功率轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】一種示例功率轉(zhuǎn)換器，包括第一繞組、第二繞組、開關(guān)以及控制器。第二繞組磁耦合到第一繞組?？刂破鞅贿B接以控制該開關(guān)來響應(yīng)于反饋而調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出。
【專利說明】功率轉(zhuǎn)換器
[0001]本申請是申請日為2010年12月27日、名稱為“具有一個被連接在繞組之間的開關(guān)的功率轉(zhuǎn)換器”的第201010621584.6號發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體上涉及功率轉(zhuǎn)換器，且具體地但不排他地涉及交流-直流功率轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0003]電子器件使用電力來運行。由于開關(guān)式(switched mode)電源的高效率、小尺寸和低重量，其經(jīng)常被用來給現(xiàn)今的許多電子器件供電。常規(guī)的壁上插座提供了高電壓交流電流。在開關(guān)式電源中，高電壓的交流電流(ac)輸入被轉(zhuǎn)換，以通過能量傳遞元件提供良好的穩(wěn)定的直流(dc)輸出。典型的開關(guān)式電源也包括一個被連接到能量傳遞元件的開關(guān)，和一個被連接到所述開關(guān)的電源控制電路。所述開關(guān)式電源控制電路通常調(diào)節(jié)電源的輸出電壓、電源的輸出電流、或兩者的組合，其方式為檢測該輸出并且在一閉環(huán)中控制之。在運行中，通過變化開關(guān)式電源中的開關(guān)的占空比(通常指開關(guān)接通時間與整個開關(guān)周期的比)，利用該開關(guān)來提供理想的輸出。
[0004]降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)是一類開關(guān)式電源，當其以連續(xù)電流模式運行時，占空比大致是，該開關(guān)式電源的輸出電壓與輸入電壓的比。同樣地，開關(guān)的接通時間與關(guān)斷時間的比確定了輸出電壓。對于需要小于輸入電壓的輸出電壓的負載，降壓轉(zhuǎn)換器的占空比較小，且因此所述開關(guān)的接通時間相對于總的開關(guān)周期而言比較小。例如，基于375V的整流交流輸入電壓而具有12V輸出電壓的電源，將需要占總開關(guān)周期3.2 %的接通時間。對于這樣的情況，分接降壓轉(zhuǎn)換器(tapped buck converter)可提供與降壓轉(zhuǎn)換器相同的輸出電壓-輸入電壓比，但卻具有更大的開關(guān)占空比。為了降低被連接到電源的能量傳遞元件的開關(guān)(通常是M0SFET、雙極晶體管或諸如此類)中的損耗，較大的開關(guān)占空比是理想的。
[0005]在典型的分接降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)中，一個電感的一端被連接到所述開關(guān)，而該電感的另一端被連接到輸出。然后將一個續(xù)流二極管連接到包括在該電感中的一個分接頭。也可在開關(guān)式電源中包括一電路以提供一反饋信號，該反饋信號代表了開關(guān)式電源的輸出。然后這一反饋信號可被電源控制電路用來控制所述開關(guān)的切換，以調(diào)節(jié)開關(guān)式電源的輸出。然而，由于在分接降壓轉(zhuǎn)換器中電源輸出和電源控制電路以不同電壓電平為基準，所述反饋信號需要被電平移位以與控制電路對接(interface)。因此，典型的分接降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)可能包括附加的和相對昂貴的電路，該電路用于以此方式對該反饋信號作電平移位。例如，常規(guī)的分接降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)可包括一個光耦合器(optocoupler)或偏置繞組(biaswinding)，其被連接在開關(guān)式電源的輸出和電源控制電路之間，用于對所述反饋信號作電平移位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面將參考下列附圖對本發(fā)明的非限制性和非窮舉性的實施方案進行描述，其中在所有的各張不同的附圖中，除非另有說明，相同的附圖標記均指相同的部分。
[0007]圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的功率轉(zhuǎn)換器——其中具有一個處于接通狀態(tài)的開關(guān)——的示意圖。
[0008]圖1B是示出了圖1A的功率轉(zhuǎn)換器一其中所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)一的示意圖。
[0009]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的功率轉(zhuǎn)換器——其中具有一個處于接通狀態(tài)的開關(guān)——的示意圖。
[0010]圖2B是示出了圖2A的功率轉(zhuǎn)換器一其中所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)一的示意圖。
[0011]圖3A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的功率轉(zhuǎn)換器——其中具有一個處于接通狀態(tài)的開關(guān)——的示意圖。
[0012]圖3B是示出了圖3A的功率轉(zhuǎn)換器——其中所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)——的示意圖。
[0013]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有集成控制電路的功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0014]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的主電感的圖。
[0015]圖6A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的功率轉(zhuǎn)換器——其中具有一個處于接通狀態(tài)的開關(guān)——的示意圖。
[0016]圖6B是示出了圖6A的功率轉(zhuǎn)換器一其中開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)一的示意圖。
[0017]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0018]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的另一功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。
[0019]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的另一功率轉(zhuǎn)換器的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]此處描述了具有被連接在繞組之間的開關(guān)的功率轉(zhuǎn)換器的實施方案。在下面的說明中，給出了諸多具體細節(jié)，以提供對實施方案的全面理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，此處描述的技術(shù)可在缺少一個或多個具體細節(jié)的情況下或通過其他方法、組件、材料等來實現(xiàn)。在另一些情況下，公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作不被示出或詳細描述，以免模糊了某些方面。
[0021 ] 整個說明書在引用“一實施方案”或“一個實施方案”時，意指針對該實施方案所描述的一個具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中。因此，在此說明書全文中在各種不同地方出現(xiàn)的詞組“一實施方案”或“一個實施方案”并不一定全都指同一實施方案。此外，所述具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以用任何適當方式結(jié)合在一個或多個實施方案中。
[0022]在此說明書全文中，使用了幾個本領(lǐng)域術(shù)語。除非此處具體定義或它們的使用語境清楚地另有清晰暗示，否則這些術(shù)語應(yīng)以其所屬領(lǐng)域的普通含義解釋。處于關(guān)斷狀態(tài)的開關(guān)也稱為是斷開的開關(guān)，是處于不傳導(dǎo)電流的狀態(tài)的開關(guān)。處于接通狀態(tài)的開關(guān)也稱為是閉合的開關(guān)，是處于可傳導(dǎo)電流的狀態(tài)的開關(guān)。
[0023]本發(fā)明的實施方案包括一功率轉(zhuǎn)換器，其具有有磁耦合的繞組，以及被連接在所述繞組之間的一個開關(guān)。將該開關(guān)連接在繞組之間，允許了直接測量功率轉(zhuǎn)換器的輸出以獲得反饋信息，而無需通常包括在常規(guī)電源電路中的附加的且昂貴的電平移位部件。本發(fā)明的一個實施方案是一個給發(fā)光二極管燈一在該發(fā)光二極管燈中流動的電流需要被調(diào)節(jié)——供電的電源。通過將該開關(guān)和一個被連接以驅(qū)動該開關(guān)的控制電路置于能量傳遞元件的磁耦合的繞組之間，能夠產(chǎn)生代表了在發(fā)光二極管燈中流動的電流的反饋信號，而無需對此反饋信號作電平移位。因此所述反饋信號可以直接連接到所述控制器，以提供低成本的電源實施方式。這些和其他實施方案在下文進一步詳述。
[0024]圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有處于接通狀態(tài)的開關(guān)SI 102的功率轉(zhuǎn)換器100的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器100被示為包括開關(guān)SI 102、第一繞組104、第二繞組106、芯108、輸出電容器CQ110、二極管Dl 112、檢測電路(sense circuit) 114、控制器116以及公共基準(common reference) 118。第一繞組104被示為包括端子A和B,而第二繞組106被示為包括端子C和D。開關(guān)SI 102被示為包括端子120和122。在圖1A中還示出了輸入電壓VIN124、輸出電壓VQ126、輸出電流1。127、電流IQN128、反饋信號130，、驅(qū)動信號132、基準節(jié)點134、節(jié)點136以及負載138。
[0025]如圖1A所示，第一繞組104借助于芯108而磁耦合到第二繞組106。也即，芯108對于第一繞組104和第二繞組106是公共的。在一個實施方案中，第一繞組104和第二繞組106分別是一個主電感的第一部分和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器100中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組104和第二繞組106。在一個實施方案中，芯108包括鐵磁材料。
[0026]第一繞組104的端子A被不為被連接以接收輸入電壓Vin124。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器100是交流-直流功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入電壓Vin124是直流電壓——其已經(jīng)通過對交流輸入電壓做整流和濾波而產(chǎn)生。功率轉(zhuǎn)換器100可以可選地包括整流器和濾波器電路(未示出)，它們被連接以將輸入電壓VIN124提供給第一繞組104的端子A。
[0027]開關(guān)SI 102被示為被連接在第一繞組104和第二繞組106之間。更具體地，圖1A將開關(guān)SI 102的端子120示為被連接到第一繞組104的端子B，而SI 102的端子122被連接到基準節(jié)點134。在一個實施方案中，開關(guān)SI 102被連接以使得當開關(guān)SI處于接通狀態(tài)(也即閉合)時，電流Iw128流經(jīng)第一繞組104、流經(jīng)開關(guān)SI 102，且流經(jīng)第二繞組106。開關(guān)SI 102可被實現(xiàn)為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0028]控制器116被連接以提供驅(qū)動信號132來控制開關(guān)SI 102，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器100的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如輸出電壓VJ26)、電流(例如，輸出電流IJ27)、輸出功率或其中某些組合的形式?？刂破?16通過響應(yīng)于反饋信號130來控制開關(guān)SI 102的接通和關(guān)斷，以此調(diào)節(jié)該輸出。在該實施例中，反饋信號130代表了輸出電流IJ27。在其他實施例中，反饋信號可代表輸出電壓126、輸出功率或其某些組合?？刂破?16可被實施為單片集成電路,或者帶有分立電子元件,或者為分立元件與集成元件的結(jié)合。控制器116和開關(guān)SI 102可構(gòu)成被制造成混合或單片集成電路的集成控制電路的一部分。
[0029]圖1A進一步將輸出電容器CqI1示為被連接在第一繞組104和第二繞組106之間。更具體地，輸出電容器CqI1被連接到基準節(jié)點134和第二繞組106的端子C。在所示的實施方案中，輸出電容器0)110對功率轉(zhuǎn)換器100的輸出進行濾波，以提供基本恒定的輸出電壓1126或輸出電流IJ27。如所示，輸出電壓VJ26是輸出電容器CtjIlO兩端的電壓。
[0030]第二繞組106在圖1A中被示為被連接在輸出電容器CqI1和公共基準118之間。更具體地，第二繞組106的端子C被連接到輸出電容器Q110，而端子D被連接到公共基準118。如上述一個實施方案中所提及，當開關(guān)SI 102處于接通狀態(tài)時，電流(也即，電流1n128)流經(jīng)第二繞組106，該電流基本等于流經(jīng)第一繞組104和開關(guān)SI 102的電流。
[0031]二極管Dl 112被示為被連接在基準節(jié)點134和公共基準118之間。更具體地，二極管Dl 112的陽極可被連接到公共基準118，而二極管Dl 112的陰極被連接到基準節(jié)點134，以在開關(guān)SI 102處于關(guān)斷狀態(tài)時為來自第二繞組106的電流提供路徑。例如，圖1B是示出了當開關(guān)SI 102處于關(guān)斷狀態(tài)時的圖1A的功率轉(zhuǎn)換器100的示意圖。如圖1B中所示，在運行中，控制器116將開關(guān)SI 102切換到關(guān)斷狀態(tài)，從而基本阻止了電流流經(jīng)第一繞組104和開關(guān)SI 102。然而，如圖1B所示，當開關(guān)SI 102處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流(也即，電流IqffHO)流經(jīng)第二繞組106，該電流基本等于流經(jīng)二極管Dl 112的電流。
[0032]現(xiàn)在參見圖1A和1B，功率轉(zhuǎn)換器100可包括檢測電路114，其被連接以將反饋信號130提供給控制器116。反饋信號130可以是電壓信號或電流信號。雖然圖1A和IB將檢測電路114示為包括一檢測電阻器Rsense，但根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，檢測電路114可包括分立、有源元件、或分立和有源元件的組合。在一個實施方案中，檢測電阻器Rsense被連接到負載138。也即，檢測電阻器Rsense可被連接到負載138，而其間沒有隔離電路。如圖1A和IB所示，檢測電路114還被連接在開關(guān)SI 102和控制器116之間，以提供反饋信號130，其在一個實施例中代表了輸出電流IJ27。更具體地，檢測電路114被連接在基準節(jié)點134和節(jié)點136之間。在一個實施方案中，檢測電路114響應(yīng)于一個相對于基準節(jié)點134而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號130。不過，參考節(jié)點134可以直接連接到(也即，電短路)到開關(guān)102的端子122。因此，檢測電路114可響應(yīng)于一個相對于開關(guān)SI 102的端子122而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號130。檢測電路114在一個實施方案中也可以響應(yīng)于檢測電阻Rsense兩端的電壓而產(chǎn)生反饋信號130。在一個實施例中，基準節(jié)點134借助于可選的連接142而連接到控制器116的公共端子COM,以作為控制器116的基準地(reference ground)。在一個實施例中，控制器116的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號132并檢測反饋信號130。因此，本發(fā)明的實施方案可包括同樣相對于基準節(jié)點134而在檢測電路114兩端產(chǎn)生的反饋信號130。
[0033]在一個實施方案中，控制器116包括反饋端子FB，其被連接到節(jié)點136。當反饋信號130是電壓信號時，在反饋端子處接收的反饋信號130是相對于開關(guān)SI 102的端子122的負電壓。檢測電路114提供了反饋信號130，其代表了輸出電路IJ27、輸出電壓VtjI26，或兩者的組合。對于圖1A和IB中所示的實施方案，反饋信號130提供了關(guān)于在開關(guān)SI 102的接通和關(guān)斷期間的功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電流IJ27的信息。
[0034]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有處于接通狀態(tài)的開關(guān)SI 202的功率轉(zhuǎn)換器200的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器200被表示為包括開關(guān)SI 202、第一繞組204、第二繞組206、芯208、輸出電容器CQ210、二極管Dl 212、檢測電路214、控制器216以及公共基準218。第一繞組204被示為包括端子A和B，而第二繞組206被示為包括端子C和D。開關(guān)SI 202被示為包括端子220和222。還在圖2A中示出了，輸入電壓VIN224，輸出電壓VQ226，輸出電流1。227，電流Iw228，反饋信號230、驅(qū)動信號232、基準節(jié)點234、節(jié)點236和負載238。
[0035]如圖2A所示，第一繞組204借助于芯208而磁耦合到第二繞組206。也即，芯208對于第一繞組204和第二繞組206是公共的。在一個實施方案中，第一繞組204和第二繞組206分別是主電感的第一部分和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器200中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組204和第二繞組206。在一個實施方案中，芯208包括鐵磁材料。
[0036]第一繞組204的端子A被不為被連接以接收輸入電壓Vin224。在一個實施方案中，其中輸入電壓VIN224是已整流和濾波的交流電壓。功率轉(zhuǎn)換器200可以可選地包括整流器和濾波器電路(未示出)，它們被連接以將輸入電壓Vin224提供給第一繞組204的端子A。
[0037]開關(guān)SI 202被示為被連接在第一繞組204和第二繞組206之間。圖2A將開關(guān)SI202的端子220示為被連接到第一繞組204的端子B，而SI 202的端子222被連接到基準節(jié)點234。在一個實施方案中，開關(guān)SI 202被連接以使得當開關(guān)S1202處于接通狀態(tài)(也即閉合)時，電流Iw228流經(jīng)第一繞組204、流經(jīng)開關(guān)SI 202，且流經(jīng)第二繞組206。開關(guān)SI 202可被實現(xiàn)為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0038]控制器216在圖2A中被示為被連接以提供驅(qū)動信號232來控制開關(guān)SI 202的切換，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器200的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如輸出電壓VJ26)、電流(例如，輸出電流IJ27)、輸出功率或其中某些組合的形式?？刂破?16通過響應(yīng)于反饋信號230來控制開關(guān)SI 202的接通和關(guān)斷，以調(diào)節(jié)該輸出。反饋信號230可代表輸出電壓226、輸出電流IJ27、輸出功率或其中某些組合?？刂破?16可被實施為單片集成電路，或者帶有分立電子元件，或者為分立元件與集成元件的結(jié)合?？刂破?16和開關(guān)SI 202可構(gòu)成被制造成混合或單片集成電路的集成控制電路的一部分。
[0039]第二繞組206在圖2A中被示為被連接在檢測電路214和輸出電容器CQ210之間。圖2A示出了，第二繞組206的端子C被連接到檢測電路214，而端子D被連接到輸出電容器C0210o如上文所提及，當開關(guān)SI 202處于接通狀態(tài)時，電流(也即，電流1?228)流經(jīng)第二繞組206，該電流基本等于流經(jīng)第一繞組204和開關(guān)SI 202的電流。
[0040]圖2A進一步將輸出電容器Cq210示為被連接在第二繞組206和公共基準218之間。在所示的實施方案中，輸出電容器Cq210對功率轉(zhuǎn)換器200的輸出進行濾波，以提供基本恒定的輸出電壓Vq226或輸出電流1。227。如所示，輸出電壓VQ226是輸出電容器CQ210兩端的電壓。
[0041]二極管Dl 212被示為被連接在基準節(jié)點234和公共基準218之間。更具體地，二極管Dl 212的陽極可被連接到公共基準218，而二極管Dl 212的陰極被連接到基準節(jié)點234，以在開關(guān)SI 202處于關(guān)斷狀態(tài)時為自第二繞組206流來的電流提供路徑。例如，圖2B是示出了當開關(guān)SI 202處于關(guān)斷狀態(tài)時圖2A的功率轉(zhuǎn)換器200的示意圖。如圖2B中所示，在運行中，控制器216將開關(guān)SI 202切換到關(guān)斷狀態(tài)，從而基本阻止了電流流經(jīng)第一繞組204和開關(guān)SI 202。然而，如圖2B中所示，當開關(guān)SI 202處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流(也即，電流Iqff 240)流經(jīng)第二繞組206，該電流基本等于流經(jīng)二極管Dl 212的電流。
[0042]現(xiàn)在參見圖2A和2B，功率轉(zhuǎn)換器200可包括檢測電路214，其被連接以將反饋信號230提供給控制器216。雖然圖2A和2B將檢測電路214示為包括一檢測電阻器Rsense,但是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，檢測電路214可包括分立、有源元件、或分立和有源元件的組合。在一個實施方案中，檢測電阻器Rsense包括被連接到基準節(jié)點234的一個端子，和被連接到第二繞組206的端子C的另一個端子。如圖2A和2B所示，檢測電路214還被連接在開關(guān)SI202和控制器216之間，以提供反饋信號230，其在一個實施例中代表了輸出電流1。227。在一個實施方案中，檢測電路214響應(yīng)于相對于基準節(jié)點234而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號230。不過，參考節(jié)點234可以直接連接到(也即，電短路)到開關(guān)SI 202的端子222。因此，檢測電路214可響應(yīng)于一個相對于開關(guān)SI 202的端子222而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號230。檢測電路214在一個實施方案中也可以響應(yīng)于檢測電阻Rsense兩端的電壓而產(chǎn)生反饋信號230。在一個實施例中，基準節(jié)點234借助于可選的連接242而連接到控制器216的公共端子C0M，以作為控制器216的基準地。在一個實施例中，控制器216的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號232并檢測反饋信號230。因此，本發(fā)明的實施方案可包括同樣相對于基準節(jié)點234而在檢測電路214兩端上產(chǎn)生的反饋信號230。
[0043]在一個實施方案中，控制器216包括反饋端子FB，其被連接到節(jié)點236，且因此反饋信號230具有相對于開關(guān)SI 202的端子222以及節(jié)點234的負電壓。此外，在圖2A和2B所示的實施方案中，檢測電路214提供了反饋信號230，其代表功率轉(zhuǎn)換器200在開關(guān)SI202的接通和關(guān)斷狀態(tài)期間的輸出。
[0044]圖3A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有處于接通狀態(tài)的開關(guān)SI 302的功率轉(zhuǎn)換器300的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器300被示為包括開關(guān)SI 302、第一繞組304、第二繞組306、芯308、輸出電容器CQ310、二極管Dl 312、檢測電路314、控制器316以及公共基準318。第一繞組304被示為包括端子A和B，而第二繞組306被示為包括端子C和D。開關(guān)SI 302被示為包括端子320和322，而檢測電路314被示為包括了電阻器RSENSE340和電容器(；_342。還在圖3A中示出了，輸入電壓VIN324，輸出電壓VQ326，輸出電流1。327，電流1n328,反饋信號330、驅(qū)動信號332、基準節(jié)點334、節(jié)點336和負載338。
[0045]如圖3A所示，第一繞組304借助于芯308而磁耦合到第二繞組306。也即，芯308對于第一繞組304和第二繞組306是公共的。在一個實施方案中，第一繞組304和第二繞組306分別是主電感的第一部分和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器300中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組304和第二繞組306。在一個實施方案中，芯308包括鐵磁材料。
[0046]第一繞組304的端子A被連接以接收輸入電壓Vin324。在一個實施方案中，其中輸入電壓Vin324是已整流和濾波的交流電壓。功率轉(zhuǎn)換器300可以可選地包括整流器和濾波器電路(未示出)，它們被連接以將輸入電壓Vin324提供給第一繞組304的端子A。
[0047]開關(guān)SI 302被連接在第一繞組304和第二繞組306之間。更具體地，圖3A將開關(guān)SI 302的端子320示為被連接到第一繞組304的端子B，而開關(guān)SI 302的端子322被連接到基準節(jié)點334。在一個實施方案中，開關(guān)SI 302被連接以使得當開關(guān)SI處于接通狀態(tài)(也即閉合)時，電流Iw328流經(jīng)第一繞組304、流經(jīng)開關(guān)SI 302，且流經(jīng)第二繞組306。開關(guān)SI 302可被實現(xiàn)為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0048]控制器316在圖3A中被示為被連接以提供驅(qū)動信號332來控制開關(guān)SI 302的切換，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器300的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如輸出電壓VJ26)、電流(例如，輸出電流IJ27)、輸出功率或其中某些組合的形式?？刂破?16通過響應(yīng)于反饋信號330來控制開關(guān)SI 302的接通和關(guān)斷，以調(diào)節(jié)該輸出。反饋信號330可代表輸出電壓326、輸出電流IJ27、輸出功率或其中某些組合。另外，反饋信號330可以是電壓信號或電流信號?？刂破?16可被實施為單片集成電路，或者帶有分立電子元件，或者為分立元件與集成元件的結(jié)合。控制器316和開關(guān)SI 302可構(gòu)成被制造成混合或單片集成電路的集成控制電路的一部分。
[0049]第二繞組306在圖3A中被示為被連接在開關(guān)SI 302和輸出電容器CQ310之間。更具體地，圖3A示出了，第二繞組306的端子C被連接到基準節(jié)點334，而端子D被連接到輸出電容器Q310。如一個實施方案中所提及，當開關(guān)SI 302處于接通狀態(tài)時，電流(也即，電流Iw328)流經(jīng)第二繞組306，該電流基本等于流經(jīng)第一繞組304和開關(guān)SI 302的電流。
[0050]圖3A進一步將輸出電容器Cq310示為被連接在第二繞組306和公共基準318之間。在所示的實施方案中，輸出電容器Q310對輸出電壓VJ26或輸出電流IJ27進行濾波。如所示，輸出電壓％326是輸出電容器Q310兩端的電壓。
[0051]二極管Dl 312被示為被連接在控制器316和公共基準318之間。更具體地，二極管Dl 312的陽極可被連接到公共基準318，而二極管Dl 312的陰極被連接到節(jié)點336，以在開關(guān)SI 302處于關(guān)斷狀態(tài)時為自第二繞組306流來的電流提供路徑。例如，圖3B是示出了當開關(guān)SI 302處于關(guān)斷狀態(tài)時圖3A的功率轉(zhuǎn)換器300的示意圖。如圖3B中所示，在運行中，控制器316將開關(guān)SI 302切換到關(guān)斷狀態(tài)，從而基本阻止了電流流經(jīng)第一繞組304和開關(guān)SI 302。然而，如圖3B中所示，當開關(guān)SI 302處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流(也即，電流1ff340)流經(jīng)第二繞組306，該電流基本等于流經(jīng)二極管Dl 312的電流。
[0052]現(xiàn)在參見圖3A和3B，功率轉(zhuǎn)換器200可包括檢測電路314，其被連接以將反饋信號330提供給控制器316。雖然圖3A和3B將檢測電路314示為包括一檢測電阻器RSENSE340和一檢測電容器342，但是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，檢測電路314可包括分立、有源元件、或分立和有源元件的組合。在一個實施方案中，檢測電阻器Rsense340包括被連接到基準節(jié)點334的一個端子，和被連接到節(jié)點336的另一個端子，而檢測電容器Cs342被連接在檢測電阻器Rsense340兩端。如圖3A和3B所示，檢測電路314還被連接在開關(guān)SI 302和控制器316之間，以提供反饋信號330，其在一個實施例中代表了輸出電流IJ27。在一個實施方案中，檢測電路314響應(yīng)于相對于基準節(jié)點334而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號330。不過，參考節(jié)點334可以直接連接到(也即，電短路)到開關(guān)SI 302的端子322。因此，檢測電路314可響應(yīng)于一個相對于開關(guān)SI 302的端子322而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號330。檢測電路314也可以響應(yīng)于檢測電阻Rsense340兩端的電壓而產(chǎn)生反饋信號330。在一個實施例中，基準節(jié)點334借助于可選的連接342而連接到控制器316的公共端子C0M，以作為控制器316的基準地。在一個實施例中，控制器316的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號232并檢測反饋信號330。因此，本發(fā)明的實施方案可包括同樣相對于基準節(jié)點334而在檢測電路314兩端產(chǎn)生的反饋信號330。
[0053]在一個實施方案中，控制器316包括反饋端子FB，其直接被連接到節(jié)點336，且因此反饋信號330具有相對于開關(guān)SI 302的節(jié)點334和端子322的正電壓。此外，在圖3A和3B所示的實施方案中，檢測電路314提供了反饋信號330，其代表功率轉(zhuǎn)換器300在開關(guān)SI 302的關(guān)斷狀態(tài)期間的輸出。在該實施例中，電容器Cs342因此被置于和電阻器340并聯(lián)，作為對在電阻器340兩端產(chǎn)生的電壓信號進行濾波的工具，從而根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，提供一個相對于基準節(jié)點334的基本直流的反饋信號330給控制器316。
[0054]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有集成控制電路401的功率轉(zhuǎn)換器400的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器400是圖3A和3B的功率轉(zhuǎn)換器300的一個可能的實施方式。功率轉(zhuǎn)換器400被示為包括集成控制電路401、第一繞組404、第二繞組406、芯408、輸出電容器CQ410、二極管Dl 412、檢測電路414以及公共基準418。集成控制電路401被示為包括，開關(guān)SI 402、控制器416、以及端子403、405和407。第一繞組404被示為包括端子A和B，而第二繞組406被示為包括端子C和D。檢測電路414被示為包括了電阻器RSENSE440和電容器Csense442。同樣在圖4中示出了，輸入電壓VIN424，輸出電壓VQ426，輸出電流1。427，基準節(jié)點434、節(jié)點436和負載438。負載438被示為包括了發(fā)光二極管(LED)陣列444。
[0055]如圖4所示，第一繞組404借助于芯408而磁耦合到第二繞組406。也即，芯408對于第一繞組404和第二繞組406是公共的。在一個實施方案中，第一繞組404和第二繞組406分別是主電感的第一部分和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器400中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組404和第二繞組406。在一個實施方案中，芯408包括鐵磁材料。
[0056]第一繞組404的端子A被不出為被連接以接收輸入電壓Vin424。在一個實施方案中，輸入電壓Vin424是已整流和濾波的交流電壓。功率轉(zhuǎn)換器400可以可選地包括整流器和濾波器電路(未示出)，它們被連接以將輸入電壓Vin424提供給第一繞組404的端子A。
[0057]集成控制電路401被示為被連接在第一繞組404和第二繞組406之間。更具體地，圖4將集成控制電路401的端子403示出為被連接到第一繞組404的端子B，而集成控制電路401的端子405被連接到基準節(jié)點434。在一個實施方案中，集成控制電路401被連接以使得當開關(guān)402處于接通狀態(tài)(也即，閉合)時，電流Iw428流經(jīng)第一繞組404、端子403和405之間，并且經(jīng)過第二繞組406。雖然圖4將開關(guān)402示為一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，開關(guān)402也可被實現(xiàn)為半導(dǎo)體器件，諸如雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。開關(guān)402被示為包括被連接到集成控制電路401的端子403的一個漏極端子，并且被示為包括被連接到端子405的一個源極端子。
[0058]在集成控制電路401中還包括了控制器416，其被連接以控制開關(guān)402的切換，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器400的輸出電流1。427?？刂破?16通過響應(yīng)于在反饋端子407處接收到的反饋信號產(chǎn)生一驅(qū)動信號來控制開關(guān)SI 402的接通和關(guān)斷，調(diào)節(jié)了傳遞到負載438的輸出電流1。427。端子407處的反饋信號可代表了輸出電流1。427。
[0059]第二繞組406在圖4A中被示為被連接在集成控制電路401和輸出電容器CQ410之間。圖4將第二繞組406的端子C示為被連接到基準節(jié)點434，而端子D被連接到輸出電容器Cq410。如上文在一個實施方案中所提及，一電流(也即，電流Iqn428)流經(jīng)第二繞組406，其基本等于開關(guān)402處于接通狀態(tài)時，流經(jīng)第一繞組404以及集成控制電流401的端子403和405之間的電流。
[0060]圖4還示出了輸出電容器Cq410被連接在第二繞組406和公共基準418之間。在所不的實施方案中，輸出電容器CQ410對功率轉(zhuǎn)換器400的輸出進行濾波，以提供基本恒定的輸出電壓Vq426或輸出電流1。427。如所示，輸出電壓VQ426是在輸出電容器CQ410兩端的電壓。
[0061]電容器Dl 412被示為被連接在集成控制電路401和公共基準418之間。更具體地，二極管Dl 412的陽極可被連接到公共基準418，而二極管Dl 412的陰極被連接到節(jié)點436，以在開關(guān)402處于關(guān)斷狀態(tài)時為自第二繞組406流來的電流提供路徑。在運行中，控制器416將開關(guān)402切換到關(guān)斷狀態(tài)，從而基本阻止了電流流經(jīng)第一繞組404和開關(guān)402。然而，當開關(guān)402處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流(參見例如圖3B的電流Iqff340)流經(jīng)第二繞組406，該電流基本等于流經(jīng)二極管Dl 412的電流。
[0062]功率轉(zhuǎn)換器400可包括一個檢測電路414，其被連接以提供一反饋信號給集成控制電路401的反饋端子407。雖然圖4將檢測電路414示為包括了一個檢測電阻器Rsense440和一個檢測電容器Cs442，但根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，檢測電路414也可包括分立、有源元件、或分立和有源元件的組合。在一個實施方案中，檢測電阻器Rsense440包括被連接到基準節(jié)點434的一個端子和被連接到節(jié)點436的另一個端子，而檢測電容器Cs442被連接在檢測電阻器Rsense兩端。如圖4所示，檢測電路414還被連接在集成控制電路414的端子405和407之間。在一個實施方案中，檢測電路414響應(yīng)于相對于基準節(jié)點434而取得的電壓，來產(chǎn)生一個反饋信號。然而，基準節(jié)點434也可直接連接(也即，電短路)到集成控制電路401的端子405。因此，檢測電路414可響應(yīng)于相對于集成控制電路401的端子405而取得的電壓來產(chǎn)生該反饋信號，其中在一個實施例中端子405是公共端子(例如，集成控制電路401的基準地)。在一個實施例中集成控制電路401的基準地(例如，公共端子405)是基準電壓電平，相對于其由控制器416產(chǎn)生一驅(qū)動信號然后施加給開關(guān)402的柵極。因此，控制器416和集成控制電路401的基準地，可以是公共端子405處的基準電壓電平。同樣，集成控制電路401的基準地可以是基準電壓電平，相對于該電平檢測到在反饋端子FB407處所接收的反饋信號。因此，本發(fā)明的實施方案可包括在反饋端子FB407處收到的反饋信號，其是同樣相對于公共端子405在檢測電路414兩端而產(chǎn)生的。
[0063]檢測電路414也可響應(yīng)于檢測電阻器Rsense兩端的電壓而產(chǎn)生所述反饋信號。在所示的實施方案中，當開關(guān)402處于關(guān)斷狀態(tài)時，檢測電阻器Rsense440兩端的電壓代表了輸出電流1。427，且電容器Cs442對檢測電阻器RSENSE440兩端的電壓進行濾波將基本直流的反饋信號提供給集成電路401的FB端子407。
[0064]在所示的實施方案中，反饋端子407直接連接到節(jié)點436，且因此在端子407處接收的反饋信號是相對于節(jié)點434和集成控制電路401的端子405的正電壓。此外，在圖4的所示的實施方案中，檢測電路414在反饋端子407處提供了一個反饋信號，其代表了在開關(guān)402關(guān)斷期間的輸出電流1。427。
[0065]圖5是不出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的主電感500的圖。主電感500是包括在圖1A、1B、2B、2C、3A、3B和4中的功率變換器100、200、300或400中的第一和第二繞組的一個可能的實施方式。主電感500在圖5中被示為包括第一繞組504、第二繞組506和芯508。第一繞組504被不為包括第一導(dǎo)線510、端子A512和端子B514。第二繞組506被不為包括第二導(dǎo)線516、端子C518和端子D520。
[0066]如圖5所示，第一繞組504借助于芯508而被磁耦合到第二繞組506。也即，芯508對于第一繞組504和第二繞組506是公共的。在一個實施方案中，第一繞組504和第二繞組506是主電感的第一和第二部分。因此，主電感500可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中該導(dǎo)線被分成第一導(dǎo)線510和第二導(dǎo)線516，分別相應(yīng)于第一繞組504和第二繞組506。雖然圖5將芯508示為圓柱，但芯508也可被配置為包括任何適當?shù)男螤?，諸如，I形芯、C形或U形芯、E型芯或環(huán)形芯等。在一個實施方案中，芯508包括鐵磁材料。在另一個實施方案中，芯508是空氣芯，而導(dǎo)線510和516是剛性線圈導(dǎo)線，其被成型為在線圈中心形成空洞。
[0067]圖6A、6B、7、8和9中示出的電源可被應(yīng)用在如下應(yīng)用中:在這些應(yīng)用中，負載使用負電壓而控制器為反饋信號接收正電壓。圖6A、6B、7、8和9中的功率轉(zhuǎn)換器一般具有被連接到電能源的輸入，且具有被連接到負載的輸出。例如，功率轉(zhuǎn)換器600包括端子601和603，其作為被連接到電能源(例如，輸入電壓Vin624的源)的輸入。功率轉(zhuǎn)換器600也包括端子605和607，其作為被連接到負載638的輸出。
[0068]圖6A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有處于接通狀態(tài)的開關(guān)SI 602的功率轉(zhuǎn)換器600的不意圖。功率轉(zhuǎn)換器600被不為包括開關(guān)SI 602、第一繞組604、第二繞組606、芯608、輸出電容器CQ610、二極管Dl 612、控制器616、公共基準618、電阻器Rl 644以及電阻器R2 646。電阻器Rl 644和電阻器R2 646也可被稱為檢測電路。第一繞組604被示為包括端子C和D，而第二繞組606被示為包括端子A和B。開關(guān)SI 602被示為包括端子620和622。圖6A中還示出了的是輸入電壓VIN624、輸出電壓VQ626、電流IQN628、驅(qū)動信號632、基準節(jié)點634、以及負載638。
[0069]如圖6A中所示，第一繞組604借助于芯608而磁耦合到第二繞組606。也即，芯608對于第一繞組604和第二繞組606是公共的。在一個實施方案中，第一繞組604和第二繞組606分別是主電感的第一部分和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器600中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組604和第二繞組606。在一個實施方案中，芯608包括鐵磁材料。圖5中示出的主電感500是第一繞組604和第二繞組606的一個可能的實施方案。
[0070]在功率轉(zhuǎn)換器600的所示的實施方案的一個實施例中，第一繞組604的匝數(shù)遠大于第二繞組606的匝數(shù)。當?shù)谝焕@組604的匝數(shù)遠大于第二繞組606的匝數(shù)時，輸出電容器Q610在開關(guān)SI 602的接通期間放電，而在開關(guān)SI 602的關(guān)斷期間充電。相對于公共基準618的輸出電壓Vq626也可以是負的，這部分是由驅(qū)動信號632的占空比造成的。
[0071]第一繞組604的端子D被不為被連接以接收輸入電壓Vin624。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器600是交流-直流功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入電壓Vin624是通過對交流輸入電壓進行整流和濾波而產(chǎn)生的直流電壓。功率轉(zhuǎn)換器600可以可選地包括整流器和濾波器電路(未示出)，它們被連接以將輸入電壓Vin624提供給第一繞組604的端子D。
[0072]開關(guān)SI 602被示為被連接在第一繞組604和第二繞組606之間。更具體地，圖6A示出了開關(guān)SI 602的端子620被連接到第一繞組604的端子C，而開關(guān)SI 602的端子622被連接到第二繞組606的端子B。在一個實施方案中，開關(guān)SI 602被連接以使得當開關(guān)SI602處于接通狀態(tài)(也即，閉合)時，電流Iw628流經(jīng)第一繞組604、經(jīng)過開關(guān)SI 602、并且到功率轉(zhuǎn)換器600的輸出電路，并且到負載638。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器600的輸出電路包括電流IQN628的至少一部分(也即，電流Ic)可流過其中的Cq610—由于電容器諸如輸出電容器Q610的阻抗非常低。如圖6A中所示，輸出電容器Q610的電流被示為電流Ico在一個實施方案中，將注意到的是，在開關(guān)SI 602的接通時間內(nèi)流動的電流Iw628在一個減少了輸出電容器CQ610兩端的輸出電壓VQ626的值的方向上流動。開關(guān)SI 602可被實施為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0073]控制器616被連接以提供驅(qū)動信號632，以控制開關(guān)SI 602的切換，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器600的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如，輸出電壓V-26)、電流、輸出功率，或其中某些組合的形式。換句話說，控制器616調(diào)節(jié)了到功率轉(zhuǎn)換器600的輸出的能量流?？刂破?16通過響應(yīng)于在反饋端子FB處接收的信號來控制開關(guān)SI 602的接通和關(guān)斷，以調(diào)節(jié)該輸出。在該實施例中，在反饋端子FB處接收的信號代表了輸出電壓1626。在其他實施例中，在反饋端子FB處接收的信號可代表輸出電流、輸出功率或其某些組合?？刂破?16可被實施為單片集成電路，或帶有分立電子元件，或者為分立元件與集成元件的結(jié)合?？刂破?16和開關(guān)SI 602可構(gòu)成集成控制電路的一部分,該集成控制電路被制造為混合集成電路或單片集成電路。所述控制器616和開關(guān)SI 602可以被指稱為一個控制電路。
[0074]圖6A進一步將輸出電容器Cq610示出為被連接在第二繞組606和二極管Dl 612之間。更具體地，輸出電容器Q610的一端被連接到第二繞組606的端子B。輸出電容器Co610的另一端被連接到公共基準618。在所示的實施方案中，輸出電容器Q610對功率轉(zhuǎn)換器600的輸出進行濾波，以給負載638提供基本恒定的輸出電壓Vq626。如所不，輸出電壓Vq626是輸出電容器Cq610兩端的電壓。在一個實施方案中，公共基準618處的電壓大于第二繞組606的端子B處的電壓。同樣地，輸出電壓Vo626相對于公共基準618為負。
[0075]第二繞組606在圖6A中被示為被連接在開關(guān)SI 602和二極管Dl 612之間。更具體地，第二繞組606的端子B被連接到輸出電容器Q610，而端子A被連接到二極管Dl 612。二極管Dl 612被示為被連接在第二繞組606和公共基準618之間。更具體地，二極管Dl612的陽極可被連接到第二繞組606的端子A，而二極管Dl 612的陰極可被連接到公共基準618，以在開關(guān)SI 602處于關(guān)斷狀態(tài)時為來自第二繞組606的電流提供路徑。例如，圖6B是示出了當開關(guān)SI 602處于關(guān)斷狀態(tài)時的圖6A的功率轉(zhuǎn)換器600的示意圖。如圖6B中所示，在運行中，控制器616將開關(guān)SI 602切換到關(guān)斷狀態(tài)，從而基本阻止電流流經(jīng)第一繞組604和開關(guān)SI 602。然而，如圖6B所示，當開關(guān)SI 602處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流(也即，電流Iqff640)流經(jīng)第二繞組606，該電流基本等于流經(jīng)二極管Dl 612的電流。電流IQFF640也流向功率轉(zhuǎn)換器600的輸出電路。由于電容器Cq610通常為低阻抗，電流Iqff640的至少一部分(也即，電流Ic)流經(jīng)電容器Cq610。應(yīng)注意，電流Iqff640流動方向為使輸出電容器CQ610兩端的電壓VQ626增加。因此，在開關(guān)602的接通狀態(tài)期間在輸出電容器CQ610中的電流的方向，是與在開關(guān)602的關(guān)斷狀態(tài)期間且當電流Iqff640流動時在輸出電容器Cq610中的電流流動的方向相反的。
[0076]現(xiàn)在參見圖6A和6B，功率轉(zhuǎn)換器600也可包括電阻器Rl 644和R2 646，它們作為一個檢測電路，以提供反饋信號給控制器616。反饋信號可以是電壓信號或者是電流信號。在一個實施方案中，由電阻器Rl 644和R2 646提供的反饋信號是電壓信號。電阻器Rl 644和R2 646在輸出電壓VQ626上形成了電阻分壓器?？刂破?16的反饋端子FB被連接在電阻器Rl 644和R2 646之間。在一個實施方案中，所述反饋信號是電阻器Rl 644兩端的電壓。如上所述，在另一個實施方案中，認識到的是，反饋信號可以代表在負載638內(nèi)流動的輸出電流，或另一參數(shù)。一般地，所述控制器616因此響應(yīng)于反饋信號來調(diào)節(jié)到功率轉(zhuǎn)換器的輸出的能量流，而不管被調(diào)節(jié)的參數(shù)(輸出電流、輸出電壓、輸出功率等)為何。在一個實施方案中，輸出電壓V0626相對于公共基準618為負,且在公共基準618處的電壓大于在開關(guān)SI 602的端子622處的電壓。同樣，在控制器616的反饋端子FB處接收的電壓是正電壓。在一個實施方案中，檢測電路被連接到負載638。也即，電阻器Rl 644和R2646可被連接到負載638，而其間沒有隔離電路。電阻器Rl 644被連接到負載638的一端，而電阻器R2 646被連接到負載638的另一端。
[0077]如圖6A和6B中所不，由電阻器Rl 644和R2 646形成的電阻分壓器(檢測電路)，也被連接到開關(guān)SI 602的端子622。在一個實施方案中，電阻器Rl 644和R2 646響應(yīng)于相對于開關(guān)602的端子622而取得的電壓來產(chǎn)生反饋信號。在一個實施例中，開關(guān)SI 602的端子622借助于連接642而連接到控制器616的一個公共端子C0M，以作為控制器616的基準地。在一個實施例中，控制器616的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號632并檢測反饋信號。在一個實施方案中，開關(guān)SI 602的端子622可以用作控制器616的公共端子COM。對于圖6A和6B中示出的功率轉(zhuǎn)換器600，功率轉(zhuǎn)換器600給負載638提供了相對于公共基準618的負的輸出電壓VW26，而功率轉(zhuǎn)換器600的控制器616在反饋端子FB處接收一個正電壓。
[0078]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的功率轉(zhuǎn)換器700的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器700被示為包括了開關(guān)SI 702、第一繞組704、第二繞組706、芯708、第一輸出電容器CQ1710，二極管Dl 712、控制器716、公共基準718、電阻器Rl 744、電阻器R2746，二極管D2 750以及第二輸出電容器CQ2752。電阻器Rl 744和電阻器R2 746的組合也可被稱為是檢測電路。第一繞組704被示為包括端子C和D，而第二繞組706被示為包括端子A和B。第二繞組706也包括了繞組分接器707。開關(guān)702被示為包括了端子720和722。在圖7中還示出了輸入電壓VIN724，第一輸出電壓VQ1726，第二輸出電壓VQ2754，驅(qū)動信號732，第一負載738以及第二負載756。功率轉(zhuǎn)換器700類似于圖6A和6B中示出的功率轉(zhuǎn)換器600，不過，功率轉(zhuǎn)換器700示出了一個具有多個輸出的實施方案。雖然，圖7將功率轉(zhuǎn)換器700示為包括兩個輸出，應(yīng)認識到，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的功率轉(zhuǎn)換器可具有任意數(shù)量的輸出。
[0079]圖7還示出了二極管712和第一輸出電容器CQ1710，它們被連接到第二繞組706的繞組分接器707，以將第一輸出電壓Vra726提供給第一負載738。圖7還示出了二極管D2 750和第二輸出電容器CQ2752，它們被連接到第二繞組706的端子B，以將第二輸出電壓V02754提供給第二負載756。
[0080]如圖7中所示，第一繞組704借助于芯708而磁耦合到第二繞組706。也就是說，芯708對于第一繞組704和第二繞組706是公共的。在一個實施方案中，第一繞組704和第二繞組706分別是主電感的第一和第二部分。因此，包括在功率轉(zhuǎn)換器700中的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中所述導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，它們分別相應(yīng)于第一繞組704和第二繞組706。在一個實施方案中，芯708包括鐵磁材料。第二繞組706還包括了一個繞組分接器707，其被示為被連接到二極管Dl 712。在一個實施例中，繞組分接器707是繞組的端子之間(例如，在第二繞組706的端子A和B之間)的中間連接件。圖5中所示的主電感500是第一繞組704和第二繞組706的一個可能的實施方式，其中給繞組504添加了一個連接，以用作繞組分接器707。
[0081]在所示的功率轉(zhuǎn)換器700實施方案的一個實施例中，第一繞組704的匝數(shù)遠大于第二繞組706的匝數(shù)。當?shù)谝焕@組704的匝數(shù)遠大于第二繞組706的匝數(shù)時，輸出電容器Col710在開關(guān)SI 702的接通時間內(nèi)放電并且在其關(guān)斷時間內(nèi)充電。第一輸出電壓VQ1726和第二輸出電壓％2754也可以相對于公共基準718為負，這部分是由于驅(qū)動信號732的占空比造成的。
[0082]第一繞組704的端子D被示為被連接以接收輸入電壓Vin724。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器700是交流-直流功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入電壓Vin724是通過對交流輸入電壓進行整流和濾波而產(chǎn)生的直流電壓。開關(guān)SI 702被示為被連接在第一繞組704和第二繞組706之間。更具體地，圖7將開關(guān)SI 702的端子720示為被連接到第一繞組704的端子C，而開關(guān)SI 702的端子722經(jīng)過二極管Dl 712被連接到第二繞組706的繞組分接器707。在一個實施方案中，開關(guān)SI 702被連接以使得當開關(guān)SI 702處于接通狀態(tài)(也即，閉合)時，電流流經(jīng)第一繞組704、經(jīng)過開關(guān)SI 702并且到功率轉(zhuǎn)換器700的第一輸出電路，并且到負載738。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器700的第一輸出電路包括第一輸出電容器Cra710。開關(guān)SI 702可以被實施為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0083]控制器716被連接以提供驅(qū)動信號732以控制開關(guān)SI 702的切換，以此來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器700的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如，第一輸出電SVra726、第二輸出電壓VQ2754,或兩者)、電流、輸出功率或其中某些組合的形式。對于所不的實施例，功率轉(zhuǎn)換器700調(diào)節(jié)了第一輸出電壓Vra726?？刂破?16通過響應(yīng)于在反饋端子FB處接收的信號控制開關(guān)702接通和斷開，來調(diào)節(jié)輸出。在圖7所示的實施例中，反饋端子FB處接收的信號代表第一輸出電壓V01726。在其他實施例中,在反饋端子FB處收到的信號可以代表輸出電流、輸出功率或其中某些組合?？刂破?16可被實施為單片集成電路，或者帶有分立的電子元件，或分立元件和集成元件的組合?？刂破?16和開關(guān)SI 702可構(gòu)成被制造為混合或單片集成電路的集成控制電路的一部分?？刂破?16和開關(guān)SI 702可被指稱為控制電路。
[0084]如上所述，功率轉(zhuǎn)換器700具有多個輸出。在一個實施例中，第一輸出電容器Col710的一端被連接到二極管Dl 712和開關(guān)SI 702的端子722，而第一輸出電容器CQ1710的另一端被連接到公共基準718以及第二繞組706的端子A。在所示的實施方案中，第一輸出電容器CQ1710對功率轉(zhuǎn)換器700的一個輸出進行濾波，以給第一負載738提供基本恒定的第一輸出電壓VQ1726。如所不,第一輸出電壓VQ1726是第一輸出電容器CQ1710兩端的電壓。在一個實施方案中，公共基準718處的電壓大于開關(guān)SI 702的端子722處的電壓。同樣地，第一輸出電壓Vra726相對于公共基準718為負。
[0085]在所示的實施例中，第二輸出電容器CQ2752的一端被連接到二極管D2 750，而第二輸出電容器Q752的另一端被連接到公共基準718以及第二繞組706的端子A。在所示的實施方案中，第二輸出電容器0)2752對功率轉(zhuǎn)換器700的另一輸出進行濾波，以給第二負載756提供基本恒定的第二輸出電壓VQ2754。如所示，第二輸出電壓VQ2754是第二輸出電容器0)2752兩端的電壓。在一個實施方案中，第二輸出電壓Vo2754相對于公共基準718為負。第二輸出電壓VQ2754的大小可大于第一輸出電壓VQ1726的大小。
[0086]在圖7中，第二繞組706被示為被連接在二極管D2 750和公共基準718之間。更具體地，第二繞組706的端子B被連接到二極管D2 750的陰極，而端子A被連接到公共基準718。二極管D2 750的陽極被連接到第二輸出電容器CQ2752。此外，第二繞組706的繞組分接器707被連接到二極管Dl 712的陰極。二極管Dl 712的陽極被連接到第一輸出電容器QJ1。當開關(guān)SI 702處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流從第二繞組706流到功率轉(zhuǎn)換器700的輸出電路。例如，電流從第二繞組706流到第二輸出電容器CQ2752和第二負載756的輸出電路。電流也從第二繞組706流到第一輸出電容器CQ1710和第一負載738的輸出電路。
[0087]電阻器Rl 744和R2 746形成一個檢測電路，以給控制器716提供反饋信號?？刂破?16的反饋端子FB處收到的反饋信號可以是電壓信號或電流信號。在一個實施方案中，由電阻器Rl 744和R2 746提供的反饋信號是電壓信號。如所示，電阻器Rl 744和R2746在第一輸出電壓VQ1726上形成一個電阻分壓器?？刂破?16的反饋端子FB被連接在電阻器Rl 744和電阻器R2 746之間。在控制器716的反饋端子FB處接收的電壓基本是電阻器Rl 744兩端的電壓。如上所述，第一輸出電壓VQ1726相對于公共基準718為負。同樣地，在控制器716的反饋端子FB處接收的電壓是正的。電阻器Rl 744被連接到第一負載738的一端，而電阻器R2 746被連接到第一負載738的另一端。此外，電阻器Rl 744和R2 746可被連接到第一負載738，而其間沒有隔離電路。
[0088]如圖7中所示，由電阻器Rl 744和R2 746形成的電阻分壓器(檢測電路)也被連接到開關(guān)SI 702的端子722。在一個實施方案中，電阻器Rl 744和R2 746響應(yīng)于一個相對于開關(guān)SI 702的端子722而取得的電壓來產(chǎn)生所述反饋信號。在一個實施例中，開關(guān)SI 702的端子722借助于連接742而被連接到控制器716的公共端子C0M，以作為控制器716的基準地。在一個實施例中，控制器716的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號732并檢測反饋信號。在一個實施方案中，開關(guān)SI 702的端子722可被用做控制器716的公共端子COM。對于圖7中所示的功率轉(zhuǎn)換器700，所述功率轉(zhuǎn)換器700提供了相對于所述公共基準718為負的第一輸出電壓Vra726和負的第二輸出電壓VQ2754，而功率轉(zhuǎn)換器700的控制器716在反饋端子FB處接收正電壓。
[0089]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的功率轉(zhuǎn)換器800的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器800被示為包括開關(guān)SI 802、第一繞組804、第二繞組806、芯808、第一輸出電容器CQ1810、二極管Dl 812，控制器816、公共基準818、電阻器Rl 844、電阻器R2 846、二極管D2 850以及第二輸出電容器CQ2852。電阻器Rl 844和電阻器R2 846的組合也可被指稱為檢測電路。第一繞組804被示為包括端子C和D，而第二繞組806被示為包括端子A和B。第二繞組806還包括繞組分接器807。開關(guān)SI 802被示為包括端子820和822。在圖8中還示出了輸入電壓VIN824、第一輸出電壓VQ1826、第二輸出電壓VQ2854、驅(qū)動信號832、基準節(jié)點834、第一負載838以及第二負載856。功率轉(zhuǎn)換器800和圖7中所示的功率轉(zhuǎn)換器700相似,不過,功率轉(zhuǎn)換器800不出了本發(fā)明的一個實施方案,在該實施方案中，響應(yīng)于第二輸出(也即，第二輸出電容器Q852兩端的電壓)而產(chǎn)生一反饋電壓。雖然圖8將功率轉(zhuǎn)換器800示為包括兩個輸出，應(yīng)認識到，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的功率轉(zhuǎn)換器可具有任意數(shù)量的輸出。
[0090]圖8還示出了二極管812和第一輸出電容器CQ1810，它們被連接到第二繞組806的繞組分接器807，以給第一負載838提供第一輸出電壓VQ1826。圖8還示出了二極管D2 850和第二輸出電容器CQ2852，它們被連接到第二繞組806的端子B，以給第二負載856提供第二輸出電壓VQ2854。
[0091]如圖8所示，第一繞組804借助于芯808而被磁耦合到第二繞組806。也即，芯808對于第一繞組804和第二繞組806是公共的。在一個實施方案中，第一繞組804和第二繞組806分別是主電感的第一和第二部分。因此，在功率轉(zhuǎn)換器800中包括的主電感可包括卷繞在單個芯周圍的一根導(dǎo)線，其中該導(dǎo)線被分成第一部分和第二部分，分別相應(yīng)于第一繞組804和第二繞組806。在一個實施方案中，芯808包括一種鐵磁材料。第二繞組806還包括繞組分接器807，其被示為被連接到二極管Dl 812。在一個實施例中，繞組分接器807是繞組的端子之間(例如,在第二繞組806的端子A和B之間)的中間連接件。圖5中所示的主電感500是第一繞組804和第二繞組806的一個可能實施方式，其中給繞組504添加了一個連接，以用作繞組分接器807。
[0092]在所示的功率轉(zhuǎn)換器800的實施方案的一個實施例中，第一繞組804的匝數(shù)遠大于第二繞組806的匝數(shù)。當?shù)谝焕@組804的匝數(shù)遠大于第二繞組806的匝數(shù)時，輸出電容器Q852在開關(guān)SI 802的接通期間放電，而在其關(guān)斷期間充電。第一輸出電壓νω826和第二輸出電壓VM854相對于公共基準818也可以是負的，這部分是由于驅(qū)動信號832的占空比造成的。
[0093]第一繞組804的端子D被不為被連接以接收輸入電壓Vin824。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器800是交流-直流功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入電壓Vin824是通過對交流輸入電壓進行整流和濾波而產(chǎn)生的直流電壓。開關(guān)SI 802被示為被連接在第一繞組804和第二繞組806之間。更具體地，圖8示出了，開關(guān)SI 802的端子820被連接到第一繞組804的端子C，而開關(guān)SI 802的端子822經(jīng)過二極管D2 850被連接到第二繞組806的端子B。在一個實施方案中，開關(guān)SI 802被連接以使得當開關(guān)SI 802處于接通狀態(tài)(也即，閉合)時，電流流經(jīng)第一繞組804、經(jīng)過開關(guān)SI 802并且到功率轉(zhuǎn)換器800的第二輸出電路，并且到負載856。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器800的第二輸出電路包括第二輸出電容器CQ2852。開關(guān)SI 802可以被實施為半導(dǎo)體器件，諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，雙極結(jié)晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。
[0094]控制器816被連接以提供驅(qū)動信號832以控制開關(guān)SI 802的切換，以此來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器800的輸出。被調(diào)節(jié)的輸出通常具有穩(wěn)定的電壓(例如，第一輸出電壓VQ1826、第二輸出電壓VQ2854,或兩者)、電流、輸出功率或其中某些組合的形式。對于所不的實施例，功率轉(zhuǎn)換器800調(diào)節(jié)了第二輸出電壓VM854。控制器816通過響應(yīng)于在反饋端子FB處接收的信號控制開關(guān)802的接通和斷開，以此來調(diào)節(jié)輸出。在圖8中所示的實施例中，在反饋信號FB處接收的信號代表第二輸出電壓VM854。在其他實施例中，在反饋端子FB處收到的信號可以代表輸出電流、輸出功率或其中某些組合?？刂破?16可被實施為單片集成電路，或者具有分立電子元件，或分立元件和集成元件的組合?？刂破?16和開關(guān)SI 802可構(gòu)成被制造為混合或單片集成電路的集成控制電路的一部分?？刂破?16和開關(guān)SI 802可被指稱為控制電路。
[0095]如上所述，功率轉(zhuǎn)換器800具有多個輸出。在一個實施例中，第一輸出電容器Col810的一端被連接到二極管Dl 812，而輸出電容器CQ1810的另一端被連接到公共基準818。在所不的實施方案中，第一輸出電容器CQ1810對功率轉(zhuǎn)換器800的一個輸出進行濾波，以給第一負載838提供基本恒定的第一輸出電壓VQ1826。如所不，第一輸出電壓VQ1826是第一輸出電容器CQ1810兩端的電壓。在一個實施方案中，第一輸出電壓VQ1826相對于公共基準818為負。
[0096]在所示的實施例中，第二輸出電容器CQ2852的一端被連接到二極管D2 850以及開關(guān)SI 802的端子822，而第二輸出電容器CQ2852的另一端被連接到公共基準818。在所示的實施方案中，第二輸出電容器0)2852對功率轉(zhuǎn)換器800的另一輸出進行濾波，以給第二負載856提供基本恒定的第二輸出電壓VQ2854。如所不,第二輸出電壓VQ2854是第二輸出電容器0)2852兩端的電壓。在一個實施方案中，公共基準818處的電壓大于開關(guān)SI 802的端子822處的電壓。同樣地,第二輸出電壓VQ2854相對于公共基準818為負。第二輸出電壓V02854的大小可大于第一輸出電壓Vq1826的大小。
[0097]在圖8中，第二繞組806被示為被連接在二極管D2 850和公共基準818之間。更具體地，第二繞組806的端子B被連接到二極管D2 850的陰極，而端子A被連接到公共基準818。二極管D2 850的陽極被連接到第二輸出電容器CQ2852以及開關(guān)SI 802的端子822。此外，第二繞組806的繞組分接器807被連接到二極管Dl 812的陰極。二極管Dl 812的陽極被連接到第一輸出電容器CQ1810。當開關(guān)SI 802處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流從第二繞組806流到功率轉(zhuǎn)換器800的輸出電路。例如，電流從第二繞組806流到第二輸出電容器CQ2852和第二負載856的輸出電路。電流也從第二繞組806流到第一輸出電容器CQ1810和第一負載838的輸出電路。
[0098]電阻器Rl 844和R2 846的結(jié)合形成一個檢測電路，以給控制器816提供反饋信號?？刂破?16的反饋端子FB處收到的反饋信號可以是電壓信號或電流信號。在一個實施方案中，由電阻器Rl 844和R2 846提供的反饋信號是電壓信號。如所示，電阻器Rl 844和R2 846在第二輸出電壓VQ2854上形成一個電阻分壓器?？刂破?16的反饋端子FB被連接在電阻器Rl 844和電阻器R2 846之間。在控制器816的反饋端子FB處接收的電壓基本是電阻器Rl 844兩端的電壓。如上所述，第二輸出電壓VQ2854相對于公共基準818為負。同樣地，在控制器816的反饋端子FB處接收的電壓是正的。電阻器Rl 844被連接到第二負載856的一端,而電阻器R2 846被連接到第二負載856的另一端。此外，電阻器Rl 844和R2 846可被連接到負載856，而其間沒有隔離電路。
[0099]如圖8中所示，由電阻器Rl 844和R2 846形成的電阻分壓器(檢測電路)也被連接到開關(guān)SI 802的端子822。在一個實施方案中，電阻器Rl 844和R2 846響應(yīng)于相對于開關(guān)SI 802的端子822而取得的電壓來產(chǎn)生所述反饋信號。在一個實施例中，開關(guān)SI 802的端子822借助于連接842而被連接到控制器816的公共端子C0M，以作為控制器816的基準地。在一個實施例中，控制器816的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號832并檢測反饋信號。在一個實施方案中，開關(guān)SI 802的端子822可被用做控制器816的公共端子COM。對于圖8中所示的功率轉(zhuǎn)換器800，所述功率轉(zhuǎn)換器800提供了相對于所述公共基準818為負的第一輸出電壓VQ1826和負的第二輸出電壓VQ2854，而功率轉(zhuǎn)換器800的控制器816在反饋端子FB處接收正電壓。
[0100]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的具有多個輸出的功率轉(zhuǎn)換器900的示意圖。功率轉(zhuǎn)換器900被示為包括開關(guān)SI 802、第一繞組804、第二繞組806、芯808、第一輸出電容器CQ1910、二極管Dl 912，控制器916、公共基準918、電阻器Rl 944、電阻器R2 946、二極管D2 950以及第二輸出電容器CQ2952。電阻器Rl 944和電阻器R2 946的組合也可被指稱為檢測電路。第一繞組804被示為包括端子C和D，而第二繞組806被示為包括端子A和B。第二繞組806還包括繞組分接器807。開關(guān)SI 802被示為包括端子820和822。在圖9中還示出了輸入電壓VIN824、第一輸出電壓VQ1926、第二輸出電壓VQ2954、驅(qū)動信號832、基準節(jié)點834、第一負載938以及第二負載956。功率轉(zhuǎn)換器900和圖7和圖8中所示的功率轉(zhuǎn)換器相似，不過，功率轉(zhuǎn)換器900不出了本發(fā)明的一個實施方案，在該實施方案中，一個輸出電壓相對于公共基準918為負，而另一個輸出電壓相對于公共基準918為正。雖然圖9將功率轉(zhuǎn)換器900示為包括兩個輸出，應(yīng)認識到，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的功率轉(zhuǎn)換器可具有任意數(shù)量的輸出。
[0101]輸入電壓VIN824、開關(guān)SI 802、第一繞組804、第二繞組806、芯808、控制器816、以及驅(qū)動信號832，均如上所述地相對于彼此連接以及作用。圖9也示出了公共基準918被連接到第二繞組806的繞組分接器807。此外，圖9還示出了二極管Dl 912和第一輸出電容器CQ1910被連接到第二繞組806的端子B，以給第一負載938提供第一輸出電壓VQ1926。圖9還示出了二極管D2 950和第二輸出電容器CQ2952，它們被連接到第二繞組806的端子A,以將第二輸出電壓VQ2954提供給第二負載956。如所不,第一輸出電容器CQ1910和第二輸出電容器CQ2952被連接到繞組分接器807和公共基準918。
[0102]在功率轉(zhuǎn)換器900的一個實施例中，第一繞組804的匝數(shù)遠大于第二繞組806的匝數(shù)。當?shù)谝焕@組804的匝數(shù)遠大于第二繞組806的匝數(shù)時，第一輸出電容器CQ1910在開關(guān)SI 802的接通期間放電，而在其關(guān)斷期間充電。第一輸出電壓Vra926相對于公共基準918也可以是負的，這部分是由于驅(qū)動信號832的占空比造成的。
[0103]如上所述，開關(guān)SI 802被示為被連接在第一繞組804和第二繞組806之間。更具體地，圖9示出了，開關(guān)SI 802的端子820被連接到第一繞組804的端子C，而開關(guān)SI 802的端子822經(jīng)過二極管D2 912被連接到第二繞組806的端子B。在一個實施方案中，開關(guān)SI 802被連接以使得當開關(guān)SI 802處于接通狀態(tài)(也即，閉合)時，電流流經(jīng)第一繞組804、經(jīng)過開關(guān)SI 802并且到功率轉(zhuǎn)換器900的第一輸出電路，并且到負載938。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器900的第一輸出電路包括第一輸出電容器CQ1910。
[0104]控制器816被連接以提供驅(qū)動信號832來控制開關(guān)SI 802的切換，以調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器900的輸出。對于所示的實施例，功率轉(zhuǎn)換器900調(diào)節(jié)了第一輸出電壓VQ1926?？刂破?16通過響應(yīng)反饋端子FB處收到的信號控制開關(guān)SI 802的接通和關(guān)斷，來調(diào)節(jié)該輸出。在圖9所示的實施例中，在反饋端子FB處收到的信號代表第一輸出電壓νω926。
[0105]功率轉(zhuǎn)換器900具有多個輸出。在一個實施例中，第一輸出電容器CQ1910的一端被連接到二極管Dl 912以及開關(guān)SI 802的端子822，而輸出電容器CQ1910的另一端被連接到公共基準918以及第二繞組806的繞組分接器807。在所示的實施方案中，第一輸出電容器CQ1910對功率轉(zhuǎn)換器900的一個輸出進行濾波，以給第一負載938提供基本恒定的第一輸出電壓VQ1926。如所不，第一輸出電壓VQ1926是第一輸出電容器CQ1910兩端的電壓。在一個實施方案中，在公共基準918處的電壓大于開關(guān)SI 802的端子822處的電壓。同樣地，第一輸出電壓Vra926相對于公共基準918為負。
[0106]在所示的實施例中，第二輸出電容器CQ2952的一端被連接到二極管D2 950，而第二輸出電容器CQ2952的另一端被連接到公共基準918以及第二繞組806的繞組分接器807。在所不的實施方案中，第二輸出電容器0)2952對功率轉(zhuǎn)換器800的一個輸出進行濾波，以給第二負載956提供基本恒定的第二輸出電壓VQ2954。如所不，第二輸出電壓VQ2954是第二輸出電容器0)2952兩端的電壓。在一個實施方案中，第二輸出電壓Vo2954相對于公共基準918為正。
[0107]在圖9中，第二繞組806被示為被連接在二極管Dl 912和二極管D2 950之間。更具體地，第二繞組806的端子B被連接到二極管D2 912的陰極，而端子A被連接到二極管D2 950的陽極。二極管Dl 912的陽極被連接到第一輸出電容器CQ1910以及開關(guān)SI 802的端子822。此外，第二繞組806的繞組分接器807被連接到公共基準918。二極管D2 950的陰極被連接到第二輸出電容器Q952。當開關(guān)SI 802處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流從第二繞組806流到功率轉(zhuǎn)換器800的輸出電路。例如，電流從第二繞組806經(jīng)過二極管D2 950流到第二輸出電容器Q952和第二負載956的輸出電路。電流也從第二繞組806的繞組分接器807流到第一輸出電容器CQ1910和第一負載938的輸出電路。
[0108]電阻器Rl 944和R2 946的結(jié)合形成一個檢測電路，以給控制器816提供反饋信號。控制器816的反饋端子FB處收到的反饋信號可以是電壓信號或電流信號。在一個實施方案中，由電阻器Rl 944和R2 946提供的反饋信號是電壓信號。如所示，電阻器Rl 944和R2 946在第一輸出電壓VQ1926上形成一個電阻分壓器?？刂破?16的反饋端子FB被連接在電阻器Rl 944和電阻器R2 946之間。在控制器816的反饋端子FB處接收的電壓基本等于電阻器Rl 944兩端的電壓。如上所述，第一輸出電壓VQ1926相對于公共基準918為負。同樣地，在控制器816的反饋端子FB處接收的電壓是正的。電阻器Rl 944被連接到第一負載938的一端,而電阻器R2 946被連接到第一負載938的另一端。
[0109]如圖9中所示，由電阻器Rl 944和R2 946形成的電阻分壓器(檢測電路)也被連接到開關(guān)SI 802的端子822。在一個實施方案中，電阻器Rl 944和R2 946響應(yīng)于相對于開關(guān)SI 802的端子822而取得的電壓來產(chǎn)生所述反饋信號。在一個實施例中，開關(guān)SI 802的端子822借助于連接842而被連接到控制器816的公共端子C0M，以作為控制器816的基準地。在一個實施例中，控制器816的基準地(例如，公共端子COM)是基準電壓電平，相對于其產(chǎn)生驅(qū)動信號832并檢測反饋信號。在一個實施方案中，開關(guān)SI 802的端子822可被用做控制器816的公共端子COM。對于圖9中所示的功率轉(zhuǎn)換器900，所述功率轉(zhuǎn)換器900提供了相對于所述公共基準918為負的第一輸出電壓VQ1926和正的第二輸出電壓VQ2954,而功率轉(zhuǎn)換器900的控制器816在反饋端子FB處接收正電壓。
[0110]以上對本發(fā)明的所示實施方案的描述，包括摘要中的描述，并不旨在是窮舉性的，也不是為了將本發(fā)明限制到這些被公開的精確形式。雖然此處出于示例的目的描述了本發(fā)明的具體實施方案和實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可作出各種不同的修改。
[0111]可在上述具體實施方案的啟示下對本發(fā)明作出所述修改。在下面的權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)被理解為將本發(fā)明限制到在說明書中公開的具體實施方案。相反地，本發(fā)明的范圍應(yīng)完全由下列權(quán)利要求確定，下列權(quán)利要求將根據(jù)已有的對權(quán)利要求的解釋規(guī)則來構(gòu)造。
【權(quán)利要求】
1.非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，包括: 第一繞組； 第二繞組，其磁耦合到第一繞組； 開關(guān)，其被連接在所述第一繞組和所述第二繞組之間； 控制器，其具有一個反饋端子和一個公共端子，其中所述公共端子被連接到所述開關(guān)與所述第二繞組之間的基準節(jié)點； 其中所述控制器被連接以響應(yīng)于在所述反饋端子處接收的一個反饋電壓來控制所述開關(guān)，以調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出，并且其中所述反饋電壓相對于所述公共端子為正電壓；以及 輸出電路，其被連接在所述控制器的所述公共端子與所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準之間，以提供一個輸出電壓給一個負載，其中所述輸出電壓相對于所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準是負電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述公共端子提供一個基準電壓電平，用于所述開關(guān)的驅(qū)動信號被相對于所述基準電壓電平產(chǎn)生，并且所述反饋信號由所述控制器檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個分接器元件，并且其中所述開關(guān)被連接到所述第二繞組的所述分接器元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述開關(guān)通過至少一二極管被連接到所述第二繞組的所述分接器元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個第一端子和一個第二端子，并且其中所述第二端子被連接到所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為與兩個或更多個不同的負載相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器包括一個第二輸出電路，所述第二輸出電路被連接在所述第二繞組的所述第一端子與所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準之間，以給第二負載提供第二輸出電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二輸出電路通過至少一二極管被連接到所述第二繞組的所述第一端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二輸出電壓相對于所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準為負電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二輸出電壓相對于所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準為正電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述輸出電路包括輸出電容器，所述輸出電容器具有連接到所述控制器的所述公共端子的一個端子和連接到所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準的另一端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，還包括一個檢測電路，所述檢測電路被連接在所述控制器的反饋端子與所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準之間，其中所述檢測電路響應(yīng)于所述輸出電壓產(chǎn)生所述反饋電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述檢測電路并聯(lián)連接到所述輸出電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為使得當所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流從所述第二繞組流到所述輸出電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為使得當所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時，電流從所述第二繞組流到所述輸出電路和所述第二輸出電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器被配置為使得當所述開關(guān)處于接通狀態(tài)時，電流流經(jīng)所述第一輸出繞組和所述輸出電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個第一端子和一個第二端子，并且其中所述開關(guān)被連接到所述第二繞組的所述第一端子。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述開關(guān)通過至少一二極管被連接到所述第二繞組的所述第一端子。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個分接器元件，并且其中第二輸出電路被連接在所述分接器元件與所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準之間，其中所述第二輸出電路被配置為給第二負載提供第二輸出電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二輸出電路通過至少一二極管被連接到所述第二繞組的所述分接器元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個分接器元件，并且其中所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準被連接到所述第二繞組的所述分接器元件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二繞組包括一個第一端子和一個第二端子，并且其中所述開關(guān)被連接在所述第一繞組與所述第二繞組的所述第一端子之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述開關(guān)通過至少一二極管被連接在所述第一繞組與所述第二繞組的所述第一端子之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述功率轉(zhuǎn)換器包括一個第二輸出電路，所述第二輸出電路被連接在所述第二繞組的所述第二端子與所述功率轉(zhuǎn)換器的公共基準之間，以給第二負載提供第二輸出電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二輸出電路通過至少一二極管被連接到所述第二繞組的所述第二端子。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第一電壓和所述第二電壓具有相反的極性。
27.非隔離式功率轉(zhuǎn)換器，包括: 輸入，其用于被連接到電能源； 輸出，其用于被連接到負載； 電容器，其被連接在所述輸出的兩端； 第一繞組，其被連接到所述輸入； 第二繞組，其被磁耦合到所述第一繞組；以及 控制電路，其被連接在所述第一繞組和所述第二繞組之間，其中所述控制電路包括: 第一端子，其被連接到所述第一繞組； 第二端子，其被連接到所述第二繞組； 開關(guān)，其被連接在所述控制電路的所述第一端子和所述第二端子之間，其中當所述開關(guān)處于接通狀態(tài)時，第一電流流過所述第一繞組和所述開關(guān)，其中所述第一電流的至少一部分在所述電容器中以第一方向流動； 反饋端子，其被連接以接收反饋信號，其中所述控制電路被連接以響應(yīng)于所述反饋信號來控制所述開關(guān)，以調(diào)節(jié)到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出的能量流； 其中當所述開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)的時間內(nèi)，第二電流流經(jīng)所述第二繞組，其中所述第二電流的至少一部分以第二方向在所述電容器中流動，并且其中所述第二方向與所述第一電流的所述部分的所述第一方向相反。
【文檔編號】H02M3/155GK104300785SQ201410478812
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2009年12月28日
【發(fā)明者】D·M·H·馬修斯, M·烏切利 申請人:電力集成公司