[发明专利]具有多种模式的用于高效功率控制的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路。更具体地说，本发明可被应用于用来控制电源 的设备。

背景技术

根据各种实施方式，本发明提供了各种功率控制方案来提高系统的稳 定性和性能。仅作为示例，本发明可被用于以下功率系统，该功率系统可 以选择性地基于工作条件(例如输出功率电平、功率消耗等等)工作在各 种功率模式下。应当意识到本发明具有广泛的应用。

脉宽调制(PWM)技术被广泛用于电源系统。更具体地说，PWM技 术已经用在许多稳压开关模式功率转换器设计中。稳压开关模式功率转换 器的好处尤其在于其较之线性稳压器具有更高的效率。随着节能要求和效 率规定变得更加严格，稳压开关模式功率转换器正变得愈加流行。相比之 下，线性稳压器因为其不佳的功率效率和节能能力正变得愈加不流行并且 可能丧失市场。在不远的将来，开关功率转换器有望变成电源系统的主 流。

在开关功率转换系统中，功率开关经常使用功率MOSFET、功率双极 性晶体管、IGBT或者其他类型的晶体管作为开关元件来实现。能量转移 量由功率接通和关断时间来调节。例如，PFM信号的接通和/或关断时间 是根据输出负载来控制的。在特定示例中，通过感测输出电压和/或电流并 向功率开关施加相应的控制信号来调节输出电压和/或电流。

图1是图示传统的反激式(flyback)开关功率转换系统的简化示图。 系统100包括用来控制并驱动功率MOSFET 102的PWM控制器101，功 率MOSFET 102接通和关断以控制递送给次级侧负载的功率。在次级侧感 测输出电压和电流并将其与期望的输出电压和电流基准进行比较。误差信 号被放大并被经由光耦合器反馈回初级侧的控制器。通常，TL431(例 如，用于提供隔离反馈的组件)或者类似类型的IC和PC817(例如，光 耦合器)或者类似类型的IC在次级侧被用于隔离反馈。

图2是图示另一传统反激式开关功率转换系统的简化示图。如图2所 示，系统200具有初级侧和次级侧。如图所示，感测、放大和信号转移 (例如由系统100中的光耦合器完成的)被省略，这极大地减少了系统 200的制造成本。在初级侧受控的开关功率转换系统中，输出电压被映射 到辅助绕组(AUX)。结果，可以通过监视辅助绕组(AUX)处的电压来 感测输出电压。在各种应用中，通过将AUX处的电压与期望的电压基准 进行比较来调节输出电压。更具体地说，节点201处的信号是输出电压信 号的映射。节点201处的电压的调节转化为输出电压的调节。

为了进一步进行说明初级侧调节，V_FB和V_out的关系被表示如下：

VFB=n·R2R1+R2·Vout,---(1)]]>

其中n是辅助绕组对次级绕组的比率。

设置k=R1+R2n·R2,]]>V_out被表示如下：