[发明专利]用于超低负载与空载运行下的电源调节

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求来自共同待决的于2011年11月15日递交的美国临时专利申请No.61/560,039的35U.S.C.§119(e)下的权益，该申请通过引用被整体结合于此。

技术领域

本公开内容涉及以多于一种的操作模式控制开关功率变换器，以在低负载或者空载状态下增加功率变换器的效率。

背景技术

寄托于便携式电子设备上的增加的效率要求对于在开关功率变换器中调节低负载或者空载运行下的功率产生了挑战。这些挑战包括在待机模式下几乎不消耗功率，而当设备突然接通时能够快速地输送功率。

在低负载或者空载运行下，开关功率变换器以由F_SW表示的低开关频率运行。另一方面，低开关频率使得难以满足开关功率变换器中的快速动态负载响应(DLR)的需求。这些相抵触的需求的影响在有初级侧反馈开关功率变换器的反激功率变换器的运行中可能更加明显。在初级侧反馈反激电源变换器中，初级电压负载反馈对每个周期的负载变化进行响应。为了调节每个开关周期的输出电压，通常每个开关周期对初级反馈电压进行一次采样。如果开关频率变得太低，则产生的开关周期可能会太长以致不能对连续的开关周期之间的信息进行采样，从而导致输出电压的波形失真。另一方面，开关频率的增加会导致电源消耗成比例的不期望增加。

发明内容

各实施方式包括具有调节方案的动态自适应开关电源，该调节方案改进了低负载和空载调节以在开关功率变换器中实现超低备用功率。在超低负载状态下，当深-深脉冲宽度调制(DDPWM)模式用于控制开关功率变换器时，由于对开关功率变换器的输入功率降低，通过降低用于导通或者断开功率开关的控制信号的“导通”持续时间来降低开关功率变换器的功率开关的实际导通时间，直到控制信号的“导通”持续时间达到最小值。当控制信号的“导通”持续时间达到最小值时，“导通”持续时间即使输入功率进一步降低也不再进一步降低，而是保持在最小值。相反，通过使得功率开关更为缓慢地导通(例如，如果将双极晶体管用作功率开关，则通过减小由开关驱动器所提供的基极电流，或者如果将功率MOSFET用作功率开关，则通过增加开关驱动器的导通电阻)，功率开关的实际导通时间被进一步减少。因此，开关功率变换器可以进一步减少功率开关的实际导通时间而不用将用于导通或者断开功率开关的控制信号的“导通”持续时间进一步减小到小于最小值。这允许开关功率变换器在响应于非常低的输入功率输送非常低的功率的超低负载状态下运行，而维持开关功率变换器的输出电压的适当波形，以允许对输出电压进行适当的感测和调节。

可以动态地确定用于导通或断开功率开关的控制信号的“导通”持续时间的最小值，当开关功率变换器在使用中时，在初始值和另一个增加的值之间切换。当在开关功率变换器的使用期间检测到开关功率变换器的失真的输出电压感测波形时，将用来导通或断开功率开关的控制信号的“导通”持续时间的最小值从初始值增加到增加的值，并且可设定计时器。当计时器达到预定的限制并且开关功率变换器的输出电压的波形未失真时，用来导通或断开功率开关的控制信号的“导通”持续时间的最小值被降低回到初始值。用于驱动双极晶体管的最小基极电流或用于驱动功率MOSFET的最大导通电阻值可以按照与如上所述的“导通”持续时间的最小值同样的方式进行动态调整。

在说明书中所描述的特点和优点并非全部，尤其是，结合附图和说明书，许多附加的特征和优点将对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。此外，应当指出的是，本说明书中所使用的用语主要是出于可读性和指导性的目的而被选择的，并且可能不是被选择以描述或限制创造性的技术方案。

附图说明

通过结合附图考虑如下详细描述，本公开内容的实施例的教导可以被很容易地理解。

图1是根据一个实施例的图示出开关功率变换器的电路图。

图2根据一个实施例示出了图1的开关功率变换器的运行。

图3A是根据一个实施例的图示出开关功率变换器的运行模式的图表。

图3B是根据一个实施例的图示出在低负载和空载状态下图3A的运行模式的图表。

图3C是根据一个实施例的图示出在低负载和空载状态下图3B的运行模式的图表。

图3D根据一个实施例图示了如何设置最小T_{ON_min}。

图3E根据一个实施例图示了如何设置最小R_{DS_ON_max}。

具体实施方式