專利名稱：用于降低開關(guān)模式電源變換器的待機(jī)功耗的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于在輕負(fù)載或無負(fù)載條件下降低功耗的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于待機(jī)條件下的開關(guān)模式(switch mode)電源變換器。但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有寬得多的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
電源變換器已被廣泛用于諸如便攜式設(shè)備之類的消費(fèi)電子產(chǎn)品。電源變換器可將電能從一種形式變換為另一種形式。作為示例，電能從交流(AC)被變換為直流(DC)，從DC 被變換為AC，從AC被變換為AC,或者從DC被變換為DC。另外，電源變換器還可將電能從一種電壓電平變換為另一電壓電平。具體地，電源變換器包括線性變換器和開關(guān)模式變換器。 開關(guān)模式變換器通常使用脈寬調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)機(jī)制。開關(guān)模式變換器通常比線性變換器高效。電源變換器常常必須滿足與節(jié)能有關(guān)的各種國際標(biāo)準(zhǔn)，例如能源之星(Energy Star)要求和藍(lán)色天使(Blue Angel)要求。因此，電源變換器通常需要在諸如待機(jī)、掛起或某些其它空閑條件之類的輕負(fù)載或無負(fù)載條件下具有低功耗和高功率效率。圖1是示出具有X電阻器和X電容器的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)的簡化傳統(tǒng)示圖。開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)100包括X電阻器110，X電容器120，輸入端子122和124， 開關(guān)模式控制器130，二極管152、154、156和158，電容器160，初級繞組172，次級繞組174， 輔助繞組176以及開關(guān)180。例如，開關(guān)模式控制器130包括端子132、134、136、138和139。 在另一示例中，端子132、134、136、138和139分別是GND管腳、FB管腳、VCC管腳、GATE管腳和CS管腳。為了降低變換系統(tǒng)100在待機(jī)條件下的功耗，通常降低開關(guān)模式控制器130的功耗是很重要的。另外，變換系統(tǒng)100還包括其它組件，在開關(guān)模式控制器130的功耗被降低時這些其它組件在待機(jī)條件下的功耗可能變得更顯著。因此，還需要降低這些其它組件的功耗以便進(jìn)一步降低開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)100的功耗。如圖1所示，開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)100包括連接到輸入端子122和124的X 電容器120。X電容器120通常用來解決電磁干擾(EMI)的問題。但是為了維護(hù)電源變換器系統(tǒng)100對人體的安全，X電容器120需要快速地被放電，以使得X電容器120兩端的電壓可以在輸入端子122和IM與AC電源斷開連接后在1秒鐘內(nèi)下降到預(yù)定閾值之下。為了輔助對X電容器120放電，電源變換器系統(tǒng)100還包括與X電容器120并聯(lián)連接的X電阻器110。但是，X電阻器110將增加電源變換器系統(tǒng)100在待機(jī)條件下的功耗。因此，非常希望改進(jìn)降低待機(jī)條件下的功耗的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于在輕負(fù)載或無負(fù)載條件下降低功耗的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于待機(jī)條件下的開關(guān)模式電源變換器。
6但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有寬得多的應(yīng)用范圍。根據(jù)一個實施例，一種電源變換系統(tǒng)包括第一電容器，包括第一電容器端子和第二電容器端子；第二電容器，包括第三電容器端子和第四電容器端子；多個二極管，包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管。第一二極管在第一節(jié)點處耦合到第二二極管，第二二極管在第二節(jié)點處耦合到第四二極管，第四二極管在第三節(jié)點處耦合到第三二極管，第三二極管在第四節(jié)點處耦合第一二極管。另外，該系統(tǒng)包括第五二極管，包括第一陽極和第一陰極；第六二極管，包括第二陽極和第二陰極。第一陽極連接到第一輸入端子，第二陽極連接到第二輸入端子，并且第一陰極和第二陰極連接到第五節(jié)點。此外，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子、第四控制器端子和第五控制器端子。此外，該系統(tǒng)包括初級繞組，包括第一繞組端子和第二繞組端子；次級繞組，被耦合到初級繞組；輔助繞組，被耦合到次級繞組。另外，該系統(tǒng)包括開關(guān)，包括第一開關(guān)端子和第二開關(guān)端子。第一節(jié)點連接到第一輸入端子，第二節(jié)點連接到第一繞組端子，第三節(jié)點連接到第二輸入端子，第四節(jié)點被偏置到預(yù)定電壓，第五節(jié)點連接到第一控制器端子。第二控制器端子連接到第二輸入端子，第三控制器端子被偏置到預(yù)定電壓，第四控制器端子連接到第三電容器端子。第四電容器端子被偏置到預(yù)定電壓， 第一電容器端子連接到第一輸入端子，第二電容器端子連接到第二輸入端子。第一開關(guān)端子連接到第五控制器端子，并且第二開關(guān)端子連接到第二繞組端子。第一輸入端子和第二輸入端子被配置為接收輸入電壓，并且次級繞組被配置為至少基于與輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息來生成輸出電壓。根據(jù)另一實施例，一種用于對電源變換系統(tǒng)的電容器放電的系統(tǒng)包括第一電容器，該第一電容器包括第一電容器端子和第二電容器端子。第一電容器端子連接到第一輸入端子，并且第二電容器端子連接到第二輸入端子。另外，該系統(tǒng)包括第二電容器，包括第三電容器端子和第四電容器端子，第四電容器端子被偏置到預(yù)定電壓。此外，該系統(tǒng)包括 第一二極管，包括第一陽極和第一陰極；第二二極管，包括第二陽極和第二陰極。第一陽極連接到第一輸入端子，并且第二陽極連接到第二輸入端子。此外，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器， 包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子和第四控制器端子。第一控制器端子連接到第一陰極和第二陰極，第二控制器端子連接到第二輸入端子，第三控制器端子被偏置到預(yù)定電壓，并且第四控制器端子連接到第三電容器端子。該系統(tǒng)控制器還包括檢測組件、晶體管和欠壓鎖定組件。檢測組件被配置為經(jīng)由第二控制器端子接收來自第二輸入端子的第一輸入電壓，接收來自欠壓鎖定組件的第一信號，至少基于與第一輸入電壓和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第二信號，并且將第二信號發(fā)送給第一晶體管。如果第一輸入電壓在大小上比第一閾值電壓低并且第一信號為邏輯高電平，則第二信號為邏輯高電平。 晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子。第一晶體管端子被配置為接收來自檢測組件的第二信號，并且第二晶體管端子連接到第三控制器端子。欠壓鎖定組件被配置為經(jīng)由第四控制器端子接收來自第三電容器端子的第二輸入電壓，并且至少基于與第二輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息生成第一信號。如果第二輸入電壓在大小上比第二閾值電壓高，則第二信號為邏輯高電平。根據(jù)又一實施例，一種用于對電源變換系統(tǒng)的電容器放電的系統(tǒng)包括第一控制器端子。該第一控制器端子被配置為接收來自第一二極管或第二二極管的放電電流。第一二極管和第二二極管被耦合到第一電容器，并且第一電容器被配置為由第一輸入端子和第二輸入端子充電。另外，該系統(tǒng)包括第二控制器端子，被配置為接收來自第二輸入端子的第一輸入電壓；第三控制器端子，被偏置到預(yù)定電壓；第四控制器端子，被配置為接收來自第二電容器的第二輸入電壓。此外，該系統(tǒng)包括檢測組件。該檢測組件被配置為經(jīng)由第二控制器端子接收來自第二輸入端子的第一輸入電壓，接收來自欠壓鎖定組件的第一信號，至少基于與第一輸入電壓和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第二信號，并且將第二信號發(fā)送給晶體管。如果第一輸入電壓在大小上比第一閾值電壓低并且第一信號為邏輯高電平，則第二信號為邏輯高電平。此外，該系統(tǒng)包括晶體管，該晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子。第一晶體管端子被配置為接收來自檢測組件的第二信號，并且第二晶體管端子連接到第三控制器端子。另外，該系統(tǒng)包括欠壓鎖定組件。該欠壓鎖定組件被配置為經(jīng)由第四控制器端子接收來自第二電容器的第二輸入電壓，并且至少基于與第二輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息生成第一信號。如果第二輸入電壓在大小上比第二閾值電壓高， 則第二信號為邏輯高電平。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，通過本發(fā)明獲得了許多益處。本發(fā)明的某些實施例降低了 PWM 控制的開關(guān)模式電源變換器(例如離線反激式變換器和/或正激式變換器)的待機(jī)功耗。取決于實施例，可以獲得這些益處中的一個或多個。參考下面的詳細(xì)描述和附圖可以全面地理解本發(fā)明的這些益處以及各個另外的目的、特征和優(yōu)點。


圖1是示出具有X電阻器和X電容器的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)的簡化傳統(tǒng)示圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)的簡化示圖。圖3㈧和⑶是示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)中對X 電容器放電的簡化示圖。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)中的開關(guān)模式控制器的簡化示圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)中的開關(guān)模式控制器的簡化示圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的開關(guān)模式電源變換器系統(tǒng)的簡化示圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于在輕負(fù)載或無負(fù)載條件下降低功耗的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用于待機(jī)條件下的開關(guān)模式電源變換器。 但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有寬得多的應(yīng)用范圍。參考圖1，當(dāng)從AC電源拔去輸入端子122和IM之后，累積在X電容器120上的電荷經(jīng)由X電阻器110被釋放。因此，X電容器120兩端的電壓將隨著時間按如下方式降低。
權(quán)利要求
1.一種電源變換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一電容器，包括第一電容器端子和第二電容器端子； 第二電容器，包括第三電容器端子和第四電容器端子；多個二極管，包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，所述第一二極管在第一節(jié)點處耦合到所述第二二極管，所述第二二極管在第二節(jié)點處耦合到所述第四二極管，所述第四二極管在第三節(jié)點處耦合到所述第三二極管，所述第三二極管在第四節(jié)點處耦合所述第一二極管；第五二極管，包括第一陽極和第一陰極，所述第一陽極連接到所述第一輸入端子； 第六二極管，包括第二陽極和第二陰極，所述第二陽極連接到第二輸入端子，所述第一陰極和所述第二陰極連接到第五節(jié)點；系統(tǒng)控制器，包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子、第四控制器端子和第五控制器端子；初級繞組，包括第一繞組端子和第二繞組端子； 次級繞組，被耦合到所述初級繞組； 輔助繞組，被耦合到所述次級繞組；以及開關(guān)，包括第一開關(guān)端子和第二開關(guān)端子； 其中所述第一節(jié)點連接到所述第一輸入端子； 所述第二節(jié)點連接到所述第一繞組端子； 所述第三節(jié)點連接到所述第二輸入端子； 所述第四節(jié)點被偏置到預(yù)定電壓； 所述第五節(jié)點連接到所述第一控制器端子； 所述第二控制器端子連接到所述第二輸入端子； 所述第三控制器端子被偏置到所述預(yù)定電壓； 所述第四控制器端子連接到所述第三電容器端子； 所述第四電容器端子被偏置到所述預(yù)定電壓； 所述第一電容器端子連接到所述第一輸入端子； 所述第二電容器端子連接到所述第二輸入端子； 所述第一開關(guān)端子連接到所述第五控制器端子；并且所述第二開關(guān)端子連接到所述第二繞組端子； 其中所述第一輸入端子和所述第二輸入端子被配置為接收輸入電壓；并且所述次級繞組被配置為至少基于與所述輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息來生成輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一陽極經(jīng)由第一組件間接地連接到所述第一輸入端子；并且所述第二陽極經(jīng)由第二組件間接地連接到所述第二輸入端子。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第五節(jié)點經(jīng)由一組件間接地連接到所述第一控制器端子，該組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器包括檢測組件、晶體管和欠壓鎖定組件，所述檢測組件被耦合到所述第二控制器端子、所述欠壓鎖定組件和所述晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測組件被配置為經(jīng)由所述第二控制器端子接收來自所述第二輸入端子的第一輸入電壓，接收來自所述欠壓鎖定組件的第一信號，至少基于與所述第一輸入電壓和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第二信號，并且將所述第二信號發(fā)送給所述第一晶體管。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，如果所述第一輸入電壓在大小上比第一閾值電壓低并且所述第一信號為邏輯高電平，則所述第二信號為邏輯高電平。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子，所述第一晶體管端子被配置為接收來自所述檢測組件的所述第二信號，所述第二晶體管端子連接到所述第三控制器端子。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第一控制器端子。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第四控制器端子。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第一晶體管端子是柵極端子，所述第二晶體管端子是源極端子，并且所述第三晶體管端子是漏極端子。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述欠壓鎖定組件被配置為經(jīng)由所述第四控制器端子接收來自所述第三電容器端子的第二輸入電壓，并且至少基于與所述第二輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息生成所述第一信號。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，如果所述第二輸入電壓在大小上比第二閾值電壓高，則所述第二信號為邏輯高電平。
15.一種用于對電源變換系統(tǒng)的電容器放電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一電容器，包括第一電容器端子和第二電容器端子，所述第一電容器端子連接到第一輸入端子，所述第二電容器端子連接到第二輸入端子；第二電容器，包括第三電容器端子和第四電容器端子，所述第四電容器端子被偏置到預(yù)定電壓；第一二極管，包括第一陽極和第一陰極，所述第一陽極連接到所述第一輸入端子； 第二二極管，包括第二陽極和第二陰極，所述第二陽極連接到所述第二輸入端子； 系統(tǒng)控制器，包括第一控制器端子、第二控制器端子、第三控制器端子和第四控制器端子，所述第一控制器端子連接到所述第一陰極和所述第二陰極，所述第二控制器端子連接到所述第二輸入端子，所述第三控制器端子被偏置到所述預(yù)定電壓，所述第四控制器端子連接到所述第三電容器端子； 其中所述系統(tǒng)控制器還包括檢測組件、晶體管和欠壓鎖定組件，所述檢測組件被配置為經(jīng)由所述第二控制器端子接收來自所述第二輸入端子的第一輸入電壓，接收來自所述欠壓鎖定組件的第一信號，至少基于與所述第一輸入電壓和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第二信號，并且將所述第二信號發(fā)送給所述第一晶體管，如果所述第一輸入電壓在大小上比第一閾值電壓低并且所述第一信號為邏輯高電平，則所述第二信號為邏輯高電平；所述晶體管包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子，所述第一晶體管端子被配置為接收來自所述檢測組件的所述第二信號，所述第二晶體管端子連接到所述第三控制器端子；并且所述欠壓鎖定組件被配置為經(jīng)由所述第四控制器端子接收來自所述第三電容器端子的第二輸入電壓，并且至少基于與所述第二輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息生成所述第一信號，如果所述第二輸入電壓在大小上比第二閾值電壓高，則所述第二信號為邏輯高電平。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第一控制器端子。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第四控制器端子。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第一晶體管端子是柵極端子，所述第二晶體管端子是源極端子，并且所述第三晶體管端子是漏極端子。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述第一陽極經(jīng)由第一組件間接地連接到所述第一輸入端子；并且所述第二陽極經(jīng)由第二組件間接地連接到所述第二輸入端子。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述第二組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
22.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述第一控制器端子經(jīng)由一組件間接地連接到所述第一陰極和所述第二陰極，該組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者ο
23.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定電壓是地電壓。
24.一種用于對電源變換系統(tǒng)的電容器放電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一控制器端子，該第一控制器端子被配置為接收來自第一二極管或第二二極管的放電電流，所述第一二極管和所述第二二極管被耦合到第一電容器，所述第一電容器被配置為由第一輸入端子和第二輸入端子充電；第二控制器端子，被配置為接收來自所述第二輸入端子的第一輸入電壓； 第三控制器端子，被偏置到預(yù)定電壓；第四控制器端子，被配置為接收來自第二電容器的第二輸入電壓； 檢測組件，該檢測組件被配置為經(jīng)由所述第二控制器端子接收來自所述第二輸入端子的所述第一輸入電壓，接收來自欠壓鎖定組件的第一信號，至少基于與所述第一輸入電壓和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第二信號，并且將所述第二信號發(fā)送給晶體管，如果所述第一輸入電壓在大小上比第一閾值電壓低并且所述第一信號為邏輯高電平，則所述第二信號為邏輯高電平；所述晶體管，包括第一晶體管端子、第二晶體管端子和第三晶體管端子，所述第一晶體管端子被配置為接收來自所述檢測組件的所述第二信號，所述第二晶體管端子連接到所述第三控制器端子；以及所述欠壓鎖定組件，被配置為經(jīng)由所述第四控制器端子接收來自所述第二電容器的第二輸入電壓，并且至少基于與所述第二輸入電壓相關(guān)聯(lián)的信息生成所述第一信號，如果所述第二輸入電壓在大小上比第二閾值電壓高，則所述第二信號為邏輯高電平。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第一控制器端子。
26.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述第三晶體管端子連接到所述第四控制器端子。
27.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述第一晶體管端子是柵極端子，所述第二晶體管端子是源極端子，并且所述第三晶體管端子是漏極端子。
28.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中 所述第一二極管連接到所述第一輸入端子；并且所述第二二極管連接到所述第二輸入端子。
29.如權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述第一二極管經(jīng)由第一組件間接地連接到所述第一輸入端子；以及所述第二二極管經(jīng)由第二組件間接地連接到所述第二輸入端子。
30.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述第一控制器端子被配置為經(jīng)由一組件接收來自第一二極管或第二二極管的放電電流，該組件包括從由電阻器和電感器構(gòu)成的組中選出的至少一者。
31.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定電壓為地電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于降低開關(guān)模式電源變換器的待機(jī)功耗的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括第一電容器，包括第一電容器端子和第二電容器端子；第二電容器，包括第三電容器端子和第四電容器端子；以及多個二極管，包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管。第一二極管在第一節(jié)點處耦合到第二二極管，第二二極管在第二節(jié)點處耦合到第四二極管，第四二極管在第三節(jié)點處耦合到第三二極管，第三二極管在第四節(jié)點處耦合第一二極管。另外，該系統(tǒng)包括第五二極管，包括第一陽極和第一陰極；以及第六二極管，包括第二陽極和第二陰極。
文檔編號H02M7/217GK102377358SQ201010267539
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者方烈義, 林英杰, 黎波 申請人:昂寶電子(上海)有限公司