專利名稱：用于諧振轉(zhuǎn)換器的采樣電荷控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器，更具體地，涉及采用反饋來(lái)更好地響應(yīng)輸入電壓電平或負(fù)載變化的功率轉(zhuǎn)換器控制器。
背景技術(shù)：
諧振轉(zhuǎn)換器可以用于將功率從電壓源轉(zhuǎn)換到直流電(DC)電壓和電流。半橋或全橋諧振轉(zhuǎn)換器可以將AC或DC輸入功率轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓DC電源。然而，輸入線路(line)條件或輸出負(fù)載條件的變化可以引起轉(zhuǎn)換器的DC輸出波動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于變化操作條件 (例如變化輸入線路條件或輸出負(fù)載條件)時(shí)，由于與諧振轉(zhuǎn)換器相關(guān)的傳遞函數(shù)的復(fù)極點(diǎn)(complex pole)以及高Q，諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和不同電流會(huì)過(guò)擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了用于諧振轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)控制裝置和方法，所述諧振轉(zhuǎn)換器包括半橋諧振轉(zhuǎn)換器和全橋諧振轉(zhuǎn)換器。在示例中，所述裝置可以包括第一輸入以及輸出，所述第一輸入被配置為接收對(duì)轉(zhuǎn)換器操作條件加以指示的第一信息，所述輸出被配置為與轉(zhuǎn)換器的開關(guān)耦合。在示例中，所述裝置可以包括壓控振蕩器(VCO)，所述壓控振蕩器被配置為提供具有第一頻率的第一脈沖列，并且響應(yīng)于第一信息來(lái)調(diào)制第一頻率。在示例中，所述裝置可以包括分頻器，所述分頻器被配置為向輸出提供第二脈沖列，第二脈沖列具有比第一頻率低的第二頻率。本綜述旨在提供本專利申請(qǐng)主題的概要。而非旨在提供對(duì)本發(fā)明排他或詳盡說(shuō)明。包括詳細(xì)的描述以提供關(guān)于本專利申請(qǐng)的其它信息。


在并非按照比例繪制的附圖中，相似數(shù)字可以描述不同視圖中的相似組件。具有不同字母后綴的相似數(shù)字可以表示相似組件的不同實(shí)例。一般地，附圖以示例而非限制的方式示出了本文中討論的不同實(shí)施例。圖1總體上示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的電感器-電感器-電容器(LLC)諧振轉(zhuǎn)換器。圖2A總體上示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的壓控振蕩器(VCO)。圖2B總體上示出了 VCO電容器波形以及具有第二分頻器觸發(fā)器的VCO的脈沖列輸出波形。圖2C總體上示出了包括VCO電容器充電率或放電率之間差異的波形圖案的示例。圖3總體上示出了包括控制器的半橋諧振轉(zhuǎn)換器的示例，所述控制器被配置為響應(yīng)于變化負(fù)載和輸入條件，保持LLC諧振轉(zhuǎn)換器輸出處的期望電壓。圖4總體上示出了包括備選控制器拓?fù)涞陌霕蛑C振轉(zhuǎn)換器的示例。圖5總體上示出了包括備選控制器拓?fù)涞陌霕蛑C振轉(zhuǎn)換器的示例。
圖6總體上示出了包括備選控制器拓?fù)涞陌霕蛑C振轉(zhuǎn)換器的示例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括用于提高轉(zhuǎn)換器(比如諧振轉(zhuǎn)換器，包括但不限于半橋諧振轉(zhuǎn)換器或全橋諧振轉(zhuǎn)換器)響應(yīng)的裝置和方法。一般地，用于諧振轉(zhuǎn)換器的常規(guī)控制方法由于例如復(fù)極點(diǎn)或高Q轉(zhuǎn)換器傳遞函數(shù)而提供有限的瞬變響應(yīng)來(lái)改變輸出負(fù)載和輸入源條件。本發(fā)明的裝置和方法可以實(shí)現(xiàn)電壓反饋和線路電壓前饋，以響應(yīng)于線路電壓或負(fù)載條件的變化，從而自動(dòng)增大或減小轉(zhuǎn)換器增益。這種增益校正可以減少LLC諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電流和輸出電壓的過(guò)擊穿，而不用直接感測(cè)線路電壓。在特定示例中，所述裝置和方法可以將轉(zhuǎn)換器傳遞函數(shù)的復(fù)雙極點(diǎn)拆分成兩個(gè)實(shí)極點(diǎn)，進(jìn)而簡(jiǎn)化控制回路設(shè)計(jì)，并提供更好的瞬變響應(yīng)。圖1總體上示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的電感器-電感器-電容器(LLC)諧振轉(zhuǎn)換器100的示例。LLC諧振轉(zhuǎn)換器100可以被配置為在轉(zhuǎn)換器100的輸入101處接收電壓 Vin，在轉(zhuǎn)換器100的輸出102處提供直流電(DC)電壓V。ut。所示出的LLC諧振轉(zhuǎn)換器100 包括半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器。LLC諧振轉(zhuǎn)換器100可以包括第一開關(guān)103和第二開關(guān)104，所述第二開關(guān)104被配置為在變壓器105的初級(jí)繞組上提供交流電波形(例如，高頻波形)。 轉(zhuǎn)換器100包括諧振網(wǎng)絡(luò)，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括磁化電感器106、諧振電感器107和諧振電容器108。在一些示例中，積分變壓器可以包括磁化電感器和諧振電感器。在特定示例中，積分變壓器可以包括諧振網(wǎng)路。LLC諧振轉(zhuǎn)換器可以包括用于在輸出102處提供DC電壓V。ut 的整流器網(wǎng)絡(luò)110。整流器網(wǎng)絡(luò)110可以包括整流二極管llla-d以及與變壓器105的次級(jí)繞組相耦合的輸出電容器112。LLC諧振轉(zhuǎn)換器100還可以包括控制器113，以切換第一開關(guān)103和第二開關(guān)104，從而在輸出102處提供在操作條件范圍之上的期望DC電壓，所述操作條件范圍包括但不限于負(fù)載條件和變化輸入線路條件(例如，改變化輸入電壓)的范圍。LLC諧振轉(zhuǎn)換器100可以包括輸出電壓傳感器114以測(cè)量DC電壓輸出102?？刂破骺梢允褂盟鶞y(cè)量的輸出電壓來(lái)控制第一開關(guān)103和第二開關(guān)104的切換，以在轉(zhuǎn)換器100的輸出102處提供期望DC輸出電壓。LLC諧振轉(zhuǎn)換器100可以包括電流傳感器105，以在第一開關(guān)103的導(dǎo)通周期期間感測(cè)電感器。所感測(cè)的電流可以指示變化線路條件(比如變化輸入電壓)。所感測(cè)電流可以由控制器113接收，并且用于設(shè)置第一開關(guān)103和第二開關(guān)104的開關(guān)頻率，以響應(yīng)于變化操作條件(例如，但不限于，變化輸入電壓)來(lái)保持期望的DC輸出電壓。在不同示例中， 控制器113可以包括壓控振蕩器(VCO) 116以提供第一開關(guān)103和第二開關(guān)104的切開關(guān)頻率。在特定示例中，可以調(diào)節(jié)VC0116的操作參數(shù)以在轉(zhuǎn)換器100的輸出102處保持在負(fù)載條件范圍之上的期望電壓。VCO的操作參數(shù)可以包括但不限于充電電路斜坡速率(ramp rate)、充電電路的上限閾值、充電電路的下限閾值、或它們的組合。圖2A總體上示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例的VCO 213。VCO 213對(duì)VCO電容器217 進(jìn)行充電和放電以產(chǎn)生三角波形。響應(yīng)于使用比較器219產(chǎn)生的感測(cè)電流，電流反射鏡218 對(duì)VCO電容器的充電和放電率進(jìn)行設(shè)置。比較器219的輸出可以指示速率設(shè)定點(diǎn)220和速率設(shè)定點(diǎn)參考值221之間的差。電容器217可以基于上限閾值Vth充電到上限值。在示例中，由于電容器217上的電壓達(dá)到上限閾值M0，上部比較器222觸發(fā)第一觸發(fā)器2 的“重置”輸入。在示例中，由于電容器217上的電壓下降到下限閾值以下，下部比較器223觸發(fā)第一觸發(fā)器224的“設(shè)置”輸入。第一觸發(fā)器224的輸出可以提供具有第一頻率的第一脈沖列。第一脈沖列可以控制第二電流反射鏡225以對(duì)電容器217進(jìn)行充電和放電。脈沖列可以具有第一頻率，所述第一頻率與在VCO電容器217之上產(chǎn)生的三角電壓波形226的頻率相對(duì)應(yīng)。在一些示例中，三角電壓波形2 可以用于切換諧振轉(zhuǎn)換器的第一開關(guān)和第二開關(guān)。在一些示例中，不均勻的切換占空比可以弓丨起協(xié)作轉(zhuǎn)換器組件中的電流應(yīng)力。這種占空比變化可以由VCO電容器不均勻的充電率和放電率引起。例如，即使速率和閾值設(shè)置點(diǎn)保持不變，VCO組件中小的制造變化也可以引起VCO電容器的充電率和放電率差異。為了避免這種電流應(yīng)力，特定示例包括第二觸發(fā)器227以提供分頻器，使得VCO提供第二脈沖列來(lái)以比第一脈沖列的第一頻率低的第二頻率切換諧振轉(zhuǎn)換器的開關(guān)。在特定示例中，第二頻率大約是第一頻率的二分之一。圖2B總體上示出了 VCO電容器波形2 和具有第二分頻觸發(fā)器227的VCO(例如，在圖2A中示出的VC0)的脈沖列輸出波形228。為了參考，圖2C示出了波形圖案229， 所述圖案2 在VCO電容器的充電率和放電率之間具有非常大的差異，即使具有這種大的差異，第二觸發(fā)器227所提供的頻率分量也可以為第一開關(guān)和第二開關(guān)產(chǎn)生具有實(shí)質(zhì)上相等占空比的開關(guān)脈沖波形230，以避免在LLC諧振轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生電流應(yīng)力。圖3總體上示出了半橋諧振轉(zhuǎn)換器300的示例，所述半橋諧振轉(zhuǎn)換器300包括控制器316，所述控制器316被配置為響應(yīng)于變化負(fù)載和輸入條件，在LLC諧振轉(zhuǎn)換器的輸出302處保持期望的電壓。半橋諧振轉(zhuǎn)換器300可以包括第一開關(guān)303、第二開關(guān)304、積分變壓器305以及包括負(fù)載電容器312的整流器電路310，所述積分變壓器305包括磁化電感、諧振電感和諧振電容308。第一開關(guān)303和第二開關(guān)304可以操作于在變壓器305的初級(jí)繞組上施加第一交流電(AC)波形。由第一 AC波形引起的第二 AC波形可以被整流，并且在半橋諧振轉(zhuǎn)換器300的輸出302處被轉(zhuǎn)換為DC電壓?？刂破?16可以包括VC0313， 與控制器316的輸出耦合的切換邏輯電路332以及第一開關(guān)303和第二開關(guān)304的控制輸入。在示例中，控制器316可以包括分頻器327，以平衡第一開關(guān)303和第二開關(guān)304的占空比。在示例中，反饋電路可以接收半橋諧振轉(zhuǎn)換器300的操作信息，并且可以調(diào)整至控制器316的輸入，以在半橋諧振轉(zhuǎn)換器300的輸出302處保持期望的DC電壓。在圖3的示例中，輸出電壓傳感器314可以提供誤差信息來(lái)調(diào)整控制器316的上限閾值。輸出電壓傳感器314可以包括分壓器333和比較器334，所述分壓器333提供輸出電壓的采樣，所述比較器334接收和處理所采樣的電壓，比如，將所采樣的電壓和參考335 相比較以在比較器334的輸出處提供誤差信息。在示例中，傳感器314可以使用光耦合器 336來(lái)向控制器316傳送誤差信息。在示例中，晶體管337響應(yīng)于比較器334提供的誤差信息，對(duì)流經(jīng)包括了光耦合器336的光源338在內(nèi)的電路的電流進(jìn)行調(diào)制。光耦合器336的光電晶體管339響應(yīng)于從光耦合器336的光源338發(fā)射的光，對(duì)流經(jīng)與控制器316耦合的電路的電流進(jìn)行調(diào)制。作為響應(yīng)，電路可以將所調(diào)制的電流轉(zhuǎn)換為對(duì)誤差信息加以指示的電壓，并且修改控制器316的上限閾值340。在圖3的示例中，輸入電流傳感器315可以提供與源Vin相關(guān)的信息，所述源Vin與半橋諧振轉(zhuǎn)換器300相耦合。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到輸入電流信息可以用作前饋控制信息以補(bǔ)償與輸入301耦合的源Vin的變化條件。例如，源電壓的變化可以導(dǎo)致流經(jīng)第一開關(guān)303 的傳導(dǎo)電流的變化以及在半橋諧振轉(zhuǎn)換器300輸出302處的DC電壓變化。圖3的電路可以包括電流傳感器315，以在第一開關(guān)303導(dǎo)通期間對(duì)電感器電流進(jìn)行采樣。電流傳感器315 可以包括與半橋諧振轉(zhuǎn)換器300的變壓器305的初級(jí)繞組串聯(lián)耦合的電阻器341。電阻器 341可以向控制器316提供指示傳感器電流的信息。控制器316可以包括前饋電路342，以處理指示傳感器電流的信息，并且使用信息來(lái)調(diào)節(jié)控制器316的閾值340。閾值調(diào)節(jié)可以補(bǔ)償使用電流傳感器315檢測(cè)到的源Vin的變化，以減小或消除與轉(zhuǎn)換器的輸出電壓有關(guān)的源變化效應(yīng)。在示例中，前饋電路342可以積分所采樣的電壓以提供指示源Vin操作條件的電壓，例如源301Vin的電壓。前饋電路342可以包括電流反射鏡343，所述電流反射鏡343包括感測(cè)晶體管344和反射鏡(mirror)晶體管345。感測(cè)晶體管344可以與電流源346相耦合，所述電流源346被配置為產(chǎn)生與從電流傳感器315接收的電壓成比例的電流。鏡晶體管345可以提供與感測(cè)到的電流成比例的電流，以對(duì)前饋電流342的電容器347進(jìn)行充電。 采樣和保持電路348可以接收前饋電容器347上的電壓。在示例中，可以在第二開關(guān)304 的導(dǎo)通周期結(jié)束處對(duì)前饋電路342的前饋電容器347放電，并且可以允許在第一開關(guān)303 的導(dǎo)通周期期間為前饋電路342的前饋電容器347充電。在示例中，如圖3中所示，采樣和保持電路348可以在第二開關(guān)304導(dǎo)通周期的開始處接收前饋電容器347上的電壓，并且在采樣和保持電路348的輸出上保持該值。可以使用電壓誤差信息來(lái)處理所保持的值，并且可以調(diào)節(jié)控制器316的上限閾值340，比如，VCO 313的充電電路的上限閾值。調(diào)節(jié)控制器316的上限閾值340可以改變第一開關(guān)303和第二開關(guān)304的開關(guān)頻率，以控制在半橋諧振電路300的輸出302處的DC電壓。在特定示例中，切換邏輯電路332包括第一延遲單元371和第二延遲單元372，以在關(guān)斷一個(gè)開關(guān)之后將接通另一個(gè)開關(guān)延遲一定時(shí)間間隔，或反之亦然。在特定實(shí)施例中， 通過(guò)在零電壓條件下提供切換，延遲可以幫助減少切換損耗。延遲還可以減少切換噪聲，并且提高諧振轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的整體效率。圖4總體上示出了半橋諧振轉(zhuǎn)換器400的示例，所述半橋諧振轉(zhuǎn)換器400包括備選控制器拓?fù)洌鰝溥x控制器拓?fù)浔慌渲脼轫憫?yīng)于變化負(fù)載和輸入條件，在半橋諧振轉(zhuǎn)換器400的輸出402處保持期望的DC電壓。在示例中，半橋諧振轉(zhuǎn)換器400可以包括第一開關(guān)403、第二開關(guān)404、積分變壓器405和包括負(fù)載電容器412的整流電路410，所述積分變壓器405包括磁化電感、諧振電感和諧振電容408。在示例中，電容器416可以包括VCO 413，與控制器416的輸出以及與第一開關(guān)403和第二開關(guān)404的控制輸入相耦合的切換邏輯電路432。在示例中，控制器416可以包括分頻器427，以平衡第一開關(guān)403和第二開關(guān) 404的占空比。在示例中，反饋電路414、442可以接收半橋諧振轉(zhuǎn)換器400的操作信息，并且可以響應(yīng)于變化輸入線路和輸出負(fù)載條件來(lái)調(diào)節(jié)至控制器416的輸入，以在半橋諧振轉(zhuǎn)換器400的輸出402處保持期望的DC電壓。在圖4的示例中，半橋諧振轉(zhuǎn)換器400可以包括電流傳感器415，所述電流傳感器 415包括電容性分壓器450，電容性分壓器450具有與諧振電容器408并聯(lián)耦合的串聯(lián)的第一電容器451和第二電容器452。在第一開關(guān)403的導(dǎo)通周期期間，第二電容器452可以充電，進(jìn)而積分(integrate)電感器電流，并且在采樣和保持電路448的輸入處提供指示該積分的電壓。與圖3的示例相比，電容性分壓器415可以提供實(shí)質(zhì)上無(wú)損的電流傳感器。在一些示例中，，諧振電容器408上的電壓相對(duì)于地參考可以為負(fù)。在特定示例中，與第二傳感電容器452兩端耦合的二極管453可以電平移動(dòng)電壓波形，以使采樣波形保持為地參考， 或大于地參考。圖5總體上示出了包括備選控制器拓?fù)涞陌霕蛑C振轉(zhuǎn)換器500的示例，所述備選控制器拓?fù)浔慌渲脼轫憫?yīng)于變化負(fù)載和輸入條件，在半橋諧振轉(zhuǎn)換器500的輸出502處保持期望電壓。半橋諧振轉(zhuǎn)換器500可以包括第一開關(guān)503、第二開關(guān)504、積分變壓器505、 以及包括負(fù)載電容器512的整流電路510，所述積分變壓器505包括磁化電感、諧振電感和諧振電容508?？刂破?16可以包括VCO 513、切換邏輯電路532，所述切換邏輯電路532與控制器516的輸出以及第一開關(guān)503和第二開關(guān)504的控制輸入相耦合。在示例中，控制器516可以包括分頻器527，以平衡第一開關(guān)503和第二開關(guān)504的占空比，在示例中，反饋電路514、542可以接收半橋諧振轉(zhuǎn)換器500的操作信息，可以響應(yīng)于變化輸入線路和輸出負(fù)載條件來(lái)調(diào)節(jié)至控制器516的輸入，以在半橋諧振轉(zhuǎn)換器500的輸出502處保持期望的 DC電壓。半橋諧振轉(zhuǎn)換器500可以包括電阻性電流傳感器515以控制控制器516的上限閾值M0?？刂破?16可以包括前饋電路M2，比如以上參考圖3描述的前饋電路?？梢詮纳舷揲撝祬⒖缄?yáng)5中減去采樣和保持電路M8的輸出來(lái)建立控制器516的上限閾值M0。在示例中，半橋諧振轉(zhuǎn)換器500可以包括輸出電壓傳感器514，例如以上參考圖3 描述的輸出電壓傳感器。控制器516可以在控制器516的電流反射鏡器件518的控制輸入 520出接收電壓傳感器514的輸出。在示例中，在輸出電壓傳感器514的輸出中反映出的電壓變化可以被配置來(lái)調(diào)節(jié)電容器517充電率或放電率中的至少一個(gè)。因此，電容器517的充電率或放電率中至少一個(gè)的變化可以修改控制器516的頻率，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)半橋諧振轉(zhuǎn)換器500的增益來(lái)控制輸出502處的DC電壓。圖6總體上示出了包括備選控制器拓?fù)涞陌霕蛑C振轉(zhuǎn)換器600的示例，所述備選控制器拓?fù)浔慌渲脼轫憫?yīng)于變化負(fù)載和輸入條件以保持期望的輸出電壓。半橋諧振轉(zhuǎn)換器 600可以包括第一開關(guān)603、第二開關(guān)604、積分變壓器605、以及包括負(fù)載電容器612的整流電路610，所述積分變壓器605包括磁化電感、諧振電感和諧振電容608?？刂破?16可以包括VCO 613、切換邏輯電路632，以接收控制器616的輸出并且控制第一開關(guān)603和第二開關(guān)604。半橋諧振轉(zhuǎn)換器600可以包括反饋電路614和前饋電路642。在示例中，控制器616可以包括分頻器627以平衡第一開關(guān)603和第二開關(guān)604的占空比。在示例中，反饋電路614和前饋電路642可以接收半橋諧振轉(zhuǎn)換器600的操作信息，可以響應(yīng)于變化輸入線路和輸出負(fù)載條件來(lái)調(diào)節(jié)至控制器616的輸入，以在半橋諧振轉(zhuǎn)換器600的輸出602 處保持期望的DC電壓。在圖6的示例中，半橋諧振轉(zhuǎn)換器600可以包括電流傳感器615，所述電流傳感器 615電容性分壓器，電容性分壓器具有與與半橋諧振轉(zhuǎn)換器600的諧振電容器608并聯(lián)耦合的串聯(lián)的第一電容器651和第二電容器652。在第一開關(guān)603的導(dǎo)通周期期間，第二電容器 652可以充電，進(jìn)而積分電感器電流，并且在采樣和保持電路648的輸入處提供指示該積分的電壓。例如，與圖3和圖5中示出的電壓傳感器示例相比，電容性分壓器可以提供實(shí)質(zhì)上無(wú)損的電流傳感器615。在一些示例中，諧振電容器608上的電壓相對(duì)于地參考可以為負(fù)。在一些示例中，與第二傳感電容器652兩端耦合的二極管653可以電平移動(dòng)電壓波形，以使采樣波形保持為地參考，或大于地參考。圖6中的示例可以包括輸出電壓傳感器614以控制控制器616的斜坡速率?？刂破?16可以在電流反射鏡器件618的控制輸入620處接收電壓傳感器614的輸出。輸出電壓傳感器614的輸出中反映出的電壓變壓可以調(diào)節(jié)電容器617的充電率和放電率中的至少一個(gè)。因此，調(diào)節(jié)電容器617的充電率和放電率中至少一個(gè)的變化可以修改控制器616的頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)半橋諧振轉(zhuǎn)換器600的增益以控制輸出602處的DC電壓。附加說(shuō)明在示例1中，一種控制轉(zhuǎn)換器的裝置包括第一輸入、輸出、壓控振蕩器(VCO)、分頻器，所述第一輸入被配置為接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第一信息，所述輸出被配置為與轉(zhuǎn)換器的開關(guān)耦合，所述壓控振蕩器被配置為提供具有第一頻率的第一脈沖列， 以響應(yīng)于第一信息來(lái)調(diào)制第一頻率，所述分頻器被配置為向輸出提供第二脈沖列，第二脈沖列具有比第一頻率低的第二頻率。在示例2中，可選地，示例1的第一信息包括指示轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的信息。在示例3中，可選地，示例1-2中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第一信息包括對(duì)轉(zhuǎn)換器的電感器的傳導(dǎo)電流(例如，傳導(dǎo)電流的積分)加以指示的信息。在示例4中，可選地，示例1-3中任意一個(gè)或多個(gè)示例的裝置包括第二輸入電路， 被配置為接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第二信息。在示例5中，可選地，示例1-4中任意一個(gè)或多個(gè)示例的裝置包括電感器，其中，可選地，示例1-4中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第一信息包括指示轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的信息，示例1-4中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第二信息包括指示電感器的傳導(dǎo)電流的信息。在示例6中，可選地，示例1-5中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO被配置為使用第一信
息和第二信息來(lái)調(diào)節(jié)第一頻率。在示例7中，可選地，示例1-6中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO包括閾值比較器以產(chǎn)生第一脈沖列，其中，示例1-6中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO被配置為響應(yīng)于第一信息，來(lái)調(diào)節(jié)閾值比較器的閾值輸入。在示例8中，可選地，示例1-7中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO被配置為使用具有斜坡速率的三角波形來(lái)提供第一脈沖列，并且響應(yīng)于接收到的信息來(lái)調(diào)節(jié)斜坡速率。在示例9中，可選地，示例1-8中任意一個(gè)或多個(gè)示例的輸出包括第一輸出和第二輸出，第一輸出與轉(zhuǎn)換器的第一開關(guān)相耦合，第二輸出與轉(zhuǎn)換器的第二開關(guān)相耦合，其中， 第二頻率大約是第一頻率的二分之一以均衡第一開關(guān)和第二開關(guān)的占空比。在示例10中，一種控制轉(zhuǎn)換器的方法包括接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第一信息，使用壓控振蕩器(VCO)來(lái)提供具有第一頻率的第一脈沖列，響應(yīng)于接收到的信息來(lái)調(diào)制第一頻率，向與轉(zhuǎn)換器開關(guān)耦合的輸出提供第二脈沖列，使用第一脈沖列和分頻器來(lái)調(diào)節(jié)第二脈沖列的第二頻率。在示例11中，可選地，示例1-10中任意一個(gè)或多個(gè)示例中接收第一信息包括感測(cè)對(duì)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)轉(zhuǎn)換器的變壓器的初級(jí)繞組的電流流量加以指示的電壓。在示例12中，可選地，示例1-11中任意一個(gè)或多個(gè)示例中感測(cè)指示電流流量的電壓包括感測(cè)對(duì)流經(jīng)初級(jí)繞組電流流量加以指示的電阻器電壓；產(chǎn)生與電阻器電壓成比例
10的電流；使用成比例電流對(duì)反饋電容器進(jìn)行充電；采樣和保持諧振傳感器的第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)反饋電容器的電壓值；處理所采樣的值和閾值參考值來(lái)設(shè)置VCO的閾值。在示例13中，可選地，示例1-12中任意一個(gè)或多個(gè)示例中接收第一信息包括感測(cè)對(duì)諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差加以指示的誤差信息。在示例14中，可選地，示例1-13中任意一個(gè)或多個(gè)示例中的方法包括感測(cè)對(duì)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器初級(jí)繞組的電流流量加以指示的電壓。在示例15中，可選地，示例1-14中任意一個(gè)或多個(gè)示例中感測(cè)指示電流流動(dòng)的電壓包括保持諧振轉(zhuǎn)換器的第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)感測(cè)到的電壓值；處理所保持的值和誤差信息來(lái)設(shè)置VCO的閾值。在示例16中，可選地，示例1-15中任意一個(gè)或多個(gè)示例中調(diào)制第一頻率包括使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié)VCO的斜坡速率。在示例17中，可選地，示例1-16中任意一個(gè)或多個(gè)示例中調(diào)制第二頻率包括使用第一脈沖列和分頻器對(duì)第一脈沖列的第一頻率進(jìn)行2分頻。在示例18中，一種系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括變壓器、與變壓器耦合的第一開關(guān)和第二開關(guān)以及輸出整流器，其中，第一開關(guān)和第二開關(guān)被配置為向變壓器的初級(jí)繞組提供第一交流電(AC)信號(hào)，所述輸出整流器被配置為對(duì)來(lái)自變壓器次級(jí)繞組的第二交變信號(hào)進(jìn)行整流以在轉(zhuǎn)換器的輸出處產(chǎn)生直流電(DC)電壓。系統(tǒng)還可以包括與第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制輸入耦合的控制器，所述控制器被配置為以互補(bǔ)方式切換第一開關(guān)和第二開關(guān)以產(chǎn)生第一 AC信號(hào)，其中，所述控制器包括壓控振蕩器(VCO)，所述壓控振蕩器被配置為提供第一頻率下的第一脈沖列和第二頻率下的第二脈沖列以控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的切換，其中，第二頻率大約是第一頻率的二分之一，以均衡第一開關(guān)和第二開關(guān)的占空比。所述系統(tǒng)還可以包括第一傳感器電路，所述第一傳感器電路被配置為感測(cè)轉(zhuǎn)換器的操作條件，以及響應(yīng)于感測(cè)到的操作條件，在第一開關(guān)的每個(gè)開關(guān)周期調(diào)節(jié)第一頻率，以在轉(zhuǎn)換器輸出處保持期望DC電壓。在示例19中，可選地，示例1-18中任意一個(gè)或多個(gè)示例中第一傳感器電路包括 與輸出整流器耦合的電壓傳感器，電壓傳感器被配置為使用期望的DC電壓與轉(zhuǎn)換器輸出處DC電壓的比較來(lái)提供誤差信息。在示例20中，可選地，示例1-19中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第一傳感器電路被配置為使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié)VCO的閾值。在示例21中，可選地，示例1-20中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO包括充電電路，以及示例1-20中任意一個(gè)或多個(gè)示例的閾值包括充電電路的上限閾值。在示例22中，可選地，示例1-21中任意一個(gè)或多個(gè)示例的VCO包括充電電路，以及示例1-21中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第一傳感器電路被配置為使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié)充電電路的斜坡速率。在示例23中，可選地，示例1-22中任意一個(gè)或多個(gè)示例的轉(zhuǎn)換器包括電感器，以及示例1-22中任意一個(gè)或多個(gè)示例的第一傳感器電路包括電流傳感器，所述電流傳感器被配置為感測(cè)第一開關(guān)的導(dǎo)通周期期間的電感器電流。在示例M中，可選地，示例1-23中任意一個(gè)或多個(gè)示例的轉(zhuǎn)換器包括諧振電容器，以及示例1-23中任意一個(gè)或多個(gè)示例的電流傳感器包括與諧振電容器串聯(lián)耦合的電阻性負(fù)載。在示例25中，可選地，示例I-M中任意一個(gè)或多個(gè)示例的轉(zhuǎn)換器包括諧振電容器，以及示例1- 中任意一個(gè)或多個(gè)示例的電流傳感器包括與諧振電容器并聯(lián)耦合的電容性分壓器。在示例沈中，可選地，一種裝置，可以包括用于執(zhí)行示例1-25中任意一個(gè)或多個(gè)功能的裝置。以上的詳細(xì)描述包括了對(duì)附圖的參考，所述附圖構(gòu)成了詳細(xì)描述的一部分。附圖以示例的方式示出了本發(fā)明可以實(shí)施的特定實(shí)施例。此處，這些實(shí)施例也被稱作“示例”。 這些示例可以包括除所示出和描述的元件之外的元件。然而，本發(fā)明人也可以設(shè)想僅提供所示或所描述的那些元件的示例。此外，關(guān)于特定示例(或特定示例的一個(gè)或多個(gè)方面) 或關(guān)于這里示出或描述的其它示例(或其它示例的一個(gè)或多個(gè)方面)，本發(fā)明人也可以設(shè)想使用所示出和描述的這些元件的任意組合或變換的示例。本文中參照到的所有公開、專利和專利文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容都通過(guò)參照結(jié)合在此，就如同各自分別通過(guò)參考結(jié)合一樣。在本文中和通過(guò)參考結(jié)合的其他文獻(xiàn)中存在不一致用法的情況下，應(yīng)該認(rèn)為所結(jié)合的參考中的用法是本文中用法的補(bǔ)充；對(duì)于不可兼容的不一致， 以本文的用法為準(zhǔn)。在本文中，如專利文獻(xiàn)中一般使用一樣，使用術(shù)語(yǔ)“一”或“一個(gè)”來(lái)包括一個(gè)或多于一個(gè)，而與其他任何期間或使用“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”無(wú)關(guān)。在本文中，術(shù)語(yǔ)“或” 用于指非排他性的“或”，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”，除非有其他說(shuō)明。在所附權(quán)利要求中，“包括”和“其中”是普通英文的等同術(shù)語(yǔ)。此外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”是開放式的，即，權(quán)利要求中除了在該術(shù)語(yǔ)之后列出的那些元素之外，系統(tǒng)、設(shè)備、物品或過(guò)程還包括其他元素，這也被視為在該權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。此外，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標(biāo)記，而不是旨在對(duì)其賓語(yǔ)施加編號(hào)方面的要求。這里描述的方法示例至少部分是機(jī)器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。一些示例可以包括用指令編碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀介質(zhì)，指令可操作地配置電子設(shè)備執(zhí)行上述示例中的方法。這種方法的實(shí)現(xiàn)可以包括代碼，例如，微碼、匯編語(yǔ)言代碼、高級(jí)語(yǔ)言代碼等等。這種代碼可以包括用于執(zhí)行不同方法的計(jì)算機(jī)可讀指令。代碼可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的一部分。此外，代碼可以有形地存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)易失性或非易失性的有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如在執(zhí)行或其他時(shí)間期間。這些有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括，但不限于硬盤、可拆卸磁盤、可拆卸光盤(比如，壓縮盤、數(shù)字視頻盤)、磁帶、記憶卡或記憶棒、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)等等上述描述旨在示意而非限制。例如，上述示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)可以與彼此結(jié)合使用?？梢允褂闷渌麑?shí)施例，例如由閱讀以上描述的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員使用。提供了摘要以符合相關(guān)法條要求，以允許讀者快速確定本技術(shù)公開的本質(zhì)?？梢岳斫猓皇怯糜诮忉尰蛳拗茩?quán)利要求的范圍或含義。此外，在以上具體實(shí)施方式
部分，可以將多種特征分組在一起以精簡(jiǎn)本公開。這不應(yīng)該解釋為權(quán)利要求中未包含的公開特征對(duì)于權(quán)利要求是必要的。而是，創(chuàng)造性主題內(nèi)容可以存在比具體公開的實(shí)施例的所有特征少的特征中。因此，將下面的權(quán)利要求結(jié)合到具體實(shí)施方式
部分，每個(gè)權(quán)利要求自身成為獨(dú)立的實(shí)施例。本發(fā)明的范圍應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所擁有的等同物的全部范圍來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種控制轉(zhuǎn)換器的裝置，所述裝置包括第一輸入，被配置為接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第一信息； 輸出，被配置為與轉(zhuǎn)換器的開關(guān)耦合；壓控振蕩器(VCO)，被配置為提供具有第一頻率的第一脈沖列，并且響應(yīng)于第一信息來(lái)調(diào)制第一頻率；以及分頻器，被配置為向輸出提供第二脈沖列，第二脈沖列具有比第一頻率低的第二頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一信息包括對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓加以指示的信息。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一信息包括對(duì)轉(zhuǎn)換器的電感器的傳導(dǎo)電流加以指示的信息。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，包括第二輸入電路，被配置為接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第二信息。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，包括電感器，其中，第一信息包括對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓加以指示的信息；以及第二信息包括對(duì)電感器的傳導(dǎo)電流加以指示的信息。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，VCO被配置為，使用第一信息和第二信息來(lái)調(diào)節(jié)第一頻率。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，VCO包括閾值比較器以產(chǎn)生第一脈沖列；以及其中，VCO被配置為，響應(yīng)于第一信息，來(lái)調(diào)節(jié)閾值比較器的閾值輸入。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，VCO被配置為，使用具有斜坡速率的三角波形來(lái)提供第一脈沖列，以及響應(yīng)于接收到的信息來(lái)調(diào)節(jié)斜坡速率。
9.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，輸出包括第一輸出和第二輸出，第一輸出與轉(zhuǎn)換器的第一開關(guān)耦合，第二輸出與轉(zhuǎn)換器的第二開關(guān)耦合；以及其中，第二頻率大約是第一頻率的二分之一，以均衡第一開關(guān)和第二開關(guān)的占空比。
10.一種控制轉(zhuǎn)換器的方法，所述方法包括 接收對(duì)轉(zhuǎn)換器的操作條件加以指示的第一信息；使用壓控振蕩器(VCO)來(lái)提供具有第一頻率的第一脈沖列； 響應(yīng)于接收到的信息來(lái)調(diào)制第一頻率； 向與轉(zhuǎn)換器的開關(guān)耦合的輸出提供第二脈沖列；以及使用第一脈沖列和分頻器來(lái)調(diào)節(jié)第二脈沖列的第二頻率。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，接收第一信息包括感測(cè)對(duì)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)轉(zhuǎn)換器的變壓器的初級(jí)繞組的電流流量加以指示的電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，感測(cè)指示電流流量的電壓包括 感測(cè)對(duì)流經(jīng)初級(jí)繞組的電流流量加以指示的電阻器電壓；產(chǎn)生與電阻器電壓成比例的電流； 使用成比例電流對(duì)反饋電容器進(jìn)行充電；采樣和保持諧振轉(zhuǎn)換器的第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)反饋電容器的電壓值；以及處理所采樣的值和閾值參考值來(lái)設(shè)置VCO的閾值。
13.如權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，接收第一信息包括感測(cè)對(duì)諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差加以指示的誤差信息。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，包括感測(cè)對(duì)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器初級(jí)繞組的電流流量加以指示的電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，感測(cè)指示電流流量的電壓包括保持諧振轉(zhuǎn)換器的第二開關(guān)導(dǎo)通時(shí)所感測(cè)的電壓值；處理保持的值和誤差信息來(lái)設(shè)置VCO的閾值。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，調(diào)制第一頻率包括使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié)VCO的斜坡速率。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，調(diào)節(jié)第二頻率包括使用第一脈沖列和分頻器對(duì)第一脈沖列的第一頻率進(jìn)行2分頻。
18.一種系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)換器，包括變壓器；與變壓器耦合的第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)被配置為向變壓器的初級(jí)繞組提供第一交流電(AC)信號(hào)；以及輸出整流器，被配置為對(duì)來(lái)自變壓器的次級(jí)繞組的第二交變信號(hào)進(jìn)行整流，以在轉(zhuǎn)換器的輸出處產(chǎn)生直流(DC)電壓；控制器，與第一開關(guān)和第二開關(guān)的控制輸入耦合，所述控制器被配置為以互補(bǔ)方式切換第一開關(guān)和第二開關(guān)，從而產(chǎn)生第一 AC信號(hào)，其中，所述控制器包括壓控振蕩器(VCO)， 所述壓控振蕩器被配置為提供第一頻率下的第一脈沖列和第二頻率下的第二脈沖列，以控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的切換，并且第二頻率大約是第一頻率的二分之一，以均衡第一開關(guān)和第二開關(guān)的占空比；以及第一傳感器電路，被配置為感測(cè)轉(zhuǎn)換器的操作條件，以及響應(yīng)于感測(cè)到的操作條件，在第一開關(guān)的每個(gè)開關(guān)周期調(diào)節(jié)VCO的第一頻率，以在轉(zhuǎn)換器的輸出處保持期望DC電壓。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，第一傳感器電路包括與輸出整流器耦合的電壓傳感器，所述電壓傳感器被配置為使用期望DC電壓與轉(zhuǎn)換器輸出處的DC電壓的比較，來(lái)提供誤差信息。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，第一傳感器電路被配置為使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié) VCO的閾值。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，VCO包括充電電路；并且所述閾值包括充電電路的上限閾值。
22.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，VCO包括充電電路；并且所述第一傳感器電路被配置為使用誤差信息來(lái)調(diào)節(jié)充電電路的斜坡速率。
23.如權(quán)利要求18-22中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)換器包括電感器；并且第一傳感器電路包括電流傳感器，所述電流傳感器被配置為感測(cè)第一開關(guān)導(dǎo)通周期期間的電感器電流。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)換器包括諧振電容器；并且電流傳感器包括與諧振電容器串聯(lián)耦合的電阻性負(fù)載。
25.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，轉(zhuǎn)換器包括諧振電容器；并且電流傳感器包括與諧振電容器并聯(lián)耦合的電容性分壓器。
全文摘要
本文討論了用于控制轉(zhuǎn)換器的裝置和方法。在示例中，壓控振蕩器(VCO)可以被配置為提供第一脈沖列以控制轉(zhuǎn)換器?？梢允褂弥甘巨D(zhuǎn)換器的操作條件的信息來(lái)調(diào)制VCO的第一脈沖列的頻率以保持輸出處的期望DC電壓。在示例中，VCO可以包括分頻器，分頻器被配置為使用來(lái)自第一脈沖列的信息向輸出提供第二脈沖列。
文檔編號(hào)H02M3/338GK102412729SQ20111027728
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者崔恒錫 申請(qǐng)人:飛兆半導(dǎo)體公司