用于開關(guān)模式電源的開關(guān)延遲控制器的制造方法
【專利摘要】一種開關(guān)延遲控制器(150)，其用于控制開關(guān)模式電源(300)中的第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件(Q1,Q2,Q3,Q4)的開關(guān)之間的開關(guān)延遲，該開關(guān)模式電源包括：反饋信號發(fā)生器(140)，其可操作以生成指示輸出(Vout)與輸出的參考(Vref)之間差的反饋信號；以及驅(qū)動電路(120)，其用于開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件以便基于反饋信號將輸入電壓(Vin)供應(yīng)(300)轉(zhuǎn)換成輸出電壓(Vout)。該開關(guān)延遲控制器(150)包括：開關(guān)延遲計算器，其可操作以引起開關(guān)延遲在至少一個開關(guān)循環(huán)的改變；以及反饋信號監(jiān)視器，其可操作以響應(yīng)于對開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視反饋信號并確定反饋信號的改變。開關(guān)延遲計算器還可操作以基于所確定的反饋信號的改變來計算增大開關(guān)模式電源(300)的效率的開關(guān)延遲，并引起開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
【專利說明】用于開關(guān)模式電源的開關(guān)延遲控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般而言，本發(fā)明涉及開關(guān)模式電源領(lǐng)域(有時成為切換模式電源或轉(zhuǎn)變模式電源)，并且更具體地說，涉及對開關(guān)模式電源中開關(guān)元件的開關(guān)之間的延遲進(jìn)行控制。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)模式電源(SMPS)是眾所周知的電力轉(zhuǎn)換器類型，由于其小尺寸和重量以及高效率而具有廣泛范圍的應(yīng)用，例如在個人計算機(jī)和便攜式電子裝置(諸如蜂窩電話)中。SMPS通過在高頻(通常是數(shù)十kHz到數(shù)百kHz)開關(guān)一個或多個開關(guān)元件(諸如功率MOSFET)來獲得這些優(yōu)點(diǎn)，其中開關(guān)的頻率或占空比使用反饋信號得到調(diào)整，以將輸入電壓轉(zhuǎn)換成期望的輸出電壓。SMPS可采取整流器(AC/DC轉(zhuǎn)換器)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、變頻器(AC/AC)或反向器(DC/AC)的形式。通常，為了最小化電力分配系統(tǒng)中的功率損耗，電力在高電壓電平分配，并且然后在負(fù)載附近使用整流器或DC/DC轉(zhuǎn)換器變換成需要的電平。
[0003]圖1示出了隔離的SMPS (即，將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vwt，同時通過變壓器將輸入端與輸出端隔離的SMPS)的【背景技術(shù)】示例。SMPS 100以DC到DC轉(zhuǎn)換器的形式提供，其在其初級側(cè)上具有初級側(cè)電路，該初級側(cè)電路具有半橋布置，該半橋布置包括兩個晶體管Ql和Q2 (它們例如可以是場效應(yīng)晶體管(諸如MOSFET或IGBT))以及兩個電容器Cl和C2，它們連接在電源的輸入端與隔離變壓器110的初級繞組111之間，如所示。晶體管Ql和Q2由此配置成驅(qū)動初級繞組111。僅使用兩個晶體管來處置初級側(cè)上的電流使半橋配置最適合于需要低部件計數(shù)的低功率應(yīng)用。
[0004]盡管在本示例中采用半橋配置，但備選地在初級側(cè)上可以使用其它眾所周知的拓?fù)?。例如，具有四個晶體管的全橋配置可能更適合于較高功率應(yīng)用。備選地，可使用推挽布置。在所有這些配置中，晶體管的開關(guān)由包括驅(qū)動電路120、脈寬調(diào)制(PWM)控制器130-1和反饋信號發(fā)生器140的控制器電路控制。驅(qū)動電路120包括脈寬調(diào)制器，其生成要施加到晶體管Ql和Q2的柵極以便開啟或關(guān)閉晶體管的相應(yīng)驅(qū)動脈沖，驅(qū)動脈沖根據(jù)由PWM控制器130-1提供給驅(qū)動電路120的控制信號生成。反過來，PWM控制器130-1布置成接收由反饋信號發(fā)生器生成的反饋信號，反饋信號發(fā)生器在此示例中以誤差放大器140的形式提供。由誤差放大器140生成的反饋信號提供SMPS 200的輸出(在此是輸出電壓)與該輸出的參考之間的差的度量，該參考在本示例中是參考電壓Vref。
[0005]圖1還示出了隔離的SMPS 100的次級側(cè)上的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)?，其包含整流電路和連接到負(fù)載R的LC濾波器。LC濾波器的電感器L連接到所述變壓器110的次級繞組112。參考到地的中間抽頭113被提供在具有n2匝的次級繞組112的第一部分112a與也具有n2匝的該繞組112的第二部分112b之間。在本示例中，次級側(cè)電路中的整流網(wǎng)絡(luò)采用兩個二極管Dl和D2，以產(chǎn)生在次級繞組112中感應(yīng)的電壓的全波整流。
[0006]當(dāng)然，功率效率是在開關(guān)模式電源設(shè)計中的關(guān)鍵考慮因素，并且其度量一般地指示SMPS的質(zhì)量。增大效率允許增大電源組件的組裝密度，從而得到更輕、更緊湊的電源，其在更低溫度操作并具有更高可靠性，特別是在更高負(fù)載等級。效率更高也使電源更加環(huán)境友好，并且操作起來越經(jīng)濟(jì)。因此，許多研究努力都已經(jīng)指向改進(jìn)功率效率。
[0007]例如，努力已經(jīng)指向通過優(yōu)化它們的結(jié)構(gòu)來最小化晶體管中的開關(guān)和導(dǎo)電損耗，以及開發(fā)改進(jìn)的控制架構(gòu)選項(例如脈沖跳躍(pulse skipping)),以及通過將開關(guān)器件適當(dāng)?shù)丶傻絀C封裝中來減少跡線損耗和其它寄生。還已經(jīng)采取了最小化SMPS的無源組件中損耗的步驟。值得注意的是，電感器繞組中的電阻損耗、由于變壓器芯中的滯后和渦流引起的損耗以及在電容器中由于它們的串聯(lián)電阻和泄露引起的損耗以及它們的介電損耗都已經(jīng)通過改進(jìn)這些組件的設(shè)計的努力而得到解決。
[0008]此外，肖特基二極管具有極小的反向恢復(fù)時間，并且因此被經(jīng)常使用以便最小化與二極管開關(guān)相關(guān)聯(lián)的功率損耗。備選地，為了改進(jìn)圖1中所示轉(zhuǎn)換器在較高電流電平的效率，圖1中次級側(cè)電路中的二極管Dl和D2可用同步整流器電路來替換，其包括如在圖2的SMPS電路200中的Q3和Q4處所示的晶體管。開關(guān)器件Q3和Q4中的每個都可采取任何適當(dāng)或期望形式，并且優(yōu)選例如是N-MOSFET或P-MOSFET形式的場效應(yīng)晶體管或IGBT。在圖2的示例中，開關(guān)器件Q3和Q4具有內(nèi)部體漏極二極管，其在圖2中未用開關(guān)器件符號示出。這些晶體管的開關(guān)由控制晶體管Ql和Q2的開關(guān)的相同控制器電路(即包括驅(qū)動電路
20、PWM控制器130-1和誤差放大器140的控制器電路)控制。該控制電路驅(qū)動晶體管Ql至Q4使得初級側(cè)晶體管Ql和Q2與次級側(cè)晶體管Q3和Q4同步，所用的方式使得獲得最聞可能效率，如下文所說明的。
[0009]圖2中示出的SMPS的操作原理對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是熟悉的，使得其詳細(xì)說明在此是不必要的。不過，現(xiàn)在將回顧一下其中一些基本原理，以幫助理解本發(fā)明。
[0010]圖3示出了由SMPS控制器電路驅(qū)動圖2中開關(guān)Q1-Q4的柵極電極使得初級側(cè)電路生成要施加到變壓器110的初級繞組111的一系列電壓脈沖所根據(jù)的開關(guān)循環(huán)圖。在圖3中例證的開關(guān)引起圖2的SMPS電路200在所謂“連續(xù)導(dǎo)電模式”操作，其中，對于流過電感器L的電流Iy在電源的輸出由負(fù)載R汲取的DC電流大到足以在整個開關(guān)循環(huán)都保持在零以上。在圖3中，“D/’和“D2”分別表示晶體管Ql和Q2的開關(guān)占空比，并且“T”表示開關(guān)周期。在四個時間周期O到DJ、DJ至T、T至(T+D2T)和(T+D2T)至2T期間電路的操作如下。
[0011]時間周期I (0〈t〈DJ):開關(guān)器件Ql被接通而Q2被斷開，從而允許在Vin的輸入源經(jīng)由變壓器Iio的初級繞組111給電容器Cl和C2充電。在此周期期間，開關(guān)器件Q3被接通而器件Q4被斷開，從而允許該源經(jīng)由變壓器110的次級繞組112向負(fù)載R傳輸能量。輸出電壓Vtjut=Ii2Ai1.Vin，其中Ii1是初級繞組中的匝數(shù)。
[0012]時間周期2(DJ〈t〈T):在信號被施加到Ql的柵極以將它斷開之后，開關(guān)Q3保持開而開關(guān)Q4在延遲d2之后開啟。延遲d2應(yīng)該設(shè)置成使得在Q4開始接通之前Ql達(dá)到其不導(dǎo)電狀態(tài)，由此確保Q4不使次級繞組112短路，同時能量仍從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路。Q3和Q4都接通,次級側(cè)電路中的電流以基本相等的度量續(xù)流(free-wheel)通過次級側(cè)繞組的兩個部分，從而允許均衡變壓器通量。換句話說，續(xù)流的電流在次級繞組內(nèi)在中間抽頭113附近生成具有相反方向的兩個磁通量，從而在次級繞組112的第一部分與第二部分之間的區(qū)域中產(chǎn)生等于O的凈磁通量。因此，變壓器芯磁化被均衡為0，并且續(xù)流周期DJ-T/2期間初級繞組中的電流得到抑制，由此避免初級繞組中的損耗。
[0013]時間周期3(T〈t〈T+D2T):在此間隔中，開關(guān)器件Ql保持?jǐn)嚅_，而在時間t=T器件Q2被開啟，從而允許電容器Cl和C2通過初級繞組111放電，用與上面描述的第一時間周期中電壓極性相反的電壓激勵它。在次級側(cè)上，開關(guān)Q4保持開，而開關(guān)Q3關(guān)，從而允許在次級繞組的下部分中生成的EMF驅(qū)動電流通過電感器L。如圖3所示，在施加到開關(guān)Q3的柵極以將它斷開的信號與Q2隨后接通之間存在Cl1的延遲。這個延遲被設(shè)置成使得在Q2開始導(dǎo)電之前Q3達(dá)到其不導(dǎo)電狀態(tài)，由此確保在時間周期3中在能量開始從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路時Q3不使次級繞組112短路。
[0014]時間周期4(T+D2T〈t〈2T):在此間隔中，Ql保持關(guān)，并且Q2在t=T+D2T關(guān)閉。然后，在延遲d2之后，Q3開啟。Q3和Q4都接通，次級側(cè)電路中的電流以基本相等的度量續(xù)流通過次級側(cè)繞組的兩個部分，從而允許均衡變壓器通量，與在時間周期2中一樣。延遲d2應(yīng)該設(shè)置成使得在Q3開始接通之前Q2達(dá)到其不導(dǎo)電狀態(tài)，由此確保Q3不使次級繞組112短路，而能量仍從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路。之后在時間周期4，在施加到Q4的柵極以將它斷開的信號與Ql接通之間引入延遲屯。這個延遲被設(shè)置成使得在Ql開始導(dǎo)電之前Q4達(dá)到其不導(dǎo)電狀態(tài)，由此確保Q4不使次級繞組112短路，同時能量開始從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路。
[0015]延遲(也是眾所周知并且在本文被稱為“死時間Id1和d2應(yīng)該被調(diào)整，以避免不必要的損耗，如上面所說明的那樣。常規(guī)上，這些死時間必須固定，這意味著必須使用某些安全裕度，以便為變化的電源負(fù)載等級、組件老化、溫度變化等做準(zhǔn)備。這種常規(guī)方法不可避免地引起電源在大多數(shù)環(huán)境下以次最優(yōu)效率操作。
[0016]更近一些，已經(jīng)做出努力，以通過動態(tài)調(diào)整死時間來改進(jìn)電源效率。一些方法采用預(yù)先確定的查找表，其需要通過研究電源在某些已知(控制)條件下的行為來設(shè)立。然而，以這種方式確定的死時間一般用在其它環(huán)境下將不理想，例如在不同負(fù)載條件下，或者在電源中擴(kuò)展的組件值大于預(yù)期的情況下。在其它方法中，在操作期間使用從各種源采樣的數(shù)據(jù)(例如輸出電流、溫度、輸入電壓和輸出電壓)來調(diào)整死時間。這種方法的一個問題是，它們增大了電源的復(fù)雜性和成本，這是因為可能需要具有高度準(zhǔn)確度的采樣數(shù)據(jù)(例如輸入電流)的附加構(gòu)件。而且，這種方法經(jīng)常不能有效實(shí)現(xiàn)，因為它們對數(shù)據(jù)處理能力提出了高要求，并且花長時間來優(yōu)化死時間(在一些情況下是數(shù)百開關(guān)循環(huán))。
[0017]盡管所有這些努力，但仍保持對進(jìn)一步改進(jìn)SMPS效率的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明解決了改進(jìn)上面概括的SMPS效率的已知方法的缺點(diǎn)，并允許快速(經(jīng)常在少數(shù)開關(guān)循環(huán)內(nèi))并且以計算有效的方式調(diào)諧SMPS中的開關(guān)延遲，同時采用電源的反饋環(huán)的現(xiàn)有硬件組件，并由此保持SMPS的低部件數(shù)量、復(fù)雜性和制造成本。此外，根據(jù)本文描述的本發(fā)明實(shí)施例的控制器允許死時間被動態(tài)優(yōu)化，沒有損害SMPS的功能，并且(實(shí)際上)沒有影響電源的輸出質(zhì)量。
[0019]更具體地說，本發(fā)明在第一方面提供一種開關(guān)延遲控制器，其用于控制開關(guān)模式電源中的第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間的開關(guān)延遲，所述開關(guān)模式電源包括:反饋信號發(fā)生器，其可操作以生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出與所述輸出的參考之間差的反饋信號；以及驅(qū)動電路，其用于開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成其輸出電壓。開關(guān)延遲控制器包括:開關(guān)延遲計算器，其可操作以引起開關(guān)延遲在開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)的改變；以及反饋信號監(jiān)視器，其可操作以響應(yīng)于由開關(guān)延遲計算器對開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視反饋信號并確定反饋信號的改變。開關(guān)延遲計算器還可操作以基于所確定的反饋信號的改變來計算增大開關(guān)模式電源的效率的開關(guān)延遲，并引起開關(guān)模式電源中的開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
[0020]因而，開關(guān)延遲控制器配置成根據(jù)其對來自SMPS的現(xiàn)有反饋信號發(fā)生器(其可以以簡單形式誤差放大器來提供)的反饋信號的監(jiān)視來確定SMPS對發(fā)生在第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間的開關(guān)延遲的改變的響應(yīng)，第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件在SMPS的動力系中用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓。開關(guān)延遲控制器還配置成基于所確定的響應(yīng)計算將改進(jìn)SMPS效率的開關(guān)延遲，并引起由SMPS的驅(qū)動電路將開關(guān)延遲改變成所計算的開關(guān)延遲，由此改進(jìn)SMPS在當(dāng)前負(fù)載等級、溫度和其它現(xiàn)行條件下操作的效率。
[0021]本發(fā)明在第二方面提供了一種開關(guān)模式電源，其包括:反饋信號發(fā)生器，其可操作以生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出與所述輸出的參考之間差的反饋信號；第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件；以及驅(qū)動電路，其布置成開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成其輸出電壓；開關(guān)模式電源還包含根據(jù)上面所闡述的本發(fā)明第一方面的開關(guān)延遲控制器，其布置成控制第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間的開關(guān)延遲。
[0022]本發(fā)明在第三方面提供一種用于控制開關(guān)模式電源中的第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間的開關(guān)延遲的方法，所述開關(guān)模式電源包括:反饋信號發(fā)生器，其生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出與所述輸出的參考之間差的反饋信號；以及驅(qū)動電路，其開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成其輸出電壓。該方法包括:引起開關(guān)延遲在所述開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)改變；響應(yīng)于對所述開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視所述反饋信號并確定所述反饋信號的改變；基于所確定的所述反饋信號的改變計算增大所述開關(guān)模式電源的效率的開關(guān)延遲；以及引起所述開關(guān)模式電源中的開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
[0023]本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或攜帶計算機(jī)程序指令的信號，所述計算機(jī)程序指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時使所述處理器執(zhí)行如上所闡述的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]現(xiàn)在將僅通過示例參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中:
圖1示出了具有中間抽頭的次級側(cè)變壓器繞組和二極管整流的【背景技術(shù)】示例SMPS電
路；
圖2例證了采用同步整流的圖1所示SMPS電路的變體；
圖3示出了圖2的電路在連續(xù)導(dǎo)電模式操作以在輸出扼流圈中產(chǎn)生總是正的電流所根據(jù)的定時圖；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例、具有包含開關(guān)延遲控制器的PWM控制器的SMPS電
路；
圖5示出了根據(jù)本文描述的實(shí)施例的開關(guān)延遲控制器的細(xì)節(jié)； 圖6例證了本文描述的實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)包含開關(guān)延遲控制器的PWM控制器的可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備；
圖7是例證由第一實(shí)施例中的開關(guān)延遲控制器執(zhí)行的操作的流程圖；
圖8是概括第一實(shí)施例中開關(guān)延遲控制器的操作的流程圖；
圖9示出了圖4的SMPS在連續(xù)導(dǎo)電模式操作以在輸出扼流圈中產(chǎn)生在操作期間改變方向的電流所根據(jù)的定時圖；以及
圖10示出了在本發(fā)明的第二實(shí)施例中圖2的電路在不連續(xù)導(dǎo)電模式操作所根據(jù)的定時圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025][實(shí)施例1]
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的SMPS 300，其與圖2的【背景技術(shù)】示例的不同之處在于:PWM控制器130-2配備有開關(guān)延遲控制器150，開關(guān)延遲控制器150用于以下面描述的方式控制Q1-Q4之中某些對晶體管的開關(guān)之間的時間延遲，以便增大SMPS的效率。在其它方面SMPS與上面參考圖2和3描述的相同，并且因此在此將不再重復(fù)其操作的常規(guī)方面了。
[0026]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)延遲控制器150的組件。開關(guān)延遲控制器150包括反饋信號監(jiān)視器151、開關(guān)延遲計算器152和觸發(fā)器單元153，它們布置成彼此通信。盡管在本發(fā)明實(shí)施例中開關(guān)延遲控制器150包含在PWM控制器130-2中，但備選地它可提供為獨(dú)立裝置，其布置成從誤差放大器140接收反饋信號并引起調(diào)整開關(guān)延遲，例如通過向驅(qū)動電路120直接發(fā)出適當(dāng)控制信號，或者通過指令PWM控制器130-2控制驅(qū)動電路120，使得它根據(jù)所需定時驅(qū)動晶體管。
[0027]圖6中示出了可在其中實(shí)現(xiàn)開關(guān)延遲控制器150的一般類型的可編程信號處理設(shè)備的不例。所不的信號處理設(shè)備400包括輸入/輸出部分410、處理器420、工作存儲器430和存儲計算機(jī)可讀指令的指令儲存器440，所述計算機(jī)可讀指令當(dāng)由處理器420執(zhí)行時引起處理器420在執(zhí)行下文描述的處理操作時充當(dāng)開關(guān)延遲控制器，以引起SMPS中的開關(guān)延遲改變到SMPS更有效操作所在的計算值。
[0028]指令儲存器440是數(shù)據(jù)存儲裝置，其可包括例如以ROM、磁計算機(jī)存儲裝置(例如硬盤)或光盤形式的非易失性存儲器，其被預(yù)先加載有計算機(jī)可讀指令。備選地，指令儲存器440可包括易失性存儲器(例如DRAM或SRAM)，并且計算機(jī)可讀指令可從計算機(jī)程序產(chǎn)品(諸如計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)450 (例如光盤，諸如CD-ROM、DVD-ROM等))或攜帶計算機(jī)可讀指令的計算機(jī)可讀信號460輸入到指令儲存器440。
[0029]工作存儲器430用于暫時存儲數(shù)據(jù)以支持根據(jù)指令儲存器440中存儲的處理邏輯執(zhí)行的處理操作。如圖6中所示，I/O部分410布置成與處理器420通信以便致使信號處理設(shè)備400能夠處理接收的信號并傳遞其處理結(jié)果。
[0030]處理器420、工作存儲器430和指令儲存器440 (當(dāng)通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的技術(shù)適當(dāng)編程時)的組合470 —起構(gòu)成本實(shí)施例的開關(guān)延遲控制器150的反饋信號監(jiān)視器151、開關(guān)延遲計算器152和觸發(fā)器單元153。在本實(shí)施例中，組合470還提供PWM控制器130-2的功能，不過PWM控制器和開關(guān)延遲控制器的功能備選地可由圖6中所示類型的單獨(dú)硬件提供。而且，PWM控制器130-2和驅(qū)動電路120的功能可由單個集成電路提供。
[0031]現(xiàn)在將參考圖7描述由本實(shí)施例的開關(guān)延遲控制器150執(zhí)行的控制SMPS 300中的開關(guān)延遲(在本文中也稱為開關(guān)死時間)的操作。
[0032]圖7是例證開關(guān)延遲控制器150用來控制圖3中所示的延遲Cl1和d2中之一或二者以便增大SMPS朝現(xiàn)行條件(負(fù)載等級、輸入電壓、溫度等)的最大值操作所具有的效率的過程步驟的流程圖。
[0033]該過程開始于步驟S10，在此計數(shù)器k被設(shè)置成初始值1，并且正在優(yōu)化的延遲時間Tdelay (其對應(yīng)于Cl1或(12)被設(shè)置成安全初始值Ti,其確保晶體管Q3(根據(jù)情況而定，或Q4)不使次級繞組112短路，同時在SMPS 300操作期間能量從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路，并因而冒著損壞電源的風(fēng)險。初始延遲值Ti取決于SMPS 300的當(dāng)前操作狀態(tài)，并且一般將是電源的輸入電壓Vin及其輸出電流U的函數(shù)。開關(guān)延遲時間Tdelay的改變的量化步驟Tde。也被設(shè)置成對于當(dāng)前操作狀態(tài)適當(dāng)?shù)闹?。電源的操作狀態(tài)在通過觸發(fā)單元153觸發(fā)延遲優(yōu)化算法中也扮演著角色，并且下面進(jìn)一步討論。
[0034]在步驟SlO中的初始化之后，該過程繼續(xù)到步驟S20，在此誤差放大器140與驅(qū)動電路120之間的反饋環(huán)被暫時打開，例如通過開關(guān)延遲控制器150停止中繼它從誤差放大器140接收的反饋信號的任何改變到PWM控制器130-2。因此，PWM控制器130-2開始向驅(qū)動電路120傳送控制信號，其引起驅(qū)動電路以其間的恒定開關(guān)延遲驅(qū)動這些晶體管。
[0035]在步驟S30中，開關(guān)延遲計算器152通過向驅(qū)動電路120直接提供對應(yīng)指令或經(jīng)由PWM控制器130-2向驅(qū)動電路120提供對應(yīng)指令來引起在SMPS的一個開關(guān)循環(huán)開關(guān)延遲TdelayW Ti改變到T1-1iTd^然后，在步驟S40，開關(guān)延遲被設(shè)置回前一值，即T1- (k-1)Tdec0用這種方式，開關(guān)延遲 計算器152引起開關(guān)延遲在該SMPS的單個開關(guān)循環(huán)的持續(xù)時間改變增量值Tde。，由此在Tdelay的暫時減少的值導(dǎo)致電源的變壓器的次級繞組112短路的情況下最小化SMPS遭受損壞的風(fēng)險。由于這個原因，優(yōu)選的是，開關(guān)延遲計算器152引起僅在一個開關(guān)循環(huán)(或者僅在小數(shù)量的開關(guān)循環(huán)，例如2到10個開關(guān)循環(huán))由驅(qū)動電路120改變開關(guān)延遲Tdelay。另一方面，在一些情況下，在多于一個開關(guān)循環(huán)改變開關(guān)延遲可通過如下方式來增大準(zhǔn)確性:使所得到的反饋信號的改變更易于使用可用誤差放大器140來進(jìn)行檢測。一般而言，改變延遲Tdelay所在的開關(guān)循環(huán)的最優(yōu)數(shù)量將取決于組件(以及寄生，t匕如開關(guān)器件和變壓器中的電容和電感)的大小以及這些對暫時短路有多敏感。
[0036]在步驟S50，第二計數(shù)器η被初始化成值1，并且然后在步驟S60，開關(guān)延遲控制器150的反饋信號監(jiān)視器151監(jiān)視來自誤差放大器140的反饋信號，以便確定可能作為早先在步驟S30開關(guān)延遲已經(jīng)暫時改變的結(jié)果出現(xiàn)的反饋信號的改變。在步驟S70，反饋信號監(jiān)視器151檢查目標(biāo)計數(shù)η=Ν是否已經(jīng)達(dá)到，并且如果否，則該過程在開關(guān)循環(huán)的過程期間環(huán)回到步驟S60，使得反饋信號監(jiān)視器151在每個開關(guān)循環(huán)都對反饋信號采樣。N的值(由此還有反饋信號監(jiān)視過程的持續(xù)期間)取決于電源300的模擬帶寬，并且必須對于每個應(yīng)用進(jìn)行確定。時間間隔TN(其中T是開關(guān)周期)應(yīng)該長于次級側(cè)開關(guān)Q3和Q4上的電壓降傳播通過電源的輸出濾波器并進(jìn)入誤差放大器140中所花的時間。N的值可通過試錯法容易地調(diào)整以適合具體SMPS。注意，可由開關(guān)延遲計算器152對開關(guān)延遲進(jìn)行這些改變，或者在反饋信號監(jiān)視過程開始之前，與本實(shí)施例中一樣，或者備選地，在監(jiān)視過程已經(jīng)完成之前。
[0037]一旦計數(shù)器η已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)計數(shù)N，反饋信號監(jiān)視過程就停止，并且然后在步驟S80反饋環(huán)閉合，使得PWM控制器130-2重新開始其使用來自誤差放大器140的反饋信號來調(diào)節(jié)SMPS 300的輸出電壓的功能。
[0038]在步驟S90，開關(guān)延遲計算器152確定是否已經(jīng)存在反饋信號的顯著改變，同時它被反饋信號監(jiān)視器151監(jiān)視，改變的顯著性對于手邊的應(yīng)用來確定。改變的顯著性例如可通過將所監(jiān)視的反饋信號的均值或極值與閾值相比較來確定。
[0039]采取在步驟S90確定的顯著改變來提供如下指示:在步驟S30由開關(guān)延遲計算器152對開關(guān)延遲Tdelay的暫時減少已經(jīng)引起了變壓器110的次級繞組112的暫時短路。在此情況下，開關(guān)延遲計算器152確立通過遞減Tdelay的值不能獲得進(jìn)一步的效率增益，并且因此它停止開關(guān)延遲優(yōu)化過程。[0040]另一方面，如果開關(guān)延遲計算器152在步驟S90確定在監(jiān)視過程(步驟S60和S70)期間沒有反饋信號的顯著改變，則可以假定，受步驟S30和S40影響的開關(guān)延遲的暫時減少可成為永久的，對SMPS沒有負(fù)面影響。在步驟S100，計數(shù)器k然后遞增1，之后該過程環(huán)回到步驟S30。隨后開關(guān)延遲在步驟S30遞減2Tde。至TiITde。，之后設(shè)置成T1-Tde。(在先前執(zhí)行的反饋信號監(jiān)視過程中確定的不引起次級繞組112短路的安全值)。
[0041]總之，如圖8所例證的，在步驟S200，開關(guān)延遲控制器150操作以引起開關(guān)延遲在開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)改變。在步驟S210，它響應(yīng)于對開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視反饋信號并確定反饋信號的改變。在步驟S220，它基于所確定的反饋信號的改變來計算增大開關(guān)模式電源的效率的開關(guān)延遲，并在步驟S230，引起開關(guān)模式電源中的開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
[0042]上面描述的暫時減小開關(guān)延遲、響應(yīng)于開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視反饋信號并評估反饋信號的改變的過程可迭代地重復(fù)，直到達(dá)到開關(guān)延遲的最有效值，同時確保由開關(guān)延遲計算器152計算的開關(guān)延遲使得次級側(cè)上的晶體管Q3和Q4都不使次級繞組短路，同時能量從初級側(cè)電路傳輸?shù)酱渭墏?cè)電路。開關(guān)延遲由此可以用快速、計算有效的方式優(yōu)化。
[0043]上面描述的過程可由開關(guān)延遲控制器150執(zhí)行，以將死時間朝著最大化現(xiàn)行操作條件的電源效率的值調(diào)整。然而，最優(yōu)死時間將取決于SMPS 300的操作狀態(tài)，其可依據(jù)SMPS的輸入電壓Vin和輸出電流Iwt定義，這是因為這些晶體管的開啟/關(guān)閉時間主要取決于這些變量。因此，如圖5所示，開關(guān)延遲控制器150優(yōu)選包含觸發(fā)器單元153，其可操作以檢測開關(guān)模式電源的輸入電壓Vin和輸出電流Iwt中至少一項的改變，并在檢測到所述改變并確定該改變大到足以保證運(yùn)行最優(yōu)化算法時，發(fā)出控制信號以引起開關(guān)延遲計算器152以上面描述的方式控制開關(guān)延遲。
[0044]此外，在本實(shí)施例中，SMPS的操作狀態(tài)可被視為落入若干操作區(qū)域之一內(nèi)，每個操作區(qū)域由SMPS的輸入電壓Vin和輸出電流Itjut中至少一項的值的相應(yīng)范圍定義。在本示例中，可標(biāo)識負(fù)載電流的如下操作區(qū)域:
i)空載電流，1ut ^ 0A；
?)連續(xù)導(dǎo)電模式，其中電流込在電感器中反向；以及 i i i)連續(xù)導(dǎo)電模式，其中電流L在輸出扼流圈中保持正。
[0045]如上面所提到的，在圖3中，在電源的輸出由負(fù)載R汲取的DC電流大到足以使流過電感器L的電流L在整個開關(guān)循環(huán)都保持在O以上。然而，如果負(fù)載電流不夠大，則流過電感器的電流的方向在開關(guān)循環(huán)期間可反向，如圖9所例證的。因而，在連續(xù)導(dǎo)電模式中，電流可流動的方向不受約束。在兩種情況(即，第一種情況下總是正電流Iy而在第二種情況下是使電流L反向)下死時間Cl1與d2之間的差受電流L改變它接通或斷開開關(guān)元件所花的時間影響。極端情況發(fā)生在負(fù)載電流接近O時，其中死時間變得更長。
[0046]上面提到的三個電流區(qū)域可進(jìn)一步分成操作子區(qū)域或合并成更大的操作區(qū)域，每個都具有與它關(guān)聯(lián)的例如Ti和Tde。的相應(yīng)值。輸入電壓Vin影響開關(guān)器件Q1-Q4的開啟時間和關(guān)閉時間。因此，操作區(qū)域也可相對于輸入電壓例如被分成三個或更多不同的區(qū)域。這些區(qū)域可交疊，從而產(chǎn)生滯后，當(dāng)配置開關(guān)延遲控制器150時，這可能需要被考慮進(jìn)去。
[0047]發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向該電源的每一個操作區(qū)域(或向其中一些操作區(qū)域)指定該開關(guān)延遲的相應(yīng)單個值可在那些區(qū)域中產(chǎn)生更有效的操作，并且當(dāng)該SMPS的操作狀態(tài)在這些操作區(qū)域之一內(nèi)改變時，降低了對于不必要的延遲優(yōu)化的需要。換句話說，與該開關(guān)延遲優(yōu)化過程的重復(fù)運(yùn)行關(guān)聯(lián)的處理開銷可通過僅當(dāng)SMPS 300的操作狀態(tài)從一個操作區(qū)域改變到另一個操作區(qū)域時才運(yùn)行該優(yōu)化過程來減小。因而，觸發(fā)器單元153優(yōu)選配置成檢測SMPS 300的操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到第二操作區(qū)域的改變，并且在檢測到所述改變時，引起反饋信號監(jiān)視器151和開關(guān)延遲計算器152執(zhí)行上面描述的開關(guān)延遲優(yōu)化過程，以便確保該SMPS在其新操作狀態(tài)中的有效運(yùn)行。
[0048]為了進(jìn)一步避免延遲優(yōu)化算法的不必要執(zhí)行，觸發(fā)器單元153優(yōu)選布置成保留SMPS 300的操作狀態(tài)的日志，并且在檢測到該操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到SMPS 300先前尚未在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，引起開關(guān)延遲計算器152使用該反饋信號中所確定的改變來控制該開關(guān)延遲，以便增大該SMPS的效率。另一方面，如果觸發(fā)器單元153檢測到操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到SMPS 300先前已經(jīng)在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，它優(yōu)選配置成引起開關(guān)延遲計算器152將開關(guān)延遲設(shè)置成在上面提到的第二操作區(qū)域中的先前操作期間使用的值。
[0049][實(shí)施例2]
在連續(xù)導(dǎo)電模式中，當(dāng)負(fù)載所汲取的電流不夠大時，電感器L中的電流L可反向，如圖9所示。當(dāng)這發(fā)生時，能量從電源300的次級側(cè)傳輸?shù)狡涑跫墏?cè)，這降低了電源的效率。這種影響可通過如下方式來避免:當(dāng)電流L變到O時斷開晶體管Q3和Q4 ；IL因而不能為負(fù)，并且阻止反向能量傳輸。在圖10中例證了 SMPS 300在所謂的不連續(xù)導(dǎo)電模式中操作所需的開關(guān)定時。
[0050]如圖10中所示，存在Ql與Q4的開關(guān)之間以及Q2與Q3之間的開關(guān)延遲d2，與圖3的定時圖中一樣。然而，開關(guān)延遲Cl1不再需要了，這是因為當(dāng)初級晶體管(Ql或Q2)中的任一個開啟時次級側(cè)上的晶體管(Q3和Q4)中二者都關(guān)閉。而且，在圖10的定時圖中存在新的死時間d3，需要新的死時間d3使得在來自初級側(cè)的能量到達(dá)變壓器的次級側(cè)之前電流Il不開始反向。
[0051]因而，根據(jù)第二實(shí)施例的SMPS 300與上面描述的第一實(shí)施例的SMPS 300的不同之處在于:PWM控制器130-2根據(jù)圖10所示的定時圖控制晶體管Q1-Q4的開關(guān)，其中開關(guān)延遲d2和d3根據(jù)上面描述的技術(shù)控制，代替如第一實(shí)施例中的延遲時間Cl1和d2。第二實(shí)施例的SMPS的其它方面與第一實(shí)施例的相同，并且因此在此將不再描述。
[0052]修改和變化
可以對上面描述的實(shí)施例進(jìn)行許多修改和變化。[0053]例如，在上面描述的實(shí)施例中，反饋信號監(jiān)視器151、開關(guān)延遲計算器152和觸發(fā)器單元153各使用具有處理器420的可編程處理設(shè)備400來提供，處理器420通過執(zhí)行存儲在指令儲存器440中的軟件指令來提供這些組件的相應(yīng)功能。然而，將認(rèn)識到，可以用專用硬件(例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))來實(shí)現(xiàn)上面提到的每個組件或所有組件。
[0054]在以上實(shí)施例中，被PWM控制器130-2控制的延遲時間在提供在電源的變壓器相對側(cè)上的晶體管(例如在死時間Cl1的情況下是晶體管Ql與Q4)的開關(guān)之間。然而，被控制的開關(guān)延遲備選地可提供在都提供在隔離變壓器的初級側(cè)或次級側(cè)上的晶體管的開關(guān)之間。例如，在推挽轉(zhuǎn)換器中，PWM控制器130-2可控制轉(zhuǎn)換器初級側(cè)上的晶體管的死時間，使得在操作期間基本上沒有通過這些開關(guān)元件的交叉導(dǎo)電發(fā)生(這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器的輸入短路)。
[0055]而且，盡管上面描述的實(shí)施例在初級側(cè)上采用半橋配置，但備選地可以使用其它眾所周知的拓?fù)?。例如，具有四個晶體管的全橋配置可能更適合于較高功率應(yīng)用。備選地，可使用推挽布置。在次級側(cè)上，備選地可以使用單個繞組連同同步全波整流。更一般地，上面描述的開關(guān)延遲控制技術(shù)可與滿足如下條件的任何SMPS拓?fù)湟黄鹗褂?i)在受控的時間周期T。承受不充分死時間的持久性；以及ii)在時間T。期間的不充分死時間將引發(fā)SMPS的輸出的暫時改變(例如下降一些)，其在該電源的規(guī)范內(nèi)，仍大到足以被電源的誤差放大器檢測到。
[0056]在圖7所示的步驟S30中，開關(guān)延遲計算器152在該SMPS的一個開關(guān)循環(huán)將開關(guān)延遲Tdelay減小Tde。，并且然后在步驟S40將Tdelay設(shè)置回其先前值，因而，在Tdelay的暫時減少的值導(dǎo)致電源的變壓器的次級繞組112短路的情況下，最小化SMPS 300遭受損壞的風(fēng)險。然而，在備選實(shí)施例中，步驟S40可被省略，并且相反，隨后監(jiān)視來自誤差放大器140的反饋信號對開關(guān)延遲的分步減少的響應(yīng)。這可減少電源的輸出上的噪聲，不過冒著損壞電源的開關(guān)元件的更大風(fēng)險。在這些變量中，如果在步驟S90檢測到反饋信號的顯著改變的話，Tdelay將需要被遞增到安全值(例如Tdelay+TdJ。
[0057]在上面描述的實(shí)施例中，延遲優(yōu)化算法的觸發(fā)與SMPS 300的操作狀態(tài)有關(guān)。然而，在其它實(shí)施例中，可基于可配置時間周期觸發(fā)優(yōu)化算法的執(zhí)行。例如，相比在其它時間(例如在夜間)，在SMPS負(fù)載更有可能浮動的時間(例如在白天的某些時間)，可更頻繁地觸發(fā)開關(guān)延遲優(yōu)化。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)延遲控制器(150)，所述開關(guān)延遲控制器(150)用于控制開關(guān)模式電源(300)中的第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件(Ql至Q4)的開關(guān)之間的開關(guān)延遲，所述開關(guān)模式電源包括:反饋信號發(fā)生器(140)，其可操作以生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出(V?！古c所述輸出的參考(U之間差的反饋信號；以及驅(qū)動電路(120)，其用于開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源的輸入電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成其輸出電壓(V?！?，所述開關(guān)延遲控制器(150)包括: 開關(guān)延遲計算器(152)，其可操作以引起所述開關(guān)延遲在所述開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)的改變；以及 反饋信號監(jiān)視器(151)，可操作以響應(yīng)于由所述開關(guān)延遲計算器(152)對所述開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視所述反饋信號并確定所述反饋信號的改變， 其中所述開關(guān)延遲計算器(152)還可操作以基于所確定的所述反饋信號的改變來計算增大所述開關(guān)模式電源(300)的效率的開關(guān)延遲，并引起所述開關(guān)模式電源中的所述開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)延遲控制器，其中所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器(110)、包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路以及包括第二開關(guān)元件(Q3，Q4)的次級側(cè)電路，所述次級繞組(112)布置成驅(qū)動電流通過第二開關(guān)元件(Q3，Q4)，并且 其中所述開關(guān)延遲計算器(152)布置成計算開關(guān)延遲，使得在所述開關(guān)模式電源(300)的操作期間第二開關(guān)元件(Q3，Q4)不使所述次級繞組(112)短路，同時能量從所述初級側(cè)電路傳輸?shù)剿龃渭墏?cè)電路。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)延遲控制器，其中所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器(110)、包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路`、包括第二開關(guān)元件(Q3，Q4)的次級側(cè)電路以及包括連接到所述次級側(cè)電路的電感器(L)的輸出濾波器，所述次級繞組(112)布置成驅(qū)動電流通過第二開關(guān)元件(Q3，Q4)，并且 其中所述開關(guān)延遲計算器(152)布置成計算開關(guān)延遲，使得在所述開關(guān)模式電源(300)在不連續(xù)導(dǎo)電模式的操作期間能量從所述初級側(cè)電路傳輸?shù)剿龃渭墏?cè)電路之前，阻止所述電感器(L)中的電流反向。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)延遲控制器，其中所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器以及包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路，并且 其中所述開關(guān)延遲計算器(152)布置成計算開關(guān)延遲，使得在所述開關(guān)模式電源(300)的操作期間基本上沒有通過第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Q1，Q2)的交叉導(dǎo)電發(fā)生。
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)延遲控制器，配置成使得在操作中所述開關(guān)延遲計算器(152)引起所述開關(guān)延遲在所述開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)從第一值改變到第二值，并且然后從第二值改變回第一值，所述改變發(fā)生在所述反饋信號監(jiān)視器(151)開始或完成響應(yīng)于由所述開關(guān)延遲計算器(152)引起的所述開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視所述反饋信號以確定所述反饋信號的改變之前。
6.如以上權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)延遲控制器，還包括:觸發(fā)器單元(153)，其可操作以檢測所述開關(guān)模式電源(300)的輸入電壓(Vin)和輸出電流(Iwt)中至少一項的改變，并且基于所述改變，引起所述開關(guān)延遲計算器(152)和所述反饋信號監(jiān)視器(151)操作以執(zhí)行所述開關(guān)延遲的所述計算和改變，以便增大所述開關(guān)模式電源(300)的效率。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)延遲控制器，其中所述觸發(fā)器單元(153)可操作以檢測所述開關(guān)模式電源(300)的操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到第二操作區(qū)域的改變，第一操作區(qū)域和第二操作區(qū)域中的每個都由所述開關(guān)模式電源(300)的輸入電壓(Vin)和輸出電流(Iwt)的值的相應(yīng)范圍定義，在檢測到所述改變時，所述觸發(fā)器單元(153)還可操作以引起所述開關(guān)延遲計算器(152)和所述反饋信號監(jiān)視器(151)操作以執(zhí)行所述開關(guān)延遲的所述計算和改變以便增大所述開關(guān)模式電源(300)的效率。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)延遲控制器，其中所述觸發(fā)器單元(153)可操作以保留所述開關(guān)模式電源(300)的所述操作狀態(tài)的日志，并且 在檢測到所述操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到所述開關(guān)模式電源(300)先前尚未在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，引起所述開關(guān)延遲計算器(152)和所述反饋信號監(jiān)視器(151)操作以執(zhí)行所述開關(guān)延遲的所述計算和改變以便增大所述開關(guān)模式電源(300)的效率，否則 在檢測到所述操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到所述開關(guān)模式電源(300)先前已經(jīng)在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，引起所述開關(guān)延遲計算器(152)將所述開關(guān)延遲設(shè)置成在所述第二操作區(qū)域中的先前操作期間使用的值。
9.一種開關(guān)模式電源(300),包括: 反饋信號發(fā)生器(140)，其可操作以生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出(Vwt)與所述輸出的參考(U之間差的反饋信號； 第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件； 驅(qū)動電路(120)，其布置成開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Ql，Q2，Q3，Q4)以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源(300)的輸入電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成其輸出電壓(Vwt)；以及 如以上權(quán)利要求中任一項所述的、布置成控制第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間開關(guān)延遲的開關(guān)延遲控制器(150)。
10.一種控制開關(guān)模式電源(300)中的第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件的開關(guān)之間的開關(guān)延遲的方法，所述開關(guān)模式電源包括:反饋信號發(fā)生器(140)，其生成指示所述開關(guān)模式電源的輸出(Vrat)與所述輸出的參考(Vref)之間差的反饋信號；以及驅(qū)動電路(120)，其開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Ql，Q2，Q3，Q4)以便基于所述反饋信號將到所述開關(guān)模式電源的輸入電壓(Vin)轉(zhuǎn)換成其輸出電壓(Vtjut),所述方法包括: 引起(S200)所述開關(guān)延遲在所述開關(guān)模式電源的至少一個開關(guān)循環(huán)的改變； 響應(yīng)于對所述開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視(S210)所述反饋信號并確定所述反饋信號的改變； 基于所確定的所述反饋信號的改變來計算(S220)增大所述開關(guān)模式電源的效率的開關(guān)延遲；以及 引起(S230)所述開關(guān)模式電源(300)中的開關(guān)延遲改變到所計算的開關(guān)延遲。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器(110)、包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路以及包括第二開關(guān)元件(Q3，Q4)的次級側(cè)電路，所述次級繞組(112)布置成驅(qū)動電流通過第二開關(guān)元件，并且 其中計算所述開關(guān)延遲，使得在所述開關(guān)模式電源(300)的操作期間第二開關(guān)元件(Q3, Q4)不使所述次級繞組(112)短路，同時能量從所述初級側(cè)電路傳輸?shù)剿龃渭墏?cè)電路。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中: 所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器(110)、包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路、包括第二開關(guān)元件(Q3，Q4)的次級側(cè)電路以及包括連接到所述次級側(cè)電路的電感器(L)的輸出濾波器，所述次級繞組(112)布置成驅(qū)動電流通過第二開關(guān)元件； 開關(guān)第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件，使得所述開關(guān)模式電源(300)在不連續(xù)導(dǎo)電模式操作；以及 計算所述開關(guān)延遲，使得在能量從所述初級側(cè)電路傳輸?shù)剿龃渭墏?cè)電路之前阻止所述電感器(L)中的電流反向。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述開關(guān)模式電源(300)還包括具有初級繞組(111)和次級繞組(112)的變壓器 (110)以及包括布置成驅(qū)動所述初級繞組(111)的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Q1，Q2)的初級側(cè)電路，并且 其中計算所述開關(guān)延遲，使得在所述開關(guān)模式電源(300)的操作期間基本上沒有通過第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件(Q1，Q2)的交叉導(dǎo)電發(fā)生。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的方法，其中引起所述開關(guān)延遲改變的過程包括:引起所述開關(guān)延遲在所述開關(guān)模式電源(300)的至少一個開關(guān)循環(huán)從第一值改變到第二值，并且然后從第二值改變回第一值，所述改變發(fā)生在開始或完成響應(yīng)于所述開關(guān)延遲的改變而監(jiān)視(S210)所述反饋信號以確定所述反饋信號的改變之前。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項所述的方法，還包括:檢測所述開關(guān)模式電源(300)的輸入電壓(Vin)和輸出電流(Iwt)中至少一項的改變，并基于所述改變，引起計算和改變所述開關(guān)延遲以便增大所述開關(guān)模式電源(300)的效率。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中檢測所述開關(guān)模式電源(300)的輸入電壓(Vin)和輸出電流(Itjut)中至少一項的改變的過程包括:檢測所述開關(guān)模式電源的操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到第二操作區(qū)域的改變，第一操作區(qū)域和第二操作區(qū)域中的每個都由所述開關(guān)模式電源的輸入電壓(Vin)和輸出電流(Iwt)的值的相應(yīng)范圍定義。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括: 保留所述開關(guān)模式電源(300)的所述操作狀態(tài)的日志；以及 在檢測到所述操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到所述開關(guān)模式電源(300)先前尚未在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，引起計算和改變所述開關(guān)延遲以便增大所述開關(guān)模式電源的效率，否則 在檢測到所述操作狀態(tài)從第一操作區(qū)域到所述開關(guān)模式電源先前已經(jīng)在其中操作的第二操作區(qū)域的改變時，引起所述開關(guān)延遲被設(shè)置成在所述第二操作區(qū)域中的先前操作期間使用的值。
18.一種存儲計算機(jī)程序指令的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)(450)，所述計算機(jī)程序指令當(dāng)由處理器(420)執(zhí)行時引起所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求10至17中至少一項所述的方法。
19.一種攜帶計算機(jī)程序指令的信號(460)，所述計算機(jī)程序指令當(dāng)由處理器執(zhí)行時引起所述處理器(420)執(zhí)行如權(quán)利`要求10至17中至少一項所述的方法。
【文檔編號】H02M3/335GK103503294SQ201180070712
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】F.瓦勒多, H.伯根格倫, M.卡爾森, A.庫爾曼, J.馬姆伯格 申請人:瑞典愛立信有限公司