CN102005923A - 带有输入电压补偿电路的电源控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电源的示例控制器，其包括一个驱动信号发生器和一个补偿电路。所述驱动信号发生器被连接以控制被包括在电源中的开关的切换，从而响应于检测输出电压来调整电源的输出电压，以使电源的输出电压大于电源的输入电压。所述补偿电路连接至所述驱动信号发生器，且其还被连接以输出一个补偿电流，以此响应于电源的输入电压来调节所述检测输出电压。

Description

带有输入电压补偿电路的电源控制器

技术领域

本发明总体涉及电源，更具体而言，涉及具有大于输入电压的输出电压的电源。

背景技术

在设计电子设备时，管理机构已经设置了许多应该满足的规格或者标准。电插座提供具有符合电气设备的幅度、频率和谐波含量的各种标准的波形的交流电压。然而，从插座引出的电流则由接收该交流电压的电气设备的特性确定。管理机构为可从交流电插座中引出的电流的具体特性设置了许多标准。例如，一个标准可对交流电流的特定频率成分的幅度设置限制。在另一例中，一个标准可根据插座提供的功率量来限制电流的均方根(rms)值。一个标准限制电子设备应包含的功率因数校正(PFC)，例如国际电工委员会(IEC)标准IEC61000-2-2。功率因数对于功率分配系统尤其重要。当电子设备(例如，电源)具有小于单位功率因数的功率因数时，供电部门将需要向该电气设备提供更多的电流--相比于具有单位功率因数的电气设备而言。通过采用PFC，供电部门可不再需要额外的电容来输送电流。

功率因数是一个周期中的平均功率与均方根(rms)电压和均方根电流的乘积的比率。功率因数具有的值在零至理想情况下的单位功率因数值1之间。一般，为实现单位功率因数，PFC电路将输入电流波形整形为接近于输入电压波形。

可能会使用PFC电路的电气设备的一个实施例是开关式电源。在一个一般的开关式电源中，电源从普通电插座接收一个输入。电源中的开关通过一个控制电路被接通和切断，以提供一个经调节的输出。由于接收交流电压的电源决定交流电流的特性，所以电源经常在它们的输入端使用有源电路以保持高功率因数。传统的功率因数校正的电源可有两级设计。第一级是试图对输入电流波形进行整形以实现单位功率因数的PFC电路。第二级是提供一个经调节的输出的开关式电源。

通常，增压转换器(step-up converter)可被用作PFC电路。特别地，升压型功率转换器(boost power converter)可被用作PFC电路。但是，升压转换器一般具有一个与供电部门传输的电压值无关--或者换言之与线路输入电压无关--的固定输出电压。通常，不同的国家对所传输的交流电压的量具有不同标准。该交流线电压可从AC 85V变化为AC 265V，并且用于PFC的一般增压转换器具有的输出在DC 380V-DC 400V之间。但是，对于具有较低的交流线电压的国家，期望的是PFC电路提供小于DC 380V至DC 400V的输出电压。

附图说明

参考下列附图描述本发明的非限制性和非穷举性的实施方案，其中在各副图中的相同参考数字指示相同部分，除非另有说明。

图1是一个示意图，其示出了根据本发明的一个实施方案的电源。

图2是一个示意图，其示出了根据本发明的一个实施方案的图1中的电源的控制器。

图3A是一个曲线图，其示出了根据本发明的一个实施方案的图2中的控制器的一个示例性补偿电流关系。

图3B是一个曲线图，其示出了根据本发明的一个实施方案的具有图3A的示例性补偿电流关系的电源的一个示例性输出电压与输入电压的关系。

图3C是一个曲线图，其示出了根据本发明的一个实施方案的图2中的控制器的另一示例性补偿电流关系。

图3D是一个曲线图，其示出了根据本发明的一个实施方案的图2中的控制器的又一示例性补偿电流关系。

具体实施方式

在下面的说明中，列出了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。但是，对于本领域普通技术人员明了的是，具体细节不需要被用来实践本发明。在另一些情况下，为了避免模糊本发明，公知的材料或者方法未被详细描述。

贯穿本说明书引用的“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或者“一实施例”意味着相关于该实施方案或者实施例所描述的具体特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在贯穿本说明书的各种位置出现的措词“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或者“一实施例”未必全部指的是相同的实施方案或者实施例。此外，所述具体特征、结构或者特性可以通过任何合适的组合和/或子组合被合并在一个或多个实施方案或者实施例中。另外，应理解，随此提供的附图用于向本领域普通技术人员进行解释的目的，并且所述附图未必按比例绘制。

通常，升压转换器可被用作PFC电路。但是，应理解，其他增压转换器拓扑结构也可用于本发明的实施方案。特别地，提供大于输入电压的输出电压的增压转换器拓扑结构可供本发明的实施方案使用。增压转换器，例如升压转换器，传统上提供一个与功率分配系统所传输的电压值无关--或者换言之与交流输入线电压无关--的固定输出电压。然而，通过使用一种输出电压随着该升压转换器的输入电压而变化的升压转换器，可获得一些如下益处，例如减小的升压电感器尺寸和较低的开关损耗。或者换句话说，该升压转换器的输出电压跟随峰值交流输入线电压的变化而变化。这种转换器通常被称为升压跟随器(boost follower)。

升压跟随器一般包括一个由控制器控制以在接通状态和切断状态之间切换的功率开关。通常，被认为是“接通”的开关也被认为是闭合的，并且所述开关能够传导电流。“切断”的开关也被认为是断开的，并且基本上不能传导电流。所述控制器可接收与升压跟随器的状态有关的各种输入，例如与升压跟随器提供的输出电压、升压跟随器的输入电压，或者在输出电压和输入电压之间的期望比率有关的信息。升压跟随器的常用控制器一般包括用于上述各种输入的单独的端子。特别地，常用控制器包括用于与所述输出电压有关的反馈的一个端子，以及用于输出电压和输入电压之间的期望比率的另一单独的端子。

通常，不同的国家对于传输的交流电压的量具有不同的标准。功率线电压可从AC 85V变化至AC 265V。如上所述，通过使用其输出电压随输入电压而变化的升压转换器(这里也被称为升压跟随器)而非具有固定输出电压的升压转换器，可以获得一些益处。用于PFC的一般升压转换器可具有380V-400V之间的输出。然而，当升压转换器的输出电压小于或者等于升压转换器的输入电压的两倍时，升压转换器更有效率。对于具有较低功率要求的国家，例如日本或者美国(分别具有AC峰值140V和AC峰值160V的交流输入)，期望的是：将输出电压升压(或者换言之，增加)至小于DC 380V-400V。在一个实施例中，期望的是：提供大致上两倍于输入电压的输出电压。为了使具有不同功率要求的国家将升压跟随器用作PFC电路，对于每一个国家将设计一种单独的PFC电路，因为在输出电压和输入电压之间的期望比率是固定的。但是，通常不期望的是：为具有不同要求的每一国家设计一个单独的PFC电路。本发明的实施方案包括一种如下的升压转换器拓扑结构，所述升压转换器拓扑结构在输出电压和输入电压之间具有一个可调整的期望的比率，或者如此处所讨论的增压比率或者输入-输出转换比率。另外，根据本发明的多个实施方案的升压转换器的控制器也可有利地使用单一端子，既用来接收反馈，也用来设置在输出电压和输入电压之间的期望比率。

首先参考图1，其示出电源100的示意图，该电源包括交流输入电压V_AC 102、桥式整流器104、已整流电压V_RECT 106、电感器L1 108、开关S1 110、输出二极管D1 112、输出电容器C1 114、输出电压V_O 116、反馈电路(也就是，电阻器R1 118、节点A 119和电阻器R2 120)、检测输出电压V_OSENSE 121、输入信号122、控制器124、电阻器R 3126、节点B 127、电容器C2128、输入电压检测信号U_INSENSE 130、驱动信号132和输入返回134。图1是具有可调整的增压比率的电源100的一个实施例。在图1中示出的示例性电源100是具有升压跟随器性能的升压转换器；但是应理解，其他转换器拓扑结构也可用于本发明的一些实施方案。

电源100从一个未调整的输入电压提供输出电压V_O 116。在一个实施方案中，输入电压是一个交流输入电压V_AC 102。在另一实施方案中，输入电压是一个已整流的交流输入电压，例如已整流电压V_RECT106。如所示出的，桥式整流器104接收交流输入电压V_AC 102并产生一个已整流电压V_RECT 106。桥式整流器104进一步连接至一升压跟随器，所述升压跟随器包括一个诸如电感器L1108的能量传递元件、开关S1 110、连接至电感器L1 108的输出二极管112、输出电容器C1 114和控制器124。电感器L1 108连接至桥式整流器104的输出和输出二极管D1 112。开关S1 110的一端还连接在电感器L1 108和输出二极管112之间，开关S1 110的另一端连接至输入返回134。在一个实施方案中，开关S1 110可以是晶体管例如金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)。在另一实施方案中，控制器124可被实施为单片式集成电路，或者用分立的电器部件来实施控制器或者用分立的和集成的部件的组合来实施控制器。控制器124和开关110可形成集成电路的一部分，所述集成电路可以被制造为混合集成电路，或者被制造为单片式集成电路。

输入返回134提供具有最低电势的点，或者换句话说，电源100的相对于输入而言电压最低的点。输出二极管D1 112进一步连接至输出电容器C1 114和功率转换器的输出。电阻器R1 118和R2 120形成了一个反馈回路，并且所述电阻器R1和R2连接在电容器C1 114以及功率转换器的输出的两端上。电阻器R1 118的一端连接至输出二极管D1 112，而电阻器R1 118的另一端连接至电阻器R2 120的一端。电阻器R2 120的另一端接下来连接至输入返回134。电阻器R1 118和R2 120在节点A 119处连接在一起。在示出的实施方案中，节点A 119是控制器124外部的一个节点。在电阻器R2 120上且在节点A 119处的电压被称为检测输出电压V_OSENSE 121。

控制器124包括用于接收和提供各种信号的多个端子。在一个端子处，控制器124连接在电阻器R1 118和R2 120之间的节点A 119处，并且接收输入信号122。在另一端子处，控制器124也连接在电阻器R3 126和电容器C2 128之间的节点B 127处，并且接收输入电压检测信号U_INSENSE130。电阻器R3126的一端连接至电感器L1 108，电阻器R3 126的另一端连接至电容器C2 128的一端。电容器C2 128的另一端接下来连接至输入返回134。控制器124进一步向开关S1 110提供驱动信号132以控制开关S1 110的闭合和断开。

在操作中，电源100从一个未调整的输入电压，例如交流输入电压V_AC 102，来提供输出电压V_O 116。所述交流输入电压V_AC 102由桥式整流器接收，且产生已整流的电压V_RECT 106。电源100使用能量传递元件--其包括电感器L1 108、开关S1 110、输出二极管D1 112、输出电容器C1 114和控制器124，以在电源的输出端产生一个直流输出电压V_O 116。电阻器R1 118和R2 120连接在一起作为输出电压V_O 116的电压分压器。输出电压V_O 116被检测和被调整。在一些实施方案中，输入信号122是代表输出电压V_O 116的一个反馈信号。应理解，输入信号122可以是电压信号或者电流信号。因为电阻器R1 118和R2 120形成了输出电压V_O 116的一个电压分压器，在一些实施方案中，输入信号122是输出电压V_O 116的一个分压值，其中所述分压值基于电阻器R1 118和R2 120之间的比率。控制器124使用由输入信号122提供的输出电压V_O 116的分压值，以将输出电压V_O 116调整至一个期望值。在一些实施方案中，输入信号122是检测输出电压V_OSENSE 121，并且该输入信号包括输出电压V_O 116的分压值。如将进一步解释的，控制器124还使用输入电压检测信号U_INSENSE 130，以将输出电压V_O 116调整至一个期望值。

另外，如进一步将解释的，电阻器R1 118和R2 120的值还可被用来设置电源的输入电压和输出电压V_O 116之间的比率，所述比率也被称为增压比率或者是电源100的输入-输出转换比率。在一些实施方案中，电阻器R1 118和R2 120可设置电源的峰值输入电压和输出电压V_O 116之间的比率，以使输出电压V_O大于峰值输入电压。在其他一些实施方案中，电阻器R1 118和R2 120也可设置电源的平均输入电压和输出电压V_O 116之间的比率，以使输出电压V_O大于平均输入电压。通过改变R1 118和R2 120的值，可以调整电源100的增压比率。在另一些实施方案中，峰值输入电压可以是已整流电压V_RECT 106的峰值。控制器124也接收代表电源100的输入电压的输入电压检测信号U_INSENSE 130。在一些实施方案中，由输入电压检测信号U_INSENSE130提供的输入电压是已整流电压V_RECT 106的峰值。在另一些实施方案中，由输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压是已整流电压V_RECT 106的平均值。电阻器R3 126和电容器C2 128被用来检测输入电压，并且将输入电压检测信号U_INSENSE 130提供给控制器。应理解，输入电压检测信号U_INSENSE 130可以是电压信号或者是电流信号。

如上所述，电阻器R3 126和电容器C2 128检测输入电压，并将输入电压检测信号U_INSENSE 130提供给控制器。在一个实施方案中，输入电压检测信号U_INSENSE 130是电流信号，并且在接收输入电压检测信号U_INSENSE 130的控制器124的端子处的电压是固定的。换句话说，节点B 127处的电压是固定的。从而，通过电阻器R3 126的电流与已整流电压V_RECT 106成比例，并且电阻器C2 128被用作噪声滤波器。

利用输入电压检测信号U_INSENSE 130和电阻值R1 118和R2 120的值，控制器124确定用来调整输出电压V_O 116的期望值。另外，控制器124可响应于由输入电压检测信号U_INSENSE 130所提供的线输入电压值来修正检测到的输出电压V_OSENSE 121的电压。控制器124响应于各种系统输入而输出一驱动信号132以操作开关S1 110，以此来基本调整输出电压V_O 116。使用电阻器R1 118和R2 120连同控制器124，电源100的输出在一个闭合回路中被调整。在本发明的一个实施方案中，电阻器R1 118和R2 120连同控制器124，允许控制器124使用单一端子而非传统控制器的两个或更多个单独的端子用于反馈和用于设置期望的增压比率。

接下来参考图2，其示出了电源100的控制器124的一个示意图，该控制器包括已整流电压V_RECT 106、电感器L1 108、开关S1 110、输出二极管D1 112、输出电容器C1 114、输出电压V_O 116、反馈电路(也就是，电阻器R1 118、节点A 119和电阻器R2 120)、输入信号122、控制器124、电阻器R3 126、节点B 127、电容器C2 128、输入电压检测信号U_INSENSE 130、驱动信号132、输入返回134、驱动信号发生器214(也就是，放大器202、参考电压V_REF 204和逻辑块210)、补偿电路216(也就是，峰值检波器206、产生补偿电流I_OS的电流源208)和节点C 212。

控制器124、已整流电压V_RECT 106、电感器L1 108、开关S1 110、输出二极管D1 112、输出电容器C1 114、输出电压V_O 116、电阻器R1 118、电阻器R2 120、输入信号122、控制器124、电阻器R3 126、电容器C2 128、输入电压检测信号U_INSENSE 130、驱动信号132和输入返回134如与上面围绕图1所讨论的相同的方式进行连接和发挥作用。另外，控制器124进一步包括放大器202、参考电压V_REF 204、峰值检波器206、电流源208(其产生补偿电流I_OS)和逻辑块210。控制器124如上所述接收输入信号122和输入电压检测信号U_INSENSE130。在一个实施方案中，输入信号122可向控制器124提供反馈信号，以将电源100的输出电压V_O 116调整至一个期望值。但是，应理解，控制器124也可调整电源100的输出电流或者输出电流和输出电压V_O116的组合。放大器202连接至接收输入信号122的控制器124的端子，并且还连接至参考电压V_REF 204。在一个实施方案中，放大器202的非反向输入端连接至节点A 119，并且接收输入电压信号122。参考电压V_REF 204连接至放大器202的反向输入端。如所示出的，电流源208还在节点C 212处连接至放大器202。如进一步将讨论的，来自电流源208的补偿电流I_OS可修正输入信号122。然后放大器202接收经修正的输入信号122。然而，在一个实施方案中，补偿电流I_OS可基本上等于零，并且经修正的输入信号122是最初的输入信号122。放大器202的输出端进一步与逻辑块210连接。使用放大器202的输出和各种其他参数，逻辑块210输出驱动信号132，所述驱动信号132操作所述开关S1 110以将输出电压V_O 116调整至期望值。

峰值检波器206连接至接收输入电压检测信号U_INSENSE 130的控制器124的端子。峰值检波器206接收输入电压检测信号U_INSENSE 130，然后连接至具有补偿电流I_OS的电流源208。在一个实施方案中，补偿电流I_OS的值由输入电压检测信号U_INSENSE 130确定。由于输入电压检测信号U_INSENSE 130代表输入电压，所以补偿电流I_OS的值可由输入电压确定。也就是说，补偿电流I_OS的值可响应于输入电压的变化而变化。如上所述，在一些实施方案中，由输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压是已整流电压V_RECT 106的峰值。在其他一些实施方案中，由输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压是已整流电压V_RECT 106的平均值。另外，输入电压检测信号U_INSENSE 130可以是电压信号或者电流信号。电流源208进一步在节点C 212处连接至放大器202。在图2的实施例中，电流源208连接至放大器202的非反向输入端。如图2中所示，由电流源208产生的补偿电流I_OS从节点C 212流向节点A 119。节点C 212是控制器123的一个内部节点，而节点A 119是控制器124的一个外部节点。通常，内部节点位于控制器124的集成电路(IC)的内部，而外部节点位于控制器124的IC的外部。换句话说，由电流源208产生的补偿电流I_OS从控制器124内部的一个节点流向控制器124外部的一个节点。在图2示出的实施例中，节点B 127是控制器124的一个外部节点。

控制器124利用输入信号122、输入电压检测信号U_INSENSE 130和各种其他参数来产生操作开关S1 110的驱动信号132。驱动信号132控制所述开关S1 110的闭合和断开。在一个实施例中，驱动信号132可以是具有不同长度的逻辑高和逻辑低周期的矩形脉冲波形。逻辑高值对应于闭合的开关，逻辑低值对应于断开的开关。当开关S1 110是一个n沟道MOSFET时，驱动信号132可以与晶体管的门信号相似，其中逻辑高值对应于闭合的开关以及逻辑低值对应于断开的开关。在一个实施方案中，开关S1 110可被包括在控制器124的集成电路内。

控制器124在峰值检波器206处接收输入电压检测信号U_INSENSE130。如上所述，输入电压检测信号U_INSENSE 130代表电源100的输入电压。在一个实施方案中，输入电压检测信号U_INSENSE 130代表电源100的已整流电压V_RECT 106。峰值检波器206从输入电压检测信号U_INSENSE 130确定电源100的输入电压的峰值。但是，在一些实施方案中，检波器206从输入电压检测信号U_INSENSE 130确定电源100的输入电压的平均值。在一个实施方案中，输入电压检测信号U_INSENSE 130是电流信号。然后电流源208从峰值检波器206接收所确定的峰值输入电压。在一个实施方案中，峰值检波器为交流输入电压V_AC 102的每半个周期更新并确定已整流电压V_RECT 106的峰值。换句话说，峰值检波器确定已整流电压V_RECT 106在每个波峰处的峰值。在一个实施方案中，交流输入电压V_AC 102的半周期的长度在8至10毫秒(ms)之间。或者换句话说，在已整流电压V_RECT 106的每个波峰之间的时间是大约8至10ms。另外，峰值检波器具有一个被编程设计的更新周期，如果未检测到峰值，则峰值检波器被迫更新。在一个实施方案中，所述编程设计的更新周期基本上是15ms。

如图3A、3C和3D所示出的，电流源208根据从输入电压检测信号U_INSENSE 130确定的电源100的峰值输入电压的值来产生一个补偿电流I_OS。在其他一些实施方案中，电流源208根据从输入电压检测信号U_INSENSE 130确定的电源100的输入电压的平均值的值来产生一个补偿电流I_OS。在一些实施方案中，电流源208可以是电压控制器电流源或者电流控制器电流源。

控制器124也接收输入信号122。但是，如上所述，输入信号122可以通过补偿电流I_OS被修正。节点A处的输入信号122(通过补偿电流I_OS被修正，但是补偿电流I_OS可以基本上等于零)与参考电压V_REF204一起被放大器202接收。然后放大器202输出与在节点A处的输入信号122和参考电压V_REF 204之间的差值成比例的一个值。在另一实施方案中，比较器可替换放大器202，并且取决于节点A处的输入信号122是大于还是小于参考电压V_REF 204而输出一个逻辑高值或者逻辑低值。放大器202的输出被逻辑块210用来控制开关S1 110以及调整电源100的输出电压V_O 116。换句话说，控制器124调整输出电压V_O 116，以使放大器202的输出基本上等于零，这表明节点A处的输入信号122基本上等于参考电压V_REF 204。

但是，控制器124也可根据输入电压检测信号U_INSENSE 130来调节输出电压V_O 116被调整到的值。如上所述，通过使用其输出电压随输入电压而变化的升压转换器，可以获得一些益处。通过基于由输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压的检测值来调节补偿电流I_OS，控制器124调节V_O 116被调整到的期望值。例如，节点A 119处的电压或者换言之检测输出电压V_OSENSE 121：

$V_{\mathrm{OSENSE}}=V_O\frac{R2}{R1+R2}+I_{\mathrm{OS}}\frac{R2R1}{R1+R2}---\left(1\right)$

但是，通常R1远大于R2，公式(1)可近似等于：

$V_{\mathrm{OSENSE}}\≈V_O\frac{R2}{R1}+I_{\mathrm{OS}}R2---\left(2\right)$

R1 118和R2 120之间的比率确定输出电压V_O 116按多少被分压。例如，如果R1 118和R2 120之间的比率是50(R1 118是R2 120的50倍)，则输出电压V_O 116将会是由输出电压V_O 116而引起的检测输出电压V_OSENSE 121部分的50倍。或者换句话说，在被补偿电流I_OS修正之前，输出电压V_O 116是输入信号122的检测输出电压V_OSENSE121的50倍。输入信号122也可被补偿电流I_OS修正。如公式(1)和公式(2)中所示，检测输出电压V_OSENSE 121还部分地由补偿电流I_OS和电阻器R2120确定。使用补偿电流I_OS，控制器124可根据由输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值而改变输出电压VO 116被调整到的期望值。如上所述，控制器124调整电源100，以使节点A处的电压(也被认为是检测输出电压V_OSENSE 121)基本上等于参考电压V_REF 204。当补偿电流I_OS增加时，控制器124将调整电源以使输出电压V_O 116减小直至节点A处的检测输出电压V_OSENSE 121基本上等于参考电压V_REF 204。根据公式(2)，输出电压V_O 116由下式给出：

$V_O\≈\frac{R1}{R2}(V_{\mathrm{OSENSE}}-I_{\mathrm{OS}}R2)---\left(3\right)$

如上所述，控制器124调整电源100，以使检测输出电压V_OSENSE121基本上等于参考电压V_REF 204。通过使用参考电压V_REF 204替代检测输出电压V_OSENSE 121，公式(3)可被重写为：

$V_O\≈\frac{R1}{R2}(V_{\mathrm{REF}}-I_{\mathrm{OS}}R2)---\left(4\right)$

如公式(3)和(4)所示出的，补偿电流I_OS的增加引起输出电压V_O116的减少。因为补偿电流I_OS由来自输入电压检测信号的输入电压确定(如图3A、3C和3D所示出的)，电源100的输出电压V_O 116随输入电压而变化。另外，R1 118和R2 120的值设置最大输出电压V_O 116，而R2 120的值设置在输入电压和输出电压V_O 116之间的比率。在一个实施方案中，输入电压是峰值整流电压V_RECT 106。在另一实施方案中，输入电压是平均整流电压V_RECT 106。通过使用补偿电流，控制器124可使用单个端子来接收反馈以及设置控制器的增压比率。

参考图3A，其示出了控制器124的补偿电流I_OS关系的曲线图，该图包括输入电压检测信号U_INSENSE 130、补偿电流I_OS、第一输入阈值U_TH1302、第二输入阈值U_TH2304。

当输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值较低时，补偿电流I_OS基本上是非零值。在输入电压值达到第一输入阈值U_TH1302之前，补偿电流I_OS基本上是一个恒定的非零值。一旦输入电压值达到第一输入阈值U_TH1302，补偿电流I_OS即开始减少。在输入电压值达到第二输入阈值U_TH2304之前，补偿电流I_OS减少。当输入电压的值大于第二输入阈值U_TH2304时，补偿电流I_OS基本上为零。在本实施例中，第一输入阈值U_TH1302对应于一个小于第二输入阈值U_TH2304的输入电压值。

换句话说，当输入电压值在第一输入阈值U_TH1302和第二输入阈值U_TH2304之间时，随着输入电压值的增加，补偿电流I_OS减小。在图3A示出的实施例中，随着输入电压值的增加，补偿电流I_OS基本上线性减小。当输入电压值大于第二输入阈值U_TH2304时，补偿电流I_OS基本上为零。当输入电压值小于第一输入阈值U_TH1302时，补偿电流I_OS基本上是非零值。

接下来参考图3B，其示出了一个表明电源的示例性输出电压与输入电压关系的曲线图，该图包括输出电压V_O 116、输入电压检测信号U_INSENSE 130、第一输入阈值U_TH1302、第二输入阈值U_TH2304、第一输出电压电平V_OUT1303和第二输出电压电平V_OUT2305。图3B的曲线图示出了当利用图3A的补偿电流I_OS关系时的输出电压V_O 116。

当输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值低时，在输入电压值达到第一输入阈值U_TH1302之前，补偿电流I_OS基本上是一个恒定的非零值。当输入电压值小于第一输入阈值U_TH1302时，输出电压V_O 116也是第一输出电压电平V_OUT1303这一基本上恒定的非零值。一旦输入电压值达到第一输入阈值U_TH1302时，补偿电流I_OS开始减少直至输入电压值达到第二输入阈值U_TH2304。当输入电压在第一输入阈值U_TH1302和第二输入阈值U_TH2304之间时，随着补偿电流I_OS减少，输出电压V_O 116增加。当输入电压比第二输入阈值U_TH2304大时，补偿电流I_OS基本上为零，而且输出电压V_O 116是第二输出电压电平V_OUT2305这一基本上恒定的非零值。在本发明的一个实施方案中，第一输出电压电平V_OUT1303对应于一个小于第二输出电压电平V_OUT2305的输出电压V_O 116值。

如上所讨论的，补偿电流I_OS和输出电压V_O 116之间的关系被示出在公式(1)、(2)、(3)和(4)中。如图3A和图3B所示，随着补偿电流I_OS减少，输出电压V_O 116增加。随着补偿电流I_OS增加，输出电压V_O 116将会随之减少。在图3A和图3B示出的实施例中，随着输入电压值在第一输入阈值U_TH1302和第二输入阈值U_TH2304之间的增加，补偿电流I_OS基本上线性减少，并且输出电压V_O 116基本上线性增加。

接下来参考图3C，其示出控制器124的补偿电流I_OS关系的另一实施例的曲线图，该图包括输入电压检测信号U_INSENSE 130、补偿电流I_OS、第一输入阈值U_TH1302和第二输入阈值U_TH2304。图3C的曲线图示出了具有增加的滞后的补偿电流I_OS关系。

当输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值小于第一输入阈值U_TH1302时，补偿电流I_OS是一个基本上恒定的非零值。当输入电压值大于第二输入阈值U_TH2304时，补偿电流I_OS基本上为零。为了使补偿电流I_OS从基本非零值减小至基本上为零，输入电压值大于或者基本上等于第二输入阈值U_TH2304。但是，为了使补偿电流I_OS从基本零值增加至基本非零值，输入电压值小于或者基本上等于第一阈值输入U_TH1302。在图3C的实施例中，第一输入阈值U_TH1302对应于一个小于第二输入阈值U_TH2304的输入电压值。通过对补偿电流I_OS和输入电压值之间的关系增加滞后，电源100解决输入电压中由于其他因素例如噪声所引起的波动。

图3D是一个曲线图，其示出了控制器124的又一示例性补偿电流I_OS关系，该图包括输入电压检测信号U_INSENSE 130、补偿电流I_OS、输入阈值U_TH1302至U_TH2(N-1)312，以及补偿电流电平I₁314至I_N 322。图3D示出了具有滞后和多个补偿电流电平的补偿电流I_OS关系。

如上所讨论的，图3C示出了对于一个恒定非零值和一个基本零值的两个补偿电流电平具有增加的滞后的补偿电流I_OS关系。图3D进一步示出了对于N个补偿电流电平I₁314、I₂316至I_N-2318、I_N-1320和I_N 322具有增加的滞后的补偿电流I_OS关系。在图3D示出的实施例中，电流电平I₁314基本上为零，而电流电平I₂316至I_N-2318、I_N-1320和I_N 322基本上为非零值，其中后一个电流电平大于前一个电流电平。或者换句话说，电流电平I_N 322的值大于电流电平I_N-1320的值，电流电平I_N-1320的值大于电流电平I_N-2318的值，诸如此类，直至电流电平I₁314基本为零值。对于N个补偿电流电平，存在2(N-1)个输入阈值。这些输入阈值在图3D中被示出为：U_TH1302、U_TH2304、U_TH3306、U_TH4308、U_TH2(N-1)-1310和U_TH2(N-1)312。输入阈值U_TH1302、U_TH2304、U_TH3306、U_TH4308、U_TH2(N-1)-1310和U_TH2(N-1)312基本上是后一个输入阈值大于前一个输入阈值的非零值。或者换句话说，输入阈值U_TH2(N-1)312大于输入阈值U_TH2(N-1)-1310，诸如此类，直至第一输入阈值U_TH1302。

当输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值小于第一输入阈值U_TH1302时，补偿电流I_OS是电流电平I_N 322这一基本上恒定的非零值。当输入电压值大于第二输入阈值U_TH2304且小于第三输入电压值U_TH3306时，补偿电流I_OS是电流电平I_N-1320这一基本上恒定的非零值。为了使补偿电流I_OS从电流电平I_N 322的基本上非零值减小至电流电平I_N-1320这一基本上恒定的非零值，输入电压值大于或者基本上等于第二输入阈值U_TH2304。但是，为了使补偿电流I_OS从电流电平I_N-1320这一基本上恒定的非零值增加至电流电平I_N 322这一基本非零值，输入电压值小于或者基本上等于第一阈值输入U_TH1302。从一个补偿电流电平转变至另一补偿电流电平的模式不断重复，直至在电流电平I₂316这一非零值和电流电平I₁314这一基本零值之间进行转变。当输入电压检测信号U_INSENSE 130提供的输入电压值大于输入阈值U_TH2(N-1)312时，补偿电流I_OS基本上为电流电平I₁314这一零值。

尽管这里公开的发明已借助于其具体实施方案、实施例和应用被描述，但是在不脱离权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员仍可做出许多修改和变化。

Claims (27)

1.一种用于电源的控制器，所述控制器包括：

一个驱动信号发生器，其被连接以提供一个驱动信号来控制被包括在电源中的开关的切换，从而响应于检测输出电压调整电源的输出电压，以使电源的输出电压大于电源的输入电压；和

一个补偿电路，其连接至所述驱动信号发生器，且其被连接用于输出一个补偿电流，以响应于电源的输入电压调节检测输出电压。

2.如权利要求1的控制器，其中所述补偿电路适于响应于输入电压的增加来减小补偿电流。

3.如权利要求2的控制器，其中所述补偿电流响应于输入电压的增加而线性减小。

4.如权利要求1的控制器，其中当输入电压小于一个第一输入阈值时，所述补偿电流是一个恒定的非零值；并且其中当输入电压大于或者等于该第一输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小。

5.如权利要求1的控制器，其中当输入电压小于一个第二输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小；并且其中当输入电压大于或者等于该第二输入阈值时，所述补偿电流基本上为零。

6.如权利要求1的控制器，其中在输入电压减小至一个第一输入阈值之前，所述补偿电流基本上为零；并且其中在输入电压增加至一个第二输入阈值之前，所述补偿电流是一个基本上恒定的非零值，其中所述第二输入阈值大于所述第一输入阈值。

7.如权利要求1的控制器，其中所述开关和控制器被集成在单一的单片式集成器件中。

8.一种用于电源的控制器，所述控制器包括：

一个驱动信号发生器，其包括：

一个放大器，其被连接以接收检测输出电压；和

一个逻辑电路，其被连接至所述放大器，且其被连接以提供一个驱动信号来控制被包括在电源中的开关的切换，从而响应于所述放大器来调整电源的输出电压，以使电源的输出电压大于电源的输入电压；以及

一个补偿电路，其连接至所述驱动信号发生器，其中所述补偿电路包括一个电流源，所述电流源被连接以响应于电源的输入电压输出一个补偿电流来调整所述检测输出电压。

9.如权利要求8的控制器，其中所述补偿电路进一步包括一个连接至所述电流源的峰值检波器，并且该峰值检波器被连接以接收一个代表所述电源的输入电压的输入电压检测信号。

10.如权利要求9的控制器，其中所述峰值检波器适用于根据所述输入电压检测信号来确定所述电源的输入电压的峰值电压。

11.如权利要求9的控制器，其中所述峰值检波器适用于根据所述输入电压检测信号来确定所述电源的输入电压的平均电压。

12.如权利要求9的控制器，其中所述输入电压检测信号是代表电源的输入电压的电流。

13.如权利要求8的控制器，其中所述电流源适用于响应于输入电压的增加而减小补偿电流。

14.如权利要求13的控制器，其中所述补偿电流响应于输入电压的增加而线性减小。

15.如权利要求8的控制器，其中当输入电压小于一个第一输入阈值时，所述补偿电流是一个恒定的非零值；并且其中当输入电压大于或者等于该第一输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小。

16.如权利要求8的控制器，其中当输入电压小于一个第二输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小；并且其中当输入电压大于或者等于该第二输入阈值时，所述补偿电流基本上为零。

17.如权利要求8的控制器，其中所述补偿电流基本上为零，直至输入电压减小至一个第一输入阈值；并且其中所述补偿电流是一个基本上恒定的非零值，直至所述输入电压增加至一个第二输入阈值，其中所述第二输入阈值大于所述第一输入阈值。

18.如权利要求8的控制器，进一步包括一个连接至所述放大器的参考电压，其中所述逻辑电路被配置用于调整所述输出电压，以使所述检测输出电压基本上等于该参考电压。

19.如权利要求18的控制器，其中所述放大器被连接以便为逻辑电路提供一个与所述检测输出电压和所述参考电压之间的差值成比例的信号。

20.如权利要求18的控制器，其中所述放大器是一个比较器，并且其中所述比较器被连接以便为所述逻辑电路提供一个表明所述检测输出电压是大于还是小于所述参考电压的逻辑信号。

21.如权利要求8的控制器，其中所述开关和所述控制器被集成在单一的单片式集成器件中。

22.一个电源，包括：

一个反馈电路，其被连接以提供一个代表该电源的输出电压的检测输出电压；

一个控制器，其连接至所述反馈电路，所述控制器包括：

一个驱动信号发生器，其被连接以控制被包括在电源中的开关的切换，从而响应于所述检测输出电压来调整所述电源的输出电压，以使电源的输出电压大于电源的输入电压；和

一个补偿电路，其连接至所述驱动信号发生器，且其被连接用于向所述反馈电路输出一补偿电流，以响应于电源的输入电压而调整所述检测输出电压。

23.如权利要求22的电源，其中所述反馈电路进一步包括：

在控制器外部的一个节点，其连接至所述补偿电路以及连接至所述驱动信号发生器；

第一电阻器，其连接至所述节点；和

第二电阻器，其连接至所述节点，其中所述检测输出电压是所述节点处的相对于电源的输入返回的电压。

24.如权利要求22的电源，其中所述补偿电路适用于响应于输入电压的增加而减小所述补偿电流；并且响应于输入电压的减小而增加所述补偿电流。

25.如权利要求22的电源，其中当输入电压小于一个第一输入阈值时，所述补偿电流是一个恒定的非零值；并且其中当输入电压大于或者等于该第一输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小。

26.如权利要求22的电源，其中当输入电压小于一个第二输入阈值时，所述补偿电流响应于输入电压的增加而减小；并且其中当输入电压大于或者等于该第二输入阈值时，所述补偿电流基本上为零。

27.如权利要求22的电源，其中在输入电压减小至一个第一输入阈值之前，所述补偿电流基本上为零；并且其中在输入电压增加至一个第二输入阈值之前，所述补偿电流是一个基本上恒定的非零值，其中所述第二输入阈值大于所述第一输入阈值。

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