本申請要求來自通過引用而結合其公開內(nèi)容的、提交于2014年8月8日的第TO2014A000646號意大利專利申請的優(yōu)先權。

技術領域

本公開內(nèi)容涉及電源電路。本公開內(nèi)容的實施例涉及用于設備的解決方案，這些設備提供用于開關電源的轉(zhuǎn)換器中的喚醒系統(tǒng)。

背景技術：

電源電路、如例如AC到DC或者DC到DC開關電源在本領域中是眾所周知的。

圖1示出在輸出處供應用于負載LD的供應信號的電源電路的架構。

在考慮的示例中，電源電路包括輸入級10、切換級20、輸出級30和控制電路40。

例如輸入級10可以包括整流器、如比如二極管橋和/或一個或者多個輸入濾波器。例如輸入級10通常地被配置為例如經(jīng)由電線M接收輸入AC或者DC電壓，并且在輸出處供應DC電壓V_in。一般而言，具體在輸入電壓M已經(jīng)是DC電壓時，以上濾波器也可以是多余的，因而輸入級10完全地是可選的。

切換級20由包括至少一個電子開關的電子轉(zhuǎn)換器構成。存在主要地劃分成絕緣型轉(zhuǎn)換器和非絕緣型轉(zhuǎn)換器的許多類型的電子轉(zhuǎn)換器。例如非絕緣型電子轉(zhuǎn)換器是“降壓”、“升壓”、“降壓-升壓”、“Cuk”、“SEPIC”和“ZETA”類型的轉(zhuǎn)換器。取而代之，絕緣型轉(zhuǎn)換器例如是“反激”、“正向”、“半橋”和“全橋”類型的轉(zhuǎn) 換器。這些類型的轉(zhuǎn)換器是本領域技術人員眾所周知的。

最后，輸出級30可以包括濾波器，濾波器穩(wěn)定在輸出處來自切換級20的信號V_out。一般而言，也可以已經(jīng)在級20中包括這些濾波器，因而輸出級30完全地是可選的。

在以上架構中，通常經(jīng)由控制電路40控制對切換級20的一個或者多個開關的切換，該一個或者多個開關經(jīng)由至少一個驅(qū)動信號DRV斷開和閉合，該驅(qū)動信號DRV用于根據(jù)至少一個控制信號驅(qū)動切換級20的一個或者多個開關。一般而言，可以使用：

a)經(jīng)由例如在塊10或者塊20的輸入上拾取的控制信號FF的開環(huán)控制(或者正向或者預測或者前饋控制)；和/或

b)經(jīng)由例如在塊20或者塊30的輸出上拾取的控制信號FB的閉環(huán)控制(或者反饋或者反向控制)。

例如在圖1中圖示在從塊20的輸出的供應信號的反饋、如比如輸出電壓或者電流。因而，在這一情況下，控制電路40可以用達到期望的輸出電壓或者電流這樣的方式驅(qū)動切換級20的一個或者多個開關。

例如，圖2圖示可以在級20中使用的反激轉(zhuǎn)換器的電路圖。

眾所周知，反激轉(zhuǎn)換器包括具有初級繞組T1和次級繞組T2的變壓器T、電子開關204、輸出二極管Dout和輸出電容器Cout，電子開關204如比如n溝道MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)或者雙極晶體管或者IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、。

具體而言，可以將變壓器T建模為與初級繞組T1并聯(lián)連接的電感器Lm，該電感器代表變壓器T的磁化電感，與次級繞組T2串聯(lián)連接的電感器Lr，該電感器代表變壓器T的分散電感，以及具有給定的匝數(shù)比1：n的理想變壓器。

在考慮的示例中，轉(zhuǎn)換器20在輸入處通過兩個輸入端子202和GND₁接收電壓V_in，并且在輸出處通過兩個輸出端子206和GND₂供應電壓V_out和電流i_out。

如先前提到的那樣，也可以例如經(jīng)由輸入級10在輸入處從交變 電流獲得電壓V_in，該輸入級包括整流器(如比如二極管或者二極管橋)和可能一個或者多個濾波器、如比如電容器。

具體而言，第一輸入端子202連接到變壓器T的初級繞組T1的第一端子，并且第二輸入端子GND₁代表第一接地。取而代之，變壓器T1的初級繞組T1的第二端子通過開關204連接到接地GND₁。因而，開關204可以用于選擇性地激活流過變壓器T的初級繞組T1的電流。

取而代之，變壓器T的次級繞組T2的第一端子通過二極管Dout連接到第一輸出端子208，并且變壓器T的次級繞組T2的第二端子直接連接到代表第二接地的第二輸出端子GND₂，該第二接地在考慮變壓器T的絕緣效應時優(yōu)選地不同于接地GND₁、因而由不同接地符號代表。一般而言，在端子206與接地GND₂之間串聯(lián)連接次級繞組T2和二極管Dout就足夠了。

最后，輸出電容器Cout與輸出并聯(lián)連接、即在端子206與GND₂之間。

因而，在閉合開關204時，變壓器T的初級繞組T1直接連接到輸入電壓V_in。這造成變壓器T中的磁通量增加。因而，在次級繞組T2兩端的電壓為負，并且二極管Dout被反向偏置。在這一狀態(tài)中，輸出電容器Cout供應負載需要的能量。

取而代之，在開關204關斷時，向負載傳送在變壓器T中存儲的能量作為反激掃電流。

如先前提到的那樣，控制可以是在電流中或者在電壓中。出于這一目的，通常地使用控制單元40，該控制單元以在期望的值上調(diào)節(jié)輸出電壓V_out或者輸出電流i_out這樣的方式驅(qū)動開關204。出于這一目的，可以用本身已知的方式使用被配置用于檢測電流i_out或者電壓V_out的傳感器。

通常，控制單元40用PWM(脈寬調(diào)制)類型的調(diào)制來驅(qū)動開關204，其中在第一操作區(qū)間期間閉合開關204和在第二操作區(qū)間期間關斷開關204。本領域技術人員將認識這一PWM驅(qū)動和對操作區(qū)間的 持續(xù)時間的控制是眾所周知的，并且可以例如經(jīng)由在輸出處通過誤差放大器的電壓或者電的反饋流來獲得。例如在電流控制的情況下，增加第一區(qū)間的持續(xù)時間直至在輸出處的(平均)電流達到預定閾值。

利用這一類的PWM驅(qū)動，通常存在三個操作模式。具體而言，如果在磁化電感Lm中的電流在切換周期期間從未達到零，則轉(zhuǎn)換器視為在CCM(連續(xù)電流模式)中操作。取而代之，在磁化電感Lm中的電流在周期期間達到零時，轉(zhuǎn)換器視為在DCM(不連續(xù)電流模式)中操作。通常，轉(zhuǎn)換器在負載吸收低電流時在不連續(xù)電流模式中操作，而在吸收更高電流電平時在連續(xù)電流模式中操作。在電流確切地在切換周期結束時達到零時，達到在CCM與DCM之間的限制。這一限制情況稱為“TM(過渡模式)”。另外，存在也用可變切換頻率驅(qū)動開關的可能性、如比如諧振或者準諧振驅(qū)動，其中在電子開關204兩端的電壓為零或者達到局部最小值時切換開關204。通常，切換頻率、即操作時段的持續(xù)時間之和對于CCM或者DCM驅(qū)動為固定而對于準諧振驅(qū)動為可變。

這些切換電源電路的問題與各種部件的電子消耗有聯(lián)系。

例如控制電路40通常必須總是保持接通用于檢測控制信號FF和/或FB和用于驅(qū)動切換級20。

然而，在低負荷、例如在沒有連接到轉(zhuǎn)換器的負載時，一個或者多個反饋信號FB可以甚至緩慢地改變。出于這一原因，控制電路40的(和整個轉(zhuǎn)換器的)能量消耗可以通過將控制電路40激活和去激活某些時段來減少。例如可以在所謂“待命模式”的節(jié)能模式中設置控制電路40，并且可以周期性地和/或根據(jù)控制信號重新激活控制電路40。因而，在這一操作模式中，未總是驅(qū)動切換級20，但是對切換級20的一個或者多個開關的切換是間歇的，因而這一模式通常稱為“突發(fā)模式”。

例如在開關電源在輸出電壓與輸入電壓之間有電絕緣的分節(jié)中，通常借助光耦合器件獲得控制反饋，該光耦合器件除了閉合控 制回路之外還實現(xiàn)獲得精確電絕緣。這一解決方案的優(yōu)點在于控制電路40的和級20的激活頻率依賴于系統(tǒng)的負載這樣的事實。然而，這一解決方案通常從在待命狀態(tài)中的消耗這一觀點來看效率低，因為不能消除光耦合器的反饋網(wǎng)絡的消耗。

其它技術實現(xiàn)從初級繞組直接執(zhí)行輸出電壓的反饋而未借助光耦合器。在這些系統(tǒng)中，在零負載的條件中，突發(fā)模式的最小頻率通常由器件固定并且是固定頻率。在這些系統(tǒng)中，可以周期性地恢復接通級20的一個或者多個開關以便向初級繞組傳送關于輸出電壓的值的信息。

具體而言，在恢復接通系統(tǒng)時，它在輸出處供應必須耗散的固定能量，以便防止系統(tǒng)在很低或者零負載的情況下脫離調(diào)節(jié)。為了克服這一問題，通常在輸出處插入虛負載。待耗散的能量主要地依賴于接通頻率，該接通頻率不應被隨意地選擇為低，因為在一個切換去激活與下一切換去激活之間系統(tǒng)是“盲目”的；即無關于輸出的狀態(tài)的信息。一旦切換已經(jīng)發(fā)生，系統(tǒng)可以識別負載的變化并且通過供應必需能量來響應。在最壞情況下、即負載從零變化成最大值，負載吸收的電流由輸出電容維系，并且電壓降V_out依賴于這一電容的值(它越高，電壓降就越低)、接通頻率(低頻率造成高電壓降)和可以在輸出處施加的最大電流。

出于這一原因，有必要在設計階段中建立在待命狀態(tài)中的消耗與輸出電容的值之間的折衷。例如為了實現(xiàn)低于5mW的功率耗散，通常需要比4ms更長的接通時段，這造成使用微法拉級的輸出電容。

例如在(通過引用而結合的)第6,590,789號美國專利中描述從初級的這一控制技術的實施示例。

類似于借助光耦合器獲得的反饋控制的經(jīng)典絕緣型切換轉(zhuǎn)換器，借助初級繞組獲得的反饋的經(jīng)典絕緣型切換轉(zhuǎn)換器因而帶來關于獲得在待命或者零負載條件中的消耗水平方面的高性能的明顯限制。

一種用于克服以上問題的方式是提供在次級上的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 在突發(fā)階段中監(jiān)視輸出電壓Vout，并且在這降至某個閾值以下時借助適當通信機制和喚醒信號“喚醒”初級設備。以這一方式，有可能獲得低耗散而不使用高輸出電容。

由于在次級上的控制器由轉(zhuǎn)換器的輸出電壓供應，所以如果輸出電壓Vout未達到給定的值則不能完全地啟用控制器。然后在這一步驟中，由于在次級上的系統(tǒng)的電路未被恰當?shù)仳?qū)動，所以它們可能引起能量耗散以及出故障的風險。

技術實現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容提供實現(xiàn)克服以上概述的缺點中的一個或者多個缺點的解決方案。

實施例提供將實現(xiàn)在電源電路中發(fā)送反饋信號、如比如用于在突發(fā)操作模式期間重新激活控制電路的喚醒信號的解決方案。

在各種實施例中，電源電路基于一種絕緣型電子轉(zhuǎn)換器，該絕緣型電子轉(zhuǎn)換器包括：具有至少一個初級繞組和一個次級繞組的變壓器、在變壓器的初級側(cè)上設置的用于通過初級繞組向次級繞組有選擇地傳送能量的至少一個電子開關和在變壓器的次級側(cè)上設置的蓄能器、如比如電容器，其中蓄能器借助向次級繞組傳送的能量來充電。

在各種實施例中，電源電路還包括用于監(jiān)視在變壓器的次級側(cè)上的至少一個信號并且生成反饋信號的監(jiān)視電路，以及用于從蓄能器向次級繞組有選擇地傳送能量以便發(fā)送反饋信號的發(fā)送電路。

在各種實施例中，發(fā)送電路包括第一電子開關和用于前述第一電子開關的驅(qū)動器電路，該第一電子開關具有驅(qū)動前述第一開關的切換的控制端子。例如前述第一開關通常是驅(qū)動第二開關的切換的下拉開關，該第二開關被設計為從蓄能器向次級繞組有選擇地傳送能量以便發(fā)送反饋信號。例如在各種實施例中，第一和第二開關分別是第一n-MOSFET和第二n-MOSFET，其中第一晶體管的漏極連接到第二晶體管的柵極而第一晶體管的源極連接到第二晶體管的源極。

本公開內(nèi)容的各種實施例提供減少發(fā)送電路的任何能量耗散和任何可能出故障的解決方案。

例如在各種實施例中，驅(qū)動器電路包括連接到第一開關的控制端子的電荷累積電容器，和被配置為從次級繞組汲取能量并且借助汲取的能量對電荷累積電容器充電的充電電路。

因而，一旦前述電荷累積電容器被充電，無論電子轉(zhuǎn)換器的切換如何都可以保持第一開關閉合。

例如在各種實施例中，充電電路包括連接到次級繞組的端子用于從次級繞組汲取能量的去耦合電容器。在各種實施例中，充電電路包括在去耦合電容器與電荷累積電容器之間布置的多個二極管，用于將在次級繞組的端子上的電壓的上升和/或下降過渡傳送到電荷累積電容器上。

因而，本公開內(nèi)容的一些實施例涉及一種用于在包括變壓器的電子轉(zhuǎn)換器中發(fā)送反饋信號的發(fā)送電路，其中發(fā)送電路包括n-MOSFET，該n-MOSFET被設計為向變壓器的次級繞組有選擇地傳送能量以便發(fā)送反饋信號。發(fā)送電路還包括第二n-MOSFET，其中第二晶體管的漏極連接到第一晶體管的柵極而第二晶體管的源極連接到第一晶體管的源極。最后，發(fā)送電路包括用于驅(qū)動第二晶體管的驅(qū)動器電路，其中驅(qū)動器電路包括耦合到第二晶體管的柵極的電荷累積電容器和被配置用于從第一晶體管的漏極汲取能量并且借助汲取的能量對電荷累加電容器充電的充電電路。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖完全地通過非限制示例描述本公開內(nèi)容的實施例，在附圖中：

圖1和2圖示電源電路和反激轉(zhuǎn)換器電路；

圖3是反激轉(zhuǎn)換器的電路圖；

圖4是用于發(fā)送反饋信號的系統(tǒng)的框圖；

圖5是根據(jù)本說明書的用于發(fā)送反饋信號的系統(tǒng)的框圖；

圖6圖示用于在反激轉(zhuǎn)換器中發(fā)送反饋信號的系統(tǒng)的一個可能實施例；以及

圖7至13圖示根據(jù)本公開內(nèi)容的發(fā)送系統(tǒng)的實施例的各種細節(jié)。

具體實施方式

在以下描述中，說明各種具體細節(jié)以深入理解實施例。實施例可以被獲得而無具體細節(jié)中的一個或者多個，或與其它方法、部件、材料等獲得。在其它情況下，未具體圖示或者描述已知結構、材料或者操作，從而不會模糊實施例的各種方面。

在本說明書的框架中對“實施例”或者“一個實施例”的引用旨在于指示與該實施例相關描述的具體配置、結構或者特性被包括在至少一個實施例中，因此，可以在本說明書的各處存在的短語、比如“在實施例中”或者“在一個實施例中”未必是指一個并且相同的實施例。另外，可以在一個或者多個實施例中充分地組合具體形成、結構或者特性。

這里使用的引用僅為了方便而加以提供、因此未限定實施例的保護范疇或者范圍。

如先前提到的那樣，本公開內(nèi)容的目的是提供實現(xiàn)在電源電路中發(fā)送反饋信號的解決方案，該反饋信號如比如用于在突發(fā)操作模式期間重新激活控制電路的喚醒信號。

一般而言，這里描述的解決方案可以應用于如圖1中所示包括至少一個切換級20和一個控制電路40的所有電源電路。

具體而言，在各種實施例中，切換級20基于包括至少一個變壓器T的絕緣型轉(zhuǎn)換器、如比如“反激”、“正向”、“半橋”和“全橋”類型的轉(zhuǎn)換器。

在各種實施例中，控制電路40在突發(fā)模式中驅(qū)動級20。出于這一目的，控制電路支持至少兩個操作模式：

–普通操作模式，其中控制電路40驅(qū)動、即關斷和閉合切換級 20的一個或者多個開關；以及

–節(jié)能模式、即待命模式，其中控制電路40未驅(qū)動切換級20的一個或者多個開關，并且其中控制電路40在檢測到通知給定的事件的信號時返回到普通操作模式。

例如在控制電路40包括經(jīng)由時鐘信號驅(qū)動的數(shù)字電路的情況下，在待命模式中，可以激活時鐘信號或者可以使用有更低頻率的時鐘信號。例如通常在微控制器或者其它集成電路中設想這樣的待命模式。

通常，向控制電路40的至少一部分供應例如在2與12個VDC之間的低電壓VDD。通常，這一電壓VDD以在初級側(cè)上的接地電壓GND₁為基準，只要控制電路40應當驅(qū)動在級20的初級上的一個或者多個開關。

一般而言，可以從輸入電壓V_in直接獲得以上電壓VDD。

作為備選，也可以經(jīng)由變壓器T的輔助繞組Taux獲得用于控制電路40的供應信號VDD。

例如圖3示出可以在反激拓撲中使用的解決方案。

具體而言，在考慮的實施例中，通過端子208和接地GND₁供應電壓VDD。

在考慮的實施例中，變壓器T包括輔助繞組Taux。變壓器T的輔助繞組Taux的第一端子通過二極管Daux連接到端子208，而變壓器T的輔助繞組Taux的第二端子直接連接到接地GND₁。也在這一情況下，輔助繞組Taux和二極管Daux被串聯(lián)連接在端子208與接地GND₁之間就足夠了。最后，電容器Caux與輸出并聯(lián)連接、即在端子208與接地GND₁之間。

因而，輔助支路(包括繞組Taux、二極管Daux和電容器Caux)反映在反激轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)上的經(jīng)典連接。因而，電壓VDD可以例如通過相對于次級繞組T2的匝數(shù)適當?shù)卦O定輔助繞組Taux的匝數(shù)來設置。

本領域技術人員將認識以上架構也可以通過向輔助支路提供與 在高電源主供應信號的次級分支的連接基本上相似的連接而應用于其它拓撲。

圖4示出一個實施例，其中控制電路40包括：

–驅(qū)動器電路42，被配置用于驅(qū)動切換級20的一個或者多個開關；

–監(jiān)視電路48，被設置在級20的次級側(cè)上并且被配置用于根據(jù)在級20的次級側(cè)上檢測到的信號FB生成反饋信號R；以及

–通信系統(tǒng)，包括發(fā)送電路46和接收電路44，被配置用于從監(jiān)視電路48向驅(qū)動器電路42發(fā)送反饋信號R。

例如已知的驅(qū)動器電路是集成電路L6561，該集成電路的連接和操作例如在(通過引用而結合的)應用指南AN1060,“Flyback Converters with the L6561PFC Controller”,STMicroelectronics中有描述。

一般而言，可以在集成電路中集成電路42、44、46和48中的一個或者多個電路。例如接收電路44可以與驅(qū)動器電路42一起集成，和/或發(fā)送電路46可以與監(jiān)視電路48集成。

在各種實施例中，監(jiān)視電路48被配置用于監(jiān)視輸出電壓V_out或者輸出電流i_out。例如在有用于突發(fā)管理的喚醒系統(tǒng)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)換器中，在電壓V_out降至某個閾值以下時，監(jiān)視電路48可以生成喚醒信號R，該喚醒信號R經(jīng)由通信系統(tǒng)44和46從變壓器T的次級側(cè)向初級側(cè)、即向驅(qū)動器電路42發(fā)送。在這一情況下，也可以例如經(jīng)由光耦合器維持“主回路”的反饋系統(tǒng)，該光耦合器實現(xiàn)在普通操作期間電壓或者電流的調(diào)節(jié)。描述和各圖因此涉及在突發(fā)模式中的操作，在這種情況下未圖示主控制回路。

以這一方式，有可能獲得低耗散而未使用高輸出電容、如比如圖3中所示電容器Cout，因為在變壓器T的次級側(cè)上直接檢測這一電容器的放電。

一般而言，發(fā)送系統(tǒng)46在突發(fā)模式中發(fā)送信號TX，而接收系統(tǒng)44接收信號RX。例如如先前描述的那樣，可以用維持在次級側(cè) 與初級側(cè)之間的絕緣這樣的方式經(jīng)由光耦合器(以及對應驅(qū)動器和檢測器電路)獲得通信系統(tǒng)44和46。

替代地，圖5示出根據(jù)本說明書的一個實施例，其中通過級20的變壓器T發(fā)送反饋信息R、如比如喚醒信號；即發(fā)送電路46將發(fā)送信號TX發(fā)送到級20的變壓器T，而接收電路44例如通過監(jiān)視在變壓器的初級繞組T1兩端的電壓或者穿過變壓器T的初級繞組T1的電流來通過變壓器T接收對應接收信號RX。

替代地，在提供輔助繞組Taux的情況下(例如見圖3)，接收電路44可以被配置用于監(jiān)視跨變壓器T的輔助繞組Taux的電壓或者穿過變壓器T的輔助繞組Taux的電流。

圖6示出在基于反激拓撲的電源電路的情況下的控制電路40的一個可能實施例。

也在這一情況下，控制電路40包括監(jiān)視電路48、發(fā)送電路46、接收電路44和驅(qū)動器電路42。

具體而言，監(jiān)視電路48例如通過監(jiān)視輸出電壓V_out或者一般為在變壓器T的次級側(cè)上的信號FB來供應反饋信號R。如先前說明的那樣，通常這一信號R用作喚醒信號而未對應于主反饋信號，該信號R具有在普通操作期間調(diào)節(jié)輸出電壓和/或電流的功能。

例如圖8示出監(jiān)視電路48的一個可能實施例。

在考慮的實施例中，監(jiān)視電路48包括被配置用于將輸出電壓V_out與基準電壓V_ref進行比較的比較器482。例如在考慮的實施例中，信號R在電壓V_out低于電壓Vref的情況下為高。例如在突發(fā)模式中，以上事實向驅(qū)動器電路42指示應當恢復對級20的一個或者多個開關的切換。

在考慮的實施例中，發(fā)送電路46包括用于生成經(jīng)過變壓器T1的次級繞組T2的電流流動的裝置。

例如在各種實施例中，發(fā)送電路46包括以產(chǎn)生通過變壓器的次級繞組T2從電容器Cout的電流流動這樣的方式與反激轉(zhuǎn)換器的輸出二極管Dout并聯(lián)連接的電子開關。

一般而言，也可以用包括輸出電容器的轉(zhuǎn)換器的其它拓撲實施以上解決方案。事實上，在這一情況下，開關被配置用于以在變壓器T的次級繞組T2中生成電流流動這樣的方式將輸出電容器連接到變壓器T的次級繞組T1。另外，也可以使用其它蓄能器取代輸出電容器。

具體而言，在考慮的實施例中，二極管Dout被連接在次級繞組T2的第二端子與接地GND₂之間。因而，在這一情況下，開關也可以被連接在次級繞組T2的第二端子與接地GND₂之間。

例如，如例如圖7中所示，發(fā)送電路46可以包括在次級繞組T2(下文由“SRD”表示)的第二端子與接地GND₂之間的電子開關SW_WU、比如n-MOSFET。在考慮的實施例中，發(fā)送電路46還包括被配置用于以在次級繞組T2中生成至少一個電流脈沖這樣的方式經(jīng)由驅(qū)動信號EN閉合電子開關SW_WU的脈沖生成器462。

例如單個脈沖可以用于發(fā)送喚醒信號或者中斷信號、如比如比較器482供應的信號R，而可以生成多個脈沖用于發(fā)送任何數(shù)字信息的位(可能被編碼)。

在一些實施例中，發(fā)送電路46也可以包括被配置用于檢測在變壓器T1的初級側(cè)上的可能切換活動的電路464。事實上，在這一情況下，發(fā)送電路462可以被配置用于僅在從變壓器T1的初級側(cè)T1向次級側(cè)T2傳送能量的切換活動不存在時發(fā)送一個或者多個脈沖。

在考慮的實施例中，接收電路44被配置用于通過監(jiān)視例如在輔助繞組Taux上的電壓來檢測對發(fā)送的信號、即一個或者多個脈沖的發(fā)送。

例如圖9示出用于經(jīng)由發(fā)送電路46生成的脈沖的一些可能波形，其中：

–波形a)示出跨開關SW_WU的電壓；

–波形b)示出穿過變壓器T的次級繞組T2的電流；以及

–波形c)示出跨變壓器的輔助繞組Taux的電壓Vaux。

具體而言，在考慮的實施例中，在控制電路40、具體為驅(qū)動器 電路42在突發(fā)模式中、例如在存在低負載時操作時，驅(qū)動器電路42在某些時間區(qū)間之后中斷對級20的一個或者多個開關的切換，并且優(yōu)選地激活節(jié)能模式。在這一點，驅(qū)動器電路42僅在接收喚醒脈沖時開始再次切換。

因而，在時刻t0，不存在可以例如經(jīng)由電路464檢測的切換活動。

在時刻t1，監(jiān)視電路48檢測輸出電壓V_out已經(jīng)降至閾值V_ref以下的事實，并且發(fā)送電路46例如通過用邏輯電平“1”驅(qū)動開關SW_WU來閉合開關SW_WU。

發(fā)明人已經(jīng)注意對在變壓器的次級側(cè)上的這樣的發(fā)送晶體管SW_WU的驅(qū)動特別地關鍵。

圖10示出發(fā)送電路46的一個可能實施例。

在考慮的實施例中，經(jīng)由n-MOSFET(n-MOS)實施圖7的開關SW_WU，該n-MOSFET(n-MOS)被配置用于將次級繞組的第二端子SRD連接到接地GND₂；即晶體管SW_WU的漏極連接(例如直接)到端子SRD，而晶體管SW_WU的源極連接(例如直接)到接地GND₂。然而，一般而言，前述開關SW_WU被連接在輸出電容器Cout與次級繞組T2之間用于從輸出電容器Cout向次級繞組T2傳送能量就足夠了。

取而代之，根據(jù)信號R驅(qū)動晶體管SW_WU的柵極。例如在考慮的實施例中，提供發(fā)送電路462，該發(fā)送電路生成用于啟動晶體管SW_WU、例如用于發(fā)送至少一個脈沖的信號EN。另外，提供驅(qū)動器電路466，該驅(qū)動器電路根據(jù)信號EN驅(qū)動晶體管SW_WU的柵極。

具體而言，在考慮的實施例中，驅(qū)動器電路466包括上拉電阻器，或者如圖9中所示包括供應電流I_PU的電流生成器4662。例如電流生成器4662可以被連接在輸出電壓Vout與晶體管SW_SW的柵極之間。

在考慮的實施例中，電路466還包括在晶體管SW_WU的柵極與接地GND₂、即晶體管SW_WU的源極之間并聯(lián)連接的電阻器R_PD和開關 SW_PD、如比如n-MOSFET。

因而，通常閉合開關SW_PD而在晶體管SW_WU的柵極上的電壓V_GS為零，并且晶體管SW_WU關斷。取而代之，在發(fā)送電流脈沖期間，關斷開關SW_PD，并且用在電阻R_PD中流動的電流I_PU代表的固定電壓V_GS接通晶體管SW_WU。

因而，在考慮的實施例中，應當用反相使能信號EN驅(qū)動驅(qū)動器電路466。

發(fā)明人已經(jīng)注意在考慮節(jié)點SRD在變壓器T的去磁化的開始和結束時經(jīng)歷的轉(zhuǎn)變，晶體管SW_WU的柵極受到電荷注入，這些電荷注入在節(jié)點SRD的上升轉(zhuǎn)變期間可以接通晶體管SW_WU。這一接通將引起在變壓器中和在輸出電容器中存儲的能量的部分的損耗，因此引起轉(zhuǎn)換器的效率損失，以及可能是由于變壓器T的初級繞組T1和次級繞組T2的同時導通所致的出故障的原因。它因此應當通過設定開關SW_PD的接通電阻大小來避免。

為了防止接通晶體管SW_WU，在節(jié)點SRD的上升轉(zhuǎn)變期間，應當滿足用于開關SW_PD的接通電阻的以下條件：

$R_{\mathrm{ON}\_S{W}_{\mathrm{PD}}}\<\<\frac{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{Rm}}}{2\·C_{\mathrm{GD}}\·(\frac{V_{\mathrm{SRD},\max }}{V_{\mathrm{TWU}}}-\frac{C_{\mathrm{GD}}}{C_{\mathrm{GS}}}-1)}---\left(1\right)$

其中C_DG是晶體管SW_WU在漏極與柵極之間的電容，C_GS是晶體管SW_WU在柵極與源極之間的電容，ΔT_Rm是節(jié)點SRD為了達到最大電壓V_SRD,max而花費的最小時間，并且V_TWU是晶體管SW_WU的閾值電壓。

另外，如先前提到的那樣，在一些實施例中，經(jīng)由轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V_out供應發(fā)送電路46。出于這一原因，在啟動、即接通功率供應電路時，發(fā)送電路46直至它的供應電壓達到給定的值才應當被啟動。類似地，如果轉(zhuǎn)換器例如作為調(diào)節(jié)電流i_out的電池充電器工作，則電壓V_out將由負載固定并且可能不足以啟動次級的電路。然而，在這些條件中，監(jiān)視電路48和/或閉合開關SW_PD的脈沖生成器462 不激活，并且晶體管SW_WU的柵極通過電阻R_PD連接到接地。這一電阻比開關SW_PD的接通電阻高得多、因此在節(jié)點SRD的轉(zhuǎn)變期間由于電容耦合而未總是確保晶體管SW_WU不會接通。

晶體管SW_WU的以上接通除了任何可能出故障的風險之外還造成在一些情況下可能對于轉(zhuǎn)換器的效率要求而言不可接受的能量損耗。

在一個實施例中，為了防止這一行為并且限制在功率供應電路接通時的能量損耗，使用有源下拉取代用于驅(qū)動晶體管SW_WU的柵極的電阻器R_PD。

例如在一些實施例中，經(jīng)由在晶體管的柵極與接地GND₂之間連接的如比如n-MOSFET的附加晶體管SW_MN獲得以上有源下拉。具體而言，在一些實施例中，晶體管SW_MN的漏極連接到晶體管SW_WU的柵極，而晶體管SW_MN的源極連接到晶體管SW_WU的源極，

例如，圖11示出第一實施例。

具體而言，在考慮的實施例中，電路如先前描述的那樣包括供應電流的電路4664、如比如連接到電壓Vout的上拉或者電流生成器。

在考慮的實施例中，驅(qū)動器電路466還包括分壓器，該分壓器包括在晶體管SW_WU的柵極、即晶體管SW_MN的漏極與接地GND₂、即晶體管SW_MN的源極之間連接的兩個電阻器R1和R2。替代地，分壓器的中間點連接到晶體管SW_MN的柵極。最后，如比如n-MOSFET的電子開關SW與下電阻器R₁并聯(lián)連接、即在晶體管SW_MN的柵極與源極之間。

因而，開關SW可以用于禁用鉗位器R1、R2，并且它的使能信號信號、在這一情況下為信號EN與晶體管SW_WU的使能信號一致。

也在這一情況下，電路應當以晶體管SW_MN的等效電阻遵循先前對于晶體管SW_WU而定義的相同條件這樣的方式來設定大小、即：

$R_{\mathrm{DS}}(V_{\mathrm{GS}}=V_{\mathrm{TWU}}\·\frac{R_1}{R_1+R_2};V_{\mathrm{DS}}=V_{\mathrm{TWU}})\<\<\frac{\mathrm{\Δ}{T}_{\mathrm{Rm}}}{2\·C_{\mathrm{GD}}\·(\frac{V_{\mathrm{SRD},\max }}{V_T}-\frac{C_{\mathrm{GD}}}{C_{\mathrm{GS}}}-1)}$

$\left(2\right)$

發(fā)明人已經(jīng)注意這一解決方案在晶體管SW_WU的閾值電壓V_TWU具有與晶體管SW_MN的閾值電壓V_TMN接近的值的情況下可能從面積占用的觀點來看證實成本很高。例如在限制情況下，通過去除電阻器R₁，晶體管SW_MN將達到與V_TWU-V_TMN相等的最大過驅(qū)動電壓。如果兩個閾值電壓很接近，則晶體管SW_MN將用很低過驅(qū)動工作，并且它的面積占用為了獲得期望的電阻R_DS而可以甚至大于晶體管SW_WU的面積占用。另外，在晶體管SW_WU具有更低閾值電壓V_TWU的情況下，不能采用這一解決方案。

為了克服這些問題，在一個實施例中，驅(qū)動器電路用于下拉晶體管SW_MN，該下拉晶體管以電荷的形式從節(jié)點SRD汲取能量(或者一般從次級繞組T2)以在晶體管SW_MN的接通期間使用它。

圖12示出這一解決方案的一般架構。

也在這一情況下，電路包括電路4664，該電路供應用于晶體管SW_WU的柵極G_WU的電流、如比如連接到電壓Vout的上拉或者電流生成器。

在考慮的實施例中，發(fā)送電路46還包括驅(qū)動器電路4666，該驅(qū)動器電路被配置為從節(jié)點SRD汲取能量并且根據(jù)信號EN驅(qū)動晶體管SW_MN的柵極。具體而言，在一些實施例中，驅(qū)動器電路4666被配置用于在晶體管SW_MN的柵極生成比晶體管SW_WU的閾值電壓V_TWU高得多的電壓。

事實上，以這一方式，在占用的面積方面與圖10的解決方案比較，晶體管SW_MN獲得明顯增益。

圖13示出驅(qū)動器電路466的和具體為電路4666的一個可能實施例。

具體而言，在考慮的實施例中，電路4666使用一種用于利用節(jié)點SRD的轉(zhuǎn)變來對晶體管SW_MN的柵極充電的電荷泵技術。例如在考慮的實施例中，利用上升轉(zhuǎn)變。

然而，一般而言，電路也可以利用下降轉(zhuǎn)變或者兩種轉(zhuǎn)變。

例如在考慮的實施例中，電路4666包括在節(jié)點SRD與節(jié)點DIS之間設置的第一電容器C1?；旧希@一電容器去耦合節(jié)點SRD的DC偏移；即電容器C1代表去耦合電容器。

電路4666還包括在晶體管SW_MN的柵極與源極之間連接的第二電容器C2?；旧希@一電容器C2作為用于電荷泵的累積電容器。

一般而言，在節(jié)點DIS與電容器C2之間設置二極管，向電容器C2上傳送上升和/或下降轉(zhuǎn)變。

例如在圖12中所示實施例中、即在電路僅利用上升轉(zhuǎn)變的情況下，電路466可以包括：

–在節(jié)點DIS與晶體管SW_MN的柵極之間設置的第一節(jié)點D1，下文也標識為CH；即陽極連接到節(jié)點DIS而陰極連接到電容器C2的第一端子；以及

–在晶體管SW_MN的源極與節(jié)點DIS之間連接的第二二極管D2；即陽極連接到電容器C2的第二端子而陰極連接到節(jié)點DIS。

在考慮的實施例中，電路4666還包括被配置用于啟用電荷泵的開關SW，即根據(jù)反饋信號R、具體為信號EN禁止對電荷累積電容器C2充電。

例如在考慮的實施例中，如比如n-MOSFET的開關SW被配置用于將晶體管SW_MN的源極連接到接地GND₂、因此將電容器C2短路。因而，在考慮的實施例中，開關SW被連接在晶體管SW_MN的柵極與源極之間，并且驅(qū)動信號EN連接到晶體管SW的柵極。

一般而言，電路也可以包括其它部件，如比如連接在晶體管SW_MN的柵極與源極之間的可選齊納二極管DZ，以該方式限制在晶體管SW_MN的柵極上和在電容器C2上、即在節(jié)點CH上的最大電壓。

在節(jié)點SRD的電壓V_SRD SW_MN為高(V_SRD,high)時，跨C1的電壓V_C1是：

V_C1＝V_SRD,high-(V_CH+V_DON,D1) (3)

其中V_CH是在節(jié)點CH上、即在晶體管SW_MN的柵極上的電壓，而 V_DON,D1是用于接通二極管D1的電壓。

替代地，在下降轉(zhuǎn)變期間，在節(jié)點SRD上的電壓V_SRD變負。例如在反激轉(zhuǎn)換器的情況下(例如見圖6)，電壓下降直至達到用于接通轉(zhuǎn)換器的輸出二極管Dout的電壓。在這一條件中，電容器C1累積的電荷通過二極管D2來放電。例如在反激轉(zhuǎn)換器并且假設用于接通輸出二極管Dout的電壓等于二極管D2的接通電壓的情況下，電容器C1被完全地放電并且在它兩端的電壓V_C1是0V。

維持這一條件、即跨電容器C1的電壓直至新上升轉(zhuǎn)變開始。為了簡化而假設二極管D1和D2是理想二極管(接通電壓等于0V)，在上升轉(zhuǎn)變結束時，可以簡化跨電容器C1的電壓V_C1為：

V_C1＝V_SRD,high-V_CH⁽²⁾ (4)

其中電壓V_CH⁽²⁾指示在轉(zhuǎn)變結束時在節(jié)點CH上的電壓。

取而代之，在節(jié)點CH上，將注入與下式相等的電荷：

(V_SRDH-V_CH⁽²⁾)·C₁ (5)

通過施加在節(jié)點CH上的電荷平衡，獲得下式：

$V_{\mathrm{CH}}^{\left(2\right)}=\frac{V_{\mathrm{SRD},\mathrm{high}}\·C_1+V_{\mathrm{CH}}^{\left(1\right)}\·C_2}{C_1+C_2}---\left(6\right)$

其中V_CH⁽²⁾是在轉(zhuǎn)變結束時在節(jié)點CH上的電壓，而V_CH⁽¹⁾是在轉(zhuǎn)變之前在節(jié)點CH上的電壓。

在節(jié)點CH上的電壓的值相對于節(jié)點SRD達到的電壓V_SRD,high可忽略不計的情況下，節(jié)點CH在級20的每個切換周期時的電壓變化可以視為恒定并且等于下式：

$\mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{CH}}=\frac{V_{\mathrm{SRDH}}\·C_1}{C_2}---\left(7\right)$

因而，為了防止對晶體管SW_MN的任何損壞，在各種實施例中，提供被配置用于使跨電容器C2的電壓限制為最大電壓的齊納二極 管DZ。

因而，在描述的解決方案中，接通晶體管SW_WU的問題保持限于第一切換行程直至在節(jié)點CH上達到電壓V_GS，這允許在晶體管SW_MN上具有最小R_DSON，該最小R_DSON確保維持晶體管SW_WU的關斷條件。

可以甚至預先確定為了達到確保晶體管SW_WU不會接通的條件而必須的“行程”(即從初級側(cè)向次級側(cè)傳送能量)的數(shù)目。

因而，在考慮的實施例中，變壓器T的可能能量損耗將限于恰好前幾個切換形成而對于轉(zhuǎn)換器的效率而言變成可忽略不計。以相同方式，將防止任何出故障的風險。

類似于先前描述的解決方案，可以通過與在轉(zhuǎn)換器的輸出達到接通閾值時使能喚醒MOSFET SW_MN的驅(qū)動器的信號相同的信號EN禁用晶體管SW_MN。

因而，本說明書提供電路解決方案，這些電路解決方案啟用由于在初級上的切換活動所致的MOSFET SW_WU的漏極的振蕩的能量的使用，用于對電容器C2充電并且接通可以保持喚醒MOSFET SW_WU關斷的下拉MOSFET SW_MN、由此防止任何能量耗散和任何可能出故障。

當然，在不對本發(fā)明的原理偏離的情況下，構造和實施例的細節(jié)可以關于這里完全地通過示例而已經(jīng)進行描述和圖示的細節(jié)而廣泛地變化，而未由此脫離本發(fā)明的如所附權利要求定義的范圍。