用于以占空比調(diào)節(jié)峰值頻率的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的某些實施例涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明的一些實施例提供了用于基于占空比來調(diào)節(jié)峰值頻率的方法和系統(tǒng)。僅作為示例，本發(fā)明的一些實施例已應(yīng)用到功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。但應(yīng)理解，本發(fā)明具有更寬的適用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是表示現(xiàn)有的反激式(flyback)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的簡化圖。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100(例如，功率轉(zhuǎn)換器)包括系統(tǒng)控制器102、初級繞組130、次級繞組132、輔助繞組134、開關(guān)120、電流檢測電阻166、二極管108、110和144、電容器106、150、152和154、電磁干擾(EMI)濾波器180、整流電橋182、電阻器104、153、181，和183、以及隔離反饋組件103。隔離反饋組件103包括電阻器160、162、168和186、電容器164、三端穩(wěn)壓器172和光耦合器170。
[0003]例如，電源開關(guān)120包括雙極結(jié)型晶體管。在另一示例中，電源開關(guān)120包括場效應(yīng)晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。在又另一示例中，電源開關(guān)120包括絕緣柵雙極晶體管。作為示例，系統(tǒng)控制器102包括終端(例如，引腳)112、114、116、118和199。作為另一示例，系統(tǒng)控制器102是芯片，其包括引腳112、114、116、118和199。
[0004]如圖1所示，交流電(AC)輸入198由EMI濾波器180進(jìn)行處理，并且整流橋182提供輸入電壓197用于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100的操作。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100使用包括初級繞組130和次級繞組132的變壓器來隔離功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100的初級側(cè)和次級側(cè)。與次級側(cè)上的輸出電壓156相關(guān)的信息可以通過包括電阻器186和160的分壓器來提取。
[0005]隔離反饋組件103基于與輸出電壓156相關(guān)聯(lián)的信息來生成反饋信號158?？刂破?02的信息接收反饋信號158并生成驅(qū)動信號122，以導(dǎo)通和關(guān)斷開關(guān)120從而調(diào)節(jié)輸出電壓156。如果電源開關(guān)120被閉合(例如，導(dǎo)通)時，能量被存儲在包括初級繞組130和次級繞組132的變壓器中。閉合的電源開關(guān)120允許電流124流過初級繞組130。電流124由電阻器166檢測并通過終端114(例如，端子CS)轉(zhuǎn)換成電流檢測信號126(例如，Vcs)。隨后，如果電源開關(guān)120是斷開的(例如，被關(guān)斷)，所存儲的能量釋放到輸出端161并且系統(tǒng)100進(jìn)入退磁過程。
[0006]此外，當(dāng)電源開關(guān)120被關(guān)斷時，存儲在初級線圈130中的能量也被傳遞到耦接至初級繞組130的輔助繞組134。因此，二極管108變?yōu)檎蚱?，并且一些存儲在初級繞組的能量被輸送到電容器150并且用于經(jīng)由終端116(例如，端子VCC)來提供芯片電源電壓109(例如，Vcc)到系統(tǒng)控制器102。輔助繞組134、二極管108和電容器150的組合是自給電路的一部分。控制器102的工作頻率(例如，驅(qū)動信號122的頻率)受到反饋信號158的影響。不同輸出負(fù)載對應(yīng)于反饋信號158的不同大小，并因此對應(yīng)于控制器102的不同工作頻率。針對給定輸出負(fù)載，輸入電壓197越大則驅(qū)動信號122的占空比變得越小；并且輸入電壓197越小則驅(qū)動信號122的占空比越大。
[0007]圖2是示出了作為功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100的一部分的系統(tǒng)控制器102的某些傳統(tǒng)組件的簡化框圖。系統(tǒng)控制器102包括跨導(dǎo)放大器202、求和組件204(例如，加法器)、振蕩器206、調(diào)制組件208 (例如，脈沖寬度調(diào)制組件)和驅(qū)動組件210 (例如，驅(qū)動器)。
[0008]如圖2所示，跨導(dǎo)放大器202接收反饋信號158并輸出電流信號212 (例如，Ifbl)。求和組件204組合電流信號212和另一電流信號214(例如，I1)并輸出組合的電流信號216 (例如，1sc)至生成振蕩信號218 (例如，時鐘信號)的振蕩器206。調(diào)制組件208接收振蕩信號218和電流感測信號126并且輸出調(diào)制信號220到生成驅(qū)動信號122的驅(qū)動組件210。
[0009]例如，經(jīng)組合的電流信號216(例如，1sc)在大小上等于電流信號212(例如，Ifbl)和電流信號214(例如，I1)的和。對于需要峰值輸出功率的應(yīng)用，如果經(jīng)組合的電流信號216 (例如，1sc)達(dá)到最大大小(例如，1_)，則工作頻率達(dá)到最大大小(例如，F(xiàn)nax)。
[0010]圖3是示出了功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)100的反饋信號158和工作頻率之間的傳統(tǒng)關(guān)系的簡化圖示。波形300表示工作頻率和反饋信號158之間的關(guān)系。例如，與反饋信號158相關(guān)聯(lián)的某些大小滿足下述式子:FB0a< FBI FB2 FB3 FB4a。作為示例，頻率下限F_、頻率大小Fnmial和頻率上限的F _滿足下列關(guān)系:F
mina^' F normal a F niaxa °
[0011]如圖3中所示，如果反饋信號158是在大小FBOa和大小FBI a之間的范圍內(nèi)，則工作頻率保持在下限Fnuna處。如果反饋信號158在大小FBI a和大小FB2 a之間的范圍內(nèi)，則工作頻率隨反饋信號158的增加而增加。如果反饋信號158在大小FB2a和大小FB3 a之間的范圍內(nèi)，則工作頻率保持在大小Fnmiala處。如果反饋信號158在大小FB3 a和大小FB4 a之間的范圍內(nèi)，則工作頻率隨反饋信號158的增加而增加。如果反饋信號158大于大小FB4a^lJ其工作頻率保持在上限Fniaxa處。如果上限F ?_對應(yīng)于大的大小(magnitude)，則如果輸入電壓197具有大的大小，電源開關(guān)120的源-漏電壓(例如，Vds) 120就可具有大的大小，這可能會在某些情況下導(dǎo)致系統(tǒng)損失。
[0012]因此，非常期望改進(jìn)峰值頻率調(diào)整的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的某些實施例涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明的一些實施例提供了基于占空比的頻率調(diào)整系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明的一些實施例被應(yīng)用到功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。但是應(yīng)該理解，本發(fā)明具有更寬的適用范圍。
[0014]根據(jù)一個實施例，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)控制器包括:被配置為輸出驅(qū)動信號給開關(guān)以影響流過功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電流的第一控制器端子，驅(qū)動信號與包括導(dǎo)通時間段和關(guān)斷時間段的開關(guān)周期相關(guān)聯(lián)，開關(guān)周期對應(yīng)于開關(guān)頻率；以及被配置為接收與關(guān)于功率轉(zhuǎn)換器的次級繞組的輸出電壓相關(guān)聯(lián)的反饋信號的第二控制器端子，次級繞組被耦接到初級繞組。第一控制器端子還被配置為:輸出驅(qū)動信號以在導(dǎo)通時間段期間閉合開關(guān)；并輸出驅(qū)動信號以在關(guān)斷時間段期間斷開開關(guān)。占空比等于由開關(guān)導(dǎo)通持續(xù)時間除以開關(guān)周期持續(xù)時間。系統(tǒng)控制器被配置為設(shè)置開關(guān)頻率至一個或多個頻率大小，一個或多個頻率大小中的每個小于或等于頻率上限。系統(tǒng)控制器還被配置為:響應(yīng)于增大占空比在第一大小范圍內(nèi)增加頻率上限；并且響應(yīng)于減小占空比在第一大小范圍內(nèi)減小頻率上限。
[0015]根據(jù)另一實施例，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)控制器包括:振蕩器，該振蕩器被配置為接收振蕩電流并至少部分地基于振蕩電流生成斜坡信號和時鐘信號，斜坡信號和時鐘信號與系統(tǒng)控制器的工作頻率相關(guān)聯(lián)；調(diào)制組件，該調(diào)制組件被配置為至少部分地基于時鐘信號生成調(diào)制信號；采樣和保持組件，該采樣和保持組件被配置為響應(yīng)于調(diào)制信號來采樣斜坡信號，并至少部分地基于斜坡信號生成采樣信號；低通濾波器，該低通濾波器被配置為至少部分地基于采樣信號生成經(jīng)濾波的信號；第一跨導(dǎo)放大器，該第一跨導(dǎo)放大器被配置為至少部分地基于經(jīng)濾波的信號生成第一電流；第一求和組件，該第一求和組件被配置為接收第一電流和第二電流，并至少部分地基于第一電流和第二電流生成振蕩電流；以及驅(qū)動器，該驅(qū)動器被配置為至少部分地基于調(diào)制信號生成驅(qū)動信號并且輸出驅(qū)動信號到開關(guān)以影響流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的第三電流。
[0016]根據(jù)又另一實施例，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)控制器包括:第一控制器端子，該第一控制器端子被配置為接收與流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的第一電流相關(guān)的第一信號，初級繞組被配置為接收輸入電壓；以及第二控制器端子，該第二控制器端子被配置為輸出驅(qū)動信號到開關(guān)以影響流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的第一電流，驅(qū)動信號與和開關(guān)頻率相對應(yīng)的開關(guān)周期相關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)控制器被配置為設(shè)置開關(guān)頻率至一個或多個頻率大小，一個或多個頻率大小中的每個小于或等于頻率上限。系統(tǒng)控制器還被配置為:響應(yīng)于減小輸入電壓在第一大小范圍內(nèi)增加頻率上限；并且響應(yīng)于增加輸入電壓在第一大小范圍內(nèi)減小頻率上限。
[0017]在一個實施例中，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的方法包括:接收與和功率轉(zhuǎn)換器的次級繞組相關(guān)的輸出電壓相關(guān)聯(lián)的反饋信號，次級繞組被耦接到功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組；至少部分地基于反饋信號來將開關(guān)頻率確定至一個或多個頻率大小，一個或多個頻率大小中的每個小于或等于頻率上限；生成與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號，開關(guān)頻率對應(yīng)于開關(guān)周期，開關(guān)周期包括導(dǎo)通時間段和關(guān)斷時間段；輸出驅(qū)動信號至開關(guān)以影響流經(jīng)初級繞組的電流。輸出驅(qū)動信號至開關(guān)以影響流經(jīng)初級繞組的電流包括:輸出驅(qū)動信號以在導(dǎo)通時間段期間閉合開關(guān)；并輸出驅(qū)動信號以在關(guān)斷時間段期間斷開開關(guān)。占空比等于由開關(guān)導(dǎo)通持續(xù)時間除以開關(guān)周期持續(xù)時間。將開關(guān)頻率確定至一個或多個頻率大小包括:響應(yīng)于增大占空比在第一大小范圍內(nèi)增加頻率上限；并且響應(yīng)于減小占空比在第一大小范圍內(nèi)減小頻率上限。
[0018]在另一實施例中，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的方法包括:接收振蕩電流并至少部分地基于振蕩電流生成斜坡信號和時鐘信號，斜坡信號和時鐘信號與系統(tǒng)控制器的工作頻率相關(guān)聯(lián)；接收時鐘信號；至少部分地基于時鐘信號生成調(diào)制信號；接收斜坡信號和調(diào)制信號；響應(yīng)于調(diào)制信號來采樣斜坡信號，并至少部分地基于斜坡信號生成采樣信號；至少部分地基于采樣信號生成經(jīng)濾波的信號；接收經(jīng)濾波的信號；至少部分地基于經(jīng)濾波的信號生成第一電流；接收第一電流和第二電流，并至少部分地基于第一電流和第二電流生成振蕩電流；接收調(diào)制信號；并且至少部分地基于調(diào)制信號生成驅(qū)動信號；并且輸出驅(qū)動信號到開關(guān)以影響流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的第三電流。
[0019]根據(jù)又另一實施例，用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的方法包括:接收與流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的第一電流相關(guān)的第一信號，初級繞組被配置為接收輸入電壓；將開關(guān)頻率確定至一個或多個頻率大小，一個或多個頻率大小中的每個小于或等于頻率上限；生成與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號，開關(guān)頻率對應(yīng)于開關(guān)周期；輸出驅(qū)動信號至開關(guān)以影響流經(jīng)功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電流。將開關(guān)頻率確定至一個或多個頻率大小包括:響應(yīng)于減小輸入電壓在第一大小范圍內(nèi)增加頻率上限；并且響應(yīng)于增加輸入電壓在第一大小范圍內(nèi)減小頻率上限。
[0020]根據(jù)實施例，一種或多種益處可得以實現(xiàn)。參照隨后的詳細(xì)的說明和附圖，可以充分理解這些益處和本發(fā)明的各種附加的目的、特征和優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0021]圖1是示出了傳統(tǒng)反激式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的簡化圖示。
[0022]圖2是示出了作為如圖1所示的反激式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一部分的系統(tǒng)控制器的某些傳統(tǒng)組件的簡化圖示。
[0023]圖3是示出了如圖1所示的反激式功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作頻率和反饋信號之間的傳統(tǒng)關(guān)系的簡化圖示。
[0024]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的簡化圖示。
[0025]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、作為如圖4所示的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一部分的系統(tǒng)控制器的操作頻率的上限和驅(qū)動信號的占空比之間的關(guān)系的簡化圖示。
[0026]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的、如圖4所