[发明专利]用于向电子设备供应隔离的经调节的直流功率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及电源，并且更具体地涉及用于将以第一电平提供的离 线直流功率转换成适于向电子设备供电的第二电平的隔离的经调节的 直流功率的装置和方法。

背景技术

很多目前的电子设备是由从交流(AC)主电源得到的直流电流 (DC)来进行供电的。交流至直流转换器将交流功率转换为第一直流 电压或者电流以向设备供电。很多这些设备(例如，个人计算机和电 视)被配置为与辅助设备耦合。在一些情况下，辅助电子设备使用与 第一直流电压或者电流不同的第二直流电压或者电流来操作。在该情 况下，使用直流-直流转换器以将第一直流电压或者电流(即，离线直 流电压)转换为第二直流电压或者电流，以向辅助设备供电。

期望对第二直流电压或电流的调节和隔离，并且对第二直流电压 或电流的调节和隔离是由常规的直流-直流转换器电路来提供的。尽管 如此，常规地用定制设计的电源控制器电路和组件来实施这些直流- 直流转换器特征。具体地，常规电源控制器电路依靠光学耦合器或者 隔离信号变压器来对隔离变压器的初级和次级绕组进行隔离。两种解 决方案都包括分立电路组件并且都不适于在单片集成电路上实现。作 为结果，常规电路典型地包括多个分立组件、多个集成电路以及在某 些情况下包括混合IC以提供转换器功能。尽管这些电路很好的执行了 它们的功能，但同通常期望的情形相比它们占用了较多的空间。另外， 它们可能是复杂和昂贵的。因此，希望提供一种可以集成在单个单片 集成电路上的隔离的离线功率控制器。

发明内容

本发明的实施例提供一种电源设备，包括：与单片集成电路耦合 的变压器。所述变压器将施加于所述变压器的初级绕组上的第一直流 电压转换为在所述变压器的次级绕组处提供的第二直流电压。所述单 片集成电路包括开关调压器，所述开关调压器包括在所述单片集成电 路上的开关和开关控制器。在所述单片集成电路的第二部分上提供隔 离器。所述单片集成电路对所述第二直流信号进行调节并且将所述第 二直流信号与所述第一直流信号隔离。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：

图1是根据现有技术的常规直流-直流转换器的框图；

图2是根据本发明的实施例的直流-直流转换器的框图；

图3是根据本发明的实施例的直流至直流转换器的框图；

图4是表示根据本发明的实施例的电路的示意图；

图5是根据本发明的实施例的直流至直流转换器的框图。

具体实施方式

为了本说明书的需要，术语“直流信号”和术语“直流电压”、“直 流电流”以及“直流功率”是同义的。包括直流(DC)至直流转换器 的常规离线开关式电源(SMPS)是众所周知的。在常规离线直流-直 流转换器中，通常通过对交流(AC)电源(比如由电力线提供的电源) 进行整流和滤波来获得第一直流信号。本文中AC电源也被称作市电电 源。在隔离的直流-直流转换器中，向变压器的初级绕组提供第一直流 信号。电源开关(典型地，功率晶体管)与变压器的初级侧耦合并且 以第一公共电势(例如，地电势)为基准。通过起止初级绕组中的电 流流动的电源开关的动作在变压器的次级绕组中感生出第二直流信 号。

将反馈电路与变压器的次级绕组处的电源输出进行耦合，以对第 二直流信号进行采样，并且提供指示第二直流信号和所期望的参考直 流电平之差的反馈信号。光学耦合器将来自变压器的次级侧的反馈电 路的反馈信号与开关调压器进行耦合。开关调压器控制功率晶体管。 隔离器提供变压器的初级和次级绕组之间的隔离。

常规离线直流-直流转换器是已商用的。例如，安森美半导体在输 出处提供经调节的隔离的第二直流信号。

图1

图1示出了包括直流-直流转换器10在内的示例常规开关式电源 (SMPS)。图1的直流-直流转换器10包括变压器180，该变压器180包 括初级绕组181和次级绕组182。直流-直流转换器10还包括开关151和 开关控制器100。直流-直流转换器10还包括：与变压器180的次级绕组 182耦合的调压器300以及耦合在转换器输出195和控制器100之间的光 学耦合器200。