專利名稱：電源控制器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般設(shè)計電子學(xué)，并且更具體地，涉及形成半導(dǎo)體器件的 方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在過去，使用各種結(jié)構(gòu)來形成電源控制器，電源控制器通過控制 流過變壓器的初級側(cè)的電流而控制變壓器的次級側(cè)上的輸出電壓。在 一些情況中，使用光耦合器來感測輸出電壓的值，并且形成用于控制 通過初級側(cè)的電流的反饋信號。然而，這樣增加了系統(tǒng)的成本。在其 他情況中，變壓器包括輔助繞組，自變壓器的初級側(cè)感應(yīng)產(chǎn)生電壓進(jìn) 入該輔助繞組。輔助繞組上的信號用于控制連接至變壓器的初級側(cè)的
電源控制器。在2006年9月5日頒布給Reinhard等人的美國專利號 7,102,899中公開了一個這樣的控制電路。這些現(xiàn)有電路的一個問題在 于當(dāng)將輔助繞組用作控制信號時輸出電壓調(diào)節(jié)的精度。 一般，精度小 于大約10%。另一問題在于將次級繞組中電流的值限制至最大值。如 果不直接地連接至次級繞組，難以限制次級電流的值。
因此，期望具有一種降低系統(tǒng)成本的控制方法，其不使用光耦合 器來形成反饋信號，提高了精度，并且限制了次級電流的值。
圖l根據(jù)本發(fā)明示意性示出了電源系統(tǒng)的一部分的實施方式； 圖2為根據(jù)本發(fā)明圖示地示出圖1系統(tǒng)的一些信號的曲線圖； 圖3根據(jù)本發(fā)明示意性示出了另一電源系統(tǒng)的一部分的實施方
式；
圖4根據(jù)本發(fā)明示意性示出了再一電源系統(tǒng)的一部分的實施方式；以及
圖5根據(jù)本發(fā)明示意性示出了包括圖1的電源系統(tǒng)的一部分的半 導(dǎo)體器件的放大的平面視圖。
為了簡單明了的示意，圖中的元件不一定按照比例，并且在不同 的圖中相同的參考號代表相同的元件。此外，為了說明的簡要，省略 了眾所周知的步驟和元件的說明和細(xì)節(jié)。本文中使用的栽流電極是指 器件的元件，例如，MOS晶體管的源極或漏極、或雙極晶體管的發(fā) 射極或集電極、或二極管的正極或負(fù)極，其承栽通過器件的電流，控 制電極是指器件的元件，例如，MOS晶體管的柵極或者雙電極晶體 管的基極，其控制通過器件的電流。雖然本文中把器件解釋為確定的 N-溝道或P-溝道器件，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解根據(jù)本發(fā)明互 補器件也是可能的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，本文中的詞匯 "在...期間"、"在...的時候"、以及"當(dāng)...時"不是表示一旦開始操作馬 上就會出現(xiàn)反應(yīng)的準(zhǔn)確術(shù)語，而是可能會在被初始操作激起的反應(yīng)之 間有一些微小但合理的延遲，例如傳播延遲。詞匯的使用實質(zhì)上是指 元件的值具有期望非常接近于規(guī)定值或位置的參數(shù)。然而，正如本領(lǐng) 域所公知， 一直存在阻止值或位置如規(guī)定的精確的較小變化。在本領(lǐng) 域中確認(rèn)，達(dá)到大約10%的變化被認(rèn)為是自所描述的精確的理想值的 合理變化。
具體實施例方式
圖1示意性示出了以準(zhǔn)諧振回掃(quasi-resonant flyback)結(jié)構(gòu)連 接的電源系統(tǒng)10的一部分的實施方式的示意性形式。系統(tǒng)IO在功率 輸入ll和功率返回12之間接收功率例如DC電壓，并且形成用于各 種應(yīng)用的穩(wěn)定輸出電壓，以便例如給電池24充電。系統(tǒng)10的變壓器 17具有初級側(cè)電感器或繞組18、次級側(cè)電感器或繞組19以及輔助電 感器或輔助繞組21。次級繞組19用于在輸出13和輸出返回14之間 形成賴、定輸出電壓。負(fù)載電流或次級電流20流過繞組19。整流二極 管22和電容器23用于對由繞組19形成的電壓進(jìn)行整流并形成實質(zhì)上的DC輸出電壓。系統(tǒng)10的開關(guān)電源控制器40用于控制功率開關(guān) 36的接通或關(guān)閉，以調(diào)整輸出13和返回14之間的輸出電壓。連接電 流感測電阻器37以接收來自晶體管36的電流35，并在用于限制通過 電感器18的電流35值的節(jié)點38上形成電流控制(CC)信號。
晶體管36的接通或關(guān)閉在繞組21的端子27上引起輔助(AX)電 壓，并產(chǎn)生流過繞組21的輔助電流26。連接二極管28和電容器29 以接收AX電壓，并在功率端子30和返回12之間形成用于運行控制 器40的運行電壓。電阻器32和電容器33從端子27接收輔助(AX) 電壓，并在輸出34上形成去磁或Dmag(DM)信號。Dmag(DM)的值 和波形實質(zhì)上與橫跨繞組21兩端的電壓的值和波形相同，但在時間 上由電阻器32和電容器33的時間常數(shù)所延遲。
因為變壓器17的所有繞組磁性地耦合在一起，繞組19和21每 個都產(chǎn)生形狀上彼此相同的電壓，但是值與其各自的匝數(shù)成比例。所 以，對繞組21上的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)使得對繞組19上的電壓產(chǎn)生調(diào)節(jié)。 有效的輸出電壓等于繞組19上產(chǎn)生的電壓減去二極管22的前向電壓 降。因此，系統(tǒng)10將輸出電壓值調(diào)節(jié)至在目標(biāo)值附近的值的范圍內(nèi) 的目標(biāo)值。例如，目標(biāo)值可以為10伏特(10V)，而值的范圍可以是5 伏特附近加上或減去5%。
控制器40連接至系統(tǒng)10的初級側(cè)中，并且控制器40的電壓參 考初級側(cè)。為了判斷輸出電壓的值并調(diào)節(jié)輸出電壓，開關(guān)控制器40 配置成從輔助繞組21接收輔助(AX)電壓，并在節(jié)點81處產(chǎn)生偽電流 感測(PS)信號，其表示電流20的值和波形。偽電流感測(PS)信號用于 控制控制器40對輔助電壓值進(jìn)行采樣并判斷輸出電壓值的時間。此 外，輔助電壓的釆樣值用于形成幫助控制器40調(diào)節(jié)輸出電壓值的誤 差信號(ES)。誤差信號(ES)還用于形成偽電流感測(PS)信號。產(chǎn)生PS 信號允許控制器40調(diào)節(jié)輸出電壓，而不直接地連接至次級繞組19或 電參考于次級繞組19。
控制器40連接成通過電壓輸入41和電壓返回42從輸出30和返 回12接收功率。輸入41和返回42 —般分別連接至輸出30和返回12?？刂破?0還包括連接成接收輔助(AX)電壓的感測輸入43、連接至控 制晶體管36的輸出45、電流控制(CC)輸入46、 Dmag(DM)輸入44 和感測輸入47。輸入44 一般連接至Dmag(DM)輸出34，以接收DM 信號。輸入47連接成通過外部電阻器16接收AX電壓。
控制器40的開關(guān)控制部分50包括比較器51、開關(guān)控制鎖存器 54、緩沖驅(qū)動器61、磁滯比較器58和參考電壓發(fā)生器或參考或ref 59。 控制器40的信號處理部分包括輔助(AX)采樣電路66、偽信號發(fā)生器 電路65以及誤差放大器74，誤差放大器74除了包括包舍電阻器75 和電容器78的頻率補償器件之外還包括反饋和增益控制電阻器76和 77。電阻器75和電容器78形成了用于穩(wěn)定系統(tǒng)10的運行的電極。 參考發(fā)生器電路或ref 72為放大器74提供了參考電壓。AX采樣電 路66包括諸如晶體管68的采樣開關(guān)以及諸如電容器67的存儲元件。 偽信號發(fā)生器電路65包括諸如晶體管80的采樣開關(guān)、諸如電容器86 的第二存儲元件、衰減匹配電路82、負(fù)沿檢測器73、電流限制電路 126以及過零(zero crossing )檢測電路或過零檢測器或ZCD 87。 ZCD 87包括比較器88、參考發(fā)生器或ref 89、以及正沿檢測電路90。電 流限制電路126包括比較器128、參考發(fā)生器或ref 127、以及包括電 容器132和電阻器130和131的積分器。衰減匹配電路82包括由電 流鏡連接晶體管83和84形成的電流鏡。外部電流整形電阻器16輔 助電路82的運行。控制器40的單元例如開關(guān)控制部分50、放大器 74、 ZCD 87和電路65 —般連接成接收輸入41和返回42之間的運行 功率。
圖2為具有圖示地示出系統(tǒng)10中的一些信號的曲線圖的圖表。 橫坐標(biāo)表示時間，而縱坐標(biāo)表示所示信號的增加值。曲線91示出了 節(jié)點62上的開關(guān)控制(SC)信號。曲線92示出了通過次級繞組19的 電流20。曲線93示出了端子27上的AX電壓。曲線94示出了邊沿 檢測器73的輸出上的傳送(TR)信號。曲線95示出了節(jié)點81上的PS 信號，而曲線96示出了邊沿檢測器90的輸出上的采樣信號(SP)。該 說明參考圖1和圖2。運行時，因為次級電流20流過二極管22，通過二極管22的電 壓降使得輸出電壓依賴于電流20的值。因此，輔助電壓和DM信號 因為橫跨二極管22兩端的電壓值而不同于輸出電壓。對于大值的電 流20，橫跨二極管22兩端的電壓降也大，并且當(dāng)電流22的值降低時， 橫跨二極管22兩端的前向電壓降也降低。在二極管22中的電流20 實質(zhì)上達(dá)到零時，橫跨二極管22兩端的前向電壓降等于二極管22的 最小前向電壓，并且橫跨二極管22兩端的電壓變?yōu)閷嵸|(zhì)上恒定在二 極管22的最小前向電壓降。此時，AX電壓值表示輸出電壓加上橫跨 二極管22兩端的前向電壓降的恒定值。因此，AX電壓的值能夠用作 反饋信號以表示輸出電壓?？刂破?0使用采樣(SP)信號來采樣AX電 壓，并在電流26的值實質(zhì)上等于零時在電容器67上形成采樣信號。 因為AX電壓與橫跨繞組19兩端的電壓成比例，并且具有相同的波 形，在電流20實質(zhì)上等于零時，對AX電壓進(jìn)行采樣。采樣信號表 示輔助(AX)電壓的值，因而當(dāng)電流20的值實質(zhì)上等于零時其表示輸 出電壓。誤差放大器74利用來自電容器67的采樣值來形成誤差(ES) 信號，誤差信號表示輸出電壓值和輸出電壓期望值之間的差異。開關(guān) 控制器50利用ES信號來形成開關(guān)控制(SC)信號并控制晶體管36。 當(dāng)開關(guān)控制信號(SC)降低以禁止晶體管36時，偽信號發(fā)生器電路65 在電容器86上存儲誤差(ES)信號的值。衰減電路82以實質(zhì)上等于電 流20衰減速率的速率對電容器86放電，所以PS信號的值和波形與 電流20的值和波形成比例。電流限制電路126在節(jié)點133上形成信 號，其表示電流20的平均值，并響應(yīng)于電流20的值不小于期望值而 限制電流20的值。
當(dāng)開關(guān)控制(SC)信號為高以導(dǎo)通晶體管36時，電流35流過電感 器18。出于解釋的目的，假定之前電容器67存儲的值與AX電壓值 成比例。誤差放大器74接收存儲值并形成表示輸出電壓和輸出電壓 期望值之間差異的誤差(ES)信號。ES信號的值存儲在電容器78上。 控制器50將ES信號與CC信號進(jìn)行比較以判斷用于禁止晶體管36 的電流35的適當(dāng)值。此時，ES和CC信號的值交叉并且比較器51的輸出升高以復(fù)位鎖存器54。如曲線91的TO時刻所示，來自鎖存 器54的低電壓使得SC信號為低，以開始禁止晶體管36并抑制電流 35。如曲線92的TO時刻所示，電流35的變化使得電流20流過次級 繞組19，并使得電流26流過輔助繞組21。電流35的變化產(chǎn)生橫跨 繞組19兩端的次級電壓。二極管22和電容器23整流并過濾次級電 壓，以在輸出13和返回14之間形成輸出電壓。如曲線93所示，電 流35的變化還在端子27和返回12之間產(chǎn)生輔助(AX)電壓。二極管 28和電容器29整流并過濾輔助電壓以在輸出30上形成工作電壓。電 阻器32和電容器33接收輔助電壓，并在輸出34和返回12之間形成 Dmag(DM)信號。
輔助(AX)電壓還被施加通過電阻器16的電阻以及晶體管83的導(dǎo) 通電阻，這樣形成了流過晶體管83的電流。 一般，電阻器16的值遠(yuǎn) 大于晶體管83的導(dǎo)通電阻，使得電阻器16和輔助電壓的值決定流過 晶體管83的電流值。晶體管83和84以電流鏡像結(jié)構(gòu)連接，使得通 過晶體管84的電流85的值按照晶體管83和84之間的尺寸比與通過 晶體管83的電流值成比例。因此，通過晶體管84的電流85表示AX 電壓。電流85用于對電容器86上存儲的電壓放電。因為電流85表 示AX電壓，所以在節(jié)點81處形成的偽信號(PS)表示電流20的值和 波形。因為PS信號與電流20成比例，如曲線圖92和95的Tl時刻 所示，在電流20達(dá)到零的同時，偽(PS)信號實質(zhì)上達(dá)到零。當(dāng)PS信 號達(dá)到零時，過零檢測器87的輸出升高。邊沿檢測器90檢測來自比 較器88的上升沿，并形成窄帶脈沖，其導(dǎo)通晶體管68以在電容器67 上存儲反饋(FB)信號，反饋信號表示輔助(AX)電壓，因此，表示輸出 電壓。FB信號由通過電阻器15和25配置的分壓器形成。誤差放大 器74利用電容器67上的采樣信號來形成ES信號。來自邊沿檢測器 卯的脈沖剛好足夠?qū)挼貙?dǎo)通晶體管一段時間，從而足以將電容器68 充電至FB信號的值。
電流限制電路126形成表示電流20的平均值的信號，并響應(yīng)于 電流20的平均值大于期望值而減少晶體管36的導(dǎo)通時間。ref 127的輸出值代表期望值。電阻器130和131與電容器132—起積分PS信 號，以在節(jié)點133處形成表示電流20的平均值的積分信號。如果積 分信號的值小于ref 127的值，那么比較器128的輸出的值不影響來 自比較器51輸出的信號。如果積分信號大于ref 127的值，那么比較 器128的輸出升高并且將鎖存器54的復(fù)位輸入拉高。將比較器的輸 出拉高使得鎖存器54復(fù)位，并且縮短了晶體管36的導(dǎo)通時間，從而 降低了次級電流20的值。 一般，比較器128的輸出驅(qū)動器由于高側(cè) 晶體管而不是低側(cè)晶體管而具有開路漏極輸出(open drain output), 使得輸出僅僅可以將比較器51的輸出拉高而不是降低。
隨后，當(dāng)Dmag(DM)信號的值降低至比參考59的值小時，比較 器58的輸出升高以置位鎖存器54，并使得開關(guān)控制(SC)信號再次為 高。高的SC信號導(dǎo)通開關(guān)36并使得電流35再一次流過電感器18。 晶體管36保持導(dǎo)通，直到ES信號與再次置位鎖存器54的CS信號 的值相交。來自鎖存器54的低向信號(low going signal)使得邊沿檢測 器73形成短脈沖，其再次暫時地導(dǎo)通晶體管80以將存儲在電容器78 上的信號傳送至電容器86。
偽(PS)信號和電流20之間的關(guān)系如下列等式所示
I20=(I35peak)/Np)-(((VO+VF)/LS)*Toff)
其中，
120-電流20的值；
I35peak——電流35的峰值；
Np=N20/N18——繞組20與繞組18的匝數(shù)比；
VO——輸出電壓的值；
VF——^黃跨二極管22兩端的前向電壓；
LS-繞組19的感應(yīng)系數(shù)；以及
Toff——電流變?yōu)榱闼蟮臅r間。
當(dāng)晶體管36由控制器40關(guān)斷時，輸入46上電流控制(CS)信號 的值和誤差信號(ES)的值等于如下所示 Ves=Vcc=R37*I35neak其中，
Ves——誤差信號ES的值；
Vcc——輸入46上的電流控制信號CC的值；以及 R37——電阻器37的值。
解出I35的Ves方程，并將其帶入I20的方程，得到
I20=((Ves/(R37*Np))-(((VO+VF)/LS)*Toff)
當(dāng)晶體管36關(guān)斷時，如TO時刻所示，AX電壓增加到峰值。在 TO時刻，如曲線93所示，橫跨二極管22兩端的電壓等于最大值。 當(dāng)電流20降低時，橫跨二極管22兩端的電壓減小。AX電壓不具有 由二極管22引起的變化，所以AX電壓開始處于比通過電感器19的 電壓更大的值。因為電流85由AX電壓形成，存儲在電容器86上的 電壓開始根據(jù)以下等式衰減
PS=Ves-(I85/C86)*T 電流85可以表達(dá)為
185 = Vax/R16*SR83 并且Vax可以表示為 Vax = (N2)(VO+VF) 其中，
PS——PS信號的值；
185——通過晶體管84的電流85的值；
C86——電容器86的值；
T——對電容器C86放電的時間；
Vax——端子27上的AX電壓的值；
SR83——晶體管83和84之間的尺寸比；以及
N2-繞組19和21之間的壓數(shù)比(N19/N21)。
將Vax的等式帶入185的等式并且將185的等式帶入PS的等式 中，得到
PS 二 Ves-((N2(VO+VF))/(R16*C86)).
解出PS的以上方程和119的方程的公共項Ves，并使得方程彼此相等，得到
((R37*Np)/(R16*C86))=(l/L19)
針對被選為用于控制PS信號的外部元素，解上式，得到 R16*C86 = R37*Np*L19
一般，難以選擇匝數(shù)比的值和變壓器17的感應(yīng)系數(shù)。因此，可 以選擇電容器86的值和電阻器16和37的值以便為PS信號提供期望 的行為。在優(yōu)選實施方式中，控制器40形成在半導(dǎo)體管芯上，并且 電容器86形成在相同的半導(dǎo)體管芯上。在該優(yōu)選實施方式中，電阻 器16和37的值可以選擇成使得上述方程平衡，并控制系統(tǒng)10的運 行以使得PS信號的值和波形實質(zhì)上與電流20的值和波形成比例。這 祥《吏得控制器40在電流20實質(zhì)過零處1吏用輸出電壓的值，以調(diào)節(jié)輸 出電壓的值。
電阻器15的第一端子一般連接至繞組21的端子27和電阻器16 的第一端子。電阻器16的第二端子連接至輸入47。輸入47—般連接 至晶體管83的漏極和柵極以及晶體管84的柵極。晶體管83的源極 一般連接至晶體管84的源極和返回42。晶體管84的漏極一般連接至 節(jié)點81、比較器88的反向輸入、電阻器131的第一端子、電容器86 的第一端子和晶體管80的源極。電容器86的第二端子連接至返回42。 電阻器131的第二端子一般連接至電阻器130的第一端子、電容器132 的第一端子以及比較器128的反向輸入。電阻器130的第二端子一般 連接至電容器132的第二端子并連接至返回42。比較器128的非反向 輸入連接至ref 127的輸出。比較器128的輸出連接至比較器51的輸 出。晶體管80的漏極一般連接至節(jié)點79、比較器51的非反向輸入、 電容器78的第一端子和電阻器75的第一端子。電容器78的第二端 子連接至返回42。電阻器75的第二端子一般連接至放大器74的輸出 和電阻器76的第一端子。電阻器76的第二端子一般連接至電阻器77 的第一端子和放大器74的反向輸入。放大器74的非反向輸入連接至 ref 72的輸出。電阻器77的第二端子一般連接至電容器67的第一端 子和晶體管68的源極。電容器67的第二端子連接至返回42。晶體管68的漏極連接至輸入43。晶體管68的柵極連接至邊沿檢測器90的 輸出。邊沿檢測器卯的輸入連接至比較器88的輸出。比較器88的 非反向輸入連接至ref 89的輸出。晶體管80的柵極連接至邊沿檢測 器73的輸出，邊沿檢測器73的輸入一般連接至鎖存器54的Q輸出 和緩沖器61的輸入。緩沖器61的輸出連接至輸出45。鎖存器54的 置位輸入連接至比較器58的輸出。比較器58的反向輸入連接至輸入 46,而比較器58的非反向輸入連接至ref59的輸出。鎖存器54的復(fù) 位輸入連接至比較器51的輸出。比較器51的反向輸入連接至輸入46。 控制器40的輸入43 —般連接至電阻器15的第一端子和電阻器25的 第一端子。電阻器25的第二端子連接至返回12。電阻器15的第二端 子連接至繞組21的端子27。
圖3示意性示出了以準(zhǔn)諧振回掃結(jié)構(gòu)連接的電源系統(tǒng)115的一部 分的實施方式的示意性結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)115以不連續(xù)^^式運行。系統(tǒng)115 為圖1和圖2的說明中所述的系統(tǒng)10的可選實施方式。系統(tǒng)115類 似于系統(tǒng)IO，但是具有反饋網(wǎng)絡(luò)，并且包括作為圖1和圖2的說明中 所述的控制器40的可選實施方式的控制器116。反饋網(wǎng)絡(luò)包括電阻器 120和121、齊納二極管119和光耦合器122，光耦合器122具有光發(fā) 射器123和諸如光子晶體管124的光檢測器。反饋(FB)網(wǎng)絡(luò)形成表示 輸出電壓值的反饋(FB)信號。其他公知的反饋網(wǎng)絡(luò)可以用來代替圖3 中所示的反饋網(wǎng)絡(luò)。控制器116在FB輸入49上接收FB信號?？刂?器116包括與圖1和圖2的說明中所述的電路65類似的偽信號發(fā)生 器電路125，但是電路125不包括ZCD87。此外，控制器116不包括 采樣電路66和誤差放大器74。
不是利用來自放大器74的誤差(ES)信號來形成PS信號，控制器 116利用在輸入49上接收的FB信號?？刂破?16將反饋(FB)信號值 存儲在電容器78上。當(dāng)開關(guān)控制信號(SC)降低以禁止晶體管36時， 偽信號發(fā)生器電路125將FB信號存儲值從電容器78傳送至電容器 86。衰減匹配電路82以實質(zhì)上等于電流20衰減速率的速率對電容器 86 -l電，所以PS信號的值和波形與電流20的值和波形成比例。如上在圖1和圖2中對于電路125所描述一樣，電路126利用PS信號 來限制電流20的值。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，如果電流20的值超過期望值， 只要積分器電路積分PS信號的值并使得晶體管36的導(dǎo)通時間降低， 積分器電路125就可以具有各種實施方式。例如，比較器128和ref 127 可以由發(fā)射極連接至返回42的雙極晶體管所代替。基極可以連接至 節(jié)點133或者通過另一電阻器連接至節(jié)點133。
圖4示意性示出了是圖3的說明中所解釋的系統(tǒng)115的可選實施 方式的電源系統(tǒng)100的一部分的實施方式的示意性結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)100類 似于系統(tǒng)115，只是系統(tǒng)100配置成用電流控制以固定頻率和連續(xù)傳 導(dǎo)沖莫式運^亍。系統(tǒng)100包括電源控制器101，電源控制器101為在圖 3的說明中解釋的控制器116的可選實施方式?？刂破?01類似于控 制器116,只是控制器101包括偽信號電路102和開關(guān)控制部件109， 偽信號電路102是電路125的可選實施方式。開關(guān)控制部分109類似 于部分50，只是部分109包括固定頻率振蕩器107并且不使用比較器 58、 ref59和輸入44。電路102類似于電路125,只是電路102包括 負(fù)沿檢測器103和諸如晶體管104的開關(guān)。當(dāng)SC信號升高時，負(fù)沿 檢測器103形成短脈沖，這樣導(dǎo)通晶體管104—段時間，在這段時間 內(nèi)足以對電容器86放電。這允許系統(tǒng)100以連續(xù)傳導(dǎo)模式運行，而 不是如系統(tǒng)115所使用的不連續(xù)傳導(dǎo)模式。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，通過選擇變壓器17的感應(yīng)系數(shù)值 以提供這樣的運行，該系統(tǒng)IOO還可以以不連續(xù)傳導(dǎo)才莫式運行。
圖5示意性示出了形成在半導(dǎo)體管芯111上的半導(dǎo)體器件或集成 電路110的實施方式的一部分的放大的平面視圖?？刂破?0或者可 選的控制器116形成在管芯111上。管芯lll還可以包括出于簡化附 圖的目的而未在圖5中示出的其他電路?？刂破?0和器件或集成電
管芯111上。
鑒于上述內(nèi)容，顯然，公開了一種新穎的器件和方法。包括在其中的其他特征在于形成了一種控制器，以便在次級電流的大致過零處
利用AX電壓的值，從而形成用于調(diào)整輸出電壓的反饋信號。反饋信
號的值還用于形成用于判斷次級電流過零的偽信號。該偽信號的使用
提供了對于次級電壓的精確判斷。利用在過零處的輔助電壓去除了次
級側(cè)整流二極管的影響并提高了調(diào)節(jié)的精度。
盡管利用具體的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明的主旨，但是顯然對 于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很多可選項和變化將是明顯的。例如，
偽信號發(fā)生器電路65可以具有各種其他的實施方式，例如模擬-數(shù)字 轉(zhuǎn)換器。此外，存儲器件例如電容器86可以作為數(shù)字存儲元件來實 施。另外，為了清楚地描述，在全文中使用詞語"連接(connect)"， 但是，其意味著與詞語"耦合(couple)"具有相同的意思。因此，應(yīng) 該將"連接"解釋為包括直接連接或間接連接。
權(quán)利要求
1.一種電池充電器，其包括開關(guān)控制器，其配置成形成適于控制功率開關(guān)的開關(guān)控制信號，以控制通過變壓器的初級電感器的電流；偽發(fā)生器電路，其配置成從所述變壓器的輔助繞組接收輔助電壓，并產(chǎn)生表示通過所述變壓器的次級繞組的電流的電流感測信號；以及電流限制電路，其配置成接收所述電流感測信號，并響應(yīng)于所述電流感測信號的第一值而終止所述開關(guān)的導(dǎo)通周期。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其中，所述開關(guān)控制 器和所述輔助電壓具有共同的參考。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其還包括采樣電路， 所述采樣電路配置成在所述電流感測信號的實質(zhì)上過零處對所述輔 助電壓進(jìn)行采樣，并響應(yīng)于所述電流感測信號形成采樣信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池充電器，其還包括誤差放大器， 所述誤差放大器耦合成接收所述采樣信號并形成誤差信號，其中，所 述開關(guān)控制器利用所述誤差信號來形成所述開關(guān)控制信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池充電器，其中，所述偽發(fā)生器電 路耦合成接收所述誤差信號并存儲表示所述誤差信號的第一信號，并 且配置成以代表通過所述次級繞組的所述電流的衰減速率的第一速 率衰減所述第一信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其中，所述偽發(fā)生器 電路以代表通過所述次級繞組的所述電流的衰減速率的速率衰減所 述電流感測信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池充電器，其中，所述偽發(fā)生器 電路將代表所述輸出電壓的反饋信號存儲在第一存儲電容器上，將第 二電容器充電至表示存儲在所述第一電容器上的所述誤差信號的值， 并且以代表通過所述次級繞組的所述電流的衰減速率的第一速率對所述第二電容器放電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池充電器，其還包括采樣電路， 所述采樣電路配置成形成表示來自誤差放大器的誤差信號的第一存 儲信號，對所述第一存儲信號采樣并形成代表所述第一存儲信號的第 二存儲信號，以及以代表通過所述次級繞組的所述電流的衰減速率的 速率衰減所述第二存儲信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電器，其中，所述電流限制電 路包括積分器，所述積分器可操作地耦合成對所述電流感測信號積 分，并響應(yīng)于所述第一值終止所述開關(guān)控制信號的導(dǎo)通周期。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池充電器，其還包括比較器，所 述比較器配置成將所述電流感測信號的所述積分的結(jié)果與參考值進(jìn) 行比較。
11. 一種形成電源控制器的方法，其包括以下步驟 配置開關(guān)控制器以形成適于控制功率開關(guān)的開關(guān)控制信號，從而 控制通過變壓器的初級電感器的電流，以調(diào)節(jié)所述變壓器的次級繞組 上的輸出電壓；配置所述電源控制器以接收代表來自所述變壓器的輔助繞組的 輔助電壓的感測信號，并形成代表通過所述次級繞組的電流的電流感 測信號；以及配置電流限制電路以接收所述電流感測信號并響應(yīng)于所述電流 感測信號的第 一值而使得所述功率開關(guān)被禁止。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，配置電源控制器以形 成電流感測信號的步驟包括配置所述電源控制器以存儲來自誤差放 大器的誤差信號從而形成存儲值，并以代表通過所述次級繞組的所述 電流的衰減速率的速率衰減所述存儲值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，配置電流限制電路以 接收電流感測信號的步驟包括可操作地耦合所述電流感測信號以形 成所述電流感測信號的平均值，并將所述平均值與參考值進(jìn)行比較。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包括配置所述電源控制器以接收代表所述輸出電壓的反饋信號，并使用所迷反饋信號形成 所述電流感測信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，配置電流限制電路以 接收電流感測信號的步驟包括可操作地耦合所述電流感測信號以形 成所述電流感測信號的平均值，并將所述平均值與參考值進(jìn)行比較。
16. —種形成電源控制器的方法，其包括以下步驟 配置開關(guān)控制器以形成適于控制功率開關(guān)的開關(guān)控制信號，從而控制通過變壓器的初級電感器的電流以調(diào)節(jié)所述變壓器的次級繞組 上的輸出電壓；配置所述電源控制器以利用來自所述變壓器的輔助繞組的輔助 電壓來形成具有實質(zhì)上與通過所述次鈒繞組的電流的過零相同的過 零的電流感測信號；以及配置所述電源控制器以利用所述電流感測信號來將通過所述次 級繞組的所述電流的值限制為不大于第一值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，配置電源控制器以利 用輔助電壓的步驟包括將所述開關(guān)控制器配置成參考所述輔助繞組所參考的公共電壓。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括以下步驟配置誤 差放大器以使用來自所述輔助繞組的所述輔助電壓來形成代表所述 輸出電壓與所述輸出電壓的期望值的差異的誤差信號，并配置所述電 源控制器以使用所述誤差信號來形成所述電流感測信號。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括以下步驟配置所 述電源控制器以接收代表所述輸出電壓的反饋信號，以及配置所述電 源控制器以利用所述反饋信號來形成所述電流感測信號。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，配置電源控制器以利 用電流感測信號的步驟包括可操作地耦合電流限制電路以接收所述 電流感測信號，形成代表所述電流感測信號的平均值的信號，以及將 所述平均值與代表所述第一值的信號進(jìn)行比較。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源控制器及其方法。在一個實施方式中，開關(guān)控制器利用變壓器的輔助繞組電壓來形成代表通過變壓器的次級繞組的電流的信號。控制器配置成將通過次級繞組的電流限制到最大值。
文檔編號H02M3/335GK101617462SQ200780051811
公開日2009年12月30日 申請日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者F·萊爾米特 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司