專利名稱：用于開關模式電源的反饋通信技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種開關模式電源、 一種開關模式電源的操作方法，一 種用于對開關模式電源進行開關操作的控制器、以及一種在不同操作模式 之間進行切換的通信技術。
背景技術：
開關模式電源(SMPS)被廣泛用于在諸如電視機、獨立式電源適配器 等的應用中提供電壓。這些應用通常工作在多種模式下，每種模式在向電 源施加不同負載時激活。例如，當電視機保持被供電，但功能簡化并且能 耗降低時，通常采用待機模式。在這種模式中，電視機不輸出圖像或聲音， 不過某些電路保持活動狀態(tài)，從而能檢測來自相關遙控裝置的輸入。當工作在這種待機模式下時，SMPS和應用的相對能耗較低。然而， 在該模式下，應用趨于工作更長時間，因而需要降低當工作在低功率模式 下時的功耗。圖1中示出了已知SMPS電路的一個示例11。該電路包括兩個輸入端 10a、 10b，變壓器12和兩個輸出端14a、 14b。輸入的A. C.電壓通過整流 器16轉(zhuǎn)換成D. C.電壓，并通過電容17進行平滑。M0SFET 18的柵極電壓 受到所連接的控制器IC15的脈寬調(diào)制(PWM)控制，在本例中，控制器IC 為可從菲利浦半導體公司獲得的TEA 1507， M0SFET 18調(diào)節(jié)流過變壓器 12的初級線圈的電流。負載與連接在變壓器12的次級線圈上的兩個輸出 端14a、 14b相連。輸出功率由流過初級線圈、受M0SFET 18調(diào)節(jié)的電流的高頻開關操 作來決定。每單位時間開關操作的平均次數(shù)和每個開關操作中流入晶體管 18中的電流一起決定了傳送給負載的平均功率。為了將電源調(diào)節(jié)為所需的輸出(輸出電壓和/或電流)，采用反饋操作把例如變壓器12的次級側(cè)上的輸出電壓傳遞給初級側(cè)上的控制器IC 15。 為安全起見，使SMPS電路11的輸出相對于通常與電源輸電網(wǎng)(mains grid)連接的輸入浮動。為此，需要變壓器12的初級側(cè)與次級側(cè)之間的 電隔離，并且使用光耦合器20來實現(xiàn)。其包括LED和光電晶體管。流過 LED的電流(I^)與輸出端14a、 14b上的電壓成正比，從而決定了其亮度。 通過光電晶體管來檢測LED輸出的光，然后，光電晶體管將信號發(fā)送給控 制器IC 15的Ctrl輸入3。這樣，由控制器IC 15相應地調(diào)節(jié)流過變壓 器12的初級線圈的電流。
當負載較小時，可使SMPS 11工作在低功率模式以節(jié)省功率。 一種 已知方法是提供'突發(fā)模式'，其中，M0SFET18的周期性開關被中斷，以 便減少其開關操作的次數(shù)。因而，在'突發(fā)模式'下，開關周期包括由完 全沒有供電脈沖的時段所分隔的高頻供電脈沖的突發(fā)。在下面更詳細描述 的菲利浦半導體公司于2000年12月5日出版的文獻"Data Sheet TEA 1507"中披露了這一技術，并且可由圖2中所示的電路來實現(xiàn)。
圖2示出了己知的SMPS電路11 ，其示出了基本突發(fā)模式配置中的設 置，并包括與圖l等效的具有相同附圖標記的特征。除了圖1中電路的特 征之外，為了提供突發(fā)模式能力，變壓器12的次級側(cè)包括位于線性穩(wěn)壓 器24之前、并聯(lián)在變壓器12的次級側(cè)的緩沖電容器CSTAB。電流脈沖發(fā)生 器22與線性穩(wěn)壓器24的輸入之前處于電壓V，的節(jié)點X連接，并對晶體 管26進行開關操作，晶體管26控制電流從同一節(jié)點X流過光耦合器20。
突發(fā)模式是一種用于將待機時的功耗減小到iw以下的周期性操作模 式。在突發(fā)模式期間，控制器IC15僅在很短時間內(nèi)是活動的(向M0SFET 18產(chǎn)生柵極脈沖)，在更長時間是非活動的，以等待下一突發(fā)周期。在活 動時段中，能量(功率)被傳遞給變壓器12的次級側(cè)，并存儲到線性穩(wěn)壓 器24之前的緩沖電容器CsTAB中，如下所述。在非活動時段期間，負載(例 如，未示出的微處理器)使該緩沖電容器CsTAB放電。在該模式中，控制器 15采用所謂的"安全重啟模式"。
為了更詳細地描述突發(fā)模式中的一個開關周期(此處稱作"突發(fā)周 期")，定義三個時間間隔
.tl柵極驅(qū)動活動時Vo;的放電 t2柵極驅(qū)動非活動時Vcx的放電
-t3柵極驅(qū)動非活動時Va的充電
正如本領域技術人員所知，Vo:是控制器IC 15的供電電壓，并且輸
送給其管腳l，以開啟和切斷控制器IC。當Vcc等于開始電壓V^t時，控 制器工C 15開啟。電容器Cv。。連接在管腳1與地之間，當控制器IC的供
電電壓被切斷時，該電容器線性放電，從而管腳1的供電電壓Vcc保持線
性地減小。根據(jù)所謂的安全重啟模式，當該供電電壓達到被稱作"欠壓鎖
定(under voltage lock out)"電壓V,的閾值時，控制器IC 15切斷。 圖3示出了在這三個時間間隔tl， t2和t3期間的突發(fā)模式的波形。
在第一時間間隔tl期間，控制器IC 15向做高頻開關操作的MOSFET 18產(chǎn)生柵極脈沖，從而將能量從變壓器12的初級側(cè)傳遞到次級側(cè)，導致 線性穩(wěn)壓器24之前的輸出電壓(VsTAB)斜向上。當足夠多的能量被存儲到電 容器CsTAB中時，控制器IC 15將按照如下方式被切斷。
在時間間隔tl期間，通過電流脈沖發(fā)生器22對其相關的晶體管26 進行開關操作，使電流I，流入光耦合器20中，在變壓器12的次級側(cè)產(chǎn) 生電流脈沖。脈沖經(jīng)由光耦合器20傳遞到初級側(cè)，并且幅值隨緩沖電容 器CsTAB的充電而增大，如圖3中所示。當初級側(cè)的電流脈沖達到控制器 15的Ctrl管腳(IC管腳3)的16mA閾值時，控制器15將使輸出驅(qū)動器(IC 管腳6)失效(安全重啟模式)。由于光耦合器20的電流傳遞率(CTR)的較 大改變，將電阻R1串聯(lián)設置，以限制進入Ctrl管腳的電流。同時，Vcc
電容器Cvo;放電，不過在該時間間隔期間仍處于欠壓鎖定電壓V,。之上(參
見圖4)。
在第二時間間隔t2期間，Vcc電容器Cvcc被放電到V,。。因緩沖電容 器Csm放電，輸出電壓(V，)將取決于負載而減小。
當電容器Vcx的供電電壓達到欠壓鎖定電壓V,。，并且控制器IC 15 被切斷時，第三間隔t3開始。然后，內(nèi)部電流源(未示出)為Vcx電容器
Ux充電。
一旦V"電容器CVCX被充電到啟動電壓電平Vstart，則控制器IC 15
被開啟，驅(qū)動器(IC管腳6)被激活，并開始新的突發(fā)周期。
參照圖3，可以看出，在突發(fā)模式脈沖之間(時間間隔t2與t3期間) 存在一個'死時期(dead period)'，用線X-X示出。如果在該時段期間向SMPS11的輸出施加負載(例如，如果應用從待機切換為開啟)，則緩沖
電容器CsTAB必須泄放，以保持輸出電壓。因此，在常規(guī)設置中，電容器
CsTAB必須相對較大，例如為4700pF，其會占據(jù)寶貴的電路板空間，從而增
大設備的尺寸，并且相對昂貴。
需要提供一種改進的SMPS，其在突發(fā)操作模式等的開關周期期間的 任何時間點對負載的改變都不敏感，無需使用大的能量存儲器件。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種電源轉(zhuǎn)換電路，具有包括開關周期 的第一操作模式和第二正常操作模式，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括開關模式電源級，所述開關模式電源級包括輸入端，位于變壓器的初級側(cè)，用于接 收電力；輸出端，位于變壓器的次級側(cè)，用于向負載提供輸出電力；以及 控制器，位于變壓器的初級側(cè)，用于控制從變壓器的初級側(cè)向次級側(cè)的供 電開關操作(switching of power);所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括處于變壓 器的次級側(cè)、用于向控制器的控制輸入提供反饋信號的反饋電路，其中， 所述反饋信號指示在第一操作模式下開關周期的結(jié)束。
通過提供指示第一操作模式下開關周期結(jié)束的反饋信號，如果在開 關周期期間施加負載，則電源轉(zhuǎn)換電路可以平滑地，并且基本上是立即地 轉(zhuǎn)變到第二正常操作模式。
在一個實施例中，所述開關模式電源級還包括并聯(lián)耦合在變壓器的 次級側(cè)兩端上的、用于在第一操作模式下存儲電荷的緩沖電容器，其中， 反饋電路響應于緩沖電容器上電壓的下降，提供指示第一操作模式下幵關 周期結(jié)束的信號。
在另一實施例中，第一操作模式是待機突發(fā)操作模式，第二操作模 式是正常操作模式。 一般而言，反饋電路提供指示突發(fā)模式幵關周期的開 始和結(jié)束的反饋信號。
有利地，該實施例提供一種系統(tǒng)，其不僅向控制器電路提供待機模 式下突發(fā)模式開關周期開始的消息，而且還用于監(jiān)視和通知突發(fā)模式開關 周期的結(jié)束。當在SMPS電路中實現(xiàn)時，能夠減小其輸出側(cè)的上述緩沖電 容器Cstab的大小。特別地，如果在突發(fā)模式開關周期期間向SMPS電路的輸出施加負載，反饋電路提供指示幵關周期的結(jié)束(可能早一些)的反饋信 號。然后，基本上立即恢復正常操作模式，從而無需大的緩沖電容器。
可通過監(jiān)視VSTAB電壓值來檢測第一待機操作模式下開關周期的開始
和結(jié)束。優(yōu)選地，通過提供用于檢測電容器CsTAB上的最小電壓V-、并向 控制器提供相應的信號的裝置，來監(jiān)測第一待機模式時段的開關周期的結(jié) 束。
在一個實施例中，反饋電路被設置為向控制輸入提供反饋信號以 調(diào)節(jié)正常操作模式下的輸出電壓，并指示待機操作模式下突發(fā)模式開關周 期的開始和結(jié)束，其中，指示突發(fā)模式開關周期的結(jié)束的反饋信號，使得 開始進行從變壓器的初級側(cè)到次級側(cè)的供電開關操作。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種被設置為可在第一與第二操作模式 之間切換的電源轉(zhuǎn)換電路，包括開關模式電源級，所述開關模式電源級包 括在變壓器的初級側(cè)用于接收電力的輸入端，在變壓器的次級側(cè)用于向 負載提供輸出電力的輸出端，以及在變壓器的初級側(cè)用于接收反饋信號的 模式監(jiān)視輸入，以進行模式改變；所述電源轉(zhuǎn)換電路包括反饋電路，所述 反饋電路被設置為向模式監(jiān)測輸入提供指示電源轉(zhuǎn)換電路的操作狀態(tài)的 反饋信號。
根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供一種包含根據(jù)本發(fā)明上述任一方面的電 源轉(zhuǎn)換電路的電子設備。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種在第一操作模式下操作電源轉(zhuǎn)換電 路的方法，所述第一操作模式具有開關周期，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括開關 模式電源級，所述開關模式電源級具有輸入端，位于變壓器的初級側(cè)，
用于接收電力；輸出端，位于變壓器的次級側(cè)，用于向負載提供輸出電力；
控制器，位于變壓器的初級側(cè)，用于控制從變壓器的初級側(cè)向次級側(cè)的供
電開關操作；以及反饋電路，位于變壓器的次級側(cè)，用于根據(jù)變壓器的次 級側(cè)的某個節(jié)點處的電壓輸出值(VsTAB)而向控制器的控制輸入提供反饋信 號，所述方法包括響應于檢測所述節(jié)點處最大電壓值的反饋電路，提供
處于第一信號值的反饋信號；響應于處于第一信號值的反饋信號，停止從 變壓器的初級側(cè)到次級側(cè)的供電開關操作；之后，提供處于第二信號值的 反饋信號；響應于檢測所述節(jié)點處最小電壓輸出值的反饋電路，提供處于第三信號值的反饋信號，以及響應于處于第三信號值的反饋信號，開始進 行從變壓器的初級側(cè)到次級側(cè)的供電開關操作。
因而，本發(fā)明涉及一種用于開關模式電源的、提供了或允許對已知 設備的改進的電源轉(zhuǎn)換電路。這里公開了各個新穎性概念、創(chuàng)造性概念以 及特定實施例，具體地但非排他地參考附圖。
通過閱讀下面僅通過示例給出的優(yōu)選實施例的詳細描述，并參照附 圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將更加明顯，其中
圖1示出了已知開關模式電源(SMPS)的電路設置；
圖2示出了基本突發(fā)模式配置的己知SMPS的電路設置；
圖3示出了針對圖2的電路設置的突發(fā)模式信號波形；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的SMPS電路的電路設置；以及
圖5示出了根據(jù)圖4的本發(fā)明實施例的SMPS電路中出現(xiàn)的示例波形。
在不同的附圖中，為相似組件賦予相同的附圖標記。
具體實施例方式
參照示出了已知的SMPS及其相關波形的圖2和3，通過反饋電路來 檢測待機模式的開始，然后該反饋電路向控制器IC15提供信號，從而能
夠?qū)⑤斎牍╇姀牟僮髂Ｊ角袚Q到關閉模式。微處理器(未示出)向電流脈沖 發(fā)生器22，向控制器IC 15的模式改變輸入(IC管腳3)提供信號，通過
啟動突發(fā)周期中的脈沖的第一突發(fā)，將幵關模式電源級切換到待機模式。 如上所述，盡管在待機模式中也會存在在突發(fā)脈沖之間具有'死時期'的 問題，在死時期期間，如果應用被切換到正常模式，則緩沖電容器Cs 泄放，以保持對所需應用的輸出。因此，為了這一目的，電容器CsTAB的大 小必須足夠大。
與圖2的已知SMPS電路不同，根據(jù)本發(fā)明的實施例，SMPS電路設有 反饋裝置，被設置為不僅向控制器15提供指示待機模式中突發(fā)周期的開 始的信號，而且還提供指示待機模式中突發(fā)周期的結(jié)束的信號。突發(fā)周期 的結(jié)束可能發(fā)生在從待機模式轉(zhuǎn)變到正常模式的期間，從而反饋信號可保證從待機模式平滑轉(zhuǎn)變到正常模式，正如由下面的描述可以理解到的。
突發(fā)待機模式的結(jié)束可以通過兩種方式來表示要么是不啟動新的 突發(fā)周期(即新突發(fā)脈沖)并平滑地改變到正常模式；要么是Cstab上的突然
壓降。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，CsTAB上的突然泄放被檢測為對待機模式
中突發(fā)周期結(jié)束的指示，并且將其通知給控制器15。然后，SMPS電路通
過在模式之間平滑的且基本上為立即的轉(zhuǎn)變而返回正常操作，不進行系統(tǒng) 復位。通過監(jiān)視和通知待機模式中突發(fā)周期的結(jié)束， 一旦在突發(fā)周期期間 施加負載，本發(fā)明的系統(tǒng)幾乎能夠立即從待機操作模式切換到正常操作模
式。由此，能夠更容易通過緩沖電容器CsTAB上的最小泄放來保持所需的輸 出。因此，與常規(guī)設置相比，能夠用減小的大小的緩沖電容器CsTAB來實現(xiàn) 本發(fā)明。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的SMPS電路設置11，具有用于正 常和待機操作模式的反饋電路50。該反饋電路50包括決定SMPS電路11 的操作模式的開關S1。當開關S1被打開時，SMPS電路11工作在正常模 式，當開關S1被閉合時，SMPS電路工作在待機模式。例如，由電子設備 的微處理器或包含SMPS電路11的其他應用來控制開關Sl。
反饋電路50還包括一對串聯(lián)連接的電阻器30、 31，與位于輸出14a 與14b之間的電容器之前的輸出線14a連接。開關Sl連接在電阻器31 兩端上。二級管Z1與電阻器30和31之間的節(jié)點Y連接，并且通過電阻 器與光耦合器20連接。最后，如圖4中所示，還通過二級管Z2把并聯(lián)的 電容器33和電阻器32的組合與光耦合器20連接。
在正常操作模式中，開關S1打開，按照前面結(jié)合圖2的電路所描述 的常規(guī)方式通過反饋電路50來控制輸出電壓Vo，涉及電阻器30和31， 二級管Z1以及光耦合器20。
在待機操作模式中，當開關S1閉合時，在二級管Z1兩端上不再出 現(xiàn)輸出電壓的副本(r印lica)，并且不能控制輸出電壓。因而，輸出電壓 Vo將升高，而且由于變壓器12的耦合輸出，Vstab將升高。當V，增大到 使二級管Z2開始導通的電平時，電流1^開始流過光耦合器20。對于二 級管Z2來說，在優(yōu)選設置中使用齊納二極管，不過本領域技術人員可想 到，可以使用多種備選配置(諸如NPN和齊納二極管的組合)來實現(xiàn)本發(fā)明。由于閉合S1代表進入待機模式，從而進入低輸出負載狀況，Vo以及VsTAB和1^將會是陡峭的，導致脈沖電流流過光耦合器20。這個脈沖將由控制器IC 15在Ctrl管腳輸入(管腳3)上檢測為突發(fā)周期的開始，并 將驅(qū)動MOSFET 18的柵極的控制器15的驅(qū)動器管腳6切斷。反饋電路50 中的電容器33改善了陡度，并或多或少限定了脈沖的頂部電平。此時， 控制器15停止開關操作，Vo以及由于變壓器耦合的Vstab將下降。電阻器 32按照某種方式對電容器33放電，即電容器33相對于地的壓降比VSTAB 相對于地的壓降更快。從而，通過齊納二級管Z2和光耦合器20的中等大 小電流(相當于圖5中的Iburst—h。J得以保持。由于控制器15被切斷，VSTAB 將連續(xù)下降，同時相對低的功率輸出到負載，并且在某一時刻，二級管 Z2將停止導通(理論上，當VZ2=VSTAB-Vf^時)。沒有電流流過光耦合器20， 并且控制器15將通過Ctrl輸入(IC管腳3)檢測該信號，并通過在另一突 發(fā)脈沖期間驅(qū)動MOSFET 18的柵極而再次開始操作。通過在待機模式下的突發(fā)脈沖之間維持經(jīng)過光耦合器20的中等大小的電流值或偏移值，Ib^—一，當在待機模式結(jié)束時施加負載時，可平滑地 轉(zhuǎn)變回正常模式。特別地，在待機模式期間，如上所述，開關S1閉合， 并且當IkO。W下降到零時，啟動新的突發(fā)脈沖。不過，在突然施加負載 的情況下，諸如在待機模式結(jié)束時，Iburso。w也將下降(并且開關Sl將由 pP控制而打開)。從而，如果在突發(fā)脈沖之間高輸出負載從輸出14a、 14b 吸取功率，電壓Vo將下降，同樣，緩沖電容器CsTAB上的電壓V-將從最大 值V—^下降到最小值Vpo(參見圖5)，并且反饋電流I咖將從Ib一—h。u下 降到零。如上所述，控制器15通過Ctrl輸入(管腳3)檢測該電流下降， 并且控制器將開啟M0SFET18。由于此時反饋電路工作在正常模式下，開 關S1打開，控制器15恢復正常操作模式。因此，參照圖5，突發(fā)模式開關周期開始(當幵關S1閉合時)，反饋 電路50產(chǎn)生經(jīng)過光耦合器20的突發(fā)脈沖LED=Ib st_start，該突發(fā)脈沖傳遞 至控制器IC 15的Ctrl管腳(管腳3)，控制器IC 15切斷MOSFET 18的 柵極驅(qū)動器(管腳6)。因此，控制器IC 15停止柵極脈沖，并且Vdf二0。 電壓V，為最大值、c，表明緩沖電容器CsTAB被完全充電。緊隨突發(fā)脈沖之后，反饋電路50連續(xù)產(chǎn)生經(jīng)過光耦合器20的中等 大小的信號L^o。,d，該信號類似地被傳遞至控制器IC 15的Ctrl管腳。 在此期間，驅(qū)動M0SFET18的柵極的電壓被切斷(VdHv^0)，由于緩沖電容器CsTAB泄放以向負載提供輸出，所以電壓VsTAB下降。反饋電路50檢測何時電壓VsTAB達到最小值V^ in，并停止流過光耦合器20的電流(1咖=0)。把通過光耦合器20的反饋信號I咖從Itost—^到零 的這個下降，傳遞給控制器IC 15的Ctrl管腳(管腳3)，表示突發(fā)模式開關周期的結(jié)束。如上所述，對負載的施加作出響應，電壓VsTAB也會下降到最小值V^^，表明待機模式的結(jié)束，并且同樣將其傳遞給控制器IC15 的Ctrl管腳(管腳3)。在開關周期之間，如圖5中所示，1咖=0，并且控制器IC驅(qū)動M0SFET 18，將供電傳送給變壓器12的次級側(cè)，因而對緩沖電容器CsTAB重新充電，使得VsTAB回升至最大值V^,。在這一階段，可能發(fā)生向正常模式的轉(zhuǎn)變。具體而言，如果開關S1被打開，則反饋電路50進行操作以將表示輸出電 壓Vo的反饋信號提供給控制器IC 15的Ctrl管腳，允許控制器IC 15 對其進行調(diào)節(jié)。因此，在所述的實施例中，通過反饋電路50檢測SMPS電路11的電容器C，上的最大和最小電壓值VsTAB而實現(xiàn)對待機模式的突發(fā)周期的開始和結(jié)束的監(jiān)測。這些電壓值、c和V^w均由SMPS次級側(cè)的反饋電路50的組件來限定，正如本領域技術人員所知，可按照獲得針對CsTAB的最小值的方式將其調(diào)整為適合于應用。正如本領域技術人員所知，當采用對Vo;電容器進行充電和放電的常規(guī)突發(fā)模式技術時，當突發(fā)保持信號從Ib^-h。w下降到零時，轉(zhuǎn)換器不會立即恢復操作。相反，在轉(zhuǎn)換器實際操作之前，Vee電容器必須首先被充 電到Vcc啟動電壓值。不過，與現(xiàn)有技術的情形相比，這種延遲相對較短(提供較短的死時期，并且更適應于負載)。然而，可使用本發(fā)明的反饋技術 來修改應用突發(fā)模式的技術，以減小該延遲。例如，如果使用在突發(fā)期間Vcc沒有下降到V肌。的技術，則當突發(fā)保持信號下降時，轉(zhuǎn)換器將立即恢復正常操作。而且，c，可以最小化。與己知結(jié)構(gòu)相比，通過光耦合器20提供與正常模式值、突發(fā)脈沖值和中間突發(fā)保持值相對應的三個或更多個龜流值LED。本領域技術人員可 以理解，根據(jù)本發(fā)明，通過提供一個或更多個附加的電流值，不僅可以傳 送關于操作模式的信息，而且還可以傳送其他類型的信息，例如與控制器 15所能區(qū)分的保護和安全特征有關的狀態(tài)更新。可以理解，本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路相比常規(guī)的SMPS電路具有多個優(yōu)點。例如，通過定義，電路提供了從正常操作模式到待機模式以及相反方向上的適當?shù)哪Ｊ礁淖?。不會掛?hang up)系統(tǒng)復位。由于對電容器Cstab的大小不加以限制，如同已知電路配置那樣，在待機模式后立即返回正常模式的最差情形下，Cs，的值可以減小，從而能降低成本。例如，在典型的CRT-TV SMPS中，可將電容器從3300(_iF/16V減小到68|_iF/16V。此外，在不增大緩沖電容器的前提下，電壓波動調(diào)整較少并且是可調(diào)的。可按照簡單的方式來調(diào)整突發(fā)模式頻率，并且不會影響其他操作模式。盡管在詳細的實施例中控制器采取集成電路(IC)的形式，不過用其 他形式同樣可實現(xiàn)其功能。本領域技術人員可以理解，所述實施例中示出和描述的反饋電路僅 是用于提供中間突發(fā)保持電流值、并響應突發(fā)周期結(jié)束時的負載改變而提 供信號改變的眾多可能的電路配置中的一個示例，所述突發(fā)周期的結(jié)束可 以對應于待機時段的結(jié)束。可能存在并設想出實現(xiàn)本發(fā)明的多種其他電路 設置。此外，不需要將Ib,^電流值設定為固定的DC值。相反，可使用O 與脈沖值之間的任何的任意波動的值，以提供可用于傳送區(qū)分信息的中間 值(在所述實施例中，所傳送的信息為突發(fā)開始、突發(fā)結(jié)束和正常操作模 式)。本領域技術人員可以清楚，可以將本發(fā)明擴展為傳送不同類型的反 饋信息，例如，可使用反饋技術傳送操作狀態(tài)。概括而言，提供了一種可以實現(xiàn)為開關模式電源(SMPS)的電源轉(zhuǎn)換電路。該電路被設置為可在正常操作模式與突發(fā)待機操作模式之間切換。 開關模式電源級具有包括用于接收反饋信號的控制輸入的控制器。該電路 包括被設置為從反饋電路向控制器提供反饋信號的光耦合器，該反饋信號 表示指示待機模式下突發(fā)周期的開始和結(jié)束。有利的是，當處于突發(fā)待機 模式時，這允許SMPS更迅速地對施加的負載作出反應，并且避免了對用于在突發(fā)脈沖之間提供電壓的相對大的緩沖電容器的需求。SMPS可以被 包括在具有正常操作模式和待機操作模式的電子設備中，例如電視機。通過閱讀本公開內(nèi)容，本領域技術人員易于想到其他變化和修改。 這種變化和修改可以包括本領域中已經(jīng)公知的等效特征和其他特征，并且 可取代此處已經(jīng)描述的特征，或者與此處描述的特征相結(jié)合。盡管所附權利要求涉及特征的特定組合，應當理解，本發(fā)明公開的 范圍也包括此處明確或者隱含描述的任何新穎特征或特征的任何新穎組 合或者其歸納，無論其是否涉及與目前任何權利要求中要求保護的發(fā)明相 同的發(fā)明，并且無論其是否緩解與本發(fā)明同樣的技術問題中的任何或全 部。在分離的實施例的上下文中描述的特征，也可以在單個實施例中一 同提供。相反，簡而言之，在單個實施例的上下文中描述的多個特征，也 可以分別提供或者進行任何適當?shù)拇谓M合。從而，申請人聲明，在本申請 或從其得出的任何進一步申請的審查中，可根據(jù)這些特征和/或特征的組 合設計出新的權利要求。
權利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換電路(11)，具有第一操作模式和第二正常操作模式，所述第一操作模式具有開關周期，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括開關模式電源級，包括輸入端(10a，10b)，位于變壓器(12)的初級側(cè)，用于接收電力；輸出端(14a，14b)，位于變壓器(12)的次級側(cè)，用于向負載提供輸出電力；以及控制器(15)，位于變壓器(12)的初級側(cè)，用于控制從變壓器(12)的初級側(cè)向次級側(cè)的供電開關操作；所述電源轉(zhuǎn)換電路還包括處于變壓器(12)的次級側(cè)、用于向控制器(15)的控制輸入(3)提供反饋信號的反饋電路(50)，其中，所述反饋信號指示在第一操作模式下開關周期的結(jié)束。
2. 如權利要求l中所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，開關模式電源級還 包括并聯(lián)耦合在變壓器(12)的次級側(cè)兩端上的、用于在第一操作模式下存儲電荷的緩沖電容器(CsTAB)，其中，反饋電路(50)響應于緩沖電容器(CsTAB)上電壓的下降，提供指示第一操作模式下開關周期的結(jié)束的信號。
3. 如權利要求1或2所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，第一操作模式為 待機突發(fā)操作模式，第二操作模式為正常操作模式，而且反饋電路(50) 提供指示突發(fā)模式開關周期的開始和結(jié)束的反饋信號。
4. 如權利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，反饋電路(50)被設置為向控制輸入(3)提供反饋信號-以調(diào)節(jié)正常操作模式下的輸出電壓，以及以指示待機操作模式下突發(fā)模式開關周期的開始和結(jié)束，其中，指示突發(fā)模式開關周期的結(jié)束的反饋信號，使得開始進行從變壓器(12)的初級側(cè)到次級側(cè)的供電開關操作。
5. 如權利要求4所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，在待機操作模式下的 突發(fā)模式開關周期中，反饋電路(50)被配置為開始時把處于第一信號值 的反饋信號提供給控制輸入(3)，以指示突發(fā)模式開關周期的開始，之后， 把處于第二信號值的反饋信號提供給控制輸入(3)，直到變壓器(12)的次級側(cè)的緩沖電容器(CsTAB)被放電至預定最小值為止。
6. 如權利要求5所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，當緩沖電容器(CsJ被放電至預定最小值(V^J時，反饋電路被配置為把處于第三信號值的 反饋信號提供給控制輸入(3)，所述第三信號值指示突發(fā)模式開關周期的結(jié)束o
7. 如權利要求5或6所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，反饋電路包括開 關(S1),開關(S1)的操作改變所述電源轉(zhuǎn)換電路的操作模式，其中，反饋 電路被配置為，響應于開關(S1)從待機模式到正常模式的改變，檢測緩沖 電容器(Cs，)突然被放電至預定最小值(V^^)，并通過處于第三信號值的 反饋信號而提供，從而在正常操作模式下開始進行從變壓器(12)的初級側(cè) 到次級側(cè)的供電開關操作。
8. 如權利要求7所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其中，第三信號的值小于第 二信號值，而且第二信號值小于第一信號值。
9. 如權利要求l所述的電源轉(zhuǎn)換電路(ll)，其中反饋電路(50)被 配置為把處于第四信號值的反饋信號提供給控制輸入(3)，所述第四信號 值指示電源轉(zhuǎn)換電路(ll)的操作狀態(tài)。
10. —種電子設備，包含如前面任一權利要求所述的電源轉(zhuǎn)換電路(11)。
11. 一種在第一操作模式下操作電源轉(zhuǎn)換電路的方法，所述第一操 作模式具有開關周期，所述電源轉(zhuǎn)換電路包括開關模式電源級，所述開關 模式電源級具有輸入端(10a， 10b)，位于變壓器(12)的初級側(cè)，用于接 收電力；輸出端(14a， 14b)，位于變壓器(12)的次級側(cè)，用于向負載提供 輸出電力；控制器(15)，位于變壓器(12)的初級側(cè)，用于控制從變壓器(12) 的初級側(cè)向次級側(cè)的供電開關操作；以及反饋電路(50)，位于變壓器(12) 的次級側(cè)，用于根據(jù)變壓器(12)的次級側(cè)的某個節(jié)點處的電壓輸出值(V，)而向控制器(15)的控制輸入(3)提供反饋信號，所述方法包括響應于檢測所述節(jié)點處最大電壓值的反饋電路(50)，提供處于第一信號值的反饋信號；響應于處于第一信號值的反饋信號，停止從變壓器(12)的初級側(cè)到 次級側(cè)的供電開關操作；之后，提供處于第二信號值的反饋信號；響應于檢測所述節(jié)點處最小電壓輸出值的反饋電路(50)，提供處于 第三信號值的反饋信號，以及響應于處于第三信號值的反饋信號，開始進行從變壓器(12)的初級 側(cè)到次級側(cè)的供電開關操作。
全文摘要
一種用于開關模式電源(SMPS)11的電源轉(zhuǎn)換電路，被設置為可在正常操作模式與突發(fā)待機操作模式之間切換。在實施例中，SMPS 11包括具有變壓器12的初級(輸入)側(cè)和次級(輸出)側(cè)的AC/DC級。開關模式電源級具有位于初級側(cè)的、用于控制向次級側(cè)的供電開關操作的控制器15?？刂破?5具有用于從位于變壓器12的次級側(cè)的反饋電路50接收反饋信號的控制輸入3。SMPS 11包括光耦合器20，光耦合器20被設置為把指示突發(fā)模式下開關周期的開始和結(jié)束的反饋信號傳遞給控制器15的控制輸入3。有利的是，這允許SMPS 11在處于突發(fā)待機模式時對施加的負載作出更迅速的反應。
文檔編號H02M3/335GK101218737SQ200680024927
公開日2008年7月9日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權日2005年5月10日
發(fā)明者科內(nèi)利斯·J·A·舍特爾斯 申請人:Nxp股份有限公司