專利名稱：正激功率轉(zhuǎn)換器和控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及正激(forward)功率轉(zhuǎn)換器，更為具體的，諧 振非連續(xù)正激功率轉(zhuǎn)換器(RDFC)，且涉及操作該轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)系統(tǒng) 和方法，以及涉及實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)和方法的控制器。
背景技術(shù)：
圖1 (從US 4,688,160獲得)示出了正激(forward)功率轉(zhuǎn)換器 的示例，其包括連接到變壓器110的初級(jí)線圈109的dc輸入101、 102。 初級(jí)線圈109串聯(lián)連接到開關(guān)裝置105，在此為雙極型晶體管，該開 關(guān)接通和斷開，在接通時(shí)間段期間，在初級(jí)線圈109中增加磁通，驅(qū) 動(dòng)變壓器次級(jí)線圈111中的電流。與所謂的反激式(flyback)轉(zhuǎn)換器 不同，在正激轉(zhuǎn)換器中，初級(jí)和次級(jí)線圈具有匹配極性，如圖l中線 圈上的點(diǎn)所示。變壓器110的輸出經(jīng)過整流器114的整流和平滑電容 器119的平滑，以提供dc輸出121、 122。當(dāng)開關(guān)105斷開時(shí)，變壓 器的芯"重置"，使磁通返回到其初始狀態(tài)。在圖1 (US 4,688,160) 的示例中，這通過變壓器110的磁化電感以及與二極管114并聯(lián)的電 容器113之間的諧振動(dòng)作，使能量返回到輸入電壓源來實(shí)現(xiàn)。
圖1的電路包括位于整流器114和平滑電容器119之間的大輸出 扼流圈，以及扼流圈117和平滑電容器119串聯(lián)組合兩端的續(xù)流 (freewheeling)或"反激(flayback)" 二極管115。這是因?yàn)?，?dāng)開 關(guān)105斷開時(shí)，由于初級(jí)和次級(jí)線圈具有相同的感應(yīng)(sense),整流 器114立即變?yōu)榉菍?dǎo)通。續(xù)流二極管115的功能是當(dāng)斷開開關(guān)105 時(shí)，通過為輸出電流提供通路，允許扼流圈117保持連續(xù)的輸出電流 到輸出節(jié)點(diǎn)"X"。
圖l示出了常規(guī)的、連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器。存在描述這種轉(zhuǎn)換器的很
15多其他現(xiàn)有技術(shù)文件，例如，包括US 4,415，959、 US 6,760,236、 US 6,304,463、 US 6,252,781、 EP0 074 399、 EP0 055 064A，以及德州儀 器(Texas Instruments) UCC38C42的參考設(shè)計(jì)SLUA276。在這些電 路的一部分中，用以MOS晶體管實(shí)現(xiàn)的同歩整流器，來替代次級(jí)側(cè) 二極管。可以發(fā)現(xiàn)其他的背景技術(shù)，在US4,788,634中，描述了諧振 正激轉(zhuǎn)換器，其中與變壓器并聯(lián)的變壓器自生的自電感提供了諧振 "環(huán)"，使得開關(guān)電路可以自諧振；以及在US2005/0270809 (WO 2004/057745)中，描述了在限流電路中使用輔助變壓器。
發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，通過在非連續(xù)電流模式下使用開關(guān)控制，可實(shí)現(xiàn) 改進(jìn)的操作，例如改進(jìn)的調(diào)節(jié)(regulation)和啟動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，因此提供了一種非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換
器，用于將輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸出dc電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括第一 和第二dc輸入；變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；可控開
關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述初級(jí)線圈，所
述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二 dc電壓輸入之間；第一和第二 dc電壓輸出；整流器，連接到所述變 壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián) 連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間；平滑電容器，具有在第一連 接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收dc功率的第一連接，所述第一連 接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出，所述平滑電容器具有與所述第二 dc電壓輸出相連的第二連接；和控制器，具有與所述可控開關(guān)相連的 輸出，并配置為控制所述開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有 第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開 關(guān)接通且電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開 關(guān)斷開；以及其中，在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒 有電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)。
整流器和第一連接節(jié)點(diǎn)之間的連接可以包括小電感，但是在波形 的第二諧振部分期間，該電感中幾乎沒有電流流動(dòng)。然而，不再需要
16如背景技術(shù)部分所提及的連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中所使用的大扼流圈。如果 存在電感，那么這可以具有小于變壓器電感1%的值，或是小于0.1% 的值。正激轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例沒有連接到次級(jí)線圈的續(xù)流整流器。在轉(zhuǎn) 換器保持非連續(xù)的前提下，加入少量的輸出電感，可以有助于實(shí)現(xiàn)電 流限制功能(如后面所述)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的正激轉(zhuǎn)換器使用受控的開關(guān)切 換，而不是依賴于自身振蕩，來直接控制功率幵關(guān)。但是，發(fā)明人認(rèn) 識(shí)到，正激轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例可以容許部件參數(shù)的變化，特別是變壓器 的電感和諧振電容器的電容，二者都造成了諧振頻率的變化。發(fā)明人 認(rèn)識(shí)到，在非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器中，出人意料的，可以采用幾乎固 定頻率的振蕩器，并且對于部件值的變化，仍然實(shí)現(xiàn)了魯棒性，這又 有助于使用較大容差的部件，并且因此有助于低成本實(shí)現(xiàn)。具體的， 寬泛的講，在正激轉(zhuǎn)換器的實(shí)施中，次級(jí)線圈上的電壓波形可以大致 分為3個(gè)時(shí)段，如上所述的電壓波形的第一部分占用這三個(gè)時(shí)段之一， 電壓波形的實(shí)質(zhì)諧振的第二部分占用另兩個(gè)時(shí)段。
因此，通過控制開關(guān)的驅(qū)動(dòng)，使得斷開期至少是(前一)接通期
的大約2倍長，從而直到正弦諧振的一半周期結(jié)束且波形大約為0伏，
才再次接通開關(guān)。(在隨后描述的帶有雙極晶體管開關(guān)的實(shí)施例中，在
初級(jí)側(cè)對波形進(jìn)行箝位，實(shí)際上箝位在與0伏相差1個(gè)二極管壓降， 這是因?yàn)樵陂_關(guān)中存在內(nèi)在的二極管。)當(dāng)次級(jí)側(cè)電壓波形幾乎為0 伏時(shí)，這是再次接通初級(jí)側(cè)開關(guān)的好時(shí)機(jī)，以減小電磁干擾(EMI)、 以及實(shí)現(xiàn)良好效率。然而，該電壓波形保持在幾乎O伏的時(shí)段相對較 長，因此可以選擇振蕩器的頻率，以允許諧振半周期的持續(xù)時(shí)間出現(xiàn) 一些變化。如果變壓器電壓已經(jīng)處于幾乎O伏，接通開關(guān)不會(huì)導(dǎo)致任 何明顯的電壓改變。因此，優(yōu)選地，這種固定頻率振蕩器具有小于 1.5:2.0的占空比(接通期斷開期)(可選地，接通期占空比以總周 期的百分比表示小于70%)。最終，次級(jí)線圈電壓波形開始再次正弦 振蕩，因此，優(yōu)選地，占空比的斷開期足夠短，以避免波形的這一區(qū) 域，因此，優(yōu)選地，例如，振蕩器的占空比使得接通期與斷開期的比 率大于0.5:2.0 (可選地，接通期占空比以總周期的百分比表示大于5%)。
另外或可選地，可使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)之一或兩者，同時(shí)維持非連續(xù)諧振。這有助于調(diào)節(jié)正激轉(zhuǎn)換器的輸出，特別是在變動(dòng)負(fù)載條件下。然而，優(yōu)選地，開關(guān)控制器被配置為通過采用一對控制信號(hào)來控制開關(guān)，這對控制信號(hào)中，第一控制信號(hào)用于接通開關(guān)，第二控制信號(hào)用于斷開開關(guān)。這有助于實(shí)現(xiàn)一系列不同的控制策略，可選地，在PWM和/或PFM方面。尤其是，在非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器方面，這有助于實(shí)現(xiàn)0伏切換(ZVS)，并有助于實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)(OCP)。
因此，在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，第一控制信號(hào)控制開關(guān)接通，第二控制信號(hào)控制開關(guān)斷開。第一控制信號(hào)在實(shí)施例中可響應(yīng)在初級(jí)線圈電壓上檢測到幾乎O伏條件。這可以用于立即或者在一定延遲之后接通功率開關(guān)?？蛇x地，可采用來自變壓器的輔助線圈的電壓。更一般地，可將所感應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電平而不必是O伏相比較。在另一可選方案中，可響應(yīng)于所感應(yīng)的通過初級(jí)線圈和開關(guān)的電流來接通功率開關(guān)，例如，通過測量電流感應(yīng)電阻器上的電壓降來進(jìn)行感應(yīng)。例如，這可以用來延遲功率開關(guān)的接通。用于斷開功率開關(guān)的第二控制信號(hào)也可響應(yīng)多個(gè)不同變量中的一個(gè)或多個(gè)。例如，在簡單的實(shí)施例中，第二控制信號(hào)可在第一控制信號(hào)控制功率開關(guān)接通后一定延時(shí)之后，控制開關(guān)斷開。可選地，該延時(shí)可以是變量，這樣可實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制。例如，脈沖寬度可響應(yīng)變壓器的初級(jí)線圈或輔助線圈上的電壓，和/或響應(yīng)正激轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)上的感應(yīng)電壓。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到， 一般來說，可直接或間接感應(yīng)變壓器的初級(jí)(或次級(jí))線圈上的電壓。 一般而言，第二控制信號(hào)可響應(yīng)任何所感應(yīng)的初級(jí)或次級(jí)側(cè)電壓或電流。
在一些特別優(yōu)選的實(shí)施例中，第二控制信號(hào)通過在檢測到過電流條件(例如，通過從諸如電流感應(yīng)電阻器之類的傳感器感應(yīng)的電壓來檢測)時(shí)幾乎立即斷開功率開關(guān)，實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)(OCP)功能。這可以用于實(shí)現(xiàn)逐個(gè)周期的OCP，并有助于在檢測到開關(guān)電流大于閾值時(shí)進(jìn)行快速響應(yīng)。
因此，在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，控制器實(shí)現(xiàn)限流模式，包括增大頻率操作。因此，在實(shí)施例中，在限流時(shí)，控制器增加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻
率。這可以有助于避免失控(runaway)過程(隨后描述)，這對于特 定類型的負(fù)載可導(dǎo)致輸出電壓持續(xù)下降。在實(shí)施例中，響應(yīng)于改變驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的頻率或脈沖寬度，調(diào)節(jié)限流的閾值電流，特別是，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈 沖寬度減小或驅(qū)動(dòng)頻率增大時(shí)，可增大閾值電流。如上所述，正激轉(zhuǎn) 換器的輸出側(cè)可包括小電感，且仍然工作于非連續(xù)諧振模式，這種電 感的引入可以有助于在過載時(shí)限制(調(diào)節(jié))輸出電流，尤其是通過如 上所述對輸出電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)施例中，該電感可通過電路中的漏 電感或寄生電感，尤其是變壓器的漏電感，來提供。在實(shí)施例中，變 壓器可配置為提供漏電感，以為正激轉(zhuǎn)換器貢獻(xiàn)輸出電感的所需值。
正激功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的一個(gè)具體困難在于確?？煽?的啟動(dòng)。這是因?yàn)樵趩?dòng)時(shí)，正激轉(zhuǎn)換器輸出有效地表現(xiàn)為短路，這 潛在地可損壞功率開關(guān)，或者，在存在限流裝置時(shí)，這可觸發(fā)限流， 并因此防止輸出電壓達(dá)到其正確值。在此描述的正激轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例 采用裝置來以受控方式接通和斷開功率開關(guān)，這有助于對正激轉(zhuǎn)換器 的啟動(dòng)進(jìn)行管理，特別是，使得功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率在啟動(dòng)時(shí) 能夠增加。這使得轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)時(shí)離開其工作諧振模式，并使更多的 功率能夠傳送到輸出，同時(shí)仍然保護(hù)功率開關(guān)。啟動(dòng)條件可在正激轉(zhuǎn) 換器的初級(jí)側(cè)直接檢測，或者，通過利用正激轉(zhuǎn)換器中的電流感應(yīng)/ 限制系統(tǒng)來間接檢測。
在一些特別優(yōu)選的實(shí)施例中，上述控制器以單片集成電路實(shí)現(xiàn)。 該IC可實(shí)現(xiàn)上述一系列控制策略中的一個(gè)或多個(gè)。然而，在IC的一 些優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，為靈活起見，使功率開關(guān)在芯片之外。
因此，在另一方面中，本發(fā)明提供了一種控制器，用于控制正激 轉(zhuǎn)換器，所述正激轉(zhuǎn)換器用于將輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸出dc電壓，所 述轉(zhuǎn)換器包括第一和第二dc輸入；變壓器，具有極性相匹配的初級(jí) 和次級(jí)線圈；可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器 的所述初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連
接在所述第一和第二dc電壓輸入之間；第一和第二dc電壓輸出；整 流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間；和平滑 電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收dc功率的 第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出，所述平滑 電容器具有與所述第二dc電壓輸出相連的第二連接；以及其中，所述 控制器具有與所述可控開關(guān)相連的輸出，且被配置為控制所述開關(guān)， 使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二 部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通且電流流入所述第一連接 節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開；以及在所述電壓波形的 所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)；由此， 所述正激轉(zhuǎn)換器可由所述控制器控制而工作在非連續(xù)正激電壓轉(zhuǎn)換模 式下。
優(yōu)選地，如上所述，該控制器實(shí)現(xiàn)在單片集成電路上。 在另一方面中，本發(fā)明提供了一種控制上述正激轉(zhuǎn)換器使其工作 于非連續(xù)諧振模式的方法，該方法通過如下方式來進(jìn)行控制可控(功
率)開關(guān)，使得次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振 的第二部分，在所述第一部分期間，開關(guān)接通且電流流入第一連接節(jié)
點(diǎn)，在所述第二部分期間，開關(guān)斷開；以及其中，在電壓波形的所述 第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流入第一連接節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器 (RDFC)的控制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和 第二線圈的變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈 的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc 輸出，其中，所述控制器具有兩種模式，處于第一工作模式時(shí)，控制 所述開關(guān)在與所述RDFC工作的諧振頻率實(shí)質(zhì)上一致的頻率下，切換 所述dc功率，使得所述RDFC從所述dc輸出提供功率，以及處于降 低功率的第二工作模式時(shí)，控制所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)，以增加所述開關(guān)斷 開時(shí)間的比例。
在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，開關(guān)驅(qū)動(dòng)包括脈沖，并且在降低功率的 第二工作模式下，減小脈沖寬度(接通持續(xù)時(shí)間)。另外或可選地，在 減小功率工作模式下，跳過開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)諧振頻率周期。在后一種情況下，在開關(guān)下一次接通時(shí)，為進(jìn)一步增加RDFC的效率，將接
通定時(shí)為幾乎與RDFC的諧振波形中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相一致，更具體地，與 波谷相一致。
在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，控制器被配置為自動(dòng)感應(yīng)負(fù)載減小條 件，并響應(yīng)于此，選擇減小功率的第二工作模式。例如，控制器可通 過感應(yīng)控制器的電源，來感應(yīng)負(fù)載減小條件，在控制器實(shí)現(xiàn)在集成電 路中的情況下，所述電源為該IC的電壓源。另外或可選地，控制器可 通過感應(yīng)RDFC的工作定時(shí)，更具體地，在功率開關(guān)斷開期間檢測到 多于一個(gè)的諧振(多于一個(gè)的振蕩周期)，來選擇減小功率模式。識(shí)別 負(fù)載減小條件的其他選項(xiàng)包括在RDFC的輸出側(cè)進(jìn)行感應(yīng)(例如，使 用正激轉(zhuǎn)換器輸出側(cè)上的電流感應(yīng)電阻器)以及通過變壓器上的輔助 線圈進(jìn)行感應(yīng)。
在一些特別優(yōu)選的實(shí)施例中，配置控制器控制開關(guān)的驅(qū)動(dòng)，使得 開關(guān)僅在開關(guān)兩端的電壓約為0伏時(shí)接通。(在實(shí)施例中，開關(guān)兩端的 電壓可能實(shí)際上并不為0V，這是因?yàn)槔绨硕O管壓降)；這是 特別有用的。
在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，減小功率的第二工作模式包括RDFC的 待機(jī)模式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù) 正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹 配的第一和第二線圈的變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所 述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈 相連的dc輸出，其中，到所述第一線圈的所述dc功率從電網(wǎng)電源獲 得，且包括電網(wǎng)紋波成分，所述控制器包括紋波感應(yīng)輸入，感應(yīng)所 述電網(wǎng)紋波；和定時(shí)控制模塊，連接到所述紋波感應(yīng)輸入，并且具有 控制所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括脈沖，該脈沖具 有用于驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)接通的脈沖接通期以及用于驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)斷幵的 脈沖斷開期；以及其中，所述定時(shí)控制模塊被配置為響應(yīng)所感應(yīng)的電 網(wǎng)紋波，改變所述脈沖的寬度和頻率之一或兩者，以在所述dc輸出中 抑制所述紋波的分量。
21紋波感應(yīng)輸入可在多個(gè)點(diǎn)處感應(yīng)電網(wǎng)紋波，這些點(diǎn)包括但不限
于RDFC的dc輸出、開關(guān)、以及來自RDFC的變壓器的輔助線圈。 優(yōu)選地，控制器還包括另一感應(yīng)輸入，用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的dc輸出。優(yōu)
選地，定時(shí)控制模塊輸出包括第一和第二輸出線，分別用于控制開關(guān)
接通和斷開；于是，控制器優(yōu)選地還包括開關(guān)控制模塊，響應(yīng)這些輸
出線，控制開關(guān)接通和斷開。
在相關(guān)方面，本發(fā)明提供了一種抑制電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù)正激
轉(zhuǎn)換器(RDFC)中紋波的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹 配的第一和第二線圈的變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所 述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈 相連的dc輸出，所述方法包括在所述RDFC的信號(hào)中感應(yīng)電網(wǎng)紋 波的成分；和控制所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度和脈沖頻率之一或 兩者，以抑制所述紋波。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器 (RDFC)的控制器，所述RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所 述變壓器的功率開關(guān)，其中，所述控制器被配置為在所述RDFC的啟 動(dòng)期間限制所述開關(guān)中的電流。
在開關(guān)包括晶體管，特別是雙極晶體管的實(shí)施例中，限流可包括 使晶體管工作在非線性區(qū)。另外或可選地，可配置控制器，在啟動(dòng)期 間增加開關(guān)的控制信號(hào)的頻率，以在此時(shí)限制電流。頻率可增加到正 常工作頻率以上例如2、 5、 IO倍或更高。因此，在實(shí)施例中，控制器 可配置為控制RFDC，使得其在啟動(dòng)時(shí)并非諧振。啟動(dòng)頻率可包括固 定頻率或取決于從RDFC感應(yīng)的信號(hào)的頻率。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器 (RDFC)的控制器，所述RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所 述變壓器的功率開關(guān)，其中，配置所述開關(guān)將功率切換到所述變壓器 的線圈，所述控制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)感應(yīng)所述變壓器的所述線 圈中的電壓，并響應(yīng)所述感應(yīng)來控制所述開關(guān)部分地接通。
在實(shí)施例中，變壓器包括輸入線圈和輸出線圈，開關(guān)被配置為將 功率切換到變壓器的輸入線圈。在輸入線圈上開關(guān)所連接到的節(jié)點(diǎn)處，
22當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)可出現(xiàn)急劇電壓上升(一般而言，變壓器的輸入和輸出 線圈側(cè)的響應(yīng)并不相同)，并且通過將開關(guān)部分地接通，可控制并限制 該電壓過沖，有效地感應(yīng)并捕獲過沖。
因此，在另一方面，本發(fā)明提供了一種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換
器(RDFC)的方法，所述RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所
述變壓器的功率開關(guān)，所述方法包括感應(yīng)所述變壓器的所述線圈上
的電壓，并且響應(yīng)所述感應(yīng)來控制所述開關(guān)部分地接通，以限制電壓 過沖。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中的限流 方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓
器以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換 器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包
括檢測電流限制條件；以及響應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的控制信 號(hào)的頻率。
在相關(guān)方面，本發(fā)明提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器
(RDFC)的控制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和 第二線圈的變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈 的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc 輸出，所述控制器包括用于檢測電流限制條件的裝置；以及用于響
應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的控制信號(hào)頻率的裝置。
本發(fā)明還提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控 制器，所述轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)或多個(gè)輸入，用于感應(yīng)來自所述諧振非連 續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，所述控制器還包括用于分析所述
一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)以確定所述RDFC的功率開關(guān)的接通和斷開 時(shí)間的系統(tǒng)，以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí)間，為所述開關(guān)提供驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的輸出。
在另一相關(guān)方面，本發(fā)明提供了一種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器 的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變 壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn) 換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括使用具有一個(gè)或多個(gè)輸入的控制器，感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正 激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，并分析所述一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)， 以確定所述開關(guān)的接通和斷開時(shí)間，以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí) 間，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種操作諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的方 法，使得對于所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振部件的容 差，所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述方法包括 使用自發(fā)振蕩器來驅(qū)動(dòng)所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)，其中 選擇所述振蕩器的實(shí)質(zhì)固定頻率和占空比之一或兩者，使得當(dāng)所述開 關(guān)兩端實(shí)質(zhì)上是O伏時(shí)，接通所述開關(guān)。
這樣，在實(shí)施例中，可將RDFC配置為針對一系列不同的(諧振)
部件值，工作在幾乎O電壓切換模式。這有助于實(shí)際RDFC電源的低
成本商業(yè)實(shí)現(xiàn)，其中對部件考慮較少，且因此潛在地成本較低，同時(shí)， 在實(shí)施例中，通過調(diào)平(初級(jí))磁化電感和諧振電容中的變化，確保 了高效工作。
因此，在相關(guān)方面，還提供了一種用于控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換 器的控制器，使得對于所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振 部件的容差，所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述控 制器包括用于驅(qū)動(dòng)所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的自發(fā)振蕩 器，其中，選擇所述振蕩器的實(shí)質(zhì)固定頻率和占空比之一或兩者，使
得當(dāng)所述開關(guān)兩端實(shí)質(zhì)上是O伏時(shí)，接通所述開關(guān)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的控 制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一或輸入線圈和第二 或輸出線圈的變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線 圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc 輸出，配置所述控制器控制所述正激轉(zhuǎn)換器工作在受控振蕩模式下， 其中，所述轉(zhuǎn)換器具有包括第一接通期和第二斷開期的工作周期，在 所述第一接通期中，電流在所述變壓器的所述第一和第二線圈中流動(dòng)， 在所述第二斷開期中，在所述變壓器的所述第一線圈和所述開關(guān)之間
的連接上存在實(shí)質(zhì)諧振電壓波形，以及其中所述控制器具有至少一
24個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸入，感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的信號(hào)；和輸 出，響應(yīng)所感應(yīng)的信號(hào)，控制所述開關(guān)，以在所述受控振蕩模式下操 作所述正激轉(zhuǎn)換器。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所感應(yīng)的信號(hào)響應(yīng)變壓器中的能量水平。優(yōu)選 地，控制器使用開關(guān)控制模塊來實(shí)現(xiàn)，所述開關(guān)控制模塊具有第一 和第二開關(guān)控制輸入，分別接收接通控制信號(hào)和斷開控制信號(hào)。優(yōu)選 地，這些輸入之一由比較器驅(qū)動(dòng)，該比較器將所感應(yīng)的信號(hào)同基準(zhǔn)相 比較；優(yōu)選地，另一輸入也由比較器輸出驅(qū)動(dòng)，但是被延遲，特別是 由可變脈沖寬度定時(shí)器來延遲。這樣，例如當(dāng)在所述開關(guān)上感應(yīng)的電 壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓時(shí)可控制開關(guān)接通，并且在預(yù)定或可變時(shí)間之后控制 開關(guān)斷開。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，斷開控制信號(hào)還由過電流保護(hù)信號(hào) 來選通，從而在檢測到過電流條件時(shí)，可控制開關(guān)立即斷開。在其他
設(shè)置中，可分別控制開關(guān)的接通和斷開；可選地，可通過感應(yīng)RDFC 輸入側(cè)上的電壓和/或電流，來控制開關(guān)的接通及斷開。
在實(shí)施例中，在開關(guān)上的電壓達(dá)到幾乎為0后一定時(shí)間間隔(可 以是固定時(shí)間間隔，或者可以為0)處；和/或響應(yīng)對通過變壓器的第 一 (輸入)線圈的電流進(jìn)行感應(yīng)的電流感應(yīng)信號(hào)(電壓)，接通開關(guān)。 在實(shí)施例中，在固定或可變的接通時(shí)間之后；和/或響應(yīng)RDFC輸入側(cè) 中感應(yīng)的電壓和/或電流，斷開開關(guān)。在實(shí)施例中，控制器可響應(yīng)多于 一個(gè)從RDFC感應(yīng)的信號(hào)。在實(shí)施例中，RDFC并沒有與輸出側(cè)整流 器并聯(lián)的電容器；相反，RDFC被配置為在沒有與整流器相關(guān)聯(lián)的內(nèi) 在寄生電容之外的任何電容的情況下，實(shí)現(xiàn)諧振。
RDFC可結(jié)合在電網(wǎng)電源中。在這種實(shí)施例中，可直接從電網(wǎng)獲 得高dc電壓，例如通過橋式整流器，這提供了對RDFC的輸入，RDFC 被配置為生成低得多的dc輸出電壓，例如小于50V、 40V、 30V、 20V、 20V或IOV。
在本發(fā)明上述方面的一些優(yōu)選實(shí)施例中，控制器實(shí)現(xiàn)在單片集成 電路上，可選地包括功率開關(guān)。
上述控制器可在模擬或數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)。因此，在控制器主要或 全部在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明還提供了一種載體介質(zhì)，攜帶處理器控制代碼，例如RTL (寄存器傳輸級(jí))或系統(tǒng)C，來定義硬件實(shí)現(xiàn) 該控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種正激功率轉(zhuǎn)換器，所述功率
轉(zhuǎn)換器包括輸入；變壓器，具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；功率開關(guān)， 被配置為從所述輸入切換功率到所述初級(jí)線圈上；輸出，連接到所述 次級(jí)線圈；和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有感應(yīng)輸入，并被配置為響 應(yīng)來自所述感應(yīng)輸入的感應(yīng)信號(hào)，控制所述開關(guān)的切換定時(shí)，以調(diào)節(jié) 所述正激轉(zhuǎn)換器的功率輸出；以及其中，連接所述感應(yīng)輸入以從正激 轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)接收所述感應(yīng)信號(hào)。
為控制系統(tǒng)提供輸入的感應(yīng)信號(hào)可包括電壓和/或電流感應(yīng)信號(hào)。 控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)正激功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和/或輸出電流。
本發(fā)明還提供了一種用于初級(jí)側(cè)感應(yīng)正激功率轉(zhuǎn)換器(特別是如 上所述的轉(zhuǎn)換器)的控制器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，上述非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器可使用一系 列電路拓?fù)鋪韺?shí)現(xiàn)，這些電路拓?fù)浒ǖ幌抻陔S后描述的拓?fù)?。?如，變壓器可包括自耦變壓器。
現(xiàn)在參考附圖，僅以示例的方式，來進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些和 其他方面，其中
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的正激轉(zhuǎn)換器的示例；
圖2a和2b分別示出了非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例以及用于 圖2a中轉(zhuǎn)換器的定時(shí)和控制裝置示例；
圖3a和3b示出了圖2a中的正激轉(zhuǎn)換器在170V的dc輸入電源、 分別提供1A和2 A輸出電流的工作期間的示例波形；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的正激轉(zhuǎn)換器電源的等效電路模
型；
圖5a到5d示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的正激轉(zhuǎn)換器的可選拓?fù)洌?圖6a到6c示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，使用輔助線圈重置正激 轉(zhuǎn)換器中變壓器的示例；
26圖7a和7b分別示出了啟動(dòng)期間具有高頻控制和沒有高頻控制的 情況下正激轉(zhuǎn)換器的波形；
圖8a到8c分別示出了根據(jù)本發(fā)明的非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器的實(shí) 施例的輸入感應(yīng)連接設(shè)置，以及分別在過載和沒有負(fù)載的條件下的正 激轉(zhuǎn)換器；
圖9a到9c分別示出了正激轉(zhuǎn)換器波形的滯后、提前和目標(biāo)定時(shí) 的示例；
圖10a和10b分別示出了使用次級(jí)側(cè)反饋的正激轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)和多 相正激轉(zhuǎn)換器電路；
圖11示出了使用跳脈沖和諧振谷切換的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器 的波形，其示出了開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖、開關(guān)(集電極)電流和開關(guān)(集電 極)電壓的示例波形；以及
圖12示出了諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中的電壓感應(yīng)電路技術(shù)的示 例，特別是用于減少紋波。
具體實(shí)施例方式
在本說明書中，所涉及的是控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器。在典型 的RDFC中，將功率切換到變壓器的初級(jí)或是輸入線圈，并且變壓器 的次級(jí)或是輸出線圈(極性與初級(jí)線圈極性相匹配)連接到整流器， 整流器為平滑電容器提供dc功率，從該連接節(jié)點(diǎn)為RDFC輸出提供 dc功率。變壓器次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)諧振的 第二部分，在第一部分期間，開關(guān)接通，電流流入連接節(jié)點(diǎn)，以及在 第二部分期間，開關(guān)和整流器都斷開。在電壓波形的第二部分期間， 幾乎沒有電流流入連接節(jié)點(diǎn)(除了從平滑電容器)。
在設(shè)計(jì)中，描述了整流器和連接節(jié)點(diǎn)之間的連接可以包括小電感 (例如，小于初級(jí)側(cè)磁化電感的5%)，但是在波形的第二諧振部分期 間，該電感中幾乎沒有電流流動(dòng)，并且無需使用在連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中 所用類型的大扼流圈。無需在整流器兩端連接電容器以實(shí)現(xiàn)諧振；在 實(shí)施例中，幾乎僅在開關(guān)上諧振，而不是還在次級(jí)二極管上諧振。更 為具體的，在實(shí)施例中，使用變壓器的磁化電感以及初級(jí)側(cè)的附加電容器，來實(shí)現(xiàn)在斷開周期中的諧振。
在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，RDFC被配置用于AC-DC功率轉(zhuǎn)換， 并且因此包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，例如初級(jí)側(cè)上的橋式整流器。在一些 特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，RDFC由電網(wǎng)(mains)供電，初級(jí)側(cè)由高dc 電壓(例如，大于70Vdc， 100Vdc， 150Vdc或200Vdc)供電，同時(shí) 次級(jí)側(cè)dc電壓為低(例如，小于20Vdc或10Vdc)。在實(shí)施例中，在 初級(jí)側(cè)上使用O電壓切換(即，在開關(guān)上的電壓接近于O伏時(shí)，接通 初級(jí)側(cè)開關(guān))，但是忽略次級(jí)側(cè)二極管在切換上的損耗。
還將描述用于實(shí)現(xiàn)諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的技術(shù)，其 使用控制系統(tǒng)按受控方式接通和斷開RDFC的功率開關(guān)。如前所述， 控制系統(tǒng)可以工作在非受控、固定頻率模式下，或例如，控制系統(tǒng)可 以從一個(gè)或多個(gè)輸入中感應(yīng)，且響應(yīng)該感應(yīng)，確定何時(shí)接通和斷開功 率開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)脈寬和/或頻率調(diào)制。這有助于RDFC的調(diào)節(jié)，具體的， 其可以使用一套算法來完成。 一種技術(shù)使用控制系統(tǒng)操作RDFC來補(bǔ) 償電路的變量，并且工作在0電壓切換(ZVS)模式下。轉(zhuǎn)換器還可 以控制起動(dòng)和/或限流期間的切換頻率，以保護(hù)功率開關(guān)并增加傳送到 負(fù)載的能量。優(yōu)選的，使用控制IC (集成電路)來實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)。
如上所述，RDFC工作在沒有續(xù)流或反激二極管的情況下，并且 含有或者沒有輸出電感。然而，如果存在，輸出電感足夠小，以確保 正激轉(zhuǎn)換器工作在非連續(xù)模式下，并且確保幾乎完全諧振或接近諧振。
現(xiàn)在參考圖2a，其示出了根據(jù)本發(fā)明的非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器 200的實(shí)施例。圖2b示出了用于圖2a中正激轉(zhuǎn)換器的示例定時(shí)和控 制系統(tǒng)210。
參考圖2a，其示出了完全諧振非連續(xù)式正激轉(zhuǎn)換器200，其dc 輸入202連接到變壓器206的初級(jí)線圈204，初級(jí)線圈204與功率開 關(guān)212串聯(lián)連接。諧振電容器214連接在變壓器初級(jí)線圈兩端，且向 dc輸入202提供平滑電容器216。在正激轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)，變壓器的 次級(jí)線圈208通過整流器220為一對dc輸出端子218提供功率。平滑 電容器222連接在dc輸出端子218上，且用"X"表示整流器220、 平滑電容器222以及dc輸出端子218之一的接線的結(jié)點(diǎn)處的輸出節(jié)點(diǎn)。通過與圖1中所示的電路對比，去往節(jié)點(diǎn)x的電流是非連續(xù)的，該電流流到平滑電容器222和輸出218之一或兩者。
開關(guān)212可以包括雙極型晶體管，或MOS晶體管(例如MOSFET)，或IGBT，或其他裝置。整流器220可以用二極管或是通過MOS晶體管的方式實(shí)現(xiàn)。諧振電容器214可以包括分立部件，或者可以完全由寄生電容提供，或是可以包括二者的組合。
開關(guān)212受控于包括定時(shí)控制模塊210a和開關(guān)控制模塊210b的控制器210，定時(shí)控制模塊為開關(guān)控制模塊210b提供接通和斷開信號(hào)210c。定時(shí)控制模塊可以具有一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)輸入，例如如圖所示的電壓感應(yīng)輸入和電流感應(yīng)輸入，或者可以省略這種感應(yīng)，且定時(shí)控制模塊210a可以幾乎獨(dú)立于任何所感應(yīng)的正激轉(zhuǎn)換器電路的條件而工作。
在使用電壓感應(yīng)時(shí)，可以直接或是間接地感應(yīng)變壓器初級(jí)線圈上的電壓。例如，可以通過所示的連接到初級(jí)線圈和開關(guān)之間結(jié)點(diǎn)的方法感應(yīng)電壓；可選的，例如，可以從變壓器的輔助線圈獲得感應(yīng)電壓(未在圖2a中示出)。在使用電流感應(yīng)時(shí)，這通常可以通過對電流感應(yīng)電阻上的電壓進(jìn)行感應(yīng)的方式來實(shí)現(xiàn)。
在工作中，圖2a中的電路將通常相對高的輸入dc電壓，轉(zhuǎn)換為通常適于消費(fèi)電子設(shè)備的范圍內(nèi)的輸出dc電壓，例如大約在5V到20V之間。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖2a中所示，dc輸出與dc輸入之間隔離；在另一些實(shí)施方式中，可以使用次級(jí)側(cè)反饋，在此情況下，為了使正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)和次級(jí)側(cè)之間隔離，可以含有光隔離器(opto-isolator)。
通常，正激轉(zhuǎn)換器具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括相對小的尺寸和低的成本。然而，通常，正激轉(zhuǎn)換器難于調(diào)節(jié)，并且部件(尤其是開關(guān))在某些負(fù)載條件下以及在啟動(dòng)時(shí)，容易出現(xiàn)故障。理論上，由于正激轉(zhuǎn)換器可以工作在諧振模式下，所以具有良好的效率，但是通常續(xù)流或反激二極管能防止出現(xiàn)諧振。此外，通常諧振是通過仔細(xì)選擇部件的值以允許自諧振來實(shí)現(xiàn)的，但是這必須使用具有緊密容差(tighttolerance)的部件，其是昂貴的并且增加了制造的難度。
29這里描述的裝置使用了控制器210來控制開關(guān)212接通和斷開的
定時(shí)，并且這允許使用多種有利的技術(shù)。因此，下面描述如何使圖2a
中的正激轉(zhuǎn)換器在一系列部件值上可靠的工作，如何使用限流和啟動(dòng)
控制(這兩者有助于實(shí)現(xiàn)可靠的工作，并且有助于保護(hù)開關(guān)212)，以及如何在非連續(xù)諧振模式下控制開關(guān)定時(shí)以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
圖2b示出了圖2a中的控制器210的示例實(shí)施方式。比較器250將所感應(yīng)的電壓與基準(zhǔn)電壓(例如O伏)相比較，以便為開關(guān)控制單元256提供控制信號(hào)252以控制開關(guān)212接通。比較器250的輸出還提供給定時(shí)器258，其開始對接通脈沖寬度進(jìn)行計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)器超時(shí)，在第二控制線254上提供信號(hào)到開關(guān)控制單元256，以便控制開關(guān)212斷開。例如，開關(guān)控制單元256可以包括置位-復(fù)位鎖存器以及用于驅(qū)動(dòng)雙極型晶體管的基極和/或MOS晶體管的柵極的接口電路。優(yōu)選的，該電路還包括OR門260，其具有來自過電流保護(hù)線的輸入262。這可以通過將電流感應(yīng)輸入與基準(zhǔn)電平相比較來生成，基準(zhǔn)電平定義了限流用的閾值。當(dāng)過電流保護(hù)輸入262有效時(shí)，立即控制開關(guān)控制單元256將開關(guān)212斷開，從而實(shí)現(xiàn)了逐個(gè)周期的限流控制。
圖3a和3b示出了示例波形，其展示了圖2中正激轉(zhuǎn)換器的工作。在這些圖中(和類似的后面的圖)，波形300表示雙極型晶體管開關(guān)基極上的驅(qū)動(dòng)電壓，波形302示出了集電極電流，其幾乎等于通過正激轉(zhuǎn)換器200的變壓器206的初級(jí)線圈204的電流。因此，初級(jí)側(cè)電流控制變壓器206中的通量，并且因此還控制次級(jí)側(cè)電流。波形304示出了雙極型晶體管開關(guān)的集電極端子上的電壓；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，該電壓(等于變壓器206的初級(jí)線圈204上的電壓)在變壓器的次級(jí)線圈208上反映出來。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，變壓器初級(jí)側(cè)中的電流驅(qū)動(dòng)次級(jí)側(cè)中的電流，從而通過整流器220為平滑電容器222充電；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)停止驅(qū)動(dòng)次級(jí)側(cè)，并且從平滑電容器222為輸出端子218提供功率(并且二極管222是斷開的)。在圖3a和3b的波形中，波形300的比例是500mV每刻度，波形302的比例是mA每刻度，以及波形304的比例是100V每刻度。在圖3a中，驅(qū)動(dòng)波形的頻率大約為59KHz;在圖3b中，驅(qū)動(dòng)波形具有大約為48.4KHz的
30頻率。對波形300的仔細(xì)觀察顯示出，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的切斷并不是徹底的，
這是由于雙極型開關(guān)的特性；波形302和304相應(yīng)如此。
在所描述的正激功率轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選實(shí)施例中，在能量傳送周期之后，變壓器被重置(所以其不被磁化)，在重置狀態(tài)期間，電流在變壓器初級(jí)線圈中流動(dòng)的方向，與在開關(guān)212接通時(shí)流動(dòng)的方向相反，開關(guān)212通常為功率晶體管。采用變壓器初級(jí)的電感和電容器214的諧振動(dòng)作，來進(jìn)行該復(fù)位一一一旦開關(guān)212斷開，在電容器214的底極板上存在半周期的符號(hào)波(sign wave)(波形304)。通過電感器的動(dòng)作，將該底極板上的電壓驅(qū)動(dòng)到電源電壓之上，使得在符號(hào)波的頂部，變壓器初級(jí)上的電壓的方向與正激能量傳送期間的方向相反。(此時(shí)，開關(guān)212兩端存在相對高的電壓，在圖3a的示例波形304中，大約為550V，大大高于輸入電壓，因此開關(guān)應(yīng)該能夠承受該電壓而不擊穿)。由于電容器放電以及開關(guān)212兩端的電壓下降回0，電流在變壓器初級(jí)中流動(dòng)的方向，與在電源周期的正激能量傳送部分期間的電流流動(dòng)方向相反，并且因此重置了變壓器。如果此時(shí)開關(guān)沒有接通，那么諧振將繼續(xù)，具有一系列逐漸減小的諧振峰值(見此后的圖11)。優(yōu)選的，在開關(guān)兩端的電壓幾乎為最小時(shí)(接近于0V)(圖3;此后的圖11)，接通開關(guān)212。
圖4示出了圖2a中非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器的等效電路。其示出了雙極型晶體管開關(guān)、輸出整流器以及變壓器的寄生電容(Cp),以及諧振電容器(C》，表示變壓器中存儲(chǔ)的能量的磁化電感(Lmag)，和漏電感(Lleak)，其表示變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈之間的漏電感(由于一些磁通線泄漏鏈接初級(jí)和次級(jí)線圈，使得其行為類似于電感器)。通常，但不是必須的，C;比Cp大的多。工作中，L^g維持初級(jí)電流流入Cr，引起諧振，且次級(jí)電流大致與初級(jí)電流相匹配。漏電感提供一定程度的限流，特別是，當(dāng)平滑電容器可以有效地表現(xiàn)為短路時(shí)，其有助于減少啟動(dòng)時(shí)的過載。
圖5a到5d示出了用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的可選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在圖5a中，諧振電容器連接在開關(guān)(在該示例中，以雙極型晶體管開關(guān)的形式示出)兩端。在圖5b中，諧振電容器在轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)上，更為具體的，連接在變壓器的次級(jí)線圈兩端。在圖5c中，顯然包括與輸出整流器串聯(lián)的小電感器。圖5d示出了其中采用自耦變壓器
(auto-transformer)的正激轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施例中，通過變壓器波形的諧振部分來重置變壓器為了給變壓器消磁，磁化電流放電到諧振電容器，并且諧振放電。此外或可
選的，可以通過與整流器串聯(lián)的輔助線圈來重置變壓器。圖6a示出了該重置電路的示例，其中，與變壓器初級(jí)和次級(jí)線圈相比，變壓器初級(jí)側(cè)輔助線圈具有相反或反轉(zhuǎn)的極性。在幵關(guān)斷開期間，與輔助線圈串聯(lián)連接的二極管成為正向偏置，并且將功率導(dǎo)通回dc輸入(所以該技術(shù)是沒有消耗的)。圖6b和6c示出了可選的結(jié)構(gòu)，其中輔助線圈放置在變壓器的次級(jí)側(cè)上，并且(也是)具有與初級(jí)和次級(jí)線圈相反的極性(次級(jí)側(cè)的二極管連接到線圈的相反端)。這些示例中，在正激轉(zhuǎn)換器的輸出側(cè)，輔助線圈與整流器串聯(lián)連接，并且連接在次級(jí)線圈和整流器以及可選的電感器兩端。
再參考圖2和圖3，通過比較波形304和300可以看到，在波形304幾乎到0伏之后，而在雙極型晶體管開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)300將該開關(guān)接通之前，存在一短的時(shí)間段。如果存在足夠的延遲，那么最終將在波形304中看到進(jìn)一步的諧振，但是雖然如此，應(yīng)意識(shí)到還存在一定范圍的時(shí)間段，開關(guān)可在這期間再次接通，且因此可以通過這樣的方式控制開關(guān):檢測諧振半周期之后波形304中幾乎為0電壓的電平，然后在接通開關(guān)之前等待一定的延遲(其可以是0)。基于0電壓或諧振谷切換的電路工作中的這種容差，允許切換定時(shí)(更具體地，斷開時(shí)間)足夠長，以便應(yīng)對一定范圍的諧振頻率，并且因此應(yīng)對一定范圍的諧振部件值。
下面考慮正激轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)。在啟動(dòng)時(shí)，電源的輸出表現(xiàn)為短路。與使用反激二極管的連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器不同，根據(jù)RDFC上存在的負(fù)載，可以將不充足的能量傳送到轉(zhuǎn)換器的輸出，以便為輸出電容器充電。這在采用限流的情況下尤其成為問題，這是由于在變壓器的初級(jí)側(cè)上可出現(xiàn)非常高的電流，并且限流能激活以斷開驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這會(huì)帶來這樣的后果在一定的負(fù)載下，輸出電容器不能被充電。圖7a示出了這種困難，其中示出了在限流的情況下，啟動(dòng)期間 電源的輸出(電壓)不能上升到其正確值。對集電極電壓波形的觀察 也顯示出，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)其存在非O分量(因?yàn)榇渭?jí)側(cè)輸出是被反向 反映的)，可以感應(yīng)該非零集電極電壓，以識(shí)別該啟動(dòng)條件，以及如果 需要的話，用以識(shí)別電流限制、過載和短路。
在非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選實(shí)施例中，啟動(dòng)時(shí)控制正激轉(zhuǎn)換
器，以便在增大頻率模式下工作，例如，在5或IO倍的正常工作頻率
下。這可以通過在啟動(dòng)時(shí)選擇的簡單振蕩器來實(shí)現(xiàn)，或是可以感應(yīng)集 電極電壓，并且用于控制開關(guān)接通，以調(diào)用更高頻率的工作模式。
RDFC在增大的頻率下工作，增加了傳送到輸出的電荷，同時(shí)還保護(hù) 了功率開關(guān)。圖7b示出了這種增大頻率工作(時(shí)間刻度要短于圖7a 中的時(shí)間刻度)，可以看到，在這種高頻啟動(dòng)模式下輸出電壓具有向上 的趨勢。隨著時(shí)間的流逝，輸出電壓增加到正激轉(zhuǎn)換器的正常工作輸 出電壓。
下面描述用于非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器的限流系統(tǒng)。 一旦RDFC已經(jīng)啟動(dòng)并且達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)工作，其就在諧振模式 下工作，此時(shí)輸出(電壓)跟隨輸入(電壓)。然而，如果施加了過載， 尤其是當(dāng)工作在固定頻率下時(shí)，輸出電流以及因此開關(guān)電流將大大增 加，并且可能損壞電路。所以，希望感應(yīng)RDFC中的開關(guān)電流，并且 這里所描述的控制器能夠使驅(qū)動(dòng)縮短，以便在過載的條件下控制驅(qū)動(dòng) 電流。
圖8a示出了RDFC的實(shí)施例，其包括帶有電流感應(yīng)端子(Si)以 及集電極電壓(Sc)和dc輸入電壓(Sdc)感應(yīng)輸入的控制器。圖8b 示出了過載期間正激轉(zhuǎn)換器的波形，其中可以看到，由于輸出電路的 負(fù)載，集電極電壓波形不再完全地諧振(半周期的第一部分被截除)。 作為對比，圖8c示出了沒有負(fù)載情況下的正激轉(zhuǎn)換器。
上面己經(jīng)描述了如何實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。然而，存在這樣的情況， 其中固定電流限制轉(zhuǎn)換器可以減少傳送到輸出的功率，這又減小了輸 出電壓，增加了輸出電流，可以導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器輸出電壓大大下降，甚至 在移除負(fù)載的時(shí)候。在這種情況下，正激轉(zhuǎn)換器可能不能復(fù)位。為了處理這個(gè)問題，采用了很多策略中的一種或多種。例如，可以有效地 采用如上所述的增大頻率重啟，以使輸出電壓回升至其正常工作水平。 此外或是可選的，可以使用輸出側(cè)電感和/或控制變壓器的漏電感(通 常，使其增加)，以提供限流效果。電流限制還可以改變，在脈沖寬度 減小時(shí)，增加電流限制。具體的，后面的這種策略將在隨后更為具體 的描述。
更為詳細(xì)的，在一些應(yīng)用中(例如恒流負(fù)載)，輸出電壓可以進(jìn) 入這樣的狀態(tài)，其中輸出電壓持續(xù)下降，并且電源不能傳送全部功率。 通過在啟動(dòng)期間采用與如上所述類似的增加頻率的方式，可以增加傳 送到負(fù)載的功率，從而增加了輸出電壓。這樣，還可以在電流限制同 時(shí)在減小的輸出電壓下進(jìn)行調(diào)節(jié)；還可以采用漏電感和/或串聯(lián)電感來 將部分輸出電壓分擔(dān)到該電感上。
當(dāng)正激轉(zhuǎn)換器工作在限流模式下時(shí)，仍有可能通過在脈沖寬度減 小時(shí)增加所能允許的開關(guān)電流的方式，來調(diào)節(jié)輸出電流。由于在減小 脈沖寬度的情況下，損壞轉(zhuǎn)換器的風(fēng)險(xiǎn)減小了，因此這可以在此處所
描述類型的RDFC中安全地實(shí)現(xiàn)。將其與變壓器的漏電感和/或串聯(lián)輸
出電感組合在一起，就能夠在輸出電壓下降時(shí)調(diào)節(jié)輸出電流。因此， 寬泛地講，效果是，增加脈沖寬度導(dǎo)致電流限制減小。
現(xiàn)在進(jìn)一步討論可用來對具有相對寬容差的部件的使用進(jìn)行補(bǔ) 償?shù)募夹g(shù)。制造具有緊密容差初級(jí)磁化電感的電源變壓器是困難的。 一種技術(shù)是清潔和粘合鐵芯，但是這是昂貴的。緊密容差諧振電容器 也是昂貴的。此前描述了，如何使用控制器中的固定頻率振蕩器以及 適當(dāng)選擇占空比，來補(bǔ)償這些部件中增加的容差。另一種技術(shù)包括，
通過控制開關(guān)使得其在初級(jí)(電壓)波形的o電壓階段接通，來補(bǔ)償
容差。如上所述，存在寂靜時(shí)間(deadtime)，此時(shí)，開關(guān)電壓大約處 于0伏(實(shí)際中，電壓可以稍小于地電勢)。在控制器的0電壓切換 (ZFS)實(shí)施例中，功率開關(guān)在該時(shí)間間隔期間接通。圖9a到9c示 出了開關(guān)驅(qū)動(dòng)相對于集電極電壓波形的不同示例定時(shí)。
參考圖9a，其示出了這樣的示例，其中實(shí)現(xiàn)了O電壓切換，但是 開關(guān)接通的比理想的晚。然而，同圖9b中所示的開關(guān)接通的太早相比，這是優(yōu)選的，開關(guān)接通的太早可以導(dǎo)致非O電壓切換，這引起開關(guān)損 耗和電磁干擾(EMI)。圖9C示出了開關(guān)驅(qū)動(dòng)相對于集電極電壓波形 的優(yōu)選定時(shí)。
通過感應(yīng)集電極電壓處于O伏的時(shí)刻，并且響應(yīng)于此，在集電極 電壓剛下降到0，或在電壓到0之后經(jīng)短時(shí)間，或集電極電壓剛剛開
始再次上升時(shí)，接通開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)圖9c中的優(yōu)選定時(shí)。圖9c中的
定時(shí)示出了 "完美的"諧振開關(guān)，在集電極電壓剛剛到o時(shí)，就接通開關(guān)。
下面討論RDFC中輸出電壓的調(diào)節(jié)。通常，由于相對高的漏電感 和部件(線圈)電阻，調(diào)節(jié)較差。其結(jié)果是，當(dāng)更大的負(fù)載施加到轉(zhuǎn) 換器上時(shí)，輸出電壓下降。此外，RDFC在補(bǔ)償輸入電壓的變化上可 能具有難度，通常，輸出電壓跟隨輸入電壓。這在正激轉(zhuǎn)換器從電網(wǎng) 電源接出時(shí)尤其成為問題，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓通常變化明顯。然而，如上 所述的控制器的實(shí)施例適于實(shí)現(xiàn)脈沖寬度控制和脈沖頻率控制中一個(gè) 或兩者，以便調(diào)節(jié)RDFC的輸出電壓。更為具體的，在低輸入和/或高 負(fù)載條件期間，增加脈沖寬度和/或增加頻率，可以改善調(diào)節(jié)。
圖10a示出了可以用于輸出電壓調(diào)節(jié)的另一技術(shù)。在該裝置中， 輸入電壓轉(zhuǎn)換器，或者是ac到dc或者是dc到dc的轉(zhuǎn)換器，其用于 為正激轉(zhuǎn)換器提供dc輸入電源，并且受控于來自正激轉(zhuǎn)換器次級(jí)側(cè)的 反饋。為了調(diào)節(jié)輸出電壓。輸入轉(zhuǎn)換器可以包括升壓級(jí)或降壓級(jí)或PFC (功率因子校正)級(jí)。
圖10b示出了在多相結(jié)構(gòu)中使用兩個(gè)功率變壓器以改善輸出調(diào) 節(jié)。在圖10b的裝置中，對開關(guān)進(jìn)行控制，使得每個(gè)開關(guān)僅在另一開 關(guān)斷開時(shí)被接通，以產(chǎn)生互補(bǔ)但不重疊的驅(qū)動(dòng)波形。這種技術(shù)對于工 作在相對高頻率的小型正激轉(zhuǎn)換器(調(diào)節(jié)可能較差)是有用的。
參考圖11，現(xiàn)在描述一些用于實(shí)現(xiàn)RDFC的低負(fù)載和/或待機(jī)模 式工作的技術(shù)。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，使用了跳脈沖(pulse-skipping) 技術(shù)。
通常，工作在最高頻率下的RDFC電源在低負(fù)載下效率較差，并 且具有高待機(jī)功耗。因此，當(dāng)RDFC上的負(fù)載減小時(shí)，效率降低，并
35且尤其是無負(fù)載的性能很差。這主要是由于高開關(guān)損耗和高磁化電流 等導(dǎo)致的。然而，通過控制接通和斷開的時(shí)間，可以減少功耗，特別 是通過使用上述的PWM和PFM技術(shù)，此外或是可選的，在一個(gè)周期 的時(shí)間直至等同于多個(gè)周期的時(shí)間中跳過脈沖。還優(yōu)選的是，控制這
些脈沖的定時(shí)，以便與諧振波形中的波谷相符，使得RDFC在隨后的
波谷上準(zhǔn)諧振切換。
因此，在本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施中，通過較早的斷開開關(guān)來限定較短 的脈沖，來減小脈沖寬度，這可以減少低負(fù)載功耗。此外或可選的， 對于后續(xù)的脈沖在接通開關(guān)時(shí)引入了延遲，跳過了一個(gè)或多個(gè)開關(guān)驅(qū) 動(dòng)脈沖。這在圖11中示出，其中，如開關(guān)(集電極)電壓所示，延遲
驅(qū)動(dòng)脈沖，以跳過1個(gè)或多個(gè)諧振周期。當(dāng)諧振開關(guān)波形箝位在0伏
時(shí)，開關(guān)(集電極)電流在接通時(shí)存在尖峰，并且圖11還示出了諧振 波谷切換，其中，開關(guān)在諧振波形的谷底接通，以減少損耗。這些技
術(shù)可以通過如前所述的控制器來實(shí)現(xiàn)，例如帶有圖8a中所示的感應(yīng)裝 置，或可選的，帶有如圖12中所示的電壓感應(yīng)，并且，例如，帶有如 圖2b中所示的控制裝置。例如，可以由事件來觸發(fā)諸如脈寬調(diào)制(減 少)或跳脈沖這樣的減小功率模式，事件例如是控制器(芯片)電源 下降到預(yù)定值之下、在第二個(gè)諧振(見圖11)之后、或在預(yù)定的時(shí)間 (驅(qū)動(dòng)脈沖之間)之后中的一個(gè)或多個(gè)。如上所述的RDFC跳脈沖技 術(shù)提高了效率，并且可以在低負(fù)載或待機(jī)下減少功耗。跳脈沖技術(shù)還 能在低負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)時(shí)間。
在該系統(tǒng)的實(shí)施中采用的另一技術(shù)(尤其是在開關(guān)包括(雙極型) 晶體管的情況下)是限制開關(guān)電流，而不是使晶體管工作在線性區(qū)。 這保護(hù)開關(guān)免于過熱。在實(shí)施中，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，開關(guān)的初級(jí)側(cè)電壓 存在激增，并且這可以被感應(yīng)和控制，例如，通過接通晶體管以限制 過沖(overshoot)。因此，例如，在啟動(dòng)時(shí)可以部分地接通開關(guān)，以捕 捉并限制電壓過沖。
下面描述的一些紋波抑制技術(shù)適于在離線(電網(wǎng)供電)RDFC轉(zhuǎn) 換器的情況下使用。參考圖12，其示出了如何在諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換 器中感應(yīng)電網(wǎng)紋波電壓的示例?？梢钥吹?，可以從多個(gè)點(diǎn)來感應(yīng)輸入電壓紋波，包括輸入DC總線，集電極電壓，變壓器線圈電壓和/或輸 出電壓。在實(shí)施例中，少量電網(wǎng)紋波電壓被饋送到定時(shí)控制電路，以 改變PWM和/或PFM信號(hào)，從而針對輸入紋波電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，
并因此實(shí)現(xiàn)紋波抑制。RDFC的工作頻率(遠(yuǎn))高于電網(wǎng)紋波的50Hz 或60Hz頻率，且因此，定時(shí)控制電路可以用與控制dc輸出電壓相似 的方法來跟隨并補(bǔ)償線路紋波的影響。
寬泛的講，在此描述了諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，其使用控制器來 分析一個(gè)或多個(gè)輸入，并確定功率開關(guān)接通和斷開時(shí)間，相應(yīng)地提供 驅(qū)動(dòng)信號(hào)(盡管在簡單的系統(tǒng)中，可使用幾乎固定的頻率/占空比驅(qū) 動(dòng))。可根據(jù)諧振電路來調(diào)節(jié)脈沖寬度和/或頻率，以便減輕諧振部件 中的容差問題，通過對控制器使用感應(yīng)信號(hào)輸入，或是通過自發(fā) (free-running)振蕩器來進(jìn)行。優(yōu)選的，為了確保在沒有明顯危及諧 振行為及增加損耗或EMI的情況下使最大能量通過RDFC，設(shè)置控制 器以實(shí)現(xiàn)O (開關(guān))電壓切換。優(yōu)選的，為了保護(hù)電路(開關(guān))和/或 負(fù)載，設(shè)置控制器在檢測到過電流情況時(shí)終止接通脈沖。優(yōu)選的，為 了幫助輸出電壓上升，RDFC的實(shí)施例在啟動(dòng)和/或限流期間使用增大 的頻率。為了改善負(fù)載和線性調(diào)節(jié)，可以采用PWM和PFM技術(shù)中的 任一種或兩者。
如下條款中定義了本發(fā)明的更多方面
1. 一種非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器，用于將輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸
出dc電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括 第一和第二dc輸入；
變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；
可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述
初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所
述第一和第二 dc電壓輸入之間； 第一和第二dc電壓輸出；
整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述
變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間；
37平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收
dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出， 所述平滑電容器具有與所述第二dc電壓輸出相連的第二連接；和
控制器，具有與所述可控開關(guān)相連的輸出，并被配置為控制所述 幵關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振 的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通且電流流入所述第
一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開；以及
其中，在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流 入所述第一連接節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)條款1所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述整流器和所述第
一連接節(jié)點(diǎn)之間的連接具有電感，并且在所述電壓波形的所述第二部 分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流在所述電感中流動(dòng)。
3. 根據(jù)條款1或2所述的正激轉(zhuǎn)換器，沒有續(xù)流整流器連接到 所述變壓器的所述次級(jí)線圈。
4. 根據(jù)此前任一條款所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器包 括實(shí)質(zhì)上固定頻率的振蕩器，以便為所述控制器輸出提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功 率接通的接通期以及用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率斷開 的斷開期，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)斷開期足夠長，使得所述次級(jí)線圈電壓 波形的所述諧振部分包括實(shí)質(zhì)上正弦諧振周期的一半，并且足夠短， 使得實(shí)質(zhì)上沒有額外的正弦諧振周期在所述斷開期出現(xiàn)。
5. 根據(jù)條款4所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述實(shí)質(zhì)上固定頻率 的振蕩器具有小于1.5:2.0的接通期:斷開期占空比。
6. 根據(jù)條款5所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述實(shí)質(zhì)上固定頻率 的振蕩器具有大于0.5:2.0的接通期:斷開期占空比。
7. 根據(jù)條款l、 2或3所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器 被配置為向所述控制器輸出提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)具 有用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率接通的接通期以及用于 控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率斷開的斷開期，并且所述控制 器被配置為使用第一控制信號(hào)來開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期以及使用第二控制信號(hào)來開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的斷開期。
8. 根據(jù)條款7所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一和第二控制
信號(hào)之一或兩者響應(yīng)所述變壓器中的能量水平。
9. 根據(jù)條款7或8所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信 號(hào)響應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上的電壓。
10. 根據(jù)條款9所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信號(hào)響
應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上實(shí)質(zhì)為o伏的值，以便
開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期，或響應(yīng)對所述變壓器的所述初級(jí)線圈上
實(shí)質(zhì)為o伏的值的預(yù)測，以便開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
11. 根據(jù)條款8、 9或IO所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述驅(qū)動(dòng)信 號(hào)斷開期足夠長，使得所述次級(jí)線圈電壓波形的所述諧振部分包括實(shí) 質(zhì)上正弦諧振周期的一半，其中所述第一控制信號(hào)標(biāo)識(shí)所述一半周期 的結(jié)束，并且所述控制器被配置為在從所述一半周期的所述結(jié)束開始 的延遲之后開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
12. 根據(jù)條款7或8所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信 號(hào)響應(yīng)所述變壓器的輔助線圈上的電壓。
13. 根據(jù)條款7到12中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，還包括定時(shí) 器，所述定時(shí)器由所述第一控制信號(hào)觸發(fā)，以控制所述第二控制信號(hào)。
14. 根據(jù)條款7到13中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述 第二控制信號(hào)響應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上的電壓，或響應(yīng)所述 變壓器的輔助線圈上的電壓。
15. 根據(jù)條款7到14中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述 第一控制信號(hào)響應(yīng)電流感應(yīng)信號(hào)，所述電流感應(yīng)信號(hào)響應(yīng)所述開關(guān)接 通時(shí)通過所述開關(guān)的電流。
16. 根據(jù)條款7到15中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述 第二控制信號(hào)響應(yīng)電流感應(yīng)信號(hào)，所述電流感應(yīng)信號(hào)響應(yīng)所述開關(guān)接 通時(shí)通過所述開關(guān)的電流。
17. 根據(jù)條款4到16中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，還包括電流 傳感器，用于感應(yīng)通過所述開關(guān)的電流，其中，所述控制器被配置為 響應(yīng)來自所述電流傳感器的、指示通過所述開關(guān)的電流大于閾值的信
39號(hào)，縮短所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)接通期。
18. 根據(jù)條款15到17中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述 控制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出，使得 響應(yīng)所述電流感應(yīng)信號(hào)或響應(yīng)限流的實(shí)施，增加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率。
19. 根據(jù)此前任一條款所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器包 括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出，使得在所述轉(zhuǎn) 換器的啟動(dòng)期間，增加所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率。
20. 根據(jù)條款1到18中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述
控制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出，使得 在所述轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間，所述轉(zhuǎn)換器工作在非諧振模式下。
21. 根據(jù)條款1到20中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述 控制器被配置為感應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上的電 壓，且響應(yīng)所述初級(jí)或輔助線圈的電壓感應(yīng)，調(diào)節(jié)所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)的 脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者。
22. 根據(jù)此前任一條款所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器包 括單片集成電路。
23. 如條款22所述的集成電路。
24. —種控制器，用于控制正激轉(zhuǎn)換器，所述正激轉(zhuǎn)換器用于將 輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸出dc電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括
第一和第二dc輸入；
變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；
可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述 初級(jí)線圈，所述可控幵關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所 述第一和第二 dc電壓輸入之間；
第一和第二dc電壓輸出；
整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述
變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二 dc電壓輸出之間；
和
平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收
dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出，
40所述平滑電容器具有與所述第二dc電壓輸出相連的第二連接；以及
其中，所述控制器具有與所述可控開關(guān)相連的輸出，且被配置為 控制所述開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí) 質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通且電流流
入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開；以及在
所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流入所述第一連
接節(jié)點(diǎn)；
由此，所述正激轉(zhuǎn)換器可由所述控制器控制而工作在非連續(xù)正激 電壓轉(zhuǎn)換模式下。
25. —種集成電路，包括如條款24所述的控制器。
26. —種控制正激轉(zhuǎn)換器的方法，所述轉(zhuǎn)換器包括 第一和第二dc輸入；
變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；
可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述 初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所 述第一和第二dc電壓輸入之間；
第一和第二dc電壓輸出；
整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述 變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間； 和
平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收 dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一 dc電壓輸出， 所述平滑電容器具有與所述第二 dc電壓輸出相連的第二連接；
所述方法包括
控制所述可控開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部 分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通 且電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開； 以及
其中，在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流 入所述第一連接節(jié)點(diǎn)。
4127. 根據(jù)條款1到23中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，或根據(jù)條款
24或25所述的控制器，或根據(jù)條款26所述的方法，其中，所述次級(jí) 線圈上的所述電壓波形具有實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第二部分 期間，所述開關(guān)和所述整流器都斷開。
28. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將 dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有 與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，其中，所述控制器具有 兩種模式，處于第一工作模式時(shí)，控制所述開關(guān)在與所述RDFC工作 的諧振頻率實(shí)質(zhì)上一致的頻率下，切換所述dc功率，使得所述RDFC 從所述dc輸出提供功率，以及處于降低功率的第二工作模式時(shí)，控制 所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)，以增加所述開關(guān)斷開時(shí)間的比例。
29. 根據(jù)條款28所述的控制器，其中，所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)包括脈 沖，其持續(xù)時(shí)間決定了所述開關(guān)的接通時(shí)間，以及在所述第二工作模 式下，所述控制器被配置為減小所述脈沖的持續(xù)時(shí)間。
30. 根據(jù)條款28或29所述的控制器，所述控制器被配置為控制 所述開關(guān)在與工作中所述諧振頻率的周期的定時(shí)實(shí)質(zhì)上同步的定時(shí)處 進(jìn)行切換，以及在所述第二工作模式下，控制所述開關(guān)，使得所述諧 振頻率周期中的一個(gè)或多個(gè)被跳過。
31. 根據(jù)條款30所述的控制器，其中，所述控制器被配置為控 制所述開關(guān)，使得在跳過所述周期中的一個(gè)或多個(gè)之后，在下一次控 制所述開關(guān)接通時(shí)，所述接通被定時(shí)為實(shí)質(zhì)上與所述RDFC的諧振波 形中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相一致。
32. 根據(jù)條款28、 29、 30或31所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為感應(yīng)負(fù)載減小條件，并且響應(yīng)所述感應(yīng)，選擇所述第二工 作模式。
33. 根據(jù)條款32所述的控制器，其中，所述控制器具有電壓感 應(yīng)輸入，用于感應(yīng)來自所述RDFC的輸出側(cè)的信號(hào)，并且所述控制器 被配置為根據(jù)所感應(yīng)的信號(hào)來識(shí)別所述負(fù)載減小條件。
34. 根據(jù)條款32或33所述的控制器，其中，所述控制器具有輸入，用于從所述變壓器的輔助線圈接收信號(hào)，并且所述控制器被配置 為響應(yīng)所述輔助線圈信號(hào)，識(shí)別所述負(fù)載減小條件。
35. 根據(jù)條款32、 33或34所述的控制器，其中，所述控制器具
有控制器電源，并且被配置為從所述電源感應(yīng)所述負(fù)載減小條件。
36. 根據(jù)條款32到35中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為響應(yīng)在所述開關(guān)斷開期間檢測到多于一個(gè)的諧振，選擇所 述第二工作模式。
37. 根據(jù)條款32到36中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為響應(yīng)所述開關(guān)的斷開持續(xù)時(shí)間大于閾值持續(xù)時(shí)間，選擇所 述第二工作模式。
38. 根據(jù)條款28到37中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為控制所述開關(guān)的所述驅(qū)動(dòng)，使得所述開關(guān)僅在所述開關(guān)兩 端的電壓約為0伏時(shí)接通。
39. 根據(jù)條款28到38中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為控制所述開關(guān)的所述驅(qū)動(dòng)，使得所述開關(guān)實(shí)質(zhì)上在所述 RDFC的諧振波形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處接通。
40. 根據(jù)條款28到39中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述第二 工作模式包括所述RDFC的待機(jī)模式。
41. 一種用于電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控 制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓 器、以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述 轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，其中，到 所述第一線圈的所述dc功率從電網(wǎng)電源獲得，且包括電網(wǎng)紋波成分， 所述控制器包括
紋波感應(yīng)輸入，感應(yīng)所述電網(wǎng)紋波；和
定時(shí)控制模塊，連接到所述紋波感應(yīng)輸入，并且具有控制所述開 關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括脈沖，該脈沖具有用于驅(qū)動(dòng) 所述開關(guān)接通的脈沖接通期以及用于驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)斷開的脈沖斷開 期；以及
其中，所述定時(shí)控制模塊被配置為響應(yīng)所感應(yīng)的電網(wǎng)紋波，改變所述脈沖的寬度和頻率之一或兩者，以在所述dc輸出中抑制所述紋波
的分量。
42. 根據(jù)條款41所述的控制器，其中，所述紋波感應(yīng)輸入被配
置為感應(yīng)所述RDFC的輸出電壓。
43. 根據(jù)條款41中所述的控制器，其中，所述紋波感應(yīng)輸入被 配置為感應(yīng)所述開關(guān)上的電壓。
44. 根據(jù)條款41到43中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括與所述定 時(shí)控制模塊相連的至少一個(gè)第二感應(yīng)輸入，用于感應(yīng)所述開關(guān)上的電 壓和通過所述開關(guān)的電流之一或兩者；其中，所述定時(shí)控制模塊響應(yīng) 所述第二感應(yīng)輸入上的信號(hào)，調(diào)節(jié)所述dc輸出。
45. 根據(jù)條款41到44中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括與所述定 時(shí)控制模塊輸出相連的開關(guān)控制模塊，用于響應(yīng)來自所述定時(shí)控制模 塊的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
46. —種電網(wǎng)供電的RDFC，包括如條款41到45中任一項(xiàng)所述 的控制器。
47. —種電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)中抑制紋 波的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的 變壓器、以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所 述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方 法包括
在所述RDFC的信號(hào)中感應(yīng)電網(wǎng)紋波的成分；和 控制所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者，以 抑制所述紋波。
48. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，其中， 所述控制器被配置為在所述RDFC的啟動(dòng)期間限制所述開關(guān)中的電 流。
49. 根據(jù)條款48所述的控制器，其中，所述開關(guān)包括晶體管， 以及所述限制包括使所述晶體管工作在非線性區(qū)。
50. 根據(jù)條款48所述的控制器，其中，所述控制器被配置為在所述啟動(dòng)期間增加所述開關(guān)的控制信號(hào)的頻率，以限制所述電流。
51. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的方法，所述
RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，所述 方法包括在所述RDFC的啟動(dòng)期間限制所述開關(guān)中的電流，以控制 電壓過沖。
52. 根據(jù)條款51所述的方法，其中，所述開關(guān)包括晶體管，以
及所述限制包括使所述晶體管工作在非線性區(qū)。
53. 根據(jù)條款51所述的方法，其中，所述限制包括在所述啟動(dòng)
期間增加所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)頻率。
54. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，其中， 配置所述開關(guān)將功率切換到所述變壓器的線圈，所述控制器包括如下 系統(tǒng)，該系統(tǒng)感應(yīng)所述變壓器的所述線圈中的電壓，并響應(yīng)所述感應(yīng) 來控制所述開關(guān)部分地接通。
55. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的方法，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，所述 方法包括感應(yīng)所述變壓器的所述線圈上的電壓，并且響應(yīng)所述感應(yīng) 來控制所述開關(guān)部分地接通，以限制電壓過沖。
56. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中的限流方法，所述正激轉(zhuǎn)換器 包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換 到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓
器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括檢測電流限制條件；
以及響應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的控制信號(hào)的頻率。
57. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將 dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有 與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述控制器包括用于 檢測電流限制條件的裝置；以及用于響應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的 控制信號(hào)頻率的裝置。
58. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)或多個(gè)輸入，用于感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換 器的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，所述控制器還包括用于分析所述一個(gè)或多個(gè) 所感應(yīng)的信號(hào)以確定所述RDFC的功率開關(guān)的接通和斷開時(shí)間的系 統(tǒng)，；以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí)間，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 輸出。
59. 根據(jù)條款58所述的控制器，其中，配置所述控制器以實(shí)現(xiàn) 所述開關(guān)的0電壓切換。
60. 根據(jù)條款58或59所述的控制器，其中，配置所述控制器以 便在檢測到過電流條件時(shí)終止所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
61. 根據(jù)條款58、 59或60所述的控制器，其中，所述控制器被 配置為在啟動(dòng)和電流限制條件之一或兩者期間，使用所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 增大頻率。
62. 根據(jù)條款58到61中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為使用脈沖寬度調(diào)制和脈沖頻率調(diào)制之一或兩者。
63. 根據(jù)條款62所述的控制器，其中，所述控制器被配置為響 應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)，調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度和脈 沖頻率之一或兩者。
64. 根據(jù)條款63所述的控制器，其中，所述控制器被配置為響 應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器的負(fù)載減小條件的檢測，縮短驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)的所述脈沖 的一部分的持續(xù)時(shí)間。
65. 根據(jù)條款63所述的控制器，其中，所述RDFC由電網(wǎng)供電， 所述所感應(yīng)的信號(hào)包括電網(wǎng)紋波，并且所述控制器被配置為調(diào)節(jié)所述 脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者，以抑制所述紋波。
66. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包 括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換到 所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器 的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括使用具有一個(gè)或多個(gè) 輸入的控制器，感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)信 號(hào)，并分析所述一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)，以確定所述開關(guān)的接通和 斷開時(shí)間，以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí)間，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)
46信號(hào)。
67. —種操作諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的方法，使得對于所述諧振
非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振部件的容差，所述諧振非連續(xù)正 激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述方法包括使用自發(fā)振蕩器來驅(qū)動(dòng)
所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)，其中選擇所述振蕩器的實(shí)質(zhì)
上固定頻率和占空比之一或兩者，使得當(dāng)所述開關(guān)兩端實(shí)質(zhì)上是o伏
時(shí)，接通所述開關(guān)。
68. —種用于控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的控制器，使得對于所 述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振部件的容差，所述諧振非 連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述控制器包括用于驅(qū)動(dòng)所述諧 振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的自發(fā)振蕩器，其中，選擇所述振蕩 器的實(shí)質(zhì)上固定頻率和占空比之一或兩者，使得當(dāng)所述開關(guān)兩端實(shí)質(zhì) 上是0伏時(shí)，接通所述開關(guān)。
69. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，包括如條款68所述的控制器。
70. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的控制器，所述正激轉(zhuǎn)換器 包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換 到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓 器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述控制器被配置為控制所述正激 轉(zhuǎn)換器工作在受控振蕩模式下，其中，所述轉(zhuǎn)換器具有包括第一接通 期和第二斷開期的工作周期，在所述第一接通期中，電流在所述變壓 器的所述第一和第二線圈中流動(dòng)，在所述第二斷開期中，在所述變壓 器的所述第一線圈和所述開關(guān)之間的連接上存在實(shí)質(zhì)諧振電壓波形，
以及其中所述控制器具有至少一個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸入，感應(yīng)來自所述諧
振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的的信號(hào)；和輸出，響應(yīng)所感應(yīng)的信號(hào)，控制所 述開關(guān)，使所述正激轉(zhuǎn)換器工作在所述受控振蕩模式下。
71. 根據(jù)條款70所述的控制器，其中，所述所感應(yīng)的信號(hào)響應(yīng)
所述變壓器中的能量水平。
72. 根據(jù)條款70或71所述的控制器，包括開關(guān)控制模塊，所述 開關(guān)控制模塊具有第一和第二開關(guān)控制輸入，接收分別控制所述開 關(guān)的接通和斷開定時(shí)的第一和第二定時(shí)信號(hào)；和開關(guān)控制輸出，用于控制所述開關(guān)，其中，所述開關(guān)控制輸入中至少一個(gè)被連接來接收從 所述感應(yīng)信號(hào)輸入獲得的信號(hào)。
73. 根據(jù)條款72所述的控制器，還包括比較器，所述比較器連 接到所述感應(yīng)信號(hào)輸入以及連接到所述開關(guān)控制輸入中的至少一個(gè)， 以將所感應(yīng)的信號(hào)同基準(zhǔn)相比較，并提供輸出，所述輸出控制所述開 關(guān)的所述接通和所述斷開中至少一個(gè)的定時(shí)。
74. 根據(jù)條款73所述的控制器，還包括與所述比較器輸出相連 的定時(shí)器，所述定時(shí)器提供輸出，用于控制所述開關(guān)的所述接通和所 述斷開中另一個(gè)的定時(shí)。
75. 根據(jù)條款72到74中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括過電流保 護(hù)(OCP)系統(tǒng)，該過電流保護(hù)系統(tǒng)具有OCP輸入以及與所述第二開 關(guān)控制輸入相連的輸出，在檢測到過電流條件時(shí)控制所述開關(guān)斷開。
76. 根據(jù)條款70到75中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所感應(yīng)的 信號(hào)包括從所述諧振電壓波形獲得的信號(hào)。
77. 根據(jù)條款76所述的控制器，其中，通過檢測所述開關(guān)上實(shí) 質(zhì)為0的感應(yīng)電壓電平，來確定所述開關(guān)的切換定時(shí)。
78. 根據(jù)條款70到77中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述至少 一個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸入包括對取決于所述變壓器的所述第一線圈中電流 的信號(hào)進(jìn)行感應(yīng)的輸入。
79. 根據(jù)條款70到78中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為響應(yīng)所感應(yīng)的信號(hào)，以逐周期地控制所述開關(guān)。
80. 根據(jù)條款70到79中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制 器被配置為控制所述開關(guān)在與所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的工作諧振 頻率實(shí)質(zhì)相一致的頻率下，并且以與所述工作諧振頻率的周期的定時(shí) 實(shí)質(zhì)相一致的定時(shí)，來切換所述dc功率。
81. 根據(jù)條款70、 71或72所述的控制器，其中，所感應(yīng)的信號(hào) 包括電網(wǎng)紋波成分，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所述紋波來控制所 述開關(guān)，以抑制所述dc輸出中的所述電網(wǎng)紋波。
82. —種單片集成電路，包括如條款70到81中任一項(xiàng)所述的控 制器。83. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，包括如條款70到82中任一項(xiàng)
所述的控制器。
84. 根據(jù)條款83所述的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，還包括與所述 變壓器的所述第一線圈相關(guān)聯(lián)的電容器，其中，所述諧振實(shí)質(zhì)上從所 述電容器與所述變壓器的所述第一線圈的磁化電感的組合中獲得。
85. —種電網(wǎng)電源，包括 電網(wǎng)電源輸入；
根據(jù)條款83或84所述的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器；
電路，從所述電網(wǎng)電源輸入產(chǎn)生高dc電壓，以提供dc輸入給所
述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器；和
dc輸出，連接到所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的所述dc輸出，以 從所述電網(wǎng)電源提供較低的dc電壓輸出。
86. —種正激功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器包括 輸入；
變壓器，具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；
功率開關(guān)，被配置為從所述輸入切換功率到所述初級(jí)線圈上； 輸出，連接到所述次級(jí)線圈；和
控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有感應(yīng)輸入，并被配置為響應(yīng)來自所 述感應(yīng)輸入的感應(yīng)信號(hào)，控制所述開關(guān)的切換定時(shí)，以調(diào)節(jié)所述正激 轉(zhuǎn)換器的功率輸出；以及
其中，連接所述感應(yīng)輸入以從正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)接收所述感應(yīng) 信號(hào)。
87. 根據(jù)條款86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述感應(yīng)信號(hào) 包括電壓感應(yīng)信號(hào)。
88. 根據(jù)條款86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述感應(yīng)信號(hào) 包括電流感應(yīng)信號(hào)。
89. 根據(jù)條款86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制系統(tǒng) 被配置為調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
90. 根據(jù)條款86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制系統(tǒng) 被配置為調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。91.一種用于正激功率轉(zhuǎn)換器的控制系統(tǒng)，所述功率轉(zhuǎn)換器包
括
輸入；
變壓器，具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；
功率開關(guān)，被配置為從所述輸入切換功率到所述初級(jí)線圈上； 輸出，連接到所述次級(jí)線圈；
控制系統(tǒng)，具有感應(yīng)輸入，以從所述正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)接收所 述感應(yīng)信號(hào)；以及
其中所述控制系統(tǒng)被配置為響應(yīng)所述感應(yīng)信號(hào)，控制所述開關(guān)的 切換定時(shí)，以調(diào)節(jié)所述正激轉(zhuǎn)換器的功率輸出。
毫無疑問，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多其他有效可選方式。應(yīng)該 理解，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，而是包括所附權(quán)利要求的精神 與范圍之內(nèi)對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的修改。
50
權(quán)利要求
1.一種非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器，用于將輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸出dc電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括第一和第二dc輸入；變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸入之間；第一和第二dc電壓輸出；整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間；平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出，所述平滑電容器具有與所述第二dc電壓輸出相連的第二連接；和控制器，具有與所述可控開關(guān)相連的輸出，并被配置為控制所述開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通且電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開；以及其中，在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述整流器和所述第一連接節(jié)點(diǎn)之間的連接具有電感，并且在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流在所述電感中流動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正激轉(zhuǎn)換器，沒有續(xù)流整流器連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈。
4. 根據(jù)此前任一權(quán)利要求所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器包括實(shí)質(zhì)上固定頻率的振蕩器，以便為所述控制器輸出提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率接通的接通期以及用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率斷開的斷開期，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)斷開期足夠長，使得所述次級(jí)線圈電壓波形的所述諧振部分包括實(shí)質(zhì)上正弦諧振周期的一半，并且足夠短，使得實(shí)質(zhì)上沒有額外的正弦諧振周期在所述斷開期出現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述實(shí)質(zhì)上固定頻率的振蕩器具有小于1.5:2.0的接通期:斷開期占空比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述實(shí)質(zhì)上固定頻率的振蕩器具有大于0.5:2.0的接通期:斷開期占空比。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器被配置為向所述控制器輸出提供開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率接通的接通期以及用于控制所述開關(guān)將至所述初級(jí)線圈的功率斷開的斷開期，并且所述控制器被配置為使用第一控制信號(hào)來開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期以及使用第二控制信號(hào)來開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的斷開期。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一和第二控制信號(hào)之一或兩者響應(yīng)所述變壓器中的能量水平。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信號(hào)響應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上的電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信號(hào)響應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上實(shí)質(zhì)為0伏的值，以便開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期，或響應(yīng)對所述變壓器的所述初級(jí)線圈上實(shí)質(zhì)為0伏的值的預(yù)測，以便開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)斷開期足夠長，使得所述次級(jí)線圈電壓波形的所述諧振部分包括實(shí)質(zhì)上正弦諧振周期的一半，其中所述第一控制信號(hào)標(biāo)識(shí)所述一半周期的結(jié)束，并且所述控制器被配置為在從所述一半周期的所述結(jié)束開始的延遲之后開始所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一控制信號(hào)響應(yīng)所述變壓器的輔助線圈上的電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7到12中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，還包括定時(shí)器，所述定時(shí)器由所述第一控制信號(hào)觸發(fā)，以控制所述第二控制 信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7到13中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述第二控制信號(hào)響應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上的電壓，或響應(yīng) 所述變壓器的輔助線圈上的電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7到14中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中， 所述第一控制信號(hào)響應(yīng)電流感應(yīng)信號(hào)，所述電流感應(yīng)信號(hào)響應(yīng)所述開 關(guān)接通時(shí)通過所述開關(guān)的電流。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7到15中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中， 所述第二控制信號(hào)響應(yīng)電流感應(yīng)信號(hào)，所述電流感應(yīng)信號(hào)響應(yīng)所述開 關(guān)接通時(shí)通過所述開關(guān)的電流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求4到16中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，還包括 電流傳感器，用于感應(yīng)通過所述開關(guān)的電流，其中，所述控制器被配 置為響應(yīng)來自所述電流傳感器的、指示通過所述開關(guān)的電流大于閾值 的信號(hào)，縮短所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)接通期。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中， 所述控制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出， 使得響應(yīng)所述電流感應(yīng)信號(hào)或響應(yīng)限流的實(shí)施，增加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 頻率。
19. 根據(jù)此前任一權(quán)利要求所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控 制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出，使得在 所述轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間，增加所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1到18中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中， 所述控制器包括如下系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制到所述開關(guān)的所述輸出， 使得在所述轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間，所述轉(zhuǎn)換器工作在非諧振模式下。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1到20中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器被配置為感應(yīng)所述變壓器的所述初級(jí)線圈上或輔助線圈上 的電壓，且響應(yīng)所述初級(jí)或輔助線圈的電壓感應(yīng)，調(diào)節(jié)所述開關(guān)的驅(qū) 動(dòng)的脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者。
22. 根據(jù)此前任一權(quán)利要求所述的正激轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制器包括單片集成電路。
23. 如權(quán)利要求22所述的集成電路。
24. —種控制器，用于控制正激轉(zhuǎn)換器，所述正激轉(zhuǎn)換器用于將輸入dc電壓轉(zhuǎn)換為輸出dc電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括 第一和第二dc輸入；變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈；可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸入之間； 第一和第二dc電壓輸出；整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述 變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間； 和平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收 dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出， 所述平滑電容器具有與所述第二 dc電壓輸出相連的第二連接；以及其中，所述控制器具有與所述可控開關(guān)相連的輸出，且被配置為 控制所述開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部分以及實(shí) 質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通且電流流 入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開；以及在 所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流入所述第一連 接節(jié)點(diǎn)；由此，所述正激轉(zhuǎn)換器可由所述控制器控制而工作在非連續(xù)正激 電壓轉(zhuǎn)換模式下。
25. —種集成電路，包括如權(quán)利要求24所述的控制器。
26. —種控制正激轉(zhuǎn)換器的方法，所述轉(zhuǎn)換器包括 第一和第二dc輸入；變壓器，具有極性相匹配的初級(jí)和次級(jí)線圈； 可控開關(guān)，用于從所述dc輸入切換功率通過所述變壓器的所述 初級(jí)線圈，所述可控開關(guān)和所述變壓器的所述初級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸入之間； 第一和第二dc電壓輸出；整流器，連接到所述變壓器的所述次級(jí)線圈，所述整流器和所述 變壓器的所述次級(jí)線圈串聯(lián)連接在所述第一和第二dc電壓輸出之間； 和平滑電容器，具有在第一連接節(jié)點(diǎn)處被連接來從所述整流器接收 dc功率的第一連接，所述第一連接節(jié)點(diǎn)連接到所述第一dc電壓輸出， 所述平滑電容器具有與所述第二 dc電壓輸出相連的第二連接；所述方法包括控制所述可控開關(guān)，使得所述次級(jí)線圈上的電壓波形具有第一部 分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，所述開關(guān)接通 且電流流入所述第一連接節(jié)點(diǎn)，在所述第二部分期間，所述開關(guān)斷開； 以及其中，在所述電壓波形的所述第二部分期間，實(shí)質(zhì)上沒有電流流 入所述第一連接節(jié)點(diǎn)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1到23中任一項(xiàng)所述的正激轉(zhuǎn)換器，或根據(jù) 權(quán)利要求24或25所述的控制器，或根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其 中，所述次級(jí)線圈上的所述電壓波形具有實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在 所述第二部分期間，所述開關(guān)和所述整流器都斷開。
28. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將 dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有 與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，其中，所述控制器具有 兩種模式，處于第一工作模式時(shí)，控制所述開關(guān)在與所述RDFC工作 的諧振頻率實(shí)質(zhì)上一致的頻率下，切換所述dc功率，使得所述RDFC 從所述dc輸出提供功率，以及處于降低功率的第二工作模式時(shí)，控制 所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)，以增加所述開關(guān)斷開時(shí)間的比例。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的控制器，其中，所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)包 括脈沖，其持續(xù)時(shí)間決定了所述開關(guān)的接通時(shí)間，以及在所述第二工 作模式下，所述控制器被配置為減小所述脈沖的持續(xù)時(shí)間。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的控制器，所述控制器被配置為控制所述開關(guān)在與工作中所述諧振頻率的周期的定時(shí)實(shí)質(zhì)上同步的 定時(shí)處進(jìn)行切換，以及在所述第二工作模式下，控制所述開關(guān)，使得 所述諧振頻率周期中的一個(gè)或多個(gè)被跳過。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的控制器，其中，所述控制器被配置 為控制所述開關(guān)，使得在跳過所述周期中的一個(gè)或多個(gè)之后，在下一 次控制所述開關(guān)接通時(shí)，所述接通被定時(shí)為實(shí)質(zhì)上與所述RDFC的諧 振波形中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相一致。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28、 29、 30或31所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為感應(yīng)負(fù)載減小條件，并且響應(yīng)所述感應(yīng)，選擇所述 第二工作模式。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的控制器，其中，所述控制器具有電 壓感應(yīng)輸入，用于感應(yīng)來自所述RDFC的輸出側(cè)的信號(hào)，并且所述控 制器被配置為根據(jù)所感應(yīng)的信號(hào)來識(shí)別所述負(fù)載減小條件。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的控制器，其中，所述控制器 具有輸入，用于從所述變壓器的輔助線圈接收信號(hào)，并且所述控制器 被配置為響應(yīng)所述輔助線圈信號(hào)，識(shí)別所述負(fù)載減小條件。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32、 33或34所述的控制器，其中，所述控制器具有控制器電源，并且被配置為從所述電源感應(yīng)所述負(fù)載減小條 件。
36. 根據(jù)權(quán)利要求32到35中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為響應(yīng)在所述開關(guān)斷開期間檢測到多于一個(gè)的諧振， 選擇所述第二工作模式。
37. 根據(jù)權(quán)利要求32到36中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為響應(yīng)所述開關(guān)的斷開持續(xù)時(shí)間大于閾值持續(xù)時(shí)間， 選擇所述第二工作模式。
38. 根據(jù)權(quán)利要求28到37中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為控制所述開關(guān)的所述驅(qū)動(dòng)，使得所述開關(guān)僅在所述 開關(guān)兩端的電壓約為0伏時(shí)接通。
39. 根據(jù)權(quán)利要求28到38中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所述控制器被配置為控制所述開關(guān)的所述驅(qū)動(dòng)，使得所述開關(guān)實(shí)質(zhì)上在 所述RDFC的諧振波形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處接通。
40. 根據(jù)權(quán)利要求28到39中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述第二工作模式包括所述RDFC的待機(jī)模式。
41. 一種用于電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控 制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓 器、以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述 轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，其中，到 所述第一線圈的所述dc功率從電網(wǎng)電源獲得，且包括電網(wǎng)紋波成分， 所述控制器包括紋波感應(yīng)輸入，感應(yīng)所述電網(wǎng)紋波；和定時(shí)控制模塊，連接到所述紋波感應(yīng)輸入，并且具有控制所述開 關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括脈沖，該脈沖具有用于驅(qū)動(dòng) 所述開關(guān)接通的脈沖接通期以及用于驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)斷開的脈沖斷開 期；以及其中，所述定時(shí)控制模塊被配置為響應(yīng)所感應(yīng)的電網(wǎng)紋波，改變 所述脈沖的寬度和頻率之一或兩者，以在所述dc輸出中抑制所述紋波 的分量。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的控制器，其中，所述紋波感應(yīng)輸入 被配置為感應(yīng)所述RDFC的輸出電壓。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41中所述的控制器，其中，所述紋波感應(yīng)輸 入被配置為感應(yīng)所述開關(guān)上的電壓。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41到43中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括與 所述定時(shí)控制模塊相連的至少一個(gè)第二感應(yīng)輸入，用于感應(yīng)所述開關(guān) 上的電壓和通過所述開關(guān)的電流之一或兩者；其中，所述定時(shí)控制模 塊響應(yīng)所述第二感應(yīng)輸入上的信號(hào)，調(diào)節(jié)所述dc輸出。
45. 根據(jù)權(quán)利要求41到44中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括與 所述定時(shí)控制模塊輸出相連的開關(guān)控制模塊，用于響應(yīng)來自所述定時(shí) 控制模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
46. —種電網(wǎng)供電的RDFC，包括如權(quán)利要求41到45中任一項(xiàng)所述的控制器。
47. —種電網(wǎng)供電的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)中抑制紋波的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的幵關(guān)，所 述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括在所述RDFC的信號(hào)中感應(yīng)電網(wǎng)紋波的成分；和 控制所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者，以 抑制所述紋波。
48. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，其中， 所述控制器被配置為在所述RDFC的啟動(dòng)期間限制所述開關(guān)中的電 流。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的控制器，其中，所述開關(guān)包括晶體 管，以及所述限制包括使所述晶體管工作在非線性區(qū)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的控制器，其中，所述控制器被配置 為在所述啟動(dòng)期間增加所述開關(guān)的控制信號(hào)的頻率，以限制所述電流。
51. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的方法，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，所述 方法包括在所述RDFC的啟動(dòng)期間限制所述開關(guān)中的電流，以控制 電壓過沖。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述開關(guān)包括晶體管， 以及所述限制包括使所述晶體管工作在非線性區(qū)。
53. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述限制包括在所述 啟動(dòng)期間增加所述開關(guān)的驅(qū)動(dòng)頻率。
54. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，其中， 配置所述開關(guān)將功率切換到所述變壓器的線圈，所述控制器包括如下 系統(tǒng)，該系統(tǒng)感應(yīng)所述變壓器的所述線圈中的電壓，并響應(yīng)所述感應(yīng) 來控制所述開關(guān)部分地接通。
55. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的方法，所述 RDFC包括變壓器以及將dc功率切換到所述變壓器的功率開關(guān)，所述方法包括感應(yīng)所述變壓器的所述線圈上的電壓，并且響應(yīng)所述感應(yīng)來控制所述開關(guān)部分地接通，以限制電壓過沖。
56. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器中的限流方法，所述正激轉(zhuǎn)換 器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切 換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括檢測電流限制條 件；以及響應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的控制信號(hào)的頻率。
57. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將 dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有 與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述控制器包括用于 檢測電流限制條件的裝置；以及用于響應(yīng)所述檢測，增加所述開關(guān)的 控制信號(hào)頻率的裝置。
58. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器(RDFC)的控制器，所述 轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)或多個(gè)輸入，用于感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換 器的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，所述控制器還包括用于分析所述一個(gè)或多個(gè) 所感應(yīng)的信號(hào)以確定所述RDFC的功率開關(guān)的接通和斷開時(shí)間的系 統(tǒng)，；以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí)間，為所述開關(guān)提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 輸出。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58所述的控制器，其中，配置所述控制器以 實(shí)現(xiàn)所述開關(guān)的O電壓切換。
60. 根據(jù)權(quán)利要求58或59所述的控制器，其中，配置所述控 制器以便在檢測到過電流條件時(shí)終止所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接通期。
61. 根據(jù)權(quán)利要求58、 59或60所述的控制器，其中，所述控 制器被配置為在啟動(dòng)和電流限制條件之一或兩者期間，使用所述驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的增大頻率。
62. 根據(jù)權(quán)利要求58到61中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為使用脈沖寬度調(diào)制和脈沖頻率調(diào)制之一或兩者。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62所述的控制器，其中，所述控制器被配置為響應(yīng)所述一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)，調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度 和脈沖頻率之一或兩者。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63所述的控制器，其中，所述控制器被配置 為響應(yīng)所述轉(zhuǎn)換器的負(fù)載減小條件的檢測，縮短驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)的所述 脈沖的一部分的持續(xù)時(shí)間。
65. 根據(jù)權(quán)利要求63所述的控制器，其中，所述RDFC由電網(wǎng) 供電，所述所感應(yīng)的信號(hào)包括電網(wǎng)紋波，并且所述控制器被配置為調(diào) 節(jié)所述脈沖寬度和脈沖頻率之一或兩者，以抑制所述紋波。
66. —種控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的方法，所述正激轉(zhuǎn)換器 包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換 到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓 器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述方法包括使用具有一個(gè)或多 個(gè)輸入的控制器，感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè) 信號(hào)，并分析所述一個(gè)或多個(gè)所感應(yīng)的信號(hào)，以確定所述開關(guān)的接通 和斷開時(shí)間，以及根據(jù)所確定的接通和斷開時(shí)間，為所述開關(guān)提供驅(qū) 動(dòng)信號(hào)。
67. —種操作諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的方法，使得對于所述諧 振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振部件的容差，所述諧振非連續(xù) 正激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述方法包括使用自發(fā)振蕩器來驅(qū) 動(dòng)所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)，其中選擇所述振蕩器的實(shí) 質(zhì)上固定頻率和占空比之一或兩者，使得當(dāng)所述開關(guān)兩端實(shí)質(zhì)上是0 伏時(shí)，接通所述開關(guān)。
68. —種用于控制諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的控制器，使得對于 所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)諧振部件的容差，所述諧振 非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器具有減小的靈敏度，所述控制器包括用于驅(qū)動(dòng)所述 諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的自發(fā)振蕩器，其中，選擇所述振 蕩器的實(shí)質(zhì)上固定頻率和占空比之一或兩者，使得當(dāng)所述開關(guān)兩端實(shí) 質(zhì)上是O伏時(shí)，接通所述開關(guān)。
69. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，包括如權(quán)利要求68所述的控制器。
70. —種用于諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的控制器，所述正激轉(zhuǎn)換器包括具有極性相匹配的第一和第二線圈的變壓器、以及將dc功率切換到所述變壓器的所述第一線圈的開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換器還具有與所述變壓器的所述第二線圈相連的dc輸出，所述控制器被配置為控制所述正激轉(zhuǎn)換器工作在受控振蕩模式下，其中，所述轉(zhuǎn)換器具有包括第一接 通期和第二斷開期的工作周期，在所述第一接通期中，電流在所述變 壓器的所述第一和第二線圈中流動(dòng)，在所述第二斷開期中，在所述變 壓器的所述第一線圈和所述開關(guān)之間的連接上存在實(shí)質(zhì)諧振電壓波形，以及其中所述控制器具有至少一個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸入，感應(yīng)來自所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的的信號(hào)；和輸出，響應(yīng)所感應(yīng)的信號(hào)，控制所述開關(guān)，使所述正激轉(zhuǎn)換器工作在所述受控振蕩模式下。
71. 根據(jù)權(quán)利要求70所述的控制器，其中，所述所感應(yīng)的信號(hào) 響應(yīng)所述變壓器中的能量水平。
72. 根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的控制器，包括開關(guān)控制模塊， 所述開關(guān)控制模塊具有第一和第二開關(guān)控制輸入，接收分別控制所 述開關(guān)的接通和斷開定時(shí)的第一和第二定時(shí)信號(hào)；和開關(guān)控制輸出， 用于控制所述開關(guān)，其中，所述開關(guān)控制輸入中至少一個(gè)被連接來接 收從所述感應(yīng)信號(hào)輸入獲得的信號(hào)。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72所述的控制器，還包括比較器，所述比較 器連接到所述感應(yīng)信號(hào)輸入以及連接到所述開關(guān)控制輸入中的至少一 個(gè)，以將所感應(yīng)的信號(hào)同基準(zhǔn)相比較，并提供輸出，所述輸出控制所 述開關(guān)的所述接通和所述斷開中至少一個(gè)的定時(shí)。
74. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的控制器，還包括與所述比較器輸出 相連的定時(shí)器，所述定時(shí)器提供輸出，用于控制所述開關(guān)的所述接通 和所述斷開中另一個(gè)的定時(shí)。
75. 根據(jù)權(quán)利要求72到74中任一項(xiàng)所述的控制器，還包括過 電流保護(hù)(OCP)系統(tǒng)，該過電流保護(hù)系統(tǒng)具有OCP輸入以及與所述 第二開關(guān)控制輸入相連的輸出，在檢測到過電流條件時(shí)控制所述開關(guān) 斷開。
76. 根據(jù)權(quán)利要求70到75中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所感應(yīng)的信號(hào)包括從所述諧振電壓波形獲得的信號(hào)。
77. 根據(jù)權(quán)利要求76所述的控制器，其中，通過檢測所述開關(guān) 上實(shí)質(zhì)為0的感應(yīng)電壓電平，來確定所述開關(guān)的切換定時(shí)。
78. 根據(jù)權(quán)利要求70到77中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述至少一個(gè)感應(yīng)信號(hào)輸入包括對取決于所述變壓器的所述第一線圈中電流的信號(hào)進(jìn)行感應(yīng)的輸入。
79. 根據(jù)權(quán)利要求70到78中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為響應(yīng)所感應(yīng)的信號(hào)，以逐周期地控制所述開關(guān)。
80. 根據(jù)權(quán)利要求70到79中任一項(xiàng)所述的控制器，其中，所 述控制器被配置為控制所述開關(guān)在與所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的工 作諧振頻率實(shí)質(zhì)相一致的頻率下，并且以與所述工作諧振頻率的周期 的定時(shí)實(shí)質(zhì)相一致的定時(shí)，來切換所述dc功率。
81. 根據(jù)權(quán)利要求70、 71或72所述的控制器，其中，所感應(yīng) 的信號(hào)包括電網(wǎng)紋波成分，以及所述控制器被配置為響應(yīng)所述紋波來 控制所述開關(guān)，以抑制所述dc輸出中的所述電網(wǎng)紋波。
82. —種單片集成電路，包括如權(quán)利要求70到81中任一項(xiàng)所 述的控制器。
83. —種諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，包括如權(quán)利要求70到82中 任一項(xiàng)所述的控制器。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器，還包括與 所述變壓器的所述第一線圈相關(guān)聯(lián)的電容器，其中，所述諧振實(shí)質(zhì)上 從所述電容器與所述變壓器的所述第一線圈的磁化電感的組合中獲 得。
85. —種電網(wǎng)電源，包括 電網(wǎng)電源輸入；根據(jù)權(quán)利要求83或84所述的諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器； 電路，從所述電網(wǎng)電源輸入產(chǎn)生高dc電壓，以提供dc輸入給所 述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器；和dc輸出，連接到所述諧振非連續(xù)正激轉(zhuǎn)換器的所述dc輸出，以從所述電網(wǎng)電源提供較低的dc電壓輸出。
86. —種正激功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器包括輸入；變壓器，具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；功率開關(guān)，被配置為從所述輸入切換功率到所述初級(jí)線圈上； 輸出，連接到所述次級(jí)線圈；和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有感應(yīng)輸入，并被配置為響應(yīng)來自所 述感應(yīng)輸入的感應(yīng)信號(hào)，控制所述開關(guān)的切換定時(shí)，以調(diào)節(jié)所述正激 轉(zhuǎn)換器的功率輸出；以及其中，連接所述感應(yīng)輸入以從正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)接收所述感應(yīng) 信號(hào)。
87. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述感應(yīng) 信號(hào)包括電壓感應(yīng)信號(hào)。
88. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述感應(yīng) 信號(hào)包括電流感應(yīng)信號(hào)。
89. 根據(jù)權(quán)利要求86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制 系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
90.根據(jù)權(quán)利要求86所述的正激功率轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制 系統(tǒng)被配置為調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流。
91. 一種用于正激功率轉(zhuǎn)換器的控制系統(tǒng)，所述功率轉(zhuǎn)換器包括輸入；變壓器，具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈；功率開關(guān)，被配置為從所述輸入切換功率到所述初級(jí)線圈上； 輸出，連接到所述次級(jí)線圈；控制系統(tǒng)，具有感應(yīng)輸入，以從所述正激轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)接收所 述感應(yīng)信號(hào)；以及其中所述控制系統(tǒng)被配置為響應(yīng)所述感應(yīng)信號(hào)，控制所述開關(guān)的 切換定時(shí)，以調(diào)節(jié)所述正激轉(zhuǎn)換器的功率輸出。
全文摘要
本發(fā)明一般地涉及正激功率轉(zhuǎn)換器，且更為具體的，涉及操作該轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)系統(tǒng)和方法，以及涉及實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)和方法的控制器。這里描述了非連續(xù)諧振正激轉(zhuǎn)換器(200)，包括控制器(210)，該控制器具有與可控開關(guān)(212)相連的輸出，并被配置為控制所述開關(guān)，使得轉(zhuǎn)換器的變壓器(206)的次級(jí)線圈(208)上的電壓波形具有第一部分以及實(shí)質(zhì)上諧振的第二部分，在所述第一部分期間，開關(guān)接通且電流流入轉(zhuǎn)換器的輸出節(jié)點(diǎn)，該輸出節(jié)點(diǎn)連接到輸出整流器(220)和平滑電容器(222)，在所述第二部分期間，開關(guān)和輸出整流器都斷開。在所述電壓波形的第二部分，幾乎沒有電流流入輸出節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/10GK101495934SQ200780027916
公開日2009年7月29日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者戴維·羅伯特·考爾森, 拉塞爾·賈奎斯 申請人:劍橋半導(dǎo)體有限公司