CN101218737A - 用于开关模式电源的反馈通信技术 - Google Patents

用于开关模式电源的反馈通信技术 Download PDF

Info

Publication number
CN101218737A
CN101218737A CNA2006800249272A CN200680024927A CN101218737A CN 101218737 A CN101218737 A CN 101218737A CN A2006800249272 A CNA2006800249272 A CN A2006800249272A CN 200680024927 A CN200680024927 A CN 200680024927A CN 101218737 A CN101218737 A CN 101218737A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
primary side
mode
transformer
feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800249272A
Other languages
English (en)
Inventor
科内利斯·J·A·舍特尔斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101218737A publication Critical patent/CN101218737A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种用于开关模式电源(SMPS)11的电源转换电路,被设置为可在正常操作模式与突发待机操作模式之间切换。在实施例中,SMPS 11包括具有变压器12的初级(输入)侧和次级(输出)侧的AC/DC级。开关模式电源级具有位于初级侧的、用于控制向次级侧的供电开关操作的控制器15。控制器15具有用于从位于变压器12的次级侧的反馈电路50接收反馈信号的控制输入3。SMPS 11包括光耦合器20,光耦合器20被设置为把指示突发模式下开关周期的开始和结束的反馈信号传递给控制器15的控制输入3。有利的是,这允许SMPS 11在处于突发待机模式时对施加的负载作出更迅速的反应。

Description

用于开关模式电源的反馈通信技术
技术领域
本发明涉及一种开关模式电源、一种开关模式电源的操作方法,一种用于对开关模式电源进行开关操作的控制器、以及一种在不同操作模式之间进行切换的通信技术。
背景技术
开关模式电源(SMPS)被广泛用于在诸如电视机、独立式电源适配器等的应用中提供电压。这些应用通常工作在多种模式下,每种模式在向电源施加不同负载时激活。例如,当电视机保持被供电,但功能简化并且能耗降低时,通常采用待机模式。在这种模式中,电视机不输出图像或声音,不过某些电路保持活动状态,从而能检测来自相关遥控装置的输入。
当工作在这种待机模式下时,SMPS和应用的相对能耗较低。然而,在该模式下,应用趋于工作更长时间,因而需要降低当工作在低功率模式下时的功耗。
图1中示出了已知SMPS电路的一个示例11。该电路包括两个输入端10a、10b,变压器12和两个输出端14a、14b。输入的A.C.电压通过整流器16转换成D.C.电压,并通过电容17进行平滑。MOSFET 18的栅极电压受到所连接的控制器IC 15的脉宽调制(PWM)控制,在本例中,控制器IC为可从菲利浦半导体公司获得的TEA 1507,MOSFET 18调节流过变压器12的初级线圈的电流。负载与连接在变压器12的次级线圈上的两个输出端14a、14b相连。
输出功率由流过初级线圈、受MOSFET 18调节的电流的高频开关操作来决定。每单位时间开关操作的平均次数和每个开关操作中流入晶体管18中的电流一起决定了传送给负载的平均功率。
为了将电源调节为所需的输出(输出电压和/或电流),采用反馈操作把例如变压器12的次级侧上的输出电压传递给初级侧上的控制器IC 15。为安全起见,使SMPS电路11的输出相对于通常与电源输电网(mainsgrid)连接的输入浮动。为此,需要变压器12的初级侧与次级侧之间的电隔离,并且使用光耦合器20来实现。其包括LED和光电晶体管。流过LED的电流(ILED)与输出端14a、14b上的电压成正比,从而决定了其亮度。通过光电晶体管来检测LED输出的光,然后,光电晶体管将信号发送给控制器IC 15的Ctrl输入3。这样,由控制器IC 15相应地调节流过变压器12的初级线圈的电流。
当负载较小时,可使SMPS 11工作在低功率模式以节省功率。一种已知方法是提供‘突发模式’,其中,MOSFET18的周期性开关被中断,以便减少其开关操作的次数。因而,在‘突发模式’下,开关周期包括由完全没有供电脉冲的时段所分隔的高频供电脉冲的突发。在下面更详细描述的菲利浦半导体公司于2000年12月5日出版的文献“Data Sheet TEA1507”中披露了这一技术,并且可由图2中所示的电路来实现。
图2示出了已知的SMPS电路11,其示出了基本突发模式配置中的设置,并包括与图1等效的具有相同附图标记的特征。除了图1中电路的特征之外,为了提供突发模式能力,变压器12的次级侧包括位于线性稳压器24之前、并联在变压器12的次级侧的缓冲电容器CSTAB。电流脉冲发生器22与线性稳压器24的输入之前处于电压VSTAB的节点X连接,并对晶体管26进行开关操作,晶体管26控制电流从同一节点X流过光耦合器20。
突发模式是一种用于将待机时的功耗减小到1W以下的周期性操作模式。在突发模式期间,控制器IC 15仅在很短时间内是活动的(向MOSFET18产生栅极脉冲),在更长时间是非活动的,以等待下一突发周期。在活动时段中,能量(功率)被传递给变压器12的次级侧,并存储到线性稳压器24之前的缓冲电容器CSTAB中,如下所述。在非活动时段期间,负载(例如,未示出的微处理器)使该缓冲电容器CSTAB放电。在该模式中,控制器15采用所谓的“安全重启模式”。
为了更详细地描述突发模式中的一个开关周期(此处称作“突发周期”),定义三个时间间隔:
·t1栅极驱动活动时VCC的放电
·t2栅极驱动非活动时VCC的放电
·t3栅极驱动非活动时VCC的充电
正如本领域技术人员所知,VCC是控制器IC 15的供电电压,并且输送给其管脚1,以开启和切断控制器IC。当VCC等于开始电压Vstart时,控制器IC 15开启。电容器CVcc连接在管脚1与地之间,当控制器IC的供电电压被切断时,该电容器线性放电,从而管脚1的供电电压VCC保持线性地减小。根据所谓的安全重启模式,当该供电电压达到被称作“欠压锁定(under voltage lock out)”电压VUVLO的阈值时,控制器IC 15切断。图3示出了在这三个时间间隔t1,t2和t3期间的突发模式的波形。
在第一时间间隔t1期间,控制器IC 15向做高频开关操作的MOSFET18产生栅极脉冲,从而将能量从变压器12的初级侧传递到次级侧,导致线性稳压器24之前的输出电压(VSTAB)斜向上。当足够多的能量被存储到电容器CSTAB中时,控制器IC 15将按照如下方式被切断。
在时间间隔t1期间,通过电流脉冲发生器22对其相关的晶体管26进行开关操作,使电流ILED流入光耦合器20中,在变压器12的次级侧产生电流脉冲。脉冲经由光耦合器20传递到初级侧,并且幅值随缓冲电容器CSTAB的充电而增大,如图3中所示。当初级侧的电流脉冲达到控制器15的Ctrl管脚(IC管脚3)的16mA阈值时,控制器15将使输出驱动器(IC管脚6)失效(安全重启模式)。由于光耦合器20的电流传递率(CTR)的较大改变,将电阻R1串联设置,以限制进入Ctrl管脚的电流。同时,VCC电容器CVCC放电,不过在该时间间隔期间仍处于欠压锁定电压VUVLO之上(参见图4)。
在第二时间间隔t2期间,VCC电容器CVCC被放电到VUVLO。因缓冲电容器CSTAB放电,输出电压(VSTAB)将取决于负载而减小。
当电容器VCC的供电电压达到欠压锁定电压VUVLO,并且控制器IC 15被切断时,第三间隔t3开始。然后,内部电流源(未示出)为VCC电容器CVCC充电。一旦VCC电容器CVCC被充电到启动电压电平Vstart,则控制器IC 15被开启,驱动器(IC管脚6)被激活,并开始新的突发周期。
参照图3,可以看出,在突发模式脉冲之间(时间间隔t2与t3期间)存在一个‘死时期(dead period)’,用线X-X示出。如果在该时段期间向SMPS 11的输出施加负载(例如,如果应用从待机切换为开启),则缓冲电容器CSTAB必须泄放,以保持输出电压。因此,在常规设置中,电容器CSTAB必须相对较大,例如为4700μF,其会占据宝贵的电路板空间,从而增大设备的尺寸,并且相对昂贵。
需要提供一种改进的SMPS,其在突发操作模式等的开关周期期间的任何时间点对负载的改变都不敏感,无需使用大的能量存储器件。
发明内容
根据本发明一个方面,提供一种电源转换电路,具有包括开关周期的第一操作模式和第二正常操作模式,所述电源转换电路包括开关模式电源级,所述开关模式电源级包括:输入端,位于变压器的初级侧,用于接收电力;输出端,位于变压器的次级侧,用于向负载提供输出电力;以及控制器,位于变压器的初级侧,用于控制从变压器的初级侧向次级侧的供电开关操作(switching of power);所述电源转换电路还包括处于变压器的次级侧、用于向控制器的控制输入提供反馈信号的反馈电路,其中,所述反馈信号指示在第一操作模式下开关周期的结束。
通过提供指示第一操作模式下开关周期结束的反馈信号,如果在开关周期期间施加负载,则电源转换电路可以平滑地,并且基本上是立即地转变到第二正常操作模式。
在一个实施例中,所述开关模式电源级还包括并联耦合在变压器的次级侧两端上的、用于在第一操作模式下存储电荷的缓冲电容器,其中,反馈电路响应于缓冲电容器上电压的下降,提供指示第一操作模式下开关周期结束的信号。
在另一实施例中,第一操作模式是待机突发操作模式,第二操作模式是正常操作模式。一般而言,反馈电路提供指示突发模式开关周期的开始和结束的反馈信号。
有利地,该实施例提供一种系统,其不仅向控制器电路提供待机模式下突发模式开关周期开始的消息,而且还用于监视和通知突发模式开关周期的结束。当在SMPS电路中实现时,能够减小其输出侧的上述缓冲电容器CSTAB的大小。特别地,如果在突发模式开关周期期间向SMPS电路的输出施加负载,反馈电路提供指示开关周期的结束(可能早一些)的反馈信号。然后,基本上立即恢复正常操作模式,从而无需大的缓冲电容器。
可通过监视VSTAB电压值来检测第一待机操作模式下开关周期的开始和结束。优选地,通过提供用于检测电容器CSTAB上的最小电压VμC、并向控制器提供相应的信号的装置,来监测第一待机模式时段的开关周期的结束。
在一个实施例中,反馈电路被设置为向控制输入提供反馈信号:以调节正常操作模式下的输出电压,并指示待机操作模式下突发模式开关周期的开始和结束,其中,指示突发模式开关周期的结束的反馈信号,使得开始进行从变压器的初级侧到次级侧的供电开关操作。
根据另一方面,本发明提供一种被设置为可在第一与第二操作模式之间切换的电源转换电路,包括开关模式电源级,所述开关模式电源级包括:在变压器的初级侧用于接收电力的输入端,在变压器的次级侧用于向负载提供输出电力的输出端,以及在变压器的初级侧用于接收反馈信号的模式监视输入,以进行模式改变;所述电源转换电路包括反馈电路,所述反馈电路被设置为向模式监测输入提供指示电源转换电路的操作状态的反馈信号。
根据又一方面,本发明提供一种包含根据本发明上述任一方面的电源转换电路的电子设备。
根据另一方面,本发明提供一种在第一操作模式下操作电源转换电路的方法,所述第一操作模式具有开关周期,所述电源转换电路包括开关模式电源级,所述开关模式电源级具有:输入端,位于变压器的初级侧,用于接收电力;输出端,位于变压器的次级侧,用于向负载提供输出电力;控制器,位于变压器的初级侧,用于控制从变压器的初级侧向次级侧的供电开关操作;以及反馈电路,位于变压器的次级侧,用于根据变压器的次级侧的某个节点处的电压输出值(VSTAB)而向控制器的控制输入提供反馈信号,所述方法包括:响应于检测所述节点处最大电压值的反馈电路,提供处于第一信号值的反馈信号;响应于处于第一信号值的反馈信号,停止从变压器的初级侧到次级侧的供电开关操作;之后,提供处于第二信号值的反馈信号;响应于检测所述节点处最小电压输出值的反馈电路,提供处于第三信号值的反馈信号,以及响应于处于第三信号值的反馈信号,开始进行从变压器的初级侧到次级侧的供电开关操作。
因而,本发明涉及一种用于开关模式电源的、提供了或允许对已知设备的改进的电源转换电路。这里公开了各个新颖性概念、创造性概念以及特定实施例,具体地但非排他地参考附图。
附图说明
通过阅读下面仅通过示例给出的优选实施例的详细描述,并参照附图,本发明的其他特征和优点将更加明显,其中:
图1示出了已知开关模式电源(SMPS)的电路设置;
图2示出了基本突发模式配置的已知SMPS的电路设置;
图3示出了针对图2的电路设置的突发模式信号波形;
图4示出了根据本发明实施例的SMPS电路的电路设置;以及
图5示出了根据图4的本发明实施例的SMPS电路中出现的示例波形。
在不同的附图中,为相似组件赋予相同的附图标记。
具体实施方式
参照示出了已知的SMPS及其相关波形的图2和3,通过反馈电路来检测待机模式的开始,然后该反馈电路向控制器IC 15提供信号,从而能够将输入供电从操作模式切换到关闭模式。微处理器(未示出)向电流脉冲发生器22,向控制器IC 15的模式改变输入(IC管脚3)提供信号,通过启动突发周期中的脉冲的第一突发,将开关模式电源级切换到待机模式。如上所述,尽管在待机模式中也会存在在突发脉冲之间具有‘死时期’的问题,在死时期期间,如果应用被切换到正常模式,则缓冲电容器CSTAB泄放,以保持对所需应用的输出。因此,为了这一目的,电容器CSTAB的大小必须足够大。
与图2的已知SMPS电路不同,根据本发明的实施例,SMPS电路设有反馈装置,被设置为不仅向控制器15提供指示待机模式中突发周期的开始的信号,而且还提供指示待机模式中突发周期的结束的信号。突发周期的结束可能发生在从待机模式转变到正常模式的期间,从而反馈信号可保证从待机模式平滑转变到正常模式,正如由下面的描述可以理解到的。
突发待机模式的结束可以通过两种方式来表示:要么是不启动新的突发周期(即新突发脉冲)并平滑地改变到正常模式;要么是CSTAB上的突然压降。根据本发明的优选实施例,CSTAB上的突然泄放被检测为对待机模式中突发周期结束的指示,并且将其通知给控制器15。然后,SMPS电路通过在模式之间平滑的且基本上为立即的转变而返回正常操作,不进行系统复位。通过监视和通知待机模式中突发周期的结束,一旦在突发周期期间施加负载,本发明的系统几乎能够立即从待机操作模式切换到正常操作模式。由此,能够更容易通过缓冲电容器CSTAB上的最小泄放来保持所需的输出。因此,与常规设置相比,能够用减小的大小的缓冲电容器CSTAB来实现本发明。
图4示出了根据本发明一个实施例的SMPS电路设置11,具有用于正常和待机操作模式的反馈电路50。该反馈电路50包括决定SMPS电路11的操作模式的开关S1。当开关S1被打开时,SMPS电路11工作在正常模式,当开关S1被闭合时,SMPS电路工作在待机模式。例如,由电子设备的微处理器或包含SMPS电路11的其他应用来控制开关S1。
反馈电路50还包括一对串联连接的电阻器30、31,与位于输出14a与14b之间的电容器之前的输出线14a连接。开关S1连接在电阻器31两端上。二级管Z1与电阻器30和31之间的节点Y连接,并且通过电阻器与光耦合器20连接。最后,如图4中所示,还通过二级管Z2把并联的电容器33和电阻器32的组合与光耦合器20连接。
在正常操作模式中,开关S1打开,按照前面结合图2的电路所描述的常规方式通过反馈电路50来控制输出电压Vo,涉及电阻器30和31,二级管Z1以及光耦合器20。
在待机操作模式中,当开关S1闭合时,在二级管Z1两端上不再出现输出电压的副本(replica),并且不能控制输出电压。因而,输出电压Vo将升高,而且由于变压器12的耦合输出,VSTAB将升高。当VSTAB增大到使二级管Z2开始导通的电平时,电流ILED开始流过光耦合器20。对于二级管Z2来说,在优选设置中使用齐纳二极管,不过本领域技术人员可想到,可以使用多种备选配置(诸如NPN和齐纳二极管的组合)来实现本发明。
由于闭合S1代表进入待机模式,从而进入低输出负载状况,Vo以及VSTAB和ILED将会是陡峭的,导致脉冲电流流过光耦合器20。这个脉冲将由控制器IC 15在Ctrl管脚输入(管脚3)上检测为突发周期的开始,并将驱动MOSFET 18的栅极的控制器15的驱动器管脚6切断。反馈电路50中的电容器33改善了陡度,并或多或少限定了脉冲的顶部电平。此时,控制器15停止开关操作,Vo以及由于变压器耦合的VSTAB将下降。电阻器32按照某种方式对电容器33放电,即电容器33相对于地的压降比VSTAB相对于地的压降更快。从而,通过齐纳二级管Z2和光耦合器20的中等大小电流(相当于图5中的Iburst_bold)得以保持。由于控制器1 5被切断,VSTAB将连续下降,同时相对低的功率输出到负载,并且在某一时刻,二级管Z2将停止导通(理论上,当VZ2=VSTAB-VfLED时)。没有电流流过光耦合器20,并且控制器15将通过Ctrl输入(IC管脚3)检测该信号,并通过在另一突发脉冲期间驱动MOSFET 18的栅极而再次开始操作。
通过在待机模式下的突发脉冲之间维持经过光耦合器20的中等大小的电流值或偏移值,Iburst_hold,当在待机模式结束时施加负载时,可平滑地转变回正常模式。特别地,在待机模式期间,如上所述,开关S1闭合,并且当Iburst_hold下降到零时,启动新的突发脉冲。不过,在突然施加负载的情况下,诸如在待机模式结束时,Iburst_hold也将下降(并且开关S1将由μP控制而打开)。从而,如果在突发脉冲之间高输出负载从输出14a、14b吸取功率,电压Vo将下降,同样,缓冲电容器CSTAB上的电压VμC将从最大值VμC_max下降到最小值VμC_min(参见图5),并且反馈电流ILED将从Iburst_hold下降到零。如上所述,控制器15通过Ctrl输入(管脚3)检测该电流下降,并且控制器将开启MOSFET 18。由于此时反馈电路工作在正常模式下,开关S1打开,控制器15恢复正常操作模式。
因此,参照图5,突发模式开关周期开始(当开关S1闭合时),反馈电路50产生经过光耦合器20的突发脉冲ILED=Iburst_start,该突发脉冲传递至控制器IC 15的Ctrl管脚(管脚3),控制器IC 15切断MOSFET 18的栅极驱动器(管脚6)。因此,控制器IC 15停止栅极脉冲,并且Vdriver=O。电压VSTAB为最大值VμC_max,表明缓冲电容器CSTAB被完全充电。
紧随突发脉冲之后,反馈电路50连续产生经过光耦合器20的中等大小的信号Iburst_hold,该信号类似地被传递至控制器IC 15的Ctrl管脚。在此期间,驱动MOSFET 18的栅极的电压被切断(Vdriver=0),由于缓冲电容器CSTAB泄放以向负载提供输出,所以电压VSTAB下降。
反馈电路50检测何时电压VSTAB达到最小值VμC_min,并停止流过光耦合器20的电流(ILED=0)。把通过光耦合器20的反馈信号ILED从Iburst_hold到零的这个下降,传递给控制器IC 15的Ctrl管脚(管脚3),表示突发模式开关周期的结束。如上所述,对负载的施加作出响应,电压VSTAB也会下降到最小值VμC_min,表明待机模式的结束,并且同样将其传递给控制器IC 15的Ctrl管脚(管脚3)。
在开关周期之间,如图5中所示,ILED=0,并且控制器IC驱动MOSFET18,将供电传送给变压器12的次级侧,因而对缓冲电容器CSTAB重新充电,使得VSTAB回升至最大值VμC_max。在这一阶段,可能发生向正常模式的转变。具体而言,如果开关S1被打开,则反馈电路50进行操作以将表示输出电压Vo的反馈信号提供给控制器IC 15的Ctrl管脚,允许控制器IC 15对其进行调节。
因此,在所述的实施例中,通过反馈电路50检测SMPS电路11的电容器CSTAB上的最大和最小电压值VSTAB而实现对待机模式的突发周期的开始和结束的监测。这些电压值VμC_max和VμC_min均由SMPS次级侧的反馈电路50的组件来限定,正如本领域技术人员所知,可按照获得针对CSTAB的最小值的方式将其调整为适合于应用。
正如本领域技术人员所知,当采用对VCC电容器进行充电和放电的常规突发模式技术时,当突发保持信号从Iburst_hold下降到零时,转换器不会立即恢复操作。相反,在转换器实际操作之前,VCC电容器必须首先被充电到VCC启动电压值。不过,与现有技术的情形相比,这种延迟相对较短(提供较短的死时期,并且更适应于负载)。然而,可使用本发明的反馈技术来修改应用突发模式的技术,以减小该延迟。例如,如果使用在突发期间VCC没有下降到VUVLO的技术,则当突发保持信号下降时,转换器将立即恢复正常操作。而且,CSTAB可以最小化。
与已知结构相比,通过光耦合器20提供与正常模式值、突发脉冲值和中间突发保持值相对应的三个或更多个电流值ILED。本领域技术人员可以理解,根据本发明,通过提供一个或更多个附加的电流值,不仅可以传送关于操作模式的信息,而且还可以传送其他类型的信息,例如与控制器15所能区分的保护和安全特征有关的状态更新。
可以理解,本发明的电源转换电路相比常规的SMPS电路具有多个优点。
例如,通过定义,电路提供了从正常操作模式到待机模式以及相反方向上的适当的模式改变。不会挂起(hang up)系统复位。
由于对电容器CSTAB的大小不加以限制,如同已知电路配置那样,在待机模式后立即返回正常模式的最差情形下,CSTAB的值可以减小,从而能降低成本。例如,在典型的CRT-TV SMPS中,可将电容器从3300μF/16V减小到68μF/16V。
此外,在不增大缓冲电容器的前提下,电压波动调整较少并且是可调的。
可按照简单的方式来调整突发模式频率,并且不会影响其他操作模式。
尽管在详细的实施例中控制器采取集成电路(IC)的形式,不过用其他形式同样可实现其功能。
本领域技术人员可以理解,所述实施例中示出和描述的反馈电路仅是用于提供中间突发保持电流值、并响应突发周期结束时的负载改变而提供信号改变的众多可能的电路配置中的一个示例,所述突发周期的结束可以对应于待机时段的结束。可能存在并设想出实现本发明的多种其他电路设置。
此外,不需要将Iburst_hold电流值设定为固定的DC值。相反,可使用0与脉冲值之间的任何的任意波动的值,以提供可用于传送区分信息的中间值(在所述实施例中,所传送的信息为突发开始、突发结束和正常操作模式)。
本领域技术人员可以清楚,可以将本发明扩展为传送不同类型的反馈信息,例如,可使用反馈技术传送操作状态。
概括而言,提供了一种可以实现为开关模式电源(SMPS)的电源转换电路。该电路被设置为可在正常操作模式与突发待机操作模式之间切换。开关模式电源级具有包括用于接收反馈信号的控制输入的控制器。该电路包括被设置为从反馈电路向控制器提供反馈信号的光耦合器,该反馈信号表示指示待机模式下突发周期的开始和结束。有利的是,当处于突发待机模式时,这允许SMPS更迅速地对施加的负载作出反应,并且避免了对用于在突发脉冲之间提供电压的相对大的缓冲电容器的需求。SMPS可以被包括在具有正常操作模式和待机操作模式的电子设备中,例如电视机。
通过阅读本公开内容,本领域技术人员易于想到其他变化和修改。这种变化和修改可以包括本领域中已经公知的等效特征和其他特征,并且可取代此处已经描述的特征,或者与此处描述的特征相结合。
尽管所附权利要求涉及特征的特定组合,应当理解,本发明公开的范围也包括此处明确或者隐含描述的任何新颖特征或特征的任何新颖组合或者其归纳,无论其是否涉及与目前任何权利要求中要求保护的发明相同的发明,并且无论其是否缓解与本发明同样的技术问题中的任何或全部。
在分离的实施例的上下文中描述的特征,也可以在单个实施例中一同提供。相反,简而言之,在单个实施例的上下文中描述的多个特征,也可以分别提供或者进行任何适当的次组合。从而,申请人声明,在本申请或从其得出的任何进一步申请的审查中,可根据这些特征和/或特征的组合设计出新的权利要求。

Claims (11)

1.一种电源转换电路(11),具有第一操作模式和第二正常操作模式,所述第一操作模式具有开关周期,所述电源转换电路包括:
开关模式电源级,包括:输入端(10a,10b),位于变压器(12)的初级侧,用于接收电力;输出端(14a,14b),位于变压器(12)的次级侧,用于向负载提供输出电力;以及控制器(15),位于变压器(12)的初级侧,用于控制从变压器(12)的初级侧向次级侧的供电开关操作;
所述电源转换电路还包括处于变压器(12)的次级侧、用于向控制器(15)的控制输入(3)提供反馈信号的反馈电路(50),其中,所述反馈信号指示在第一操作模式下开关周期的结束。
2.如权利要求1中所述的电源转换电路,其中,开关模式电源级还包括并联耦合在变压器(12)的次级侧两端上的、用于在第一操作模式下存储电荷的缓冲电容器(CSTAB),其中,反馈电路(50)响应于缓冲电容器(CSTAB)上电压的下降,提供指示第一操作模式下开关周期的结束的信号。
3.如权利要求1或2所述的电源转换电路,其中,第一操作模式为待机突发操作模式,第二操作模式为正常操作模式,而且反馈电路(50)提供指示突发模式开关周期的开始和结束的反馈信号。
4.如权利要求3所述的电源转换电路,其中,反馈电路(50)被设置为向控制输入(3)提供反馈信号:
以调节正常操作模式下的输出电压,以及
以指示待机操作模式下突发模式开关周期的开始和结束,
其中,指示突发模式开关周期的结束的反馈信号,使得开始进行从变压器(12)的初级侧到次级侧的供电开关操作。
5.如权利要求4所述的电源转换电路,其中,在待机操作模式下的突发模式开关周期中,反馈电路(50)被配置为:开始时把处于第一信号值的反馈信号提供给控制输入(3),以指示突发模式开关周期的开始,之后,把处于第二信号值的反馈信号提供给控制输入(3),直到变压器(12)的次级侧的缓冲电容器(CSTAB)被放电至预定最小值为止。
6.如权利要求5所述的电源转换电路,其中,当缓冲电容器(CSTAB)被放电至预定最小值(VμC_min)时,反馈电路被配置为把处于第三信号值的反馈信号提供给控制输入(3),所述第三信号值指示突发模式开关周期的结束。
7.如权利要求5或6所述的电源转换电路,其中,反馈电路包括开关(S1),开关(S1)的操作改变所述电源转换电路的操作模式,其中,反馈电路被配置为,响应于开关(S1)从待机模式到正常模式的改变,检测缓冲电容器(CSTAB)突然被放电至预定最小值(VμC_min),并通过处于第三信号值的反馈信号而提供,从而在正常操作模式下开始进行从变压器(12)的初级侧到次级侧的供电开关操作。
8.如权利要求7所述的电源转换电路,其中,第三信号的值小于第二信号值,而且第二信号值小于第一信号值。
9.如权利要求1所述的电源转换电路(11),其中:反馈电路(50)被配置为把处于第四信号值的反馈信号提供给控制输入(3),所述第四信号值指示电源转换电路(11)的操作状态。
10.一种电子设备,包含如前面任一权利要求所述的电源转换电路(11)。
11.一种在第一操作模式下操作电源转换电路的方法,所述第一操作模式具有开关周期,所述电源转换电路包括开关模式电源级,所述开关模式电源级具有:输入端(10a,10b),位于变压器(12)的初级侧,用于接收电力;输出端(14a,14b),位于变压器(12)的次级侧,用于向负载提供输出电力;控制器(15),位于变压器(12)的初级侧,用于控制从变压器(12)的初级侧向次级侧的供电开关操作;以及反馈电路(50),位于变压器(12)的次级侧,用于根据变压器(12)的次级侧的某个节点处的电压输出值(VSTAB)而向控制器(15)的控制输入(3)提供反馈信号,所述方法包括:
响应于检测所述节点处最大电压值的反馈电路(50),提供处于第一信号值的反馈信号;
响应于处于第一信号值的反馈信号,停止从变压器(12)的初级侧到次级侧的供电开关操作;
之后,提供处于第二信号值的反馈信号;
响应于检测所述节点处最小电压输出值的反馈电路(50),提供处于第三信号值的反馈信号,以及
响应于处于第三信号值的反馈信号,开始进行从变压器(12)的初级侧到次级侧的供电开关操作。
CNA2006800249272A 2005-05-10 2006-05-09 用于开关模式电源的反馈通信技术 Pending CN101218737A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05103902.2 2005-05-10
EP05103902 2005-05-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101218737A true CN101218737A (zh) 2008-07-09

Family

ID=37396953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800249272A Pending CN101218737A (zh) 2005-05-10 2006-05-09 用于开关模式电源的反馈通信技术

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20090097289A1 (zh)
EP (1) EP1884014A2 (zh)
JP (1) JP2008541688A (zh)
CN (1) CN101218737A (zh)
WO (1) WO2006120640A2 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255484A (zh) * 2010-04-28 2011-11-23 Nxp股份有限公司 突发模式控制器和方法
CN102385977A (zh) * 2011-11-14 2012-03-21 珠海市康定电子器件有限公司 节能变压器
CN102914714A (zh) * 2012-11-02 2013-02-06 深圳市虹远通信有限责任公司 一种用于开关电源的判断负载有无的电路
CN103098361A (zh) * 2010-04-30 2013-05-08 德州仪器考克有限公司 光电耦合感测中的改进或与其相关的改进
CN103299527A (zh) * 2012-01-11 2013-09-11 松下电器产业株式会社 开关电源电路
CN103329418A (zh) * 2011-02-02 2013-09-25 瑞典爱立信有限公司 用于控制开关模式电源的具有瞬态检测器的数字控制单元
CN103715899A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 凹凸电子(武汉)有限公司 反激转换器、控制反激转换器的控制器及方法
CN104868737A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 英飞凌科技奥地利有限公司 用于开关电源的系统和方法
CN104901545A (zh) * 2014-03-03 2015-09-09 英飞凌科技奥地利有限公司 开关模式电源
CN105978301A (zh) * 2015-03-13 2016-09-28 恩智浦有限公司 用于开关电源的控制装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8129671B2 (en) * 2007-12-11 2012-03-06 Renesas Electronics Corporation Power supply dependent optical receiver and amplifier and photocoupler using the same
DE102009002271A1 (de) * 2009-04-07 2010-10-14 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Haushaltsgeräts und entsprechendes Verfahren
TWI398764B (zh) * 2009-07-21 2013-06-11 Richpower Microelectronics 降低顯示器待機時之功率消耗的裝置及方法,以及低待機功率消耗之顯示器
EP2282398B1 (en) 2009-07-28 2017-04-12 Nxp B.V. Driving circuit for optocoupler
WO2011051824A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Isolated power converter having reduced stanby power
US8934267B2 (en) * 2010-11-09 2015-01-13 Tdk-Lambda Corporation Loosely regulated feedback control for high efficiency isolated DC-DC converters
US9520772B2 (en) 2010-11-09 2016-12-13 Tdk-Lambda Corporation Multi-level voltage regulator system
FR2999827A1 (fr) * 2012-12-17 2014-06-20 Thomson Licensing Module d'alimentation a decoupage ayant un mode relaxe et equipement alimente par ledit module
CN106655809B (zh) * 2016-10-11 2019-05-03 深圳创维-Rgb电子有限公司 一种降低电源功耗的方法、自动降低功耗的电源及电视机
CN107947561A (zh) * 2018-01-09 2018-04-20 东莞育嘉电子有限公司 弱电控制强电的电源开关电路
CN110727303B (zh) * 2018-07-16 2020-12-15 康舒科技股份有限公司 具有电子断路器的电源供应设备及其控制方法
JP7324627B2 (ja) * 2019-07-08 2023-08-10 ローム株式会社 電源制御装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1268472B1 (it) * 1993-10-22 1997-03-04 St Microelectronics Srl Convertitore buck a modalita' di funzionamento automaticamente determinata dal livello di carico
US5995384A (en) * 1997-07-31 1999-11-30 Philips Electronics North America Corporation Functional on/off switch for switched-mode power supply circuit with burst mode operation
US5982640A (en) * 1998-02-03 1999-11-09 Philips Electronics North America Corporation Arrangement for reducing the effects of capacitive coupling in a control circuit for a switched-mode power supply
KR100376131B1 (ko) * 2000-09-22 2003-03-15 삼성전자주식회사 대기전원 절전형 전원장치 및 그 제어방법
US7394669B2 (en) * 2002-09-30 2008-07-01 Infineon Technologies Ag Switching mode power supplies
KR100750906B1 (ko) * 2002-10-21 2007-08-22 페어차일드코리아반도체 주식회사 저전력 구동을 위한 스위칭 모드 파워 서플라이
KR100732353B1 (ko) * 2002-12-18 2007-06-27 페어차일드코리아반도체 주식회사 자동 버스트모드 동작을 갖는 스위칭 파워서플라이의제어모듈회로
CN2692915Y (zh) * 2004-02-19 2005-04-13 Bcd半导体制造有限公司 基于384x的跳频式pwm控制器
CN101073196B (zh) * 2005-01-28 2012-01-11 半导体元件工业有限责任公司 软启动电路及其方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102255484B (zh) * 2010-04-28 2013-12-18 Nxp股份有限公司 突发模式控制器和方法
US8519688B2 (en) 2010-04-28 2013-08-27 Nxp B.V. Burst mode controller and method
CN102255484A (zh) * 2010-04-28 2011-11-23 Nxp股份有限公司 突发模式控制器和方法
CN103098361B (zh) * 2010-04-30 2015-09-02 德州仪器考克有限公司 功率变换器
CN103098361A (zh) * 2010-04-30 2013-05-08 德州仪器考克有限公司 光电耦合感测中的改进或与其相关的改进
CN103329418B (zh) * 2011-02-02 2016-11-09 瑞典爱立信有限公司 用于控制开关模式电源的具有瞬态检测器的数字控制单元
CN103329418A (zh) * 2011-02-02 2013-09-25 瑞典爱立信有限公司 用于控制开关模式电源的具有瞬态检测器的数字控制单元
CN102385977B (zh) * 2011-11-14 2014-03-26 珠海市康定电子股份有限公司 节能变压器
CN102385977A (zh) * 2011-11-14 2012-03-21 珠海市康定电子器件有限公司 节能变压器
CN103299527A (zh) * 2012-01-11 2013-09-11 松下电器产业株式会社 开关电源电路
CN103715899A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 凹凸电子(武汉)有限公司 反激转换器、控制反激转换器的控制器及方法
US9209702B2 (en) 2012-09-28 2015-12-08 O2Micro Inc. Flyback converter and method for controlling a flyback converter
CN102914714A (zh) * 2012-11-02 2013-02-06 深圳市虹远通信有限责任公司 一种用于开关电源的判断负载有无的电路
CN104868737A (zh) * 2014-02-26 2015-08-26 英飞凌科技奥地利有限公司 用于开关电源的系统和方法
CN104868737B (zh) * 2014-02-26 2017-10-10 英飞凌科技奥地利有限公司 用于开关电源的系统和方法
CN104901545A (zh) * 2014-03-03 2015-09-09 英飞凌科技奥地利有限公司 开关模式电源
CN104901545B (zh) * 2014-03-03 2017-11-17 英飞凌科技奥地利有限公司 开关模式电源
CN105978301A (zh) * 2015-03-13 2016-09-28 恩智浦有限公司 用于开关电源的控制装置
CN105978301B (zh) * 2015-03-13 2019-12-27 恩智浦有限公司 用于开关电源的控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006120640A3 (en) 2007-08-30
JP2008541688A (ja) 2008-11-20
EP1884014A2 (en) 2008-02-06
WO2006120640A2 (en) 2006-11-16
US20090097289A1 (en) 2009-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101218737A (zh) 用于开关模式电源的反馈通信技术
KR101521354B1 (ko) 스위칭 전력 변환기의 일차측과 이차측간의 디지털 통신 링크
US10277130B2 (en) Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
CN101183830B (zh) 具有多种操作模式的控制电路的方法和装置
CN101800417B (zh) 用于条件性响应开关电源中的故障状态的方法和装置
EP1675252B1 (en) PWM control apparatus having a standby mode
US20110001744A1 (en) Arrangement Comprising a First Electronic Device and a Power Supply Unit and Method for Operating an Electronic Device
US7746677B2 (en) AC-DC converter circuit and power supply
TWI425754B (zh) 返馳轉換系統及其回授控制裝置與方法
CN205092774U (zh) 电源电路、相关发送电路、集成电路
CN103580486B (zh) 开关功率变换器动态负载检测
EP0243061A2 (en) Off-line switcher with battery reserve
US20110241444A1 (en) Load condition controlled wall plate outlet system
CN103715901A (zh) 开关电源
CN102089962A (zh) 用于超低空闲功率操作的原边控制电路和方法
CN102594115A (zh) 用于开关电源转换器的自适应控制型软启动方案
CN107437898A (zh) 用于增加消息的数据速率或用于增加对反激转换器中传输的消息的响应速度的辅助负载应用
CN103023337B (zh) 开关电源变换器的电源电路
US6297601B1 (en) Apparatus and method for saving electric power in a display system
CN102812627A (zh) 具有电压调节器的开关模式电源
US11811396B2 (en) Power transfer, gate drive, and/or protection functions across an isolation barrier
CN102739057B (zh) 初次级双反馈控制的返驰式电源转换器
CN109713644A (zh) 同步多相开关变换器的呃逆过流保护
TW576004B (en) Bidirectional flyback switch mode power supply (SMPS)
EP2660979B1 (en) High side driver with power supply function

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080709