号UfBl55。在该示例中，当反馈信 号H3i数值Ue210时，占空比相对于反馈电流的斜W^响应于前1^f号值，并且 保持固^^率"fflro213，彭跶到占空比值Dmin205。在其它示例中，根据本发 明，斜率213本质上可以是非统性的。
图3 ;^^出最大占空比Dmax302和前馈^f入^E信号Ur301振幅之间 的关系的一个示例，在一^^例中，其可以由控伟幡145用来响应于前馈信号170 从而控制开关S1125的切换。在该示例中，根据本发明，控制开关的驱離号的 最大占空比响应于输入^E信号^[馈信号的多个数值的范围内多个线性函数而 变化。例如，^B^^例中，当输入^ffi信号低于第一阈值VBR1303时，最大占 空比的变化是输入^E信号的第1性函数。当输入^ffi信号綠一阈值VBR1303 和第二阈值VBR2304之间时，变化的最大占空比是输入腿信号的第:i^性函数。 当输入^E信号綠二阈值VBR2304和第三阈值Vbr3305之间时，最大占空比的 变化是输入^E信号的第H^性函数。
如该示例戶标，第一、第3瞎，性函数的斜率分别是斜率1 306、斜率2 307和斜率3 308。在一个示例中，斜率l 306的斜率基本等于零，但是根据本发 明在其它示例中斜率1 306还可以具有与瞎斜率。斜率1 306的斜率基本等于零的 一个原因是电源控库幡145必须P艮制乡树最大占空比，其中该乡^T最大占空比 可以因和电源控带藤145的设计相关的实际原因而舰于开关125的切换，而且 电源控帝J^必须限审鹏如在电源柳章斜牛下施加到开关125的应力。
在一^h^例中，最大占空比但Dmaxi309、 Dmajq310、 IW311和Dmax4312 分别对应于图2中的DMAx,20K IW202、 EW3203和Dmax4204。在g例中， 输入^信号的第一、第1B第H^性函数是当输入^E信号增大时最大占空比 的缘性减小。在另一个示例中，根据本发明斜率3 308还可以具有絲等于零的 斜率。
图4 ;^^出给^^固定1I&馈信号Ufb的占空比402和前馈Uff皿入电
压信号401振幅之间的絲的一^^例，被一^h^例中可以由控律幡145顿 以响应于前馈信号1703J^制开关S1125的切换。在一个示例中，给定或固定值 反馈信号可以是图2中的Ux211，但是可以理解的是该给定或固定M^馈信号可 以是大于图2中的Ub210的ftf可值的反馈信号。
在该示例中，根据本发明，对于固定值的反馈信号的控制开关的驱鹏号的
占数匕响应于输入腿信号^r馈信号的多4^值的范围内的多條性函数而改
变。例如，^^ ^^例中，当输入^J1信号低于第一阈值VBR1403时，固定值的 反馈信号的占空比的变化是输入腿信号的第"^性函数。当输入腿信号絲 —阈值VBR1403和第二阈值Vbr2404之间时，开关的占空比是输入4ffi信号的第 Iia性函数。当输入^E信号絲二阈值Vbr2404和第三阈值VBR3405之间时， 开关的占空比是输入^E信号的第H^函数。
如i^^例戶标，第一、第m第，性函数的斜率分别是斜率1406、斜率2 407禾口斜率3 408。在一4^例中，斜率1 406的斜率絲等于零，但是根据本发 明在其它示例中可以M的^I4率1 406还可以具有与^^斜率。在一个示例中， 最大占空比值Dxi409、 Djq410、 Dx3411和Dx4412分别对应于图2中的Pxi206、 Dx2207、 Djo208和Dx4209。在i^^例中，输入^BE信号的第一、第3卩第，性 函数是当输入电压信号增大时占空比的线性减小。在另一个示例中，根据本发明， 斜率3 408还可以具有 等于零的斜率。
图5示出根据本发明的电源控审藤545的内部方块图的一个示例，该电源控 伟iJim括耦合到前馈增^^織鹏530的开关占空比控带藤522。在漆示例中， 前馈增^& 530被^以接收前馈信号1汗510。在一个示例中，输入直 流腿V]n505等于團1中的V!n105。在一个示例中，开关S1 525等于图1中的 开关125，并且M开关525的电流Id520等于图1中的ID120。
如i^^例所示，VjN505齢到前馈鹏540，做^^例中示为电阻器RfF。 在另一个示例中，前馈电路540可以是电P且分压器，并且前馈信号510可以是电 压信号。在标例中，^!前馈輸540的电流Ipp510是前^ll入^ffi信号， 做一个示例中等于图1中的信号Uff170。因此,当V]n505增加时，前馈信号fo510
也增加。
在标例中，前馈lFF^I入4BE信号510船到增^^蹄鹏530。增益 选择器电路530产生,到开关占空比控审幡TO 522的占空比调节信号535。
在i^^例中，开关占空比控审勝TO522也被船以接收反馈信号Ure555。增益 选鄉电路530选择鋤n到前馈信号510的增益。所鋤啲增益确定了最大占空 比的特征作为输入腿V!n505的函数。所働啲增益还,定了给誠固定值的反 馈信号的占空比^tr征作为输入腿Vw505的函数，如图4所示。由于在图3和 图4中，1T征曲线3l3和4l3的斜報^if入腿的振嘛被，根据本发明， 增^ 电路530根据前馈信号Iff510的数it^WJ页目536的增録法器 mpF。在下面的图6中示出用于执fi^功能的电珞。图6，示出被,以接收在终端651处的前馈lFF，入^E信号610的增 ^i!織电路630的示例'I4^图。增^S电路630产生由开关占空比控制 器电,收的信号635，如下参照图7将讨论。晶体管652和电压源653设定在 终端651处的电压，其例如使得可以Mi十算图5中的电阻器540的值，从而提 供给^lf入極505的前馈信号510的所離。电流源632限帝鹏晶條652 的最大电流，以确保在正lt^作^K牛下在终端651处的电压的稳定性。如该蹄ij戶;f^,前馈电流610由电流镜601^iSfi^像。在i^^例中，电流 镜601设定比率ml: 1,它将镜像电流减小至舰于前馈电流610的值，从而减小 增^^l鹏630的内部功率消耗。该电流积欠被一对一的电流镜615进4豫 像，以产生数H^ Wml的两个相同电流612和611 。包括电織605和电阻器 610的RC滤波^^音滤波。在一个示例中，电流源lB2645的数il^于电流源 羅bi的数值。在i^^例中，小于或等于Ib640、 1,625以及11^1^35的Wml 611的数值基 本为零，其中戶腐fe/ml 611的数值舰一对一的电流镜691的作用基本等于 I！625。对于大于Im640且小于或等于lB2645、 1625以及占空比调节信号11^1^35 的Iff/hi1 611和612的数值基本等于(I汗/ml—IB1)。对于大于1^645、 ,1^35 的lpp/ml 611和612的数值，mFFlpr635鉢等于(Iir/ml-Im) - (Iir/ml—1^) m2。 其中m2是电流镜620的比率，皿电流1,625减去电流12631之前该m2应用到 该电流12631。因M常来说，^下面的M式 n^pIpF =1广I2m2 (1)战关系微可以在图6中的表格650被总结。在该示例中，M51增織^^鹏630施加到前馈信号fer610的增益具有三 段。因舰决于I和t的相对值的占空比调节信号635的增益的变4Wf共图2和
图3戶^的1T征曲线，其中所悉占空比调节信号在一^h^例中,到开关占空比控审蟠。在一个示例中，Wml611小于或等于I別640的情况分别对应于图3和4 中的斜率1 306和406。在一^例中，fo/ml 611大于IB1640且小于或等于1^645 的情况分别对应于图3和4中的斜率2 307和407。在一个示例中，Iff/hiI 611大 于Iffi645的情况分别对应于图3和4中的斜率3 308和408。信号11^11^35被开 关占空比控伟職鹏鹏的方式在下面参照图7来说明。图7^J^出电源控库螺鹏700的1分的示意图。该鹏700被船以 接收反馈信号IPB701，它在一^^例中等于图5中的反馈信号555。该鹏700被 船以接收占空比调节信号735，械一个豨仲等于图5中的占空比调节信号 535。 TO700的输出是VpwM信号765, M—^^例中用于获取驱^t号521 来驱动图5中的开关525的切换。当振荡器702输出信号720为低时，开关799闭合，并且电繊780被充电， 其充ElJl率由电流源I！ 745和1738的和来决定。i^t应于，796的上升沿，它 是腿VD795在时间上的标。在振荡器702输出信号720为低的时间内，来自 AND门761的输出信号774 Vpwm信号765，叙一个示例魏应于图5中 的开关525关断的时间。当振荡器702输出信号720变高时，开关799断开，并皿电容器780的充 电停止。在由上升沿鹏电路764决定的5iM期之后，开关785闭合，导致电 織0)780以由电流源782决定的速率放电。舰应于波形796的下降区。娜 796的平顶部分由开关799关断和开关785导遮t间的延迟产生。波形796的^ffi下降到参考^E电平772以下所花费的时间决定了 Vpwm瑜 出765的导通时间Ton。由于电織780的放^3I率由电流源782固定，所以V画 输出765的导通时间Ton由在开关799闭合周期内电容器780被充电的速率决定。 这又是I 738和h 745的函数。作为总周期时间Ts的一部分的Vpwm瑜出765的导 通时间Ton是占空比，并且M—个示例中对应于图5中开关Sl 525的占空比。作为反馈信号701的函数的控审藤占空比1T征的PWM增益由电流源736、 745和782的才S)^tm幅来设定，^S—^N^iJ中对应于图2中的斜率213。然而， 由于凝沐发明无关，所以这&iW再进"^i寸论。根据本发明的示伊涉及了占空比调节信号735对T^定反馈信号701值的占 空比和例如图5中开关525的最大占空比的影响。可以 的是，例如 开关
525的电流520的其它因^^可以影dl^E特定斜牛下开关525的实际导通时间。 例如，如果电源在检测到电流520 E^^l錢电平的^P章^j牛下操作，则开关 525的导通时间会因该原因而不是在图7中Vpwm765信号對氐的原因而终结。如图7戶标，絲式739反映了反馈信号701和占空比调节信号735对于电 780的充电以及VpwM输出信号765的占空比的影响。当占空比调节信号735 基本为零时，在一^h^例中对应于图6中的 为零的1,625的数值，，式739 舰I:Pl0"mc(lFB—lB) (2)在一个示例中，等式2的MI生占空比相对于反馈信号701,鞭，它 由图2中,征217来P艮定。对于当图6中的fe/ml 611大于IB1640时的所有情况，占空比调节信号735 是有限的。关系式739则为I-PIo—《mc(lFB—lB)十卿Iff〉 (3)作为前馈^t号610的函数的占空比调节信号735的斜率itt固定值，并皿 于输入Effi^J牛的旨范围都^性的，如参照，图5和6所描述的另附。对 于当占空比调节信号为一^的^h劍牛，等式3和739的关系^Zffl于决定电容 器780的充iJl率。应当注意，等式3和739的絲式仅舰于等于^:于电流源IB703的反馈 信号Ifb701的数働真。对于小于电流源fe703的反馈信号fe701的数值，絲 式739中的项741鉢为零，但是不会为负数。这是因为输出电流不能小于零的 电流镜752的作用。在一个示例中，反馈信号Ifb701小于电流源IB703的瞎TO应于图2中的区 域251，其中反馈信号219中的变舰于^f战大值的占空比D220没有影响。 然而，增加前馈信号振巾阿以减小最大占空比，如ffli!DMAX值201、 202、 203 和204所泰示的另孵。在一个示例中，影响占空比D所需的反馈信号Ue210的数 值为固定值，而与前馈信号的振幅无关。在一个示例中，舰应于图7的电路， 其中关系式739的项741为零，Ul仮馈电流Iir701的数駄于电流源IB703。图8 ; ^出最大占空比802和前馈^!I入^E信号801振幅之间的关系的 —^h^例，根据本发明，链一4^例中在图5中可以由电源控库i藤545i糊从 而响应于前馈信号510 ，制开关Sl 525的切换。 在漆示例中，根据本发明，最大占空比802是输入^E信号801的多僧性 函数。在&，|冲，当输入feE信号^f值820的第一范围内时，开关的最大占 空比是输入,信号801的第一线性函数。当输入^ffi信号801 数值823的 第二范围时，开关的最大占空比802是输入^E信号801的第J性函数。当输 入电压信号处于数值826的第n个范围时，开关的最大占空比802是输入^H信 号801的第n个线性函数。在一个示例中，斜率l 827具有鉢等于零的斜率，但是根据本发明可以理 解的是在其它示例中斜率1 827也可以具有与瞎斜率。在一^^i沖，除当输入 ^E信号801在数值820的第一范围内;^卜的所有线性函数是当输入^E信号801 增大时駄占空比802的线性减小。在另一4^忡，这n^M摔的任意一个或 者多个可以具有絲为零的斜率，只要这n ^i斗率之一具有当输入^E信号801 增大时的最大占空比802的线性减小即可，这^^t寻益于本发明的教导。图9 ;^出给定或固定il^馈信号Ufb902的占空比和前馈^T入4BE信 号901振幅之间的絲的一^^例，根据本发明，它在一4^例中在图5中可以 由电源控帝幡545鹏以响应于固定反馈信号值UfB555的前馈信号510雜制开 关S1 525的切换。在i^^例中，固定i!R馈信号UFB902的占空比是输入^ffi信 号901的多^tt函数。在i^i冲，当输入^E信号Mlf值920的第一范围内时，开关的固定贩 馈信号Ufb902的占空比是输入^E信号901的第一线性函数。当输入^J1信号 901处于数值923的第二范围时，开关的固定it^馈信号UpB902的占空比是输入 feffi信号901的第Z^性函数。当输入^ffi信号处于数值926的第ii个范围时， 开关的固定^t^馈信号Ura902的占空比是输入帖信号901的第n愤性函数。在一4^i冲，斜率l 927具有基本等于零的斜率，但是根据本发明可以理 解的是在其它示例中斜率1 927也可以具有一瞎斜率。在一个示例中，除了当输 入电压信号901 (值920的第一范围内以外的所有线性函数是当输入^ffi信号 901增大时给定或固定il^馈信号值的占空比902的线性减小。在另一i^例中， 这n个斜率的任意一个^#多个可以具有 :为零的斜率，只要这n个斜率中的 至^^个具有当输入^Eft号901增大时给^固定iES馈信号值的占空比902 的统性减小即可，这 ^寻益于本发明的教导。图10 ; ^出增^#^鹏1000的示伊M^亂根据本发明，它在一 4^例中可以鹏于产生输入^E信号的多愤性函数，如上参照图8和9戶腿 另P样。在一^^i冲的增^m鹏1030的部分和图6中的方块630在许多方面是共同的，因jtb&fc^再m。如图戶; ^，增^ii^电路1000被耦合以接收在终端1051处的前馈Ijt， 入feffi信号1010。增^#^鹏1000产生齢到开关占空比控带塍鹏的信 号1035，戶;f^^伟幡电路在一个示例中可以是图5中的开关占空比控帝幡522。 图10的增^it,电路1000包括多个方块,从而产生作为输入^E信号1010的 函数的占空比调节信号1035的多僧性函数。为了清楚说明，仅仅在图10中示出第n个方块1031,械一^^例中分别 实施图8和9中的第n4^率830或930。在i^^例中，电流1 1015基本为零， 直到电流Iir/ml 1032舰电流Ien1011，其中Ia^…〉Im〉 fei。对于大于fen1011 的lfF/ml 1032值，在ln:/ml 1032和1^1011之间的M乘以电流镜1020比率mn， 并MI,1025中被减去。因此，通常来说，占空比调节信号1035可以由下面的关,IpFHm2. .國yrai (4)包括在摘要中说明的本发明的所/i^例的说说明不翻她性说明，醋不 用于限制为所公开的具体形式。虽ttlth为了进行阐述说明了本发明的具体实施 例以及示例，但是可以进行多种，，，这是本领:)^:人员熟知的。实P示上，可以働早的是，为了进4预明衝共具体电压、电流、频率、功率范围数值、时间等等，但是在其它实施例和示例中根据本发明的教导还可以，其它数值。这^^tp是根据i^具体实皿式部分内容作出的本发明的示例。下面的 权利要求中細的术语不用于将本发明限制为在说明书和权利要求书中公开的具体实施例。相反，该范围由下面的权利要^it行辦限定，它是根据权利要辦 义的粒原则来构造的。
权利要求
1.一种电源控制器，包括用于接收反馈信号和占空比调节信号的开关占空比控制器，该开关占空比控制器用于产生驱动信号以控制耦合到能量传输元件的开关的切换，从而调节从电源的输入端传输到电源的输出端的能量；以及用于接收输入电压信号以产生由所述开关占空比控制器接收的占空比调节信号的增益选择器电路，所述输入电压信号表示输入到电源的输入电压，所述开关占空比控制器用于限制所述驱动信号的最大占空比，其中所述驱动信号的所述最大占空比响应于所述输入电压信号的多个数值的范围内的多个线性函数而改变。
2. 根据权利要求i的电源控库幡，其中所述多愤性函数包括第一线性函 数、第h^性函数和第h^性函数，其中当输入^ii信号低于第一阈值时，戶腿 驱鹏号的戶;f^i大占空比别;M输入feE信号的第一线性函数，其中当输入电 压信号鄉一阈值和第二阈粒间时，戶;M驱離号的戶;Mt大占空比慰;M输入feE信号的第1性函数，其中当输入^J1信号鄉二阈值和第三阈粒间时，戶;^驱離号的^ft大占空比敲;M输入4E信号的第h^性函数。
3. 根据权利要求2的电源控审幡,其中戶;Mm"^性函数的斜率絲为零。
4. 根据权利要求2的电源控伟幡，其中戶;Mmz^性函数是当戶;M输入电 压信号增大时戶;MS大占空比的线性减小。
5. 根据权利要求2的电源控律幡，其中戶;Mmn^性函数是当戶; ^输入电压信号增大时戶;MM大占空比的线性减小。
6. 根据权利要求2的电源控库i藤，其中戶;^逮性函数的斜率 *为零。
7. 根据权利要求i的电源控伟幡，其中戶;M输入^E信号是电流。 s.根据权利要求i的电源控翁勝，其中戶; ^输入^E信号是腿。
8.
9. 根据权利要求i的电源控葡勝，其中戶腿开关和戶腿电源控帝'] ^包 括在单片誠鹕中。
10. 根据权利要求i的电源控带勝，其中戶脱开关和戶脱电源控律iJWM 包括鄉^￡电路中。
11. 根据权利要求l的电源控带勝，其中输入^E信号的多4^c值的范围内 的多，性函数中至A一，性函数是当输入^E信号增大时最大占空比的线性减小o
12. —种电源控伟離，包括用于接收反馈信号和占空比调节信号的开关占空比控伟幡，该开关占空比控伟幡用于产生驱^i号以控带J^到MS^ir元件的开关的切换，从而调节从电源的输A^f输到电源的输出端的倉瞳以及用于接ii^f入^E信号以产生由戶;M开关占空比控库'皿收的占空比调节 信号的增^m电路，^M输入^ffi信^^A^电源的输入4E,戶;M开 关占空比控律幡用于响应于戶;f^&馈信号和戶脱占空比调节信^s审M^驱动 信号的占空比，其中对于反馈信号的固定值的驱離号的占空比响应于输入腿 信号的多个数值的范围内的多，性函数而^。
13. 根据权利要求12的电源控律i藤，其中戶;M多，性函数^^第i性 函数、第性函数和第h^性函数，其中当输入^m信^(氐于第一P鄉时，对 于反馈信号的固定值的驱鹏号的占空比慰;M输入4ffi信号的第一线性函数，其中当输入电压信号鄉一阈值和第二阚ili间时，对于反馈信号的固定值的驱 动信号的占空比敲;M输入^E信号的第r^函数，其中当输入^ffi信号綠二阈值和第三離之间时，对于反馈信号的固定值的驱離号的占空比慰;M输 入^e信号的第h^性函数。
14. 根据权利要求13的电源控伟幡，其中戶; ^"^性函数的斜率鉢为零。
15. 根据权利要求13的电源控带勝，其中戶;f^mi性函数是当戶;M输入^BE信号增大时对于反馈信号的固定值的占空比的统性减小。
16. 根据权利要求13的电源控律幡，其中所職n^性函数是当戶;M输入电压信号增大时对于反馈信号的固定值的占空比的^tt减小。
17. 根据权利要求13的电源控审藤，其中0MmH^4函数的斜率絲为零。
18. 根据权利要求12的电源控律幡，其中^M输入^ffi信号是电流。
19. 根据权利要求12的电源控审i勝，其中M&输入^E信号是極。
20. 根据权利要求12的电源控制藤，其中戶舰开关和0M电源控帝iM^ 包括在单片誠鹏中。
21. 根据权利要求12的电源控库i塍，其中戶做开关和戶做电源控帝M^ 包括在混^K嶙中。
22. 根据权利要求12的电源控伟幡，其中戶;M输入^E信号的多^f(值的 范围内的戶腿多，性函数中至^^h^性函数是当朋述输入^E信号增大时对 于反馈信号的固定值的占空比的线性减小。
全文摘要
本发明公开了一种用于响应于输入电压信号来切换电源的开关的装置和方法。根据本发明的多个方面，一种电源控制器包括用于接收反馈信号和占空比调节信号的开关占空比控制器。该开关占空比控制器用于产生驱动信号以控制耦合到能量传输元件的开关的切换，从而调节从电源的输入端传输到电源的输出端的能量。该电源控制器还包括用于接收输入电压信号以产生由所述开关占空比控制器接收的占空比调节信号的增益选择器电路，所述输入电压信号表示输入到电源的输入电压。所述驱动信号的最大占空比响应于所述输入电压信号的多个数值的范围内的多个线性函数而改变。
文档编号H02M3/28GK101159415SQ20071019441
公开日2008年4月9日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月4日
发明者S·鲍尔勒, Z·-J·王 申请人:电力集成公司