[实用新型]电源转换器电路

说明书

要求本国优先权

本申请要求Ajay Karthik HARI和Bryan MCCOY发明，并于2016年3月29日提交的名称为“LIGHT LOAD OPERATION OF HIGH FREQUENCY POWER CONVERTER”(高频电源转换器的轻负载操作)的美国临时申请No.62/314,709的权益，且该申请以引用方式并入本文，并且据此要求其对共同主题的优先权。

技术领域

本实用新型整体涉及半导体器件，并且更具体地讲涉及电源转换器电路。

背景技术

半导体器件在现代电子产品中很常见。电子部件中半导体器件的数量和密度各不相同。半导体器件可执行多种多样的功能，诸如模数信号处理、传感器、电磁信号的发送和接收、电子器件控制、功率管理以及音频/视频信号处理。分立半导体器件通常包含一种类型的电子部件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、整流器、晶闸管以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包括数百至数百万的电子部件。集成半导体器件的例子包括微控制器、专用集成电路(ASIC)、功率转换、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。

电源转换电路将输入电压(AC或DC)转换至第二经调节的直流(DC)输出电压。经调节的DC输出电压通常具有不同于输入电压的值。电源转换电路用于以DC工作电压运行的任何电子装置，所述DC工作电压的功率来源于交流(AC)源。例如，插入至AC壁式插座中的电视机使用电源转换器来将AC电源转换成用于电视机中的电子和半导体部件的DC工作电势。电源转换电路也通常用于对移动装置(例如，手机和笔记本电脑)的电池进行充电。

电源转换器可以按许多构造实施。例如，固定频率反激、准谐振反激和有源钳位反激是电源转换器电路的几种类型。监管机构对电源转换器待机功率和轻负载效率设立了要求。许多电源转换器在正常负载或重负载期间在固定开关频率下工作。随着负载下降至低于预定阈值，开关频率以受控方式(即，频率折返模式)降低，以减小开关损耗并改善电源转换器的整体效率。在折返期间，在一个工作模式中，冻结初级电感器电流并且改变频率以实现输出电压调节(被称为脉冲频率调制(PFM))。此外，在折返期间，存在最小频率钳位，通常为约25kHz，以避免电源转换器在可听频率范围内工作。

例如，在固定的初级电感器电流处在PFM模式中以及频率钳位在25kHz的情况下，由处在不连续导电模式(DCM)中的反激电源转换器传送功率，每个循环是固定的。固定功率传送(FPD)点通常被设计成小于最大功率的10％。如果负载继续减小，那么电源转换器进入工作的跳跃模式以维持调节。跳跃周期在待机/接近待机条件中是必要的以消耗功率几十毫瓦范围中的并且符合各种规定。FPD点的选择对于电源转换器设计来说是重要的。如果FPD点过高，那么跳跃模式在高负载下激活，从而可能导致可听噪音。如果FPD点过低，那么跳跃模式可能不激活并且无法实现目标待机功率消耗。对于被设计成在宽频率范围内操作的ACF或标准反激功率控制器来说，轻负载下和FPD进入点处的低功率消耗可能由于开关频率范围内的变化的初级电感而难以实现。

图1示出了初级磁化电感变化对开关频率的曲线图。被示为线10的初级电感随着开关频率的增大非线性地降低。图2示出了电源转换器的被示为线20的输出功率，假定在固定频率下为固定初级电流，则所述输出功率随着初级电感的增大而增大。因此，在期望的工作频率下传送的输出功率根据初级磁化电感而变化，所述初级磁化电感随着工作频率变化。如果峰值初级电流在跨脉宽调制(PWM)控制器的所有可能操作频率的折返期间是固定的，那么跳跃模式将不激活或无法满足机构对待机功率的要求，或者在较重负载下控制器将保持在跳跃模式中伴随可听噪音。能量传送的偏差可造成频率折返模式方面的问题并且对于客户选择的初级电感而言可产生可听噪音。

实用新型内容

本实用新型解决的一个技术问题是电源转换器电路在潜在电感值范围上提供固定的输出功率。