專利名稱：帶有輸入電壓補(bǔ)償電路的電源控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電源，更具體而言，涉及具有大于輸入電壓的輸出電壓的電源。
背景技術(shù)：
在設(shè)計(jì)電子設(shè)備時，管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)設(shè)置了許多應(yīng)該滿足的規(guī)格或者標(biāo)準(zhǔn)。電插座 提供具有符合電氣設(shè)備的幅度、頻率和諧波含量的各種標(biāo)準(zhǔn)的波形的交流電壓。然而，從插 座引出的電流則由接收該交流電壓的電氣設(shè)備的特性確定。管理機(jī)構(gòu)為可從交流電插座中 引出的電流的具體特性設(shè)置了許多標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個標(biāo)準(zhǔn)可對交流電流的特定頻率成分的 幅度設(shè)置限制。在另一例中，一個標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)插座提供的功率量來限制電流的均方根(rms) 值。一個標(biāo)準(zhǔn)限制電子設(shè)備應(yīng)包含的功率因數(shù)校正(PFC)，例如國際電工委員會(IEC)標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-2-2。功率因數(shù)對于功率分配系統(tǒng)尤其重要。當(dāng)電子設(shè)備(例如，電源)具有小 于單位功率因數(shù)的功率因數(shù)時，供電部門將需要向該電氣設(shè)備提供更多的電流一相比于 具有單位功率因數(shù)的電氣設(shè)備而言。通過采用PFC，供電部門可不再需要額外的電容來輸送 電流。功率因數(shù)是一個周期中的平均功率與均方根(rms)電壓和均方根電流的乘積的 比率。功率因數(shù)具有的值在零至理想情況下的單位功率因數(shù)值1之間。一般，為實(shí)現(xiàn)單位 功率因數(shù)，PFC電路將輸入電流波形整形為接近于輸入電壓波形?？赡軙褂肞FC電路的電氣設(shè)備的一個實(shí)施例是開關(guān)式電源。在一個一般的開關(guān) 式電源中，電源從普通電插座接收一個輸入。電源中的開關(guān)通過一個控制電路被接通和切 斷，以提供一個經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出。由于接收交流電壓的電源決定交流電流的特性，所以電源經(jīng) 常在它們的輸入端使用有源電路以保持高功率因數(shù)。傳統(tǒng)的功率因數(shù)校正的電源可有兩級 設(shè)計(jì)。第一級是試圖對輸入電流波形進(jìn)行整形以實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的PFC電路。第二級是 提供一個經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出的開關(guān)式電源。通常，增壓轉(zhuǎn)換器(st印-up converter)可被用作PFC電路。特別地，升壓型功率 轉(zhuǎn)換器(boost power converter)可被用作PFC電路。但是，升壓轉(zhuǎn)換器一般具有一個與供 電部門傳輸?shù)碾妷褐禑o關(guān)一或者換言之與線路輸入電壓無關(guān)一的固定輸出電壓。通常， 不同的國家對所傳輸?shù)慕涣麟妷旱牧烤哂胁煌瑯?biāo)準(zhǔn)。該交流線電壓可從AC 85V變化為AC 265V，并且用于PFC的一般增壓轉(zhuǎn)換器具有的輸出在DC 380V-DC 400V之間。但是，對于具 有較低的交流線電壓的國家，期望的是PFC電路提供小于DC 380V至DC 400V的輸出電壓。


參考下列附圖描述本發(fā)明的非限制性和非窮舉性的實(shí)施方案，其中在各副圖中的 相同參考數(shù)字指示相同部分，除非另有說明。圖1是一個示意圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的電源。圖2是一個示意圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的圖1中的電源的控制 器。
圖3A是一個曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的圖2中的控制器的一 個示例性補(bǔ)償電流關(guān)系。圖3B是一個曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的具有圖3A的示例性 補(bǔ)償電流關(guān)系的電源的一個示例性輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。圖3C是一個曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的圖2中的控制器的另 一示例性補(bǔ)償電流關(guān)系。圖3D是一個曲線圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的圖2中的控制器的又 一示例性補(bǔ)償電流關(guān)系。
具體實(shí)施例方式在下面的說明中，列出了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但是，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明了的是，具體細(xì)節(jié)不需要被用來實(shí)踐本發(fā)明。在另一些情況下，為了 避免模糊本發(fā)明，公知的材料或者方法未被詳細(xì)描述。貫穿本說明書引用的“一個實(shí)施方案”、“一實(shí)施方案”、“一個實(shí)施例”或者“一實(shí)施 例”意味著相關(guān)于該實(shí)施方案或者實(shí)施例所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在本發(fā)明 的至少一個實(shí)施方案中。因此，在貫穿本說明書的各種位置出現(xiàn)的措詞“在一個實(shí)施方案 中”、“在一實(shí)施方案中”、“一個實(shí)施例”或者“一實(shí)施例”未必全部指的是相同的實(shí)施方案或 者實(shí)施例。此外，所述具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以通過任何合適的組合和/或子組合被合 并在一個或多個實(shí)施方案或者實(shí)施例中。另外，應(yīng)理解，隨此提供的附圖用于向本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員進(jìn)行解釋的目的，并且所述附圖未必按比例繪制。通常，升壓轉(zhuǎn)換器可被用作PFC電路。但是，應(yīng)理解，其他增壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也 可用于本發(fā)明的實(shí)施方案。特別地，提供大于輸入電壓的輸出電壓的增壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 可供本發(fā)明的實(shí)施方案使用。增壓轉(zhuǎn)換器，例如升壓轉(zhuǎn)換器，傳統(tǒng)上提供一個與功率分配系 統(tǒng)所傳輸?shù)碾妷褐禑o關(guān)一或者換言之與交流輸入線電壓無關(guān)一的固定輸出電壓。然而， 通過使用一種輸出電壓隨著該升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓而變化的升壓轉(zhuǎn)換器，可獲得一些如 下益處，例如減小的升壓電感器尺寸和較低的開關(guān)損耗。或者換句話說，該升壓轉(zhuǎn)換器的輸 出電壓跟隨峰值交流輸入線電壓的變化而變化。這種轉(zhuǎn)換器通常被稱為升壓跟隨器(boost follower)0升壓跟隨器一般包括一個由控制器控制以在接通狀態(tài)和切斷狀態(tài)之間切換的功 率開關(guān)。通常，被認(rèn)為是“接通”的開關(guān)也被認(rèn)為是閉合的，并且所述開關(guān)能夠傳導(dǎo)電流。 “切斷”的開關(guān)也被認(rèn)為是斷開的，并且基本上不能傳導(dǎo)電流。所述控制器可接收與升壓跟 隨器的狀態(tài)有關(guān)的各種輸入，例如與升壓跟隨器提供的輸出電壓、升壓跟隨器的輸入電壓， 或者在輸出電壓和輸入電壓之間的期望比率有關(guān)的信息。升壓跟隨器的常用控制器一般包 括用于上述各種輸入的單獨(dú)的端子。特別地，常用控制器包括用于與所述輸出電壓有關(guān)的 反饋的一個端子，以及用于輸出電壓和輸入電壓之間的期望比率的另一單獨(dú)的端子。通常，不同的國家對于傳輸?shù)慕涣麟妷旱牧烤哂胁煌臉?biāo)準(zhǔn)。功率線電壓可從AC 85V變化至AC 265V。如上所述，通過使用其輸出電壓隨輸入電壓而變化的升壓轉(zhuǎn)換器(這 里也被稱為升壓跟隨器)而非具有固定輸出電壓的升壓轉(zhuǎn)換器，可以獲得一些益處。用于 PFC的一般升壓轉(zhuǎn)換器可具有380V-400V之間的輸出。然而，當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓小于
6或者等于升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的兩倍時，升壓轉(zhuǎn)換器更有效率。對于具有較低功率要求 的國家，例如日本或者美國(分別具有AC峰值140V和AC峰值160V的交流輸入)，期望的 是將輸出電壓升壓(或者換言之，增加)至小于DC 380V-400V。在一個實(shí)施例中，期望的 是提供大致上兩倍于輸入電壓的輸出電壓。為了使具有不同功率要求的國家將升壓跟隨 器用作PFC電路，對于每一個國家將設(shè)計(jì)一種單獨(dú)的PFC電路，因?yàn)樵谳敵鲭妷汉洼斎腚妷?之間的期望比率是固定的。但是，通常不期望的是為具有不同要求的每一國家設(shè)計(jì)一個單 獨(dú)的PFC電路。本發(fā)明的實(shí)施方案包括一種如下的升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述升壓轉(zhuǎn)換器 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在輸出電壓和輸入電壓之間具有一個可調(diào)整的期望的比率，或者如此處所討論的 增壓比率或者輸入-輸出轉(zhuǎn)換比率。另外，根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施方案的升壓轉(zhuǎn)換器的控 制器也可有利地使用單一端子，既用來接收反饋，也用來設(shè)置在輸出電壓和輸入電壓之間 的期望比率。首先參考圖1，其示出電源100的示意圖，該電源包括交流輸入電壓Vac 102、橋式 整流器104、已整流電壓Vkect 106、電感器Ll 108、開關(guān)Sl 110、輸出二極管Dl 112、輸出電 容器Cl 114、輸出電壓Vq 116、反饋電路(也就是，電阻器Rl 118、節(jié)點(diǎn)A 119和電阻器R2 120)、檢測輸出電壓Vqsense 121、輸入信號122、控制器124、電阻器R 3126、節(jié)點(diǎn)B 127、電容 器C2128、輸入電壓檢測信號Uinsense 130、驅(qū)動信號132和輸入返回134。圖1是具有可調(diào) 整的增壓比率的電源100的一個實(shí)施例。在圖1中示出的示例性電源100是具有升壓跟隨 器性能的升壓轉(zhuǎn)換器；但是應(yīng)理解，其他轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也可用于本發(fā)明的一些實(shí)施方案。電源100從一個未調(diào)整的輸入電壓提供輸出電壓Vtj 116。在一個實(shí)施方案中，輸 入電壓是一個交流輸入電壓Vac 102。在另一實(shí)施方案中，輸入電壓是一個已整流的交流輸 入電壓，例如已整流電壓VKEeT106。如所示出的，橋式整流器104接收交流輸入電壓VAe 102 并產(chǎn)生一個已整流電壓Vkect 106。橋式整流器104進(jìn)一步連接至一升壓跟隨器，所述升壓 跟隨器包括一個諸如電感器L1108的能量傳遞元件、開關(guān)Sl 110、連接至電感器Ll 108的 輸出二極管112、輸出電容器Cl 114和控制器124。電感器Ll 108連接至橋式整流器104 的輸出和輸出二極管Dl 112。開關(guān)Sl 110的一端還連接在電感器Ll 108和輸出二極管 112之間，開關(guān)Sl 110的另一端連接至輸入返回134。在一個實(shí)施方案中，開關(guān)Sl 110可 以是晶體管例如金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在另一實(shí)施方案中，控制 器124可被實(shí)施為單片式集成電路，或者用分立的電器部件來實(shí)施控制器或者用分立的和 集成的部件的組合來實(shí)施控制器。控制器124和開關(guān)110可形成集成電路的一部分，所述 集成電路可以被制造為混合集成電路，或者被制造為單片式集成電路。輸入返回134提供具有最低電勢的點(diǎn)，或者換句話說，電源100的相對于輸入而言 電壓最低的點(diǎn)。輸出二極管Dl 112進(jìn)一步連接至輸出電容器Cl 114和功率轉(zhuǎn)換器的輸出。 電阻器Rl 118和R2 120形成了一個反饋回路，并且所述電阻器Rl和R2連接在電容器Cl 114以及功率轉(zhuǎn)換器的輸出的兩端上。電阻器Rl 118的一端連接至輸出二極管Dl 112，而 電阻器Rl 118的另一端連接至電阻器R2 120的一端。電阻器R2 120的另一端接下來連 接至輸入返回134。電阻器Rl 118和R2 120在節(jié)點(diǎn)A 119處連接在一起。在示出的實(shí)施 方案中，節(jié)點(diǎn)A 119是控制器124外部的一個節(jié)點(diǎn)。在電阻器R2 120上且在節(jié)點(diǎn)A 119處 的電壓被稱為檢測輸出電壓Vcbense 121?？刂破?24包括用于接收和提供各種信號的多個端子。在一個端子處，控制器124連接在電阻器Rl 118和R2 120之間的節(jié)點(diǎn)A 119處，并且接收輸入信號122。在另一端子 處，控制器124也連接在電阻器R3 126和電容器C2 128之間的節(jié)點(diǎn)B 127處，并且接收輸 入電壓檢測信號UinsenseI30。電阻器R3126的一端連接至電感器Ll 108，電阻器R3 126的 另一端連接至電容器C2 128的一端。電容器C2 128的另一端接下來連接至輸入返回134。 控制器124進(jìn)一步向開關(guān)Sl 110提供驅(qū)動信號132以控制開關(guān)Sl 110的閉合和斷開。在操作中，電源100從一個未調(diào)整的輸入電壓，例如交流輸入電壓VAe 102，來提供 輸出電壓I 116。所述交流輸入電壓Vac 102由橋式整流器接收，且產(chǎn)生已整流的電壓Vkect 106。電源100使用能量傳遞元件一其包括電感器Ll 108、開關(guān)Sl 110、輸出二極管Dl 112、輸出電容器Cl 114和控制器124，以在電源的輸出端產(chǎn)生一個直流輸出電壓Vtj 116。 電阻器Rl 118和R2 120連接在一起作為輸出電壓Vq 116的電壓分壓器。輸出電壓Vq 116 被檢測和被調(diào)整。在一些實(shí)施方案中，輸入信號122是代表輸出電壓Vtj 116的一個反饋信 號。應(yīng)理解，輸入信號122可以是電壓信號或者電流信號。因?yàn)殡娮杵鱎l 118和R2 120 形成了輸出電壓I 116的一個電壓分壓器，在一些實(shí)施方案中，輸入信號122是輸出電壓 V0 116的一個分壓值，其中所述分壓值基于電阻器Rl 118和R2 120之間的比率?？刂破?124使用由輸入信號122提供的輸出電壓Vq 116的分壓值，以將輸出電壓Vq 116調(diào)整至一 個期望值。在一些實(shí)施方案中，輸入信號122是檢測輸出電SVcbense 121，并且該輸入信號 包括輸出電壓I 116的分壓值。如將進(jìn)一步解釋的，控制器124還使用輸入電壓檢測信號 Uinsense 130，以將輸出電壓Vq 116調(diào)整至一個期望值。另外，如進(jìn)一步將解釋的，電阻器Rl 118和R2 120的值還可被用來設(shè)置電源的 輸入電壓和輸出電壓Vq 116之間的比率，所述比率也被稱為增壓比率或者是電源100的輸 入-輸出轉(zhuǎn)換比率。在一些實(shí)施方案中，電阻器Rl 118和R2 120可設(shè)置電源的峰值輸入 電壓和輸出電壓I 116之間的比率，以使輸出電壓Vtj大于峰值輸入電壓。在其他一些實(shí)施 方案中，電阻器Rl 118和R2 120也可設(shè)置電源的平均輸入電壓和輸出電壓Vq 116之間的 比率，以使輸出電壓V。大于平均輸入電壓。通過改變Rl 118和R2 120的值，可以調(diào)整電 源100的增壓比率。在另一些實(shí)施方案中，峰值輸入電壓可以是已整流電壓Vkect 106的峰 值?？刂破?24也接收代表電源100的輸入電壓的輸入電壓檢測信號Uinsense 130。在一些 實(shí)施方案中，由輸入電壓檢測信號Uinsense130提供的輸入電壓是已整流電壓Vkect 106的峰 值。在另一些實(shí)施方案中，由輸入電壓檢測信號Uinsense 130提供的輸入電壓是已整流電壓 Veect 106的平均值。電阻器R3 126和電容器C2 128被用來檢測輸入電壓，并且將輸入電 壓檢測信號Uinsense 130提供給控制器。應(yīng)理解，輸入電壓檢測信號Uinsense 130可以是電壓 信號或者是電流信號。如上所述，電阻器R3 126和電容器C2 128檢測輸入電壓，并將輸入電壓檢測信號 Uinsense 130提供給控制器。在一個實(shí)施方案中，輸入電壓檢測信號Uinsense 130是電流信號， 并且在接收輸入電壓檢測信號Uinsense 130的控制器124的端子處的電壓是固定的。換句話 說，節(jié)點(diǎn)B 127處的電壓是固定的。從而，通過電阻器R3 126的電流與已整流電壓Vkect 106 成比例，并且電阻器C2 128被用作噪聲濾波器。利用輸入電壓檢測信號Uinsense 130和電阻值Rl 118和R2 120的值，控制器124 確定用來調(diào)整輸出電壓I 116的期望值。另外，控制器124可響應(yīng)于由輸入電壓檢測信號 Uinsense 130所提供的線輸入電壓值來修正檢測到的輸出電壓Vqsense 121的電壓。控制器124響應(yīng)于各種系統(tǒng)輸入而輸出一驅(qū)動信號132以操作開關(guān)Sl 110，以此來基本調(diào)整輸出電壓 V0 116。使用電阻器Rl 118和R2 120連同控制器124，電源100的輸出在一個閉合回路中 被調(diào)整。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，電阻器Rl 118和R2 120連同控制器124，允許控制 器124使用單一端子而非傳統(tǒng)控制器的兩個或更多個單獨(dú)的端子用于反饋和用于設(shè)置期 望的增壓比率。接下來參考圖2，其示出了電源100的控制器124的一個示意圖，該控制器包括已 整流電壓Vkect 106、電感器Ll 108、開關(guān)Sl 110、輸出二極管Dl 112、輸出電容器Cl 114、 輸出電壓Vq 116、反饋電路(也就是，電阻器Rl 118、節(jié)點(diǎn)A 119和電阻器R2 120)、輸入 信號122、控制器124、電阻器R3 126、節(jié)點(diǎn)B 127、電容器C2 128、輸入電壓檢測信號Uinsense 130、驅(qū)動信號132、輸入返回134、驅(qū)動信號發(fā)生器214 (也就是，放大器202、參考電壓Vkef 204和邏輯塊210)、補(bǔ)償電路216(也就是，峰值檢波器206、產(chǎn)生補(bǔ)償電流Iqs的電流源208) 和節(jié)點(diǎn)C 212?？刂破?24、已整流電壓Vkect 106、電感器Ll 108、開關(guān)Sl 110、輸出二極管Dl 112、輸出電容器Cl 114、輸出電壓Vq 116、電阻器Rl 118、電阻器R2 120、輸入信號122、控 制器124、電阻器R3 126、電容器C2 128、輸入電壓檢測信號Uinsense 130、驅(qū)動信號132和輸 入返回134如與上面圍繞圖1所討論的相同的方式進(jìn)行連接和發(fā)揮作用。另外，控制器124 進(jìn)一步包括放大器202、參考電壓Vkef 204、峰值檢波器206、電流源208 (其產(chǎn)生補(bǔ)償電流 Ios)和邏輯塊210?？刂破?24如上所述接收輸入信號122和輸入電壓檢測信號Uinsense130。 在一個實(shí)施方案中，輸入信號122可向控制器124提供反饋信號，以將電源100的輸出電壓 V0 116調(diào)整至一個期望值。但是，應(yīng)理解，控制器124也可調(diào)整電源100的輸出電流或者輸 出電流和輸出電壓1116的組合。放大器202連接至接收輸入信號122的控制器124的端 子，并且還連接至參考電壓Vkef 204。在一個實(shí)施方案中，放大器202的非反向輸入端連接 至節(jié)點(diǎn)A 119，并且接收輸入電壓信號122。參考電壓Vkef 204連接至放大器202的反向輸 入端。如所示出的，電流源208還在節(jié)點(diǎn)C 212處連接至放大器202。如進(jìn)一步將討論的， 來自電流源208的補(bǔ)償電流Iqs可修正輸入信號122。然后放大器202接收經(jīng)修正的輸入 信號122。然而，在一個實(shí)施方案中，補(bǔ)償電流Ire可基本上等于零，并且經(jīng)修正的輸入信號 122是最初的輸入信號122。放大器202的輸出端進(jìn)一步與邏輯塊210連接。使用放大器 202的輸出和各種其他參數(shù)，邏輯塊210輸出驅(qū)動信號132，所述驅(qū)動信號132操作所述開 關(guān)Sl 110以將輸出電壓Vq 116調(diào)整至期望值。峰值檢波器206連接至接收輸入電壓檢測信號Uinsense 130的控制器124的端子。 峰值檢波器206接收輸入電壓檢測信號Uinsense 130，然后連接至具有補(bǔ)償電流Ire的電流源 208。在一個實(shí)施方案中，補(bǔ)償電流Iqs的值由輸入電壓檢測信號Uinsense 130確定。由于輸 入電壓檢測信號Uinsense 130代表輸入電壓，所以補(bǔ)償電流Icb的值可由輸入電壓確定。也就 是說，補(bǔ)償電流Ire的值可響應(yīng)于輸入電壓的變化而變化。如上所述，在一些實(shí)施方案中，由 輸入電壓檢測信號Uinsense 130提供的輸入電壓是已整流電壓Vkect 106的峰值。在其他一些 實(shí)施方案中，由輸入電壓檢測信號Uinsense 130提供的輸入電壓是已整流電壓Vkect 106的平 均值。另外，輸入電壓檢測信號Uinsense 130可以是電壓信號或者電流信號。電流源208進(jìn) 一步在節(jié)點(diǎn)C 212處連接至放大器202。在圖2的實(shí)施例中，電流源208連接至放大器202 的非反向輸入端。如圖2中所示，由電流源208產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Ire從節(jié)點(diǎn)C 212流向節(jié)點(diǎn)
9A 119。節(jié)點(diǎn)C 212是控制器123的一個內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，而節(jié)點(diǎn)A 119是控制器124的一個外部 節(jié)點(diǎn)。通常，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位于控制器124的集成電路(IC)的內(nèi)部，而外部節(jié)點(diǎn)位于控制器124 的IC的外部。換句話說，由電流源208產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Iqs從控制器124內(nèi)部的一個節(jié)點(diǎn) 流向控制器124外部的一個節(jié)點(diǎn)。在圖2示出的實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)B 127是控制器124的一 個外部節(jié)點(diǎn)?？刂破?24利用輸入信號122、輸入電壓檢測信號Uinsense 130和各種其他參數(shù)來 產(chǎn)生操作開關(guān)Sl 110的驅(qū)動信號132。驅(qū)動信號132控制所述開關(guān)Sl 110的閉合和斷開。 在一個實(shí)施例中，驅(qū)動信號132可以是具有不同長度的邏輯高和邏輯低周期的矩形脈沖波 形。邏輯高值對應(yīng)于閉合的開關(guān)，邏輯低值對應(yīng)于斷開的開關(guān)。當(dāng)開關(guān)Sl 110是一個η溝 道MOSFET時，驅(qū)動信號132可以與晶體管的門信號相似，其中邏輯高值對應(yīng)于閉合的開關(guān) 以及邏輯低值對應(yīng)于斷開的開關(guān)。在一個實(shí)施方案中，開關(guān)Sl 110可被包括在控制器124 的集成電路內(nèi)。控制器124在峰值檢波器206處接收輸入電壓檢測信號UINSENSE130。如上所述，輸 入電壓檢測信號Uinsense 130代表電源100的輸入電壓。在一個實(shí)施方案中，輸入電壓檢測 信號Uinsense 130代表電源100的已整流電壓Vkect 106。峰值檢波器206從輸入電壓檢測信 號Uinsense 130確定電源100的輸入電壓的峰值。但是，在一些實(shí)施方案中，檢波器206從輸 入電壓檢測信號Uinsense 130確定電源100的輸入電壓的平均值。在一個實(shí)施方案中，輸入 電壓檢測信號Uinsense 130是電流信號。然后電流源208從峰值檢波器206接收所確定的峰 值輸入電壓。在一個實(shí)施方案中，峰值檢波器為交流輸入電壓VA。102的每半個周期更新并 確定已整流電壓Vkect 106的峰值。換句話說，峰值檢波器確定已整流電壓Vkect 106在每個 波峰處的峰值。在一個實(shí)施方案中，交流輸入電壓\c 102的半周期的長度在8至10毫秒 (ms)之間?；蛘邠Q句話說，在已整流電壓Vkect 106的每個波峰之間的時間是大約8至10ms。 另外，峰值檢波器具有一個被編程設(shè)計(jì)的更新周期，如果未檢測到峰值，則峰值檢波器被迫 更新。在一個實(shí)施方案中，所述編程設(shè)計(jì)的更新周期基本上是15ms。如圖3A、3C和3D所示出的，電流源208根據(jù)從輸入電壓檢測信號Uinsense 130確定 的電源100的峰值輸入電壓的值來產(chǎn)生一個補(bǔ)償電流I 。在其他一些實(shí)施方案中，電流源 208根據(jù)從輸入電壓檢測信號Uinsense 130確定的電源100的輸入電壓的平均值的值來產(chǎn)生 一個補(bǔ)償電流I 。在一些實(shí)施方案中，電流源208可以是電壓控制器電流源或者電流控制 器電流源?？刂破?24也接收輸入信號122。但是，如上所述，輸入信號122可以通過補(bǔ)償電 流Ire被修正。節(jié)點(diǎn)A處的輸入信號122(通過補(bǔ)償電流Ire被修正，但是補(bǔ)償電流Ire可以 基本上等于零)與參考電壓VKEF204 —起被放大器202接收。然后放大器202輸出與在節(jié) 點(diǎn)A處的輸入信號122和參考電壓Vkef 204之間的差值成比例的一個值。在另一實(shí)施方案 中，比較器可替換放大器202，并且取決于節(jié)點(diǎn)A處的輸入信號122是大于還是小于參考電 壓Vkef 204而輸出一個邏輯高值或者邏輯低值。放大器202的輸出被邏輯塊210用來控制 開關(guān)Sl 110以及調(diào)整電源100的輸出電壓Vq 116。換句話說，控制器124調(diào)整輸出電壓V。 116，以使放大器202的輸出基本上等于零，這表明節(jié)點(diǎn)A處的輸入信號122基本上等于參 考電壓Vkef 204。但是，控制器124也可根據(jù)輸入電壓檢測信號Uinsense 130來調(diào)節(jié)輸出電壓Vq 116被調(diào)整到的值。如上所述，通過使用其輸出電壓隨輸入電壓而變化的升壓轉(zhuǎn)換器，可以獲得 一些益處。通過基于由輸入電壓檢測信號Uinsense 130提供的輸入電壓的檢測值來調(diào)節(jié)補(bǔ)償 電流Ire，控制器124調(diào)節(jié)Vtj 116被調(diào)整到的期望值。例如，節(jié)點(diǎn)A 119處的電壓或者換言 之檢測輸出電壓V。SENSE 121
權(quán)利要求
1.一種用于電源的控制器，所述控制器包括一個驅(qū)動信號發(fā)生器，其被連接以提供一個驅(qū)動信號來控制被包括在電源中的開關(guān)的 切換，從而響應(yīng)于檢測輸出電壓調(diào)整電源的輸出電壓，以使電源的輸出電壓大于電源的輸 入電壓；和一個補(bǔ)償電路，其連接至所述驅(qū)動信號發(fā)生器，且其被連接用于輸出一個補(bǔ)償電流，以 響應(yīng)于電源的輸入電壓調(diào)節(jié)檢測輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1的控制器，其中所述補(bǔ)償電路適于響應(yīng)于輸入電壓的增加來減小補(bǔ)償 電流。
3.如權(quán)利要求2的控制器，其中所述補(bǔ)償電流響應(yīng)于輸入電壓的增加而線性減小。
4.如權(quán)利要求1的控制器，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 是一個恒定的非零值；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電 流響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小。
5.如權(quán)利要求1的控制器，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第二輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 響應(yīng)于輸入電壓的增加而減??；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第二輸入閾值時，所 述補(bǔ)償電流基本上為零。
6.如權(quán)利要求1的控制器，其中在輸入電壓減小至一個第一輸入閾值之前，所述補(bǔ)償 電流基本上為零；并且其中在輸入電壓增加至一個第二輸入閾值之前，所述補(bǔ)償電流是一 個基本上恒定的非零值，其中所述第二輸入閾值大于所述第一輸入閾值。
7.如權(quán)利要求1的控制器，其中所述開關(guān)和控制器被集成在單一的單片式集成器件中。
8.一種用于電源的控制器，所述控制器包括 一個驅(qū)動信號發(fā)生器，其包括一個放大器，其被連接以接收檢測輸出電壓；和一個邏輯電路，其被連接至所述放大器，且其被連接以提供一個驅(qū)動信號來控制被包 括在電源中的開關(guān)的切換，從而響應(yīng)于所述放大器來調(diào)整電源的輸出電壓，以使電源的輸 出電壓大于電源的輸入電壓；以及一個補(bǔ)償電路，其連接至所述驅(qū)動信號發(fā)生器，其中所述補(bǔ)償電路包括一個電流源，所 述電流源被連接以響應(yīng)于電源的輸入電壓輸出一個補(bǔ)償電流來調(diào)整所述檢測輸出電壓。
9.如權(quán)利要求8的控制器，其中所述補(bǔ)償電路進(jìn)一步包括一個連接至所述電流源的峰 值檢波器，并且該峰值檢波器被連接以接收一個代表所述電源的輸入電壓的輸入電壓檢測 信號。
10.如權(quán)利要求9的控制器，其中所述峰值檢波器適用于根據(jù)所述輸入電壓檢測信號 來確定所述電源的輸入電壓的峰值電壓。
11.如權(quán)利要求9的控制器，其中所述峰值檢波器適用于根據(jù)所述輸入電壓檢測信號 來確定所述電源的輸入電壓的平均電壓。
12.如權(quán)利要求9的控制器，其中所述輸入電壓檢測信號是代表電源的輸入電壓的電流。
13.如權(quán)利要求8的控制器，其中所述電流源適用于響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小補(bǔ) 償電流。
14.如權(quán)利要求13的控制器，其中所述補(bǔ)償電流響應(yīng)于輸入電壓的增加而線性減小。
15.如權(quán)利要求8的控制器，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 是一個恒定的非零值；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電 流響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小。
16.如權(quán)利要求8的控制器，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第二輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 響應(yīng)于輸入電壓的增加而減??；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第二輸入閾值時，所 述補(bǔ)償電流基本上為零。
17.如權(quán)利要求8的控制器，其中所述補(bǔ)償電流基本上為零，直至輸入電壓減小至一個 第一輸入閾值；并且其中所述補(bǔ)償電流是一個基本上恒定的非零值，直至所述輸入電壓增 加至一個第二輸入閾值，其中所述第二輸入閾值大于所述第一輸入閾值。
18.如權(quán)利要求8的控制器，進(jìn)一步包括一個連接至所述放大器的參考電壓，其中所述 邏輯電路被配置用于調(diào)整所述輸出電壓，以使所述檢測輸出電壓基本上等于該參考電壓。
19.如權(quán)利要求18的控制器，其中所述放大器被連接以便為邏輯電路提供一個與所述 檢測輸出電壓和所述參考電壓之間的差值成比例的信號。
20.如權(quán)利要求18的控制器，其中所述放大器是一個比較器，并且其中所述比較器被 連接以便為所述邏輯電路提供一個表明所述檢測輸出電壓是大于還是小于所述參考電壓 的邏輯信號。
21.如權(quán)利要求8的控制器，其中所述開關(guān)和所述控制器被集成在單一的單片式集成 器件中。
22.一個電源，包括一個反饋電路，其被連接以提供一個代表該電源的輸出電壓的檢測輸出電壓；一個控制器，其連接至所述反饋電路，所述控制器包括一個驅(qū)動信號發(fā)生器，其被連接以控制被包括在電源中的開關(guān)的切換，從而響應(yīng)于所 述檢測輸出電壓來調(diào)整所述電源的輸出電壓，以使電源的輸出電壓大于電源的輸入電壓； 禾口一個補(bǔ)償電路，其連接至所述驅(qū)動信號發(fā)生器，且其被連接用于向所述反饋電路輸出 一補(bǔ)償電流，以響應(yīng)于電源的輸入電壓而調(diào)整所述檢測輸出電壓。
23.如權(quán)利要求22的電源，其中所述反饋電路進(jìn)一步包括在控制器外部的一個節(jié)點(diǎn)，其連接至所述補(bǔ)償電路以及連接至所述驅(qū)動信號發(fā)生器；第一電阻器，其連接至所述節(jié)點(diǎn)；和第二電阻器，其連接至所述節(jié)點(diǎn)，其中所述檢測輸出電壓是所述節(jié)點(diǎn)處的相對于電源 的輸入返回的電壓。
24.如權(quán)利要求22的電源，其中所述補(bǔ)償電路適用于響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小所 述補(bǔ)償電流；并且響應(yīng)于輸入電壓的減小而增加所述補(bǔ)償電流。
25.如權(quán)利要求22的電源，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 是一個恒定的非零值；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第一輸入閾值時，所述補(bǔ)償電 流響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小。
26.如權(quán)利要求22的電源，其中當(dāng)輸入電壓小于一個第二輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流 響應(yīng)于輸入電壓的增加而減小；并且其中當(dāng)輸入電壓大于或者等于該第二輸入閾值時，所述補(bǔ)償電流基本上為零。
27.如權(quán)利要求22的電源，其中在輸入電壓減小至一個第一輸入閾值之前，所述補(bǔ)償 電流基本上為零；并且其中在輸入電壓增加至一個第二輸入閾值之前，所述補(bǔ)償電流是一 個基本上恒定的非零值，其中所述第二輸入閾值大于所述第一輸入閾值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電源的示例控制器，其包括一個驅(qū)動信號發(fā)生器和一個補(bǔ)償電路。所述驅(qū)動信號發(fā)生器被連接以控制被包括在電源中的開關(guān)的切換，從而響應(yīng)于檢測輸出電壓來調(diào)整電源的輸出電壓，以使電源的輸出電壓大于電源的輸入電壓。所述補(bǔ)償電路連接至所述驅(qū)動信號發(fā)生器，且其還被連接以輸出一個補(bǔ)償電流，以此響應(yīng)于電源的輸入電壓來調(diào)節(jié)所述檢測輸出電壓。
文檔編號H02M3/158GK102005923SQ201010267138
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者G·M·范, Z-J·王 申請人:電力集成公司