[发明专利]具有频率-接通时间转换器的控制器

说明书

一种用于功率转换器的控制器包括辅控制器，该辅控制器被耦合以接收表示功率转换器的输出的反馈信号以生成请求信号。主控制器被耦合以接收请求信号以生成主驱动信号。主驱动信号被耦合以控制功率开关的切换以控制从功率转换器的输入到输出的能量传递。被包括在主控制器中的频率‑接通时间转换器被耦合以接收请求信号。频率‑接通时间转换器被耦合以响应于请求信号的周期而控制被包括在主驱动信号中的接通时间脉冲的持续时间。

技术领域

本发明总体上涉及功率转换器，并且更具体地涉及用于开关模式功率转换器的控制器。

背景技术

电子设备使用电力来运行。开关模式功率转换器由于其高效率、小尺寸和低重量而被普遍用来为当今的很多电子设备供电。传统的壁式插座提供高压交流电。在开关功率转换器中，高压交流(ac)输入通过能量传递元件被转换以提供良好调节的直流(dc)输出。在运行中，利用开关以通过改变占空比(通常是开关的接通时间与总开关周期的比率)、改变开关频率或者改变开关模式功率转换器中的开关的每单位时间的脉冲数来提供期望的输出。

开关模式功率转换器还包括控制器。输出调节可以通过感测和以闭环控制输出来实现。控制器可以接收表示输出的信号，并且控制器响应于该信号而改变一个或多个参数以将输出调节到期望的量。可以使用各种控制模式，诸如脉冲宽度调制(PWM)控制、脉冲频率调制(PFM)控制或ON/OFF控制。

在设计功率转换器和控制器时通常考虑诸如效率、尺寸、重量和成本等属性。开关模式功率转换器和控制器也可以被设计为满足由监管机构设置的标准。例如，壁式插座提供ac电压，该ac电压具有符合幅度、频率和谐波含量标准的波形。然而，从壁式插座汲取的电流波形的特性由接收该ac电压的功率转换器确定。监管机构和/或电力公司可以对总谐波含量(通常用THD或总谐波失真表示)或ac电流的特定频率分量的大小设置限制，和/或限制实功率(real power，有功功率)与从壁式插座汲取的视在功率的比率(称为功率因数)。功率因数、总谐波失真(THD)和频谱含量可以用作量度以确定功率转换器是否满足监管机构设置的标准。如果从壁式插座汲取的电流波形与电压波形形状匹配(对于线性负载是如此)，则功率因数将是单位一。此外，如果波形是正弦曲线的，则将没有谐波，这表示没有频谱含量并且THD将为0％。在现实世界中，由于开关模式转换器呈现给壁式插座的负载的非线性特性，功率因数通常小于1，并且通常存在一些各种谐波频率下的含量，从而导致非零THD。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施方案，其中相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分，除非另有说明。

图1A是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器的控制器和功率转换器的实施例的示意图。

图1B是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器的控制器和功率转换器的另一实施例的示意图。

图2是示出根据本公开内容的实施方案的图1A或1B的频率-接通时间转换器的实施例的示意图。

图3是示出根据本公开内容的实施方案的来自图2的各种示例波形的时序图。

图4A是示出根据本公开内容的实施方案的图2和3的各种示例请求信号和所得到的第一电压的时序图。

图4B是示出根据本公开内容的实施方案的图2和3的各种示例第三电压和所得到的驱动信号的另一时序图。

图5是示出根据本公开内容的实施方案的图1A-2的请求信号的频率与驱动信号的接通时间之间的示例关系的曲线图。

在附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。技术人员将理解，附图中的要素是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改进对本发明的各实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但众所周知的元件，以便于较少受妨碍地查看本发明的这些各实施方案。