開關功率變換器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開內(nèi)容大體涉及開關電源，并且更具體地涉及經(jīng)由次級側(cè)檢測設備檢測動態(tài)負載的開關功率變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]包括智能電話、平板計算機和便攜式計算機的許多電子設備采用在較寬操作條件上提供受控的且經(jīng)調(diào)節(jié)的功率輸出的電源。這些電源常常包括用于從電源向跨變壓器的負載遞送電力的功率級(power stage)。功率級中的開關將負載電親接至電源或者使負載與電源解耦，并且耦接至該開關的開關控制器控制開關的導通時間和關斷時間。除其他方式之外，還可以通過測量輸出電流或輸出電壓并且將其反饋至初級側(cè)開關控制器來實現(xiàn)對功率輸出的調(diào)節(jié)。為了提高成本性能和減小尺寸，許多市場上可獲得的隔離電源采用僅初級反饋和控制。通過感測初級側(cè)信號，能夠檢測并且因此能夠控制和調(diào)節(jié)次級輸出和負載狀況。
[0003]為了方便，在沒有負載連接至電源輸出的時候，終端用戶通常會使電源留在連接至AC電源(AC mains)的狀態(tài)。為了保持經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(甚至在無負載狀況下)，控制器可能會在低負載或無負載狀況下改變其調(diào)節(jié)模式。在無負載狀況下，使開關功率變換器中的功率開關導通或關斷的脈沖的速率被顯著地減小，以便保持輸出電壓調(diào)節(jié)，導致開關功率變換器在導通周期和關斷周期之間的時段較長。這對依賴于功率開關的導通周期和關斷周期來獲得反饋信號的初級側(cè)感測控制方案提出了重大挑戰(zhàn)。在開關的導通周期之間的時段期間，由于不生成反饋信號，因此控制器不知道輸出電壓的狀態(tài)。如果在開關的較長關斷周期中的一個關斷周期期間電子設備被重新連接至電源一一表示動態(tài)負載改變，則初級側(cè)控制器直到開關的下一個導通周期才接收到關于次級側(cè)輸出電壓的改變的反饋。在此期間，輸出電壓可能會因此顯著地降低，超過開關功率變換器或電子設備的調(diào)節(jié)規(guī)范所規(guī)定的容許電壓降。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]—種開關功率變換器，其使用次級側(cè)檢測設備來檢測開關功率變換器的輸出處的負載瞬變(load transient)。在一個實施方式中，開關功率變換器包括變壓器，該變壓器包括耦接至輸入電壓的初級繞組和耦接至開關功率變換器的輸出電壓的次級繞組。功率開關耦接至變壓器的初級繞組，以及整流器耦接至變壓器的次級繞組。響應于功率開關導通而在初級繞組中生成電流，以及響應于功率開關關斷而不在初級繞組中生成電流。整流器在功率開關的關斷周期期間向開關功率變換器的輸出提供經(jīng)整流的電流。
[0005]耦接在變壓器的次級側(cè)上的整流器兩端的檢測電路測量整流器兩端的電壓。在功率開關的關斷周期期間，整流器兩端的電壓指示開關功率變換器的輸出電壓。如果在消隱時段之外整流器兩端的電壓下降到閾值之下，則檢測電路檢測到電壓降，并且作為響應，在變壓器的次級繞組中生成電流脈沖。
[0006]在一個實施方式中，開關控制器檢測由變壓器的次級側(cè)的電流脈沖而引起的變壓器的初級側(cè)的電壓改變。開關控制器響應于檢測到該脈沖而使功率開關導通，以調(diào)節(jié)開關功率變換器的輸出電壓。因此，開關功率變換器基于由檢測電路生成的電流脈沖來對功率開關的關斷周期期間的動態(tài)負載狀況進行補償。
[0007]根據(jù)本公開的實施例，提供一種開關功率變換器，包括:變壓器，所述變壓器包括耦接至輸入電壓的初級繞組和耦接至所述開關功率變換器的輸出的次級繞組；功率開關，所述功率開關耦接至所述變壓器的所述初級繞組，響應于所述功率開關導通而生成所述初級繞組中的電流，以及響應于所述功率開關關斷而不生成所述初級繞組中的電流；整流器，所述整流器耦接至所述變壓器的所述次級繞組，所述整流器在所述功率開關的關斷周期期間向所述開關功率變換器的所述輸出傳導經(jīng)整流的電流；以及檢測電路，所述檢測電路測量所述整流器兩端的電壓，所述檢測電路檢測在消隱時段之外所述整流器兩端的電壓的降低，以及響應于檢測到所述電壓的降低而在所述變壓器的所述次級繞組中生成一個或更多個電流脈沖。
[0008]根據(jù)本公開的另一實施例，提供一種開關功率變換器，包括:變壓器，所述變壓器包括耦接至輸入電壓的初級繞組和耦接至所述開關功率變換器的輸出的次級繞組；功率開關，所述功率開關耦接至所述變壓器的所述初級繞組，響應于所述功率開關導通而生成所述初級繞組中的電流，以及響應于所述功率開關關斷而不生成所述初級繞組中的電流；以及智能二極管，所述智能二極管耦接至所述變壓器的所述次級繞組。所述智能二極管包括:整流器，所述整流器在所述功率開關的關斷周期期間向所述開關功率變換器的所述輸出傳導經(jīng)整流的電流；以及檢測電路，所述檢測電路測量所述整流器兩端的電壓，所述檢測電路檢測在消隱時段之外所述整流器兩端的電壓的降低，并且響應于檢測到所述電壓的降低而在所述變壓器的所述次級繞組中生成一個或更多個電流脈沖。
[0009]在說明書中描述的特征和優(yōu)點并不是無所不包的，并且具體地，鑒于附圖、說明書和權(quán)利要求書，許多另外的特征和優(yōu)點對于本領域技術(shù)人員來說將是明顯的。此外，應當指出的是，說明書中所使用的語言主要是為了易讀和指導的目的而選擇的，其不是被選擇為描繪或限制實用新型主題的。
【附圖說明】
[0010]通過結(jié)合所附附圖考慮以下詳細描述，可以容易地理解本實用新型的實施方式的教導。
[0011]圖1A至圖1D不出了開關功率變換器的各種實施方式。
[0012]圖2A至圖2B示出了檢測電路的示例實施方式。
[0013]圖3A至圖3B是示出在電壓振蕩時段(voltage ringing per1d)期間檢測電路中的信號的示例波形。
[0014]圖4示出了與在輕負載或無負載操作期間的開關功率變換器相對應的示例波形。
[0015]圖5示出了與具有施加的負載瞬變的開關功率變換器相對應的示例波形。
【具體實施方式】
[0016]附圖和以下描述僅通過示例的方式涉及本實用新型的優(yōu)選實施方式。應當注意的是，根據(jù)以下討論，將容易認識到本文所公開的結(jié)構(gòu)和方法的替選實施方式為在不背離所要求保護的實用新型的原理的情況下可以采用的可行替選方案。
[0017]現(xiàn)在將詳細地參照在附圖中示出其示例的本實用新型的若干實施方式。要注意的是，在任何可行的情況下，可以在附圖中使用相似或相同的附圖標記，并且其可以表示相似或相同的功能。附圖僅出于說明的目的描繪了本實用新型的實施方式。本領域技術(shù)人員根據(jù)以下描述將容易認識到:在不背離本文所描述的實用新型的原理的情況下可以采用本文所示的結(jié)構(gòu)和方法的替選實施方式。
[0018]本文所描述的開關功率變換器的實施方式被配置成在不影響反饋或調(diào)節(jié)控制回路并且因此不影響回路穩(wěn)定性以及不增加空載功耗的情況下(I)使用次級側(cè)檢測設備來檢測開關功率變換器的輸出處的動態(tài)負載，以及(2)向初級側(cè)控制器發(fā)信號通知出現(xiàn)動態(tài)負載。控制器通過基于指示動態(tài)負載的信號修改功率開關的導通時間和關斷時間，來調(diào)節(jié)輸出電壓。
[0019]圖1A至圖1D示出了開關功率變換器100的示例實施方式。在一個實施方式中，除其他部件之外，開關功率變換器100包括:具有初級繞組102、偏置繞組103和次級繞組104的變壓器；功率開關106 ;以及控制器110。
[0020]參照圖1A至圖1D，功率變換器100從交流(AC)電源(未示出)接收AC電力，該AC電力被整流以提供輸入電容器Cl兩端的經(jīng)調(diào)節(jié)的直流(DC)輸入電壓101。輸入電壓101耦接至初級繞組102。在功率開關106的導通周期期間，由于整流器D1K向偏置，所以能量被存