專利名稱：具有多種操作模式的控制電路的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及控制電路，更特別地，本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)多種操作模 式的功率變換器的控制電路。 背景M
功率變換器控制電路可用于多種目的和應(yīng)用。由于節(jié)能功率變換器解決方 案的絲需要的不斷增加，為符合這些需要的控制器電路功能性的需求也在不 斷增加。此外，大部分功率變換器應(yīng)用具有成本指標(biāo)。就形鵬成電路的一部 分的控制電路而言，內(nèi)部安裝有集成電路的封裝將顯著地增加控制電路的成 本。控制電路j頓的管腳鋼子的數(shù)目影響至瞧成電路封裝的成本。因此期望 一種位于封裝內(nèi)的控制電路以實(shí)施能夠達(dá)到節(jié)能指標(biāo)的控制模式，同時(shí)具有低 管腳數(shù)以滿足功率變換器應(yīng)用的^指標(biāo)。
節(jié)能功率變換器典型使用開關(guān)功率變換器配置，其中開關(guān)被耦合到控制電 路和一能量傳輸元件。該能量傳輸元件可以為例如逆向變換器或正向變換器的
功率變換器內(nèi)的，器或?yàn)槠渌β首儞Q器配置如buck， Cuk或SEPIC變換 器內(nèi)的單一電感。該控制電路控制開關(guān)的切換以調(diào)節(jié)由能量傳輸元州專輸?shù)碾?能以及傳送到功率變換器的輸出端的功率。
許多功率變換器控制方式實(shí)施兩種或更多的控偉贖式。典型地，一種操作 控律帳式被應(yīng)用于額定負(fù)載狀態(tài)，其它模式被應(yīng)用于輕負(fù)載，備用或無負(fù)載狀 態(tài)。被用于輕負(fù)載，備用和無負(fù)載狀態(tài)的一種典型的操作控偉鵬式被稱作周期 頃歐^E沖串式控制。這些控制模式典型M31在功率被傳超i助率變換器的 輸出端的周期和傳送到功率變換器的輸出端的功率實(shí)質(zhì)上為0的周期之間交替 以維持功率變換器的一個(gè)輸出參數(shù)的調(diào)節(jié)。在這種控制模式的類型里，傳送到 功率變換器的輸出端的功率實(shí)質(zhì)上為0的周期的時(shí)間被調(diào)節(jié)以維持輸出參數(shù)， 典型地為出現(xiàn)在功率變換器的輸出端的輸出電壓。由于傳送至U功率變換器的輸 出端的功率實(shí)質(zhì)上為0的周期ffl31暫停耦合至脂遣傳輸元件的開關(guān)的切換而獲 得，這些控制模式提高了功率變換器的效率并因此減少了功率變換器的能量損
耗。在切換被暫停的周期內(nèi)與開關(guān)的切換相關(guān)聯(lián)的開關(guān)損耗因此被消除。
該操作的脈沖串式或周期瑕歐模式適舒輕負(fù)載，備用或無負(fù)載狀態(tài)。然 而，新興的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)需要在一個(gè)寬范圍的負(fù)載狀態(tài)下取得嚴(yán)格的功率變換器效 率目標(biāo)。在高負(fù)載狀態(tài)下上述周期蹈^夭模式和脈沖串式控制方案是低效的，因 為它們易于導(dǎo)致功率變換器的不穩(wěn)定性，功率變換器輸出電壓的紋波和潛在的 聲波噪聲的增加。
因此，在髙負(fù)載狀態(tài)下脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制或占空比控制方案更 為合適。出于公開的目的，該P(yáng)WM或占空比控制方案被定義成不需要周期跳 躍就可調(diào)節(jié)傳輸?shù)焦β首儞Q器的輸出端的功率的方案。該控制方，過采用控 制各種其它參數(shù)以調(diào)節(jié)傳送到電源輸出端的功率而避免了跳躍切換周期的需 要。例如，電壓模式控制釆用一固定開關(guān)頻率和在旨切換周期內(nèi)變化開關(guān)的 導(dǎo)通時(shí)間。該開關(guān)頻率為開關(guān)的一個(gè)切換循環(huán)周期的倒數(shù)。開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和切 衡盾環(huán)的旨周期的比率被稱作占空比。
其它的常規(guī)控制方案為電流模式控制，采用一固定開關(guān)頻率和變化一在開 關(guān)導(dǎo)通時(shí) 開關(guān)的電流的電流限制閾值。通過調(diào)節(jié)電流限制閾值，齡循環(huán) 的能量被調(diào)節(jié)且傳送到功率變換器輸出端的功率被依次調(diào)節(jié)。
然而PWM或占空比控制方案的其它例子為固定導(dǎo)通時(shí)間而變化關(guān)斷時(shí) 間。雖然該控制方案的變化的關(guān)斷時(shí)間使得切換循環(huán)時(shí)間產(chǎn)生變化，但該控制 方案依然符合前鵬作的PWM或占空比控制模式的定義，該切^f盾環(huán)時(shí)間周 期為從一個(gè)切換循環(huán)到下一個(gè)切換循環(huán)逐漸變化以調(diào)節(jié)傳送功率且沒有跳躍周 期。
還有其它的控制方案如固定關(guān)斷時(shí)間而變化導(dǎo)通時(shí)間，諧振模式和準(zhǔn)諧振 模式都調(diào)節(jié)傳送到功率變換器的輸出端的功率而沒有跑歐周期，而^3I31變化 與切換循環(huán)周期成比例的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間脈沖寬度來代替。再次，該開關(guān)導(dǎo)通時(shí) 間與切樹盾環(huán)周期成比例被稱作占空比。
各種情形下，對(duì)于本公開而言，雖然控制方案可導(dǎo)致在大量的切換循環(huán)內(nèi) 的切換周期的改變，但是它們都符合占空比控制操作模式的定義，它們都沒有 蹈躍周期而且該切換循環(huán)時(shí)間周期在多個(gè)循環(huán)內(nèi)逐漸改變以調(diào)節(jié)傳送功率。因 此，對(duì)于本公開而言，該fflil變化開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與切換循環(huán)時(shí)間周期成比例來 調(diào)節(jié)傳送功率而沒有周期瑕歐的各種控制方案被稱作占空比控帝臊作模式?？?br> 以知曉對(duì)于這些操倘莫式的替代描述可以為PWM操作模式。
實(shí)現(xiàn)多種占空比控制操俏莫式的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于確保在操作模式之間的 平滑轉(zhuǎn)換。該模式之間的轉(zhuǎn)換一般引入在功率變換器的控制環(huán)增益上的一些變 化或不連續(xù)性，因?yàn)槊總€(gè)占空比控制操作模式依據(jù)功率變換器的操作狀態(tài)在控 制環(huán)增益上具有不同的特征。已知的方案中在占空比控制操作模式之間轉(zhuǎn)換時(shí) 采用滯后以確保在從一種控制模式到另一種控制模式的轉(zhuǎn)換時(shí)控制環(huán)增益內(nèi)的 任何改變不會(huì)導(dǎo)致控制環(huán)的不穩(wěn)定性，該不穩(wěn)定性潛在地導(dǎo)致模式之間的振 蕩，該振蕩可增加功率變換器的輸出電壓紋波，噪聲和甚至損壞功率變換器內(nèi) 的某些組件。
實(shí)現(xiàn)多種占空比控制操作模式的另一個(gè)關(guān)鄉(xiāng)〖戰(zhàn)在于維持一^H氏成本的方 案。該控制電路應(yīng)當(dāng)需要最小數(shù)目的端子以實(shí)現(xiàn)多種操作模式。已知的實(shí)施多 種占空比控制操作模式的解決方案采用了附加端子以在從一種占空比控制模式 到另一種占空比控娜莫式的轉(zhuǎn)換時(shí)檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)。該端子被耦合到功率變換器 的能量傳輸元件的附加繞組上以在隨輸出負(fù)載變化的每個(gè)切換循環(huán)內(nèi)檢測(cè)能量
傳送周期。該實(shí)施執(zhí)行了一種底部探測(cè)(BD)方案以在附加的能量傳輸元件 繞組上的一個(gè)電壓到一低電壓電平時(shí)檢測(cè)，該表明了在該切換循環(huán)內(nèi)到功率變 換器輸出端的能量傳送完成。
因此期望具有一種控制電路通過實(shí)施多種占空比控制模式以在一寬負(fù)載范 圍內(nèi)保持高功率變換器效率，同時(shí)采用低成本封裝以保劍氐成本功率變換器設(shè) 計(jì)。


本發(fā)明非限制性的和非窮舉性的實(shí)施例參考附圖被予以描述，其中除非另 外強(qiáng)調(diào)，在各個(gè)視圖中，相同的數(shù)字涉及相同的部分。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一股性地描述了一示例性的功率變換器的框圖， 該功率變換器采用了具有多種操作模式的控制電路。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了一示例性的具有多種操作模式 的控制電路的控制波形。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了一示例性的具有多種操作模式的 控制電路在不同的操作模式下的電流波形。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一股性地描述了另一示例性的功率變換器的框
亂該功率變換器細(xì)了具有多種操倘莫式的控制電路。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了另一示例性的具有多種操作模 式的控制電路的控制波形。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地描述了用于一示例性的具有多種操作 模式的控制電路的示例性的振蕩電路。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了一示例性的具有多種操悄莫式
的控制電路的示例性的波形。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地描述了實(shí)施多種操作模式的一控制電路 的一部分。
具體實(shí)施例方式
公開了實(shí)施一具有多種操作模式的控制電路的方法和裝置。在下述描述 中，多個(gè)具體的細(xì)節(jié)被記載以利于對(duì)本發(fā)明的徹底的理解。然而，很顯然，對(duì) 于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，這些具體的細(xì)節(jié)對(duì)于實(shí)踐本發(fā)明而言并不是必須要采 用的。在其它的例子中，己知的材料或方法沒有詳細(xì)描述以避免使本發(fā)明不清楚。
貫穿整個(gè)說明書，"一個(gè)實(shí)施例"意味結(jié)合實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的具體特征，結(jié) 構(gòu)或特點(diǎn)被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說明書中各個(gè)地方 出現(xiàn)的詞組"在一個(gè)實(shí)施例中"并不必須都參見同一實(shí)施例。進(jìn)一步，該特別 的特征，結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何合適的組合和/或子組合被 組合。此外，可以理解在雌供的附圖是為了向本領(lǐng)域駄人員的解釋，這些 附圖也沒有必要按照比例^!J。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的具有多種操作模式的控制電路。本發(fā)明的 示例包括用于制成具有多種操作模式的控制電路的方法和驢。
圖1根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了功率變換器100的框圖，該功率變 換器100包括具有多種占空比控制操作模式的控制電路。在一個(gè)示例中，功率 變換器100為逆向變換器。必須注意的是，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在其它的示例 中，功率變換器100也可以為任何一種功率變換器裝置如正向變換器或buck 變換器和可以為隔離的或非隔離的變換器。
如圖所示，控制電路102被耦合到開關(guān)103，該開關(guān)的一個(gè)示例為MOSFET 半導(dǎo)體開關(guān)。開關(guān)103被豐給至悄遣傳輸元件106，該育遣傳輸元件106通過
整流橋114被耦合到交流輸入電壓101，在一個(gè)示例中，控制電路102和開關(guān) 103形成了集成電路104的一部分，該集成電路104可以被加工成如混合或單 片集成電路?？刂齐娐?02被耦合以接收反饋信號(hào)109,該反饋信號(hào)在一個(gè)示 例中為電流信號(hào)，但同時(shí)根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)也可以為電壓信號(hào)。
在一個(gè)示例中，控制電路102被耦合以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器100的功率 變換器輸出端115的功率。在一個(gè)示例中，被調(diào)節(jié)的具働出參數(shù)為DC輸出 電壓107，但在不同的裝置中可以為流入輸出端115的輸出電流。在一個(gè)示例 中，根據(jù)反饋組件lll， 116和112兩端的輸出電壓107而產(chǎn)生反饋信號(hào)109。 在一個(gè)示例中，控制電路102也4頓反饋終端105以JH^工作功率到控制電路 102。電容器118掛共低阻抗源以存儲(chǔ)用于給控制電路102供電的育罎。然而， 根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在其它的實(shí)施例中，也同樣可以使用分離反饋和電源終端 的控制電路。
在該示例中，控制電路102作為控制環(huán)的一部分被包括，該控制環(huán)也包括 幵關(guān)103,育疆傳輸元件106，輸出i^波器113，齊納二極管lll，電阻器116， 光電耦合器112和電容器118。在一個(gè)示例中，該包括上述列出的組件的控制 環(huán)具有增益特性,該增益特性響應(yīng)反饋信號(hào)109以控制到功率變換器輸出端115 的功率傳送。雖然控制環(huán)內(nèi)所有的組件均影響控制環(huán)增益，但在所有狀態(tài)下控 律杯的穩(wěn)定性取決于控制滕102對(duì)反饋信號(hào)109的響應(yīng)。
在一示例中，在控審鵬占空比控律鵬式工作時(shí)，控庫幡102內(nèi)的振蕩器 決定了開關(guān)103的一個(gè)切換循環(huán)周期，該振蕩器將在下面參考圖6中被詳細(xì)描 述。在一示例中，控制電路102也被耦合以接收響應(yīng)于^A開關(guān)103的電流108 的信號(hào)120。在圖1的示例中，信號(hào)120 ^開關(guān)103兩端的電壓119，雖然 在其它示例中使用一，合導(dǎo)3I^31開關(guān)103的電流108的電阻器以產(chǎn)生該信 號(hào)。
如圖所示，控制電路102同樣耦合到電阻器121，在一個(gè)示例中，該電阻 器設(shè)定了一個(gè)電流P蹄蜩值電平。如果駄開關(guān)103的電流108超出了該閾值 電平，開關(guān)103被控制電路102關(guān)閉。在一個(gè)示例中，一可選的電阻器123被 耦合在節(jié)點(diǎn)125和DC母線124之間。該電阻皿節(jié)點(diǎn)125產(chǎn)生一信號(hào)，該信 號(hào)隨AC輸入電壓101的變化而變化，該信號(hào)調(diào)整上述電流限制閾值電平。該 特征在需要操作大范圍輸入電壓的功率變換器的應(yīng)用中非常實(shí)用，因?yàn)楦淖冸?br> 流限制閾值電平有助于維持度定最大功率變換器輸出功轉(zhuǎn)量，而不受輸入電 壓的影響。
圖2 —般性的圖示了在控制電路102的一示例中響應(yīng)反饋信號(hào)109的控 帝將性200。特性201示出了控制電路占空比204對(duì)反饋信號(hào)209的響應(yīng)。出 于描述的目的，該反饋信號(hào)209被認(rèn)為是電流信號(hào)。在區(qū)域212，控律'勝102 不響應(yīng)反饋信號(hào)209。對(duì)于功率變換器100，該操作區(qū),及當(dāng)功率變換器沒 有調(diào)節(jié)傳超lj功率變換器輸出端的功率的啟動(dòng)或故障狀態(tài)，但是，在該示例中， 功率變換器在最大占空比217、 100%峰值開關(guān)電流216和100%振蕩頻率218 處工作。在其它示例中，在區(qū)域212，該功率變換器可以在最大占空比217或 100%峰值開關(guān)電流216和100%振蕩頻率218處工作。
然而，在反饋信號(hào)值Icl 207，占空比201開始被調(diào)節(jié)和在一個(gè)示例中， 該峰值開關(guān)電流202也減少。在其它示例中，受功率變換器設(shè)計(jì)和輸入電壓的 影響，該峰值開關(guān)電流可在反饋信號(hào)209的一個(gè)不同值時(shí)開始被調(diào)節(jié)。然而， 在此處于描述的目的，占空比和峰值開關(guān)電流被假定在反饋信號(hào)大于Icl 207 時(shí)均參、。
在反饋信號(hào)值Icl 207，該控制器iaX第一占空比控糊莫式219。在一個(gè)示 例中，其是電壓控制模式，其中禾,固定開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)開關(guān)103的導(dǎo)通時(shí)間， 處于描述的目的，該開關(guān)頻率同樣為控帝藤102內(nèi)的振蕩器的振蕩頻率，如特 性曲線圖203所示。在一示例中，在第一占空比控制模式219區(qū)域中振蕩器可 采用頻率波動(dòng)，該區(qū)域內(nèi)開關(guān)頻率被調(diào)制成平均值大致為100% 218。在示例 中，頻率波動(dòng)為減少由功率變換器100產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)的一項(xiàng)技術(shù)。
如圖2所示，當(dāng)反饋信號(hào)209達(dá)到值Ic2 208時(shí)，峰值開關(guān)電流205的幅 值達(dá)到閾值。在一個(gè)示例中，該峰值開關(guān)電流閾值為值100%216的55% 222。 在其它示例中，該閾值222可以為值100%216的任意百分比。在其它示例中， 該作為值100%216的百分比的值222也可以響應(yīng)于功率變換器100的操作狀 態(tài)而變化。例如，圖1中流經(jīng)電阻器122的電流可以按照AC輸入電壓101的 數(shù)值而變化。該信號(hào)可以被控庫幡102使用以按照AC輸入電壓101的數(shù)值而 改變作為100%216的百分比的值222。因此，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，該閾值222 可以響應(yīng)于AC輸入電壓lOl的幅值。在其它的示例中，圖l中位于F終端130 的電壓決定了控制器102的100%開關(guān)頻率218。在F終端130的電壓能被控
制藤102 4頓以按照100%開關(guān)頻率218改變作為100%216的百分比的值222。 因此，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在第一占空比控制模式219下，該閾值222可響應(yīng) 于控制電路102的開關(guān)頻率。
如示例的圖示，在反饋信號(hào)值Ic2 208，控制電路102在第一占空比控制 模式219和第二占空比控審Jt莫式220之間轉(zhuǎn)換。在一個(gè)示例中，第二占空比控 律帳式220為固定電流限制，可變的切衡盾環(huán)時(shí)間控細(xì)莫式，其中控制電路102 調(diào)節(jié)峰值開關(guān)電流至一固定值，同時(shí)當(dāng)反饋信號(hào)209增加以調(diào)節(jié)傳送到功率變 換器100的輸出端115的功率時(shí)調(diào)制開關(guān)頻率206低于100%值218。在一個(gè) 示例中，M改變開關(guān)103的關(guān)斷時(shí)間予而改變開關(guān)頻率206。因此，根據(jù)本 發(fā)明的教導(dǎo)，控制電路102實(shí)施第一和第二占空比控娜莫式以調(diào)節(jié)傳逛'j功率 變換器100的輸出端115的功率。
如示例所圖示，當(dāng)反饋信號(hào)209達(dá)到值Ic3 210時(shí)，該開關(guān)頻率206達(dá)到 一閾值。在一個(gè)示例中，開關(guān)頻率閾值224為100%218值的20%。因此，在 反饋信號(hào)209為值Ic3 210時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，控制電路102在第二占空 比控制模式220和第三占空比控庫贖式221之間轉(zhuǎn)換。在一個(gè)示例中，第三占 空比控制模式221為電壓控制模式，但可以為樹可上述占空比控制模式之一， 其中控制電路102調(diào)節(jié)開關(guān)103的導(dǎo)通時(shí)間與旨切^t盾環(huán)時(shí)間周期成比例。
在一個(gè)示例中，20%頻率閾值224正好高于音頻范圍如20kHz至30kHz。 此時(shí)，開關(guān)頻率206不再M(fèi)^以M^產(chǎn)4M著的音頻噪聲的風(fēng)險(xiǎn)。相反，峰值 電流205被減少，其減少了能量傳輸元件中的峰值通量密度。在接下來的輕負(fù) 載狀態(tài)213中，當(dāng)峰值通量密度已經(jīng)iim方式M^至綱如峰值電流的25% 223，功率變換器可以使用脈沖串模式或周期跳躍模式在音頻范圍內(nèi)操作而不 產(chǎn)生顯著的音頻噪聲?？刂齐娐?02因此根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了第一，第二 和第三占空比控鵬莫式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器100的輸出端115的功率。
在一個(gè)示例中，當(dāng)反饋信號(hào)209達(dá)到值Ic4 211時(shí)，控制電路102可又轉(zhuǎn) 換到下一個(gè)的操作模式。由于開關(guān)頻率和峰值開關(guān)電流都從100%值大幅度減 少，此時(shí)可能為非常輕的負(fù)載狀態(tài)213。因此在反饋信號(hào)大于值Ic4 211時(shí)操作 模式可以為脈沖串模式或周期瑕歐模式，而不是占空比控制模式。
在第一 219和第三221占空比控制區(qū)域內(nèi)的峰值開關(guān)電流205減少的斜率 不必須為如圖2中所示的示例中所圖示的線性。例如，如果流經(jīng)開關(guān)103的電
流在第一占空比控制模式219期間從連續(xù)模式轉(zhuǎn)換到不基續(xù)模式時(shí)，逸斜 改變，因?yàn)榉逯甸_關(guān)電流205和開關(guān)占空比204之間的關(guān)系在連續(xù)和不連續(xù)操 作模式之間變化。此外，在第一219和第三221占空比控第U區(qū)域的峰值開關(guān)電 流205 M^的斜率將繊于功率變換器100的輸入電壓101值而變化。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性地圖示了一示例性的具有多種操作模式的 控制電路的不同操作模式的電流波形。例如，圖3中圖示了開關(guān)103的電流108 為波形308以進(jìn)一步解釋id述描述。必須注意所示不ii^賣電流波形僅僅為解釋 目的。其它的例子中，值得注意的是，在不同的負(fù)載和線性狀態(tài)下可ilM圖示 連續(xù)電流波形或連續(xù)電流波形和不連續(xù)電流波形的混合以解釋本發(fā)明的教導(dǎo)。
301內(nèi)所示的波形圖示了鄉(xiāng)一占空比控串鵬式219內(nèi)開關(guān)103的電流波
形的一個(gè)示例。在該模式下，峰值電流值307變化而在一個(gè)示例中該循環(huán)時(shí)間 Tcyde309保持固定。該峰值電流307也可以在如圖2所示的電壓模式控制內(nèi) ilil控制導(dǎo)通時(shí)間Ton306而改變。在其它的示例中，在電流模式控制的情形 下，該峰值電流307也^E接Mil調(diào)制Ipk307、響應(yīng)于反饋信號(hào)109的峰值開 關(guān)電流108而改變。在其它的示例中，如在準(zhǔn)諧 諧振模 換器內(nèi)盼瞎況 那樣，Ipk 307和Tcycle 309能被改變以調(diào)節(jié)傳想U(xiǎn)功率變換器的輸出端的功 率。在其它的示例中，Ton306能被改變而Toff323被固定。
無論對(duì)第一占空比控制模式219使用哪種控制方案，當(dāng)峰值開關(guān)電流307 達(dá)到閾值322時(shí)tm轉(zhuǎn)換至l傑二占空比控制模式220。該峰值開關(guān)電流為功率 變換器輸出端上輸出負(fù)載的一個(gè)測(cè)量值，并且ffi31控制電路102被檢測(cè)，無需 例如底部探測(cè)(BD)終端的額外終端，從而減少了控制電路102的成本。
當(dāng)峰值開關(guān)電流307達(dá)到閾值322,控制電路102操作從而轉(zhuǎn)換到第二占 空比控制模式220，如波形302所示。在控制區(qū)域220的第二占空比控帶贖式 內(nèi)，Ipk 312被調(diào)節(jié)到一固定值322而Tcycle 324時(shí)間被改變以調(diào)節(jié)傳送到功 率變換器100的輸出端的功率。在一個(gè)示例中，皿調(diào)制關(guān)斷時(shí)間Toff 310而 改變Tcycle時(shí)間324。
當(dāng)Tcycle 324超lj Tcycle 313的閾值時(shí)，控制電路102轉(zhuǎn)換到第三占空比 控制模式，如波形303所示。與，波形301的描述相同，在第三占空比控制 操作模式下Ipk314和Ton315均改變。然而，參BJl^波形301的描述，根據(jù) 本發(fā)明的教導(dǎo)，所采用的控制模式可以為電壓模式、電流模式、準(zhǔn)諧振模式、諧振模式或?qū)〞r(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控庫贖式之一。
無論在第一占空比控制模式219，第二占空比控偉訴莫式220和第三占空比 控制模式221內(nèi)的控制方案如何，參見圖1中所討論的控制環(huán)的穩(wěn)定性很重要。 尤其在轉(zhuǎn)換發(fā)生在高負(fù)載狀態(tài)的情形下，而不是過去典型的己知的被應(yīng)用于輕 負(fù)載狀態(tài)的脈沖串式和周期跳躍模式的情形下。這意贈(zèng)這些轉(zhuǎn)換將在普通功 率變換器操作時(shí)發(fā)生，而不是只在備用或無負(fù)載狀態(tài)下。
因此，無論控制方案如何，控制電路102的增益能參見圖2中所示的占空 比傳輸特性201 *^征。該特性將圖3中的開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間306， 311和315與 切換循環(huán)周期309, 324和313相關(guān)聯(lián)。如圖2所示，通過標(biāo)識(shí)214，在Icl207 和Ic4 211之間的線性區(qū)域內(nèi)，控制電路102的增益正比于曲線201的斜率的幅值。
因此，操作多種占空比控串蝶式繊與維持曲線201的斜率的能力，尤其 當(dāng)操作在第一 219和第二 220占空比控制模式之間和在第二 220和第三221占 空比控審帳式之間轉(zhuǎn)換時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，如果這被實(shí)現(xiàn)，當(dāng)控制電路102 從第一219至lj第二 220和第二 220到第三221占空比控制模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，功 率變換器勵(lì)的齡控制環(huán)增益將基本上不受影響。此外，如果曲線201的斜 率在該方式下被保持，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，無需在操作模式之間引入滯后，由 于當(dāng)改變操作模式時(shí)環(huán)內(nèi)增益的電勢(shì)變化，該滯后在過去已知的功率變換器內(nèi) 是必須的。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性的示意了采用具有多種操作模式的控制電 路的另一功率變換器的示例的示意圖。可以理解，圖4中所示的功率變換器400
的示例的描述極大的簡(jiǎn)化了J^討論中的數(shù)學(xué)描述。可以看見，圖4中所示的 功率變換器400的示例與圖l中的功率變換器100具剤艮多相同的特征。然而， 光耦合器412耦舒反饋管腳FB 413和源電位411之間。因此，控制器402 具有分離的從偏置電容器410直接供電的Vcc電源端412。
在示例中，由于光耦合器412的連接，控制電路402對(duì)反饋電流Ifb 409 的增加的響應(yīng)為增加開關(guān)403的占空比。與圖1中的示例性的裝置相比，圖1 中在Icl 207和Ic4 211之間的區(qū)域中當(dāng)反饋信號(hào)增加時(shí)占空比線性下降，而在 圖4中的示例性裝置中在同樣的操作區(qū)域，當(dāng)反饋信號(hào)增加時(shí)占空比線性增加。
該特征在圖5中示意，圖2中所示的特附鍾新纟飾似圖示具有反饋信號(hào)
相對(duì)于占空比相反的斜率的曲線201的線性區(qū)域，使得占空比隨增加的反饋信 號(hào)509而增加或占空比正比于反饋信號(hào)。雖然特性501被圖示為隨反饋信號(hào)增 加而線性增加，但是僅僅需要特性的斜率514在第一 519與第二 520和第二 520 與第三521占空比或PWM控偉蝶式之間轉(zhuǎn)換時(shí)基本上為常數(shù)，以確保控制環(huán) 增益在占空比或PWM控制模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)為常數(shù)。
特性曲線501肯,數(shù)學(xué)方式描述如下
<formula>formula see original document page 16</formula>(1)
其中K為特性曲線501的斜率。參見圖3的波形和公式350:
<formula>formula see original document page 16</formula> (2)
結(jié)合等式(1)和(2)得到
<formula>formula see original document page 16</formula> (3)
在一個(gè)示例中，在第一占空比或PWM控鵬莫式519期間，該開關(guān)頻率506 以及切換循環(huán)時(shí)間周期(Tcycle)為固定。重新組織等式3得到
<formula>formula see original document page 16</formula>(4)
其中<formula>formula see original document page 16</formula>。
在一個(gè)示例中，在第二占空比控審帳式520時(shí)，峰值開關(guān)電流為常數(shù)。Tcycle 為Ton和Ifb的函數(shù)，重新組織等式3得到
<formula>formula see original document page 16</formula> (5)
因此，在第二占空比控律懶式內(nèi)，切換循環(huán)時(shí)間周期(Tcycle)正比于開 關(guān)導(dǎo)通時(shí)間(Ton)和反饋電流(Ifb)的比值。由于等式4和5都從等式3中 得到，在第一519至睇二520占空比控繊莫式的轉(zhuǎn)換時(shí)，特性曲線501的斜率 以及功率變換器增益為常數(shù)。
在一個(gè)示例中，鄉(xiāng)三占空比控庫蝶式521時(shí)，開關(guān)頻率506,以及切換 循環(huán)周期(Tcycle)又被固定。因此，在從第二 520到第三521占空比控制模 式的轉(zhuǎn)換期間，控帝讎402的操作反向改變開關(guān)403的導(dǎo)通時(shí)間，因此等式(4) 又被采用，雖然在一個(gè)示例中Tcycle值與第一占空比控制模式期間的值不同。 因此，特性曲線501的斜率以及功率變換器增益在從第二 520到第三521占空 比控制模式的轉(zhuǎn)換期間均為常數(shù)。
在第一占空比操作模式下，根據(jù)等式4的關(guān)系，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間Ton直接正 比于反饋信號(hào)Ifb的幅值。財(cái)卜，在ilil等式5的關(guān)系所描述的第二占空比操 作模式下，切換循環(huán)時(shí)間周期正比于開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和反饋信號(hào)的比值。進(jìn)一步， 在一個(gè)示例中，在第三占空比控制操條式下，等式4又被采用，因此開關(guān)導(dǎo) 通時(shí)間Ton直接正比于反饋信號(hào)Ifb的幅值。下述闡述描述了肖調(diào)于控制電路 以提供上述功能的詳細(xì)的電路實(shí)現(xiàn)的一個(gè)示例。
特別的，圖6A圖示了振蕩器電路600的一個(gè)示例，該振蕩器電路600將 根據(jù)，操作模式的需要提供一固定的或可變的Tcycle時(shí)間。圖6B示意了波 形601的一個(gè)示例，該波形一般性的示意了電容器627兩端的振蕩器電壓 Tth+Vosc。在該示例中，電容器627在電壓電平651和652之間被交替充電和 放電以提供Tcycle時(shí)間653。在一個(gè)示例中，M改變Idn放電電流650的值 同時(shí)Iup 628保持不棘改變Tcycle。當(dāng)電容器C 627上的電腿到兩個(gè)振蕩器 閾值電平Vth 652和Vm+Vth 651時(shí)，開關(guān)657和630被交替切換，使用開關(guān) 631和632將Vth 652和Vm+Vth 651依次與比較器633連接和斷開。
在一個(gè)示例中，輸出信號(hào)655被耦合到開關(guān)如圖4中的開關(guān)403和決定在 ^切換循環(huán)的起始處開關(guān)403被導(dǎo)通的時(shí)刻。其它的邏輯電路將決定^切 換循環(huán)內(nèi)開關(guān)被關(guān)斷的時(shí)刻，這將在下面參看圖7敘述。圖6中示例的波形601 顯示了電容器627兩端出現(xiàn)的振蕩器電壓Vth+Vosc。出于描述目的，在后述數(shù) 學(xué)描述中，識(shí)別電壓電平f^c斷朋657是很有幫助的，該電壓電平為在開關(guān)403 的導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)電容器627兩端超出Vth的電壓。開關(guān)403的導(dǎo)通時(shí)間在時(shí) 刻658啟動(dòng)，在時(shí)刻659開關(guān)403關(guān)斷。該開關(guān)403在旨振蕩^f盾環(huán)期間的 導(dǎo)通時(shí)間為Ton660。
,識(shí)別時(shí)刻和振蕩器電壓、開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)的&"@/0 657，就 可以根據(jù)振蕩器600的振蕩，數(shù)描述Ton和Tcycle。
7bw =-x Fbsc @ /ow (6 )
= rw x C x (丄+丄) (7) 7w/ Ww
ffiil等式(6)和(7)所定義的關(guān)系，在等式3中替換Ton和Tcyde將 提供維持控制環(huán)增益基本上恒定而與控制電路的操作模式無關(guān)的必要關(guān)系，根 據(jù)振蕩器電路參數(shù)<formula>formula see original document page 18</formula>
等式8的下列操作是為了使得Idn為研艦象，根據(jù)在先描述，正是參數(shù) Idn被改變以提^g制。
在電路實(shí)施的一個(gè)示例中，常數(shù)k為固定電流源，因此
"丄 (9)
重新調(diào)整等式8和替換k得到
砂xr附X"-^" + j(/JxF)wx—^二"^"xFimr(g咖 (10)
油 /w/
調(diào)整等式10以消除分母得到
(砂x^xA/") + (^&xr醇/up) ， /oxA/">C@/on (11)
進(jìn)一步調(diào)整等式ll以使得Id。為研艦象得到
似"=t，，"~ (12) /o x-^--^/6
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，基于開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的振蕩器電壓、Fwc⑨t(yī)o"的電路根 據(jù)等式12設(shè)置值Idn，將因此保,制環(huán)增益基本上恒定，而與控制電路的操 作模式無關(guān)。
很顯然，除了變化、放電電流650的值的同時(shí)保持hip 628固定之外還有 很多其它的方式改變Tcycle。例如可以i!31保持Iup 628和Idn 650恒定但在閉 合開關(guān)657或630之前引入可變延時(shí)來改 蕩器循環(huán)時(shí)間Tosc。根據(jù)本發(fā)明 的教導(dǎo)，fflil將可^時(shí)設(shè)定成電壓電平^c斷o" 657的函數(shù)，能按照等式3 的關(guān)系改變Tcycle，從而使得保持控制環(huán)增益基本上恒定而與控制電路的操作 模式無關(guān)。
圖7中根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)一般性的示意了實(shí)現(xiàn)等式12的控制電路的一部 分的一個(gè)示例。如示例所示，電路750具有終端411， 412， 413和450,在一 個(gè)示例中上述終端與圖4中所示的電路的M節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。在一個(gè)示例中，反 饋信號(hào)Ifb 700與圖4中的反饋信號(hào)409是等同的。在另一個(gè)示例中，反饋信 號(hào)Ifb 700可以為內(nèi)部信號(hào)，該內(nèi)部信號(hào)由圖1中反饋電流Ic 109的倒置而生
成。在一個(gè)示例中,晶體管開關(guān)726分別等同于圖1和圖4中的開關(guān)103和403。 振蕩器790等同于圖6A中的振蕩器600，其中晶體管720相應(yīng)于圖6A中的 電流源650。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在該示例中，電路750的全部功肯腿常為 開關(guān)726 的導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)的振蕩器電壓Vosc753,并使用該電壓&化@加根據(jù)等式12
的關(guān)系來設(shè)定需要的電流L 752。
在示例中所示，電路750包括由晶體管702, 703， 709和710組成的乘 法電路。該乘法電路的操作使得流經(jīng)晶體管702和703的電,積等于流經(jīng)晶 體管709和710的電流乘積。很顯然，如果流經(jīng)晶體管702， 703， 709和710
的電流如下設(shè)定，貝嘮式12將可被粒
在702流經(jīng)的電流-A^ (13) 在703^)^5的電流=/# (14)
在709 ^^的電流=/。 xFayc @ /0" - /y& (15)
在710流經(jīng)的電流=/& (16) 從圖7中，值得注意的是，流經(jīng)晶體管702和703的電流分別為Iup和Ifb。 如示例所示，電流源701為與電流源728相分離的電流源，但提供了基本上同 樣的電流。
在該示例中，流經(jīng)晶體管709的電流ffl31以下方^立以提供等式15的 關(guān)系。通過匹配晶體管715和716，將它們操作在它們的線性工作區(qū)間并fflil 由晶體管707和708構(gòu)成的電流鏡將它們耦合，在晶體管715和716兩端的電 壓將相同，以使得下述關(guān)系成立
(17)
因此
A=/ox^c (18) 由于在等式12中的所關(guān)心的具彬頁采用了在開關(guān)導(dǎo)通結(jié)束時(shí)亥啲開關(guān)關(guān)
斷時(shí)亥啲振蕩器腿^c斷o"，等式18可重新寫成
為實(shí)現(xiàn)等式12的分母，其僅僅保留以減去Ifb。在圖7的電路中，流經(jīng)晶
體管716的電流包括Ifb，該電流在節(jié)點(diǎn)756被求和。該Ifb通過由晶體管704 和705構(gòu)成的電流鏡產(chǎn)生，該電流鏡鏡像流經(jīng)晶體管703的電流。因jim等式 19中，流經(jīng)晶體管709的電流為
^^晶體管709的電流=/0><阮@/0"-(20)
因此，通過由晶體管702, 703, 709和710組成的乘法電路的操作，流經(jīng) 晶體管710的電流為IJt)。電流Idn(t)751被，成時(shí)間的函數(shù)，由于該電流將 隨電壓Vth+Vosc 753而變化。然而，為滿足等式12的關(guān)系，需要在開關(guān)726 導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束時(shí)刻計(jì)算Id必751的值，將在下面敘述。
如示例所示，電流L(t)艦晶體管712和713被湖。晶體管712和713 構(gòu)成了邏輯電路757的一部分，該邏輯電路757確定開關(guān)726在每個(gè)切換循環(huán) 內(nèi)的關(guān)斷時(shí)刻，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，該關(guān)斷時(shí)刻取決于占空比控制操作模式， 可以包括流經(jīng)開關(guān)726達(dá)到閾值的電流，或開關(guān)726的循環(huán)時(shí)間達(dá)到閾值，等 等。然而，由于在該示例中，為提供等式12的關(guān)系的電路750的操作被具體 地設(shè)計(jì)成為恒定而與開關(guān)726被關(guān)斷的原因無關(guān)，從而提供了基本J:恒定的增 益而與占空比控制的操作模式無關(guān)，因此該邏輯的細(xì)節(jié)并沒有進(jìn)一步詳細(xì)討 論。
繼續(xù)該示例，L(t) 751也皿晶體管714被反射并依次再次M31由晶體管 719和720構(gòu)成的電流鏡被鄉(xiāng)。然而，晶體管719、開關(guān)722和電容器721 形成采樣和保持電路。該電路的功能為當(dāng)開關(guān)726關(guān)斷時(shí)捕捉并保持她(,)值。 為執(zhí)行該功能，開關(guān)722被耦合以接收開關(guān)726的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)758。當(dāng)門極 驅(qū)動(dòng)信號(hào)758為低，開關(guān)722被打開，電皿721保持正比于開關(guān)726的關(guān)斷 時(shí)亥啲IJt)值的電壓。ffi31該方式，在開關(guān)722打開后^^圣晶體管720的電流 Idn 752不再隨時(shí)間變化且根據(jù)等式12的關(guān)系基本上固定在開關(guān)關(guān)斷時(shí)刻的電 流值U(t)。由此，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，電容器727的放電電流基于等式12的 關(guān)系被確定，而與占空比控制操作的模式無關(guān)。
發(fā)明，描述的示例，包括摘要中的描述，都不是為了窮舉或限制本發(fā)明 公開的具體形式。本發(fā)明的具體的實(shí)施例和示例在此為敘述需要而描述，不偏 離本發(fā)明的更寬的精神和范圍下的各種等同的修改是可能的。事實(shí)上，很清楚， 具體的電壓，電流，頻率，功率范圍值，時(shí)間等等被提供是出于解釋的目的，
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，其它的各種數(shù)值在其它的實(shí)施例和示例中可同樣被采用。
這些修改能根據(jù)J^詳細(xì)描述被用于本發(fā)明的示例中。權(quán)利要求中的各種 術(shù)語不被解釋成限制本發(fā)明為權(quán)利要求和說明書中公開的具體的實(shí)施例。相
反，保護(hù)范圍完^M:下述權(quán)利要求被確定，權(quán)利要求根據(jù)確定的權(quán)利要求解 釋的原則而被解釋。當(dāng)前的說明書和附圖被當(dāng)作是示意性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1、一種功率變換器，包括耦合到能量傳輸元件的開關(guān)，該能量傳輸元件耦合在功率變換器的輸入端和輸出端之間；和耦合到所述開關(guān)以控制該開關(guān)的控制電路，該控制電路包括第一和第二占空比控制模式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器輸出端的功率，其中，第一和第二占空比控制模式之間的轉(zhuǎn)換響應(yīng)于流經(jīng)所述開關(guān)的達(dá)到電流閾值的電流的幅值。
2、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中控制電路進(jìn)一步包括第三占空 比控律蝶式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器輸出端的功率，其中第1卩第三占空比控 庫I贖式之間的轉(zhuǎn)換響應(yīng)于所述開關(guān)的超U頻率閾值的開關(guān)頻率。
3、 如權(quán)禾腰求1所述的功率變換器，其中第一占空比控制擴(kuò)式為電壓模 式控制模式。
4、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中第一占空比控制模式為電流模 式控庫腫莫式。
5、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中第一占空比控偉帳式為銜皆振 控制模式。
6、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中第一占空比控偉贖式為導(dǎo)通時(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
7、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中第二占空比控制模式為電流限 制固定而切衡盾環(huán)時(shí)間可變的控制模式。
8、 如權(quán)利要求2所述的功率變換器，其中第三占空比控律訴莫式為電壓控 制模式。
9、 如權(quán)利要求2所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為電流模 式控制模式。
10、 如權(quán)禾腰求2所述的功率變換器，其中第三占空比控鵬莫式為準(zhǔn)諧振 控制模式。
11、 如權(quán)利要求2所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為導(dǎo)通時(shí) 間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
12、 如權(quán)利要求1所述的功率變換器，其中流經(jīng)所述開關(guān)的電流的電流閾 值響應(yīng)于功率變換器的操作狀態(tài)而變化。
13、 如權(quán)利要求12所述的功率變換器，其中所述功率變換器的操作狀態(tài) 為功率變換器的輸入電壓的幅值。
14、 如權(quán)利要求12所述的功率變換器，其中所述功率變換器的操作狀態(tài) 為在第一占空比控制模式下控制電路的開關(guān)頻率。
15、 一種功率變換器，包括耦合到能量傳輸元件的開關(guān)，該肖遣傳輸元件耦合在功率變換器的輸入端和輸出端之間；耦合到所述開關(guān)的控制電路；和耦合在功率變換器的輸出端和控制電路之間的控制環(huán)，用于響應(yīng)于功率變 換器的輸出參數(shù)來產(chǎn)生具有控制環(huán)增益的反饋信號(hào)，該控制電路包括第一和第 二占空比控制模式以響應(yīng)所述反饋信號(hào)來切換所述開關(guān)以調(diào)節(jié)傳送到功率變換 器輸出端的功率，其中該控制環(huán)增益在第一和第二占空比控制模式之間的轉(zhuǎn)換 期間基本上是度定的。
16、 如權(quán)利要求15所述的功率變換器，其中所述控制電路進(jìn)一步包括第 三占空比控制模式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器的輸出端的功率，其中所述控制環(huán) 增益^m二和第三占空比控制模式之間的轉(zhuǎn)換期間基本上是恒定的。
17、 如權(quán)利要求15所述的功率變換器，其中第一占空比控,懶式為電壓 模式控制模式。
18、 如權(quán)利要求15所述的功率變換器，其中第一占空比控制模式為電流 模式控制模式。
19、 如權(quán)禾腰求15所述的功率變換器，其中第一占空比控鵬莫式為準(zhǔn)諧 振控制模式。
20、 如權(quán)利要求15所述的功率變換器，其中第一占空比控串帳式為導(dǎo)通 時(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
21、 如權(quán)利要求15所述的功率變換器，其中第二占空比控制模式為電流 限制固定而切換循環(huán)時(shí)間可變的控制模式。
22、 如權(quán)利要求16所述的功率變換器，其中第三占空比控制模幼電壓 模式控娜莫式。
23、 如權(quán)禾腰求16所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為電流 模式控制模式。
24、 如權(quán)禾腰求16所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為準(zhǔn)諧 振控鵬式。
25、 如權(quán)禾腰求16所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為導(dǎo)通 時(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
26、 —種功率變換器，包括耦合到能量傳輸元件的開關(guān)，該會(huì)遣傳輸元件耦合在功率變換器的輸入端 和輸出端之間；耦合到所述開關(guān)的控制電路；和耦合在功率變換器的輸出端和控制電路之間的控制環(huán)，用于響應(yīng)于功率變 換器的輸出參數(shù)來產(chǎn)生具有控制環(huán)增益的反饋信號(hào)，該控制電,括第一和第 二占空比控制模式以響應(yīng)所述反饋信號(hào)來切換所述開關(guān)以調(diào)節(jié)傳送到功率變換 器輸出端的功率，其中當(dāng)控制電路工作在第一占空比控偉訴莫式時(shí)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 正比于反饋信號(hào)的幅值，和當(dāng)控制電路操作在第二占空比控制模式時(shí)切換循環(huán) 時(shí)間周期正比于開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和反饋信號(hào)值的比值。
27、 如權(quán)利要求26所述的功率變換器，其中所述控制電路進(jìn)一步包括第 三占空比控制模式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器的輸出端的功率，其中當(dāng)控制電路 工作在第一占空比控制模式時(shí)所述開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間正比于反饋信號(hào)的幅值。
28、 如權(quán)利要求26所述的功率變換器，其中第一占空比控鵬莫式為電壓 模式控制模式。
29、 如權(quán)禾腰求26所述的功率變換器，其中第一占空比控制模式為電流 模式控制模式。
30、 如權(quán)利要求26所述的功率變換器，其中第一占空比控制懶式為準(zhǔn)諧 振控制模式。
31、 如權(quán)利要求26所述的功率變換器，其中第一-占空比控制模式為導(dǎo)通 時(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
32、 如權(quán)利要求26所述的功率變換器，其中第二占空比控審腫莫式為電流 限制固定而切換循環(huán)時(shí)間可變的控制模式。
33、 如權(quán)利要求27所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為電壓 模式控制模式。
34、 如權(quán)利要求27所述的功率變換器，其中第三占空比控律蝶式為電流模式控制模式。
35、 如權(quán)利要求27所述的功率變換器，其中第三占空比控制模式為準(zhǔn)諧振控制模式。
36、 如權(quán)禾腰求27所述的功率變換器，其中第三占空比控鵬莫式為導(dǎo)通 時(shí)間可變而關(guān)斷時(shí)間固定的控制模式。
37、 一種調(diào)節(jié)從功率變換器的輸廁傳送至1助率變換器的輸出端的功率的 方法，包括切換耦合到能量傳輸元件的電力開關(guān)，該能量傳輸元件耦合在功率變換器 的輸入端和輸出端之間；MS制電S維制所述電力開關(guān)的切換，該控制電路耦合至U所述開關(guān)以調(diào) 節(jié)從功率變換器的輸A^傳送到功率變換器的輸出端的功率；禾,耦合在電源輸出端和控制電路之間的控制環(huán)來生成反饋信號(hào)，控制電 路響應(yīng)該反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)具有控制環(huán)增益，該控制環(huán)增益在控制電路從 包含在控制電路內(nèi)的第一占空比控制模式轉(zhuǎn)換到包含在控制電路內(nèi)的第二占空 比控制模式的期間基本上恒定。
38、 如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述控制電路進(jìn)一步包括第三占空 比控制模式以調(diào)節(jié)從功率變換器的輸A^傳送到功率變換器的輸出端的功率， 其中所述控制環(huán)增益在第二和第三占空比控制模式之間的轉(zhuǎn)換期間基本上是恒 定的。
39、 如權(quán)利要求37所述的方法，其中第一占空比控諱訴莫式為電壓模式控 制模式。
40、 如權(quán)禾腰求37所述的方法，其中第一占空比控律蝶式為電流模式控 制模式。
41、 如權(quán)利要求37所述的方法，其中第一占空比控諱訴莫式為準(zhǔn)諧振控制模式。
42、 如權(quán)利要求37所述的方法，其中第一占空比控諱鵬式為導(dǎo)通時(shí)間可 變而關(guān)斷時(shí)間固定的控庫W莫式。
43、 如權(quán)利要求37所述的方法，其中第二占空比控帝猴式為電流限制固定而切換循環(huán)時(shí)間可變的控制模式。
44、 如權(quán)禾腰求38所述的方法，其中第三占空比控鵬莫式為電壓模式控 制模式。
45、 如權(quán)利要求38所述的方法，其中第三占空比控律i藤式為電流模式控 制模式。
46、 如權(quán)利要求38所述的方法，其中，第三占空比控制模式為準(zhǔn)諧振控 偉帳式。
47、 如權(quán)利要求38所述的方法，其中第三占空比控帶擴(kuò)式為導(dǎo)通時(shí)間可 變而關(guān)斷時(shí)間固定的控偉訴莫式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)具有多種操作模式的功率變換器的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的電路包括耦合到能量傳輸元件的開關(guān)，該能量傳輸元件耦合在功率變換器的輸入端和輸出端之間。同時(shí)也包括控制電路，該控制電路耦合到所述開關(guān)并控制該開關(guān)。該控制電路包括第一和第二占空比控制模式以調(diào)節(jié)傳送到功率變換器輸出端的功率。第一和第二占空比控制模式之間的轉(zhuǎn)換響應(yīng)于流經(jīng)所述開關(guān)的達(dá)到電流閾值的電流的幅值。
文檔編號(hào)H02M3/24GK101183830SQ20071019295
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月4日
發(fā)明者G·范, S·鮑爾勒 申請(qǐng)人:電力集成公司