操作电子转换器的方法、对应的控制电路以及电子转换器与流程

文档序号:31700760发布日期:2022-10-01 08:04阅读:218来源:国知局
操作电子转换器的方法、对应的控制电路以及电子转换器与流程

1.本说明书涉及电子转换器,诸如单级“反激式”或多级转换器电路拓扑。
2.例如,电子转换器可以用于开关模式电源电路中以将ac输入电压电源转换为稳压dc电源。


背景技术:

3.电子ac-dc转换器是一种集成电路,简称ic,其用于(开关模式)电源电路中以将ac输入电源波形转换为稳压dc输出电源。
4.与这些转换器相关的是市电电压的监测功能,通常称为“欠压(brown-out)/过压(brown-in)监测”。该功能包括基于市电输入电压的值来禁用(欠压)或启用(过压)转换器的切换活动。
5.如本文中使用的,“欠压”是指保护转换器电路免受市电输入电压的意外低电平的影响,即,在输入信号未能达到最小正常操作阈值的任何情况下。当输入的意外低电平持续一段时间时,转换器可能会由于转换器电路吸收更高电流而过热。
6.从概念上讲,保护涉及在欠压期间关闭转换器并且仅在市电输入电压恢复到某个阈值之后重新启用它(过压)。
7.同时,现有解决方案可能例如由于系统不理想而存在以下缺陷中的一个或多个:
8.当系统通过中断转换器的切换活动而进入欠压状态时,(监测)电压电平可能会出现过冲,尤其是在转换器在高负载下工作时;
9.例如,当使用匹配网络(诸如电磁干扰(emi)滤波器)时,漏电感可能不可忽略,并且会在切换活动中断之前立即通电,可能导致(监测)电压上的寄生电压尖峰;
10.在寄生电压尖峰事件发生之后,残余偏移可能会保留在(监测)电压电平上,例如,由于emi滤波器的充电电容;
11.emi滤波器中的共模电容器的任何不平衡都可能导致(监测)电压电平随时间缓慢增加(漂移)。
12.这些缺点可能会触发虚假的过压并且导致在对转换器不安全的条件下的(不希望的)系统重新启动。


技术实现要素:

13.本公开的一个或多个实施例有助于提供一种改进的解决方案来克服上述缺点。
14.根据本公开的实施例,提供了一种控制方法,该控制方法涉及在进入欠压状态之后在检测到任何过压条件之前引入等待特定时间间隔(例如,“消隐”)的操作。
15.一个或多个实施例可以涉及对应的控制电路。
16.一个或多个实施例可以涉及对应的电子转换器(例如,反激式或多级)。
17.一个或多个实施例可以有助于在转换器进入欠压状态时(即,一旦它停止切换)应对转换器的任何不期望的重新启动。
18.一个或多个实施例可以有利地减少转换器电路的硅面积占位面积,例如,该电路免除任何峰值检测器和/或复杂的滤波系统。
19.一个或多个实施例可以减少或消除电压电平上的任何残余偏移和(缓慢)增加,例如,在高压(hv)监测引脚处。
20.一个或多个实施例可以利用在欠压阶段期间再循环偏置信号vcc来屏蔽过压条件。
21.一个或多个实施例可以使用电路块来生成最小电流以释放emi滤波器的容量,从而补偿电路的非理想性。
附图说明
22.现在将仅作为非限制性示例而参考附图来描述一个或多个实施例,在附图中:
23.图1和图1a是电子转换器电路的示例图;
24.图2是图1和图1a所示的组件的示例图;
25.图3是根据图1和图1a的控制电子转换器的方法中的步骤或活动的示例流程图;
26.图4表示在图3的方法中可能出现的信号的可能时间图;
27.图5是误差函数的示例图;
28.图6通过与图4的比较表示信号的非理想时间行为;
29.图7是根据本公开的控制电子转换器的方法中的步骤或活动的示例性流程图;以及
30.图8表示一个或多个实施例中的信号的时间图。
具体实施方式
31.在随后的描述中,说明了一个或多个具体细节,旨在提供对本说明书的实施例的示例的深入理解。实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下获取,或者使用其他方法、组件、材料等来获取。在其他情况下,已知的结构、材料或操作未详细说明或描述,以便实施例的某些方面将不被遮蔽。
32.在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用意在表明与该实施例相关地描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此,可能出现在本说明书的一个或多个位置处的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”等短语不一定指代一个并且相同的实施例。
33.此外,特定的构造、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当方式组合。
34.本文中使用的参考文献仅为了方便而提供,因此不限定保护范围或实施例的范围。
35.附图为简化形式,未按精确比例绘制。
36.在本文所附的所有附图中,除非上下文另有说明,否则相似的部件或元件用相似的附图标记/数字表示,并且为了简洁将不重复对应描述。
37.图1和图1a示出了单级反激式电子转换器10和双级电子转换器10a。
38.如图1所示,常规的反激式转换器包括:
39.输入节点100a、100b,被配置为被耦合到交流(ac)电能的主源(简言之,市电)100
以从其接收振荡电源信号vin;
40.输出节点102a、102b,被配置为被耦合到负载以向其提供输出电压电平vout,
41.输入匹配网络11,例如,包括一组电感和/或电容的电磁干扰(emi)滤波器网络,
42.整流桥12,经由匹配网络11被耦合到输入节点100a、100b,整流桥12被配置为接收输入ac电压vin并且提供整流信号作为输出;
43.电容cin,被耦合到整流桥12;
44.变压器lp、ls,其初级侧lp被耦合到输入节点100a、100b并且其次级侧ls被耦合到输出节点102a、102b,变压器lp、ls在初级侧具有第一匝数和第一电感lp并且在次级侧ls具有第二匝数和第二电感ls,其中第一匝数与第二匝数之比等于n;变压器ls、lp的磁芯储存来自初级侧lp的能量并且将其释放到次级侧ls;
45.可选地,耗散缓冲电路13,被耦合到变压器lp、ls的初级侧lp,缓冲电路13适合于以本身已知的方式减轻变压器绕组lp、ls的磁耦合中的非理想性;
46.受控开关m1,例如,以任何已知的半导体技术制成的晶体管,受控开关m1被耦合到变压器ls、lp,开关m1被配置为基于控制信号gd在第一状态与第二状态之间切换,开关m1被配置为当处于第一(例如,on)状态时激活来自输入vin的能量在变压器lp、ls的初级侧lp的累积,并且当处于第二(例如,off)状态时停用这种累积;能量存储周期也称为ton,指的是开关m1的对应的“on”状态,而全开关周期指示为周期t,例如,t=ton+toff;
47.整流器d0,诸如二极管或有源结构(例如,同步整流器),被耦合到第二电感ls和输出节点102b,整流器d0被配置为在向次级侧ls释放能量期间变为活跃状态并且在初级侧lp的能量存储阶段被抑制;
48.输出电容器cout,被耦合到整流器d0和输出节点vout,电容器cout被配置为过滤开关m1的切换活动以向负载提供连续电压或电流;
49.控制电路20,包括多个输入/输出端子或节点hv、vcc、cs、gd。
50.具体地,如图1和图1a所示的控制电路20包括:
51.第一输入节点hv,被配置为接收指示输入电压vin的信号hv,
52.第二输入节点vcc,被配置为接收偏置电压电平vcc,例如通过被耦合到诸如变压器的辅助绕组、二极管和外部电容器cext等电源布置(为简单起见,后者在图1和图2中指示),该电源布置以本身已知的方式布置成在切换活动期间提供能量以操作控制电路20;
53.第三输入节点cs,被配置为接收信号cs,信号cs指示转换器电路10、10a的切换活动,例如指示流过变压器lp、ls的初级侧的电感lp的电流;
54.输出节点gd,被配置为经由施加到其的一个或多个控制信号gd来控制开关m1。
55.如图1、图1a所示,第一输入节点hv交替地连接到整流桥12的下游(图1和2中的实线)或上游(图1和图2中的虚线),例如,经由二极管d1和d2(当布置在上游时)。例如,如果hv引脚经由二极管d1、d2耦合,则其接收的信号hv具有经过整流的正弦波形,其中这样的波形的峰值是电源输入rms电压vrms的函数,即,vpk=√2*vrms。
56.如图1和图1a所示,感测电阻r被串联耦合到开关m1并且被耦合到控制电路20,电阻器r被配置为读取在开关m1中流动的电流cs并且向控制电路20提供电流测量信号cs。
57.为简单起见,以下主要针对反激式拓扑讨论一个或多个实施例,否则应当理解,这样的拓扑纯粹是示例性的而不是限制性的。
58.例如,一个或多个实施例可以适用于如图1a所示的多级电子转换器10a,其中图1所示的电路的变压器lp、ls被电感l代替并且其中输出节点102a、102b被耦合到dc-dc转换器级14,dc-dc转换器级14被配置为接收第一级输出电压vboost并且在输出节点102c、102d处提供转换器10a的输出电压vout。
59.如图2所示,转换器10、10a的控制电路20可以包括分压器200,例如电阻分压器r1、r2,分压器200被配置为从控制电路20的第一输入节点hv接收指示市电输入电压的信号。
60.在一个或多个实施例中,分压器200可以替代地在控制电路20外部或集成在控制电路20内,后一种选择在图2中示出。
61.如图2所示,控制电路20还可以包括:
62.启动电路块202,被耦合到第一hv和第二vcc输入节点以及分压器200,启动电路块202被配置为例如经由电流ihv提供辅助电源,如下所述;可选地,启动电路块202可以包括x-cap放电电路块201,该x-cap放电电路块201被配置为以本身已知的方式执行x-cap放电功能201,特别是当第一输入节点hv经由二极管d1、d2被耦合到转换器10的输入节点100a、100b时;
63.阈值选择电路块203,包括一个或多个开关,该开关被配置为通过控制信号被驱动为处于第一“on”或第二“off”状态,阈值选择电路块203被配置为提供参考阈值vth作为输出,参考阈值vth是从两个或更多个预设的参考阈值vthbo、vthbi中选择的;
64.比较器电路块204,具有:
65.i.非反相输入节点204a,被耦合到分压器200,例如中间电阻r1、r2,并且被配置为从其接收指示输入电压vin的信号vd;
66.ii.反相输入节点204b,被耦合到阈值选择电路块203并且被配置为从其接收所选择的阈值vth,以及
67.iii.被耦合到逻辑块206的输出节点204c,
68.其中比较器电路块204被配置为执行电压vd与所选择的阈值vth之间的比较,并且在输出节点204c处提供比较信号outcomp,比较信号outcomp指示电压vd达到或未能达到参考阈值vth,
69.逻辑电路块206,被耦合到比较器电路块204的输出节点204c、第三输入节点cs、和控制电路20的输出节点gd,逻辑电路块被配置为从阈值选择块203接收比较信号outcomp,从控制电路20的第三输入节点cs接收信号cs,并且提供状态信号bs以驱动阈值选择块203的开关来选择参考阈值信号vth。
70.如图2所示,控制电路20的逻辑电路块206被配置为经由状态信号bs驱动参考阈值选择电路块203在预设的参考阈值vthbo、vthbi中进行选择:
71.当转换器10、10a处于过压状态时的第一参考阈值vthbo,以及
72.当转换器10、10a处于欠压状态时的第二参考阈值vthbi,其中第二参考阈值高于第一参考阈值,例如,vthbi》vthbo。
73.电子转换器的切换活动由输出信号gd的周期性交替切换来驱动。当处于欠压状态时,输出信号不再切换,以保持其最后(数字)值。在过压时,输出信号gd的周期性切换再次重新开始。
74.当图2所示的控制器用于图1和图1a所示的转换器10、10a中时,市电的输入电压电
平vin被监测并且逻辑电路块206通过断言/取消断言状态信号bs来激活(过压)或停用(欠压)转换器10、10a的切换活动。
75.如本文中使用的,术语“断言”是指“使其激活”。注意,信号可以是高电平有效(正逻辑)或低电平有效(负逻辑)。例如,断言信号可以表示对于正逻辑“使其为高”,而对于负逻辑“使其为低”。
76.为简单起见,本文中针对信号以正逻辑被断言的示例性情况来讨论一个或多个实施例,否则应当理解,这种实现不是强制性的和限制性的。
77.例如:
78.当状态信号bs处于第一(例如,“高”)值时,转换器10、10a的切换活动是有效的(过压状态),
79.当状态信号bs处于第二(例如,“低”)值时,转换器10、10a的切换活动被停用(欠压状态)。
80.在一个或多个实施例中,如果比较信号outcomp在某个去抖时间间隔内保持在某个逻辑电平,则逻辑电路块206可以变化状态信号bs的逻辑值。具体地,可以引入第一去抖时间间隔tdbbo以用于向欠压状态的转变,而可以引入第二去抖时间间隔tdbbi以用于向过压状态的转变。例如,这些去抖时间间隔可以不同,例如,tdbbo》tdbbi。
81.例如,逻辑电路块206可以激活/停用驱动信号gd的周期性交替切换,并且基于输出信号outcomp的值的持续时间达到相应过压/欠压去抖时间tdbbi、tdbbo来断言状态信号bs。
82.图3是控制电路20的运行方法的流程图。
83.如图3所示,该方法包括:
84.框300:将转换器10、10a初始化为过压状态,感测200指示输入信号vin的信号hv、vd并且选择203第一参考阈值vthbo,
85.框302:执行分压器信号vd和所选择203的参考阈值vth的比较204,例如,vd与vth=vthbo,以作为这种比较的结果而提供比较信号outcomp;
86.框303:如果分压器信号vd超过所选择的阈值vth(例如,vd》vthbo),则提供具有第一(例如,“高”或“1”)值的比较信号outcomp,以及
87.框304:如果分压器信号vd达到或未能达到所选择的阈值vth(例如,vd≤vthbo),则提供具有第二(例如,“低”或“0”)值的比较信号outcomp。
88.如图3所示,该方法还包括:
89.框306:检测比较信号outcomp保持第一状态(例如,“低”状态)的时间长度,以及
90.框307:如果检测到的时间长度未能达到第一去抖时间间隔值tdbbo(例如,同时信号outcomp为“高”),则保持驱动信号gd的切换活动有效,并且保持状态信号bs处于最后状态,例如,“高”或“1”,
91.框308:如果检测到的时间长度达到第一去抖时间间隔值tdbbo,则停用信号gd的切换活动,以使转换器电路10、10a进入欠压状态,并且断言状态信号bs,例如,将其值切换为“低”或“0”;
92.框310:在转换器电路10、10a已经进入欠压状态(例如,bs=“0”)之后,选择203另一可选择的参考阈值,例如,第二参考阈值vthbi。
93.如图3所示的,框310被耦合到终止节点,但可以使用框310中设置的阈值作为框302中的“新”阈值来迭代框302-306的方法活动。
94.图4是在如关于图3讨论的电路20运行期间在控制电路20的相应节点hv、204c、206a、204b处的信号hv、outcomp、bs、vth的示例性时序图。
95.在图4示例的情况下,在初始时刻t0:
96.控制电路20的第一节点hv处的输入电压为零,
97.开关信号bs为“高”,使得转换器10、10a处于过压状态,
98.参考选择电路块203的参考阈值vth被设置为等于第一阈值vthbo。
99.如图4所示:
100.从初始时刻t0到第一时刻t1,第一节点hv处的输入信号具有低幅度,使得分压器信号vd未能达到阈值vth,例如,vthbo和vd《vth=vthbo,并且比较器电路块204输出具有第一(例如,“0”)值的比较信号outcomp;
101.在第一时刻t1,来自分压器200的信号vd超过欠压阈值,例如,vd=vhv*kp=vhv*(r2/(r1+r2)并且vd》vth=vthbo;因此,比较信号outcomp切换到第二值,例如,“1”;
102.在第二时刻t2,即,vhv《vthbo/kp,来自分压器200的信号vd未能达到欠压阈值,例如,vd=vhv*kp《vthbo;因此,比较信号outcomp切换到第二值,例如,“0”;
103.在第三时刻t3,逻辑电路块206检测到输入节点hv处的信号的电压峰值已经在等于去抖时间间隔tdbbo的时间间隔内低于欠压阈值vthbo,因此转换器10、10a进入欠压状态(例如,bs=“低”),因此切换被禁用,并且参考阈值电路块203被驱动以选择第二阈值vthbi;
104.在第四时间间隔t4,来自分压器200的信号vd达到过压阈值,例如,vd=vhv*kp》vth=vthbi;因此,比较信号outcomp回到初始值;
105.在第五时间间隔t5,逻辑电路块206检测到输入节点hv处的信号的幅度vhvbi在等于第二去抖时间间隔tdbbi的时间间隔(例如,tdbbi=1毫秒)内高于过压阈值,因此转换器10、10a进入过压状态(bs=“高”),因此切换被启用并且参考阈值电路块203选择第一阈值vthbo。
106.一般来说,第一去抖时间间隔tdbbo的值可以基于转换器电路10、10a的应用来灵活设置。例如,tdbbo可以设置为相对较低的值(例如,tdbbo=0.064秒),以限制其持续时间以几个(例如,2-3个)正弦周期结束的临时市电电压降的容限。相反,在电子医疗设备被寻址的情况下,tdbbo可以设置为相对较高的值(例如,tdbbo=0.630秒),以避免在电力中断的情况下在输入网络被不间断电源(ups)替换时转换器关闭。
107.反之,第二去抖时间间隔tdbbi的取值可以考虑以下因素。
108.如图4所示,在时刻t5,信号vd的幅度在等于第二去抖时间间隔tdbbi的时间内超过第二参考阈值vthbi,即,vd》vthbi。
109.结果,tdbbi去抖时间引入了误差ε
pk
,该误差ε
pk
导致转换器10、10a进入过压状态的hv信号值相对于阈值vhvbi发生偏移。这样的误差ε
pk
可以表示为:
110.111.其中
112.vhvpk是hv节点处信号的峰值幅度,
113.vhvbi是分压器信号vd在为tdbbi的时间内超过第二参考阈值vthbi的输入信号hv的幅度,即,vhvbi=vthbi/kp;
114.t是输入市电vin ac信号的频率的倒数。
115.图5示出了误差函数ε
pk
(纵坐标,以百分比为单位)与第二去抖时间间隔值tdbbi(横坐标,以毫秒为单位)的关系图,输入市电电压频率为(大约)50hz。例如,选择去抖时间间隔值tdbbi=0.001s会导致过压阈值的误差约为1.2%。
116.为了应对在过压阈值上引入不可忽略错误的风险,tdbbi值的选择可能会受到限制。
117.注意,在整流桥12下游耦合hv节点可以有助于克服这样的限制,因为在这种布置中,hv引脚上的电压是跟随输入电压的峰值的dc电压,这也归功于被耦合到二极管桥12的输入“箱(tank)”容量cin。
118.图6是在与图4所示的情况不同的情况下,诸如考虑转换器电路10的操作的非理想情况的情况下,相应节点hv、204c、206a、204b处的信号hv、outcomp、bs、vth的另一时序图。
119.如图6所示,当系统进入欠压状态时(例如,在时刻t3,bs=“低”),由于匹配网络11中的非理想情况,在hv节点电压处的信号中可能存在尖峰或过冲vos。如本领域技术人员已知的,这可能是转换器10被耦合到高负载和网络11的不可忽略的漏感的结果。例如,这个尖峰vos的幅度约为数十伏,并且持续时间约为数百微秒。如本领域技术人员已知的,在尖峰vos之后,还会出现以下现象:
120.hv节点处的峰值vpk'的残余偏移(例如,30-50伏),因为例如emi滤波器11的电容已经被充电;
121.hv节点处的信号随时间缓慢增加(漂移)δ。
122.如图6所示,由于这些非理想情况,在时间t4,控制电路20的逻辑块206可以触发过压(例如,在时刻t4),尽管尚不存在足够的过压条件(例如,vhvpk*kp《vthbi)。
123.如图7和图8所示的一个或多个实施例旨在对抗这种不希望的“虚假”过压转变。
124.如图7和图8所示,控制电路20的改进的运行方法可以利用启动电路块202的存在来提供控制逻辑206在驱动过压/欠压转变中的改进配置。
125.如图2所示,启动电路块202可以提供辅助电源并且能够在hv节点与vcc引脚之间生成电源电流ihv,以便为外部vcc电容器充电。
126.在一个或多个实施例中,逻辑电路块206可以被配置为在转换器进入欠压状态(例如,bs=“低”)时周期性地激活这样的启动电路块202,从而使vcc在阈值vccon和vccoff内振荡,以确保控制电路20接收到适当的电源,同时转换器10、10a的切换活动被中断。
127.为了简单起见,以下主要针对在初始时刻t3转换器10、10a刚刚切换到欠压状态的情况来讨论一个或多个实施例。
128.如图7所示,控制电路20的一种改进的运行方法可以包括:
129.框700:将转换器从过压状态(bs=“1”)切换到欠压状态(bs=“0”)并且感测200指示输入信号vin的信号hv、vd,
130.框701:将参考阈值信号vth设置203为等于第二参考阈值vthbi;
131.框702:激活启动电路块202以从控制电路20的第一节点hv汲取或提供202电流ihv(例如,以周期tcc),例如,具有最小值ihvs(或最大值ihvc,如下所述)的电流ihv;作为电流值ihv的结果,来自vcc的偏置节点处的电压信号vcc从上限电压vccon变化到下限vccoff(反之亦然);具体地,当提供具有最小值的电流ihv(例如,ihv=ihvs)时,偏置信号vcc从vccon减小到vccoff。
132.框703:检查偏置信号vcc是否达到最小值vccoff,并且继续提供电流ihv。以最小值i_hvs,直到偏置信号达到最小电压电平vcc_off;
133.框704:如果偏置电压vcc已经达到最小值vccoff,例如在tcc/2时间间隔之后,则提供具有最大电流值ihvc的电流ihv,直到偏置电压vcc从vccoff增加到vccon。
134.框705:检查偏置信号vcc是否达到最大值vccon,并且继续提供具有最大值ihvc的电流ihv,直到偏置信号达到最大电压电平vccon。
135.框706:如果偏置电压vcc已经回到最大值vccon,例如在时间间隔tcc之后,则提供具有最小电流值i_hvs的电流ihv,直到偏置电压vcc再次从vccon下降到vccoff;如果偏置电压vcc已经达到最小值vccoff,则返回框704;
136.框707:将分压器信号vd与参考阈值信号vth进行比较204,例如,vth=vthbi,并且如果分压器信号vd未能达到所选择的阈值vth,则提供具有第一(例如,“低”或“0”)值的比较信号outcomp,并且返回框706,以及
137.框708:如果分压器信号vd达到或超过所选择的阈值vth,则提供具有第二(例如,“高”或“1”)值的比较信号outcomp;如果偏置电压vcc已经达到最小值vccoff,则返回框704;框709:检测比较信号outcomp保持第一(例如,“低”)状态的时间长度,以及
138.框709:如果检测到的时间长度未能达到第二去抖时间间隔值tdbbi,则保持状态信号bs例如为“低”或“0”,并且返回框706;
139.框710:如果检测到的时间长度达到第二去抖时间间隔值tdbbi,则检查偏置信号vcc是否已经达到最小值vccoff,并且继续提供具有最小值ihvs的电流ihv,直到偏置信号达到最小电压电平vccoff
140.框711:如果偏置电压vcc已经回到最小值vccoff,则提供具有最大电流值ihvc的电流ihv,直到偏置电压vcc从vccoff增加到vccon。
141.框712:检查偏置节点vcc的电压电平是否等于最大电压电平vccon,以及
142.框714:当偏置节点已经达到最大值vccon时,断言状态信号bs,例如“高”,以使转换器电路10、10a进入过压状态并且选择器203进行切换。
143.图8是一个或多个实施例中的相应节点hv、204c、206a、204b、vcc和hv处的信号hv、outcomp、bs、vth、vcc和ihvsu的示例性时序图。
144.为简洁起见,这里不讨论时间间隔t0到t3中的信号的行为,因为前面参考图4和图6的讨论在必要修改之后适用。
145.如图8所示,在时刻t3进入欠压之后,启动电路块202例如经由来自逻辑电路206的信号被接通,从而提供偏置信号vcc作为在较高vccon与较低vccoff电平之间振荡的电源信号。如图8所示,偏置信号vcc的周期tcc可以与输入节点hv处的信号周期不同。
146.如图8所示,在时刻t3:
147.参考阈值vthbi被参考阈值选择电路块203选择为参考阈值vth;
148.由于在状态信号bs被断言为低之后的时间间隔tcc内与第一vcc放电阶段相对应的消隐时间间隔,由于emi滤波器11的非理想性而在转换器停止时出现的电压尖峰vos不会触发任何过压状态。
149.如图8所示,在时刻t4,比较信号outcomp在达到第二去抖时间间隔值tdbbi的持续时间内变为“高”(并且保持高)。这种情况主要在vcc放电阶段进行监测,即,在tcc过去之后。在这些阶段期间,启动电路块202将来自hv引脚的ihv电流沉入地,这使引脚处的电压始终锁定到输入电压。例如,该电流可以使emi滤波器11的电容放电。结果,可以消除由于过冲vos而导致的峰值vpk”上的任何残余偏移或误差。
150.如图8所示,如果在vcc放电阶段,hv引脚处的电压在超过tdbbi去抖时间的时间间隔内超过过压阈值,则该事件会被记忆,并且在下一次发生条件vcc=vccon时,例如,在时间t4',切换活动恢复。
151.如关于图7和图8所讨论的解决方案具有便于为第二去抖时间间隔tdbbi选择较小值从而导致接近vhvbi的有效过压阈值的另外的优点。
152.如本文所示,一种操作电子转换器(例如,10、10a)的方法,该电子转换器包括具有电感(例如,lp、ls、l)的开关级(例如,ls、lp、l、m1),电子转换器具有被配置为从能量源(例如,100)接收ac输入信号(例如,vin)的输入端子(例如,100a、100b)并且具有被配置为向用户电路(zl)提供dc输出信号(vout)的输出端子(例如,102a、102b、102c、102d),上述开关级能够基于状态信号(例如,bs)在活跃状态与非活跃状态之间切换(例如,经由施加到其的控制信号gd),该方法包括:
153.响应于在上述输入端子处接收到上述ac输入信号而生成(例如,300、700)输入感测信号(例如,hv、vd),
154.以第一模式和第二模式中的一种模式操作上述电子转换器,其中:
155.a.在第一模式下,上述状态信号最初被断言以将上述开关级设置为上述活跃状态,并且该方法包括:
156.提供第一参考阈值(例如,vthbo)和第一时间值(例如,tdbbo),
157.响应于上述输入感测信号的幅度在等于上述第一时间值的时间长度(例如,t2、t3)内未能达到上述第一参考阈值,取消断言上述控制信号,
158.b.在第二模式下,上述状态信号最初被取消断言以将上述开关级设置为上述非活跃状态,并且该方法包括:
159.提供(例如,cext)辅助电源信号(例如,vcc),并且以变化周期(例如,tcc)周期性地变化(例如,701)辅助电源信号,其中从较高值(例如,vccon)到较低值(例如,vccoff)以负斜率并且从较低值(例如,vccoff)到较高值(例如,vccon)以正斜率,
160.提供(例如,702)第二参考阈值(例如,vthbi)和第二时间值(例如,tdbbi),
161.在等于上述变化周期(tcc)的时间间隔过去(例如,703)之后,响应于上述输入感测信号的幅度达到上述第二参考阈值,断言(例如,706)比较信号(例如,outcomp),
162.执行关于上述比较信号在等于上述第二时间值的时间长度(例如,t4、t4')内被断言的第一检查(例如,708),
163.执行关于上述周期性地变化的辅助电源信号在上述比较信号被断言时以负斜率变化的第二检查(例如,710),
164.基于上述第一检查和上述第二检查的肯定结果,停止周期性地变化上述辅助电源信号和断言上述状态信号。
165.在本文中所示的方法中,在上述第二模式下,该方法包括:
166.将参考阈值信号(例如,vth)设置(例如,702)为等于上述第二参考阈值,以及
167.执行(例如,704)上述输入感测信号的幅度与上述参考阈值信号的第一比较(302),响应于上述输入感测信号的上述幅度达到上述参考阈值而提供具有第一比较值的上述比较信号并且响应于上述输入感测信号的上述幅度未能达到上述参考阈值信号而提供具有第二比较值的上述比较信号。
168.在如本文所示的方法中,在上述第二模式下,执行上述第一检查包括执行上述比较信号被断言的时间长度(例如,t4、t4')与上述第二时间值之间的第二比较(例如,306)。
169.在如本文所示的方法中,在上述第二模式下,周期性地变化上述辅助电源信号包括,交替地:
170.对于上述变化周期(tcc)的第一部分,提供具有第一电流值(ihvs)的电流(ihv),以及
171.对于上述变化周期(tcc)的第二部分,提供具有第二电流值(ihvc)的上述电流(ihv),上述正斜率是上述第二电流值(ihvs)的函数。
172.如本文所示的,一种用于控制开关级的切换活动的控制电路(例如,20),开关级包括电子转换器的电感,该电子转换器具有被配置为被耦合到能量源以从其接收ac输入信号(例如,vin)的输入端子和被配置为被耦合到用户电路(例如,zl)以向其提供dc输出信号(例如,vout)的输出端子(例如,102a、102b、102c、102d),上述开关级(例如,ls、lp、l、m1)能够基于状态信号(例如,bs)在活跃状态与非活跃状态之间切换(例如,经由施加到其的控制信号gd),上述控制电路(20)包括:
173.第一输入节点(例如,hv),被配置为被耦合到电子转换器的输入端子以从其感测指示上述输入信号(例如,vin)的感测信号,
174.第二输入节点(例如,vcc),被配置为被耦合到辅助电源(例如,cext)以从其接收辅助电源信号,以及
175.第一输出节点(例如,gd),被配置为被耦合到电子转换器的上述开关级以控制其的上述切换活动;
176.处理电路系统(例如,200、202、203、204、206),被配置为根据符合一个或多个实施例的方法来操作上述电子转换器。
177.如本文所示的,根据一个或多个实施例,一种电子转换器,包括具有电感的开关级,该电子转换器具有被耦合到能量源以从其接收ac输入信号的输入端子和具有被耦合到用户电路以向其提供dc输出信号的输出端子,上述开关级的切换活动基于状态信号而活跃或非活跃,其中电子转换器配备有控制电路(例如,20)。
178.如本文所示,电子转换器包括:
179.匹配网络(例如,11),被耦合到上述输入端子,
180.整流桥(例如,12),被耦合到上述匹配网络并且经由上述开关级被耦合到上述输出端子,
181.其中上述控制电路的上述第一输入节点交替地:
[0182]-经由一对二极管(例如,d1、d2)被耦合到上述匹配网络,其中上述一对二极管中的第一二极管(例如,d1)位于上述第一输入节点与上述匹配网络之间,并且上述一对二极管中的第二二极管(例如,d2)位于上述第一输入节点与上述第二输入端子之间,
[0183]-被耦合到上述整流桥的输出节点(例如,12)。
[0184]
如本文所示,电子转换器包括反激式转换器(例如,10)。
[0185]
如本文所示,电子转换器包括双级转换器(例如,10a),该双级转换器包括被耦合到上述开关级的dc-dc电子转换器(例如,14),dc-dc电子转换器具有被耦合到上述用户电路的另外的输出端子(例如,例如,102c、102d)。
[0186]
将另外理解,在伴随本说明书的附图所示的各种个体实现选项不一定旨在以附图所示的相同组合来采用。因此,一个或多个实施例可以相对于附图所示的组合个体地和/或以不同组合采用这些(否则非强制性的)选项。
[0187]
在不损害基本原理的情况下,细节和实施例可以相对于仅以示例方式描述的内容变化,甚至显著变化,而不偏离保护范围。
[0188]
一种操作电子转换器(10、10a)的方法,电子转换器(10、10a)包括具有电感(lp、ls、l)的开关级(ls、lp、l、m1),电子转换器(10、10a)具有被配置为从能量源(100)接收ac输入信号(vin)的输入端子(100a、100b)并且具有被配置为向用户电路(zl)提供dc输出信号(vout)的输出端子(102a、102b、102c、102d),上述开关级(ls、lp、l、m1)能够基于状态信号(bs)在活跃状态与非活跃状态之间切换,该方法可以概括为包括:响应于在上述输入端子(100a、100b)处接收到上述ac输入信号(vin)而生成(300、700)输入感测信号(hv、vd),以及以第一模式和第二模式中的一种模式操作上述电子转换器,其中:a.在第一模式下,上述状态信号(bs)最初被断言以将上述开关级(ls、lp、l、m1)设置为上述活跃状态,并且该方法包括:提供第一参考阈值(vthbo)和第一时间值(tdbbo),以及响应于上述输入感测信号(hv、vd)的幅度在等于上述第一时间值(tdbbo)的时间长度(t2、t3)内未能达到上述第一参考阈值(vthbo),取消断言上述状态信号(bs),b.在第二模式下,上述状态信号(bs)最初被取消断言以将上述开关级(ls、lp、l、m1)设置为上述非活跃状态,并且该方法包括:提供(cext)辅助电源信号(vcc),并且以变化周期(tcc)周期性地变化(701)辅助电源信号(vcc),其中从较高值(vccon)到较低值(vccoff)以负斜率并且从较低值(vccoff)到较高值(vccon)以正斜率,提供(702)第二参考阈值(vthbi)和第二时间值(tdbbi),在等于上述变化周期(tcc)的时间间隔过去(703)之后,响应于上述输入感测信号(hv、vd)的幅度达到上述第二参考阈值(vth),断言(706)比较信号(outcomp),执行关于上述比较信号(outcomp)在等于上述第二时间值(tdbbi)的时间长度(t4、t4')内被断言的第一检查(708),执行关于上述周期性地变化的辅助电源信号(vcc)在上述比较信号(outcomp)被断言时以负斜率变化的第二检查(710),以及基于上述第一检查(708)和上述第二检查(710)的肯定结果,停止周期性地变化上述辅助电源信号(vcc)和断言上述状态信号(bs)。
[0189]
在上述第二模式下,该方法可以包括:将参考阈值信号(vth)设置(702)为等于上述第二参考阈值(vthbi),以及执行(704)上述输入感测信号(hv、vd)的幅度与上述参考阈值信号(vth)的第一比较(302),响应于上述输入感测信号(hv、vd)的上述幅度达到上述参考阈值信号(vth)而提供(706)具有第一比较值(vth)的上述比较信号(outcomp)并且具有响应于上述输入感测信号(hv、vd)的上述幅度未能达到上述参考阈值信号(vth)而提供
(706)具有第二比较值的上述比较信号(outcomp)。
[0190]
在上述第二模式下,执行上述第一检查(708)可以包括执行上述比较信号(outcomp)被断言的时间长度(t4、t4')与上述第二时间值(tdbbi)之间的第二比较(306)。
[0191]
在上述第二模式下,周期性地变化上述辅助电源信号(vcc)可以包括,交替地:对于上述变化周期(tcc)的第一部分,提供具有第一电流值(ihvs)的电流(ihv),以及对于上述变化周期(tcc)的第二部分,提供具有第二电流值(ihvc)的上述电流(ihv),上述正斜率是上述第二电流值(ihvs)的函数。
[0192]
一种用于控制开关级(ls、lp、l、m1)的切换活动的控制电路(20),开关级包括电子转换器(10、10a)的电感(lp、ls、l),电子转换器具有被配置为被耦合到能量源(100)以从其接收ac输入信号(vin)的输入端子(100a、100b)和被配置为被耦合到用户电路(zl)以向其提供dc输出信号(vout)的输出端子(102a、102b、102c、102d),上述开关级(ls、lp、l、m1)能够基于状态信号(bs)在活跃状态与非活跃状态非活跃状态之间切换,该控制电路可以概括为包括:被配置为被耦合到电子转换器(10、10a)的输入端子(100a、100b)以从其感测指示上述输入信号(vin)的感测信号(hv)的第一输入节点(hv);被配置为被耦合到辅助电源(cext)以从其接收辅助电源信号(vcc)的第二输入节点(vcc);被配置为被耦合到电子转换器(10、10a)的上述开关级(ls、lp、l、m1)以控制其的上述切换活动的第一输出节点(gd);以及被配置为根据本文中描述的方法操作上述电子转换器(10、10a)的处理电路系统(200、202、203、204、206)。
[0193]
一种电子转换器(10、10a)可以概括为包括具有电感(ls、lp、l)的开关级(ls、lp、l、m1),电子转换器(10、10a)具有被耦合到能量源(100)以从其接收ac输入信号(vin)的输入端子(100a、100b)并且具有被耦合到用户电路(zl)以向其提供dc输出信号(vout)的输出端子(102a、102b、102c、102d),上述开关级(ls、lp、l、m1)的切换活动基于状态信号(bs)而是有效的或无效的,其中电子转换器(10、10a)配备有本文中所述的控制电路(20)。
[0194]
电子转换器(10、10a)可以包括被耦合到上述输入端子的匹配网络(11)、被耦合到上述匹配网络(11)并且经由上述开关级(ls、lp、l、m1)被耦合到上述输出端子(102a、102b)的整流桥(12),其中上述控制电路(20)的上述第一输入节点(hv)交替地:经由一对二极管(d1、d2)被耦合到上述匹配网络(11),其中上述一对二极管中的第一二极管(d1)位于上述第一输入节点(hv)与上述匹配网络之间,并且上述一对二极管(d1、d2)中的第二二极管(d2)位于上述第一输入节点(hv)与上述第二输入端子(100b)之间;被耦合到上述整流桥(12)的输出节点。
[0195]
电子转换器(10、10a)可以包括反激式转换器(10)。
[0196]
电子转换器(10、10a)可以包括双级转换器(10a),该双级转换器(10a)包括被耦合到上述开关级(ls、lp、l、m1)的dc-dc电子转换器(14),dc-dc电子转换器(14)具有被耦合到上述用户电路(zl)的另外的输出端子(102c、102d)。
[0197]
可以组合上述各种实施例以提供其他实施例。可以根据以上详细描述对实施例进行这些和其他变化。一般而言,在以下权利要求中,所使用的术语不应当被解释为将权利要求限制为在说明书和权利要求中公开的特定实施例,而应当被解释为包括所有可能的实施例以及这样的权利要求有权享有的全部范围。因此,权利要求不受本公开的限制。
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