[发明专利]用于提供对电源调节器的开关的系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明可以适用于用于开关模式电源的控制器。根据多个实施例，本发明提供了利用不同类型的晶体管实现的集成电源开关。仅仅作为示例，本发明可以被用在开关模式电源变换系统中，所述开关模式电源变换系统包括离线逆向变换器和正向变换器等。然而应该认识到本发明具有更加广泛的可应用性。

背景技术

电源变换器被广泛应用于多种应用中，例如向便携式消费类电子设备提供电力。电源变换器可以将电源从一种形式转换到另一种形式。作为示例，电源被从交流(AC)变换成直流(DC)、从DC变换成AC、从AC变换成AC或者从DC变换成DC。此外，电源变换器可以将电源从一个电平转换到另一个电平。

在过去，已经开发了多种类型的电源变换器。例如，传统上线性调节器被用于电源变换器。线性调节器是基于工作在其“线性区域”中的有源器件(例如双极结晶体管、场效应晶体管或真空管)或工作在其击穿区域的无源器件(例如齐纳二极管)的电压调节器。调节器件被制成起到如同可变电阻器的作用。尽管线性调节器已经被使用了许多年，但是它们的功率效率经常不适用于便携式电子设备。例如，由于低功率效率，所以线性调节器经常浪费大量能量并且对于便携式设备产生过多热量。

随着集成电路的出现，开关模式电源已被发明并被用于多种应用。开关模式电源典型地是利用开关调节器实现的，开关调节器是用来快速开关负载电流以便稳定输出电压的内部控制电路。对于某些应用，开关模式电源使用脉宽调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM)机制。这些机制通常是利用包括多种保护组件的开关模式控制器来实现的。

在开关电源变换系统中，多种类型的晶体管被用来实现电源开关元件。例如，已经使用了功率MOSFET、功率双极晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或者其它类型的晶体管。通常，电源开关元件由PWM、PFM或其它类型的控制信号控制，并且基于来自输出的反馈而被调节。例如，逆向配置被用来实现反馈系统。输出电压和/或电流是通过取样输出电压或电流并且将对应的控制信号应用于电源开关元件而被调整的。

图1是利用PWM反馈配置实现的简化的传统开关模式变换器。此图仅仅是示例，其不应不必要地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员将认识到很多变化、替代和修改形式。开关模式变换器100包括OCP比较器110、PWM控制器组件120、栅极驱动器130、电源开关140、电阻器150、152、154和156、以及初级绕组160。例如，OCP比较器110、PWM控制器组件120和栅极驱动器130是用于PWM控制的芯片180的部件。当初级绕组的电流大于极限水平时，PWM控制器组件120断开电源开关140并且关掉开关模式电源变换器100。

在工作期间，PWM控制器组件120被用来控制和驱动电源开关140，电源开关140接通和断开以控制输送到次级侧中的负载的功率。例如，电源开关140是功率MOSFET。通常，单独的PWM控制器模块和功率MOSFET被广泛使用。

如上所述，诸如图1中所示的传统开关模式变换器的开关调节器具有胜过线性调节器的多种优点。然而，对于多种应用，传统开关模式变换器通常不适合。例如，开关调节器典型地更为复杂并且更加昂贵，它们的开关电流如果没有被小心抑制的话，可能产生噪声问题，并且简单的设计可能具有较差的功率因数。

因此，期望提出一种用于开关电源变换系统的改进系统与方法。

发明内容

本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明可以适用于用于开关模式电源的控制器。根据多个实施例，本发明提供了利用不同类型的晶体管实现的集成电源开关。仅仅作为示例，本发明可以被用在开关模式电源变换系统中，所述开关模式电源变换系统包括离线逆向变换器和正向变换器等。然而应该认识到本发明具有更加广泛的可应用性。

根据实施例，本发明提供了一种用于提供开关的系统。该系统包括第一电压源，被配置为提供第一电压。该系统还包括第二电压源，被配置为提供第二电压。根据该实施例，第二电压不依赖于第一电压。该系统还包括控制器组件，控制器组件电耦合到第一电压源。例如，控制器组件被配置为接收至少第一输入信号并且提供至少第一输出信号。此外，该系统包括栅极驱动器组件，栅极驱动器组件电耦合到第二电压源。栅极驱动器组件被配置为接收至少第一输出信号并且响应于至少第二电压和第一输出信号而产生第二输出信号。此外，该系统包括开关，所述开关被配置为接收第二输出信号以及响应于第二输出信号在第一状态和第二状态之间改变。