[发明专利]用于功率变换器的开/关控制的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2008年4月7日、申请号为200810100388.7、申请人为电力集成公司、发明名称为“用于功率变换器的开/关控制的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求2007年4月6日提交的题为“Method and Apparatus For On/Off Control of A Power Converter”的美国临时申请号60/922,126的优先权。

技术领域

本发明一般涉及开关功率变换器（switching power converter），并且更具体地，本发明涉及一种调节开关功率变换器的输出的技术。

背景技术

诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑等很多电气设备都由相对低压的直流电源供电。因为功率一般作为高压交流功率通过墙壁插座传送，所以需要一种通常称之为功率变换器的设备以将高压交流功率转换成低压直流功率。低压直流功率可以由功率变换器直接提供给设备，或者其可以被用于对可再充电电池充电，再由该电池提供能量给设备，但是一旦储存的能量耗尽就需要充电。典型地，用包括功率变换器的电池充电器为电池充电，该功率变换器符合电池所要求的恒流恒压要求。在工作中，功率变换器可以使用控制器调节传送给诸如电池之类的电气设备的输出功率，该电气设备通常被称为负载。更具体地，控制器可以与传感器耦合，该传感器可以提供功率变换器的输出的反馈信息，以便调节传送给负载的功率。控制器响应于来自传感器的反馈信息，通过控制功率开关的导通和关断调节给负载的功率，以从诸如输电线的输入功率源向输出传输能量脉冲。

可以使用的功率变换器的一个特定类型是驰返（flyback）功率变换器。在驰返功率变换器中，能量传输元件将功率变换器的输入与功率变换器的输出分开。能量传输元件通常提供防止直流在输入和输出之间流动的隔离。在不需要隔离的应用中，输入和输出可以共用允许直流在输入和输出之间流动的公共返回端子。开关功率变换器通过周期性地切换功率开关一个或多个开关周期（switching cycle）来产生输出。调节开关功率变换器输出的开/关控制技术是在特定的开关周期内使能（enable）或禁用（disable）功率开关的导通的技术。当被使能时，功率开关可以在开关周期内传导电流。当被禁用时，在开关周期的整个持续期间都不能导通。

限流开/关控制（current limited on/off control）指的是在使能的开关周期内当开关中的电流达到电流极限（current limit）则终止功率开关的传导（conduction）。当传导被使能时，功率开关可以在开关周期内传导直至功率开关中的电流达到电流极限或者直至传导时间达到最大值。

在功率变换器中实施开/关控制技术的装置通常称为开/关控制器。典型的开/关控制器在每个开关周期通过在前一个开关周期的末端感测功率变换器的输出决定是否使能或禁用功率开关的传导。控制器也可以设置开关的电流极限以在每个开关周期中控制传送到输出的能量。通过在给定周期中控制传送到输出的能量，可以影响输出，从而影响是否在随后的开关周期中使能或禁用功率开关的传导。开/关控制在要求诸如简单、低成本、快速的暂态响应、和空载时的低功率损耗之类的特征的特殊组合的很多应用中相对其它可选方案具有优势。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种功率变换器控制器电路，包括反馈采样电路，其耦合至功率变换器的输出以在使能的开关周期期间产生反馈信号采样；和耦合至反馈采样电路的开关传导控制电路，该开关传导控制电路包括开关传导使能电路，其耦合以响应于反馈信号采样在开关周期期间使能或禁用功率开关的传导，以及开关传导安排电路，其耦合以响应于来自当前开关周期和一个或多个过去开关周期的反馈信号采样确定数量变化的未来使能和禁用的开关周期。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率变换器，包括耦合在功率变换器输入和功率变换器输出之间的能量传输元件；耦合至能量传输元件和功率变换器的输入的功率开关；耦合至功率变换器的输出的反馈采样电路，以在使能的开关周期期间产生反馈信号采样；以及耦合至反馈采样电路的开关传导控制电路，该开关传导控制电路包括开关传导使能电路，其耦合以响应于反馈信号采样在开关周期期间使能或禁用功率开关的传导，以及开关传导安排电路，其耦合以响应于来自当前开关周期和一个或多个过去开关周期的反馈信号采样确定数量变化的未来使能和禁用的开关周期。