开关模式电源的制作方法
开关模式电源的制作方法
【专利说明】开关模式电源
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年3月3日提交的美国临时申请第61/947，089号的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明的各种实施例涉及开关模式电源(switching mode power supply，SMPS)，并且具体涉及一种用于SMPS的控制电路、SMPS自身、由SMPS供电并且包含该SMPS的设备、以及由该SMPS和该控制电路执行的方法。
【发明内容】
[0004]第一实施例涉及一种操作电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括:
[0005]接收反馈?目号，以及
[0006]--基于反馈信号退出猝发模式(burst mode)并且进入正常模式(normal
mode):
[0007]——如果反馈信号超过第一阈值
[0008]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0009]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0010]第二实施例涉及一种器件，包括:
[0011]——变压器，
[0012]一一晶体管，其控制通过变压器的初级侧的电流，
[0013]一一控制单元，其用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲，
[0014]一一其中控制单元被配置用于
[0015]——接收反馈信号，
[0016]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0017]——如果反馈信号超过第一阈值
[0018]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0019]—一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0020]第三实施例涉及一种器件，包括:
[0021]——变压器，
[0022]控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0023]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0024]——其中控制单元包括:
[0025]—一用于接收反馈信号的装置，
[0026]一一用于基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置:
[0027]一一如果反馈信号超过第一阈值
[0028]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0029]—一其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0030]第四实施例针对一种可以直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行以下步骤的软件代码部分:
[0031]——接收反馈信号，以及
[0032]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0033]——如果反馈信号超过第一阈值
[0034]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0035]—一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
【附图说明】
[0036]各种实施例通过参考附图来示出和图示。附图用于图示基本原理，所以仅仅对理解基本原理所需的各种方面进行了图示。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示类似的特征。
[0037]图1示出了功率转换器的示意性框图；
[0038]图2示出了包括多个信号以及从低电流到高电流的负载跳变(load-jump)的示例图，所述负载跳变导致初级控制器的猝发模式结束并且进入正常模式；
[0039]图3示出了包括多个信号以及小的负载跳变的备选图，所述小负载跳变导致初级控制器的猝发模式结束并且进入正常模式；
[0040]图4示出了可以在猝发模式控制中用于确定指示从猝发模式转变为正常模式的信号的示例性逻辑。
【具体实施方式】
[0041]开关模式电源(SPMS)越来越多地用于许多家用应用和工业应用中。诸如电视机或者计算机显示器等设备在多种状态或者模式中的一种状态或者模式下运行。例如，当不向设备供应电源时，在第一“关闭”模式下；当器件切换为开启(switch on)并且运行正常时，在第二“开启”模式下；以及当器件保持供电但是具有减少的功能和降低的功耗时，在称为“待机模式”的第三模式下。例如，在设备为电视机的情况下，待机模式可以是例如如下模式:虽然电视机不显示图象或者产生声音，但是在电视机中的特定电路可以保持供电，从而使得如果按下遥控器的“开启”按钮则电视机能够返回至“开启”模式。
[0042]可以通过向与晶体管串联的变压器的初级侧提供稳压电源(regulated powersupply)来实施SMPS。变压器的次级侧连接至设备(也称为“负载”)。晶体管的切换(通常是，但不排他地是，晶体管的切换断开(switch off);所谓的“回扫(fly-back)”操作)引起通过变压器的电流产生变化，导致在变压器的次级侧上的输出功率。变压器的次级侧可以经由平滑电路连接至需要供电的设备。每单位时间的平均开关操作次数、以及在每次开关操作中引起的在晶体管中流动的电流，一起确定传送至设备的平均功率。与借由线性稳压器构造的常规电源相比，SMPS的主要优点在于其在全负载下的高效率。
[0043]然而，当负载降低并且开关周期保持相同时，SMPS的效率极大地降低，这是由于功率损耗几乎完全归因于开关损耗，开关损耗又几乎完全与晶体管执行的开关操作的次数成正比。已知的解决该问题的一个方案是随着负载下降而减少每单位时间的开关操作次数，使得开关操作平均次数对于供应负载是足够的。由于减少了开关操作次数，所以开关损耗随着负载减少而降低。
[0044]存在多种已知的用于控制开关操作的定时的方法。一种方案是:无论器件是在高功率模式下运行还是在低功率模式下运行，都将切换操作的频率维持在相同的值，但是在低功率模式下是为了中断开关操作。由此，在该“猝发模式”下，存在由其中完全没有功率脉冲的时段(per1d)分隔开的高频率功率脉冲的“猝发”(“帧”)。所传送的平均功率由此取决于针对其传送了猝发的SMPS的操作的比例。
[0045]US 7，394，669 B2特别地涉及SMPS，并且允许仅仅通过包含来自该SMPS的负载信息的反馈信号来确定猝发模式的占空比和频率。两个阈值之差给出了滞后，该滞后消除高频率猝发。US 7，394，669 B2以引用的方式并入本文。
[0046]图1示出了功率转换器的示意性框图。在图的左面，接收到AC电压供应VAC。通常，VAC可以在85V至270V之间的范围内。VAC由整流器101整流，然后传至平滑电容器102。由整流器101供应的DC电压被馈送至变压器103的初级绕组104的一个输入。初级绕组104与晶体管106串联连接。晶体管106可以是可以用于功率转换器中的任何电子开关元件。在图1中示出的示例中，晶体管106是η沟道M0SFET，其中MOSFET的漏极连接至初级绕组104，并且MOSFET的源极经由电阻器107连接至接地。
[0047]图1也示出了初级控制器108，其包括正常模式控制109、猝发模式控制110、开关111和PWM控制112 (PWM:脉冲宽度调制)。MOSFET的栅极由初级控制器108的输出⑶(栅极驱动器)控制，该输出⑶由PWM控制112控制。MOSFET的源极连接至输入CS(电流传感)，该CS供应至PWM控制112。经由输入CS，感测流过电阻器107的电流。
[0048]变压器103的二次绕组105经由二极管113连接至提供DC电压输出Vout的输出。该输出经由电容器114进一步连接至接地。DC电压输出Vout也被馈送至补偿网络115，馈送至补偿网络115的还有由电压源116供应的参考电压信号Vref。补偿网络115的输出信号被供应至光耦合器117的 发光二极管118。由光敏元件119检测流过发光二极管118的电流，该光敏元件119连接在接地与初级控制器108的信号输入FB (FB:反馈)之间。
[0049]补偿网络115允许将DC电压输出Vout与参考电压信号Vref进行比较，其中传送至发光二极管118的结果指示这两个DC电压Vout和Vref之差。
[0050]初级控制器108的信号输入FB连接至正常模式控制109并且连接至猝发模式控制110。正常模式控制109通过提供开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段(switchingper1d) tswith来控制PWM控制112。如果初级控制器108在猝发模式下运行，那么猝发模式控制110断开开关111，确定开关频率和电流，并且控制PWM控制112。在这种情况下，猝发模式控制110应用两点稳压(two-point regulat1n)。如果初级控制器108在正常模式下运行，那么猝发模式控制110闭合开关111，并且正常模式控制109控制PWM控制112。
[0051]图2示出了示例性信号图，其包括在信号输入FB处的电压Vfb、DC电压输出Vtjut (在图1中的V。」、在输入CS处的电压Vcs、以及向连接至功率转换器的负载供应的电流1-d。所有信号关于时间t描绘。
[0052]最初，输出负载是低的并且要求低电流II。初级控制器108处于猝发模式下，该猝发模式具有猝发开启阶段201和猝发关闭阶段202。猝发模式的时段包括猝发开启阶段201、猝发关闭阶段202、和对应于由初级控制器108导致的唤醒延迟的时间203。
[0053]在电压Vfb达到较低阈值(lower threshold) Vl (例如，见在时间t0时)，初级控制器108可以进入待机模式，猝发关闭阶段202开始并且持续直到达到时间tl为止。在时间tl时，电压Vfb达到较高阈值(upper threshold) V2，这就触发了初级控制器108唤醒。这类唤醒在时间t2时完成，并且在该时间t2时，猝发开启阶段201重新开始。电压Vcs示出了，在猝发开启阶段期间的示例性脉冲，并且在猝发关闭阶段期间无脉冲。
[0054]如可以从电压Vfb和DC电压输出V Out的斜坡看出，如果初级控制器在猝发模式下提供了两点稳压，即，在阈值Vl和V2之间的稳压。在猝发开启阶段期间，向负载传送能量，这也通过DC电压输出Vtxit的上升斜坡而形象化，并且在猝发关闭阶段期间，不向负载传送能量(由DC电压输出V-的下降斜坡指示)。然而，当在猝发模式下时，DC电压输出以围绕电压Vtxitltef振荡，该电压V 0^#可以对应于在图1中示出的参考电压信号Vref。
[0055]在图2中示出的示例中，在时间t3时，输出负载电流从低电流Il跳变到高电流12，这可以对应于正在开启的设备(例如，TV)。在该高负载情形下，猝发模式将不足以向负载传送所需的能量。负载跳变发生在时间t3 ;在时间t4时，电压Vfb达到较高阈值V2，初级控制器108唤醒，猝发开启阶段开始。在时间t5时，达到阈值V3a，初级控制器108识别出猝发模式不再合适，退出猝发模式并且进入正常模式。通过应用正常模式，初级控制器108(经由正常模式控制109)能够通过按照灵活的方式调节开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段tswith来控制晶体管106，以向负载传送适量(大量)的能量并且对抗DC电压输出Vait的不希望的电压降。如图2示例性所示，将DC电压输出V _的电压降从低电平V _补偿至参考电压电平因此，电压Vfb达到低于阈值V3a的稳定状态。
[0056]在图2中，针对电压Vfb示出了附加的阈值V3b。如果在电压V FB已经达到阈值V2之后、达到或者超过预定时间限制tSTO，那么第三阈值V3b出于比较的目的而变得有效。这可以是也进入猝发模式的附加的判据，如下文具体相对于图3所示例性示出和阐释的。
[0057]图3示出了示例性信号图，其包括在信号输入FB处的电压Vfb、DC电压输出VQut (在图1中的Vout)、在输入CS处的电压Vcs、以及在由负载电流所指示的小负载跳变在时间tlO时从电流13增加到电流14的情况下向连接至功率转换器的负载供应的电流所有信号关于时间t描绘。
[0058]在本示例中，阈值V3b，结合时间限制tsw，用于确定退出猝发模式并且进入正常模式的判据。
[0059]在图3中示出的示例中，在时间t6时，初级控制器108处于猝发模式下。猝发开启阶段201在时间t6时开始并且持续到时间t7。电压Ves指示在猝发开启阶段201期间被传送的脉冲。在时间t6时，电压Vfb达到较高阈值V2，并且在时间t7时，电压V FB达到较低阈值VI。在该时间t7时，猝发关闭阶段202开始，电压Vfb上升并且在时间t8时达到较高阈值V2。重新激活(唤醒，如上文关于图2所描述的)初级控制器108，这需要一些时间直到时间t9为止，并且导致在猝发开启阶段201被激活(即，在时间t9之后)之前、对阈值V3b的过冲，并且电压Vfb重新开始下降。
[0060]当在时间t8达到阈值V2时，触发预定时间限制tsw的起始点，这就导致了在时间til的结束点。在该时间til时，猝发模式退出阈值从阈值V3a变为阈值V3b。因此，预定时间限制tsw限定了猝发模式退出阈值改变(具体地，减少到较低值)的时间。
[0061]如图所指示的，负载电流从电流13到电流14的小跳变发生在时间tlO时。该小负载跳变发生在猝发开启阶段期间，并且导致电压Vfb的增加。因此，由于负载跳变的影响，在猝发模式中向负载传送的能量是不足够的。如上面所指示的，在时间til之后，猝发模式退出阈值从阈值V3a降到阈值V3b。增加的电压Vfb在时间tl2时达到阈值V3b。因此，在该时间tl2时，初级控制器108退出猝发模式并且进入正常模式。
[0062]通过应用正常模式，初级控制器108(经由正常模式控制109)能够通过按照灵活的方式调节开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段t swith来控制晶体管106，以向负载传送适量(大量)的能量并且对抗不希望的DC电压输出Vait的电压降为低于电压VtxitusP
[0063]如果已经使用了阈值V3a而非阈值V3b，那么猝发模式会在时间tl2’时退出，这会引起更大的电压下冲VaitusP这会要求更强的补偿对策，这些补偿对策可以影响补偿网络的尺寸设计，以确保在负载范围内的合适的环路稳定性。
[0064]如果电压Vfb降为低于预定阈值(未示出)，例如，低于阈值VI，可以退出正常模式并且可以重新进入猝发模式。在这种情况下，在重新启动猝发模式时，可以重新激活更高的猝发模式退出阈值V3a。
[0065]因此，可以将第二阈值V3b用作在更早的阶段中退出猝发模式并且进入正常模式的附加判据，以便有效地避免DC电压输出Vtxit经历高下冲。在当小负载跳变发生在尤其接近从猝发模式退出至正常模式的情况下，即，当猝发模式接近向负载提供足够能量的它的能力时，这尤其有益。
[0066]作为示例，可以使用附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)，其中可以(例如，独立地)例如为每个附加退出阈值Mi设置预定时间限制tSWM。就这点而言，退出阈值V3^以建立预定义曲线，例如，依照指数函数的图形或者由指数函数限定。
[0067]图4示出了示例性逻辑，其可以用于猝发模式控制110内以确定指示从猝发模式转变为正常模式的信号401。
[0068]如图1所指示的，初级控制器108的输入FB被馈送至猝发模式控制110并且进一步被馈送至节点402。节点402连接至电容器403的正输入，电容器403的负输入供应有阈值V3a。节点402也连接至电容器404的正输入，电容器404的负输入供应有阈值V3b。节点402进一步连接至电容器405的正输入，电容器405的负输入供应有阈值V2。
[0069]电容器403的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈值V3a的电压。电容器403的输出连接至OR门408的第一输入。
[0070]电容器404的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈 值V3b的电压。电容器404的输出连接至AND门407的第一输入。
[0071]电容器405的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈值V2的电压。电容器405的输出连接至单元406，该单元406在其输出处指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb已经达到或者超过阈值V2的电压达至少时间t smo单元406的输出连接至AND门407的第二输入。
[0072]AND门407的输出连接至OR门408的第二输入。OR门408的输出提供信号401。
[0073]因此，如果信号401指示逻辑“1”，那么猝发模式结束并且进入正常模式。这发生在:
[0074]——如果电压Vfb达到或者超过阈值V3a ；
[0075]—一或者如果电压Vfb达到或者超过阈值V3b并且已经超过阈值V2至少时间t SWQ。
[0076]在使用了附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)的情况下，可以经由与单元406相似的多个单元来设置单独的时间限制tSWM。时间偏移可以基于已经达到阈值V2或者已经达到任何上述阈值V3h的时间。尤其指出，可以按照递减序列布置退出阈值V3i，即，每个随后的阈值V3i+1都可以指示与实际的阈值V3i相比更小的电压。基于为每个退出阈值V3i单独设置的时间偏移，可以实施各种图形或者曲线。
[0077]在本文中建议的示例可以是具体基于以下解决方案中的至少一种解决方案。具体地，可以利用以下特征的组合，以便达到所需的结果。可以将方法的特征与器件、设备或者系统的任何一个或多个特征进行组合，反之亦然。
[0078]建议了操作一种电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括:
[0079]接收反馈?目号，以及
[0080]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0081]如果反馈?目号超过第一阈值
[0082]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0083]—一其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0084]根据图2和图3，第一阈值可以对应于阈值V3a，第二阈值可以对应于阈值V2，以及第三阈值可以对应于V3b。
[0085]控制单元可以称为初级控制器。反馈信号可以从变压器的次级侧经由DC隔离单元，例如光耦合器，来提供
[0086]晶体管可以包括至少一个电子开关元件，例如，双极型晶体管、MOSFET、IGBT等。
[0087]在一个实施例中，反馈信号指示通过变压器的初级侧的电流。
[0088]在一个实施例中，反馈信号涉及由负载从变压器的次级侧汲取的功率。
[0089]在一个实施例中，第二阈值对应于基本上确定了猝发模式的两点稳压的范围的上限。
[0090]当在猝发模式下时，控制单元可以在两个阈值(较低阈值与较高阈值)之间运行，其中较高阈值由第二阈值确定。猝发模式包括其中在变压器中无脉冲生成的时期。在该关闭阶段期间，反馈信号从两个阈值的较低阈值变为(基本上)较高阈值。由于控制单元可能必须重新激活这一事实，所以反馈信号可以略微超过较高阈值。
[0091]在一个实施例中，如果反馈信号降至低于第四阈值，那么结束正常模式并且重新进入猝发模式，其中第四阈值对应于或者低于基本上确定了两点稳压的范围的下限。
[0092]在一个实施例中，通过关于时间的预定函数来定义第一阈值和第三阈值。
[0093]因此，关于时间设置第一和第三阈值，可以对应于可以通过预定函数(例如，指数函数)来确定的图表的曲线。就这点而言，可以设置附加阈值，该附加阈值可以限定用于退出猝发模式以及用于进入正常模式的条件。
[0094]在实施例中，该方法进一步包括:
[0095]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0096]一一如果反馈信号超过第二阈值达至少第二时间量并且如果反馈信号超过第五阈值，
[0097]一一其中第三阈值大于第五阈值。
[0098]因此，可以使用多种条件来确定是否退出猝发模式并且进入正常模式。
[0099]作为示例，可以使用附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)，其中可以(例如，独立地)例如为每个附加退出阈值Mi设置预定时间限制tSWM。就这点而言，退出阈值V3^以是预定义曲线的部分，例如，依照指数函数的图形或者由指数函数定义。
[0100]同样，提供了一种器件，该器件包括:
[0101]——变压器，
[0102]——控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0103]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0104]一一其中控制单元被配置用于
[0105]——接收反馈信号，
[0106]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0107]——如果反馈信号超过第一阈值
[0108]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0109]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0110]在一个实施例中，器件是开关模式电源。
[0111]在一个实施例中，控制单元布置在单个的芯片或者裸片上。
[0112]在一个实施例中，控制单元是单个集成器件。
[0113]在一个实施例中，控制器耦合至DC隔离单元以便接收基于从变压器的次级侧汲取的电流的反馈信号。
[0114]在一个实施例中，DC隔离单元是光耦合器。
[0115]在一个实施例中，控制单元被配置用于
[0116]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0117]一一如果反馈信号超过第二阈值达至少第二时间量，并且如果反馈信号超过第五阈值，
[0118]一一其中第三阈值大于第五阈值。
[0119]建议了一种器件，该器件包括:
[0120]——变压器，
[0121]——控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0122]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0123]——其中控制单元包括:
[0124]一一用于接收反馈信号的装置，
[0125]一一用于基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置:
[0126]一一如果反馈信号超过第一阈值
[0127]—一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0128]其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0129]建议了一种可以直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行以下步骤的软件代码部分:
[0130]——接收反馈信号，以及
[0131]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0132]如果反馈?目号超过第一阈值
[0133]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0134]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0135]在一个或者多个示例中，在本文中描述的功能可以至少部分地在硬件中实施，诸如具体的硬件部件或者处理器。更一般而言，这些技术可以在硬件、处理器、软件、固件、或者上述的任意组合中实施。如果在软件中实施，那么功能可以作为一个或者多个指令或者代码存储在计算机可读媒介上或者通过计算机可读媒介传送并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒介可以包括计算机可读储存媒介，该计算机可读媒介对应于有形媒介，诸如，数据储存媒介；或者通信媒介，包括例如根据通信协议，促进计算机程序从一个地方传送至另一地方的任何媒介。这样，计算机可读媒介大体上可以对应于(I)非易失性的有形计算机可读储存媒介或者(2)通信媒介诸如信号或者载波。数据储存媒介可以是可以被 一个或者多个计算机或者一个或者多个处理器存取以获取用于实施在本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒介。计算机程序产品可以包括计算机可读媒介。
[0136]举例说明，但是不限制性的，这类计算机可读储存媒介可以包括RAM、ROM、EEPROM、⑶-COM或者其他光盘存储、磁盘存储器、或者其他磁储存器件、闪速存储器、或者可以用于按照指令或者数据结构的形式来储存并且可以通过计算机存取所需程序代码的任何其他媒介。同样，任何连接都合适地称为计算机可读媒介，即，计算机可读传输媒介。例如，如果通过使用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)、或者无线技术(诸如，红外、无线和微波)，来从网页、服务器或者其他远程数据源传送指令，那么同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL、或者无线技术(诸如，红外、无线和微波)均包括在媒介的定义中。然而，应该理解，计算机可读储存媒介和数据储存媒介不包括连接、载波、信号或者其他瞬时媒介，而是指非瞬时的、有形的储存媒介。在本文中使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字化通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁学地再现数据，而光盘则利用激光来光学地再现数据。以上各项的组合也应该包括在计算机可读媒介的范围内。
[0137]指令可以由一个或者多个处理器，诸如，一个或者多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或者其他等同的集成或者离散的逻辑电路，来执行。因此，在本文中使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或者适用于实施在本文中描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面中，在本文中描述的功能可以在配置用于编码和解码的专用的硬件和/或软件模块内提供，或者并入在组合编解码器中。同样，这些技术可以完全地在一个或者多个电路或者逻辑元件中实施。
[0138]本公开的技术可以在多种器件或者设备中实施，包括无线手机、集成电路(1C)、或者IC组(set)(例如，芯片组)。在本公开中描述了各种部件、模块或者单元来强调被配置用于执行所公开的技术的器件的各个功能方面，但是并不一定要求通过不同的硬件单元实现。而是，如上面所描述的，可以将多种单元组合在单个硬件单元中，或者由结合合适的硬件和/或固件的相互操作的硬件单元的集合(包括如上面所描述的一个或者多个处理器)来提供多种单元。
[0139]虽然已经对本发明的各种示例性实施例进行了公开，但是对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改，这些改变和修改将实现本发明的一些优点。对于本领域的技术人员而言显然的是，可以用执行相同功能的其他部件进行合适地取代。应该提醒的是，参考具体附图所阐释的特征可以与其他附图的特征组合，即使是在尚未明确提及的情况下。进一步地，本发明的方法可以通过使用适当的处理器指令来在所有软件实施方式中实现，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑的组合的混合实施方式中实现以实现相同的结果。对本发明构思的这类修改旨在由所附权利要求书涵盖。
【主权项】
1.一种操作电源的方法，所述电源包括变压器、控制通过所述变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲的控制单元，所述方法包括: 接收反馈信号，以及 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反馈信号指示通过所述变压器的所述初级侧的电流。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述反馈信号涉及由负载从所述变压器的次级侧汲取的功率。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二阈值对应于基本上确定了所述猝发模式的两点稳压的范围的上限。5.根据权利要求4所述的方法，其中如果所述反馈信号下降至低于第四阈值，则结束所述正常模式并且重新进入所述猝发模式，其中所述第四阈值对应于或者低于基本上确定了所述两点稳压的所述范围的下限。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过关于时间的预定函数来限定所述第一阈值和所述第三阈值。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 基于所述反馈信号，退出所述猝发模式并且进入所述正常模式: 如果所述反馈信号超过所述第二阈值达至少第二时间量，并且如果所述反馈信号超过第五阈值， 其中所述第三阈值大于所述第五阈值。8.一种器件，包括: 变压器， 晶体管，控制通过所述变压器的初级侧的电流， 控制单元，用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲， 其中所述控制单元被配置用于 接收反馈信号， 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。9.根据权利要求8所述的器件，其中所述器件是开关模式电源。10.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元布置在单个芯片或者裸片上。11.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元是单个集成器件。12.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元耦合至DC隔离单元以便接收所述反馈信号，所述反馈信号基于从所述变压器的次级侧汲取的电流。13.根据权利要求12所述的器件，其中所述DC隔离单元是光耦合器。14.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元被配置用于 基于所述反馈信号，退出所述猝发模式并且进入所述正常模式: 如果所述反馈信号超过所述第二阈值达至少第二时间量，并且如果所述反馈信号超过所述第五阈值， 其中所述第三阈值大于所述第五阈值。15.一种器件，包括: 变压器， 晶体管，控制通过所述变压器的初级侧的电流， 控制单元，用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲， 其中所述控制单元包括: 用于接收反馈信号的装置， 用于基于所述反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。16.—种可直接加载到数字处理装置的存储器中的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行以下步骤的软件代码部分: 接收反馈信号，以及 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。17.—种包括指令的计算机可读媒介，所示指令在由一个或者多个处理器执行时使得所述一个或者多个处理器: 在接收到反馈信号时， 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。
【专利摘要】本发明的各个实施例涉及一种开关模式电源。本发明提供了一种操作电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括：接收反馈信号；以及，如果反馈信号超过第一阈值，或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，则基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式，其中第三阈值大于第二阈值并且第一阈值大于第三阈值。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN104901545
【申请号】CN201510093007
【发明人】M·法伦坎普, J·诺伊林格
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】US20150249390
【专利说明】开关模式电源
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年3月3日提交的美国临时申请第61/947，089号的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明的各种实施例涉及开关模式电源(switching mode power supply，SMPS)，并且具体涉及一种用于SMPS的控制电路、SMPS自身、由SMPS供电并且包含该SMPS的设备、以及由该SMPS和该控制电路执行的方法。
【发明内容】
[0004]第一实施例涉及一种操作电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括:
[0005]接收反馈?目号，以及
[0006]--基于反馈信号退出猝发模式(burst mode)并且进入正常模式(normal
mode):
[0007]——如果反馈信号超过第一阈值
[0008]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0009]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0010]第二实施例涉及一种器件，包括:
[0011]——变压器，
[0012]一一晶体管，其控制通过变压器的初级侧的电流，
[0013]一一控制单元，其用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲，
[0014]一一其中控制单元被配置用于
[0015]——接收反馈信号，
[0016]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0017]——如果反馈信号超过第一阈值
[0018]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0019]—一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0020]第三实施例涉及一种器件，包括:
[0021]——变压器，
[0022]控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0023]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0024]——其中控制单元包括:
[0025]—一用于接收反馈信号的装置，
[0026]一一用于基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置:
[0027]一一如果反馈信号超过第一阈值
[0028]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0029]—一其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0030]第四实施例针对一种可以直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行以下步骤的软件代码部分:
[0031]——接收反馈信号，以及
[0032]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0033]——如果反馈信号超过第一阈值
[0034]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0035]—一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
【附图说明】
[0036]各种实施例通过参考附图来示出和图示。附图用于图示基本原理，所以仅仅对理解基本原理所需的各种方面进行了图示。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示类似的特征。
[0037]图1示出了功率转换器的示意性框图；
[0038]图2示出了包括多个信号以及从低电流到高电流的负载跳变(load-jump)的示例图，所述负载跳变导致初级控制器的猝发模式结束并且进入正常模式；
[0039]图3示出了包括多个信号以及小的负载跳变的备选图，所述小负载跳变导致初级控制器的猝发模式结束并且进入正常模式；
[0040]图4示出了可以在猝发模式控制中用于确定指示从猝发模式转变为正常模式的信号的示例性逻辑。
【具体实施方式】
[0041]开关模式电源(SPMS)越来越多地用于许多家用应用和工业应用中。诸如电视机或者计算机显示器等设备在多种状态或者模式中的一种状态或者模式下运行。例如，当不向设备供应电源时，在第一“关闭”模式下；当器件切换为开启(switch on)并且运行正常时，在第二“开启”模式下；以及当器件保持供电但是具有减少的功能和降低的功耗时，在称为“待机模式”的第三模式下。例如，在设备为电视机的情况下，待机模式可以是例如如下模式:虽然电视机不显示图象或者产生声音，但是在电视机中的特定电路可以保持供电，从而使得如果按下遥控器的“开启”按钮则电视机能够返回至“开启”模式。
[0042]可以通过向与晶体管串联的变压器的初级侧提供稳压电源(regulated powersupply)来实施SMPS。变压器的次级侧连接至设备(也称为“负载”)。晶体管的切换(通常是，但不排他地是，晶体管的切换断开(switch off);所谓的“回扫(fly-back)”操作)引起通过变压器的电流产生变化，导致在变压器的次级侧上的输出功率。变压器的次级侧可以经由平滑电路连接至需要供电的设备。每单位时间的平均开关操作次数、以及在每次开关操作中引起的在晶体管中流动的电流，一起确定传送至设备的平均功率。与借由线性稳压器构造的常规电源相比，SMPS的主要优点在于其在全负载下的高效率。
[0043]然而，当负载降低并且开关周期保持相同时，SMPS的效率极大地降低，这是由于功率损耗几乎完全归因于开关损耗，开关损耗又几乎完全与晶体管执行的开关操作的次数成正比。已知的解决该问题的一个方案是随着负载下降而减少每单位时间的开关操作次数，使得开关操作平均次数对于供应负载是足够的。由于减少了开关操作次数，所以开关损耗随着负载减少而降低。
[0044]存在多种已知的用于控制开关操作的定时的方法。一种方案是:无论器件是在高功率模式下运行还是在低功率模式下运行，都将切换操作的频率维持在相同的值，但是在低功率模式下是为了中断开关操作。由此，在该“猝发模式”下，存在由其中完全没有功率脉冲的时段(per1d)分隔开的高频率功率脉冲的“猝发”(“帧”)。所传送的平均功率由此取决于针对其传送了猝发的SMPS的操作的比例。
[0045]US 7，394，669 B2特别地涉及SMPS，并且允许仅仅通过包含来自该SMPS的负载信息的反馈信号来确定猝发模式的占空比和频率。两个阈值之差给出了滞后，该滞后消除高频率猝发。US 7，394，669 B2以引用的方式并入本文。
[0046]图1示出了功率转换器的示意性框图。在图的左面，接收到AC电压供应VAC。通常，VAC可以在85V至270V之间的范围内。VAC由整流器101整流，然后传至平滑电容器102。由整流器101供应的DC电压被馈送至变压器103的初级绕组104的一个输入。初级绕组104与晶体管106串联连接。晶体管106可以是可以用于功率转换器中的任何电子开关元件。在图1中示出的示例中，晶体管106是η沟道M0SFET，其中MOSFET的漏极连接至初级绕组104，并且MOSFET的源极经由电阻器107连接至接地。
[0047]图1也示出了初级控制器108，其包括正常模式控制109、猝发模式控制110、开关111和PWM控制112 (PWM:脉冲宽度调制)。MOSFET的栅极由初级控制器108的输出⑶(栅极驱动器)控制，该输出⑶由PWM控制112控制。MOSFET的源极连接至输入CS(电流传感)，该CS供应至PWM控制112。经由输入CS，感测流过电阻器107的电流。
[0048]变压器103的二次绕组105经由二极管113连接至提供DC电压输出Vout的输出。该输出经由电容器114进一步连接至接地。DC电压输出Vout也被馈送至补偿网络115，馈送至补偿网络115的还有由电压源116供应的参考电压信号Vref。补偿网络115的输出信号被供应至光耦合器117的 发光二极管118。由光敏元件119检测流过发光二极管118的电流，该光敏元件119连接在接地与初级控制器108的信号输入FB (FB:反馈)之间。
[0049]补偿网络115允许将DC电压输出Vout与参考电压信号Vref进行比较，其中传送至发光二极管118的结果指示这两个DC电压Vout和Vref之差。
[0050]初级控制器108的信号输入FB连接至正常模式控制109并且连接至猝发模式控制110。正常模式控制109通过提供开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段(switchingper1d) tswith来控制PWM控制112。如果初级控制器108在猝发模式下运行，那么猝发模式控制110断开开关111，确定开关频率和电流，并且控制PWM控制112。在这种情况下，猝发模式控制110应用两点稳压(two-point regulat1n)。如果初级控制器108在正常模式下运行，那么猝发模式控制110闭合开关111，并且正常模式控制109控制PWM控制112。
[0051]图2示出了示例性信号图，其包括在信号输入FB处的电压Vfb、DC电压输出Vtjut (在图1中的V。」、在输入CS处的电压Vcs、以及向连接至功率转换器的负载供应的电流1-d。所有信号关于时间t描绘。
[0052]最初，输出负载是低的并且要求低电流II。初级控制器108处于猝发模式下，该猝发模式具有猝发开启阶段201和猝发关闭阶段202。猝发模式的时段包括猝发开启阶段201、猝发关闭阶段202、和对应于由初级控制器108导致的唤醒延迟的时间203。
[0053]在电压Vfb达到较低阈值(lower threshold) Vl (例如，见在时间t0时)，初级控制器108可以进入待机模式，猝发关闭阶段202开始并且持续直到达到时间tl为止。在时间tl时，电压Vfb达到较高阈值(upper threshold) V2，这就触发了初级控制器108唤醒。这类唤醒在时间t2时完成，并且在该时间t2时，猝发开启阶段201重新开始。电压Vcs示出了，在猝发开启阶段期间的示例性脉冲，并且在猝发关闭阶段期间无脉冲。
[0054]如可以从电压Vfb和DC电压输出V Out的斜坡看出，如果初级控制器在猝发模式下提供了两点稳压，即，在阈值Vl和V2之间的稳压。在猝发开启阶段期间，向负载传送能量，这也通过DC电压输出Vtxit的上升斜坡而形象化，并且在猝发关闭阶段期间，不向负载传送能量(由DC电压输出V-的下降斜坡指示)。然而，当在猝发模式下时，DC电压输出以围绕电压Vtxitltef振荡，该电压V 0^#可以对应于在图1中示出的参考电压信号Vref。
[0055]在图2中示出的示例中，在时间t3时，输出负载电流从低电流Il跳变到高电流12，这可以对应于正在开启的设备(例如，TV)。在该高负载情形下，猝发模式将不足以向负载传送所需的能量。负载跳变发生在时间t3 ;在时间t4时，电压Vfb达到较高阈值V2，初级控制器108唤醒，猝发开启阶段开始。在时间t5时，达到阈值V3a，初级控制器108识别出猝发模式不再合适，退出猝发模式并且进入正常模式。通过应用正常模式，初级控制器108(经由正常模式控制109)能够通过按照灵活的方式调节开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段tswith来控制晶体管106，以向负载传送适量(大量)的能量并且对抗DC电压输出Vait的不希望的电压降。如图2示例性所示，将DC电压输出V _的电压降从低电平V _补偿至参考电压电平因此，电压Vfb达到低于阈值V3a的稳定状态。
[0056]在图2中，针对电压Vfb示出了附加的阈值V3b。如果在电压V FB已经达到阈值V2之后、达到或者超过预定时间限制tSTO，那么第三阈值V3b出于比较的目的而变得有效。这可以是也进入猝发模式的附加的判据，如下文具体相对于图3所示例性示出和阐释的。
[0057]图3示出了示例性信号图，其包括在信号输入FB处的电压Vfb、DC电压输出VQut (在图1中的Vout)、在输入CS处的电压Vcs、以及在由负载电流所指示的小负载跳变在时间tlO时从电流13增加到电流14的情况下向连接至功率转换器的负载供应的电流所有信号关于时间t描绘。
[0058]在本示例中，阈值V3b，结合时间限制tsw，用于确定退出猝发模式并且进入正常模式的判据。
[0059]在图3中示出的示例中，在时间t6时，初级控制器108处于猝发模式下。猝发开启阶段201在时间t6时开始并且持续到时间t7。电压Ves指示在猝发开启阶段201期间被传送的脉冲。在时间t6时，电压Vfb达到较高阈值V2，并且在时间t7时，电压V FB达到较低阈值VI。在该时间t7时，猝发关闭阶段202开始，电压Vfb上升并且在时间t8时达到较高阈值V2。重新激活(唤醒，如上文关于图2所描述的)初级控制器108，这需要一些时间直到时间t9为止，并且导致在猝发开启阶段201被激活(即，在时间t9之后)之前、对阈值V3b的过冲，并且电压Vfb重新开始下降。
[0060]当在时间t8达到阈值V2时，触发预定时间限制tsw的起始点，这就导致了在时间til的结束点。在该时间til时，猝发模式退出阈值从阈值V3a变为阈值V3b。因此，预定时间限制tsw限定了猝发模式退出阈值改变(具体地，减少到较低值)的时间。
[0061]如图所指示的，负载电流从电流13到电流14的小跳变发生在时间tlO时。该小负载跳变发生在猝发开启阶段期间，并且导致电压Vfb的增加。因此，由于负载跳变的影响，在猝发模式中向负载传送的能量是不足够的。如上面所指示的，在时间til之后，猝发模式退出阈值从阈值V3a降到阈值V3b。增加的电压Vfb在时间tl2时达到阈值V3b。因此，在该时间tl2时，初级控制器108退出猝发模式并且进入正常模式。
[0062]通过应用正常模式，初级控制器108(经由正常模式控制109)能够通过按照灵活的方式调节开关电流的电流峰值Icspeak和开关时段t swith来控制晶体管106，以向负载传送适量(大量)的能量并且对抗不希望的DC电压输出Vait的电压降为低于电压VtxitusP
[0063]如果已经使用了阈值V3a而非阈值V3b，那么猝发模式会在时间tl2’时退出，这会引起更大的电压下冲VaitusP这会要求更强的补偿对策，这些补偿对策可以影响补偿网络的尺寸设计，以确保在负载范围内的合适的环路稳定性。
[0064]如果电压Vfb降为低于预定阈值(未示出)，例如，低于阈值VI，可以退出正常模式并且可以重新进入猝发模式。在这种情况下，在重新启动猝发模式时，可以重新激活更高的猝发模式退出阈值V3a。
[0065]因此，可以将第二阈值V3b用作在更早的阶段中退出猝发模式并且进入正常模式的附加判据，以便有效地避免DC电压输出Vtxit经历高下冲。在当小负载跳变发生在尤其接近从猝发模式退出至正常模式的情况下，即，当猝发模式接近向负载提供足够能量的它的能力时，这尤其有益。
[0066]作为示例，可以使用附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)，其中可以(例如，独立地)例如为每个附加退出阈值Mi设置预定时间限制tSWM。就这点而言，退出阈值V3^以建立预定义曲线，例如，依照指数函数的图形或者由指数函数限定。
[0067]图4示出了示例性逻辑，其可以用于猝发模式控制110内以确定指示从猝发模式转变为正常模式的信号401。
[0068]如图1所指示的，初级控制器108的输入FB被馈送至猝发模式控制110并且进一步被馈送至节点402。节点402连接至电容器403的正输入，电容器403的负输入供应有阈值V3a。节点402也连接至电容器404的正输入，电容器404的负输入供应有阈值V3b。节点402进一步连接至电容器405的正输入，电容器405的负输入供应有阈值V2。
[0069]电容器403的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈值V3a的电压。电容器403的输出连接至OR门408的第一输入。
[0070]电容器404的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈 值V3b的电压。电容器404的输出连接至AND门407的第一输入。
[0071]电容器405的输出指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb达到或者超过阈值V2的电压。电容器405的输出连接至单元406，该单元406在其输出处指示(例如，经由逻辑“I”)，电压Vfb已经达到或者超过阈值V2的电压达至少时间t smo单元406的输出连接至AND门407的第二输入。
[0072]AND门407的输出连接至OR门408的第二输入。OR门408的输出提供信号401。
[0073]因此，如果信号401指示逻辑“1”，那么猝发模式结束并且进入正常模式。这发生在:
[0074]——如果电压Vfb达到或者超过阈值V3a ；
[0075]—一或者如果电压Vfb达到或者超过阈值V3b并且已经超过阈值V2至少时间t SWQ。
[0076]在使用了附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)的情况下，可以经由与单元406相似的多个单元来设置单独的时间限制tSWM。时间偏移可以基于已经达到阈值V2或者已经达到任何上述阈值V3h的时间。尤其指出，可以按照递减序列布置退出阈值V3i，即，每个随后的阈值V3i+1都可以指示与实际的阈值V3i相比更小的电压。基于为每个退出阈值V3i单独设置的时间偏移，可以实施各种图形或者曲线。
[0077]在本文中建议的示例可以是具体基于以下解决方案中的至少一种解决方案。具体地，可以利用以下特征的组合，以便达到所需的结果。可以将方法的特征与器件、设备或者系统的任何一个或多个特征进行组合，反之亦然。
[0078]建议了操作一种电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括:
[0079]接收反馈?目号，以及
[0080]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0081]如果反馈?目号超过第一阈值
[0082]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0083]—一其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0084]根据图2和图3，第一阈值可以对应于阈值V3a，第二阈值可以对应于阈值V2，以及第三阈值可以对应于V3b。
[0085]控制单元可以称为初级控制器。反馈信号可以从变压器的次级侧经由DC隔离单元，例如光耦合器，来提供
[0086]晶体管可以包括至少一个电子开关元件，例如，双极型晶体管、MOSFET、IGBT等。
[0087]在一个实施例中，反馈信号指示通过变压器的初级侧的电流。
[0088]在一个实施例中，反馈信号涉及由负载从变压器的次级侧汲取的功率。
[0089]在一个实施例中，第二阈值对应于基本上确定了猝发模式的两点稳压的范围的上限。
[0090]当在猝发模式下时，控制单元可以在两个阈值(较低阈值与较高阈值)之间运行，其中较高阈值由第二阈值确定。猝发模式包括其中在变压器中无脉冲生成的时期。在该关闭阶段期间，反馈信号从两个阈值的较低阈值变为(基本上)较高阈值。由于控制单元可能必须重新激活这一事实，所以反馈信号可以略微超过较高阈值。
[0091]在一个实施例中，如果反馈信号降至低于第四阈值，那么结束正常模式并且重新进入猝发模式，其中第四阈值对应于或者低于基本上确定了两点稳压的范围的下限。
[0092]在一个实施例中，通过关于时间的预定函数来定义第一阈值和第三阈值。
[0093]因此，关于时间设置第一和第三阈值，可以对应于可以通过预定函数(例如，指数函数)来确定的图表的曲线。就这点而言，可以设置附加阈值，该附加阈值可以限定用于退出猝发模式以及用于进入正常模式的条件。
[0094]在实施例中，该方法进一步包括:
[0095]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0096]一一如果反馈信号超过第二阈值达至少第二时间量并且如果反馈信号超过第五阈值，
[0097]一一其中第三阈值大于第五阈值。
[0098]因此，可以使用多种条件来确定是否退出猝发模式并且进入正常模式。
[0099]作为示例，可以使用附加退出阈值V3i(i = 1、…、η)，其中可以(例如，独立地)例如为每个附加退出阈值Mi设置预定时间限制tSWM。就这点而言，退出阈值V3^以是预定义曲线的部分，例如，依照指数函数的图形或者由指数函数定义。
[0100]同样，提供了一种器件，该器件包括:
[0101]——变压器，
[0102]——控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0103]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0104]一一其中控制单元被配置用于
[0105]——接收反馈信号，
[0106]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0107]——如果反馈信号超过第一阈值
[0108]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0109]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0110]在一个实施例中，器件是开关模式电源。
[0111]在一个实施例中，控制单元布置在单个的芯片或者裸片上。
[0112]在一个实施例中，控制单元是单个集成器件。
[0113]在一个实施例中，控制器耦合至DC隔离单元以便接收基于从变压器的次级侧汲取的电流的反馈信号。
[0114]在一个实施例中，DC隔离单元是光耦合器。
[0115]在一个实施例中，控制单元被配置用于
[0116]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0117]一一如果反馈信号超过第二阈值达至少第二时间量，并且如果反馈信号超过第五阈值，
[0118]一一其中第三阈值大于第五阈值。
[0119]建议了一种器件，该器件包括:
[0120]——变压器，
[0121]——控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管，
[0122]——用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，
[0123]——其中控制单元包括:
[0124]一一用于接收反馈信号的装置，
[0125]一一用于基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置:
[0126]一一如果反馈信号超过第一阈值
[0127]—一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0128]其中第三阈值大于第二阈值以及第一阈值大于第三阈值。
[0129]建议了一种可以直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行以下步骤的软件代码部分:
[0130]——接收反馈信号，以及
[0131]一一基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式:
[0132]如果反馈?目号超过第一阈值
[0133]一一或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，
[0134]一一其中第三阈值大于第二阈值，并且第一阈值大于第三阈值。
[0135]在一个或者多个示例中，在本文中描述的功能可以至少部分地在硬件中实施，诸如具体的硬件部件或者处理器。更一般而言，这些技术可以在硬件、处理器、软件、固件、或者上述的任意组合中实施。如果在软件中实施，那么功能可以作为一个或者多个指令或者代码存储在计算机可读媒介上或者通过计算机可读媒介传送并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒介可以包括计算机可读储存媒介，该计算机可读媒介对应于有形媒介，诸如，数据储存媒介；或者通信媒介，包括例如根据通信协议，促进计算机程序从一个地方传送至另一地方的任何媒介。这样，计算机可读媒介大体上可以对应于(I)非易失性的有形计算机可读储存媒介或者(2)通信媒介诸如信号或者载波。数据储存媒介可以是可以被 一个或者多个计算机或者一个或者多个处理器存取以获取用于实施在本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒介。计算机程序产品可以包括计算机可读媒介。
[0136]举例说明，但是不限制性的，这类计算机可读储存媒介可以包括RAM、ROM、EEPROM、⑶-COM或者其他光盘存储、磁盘存储器、或者其他磁储存器件、闪速存储器、或者可以用于按照指令或者数据结构的形式来储存并且可以通过计算机存取所需程序代码的任何其他媒介。同样，任何连接都合适地称为计算机可读媒介，即，计算机可读传输媒介。例如，如果通过使用同轴电缆、纤维光缆、双绞线、数字用户线路(DSL)、或者无线技术(诸如，红外、无线和微波)，来从网页、服务器或者其他远程数据源传送指令，那么同轴电缆、纤维光缆、双绞线、DSL、或者无线技术(诸如，红外、无线和微波)均包括在媒介的定义中。然而，应该理解，计算机可读储存媒介和数据储存媒介不包括连接、载波、信号或者其他瞬时媒介，而是指非瞬时的、有形的储存媒介。在本文中使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字化通用光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁学地再现数据，而光盘则利用激光来光学地再现数据。以上各项的组合也应该包括在计算机可读媒介的范围内。
[0137]指令可以由一个或者多个处理器，诸如，一个或者多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或者其他等同的集成或者离散的逻辑电路，来执行。因此，在本文中使用的术语“处理器”可以指任何前述结构或者适用于实施在本文中描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面中，在本文中描述的功能可以在配置用于编码和解码的专用的硬件和/或软件模块内提供，或者并入在组合编解码器中。同样，这些技术可以完全地在一个或者多个电路或者逻辑元件中实施。
[0138]本公开的技术可以在多种器件或者设备中实施，包括无线手机、集成电路(1C)、或者IC组(set)(例如，芯片组)。在本公开中描述了各种部件、模块或者单元来强调被配置用于执行所公开的技术的器件的各个功能方面，但是并不一定要求通过不同的硬件单元实现。而是，如上面所描述的，可以将多种单元组合在单个硬件单元中，或者由结合合适的硬件和/或固件的相互操作的硬件单元的集合(包括如上面所描述的一个或者多个处理器)来提供多种单元。
[0139]虽然已经对本发明的各种示例性实施例进行了公开，但是对于本领域的技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改，这些改变和修改将实现本发明的一些优点。对于本领域的技术人员而言显然的是，可以用执行相同功能的其他部件进行合适地取代。应该提醒的是，参考具体附图所阐释的特征可以与其他附图的特征组合，即使是在尚未明确提及的情况下。进一步地，本发明的方法可以通过使用适当的处理器指令来在所有软件实施方式中实现，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑的组合的混合实施方式中实现以实现相同的结果。对本发明构思的这类修改旨在由所附权利要求书涵盖。
【主权项】
1.一种操作电源的方法，所述电源包括变压器、控制通过所述变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲的控制单元，所述方法包括: 接收反馈信号，以及 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反馈信号指示通过所述变压器的所述初级侧的电流。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述反馈信号涉及由负载从所述变压器的次级侧汲取的功率。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二阈值对应于基本上确定了所述猝发模式的两点稳压的范围的上限。5.根据权利要求4所述的方法，其中如果所述反馈信号下降至低于第四阈值，则结束所述正常模式并且重新进入所述猝发模式，其中所述第四阈值对应于或者低于基本上确定了所述两点稳压的所述范围的下限。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过关于时间的预定函数来限定所述第一阈值和所述第三阈值。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 基于所述反馈信号，退出所述猝发模式并且进入所述正常模式: 如果所述反馈信号超过所述第二阈值达至少第二时间量，并且如果所述反馈信号超过第五阈值， 其中所述第三阈值大于所述第五阈值。8.一种器件，包括: 变压器， 晶体管，控制通过所述变压器的初级侧的电流， 控制单元，用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲， 其中所述控制单元被配置用于 接收反馈信号， 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。9.根据权利要求8所述的器件，其中所述器件是开关模式电源。10.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元布置在单个芯片或者裸片上。11.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元是单个集成器件。12.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元耦合至DC隔离单元以便接收所述反馈信号，所述反馈信号基于从所述变压器的次级侧汲取的电流。13.根据权利要求12所述的器件，其中所述DC隔离单元是光耦合器。14.根据权利要求8所述的器件，其中所述控制单元被配置用于 基于所述反馈信号，退出所述猝发模式并且进入所述正常模式: 如果所述反馈信号超过所述第二阈值达至少第二时间量，并且如果所述反馈信号超过所述第五阈值， 其中所述第三阈值大于所述第五阈值。15.一种器件，包括: 变压器， 晶体管，控制通过所述变压器的初级侧的电流， 控制单元，用于控制所述晶体管的切换以在所述变压器中生成电流脉冲， 其中所述控制单元包括: 用于接收反馈信号的装置， 用于基于所述反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式的装置: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。16.—种可直接加载到数字处理装置的存储器中的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行以下步骤的软件代码部分: 接收反馈信号，以及 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。17.—种包括指令的计算机可读媒介，所示指令在由一个或者多个处理器执行时使得所述一个或者多个处理器: 在接收到反馈信号时， 基于所述反馈信号，退出猝发模式并且进入正常模式: 如果所述反馈信号超过第一阈值 或者如果所述反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量，并且如果所述反馈信号超过第三阈值， 其中所述第三阈值大于所述第二阈值，并且所述第一阈值大于所述第三阈值。
【专利摘要】本发明的各个实施例涉及一种开关模式电源。本发明提供了一种操作电源的方法，该电源具有变压器、控制通过变压器的初级侧的电流的晶体管、以及用于控制晶体管的切换以在变压器中生成电流脉冲的控制单元，该方法包括：接收反馈信号；以及，如果反馈信号超过第一阈值，或者如果反馈信号超过第二阈值达至少第一时间量并且如果反馈信号超过第三阈值，则基于反馈信号退出猝发模式并且进入正常模式，其中第三阈值大于第二阈值并且第一阈值大于第三阈值。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN104901545
【申请号】CN201510093007
【发明人】M·法伦坎普, J·诺伊林格
【申请人】英飞凌科技奥地利有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】US20150249390
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