[发明专利]具有可变采样发生器的控制器

说明书

用于开关模式功率转换器中的控制器，所述控制器包括比较器，该比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的输出感测信号与目标值进行比较。更新时钟发生器被耦合以响应于所述输出感测信号生成具有时钟频率的时钟信号。请求控制器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成具有请求频率的请求信号，从而控制所述开关模式功率转换器的功率开关的运行状态。所述请求控制器更新所述请求信号的所述请求频率的速度响应于所述时钟信号的所述时钟频率。

技术领域

本发明总体涉及功率转换器，更具体地涉及开关模式功率转换器。

背景技术

电子设备使用电力来运行。因为开关模式功率转换器具有高效率、小尺寸和轻重量，它们通常用于为当今许多电子设备供电。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)输入被转换以通过能量传递元件提供良好调节的直流(dc)输出。在运行中，利用开关来通过改变开关模式功率转换器中开关的占空比(通常是开关的导通时间与总开关周期的比率)、改变开关频率或改变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。可以通过感测和控制在闭环中的输出来实现输出调节。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，例如脉冲宽度调制(PWM)控制、脉冲频率调制(PFM)控制或开(ON)/关(OFF)控制。在一个示例中，开关模式功率转换器用于向发光二极管(LED)器件提供经调节的功率。

在设计功率转换器和控制器时，通常考虑诸如效率、尺寸、重量和成本的特性。开关模式功率转换器和控制器也可以设计成满足监管机构设定的标准。例如，对开关模式功率转换器的一个考虑因素是从电源汲取的输入电流相对于交流输入电压的波形和相位。壁式插座提供具有符合幅值、频率和谐波含量的标准的波形的ac输入电压。然而，从壁式插座汲取的电流波形的特性由功率转换器决定。ac输入电压的波形通常是正弦的，但由于开关功率转换器将其自身表现为非线性负载，因此从电源汲取的输入电流的波形可能变得失真(非正弦)和/或与ac输入电压异相。这导致配电系统中的功率损耗增加。

为减小输入电流波形相对于ac输入电压的波形和/或相位的不匹配而对输入电流波形的校正被称为功率因数校正(PFC)。功率因数可以定义为一个周期内的平均功率与均方根(rms)电压和均方根电流的乘积之比。也就是说，功率因数可以表示可用功率量与传递到负载的总功率量的比率。因此，功率因数可以具有0和1之间的值，其中单位功率因数是最佳的。如果输入电流是正弦的并且与输入电压完全同相，这对于线性负载是正确的，则功率转换器的功率因数是1，并且传递到负载的能量都不返回到电源。然而，当功率转换器使输入电流的波形失真和/或引入相对于输入电压的相移时，功率因数减少。一些监管机构制定了如下严格的标准，通常规定较高功率因数和/或输入电流的较低谐波含量。

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，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。

图1A是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和控制器的示意图。

图1B是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和初级控制器以及次级控制器的示意图。

图2是示出根据本发明的实施方案的用于图1A-1B的控制器的更新的各种运行频带的时序图。

图3是示出根据本发明的实施方案的图1A的示例控制器的示意图。

图4A是示出根据本发明的实施方案的在图3的频率和导通时间之间的示例关系的状态表。

图4B是示出根据本发明的实施方案的在图3的频率和导通时间之间的另一示例关系的状态表。

图5是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和初级控制器以及次级控制器的示意图。