[发明专利]分数谷值切换控制器

说明书

一种功率转换器控制器，包括分数谷值控制器，所述分数谷值控制器被配置成确定主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数量，所述目标谷值数量对应于所述主开关的期望断开时间，所述分数谷值控制器在两个或更多个调制后的断开时间之间调制所述主开关的断开时间。所述目标谷值数量对应于所述主开关的所述漏极节点处的所述谐振波形的非整数谷值数量。所述主开关的所述调制后的断开时间中的每一个对应于整数谷值数量，并且所述主开关的所述两个或多个调制后的断开时间具有对应于所述期望断开时间的平均值。

相关申请

本申请要求于2019年2月7日提交并且标题为“Fractional Valley SwitchingController”的美国非临时专利申请号16/269,931的权益，该美国非临时专利申请要求2018年2月14日提交并且标题为“Fractional Valley Switching Controller”的美国临时专利申请号62/630,639的权益，并且与2018年6月27日提交并且标题为“Switch-ModePower Supply Controller”的美国专利申请号16/020,496有关；所有这些申请据此出于所有目的通过引用的方式整体并入本文。

背景技术

开关模式电源(SMPS)(“功率转换器”)广泛用于消费、工业和医疗应用中，以提供调节良好的功率，同时保持高功率处理效率、严格的输出电压调节以及减少的传导和辐射电磁干扰(EMI)。

为了满足这些相互矛盾的目标，最先进的功率转换器(反激转换器、正激转换器、升压转换器、降压转换器等)通常采用准谐振控制方法。准谐振控制方法在功率转换器的一个或多个半导体开关的漏极处感应出具有正弦电压振荡的谐振波形。通过及时的控制动作，在漏极电压最小(即，谷值切换)的时刻接通半导体开关，从而使半导体切换损耗和漏极-源极dv/dt斜率最小，从而提高功率处理效率并减少电磁干扰(EMI)。

为了在功率转换器的整个操作范围内保持这些益处，通常需要以最小化传导损耗和切换损耗(它们通常彼此成反比)之和的方式在谐振波形的谷值之间“跳跃”。通常，通过引入大的谷值跳跃滞后约束来部分地解决此问题。此外，如果存在频繁和/或重复的低频模式转变，则功率转换器的磁性和/或电容元件可能会生成可听噪声。

通常，通过引入大的谷值跳跃磁滞约束来部分解决此问题。然而，此类方法会对功率处理效率产生负面影响，并且消除了更频繁的谷值跳跃带来的任何潜在的扩频益处。另外，由于此类谷值模式转变，仍然会引入大的输出电压扰动。

发明内容

本文描述的一些实施例提供了一种功率转换器控制器，其包括分数谷值控制器，所述分数谷值控制器被配置成确定主开关的漏极节点处的谐振波形的目标谷值数量，所述目标谷值数量对应于所述主开关的期望断开时间，所述分数谷值控制器在两个或更多个调制后的断开时间之间调制所述主开关的断开时间。所述目标谷值数量对应于所述主开关的所述漏极节点处的所述谐振波形的非整数谷值数量。所述主开关的所述调制后的断开时间中的每一个对应于整数谷值数量。

所述主开关的所述两个或更多个调制后的断开时间具有对应于所述期望断开时间的平均值。

本文描述的一些实施例提供了一种功率转换器，其包括变压器，所述变压器具有被配置成接收输入电压的初级绕组和被配置成向负载提供输出电压的次级绕组。主开关耦合到所述初级绕组并且被配置成控制通过所述初级绕组的电流以生成所述输出电压。所述主开关的漏极节点处的谐振波形包括在所述主开关的断开时间期间的一个或多个谷值。所述功率转换器包括被配置成控制所述主开关的初级侧控制器。所述初级侧控制器包括分数谷值控制器，其被配置成控制所述主开关的所述断开时间。所述分数谷值控制器被配置成确定与所述主开关的期望断开时间相对应的目标谷值数量，所述目标谷值数量对应于非整数谷值数量。所述分数谷值控制器被配置成在两个或更多个调制后的断开时间之间调制所述主开关的所述断开时间，所述主开关的所述调制后的断开时间中的每一个对应于所述谐振波形的相应整数谷值数量，并且所述主开关的所述两个或更多个调制后的断开时间具有对应于所述期望断开时间的平均值。