CN102013807B - 使电源的功率容量增加的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种使电源的功率容量增加的方法和装置。该技术使得开关的导通时间周期延长，从而对从电源的输入端传输到电源的输出端的能量进行调节。一个典型的集成电路包括耦合在电源的输入端和输出端之间的能量传输元件。开关耦合到能量传输元件的输入端。控制器耦合到该开关用于控制开关的切换，从而响应从电源的输出端接收到的反馈信号对从电源的输入端传输到电源的输出端的能量进行调节。控制器被耦合以用于响应第一范围的电源工作状态将开关的最大导通时间周期限定到第一最大导通时间周期，并且响应第二范围的电源工作状态将最大导通时间周期限定到第二最大导通时间周期。
Description
本申请是申请号为200610107699.7、申请日为2006年7月7日、发明名称为“使电源的功率容量增加的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明通常涉及电子电路，并且更加具体而言，本发明涉及使电源的功率容量增加的电子电路。
背景技术
电子设备利用功率运行。开关模式电源通常用于为许多现代电子设备提供干净而稳定的电源。在已知的开关模式电源中，利用二极管整流器和电容器将高压交流(AC)信号转换为高压直流(DC)信号。高压DC信号由能量传输元件接收并且接着被转换为较低的DC输出电压，该DC输出电压可以耦合到负载或者例如用于为电子设备供电。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种电源，包括：能量传输元件，耦合在电源的输入端和输出端之间；开关，耦合到所述能量传输元件的输入端；以及控制器，耦合到所述开关用于控制所述开关的切换，从而响应于从所述电源的输出端接收到的反馈信号而对从所述电源的输入端到所述电源的输出端的能量传输进行调节，其中，所述控制器被耦合为响应第一范围的电源工作状态将开关的最大导通时间周期限定到第一最大导通时间周期，并且被耦合为对于第二范围的电源工作状态限定第二最大导通时间周期，其中，所述第二最大导通时间周期是通过延长所述控制器的振荡器的时间周期来控制的。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于电源的控制器，所述控制器包括：振荡器，被耦合用于生成响应于重启信号的时钟信号；耦合到所述振荡器的驱动信号生成器，所述驱动信号生成器被耦合用于控制开关的切换，从而响应于所述时钟信号对所述电源的输出进行调节；以及重启电路，耦合到所述振荡器，用于响应于流过所述开关的电流产生所述重启信号，其中，在最大导通时间周期中所述电流达到限流阈值的情况中，所述时钟信号具有固定周期，并且其中，在所述最大导通时间周期中所述电流没有达到所述限流阈值的情况中，由所述振荡器所产生的所述时钟信号具有包括固定最小关断时间的可变频率。
附图说明
通过附图中的实例对本发明进行详细描述，并且本发明不限于所述附图。
图1是根据本发明教导包含在电源中的集成电路的实施例的典型示意图，其中电源的功率容量被增加。
图2是根据本发明教导包含在电源中的集成电路的实施例的另一典型示意图，其中电源的功率容量被增加。
图3是根据本发明教导在各种情况下具有导通时间延长的控制器实施例的典型示意图。
图4是根据本发明教导的控制器一部分的实施例的详细典型示意图，其中当反馈丢失时控制器在延迟的计数周期之后具有延长的导通时间。
图5是根据本发明教导具有恒定导通时间延长的控制器的实施例的典型示意图。
图6是根据本发明教导具有恒定导通时间延长的控制器一部分的实施例的详细典型示意图。
具体实施方式
公开了使电源的功率容量增加的电子电路的实施例。在下面的描述中，为了详细地理解本发明将列出多个特定细节。然而，本领域技术人员将会明白，不需要采用这些特定细节来操作本发明。为了避免使本发明难以理解，没有对与实现相关的公知方法进行详细描述。
在本说明书中参考“一个实施”或者“一实施例”是指与实施例相关的特定特征、结构、或特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书中各种地方出现的短语“对于一个实施例”或者“在一个实施例中”不必全都指同一个实施例。此外，根据本发明的教导，下面描述和/或附图中所示的特定特征、结构、特性、组合和/或子组合都可以以合适的方式组合在一个或者多个实施例中。
图1是根据本发明教导包含在电源101中的集成电路103的实施例的典型示意图，其中电源的功率容量被增加。图1所示的电源拓扑结构是称为回扫调节器的典型开关调节器。应该理解的是，存在开关调节器的许多拓扑结构和配置，并且图1所示的回扫拓扑结构被提供来示出本发明实施例的原理，根据本发明的教导，该原理也可以适用其它类型的拓扑结构。
在图1中，电源101包括耦合在电源101的输入端107和输出端109之间的能量传输元件105。所示的典型能量传输元件105是变压器，该变压器具有两个绕组，这两个绕组包括在其输入端的初级绕组127和在其输出端的次级绕组129。在其它实例中，根据本发明教导，能量传输元件105可以包括不同数量的绕组。在图示的实例中，输入107是未经调节的宽范围高压(HV)直流(DC)输入，输出109是耦合到负载134的DC输出。
如所示，集成电路103耦合到初级绕组127。对于一个实施例，集成电路103是包括耦合在集成电路103的漏极端D和源极端S之间的内部开关的开关调节器。本实例的集成电路103还包括内部控制器电路用以控制开关的切换。在另一实例中，注意，根据本发明的教导，内部开关也可以是与集成电路103分离的外部开关。
在操作中，切换集成电路103中的开关来调节能量的传输，该能量通过能量传输元件105从输入端107传输到输出端109。对于一个实施例，图1的集成电路103中开关的操作使得在输出端的整流二极管117中产生脉动电流，其通过电容器119滤波以在DC输出端109处产生基本恒定的输出电压或者在负载134处产生基本恒定的输出电流。在输出端109处包括齐纳二极管121和电阻器123的反馈电路用于通过光耦合器113为集成电路103提供反馈信号。光耦合器113在电源101的输入端107和输出端109之间提供一些隔离。如图示的实例所示，集成电路103通过使能EN端接收来自输出端109的反馈信号。根据本发明的教导，通过EN端接收的反馈信号被集成电 路103使用以调节电源101的输出109。
对于一个实施例，电容器C 111也耦合到集成电路103的旁路BP端。在图示的实例中，电容器C 111用于为集成电路103提供正常操作期间的电源去耦功能。例如，集成电路103中的内部电路接收来自多功能电容器C 111的电源或者偏置电流，从而在正常操作期间使电路工作的同时调节输出109。
图2是根据本发明教导包含在电源201中的集成电路203的实施例的另一典型示意图，其中电源的功率容量被增加。如所示，图2的电源201与图1的电源101存在类似之处。例如，电源201包括耦合在电源201的输入端207和输出端209之间的能量传输元件205。所示的典型能量传输元件205是具有三个绕组的变压器，这三个绕组包括在输入端的初级绕组227、输出端的次级绕组229以及偏置绕组231。在图示的实例中，整流器215被耦合用于接收和整流来自输入端107的交流(AC)信号，并且产生一个经电容器225滤波的整流信号，用于将未经调节的HV DC输入信号提供给初级绕组227。如所示，输出端209耦合到负载234。
在图2所示的实例中，集成电路203是包含耦合在集成电路203的漏极端D和源极端S之间的内部开关237的开关调节器。本实例的集成电路203还包括内部控制器电路239用于控制开关的切换。在其它实例中，值得注意的是根据本发明的教导，内部开关237也可以是与集成电路203分离的外部开关。
在操作中，切换集成电路203中的开关237以调节能量的传输，该能量通过能量传输元件205从输入端207传输到输出端209。对于一个实施例，开关237的操作使得在输出端处的整流二极管217中产生脉动电流，其被电容器219滤波用以在输出端209处产生基本恒定的输出电压或者在负载234处产生基本恒定的输出电流。在输出端209处包含齐纳二极管221和电阻器223的反馈电路用于通过光耦合器213为集成电路203提供反馈信号。偏置电流从偏置绕组231提供到光耦合器213。这个偏置电流被整流二极管233整流并且被电容器235滤波。光耦合器213在电源201的输入端207和输出端209之间提供一些隔离。如图示的实例所示，集成电路103通过控制C端接收来自输出端209的反馈信号。根据本发明的教导，通过控制C端接收的 反馈信号被集成电路203使用以调节电源201的输出209。
对于一个实施例，电容器C 211也耦合到集成电路203的控制C端。在图示的实例中，电容器C 211用于多个目的，包括例如为集成电路203提供集成电路的电源去耦功能以及正常操作期间的反馈环补偿。例如，集成电路203中的内部电路通过控制C端接收来自多功能电容器C 211的电源或者偏置电流，从而在正常操作期间使电路工作的同时调节输出209。
对于图1和图2中分别所示的典型电源101和201来说，内部振荡器包含在每个控制器103和203中，其用于设置电源的工作频率。根据调节电路的类型，振荡器可以控制例如固定频率脉宽调制器(PWM)型调节电路中开关的切换频率或者开/关型调节电路中开关的最大工作频率。例如，对于一个实施例，根据本发明的教导，图1的控制器103是开/关调节器，图2的控制器203是PWM调节电路。
对于图1的控制器103是开/关调节器的实例来说，由于耦合到控制器103的旁路端BP的电容器C 111在整个切换周期的剩余部分期间被充电，所以在正常工作状态下开关的最大导通时间有限受到限制。为了确保在正常电源工作状态下有足够的时间使耦合到控制器103的旁路端BP的电容器C 111充电，在开关关断的每个切换周期期间都存在一个最小周期。例如，在已知的开/关控制器中，开关的最大导通时间可以由控制器的内部振荡器产生的最大占空比信号确定。在已知的PWM型调节电路中，切换周期内的最大导通时间通常受到限制以简化稳定控制环的任务。此外，在用于回扫转换器的典型的已知调节器中，利用周期内的有限最大导通时间，或者最大占空比，有助于提供实际能量传输元件的设计，从而降低对能量传输元件的输入和输出绕组之间较大匝数比的需要，这导致电源工作中的附加损耗。
然而，根据本发明的教导，在某些情况下，例如在输入电压暂时很低时，其优点在于允许开关有较长的导通时间周期。对于一个实施例，在异常情况下会存在很低的输入电压，这种情况下由于一个或多个半周期的交流电压波形丢失，而使得输入电压下降。同样，在电源大容量电容器被输入交流电压波形充电的周期之间，该大容量电容器电压下降。由于大容量电容器的充电时间周期变得更长，所以在最低的AC电压频率上，这些电压下降会变得更加明显。这些最小输入电压和最小输入电压频率状态通常是用于定义能 量传输元件的最差情况下的设计标准。考虑到具有已知固定最大占空比控制器的这些电源的工作情况，为了电源工作状态的剩余范围，采取折中的电源设计方案。
如将要讨论的，像图1的典型电源101或图2的典型电源201这样的电源实施例，其功率传输能力通过考虑输入电压低的电源工作状态而得到提高。对于一个实施例，根据本发明的教导，允许耦合到调节电路的开关的最大导通周期或占空比延长。对于一个实施例，开关保持导通直到流过开关的电流达到阈值。控制器中的振荡器电路被控制以使振荡器周期延长直到达到这个阈值。对于一个实施例，根据本发明的教导，一旦达到开关电流阈值，就维持最小关断时间以允许能量被传输到电源的输出端。
如将在另一个实例中所描述的，使耦合到调节电路的开关的最大导通周期或占空比延长，直到第二绝对最大(或者Abs max)导通周期大于第一最大导通周期或者直到流过开关的电流达到阈值。在这个实例中，如果由于某种原因电流在很长一段时间内没有达到这个阈值，则第二最大导通时间周期将作为一个保护措施被包括在内，这将引起开关中过多的功率损耗而导致开关中的温度迅速升高。在这些情况下，对于一个实施例，开关将关断而不管开关中流过的电流，从而确保开关受到保护。
为了描述，参见图3，其总体上示出了根据本发明教导的集成电路303的实施例的典型示意图，集成电路303包括被耦合以由在各种情况下都具有导通时间延长的调节器或者控制器339所控制的开关337。对于一个实施例，除了开关337之外，控制器339包括图3中所示的至少所有元件。对于一个实施例，开关337是没有包含在集成电路303内，并且是与集成电路303分离的外部开关。对于一个实施例，控制器339和开关337密封在一个单组件中。对于一个实施例，集成电路303是包含控制器339和开关337的单片集成电路。对于一个实施例，开关337是功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
应该理解的是，根据本发明的教导，图3的典型集成电路303对应于图1的集成电路103并且也可以与图2的集成电路203存在类似之处。因此，根据本发明的教导，图3中所示实例的元件可以与图1和/或图2中的元件以合适的方式进行组合。尤其是，对于一个实施例，漏极D端341耦合到象初 级绕组127或227这样的能量传输元件上，源极S端343被耦合到地，使能端347被耦合用于从诸如输出109这样的电源输出端接收反馈信号。电容器C 111可以耦合在旁路BP端345和源极S端343之间。
在正常操作中，耦合到旁路BP端345的电容器通过调节器359在初始化期间被充电，直到电容器被充电到由旁路管脚低压比较器371确定的足够电平。在比较器371检测到电容器被足够充电之后，与门373就启动允许输出驱动信号391到开关337，并且自动重启计数器369被复位从而启动集成电路303的正常操作。在正常操作期间，开关337响应驱动信号391而进行切换。如果集成电路303中的温度变得过高，则热关闭电路365将禁止与门373，这也将禁止驱动信号391输出到开关337，这禁止开关337进行切换。
当开关337被启动进行切换以在正常操作期间调节电源输出时，通过使能端347接收来自电源输出端的反馈，从该使能端产生使能信号387。如所示，根据本发明的教导，在正常操作期间，利用从旁路BP端通过电流源提供的偏置电流来产生使能信号387。当使能信号387响应从电源输出端接收的反馈而被激活时，通过与门381和或门385使锁存器375置位。相应地，来自振荡器367的时钟信号355被允许置位锁存器375，其中通过与门373产生驱动信号391。
在图示的实例中，响应于来自振荡器367的占空比最大DCMAX信号395，响应于超过峰值限流电平的流过开关337的电流，该峰值限流电平由限流比较器389通过与门377和或门383所确定，或者响应于来自绝对最大导通时间定时器353的输出信号，锁存器375由或门383的输出复位。当暂停电路349的输出为高时，或门357将通过DCMAX信号阻断锁存器375的复位。在图示的实例中，上升沿消隐电路379也被耦合以在驱动信号391的每个脉冲的上升沿期间暂时禁止限流。
根据本发明的教导，在操作中，暂停电路349可以因为某个可能的原因使振荡器367暂停。某些或全部原因是可选择的，因而使用根据本发明各个实施例的各种组合，某些或全部原因可以被使用或者可以全部不被使用。例如，在一个实例中，暂停电路349被耦合以接收响应于电源输入电压的信号361。对于一个实施例，当信号361表示电源输入电压过低时，则暂停电路349就将使振荡器367暂停并且阻断振荡器367的占空比最大DCMAX信号395 复位锁存器375。这将使开关337的导通时间延长直到例如与门377因开关337中流过的电流达到由限流比较器389确定的阈值而变为高。根据本发明的教导，当信号361表示电源输入电压不是太低时，暂停电路将允许振荡器367振荡并且允许振荡器367的占空比最大DCMAX信号395复位锁存器375。对于一个实施例，暂停电路349仅仅根据响应于电源输入的信号361而被激活。对于一个实施例，根据本发明的教导，振荡器367的频率与反馈信号或使能信号387无关。
在另一实例中，自动重启计数器369达到某一计数值，这表明反馈或使能信号387丢失或者空置了过长的时间。对于一个实施例，这种情况将导致暂停电路349在每个随后的开关周期中都使振荡器367暂停。根据本发明的教导，反馈信号或使能信号387的丢失表明输入到电源的输入电压过低，因此需要由延长的导通时间所提供的额外功率容量。
对于一个实施例，根据本发明的教导，在暂停电路349使振荡器367暂停之后，振荡器367能够以几种方式重启。例如，在一个实例中，一旦开关337中流过的电流达到与门377的输出所指示的阈值，振荡器367就通过重启电路351重新启动，其中与门377的输出也被重启电路351接收。
对于一个实施例，绝对最大导通时间定时器电路353包括在开关337导通时启动的定时器。在图3所示的实例中，绝对最大导通时间定时器电路353被耦合以检测驱动信号391用以检测驱动信号391何时导通开关337。在另一实例中，绝对最大导通时间定时器电路353被耦合以检测通过开关337或开关337两端的电流或电压以便检测何时导通开关337。重启电路351耦合到绝对最大导通时间定时器电路353，用于当绝对最大导通时间达到绝对最大导通时间定时器电路353输出的信号时，或者当开关337中的电流达到限流比较器389的阈值时，使振荡器367重新启动。对于一个实施例，例如，如果电源输入电压信号361过低使得开关337中的电流从未达到比较器389的限流阈值，那么绝对最大导通时间可以作为一个安全网实施。
注意，所述和所示的使振荡器367暂停有效降低了振荡器367的频率。在另一实施例中，应该理解的是，根据本发明的教导，暂停电路349可以用于使振荡器367的振荡变慢，而不是使振荡器367停止或者暂停。
图4是示出了根据本发明教导例如控制器339这样的控制器部分的实施 例的增加细节的典型示意图439，其中当反馈丢失时控制器在延迟的计数周期之后有一个延长的导通时间。尤其是，应该理解的是，对于一个实施例，根据本发明的教导，示意图439总体上是具有增加细节的控制器339的各部分并且不具有绝对最大导通时间定时器电路353。在图示的实例中，当耦合到电源调节电路的反馈信号在表明需要延长功率开关的最大导通时间的范围内时，延长功率开关的最大导通时间。功率开关例如对应例如图2的功率开关237或者对应图3的功率开关337。
例如，耦合到控制器的反馈信号损耗表示需要最大导通时间延长的范围，这是因为这表明电源不再有能力传输由耦合到电源输出端的负载所需的输出功率。这种情况可能是由于在标准最大开关导通时间周期内到电源的输入电压下降的太低而没有足够的能量传输到负载而引起的。对于一个实施例，当反馈信号在表明在一段时间内需要开关的最大导通时间延长的范围内时，就延长最大导通时间周期。
例如，如果反馈信号丢失，则开关的最大导通时间周期就不延长，直到通过例如，利用调节电路中的计数器在一段时间之后达到计数值而使这种状态存在一段时间。这避免了在正常电源工作状态下延长最大导通时间周期，例如由于电源输出端处的负载波动而使得反馈信号仅仅暂时丢失。在这些正常工作状态下，延长开关的最大导通时间会引起较高的均方根(RMS)电流，并因此增加开关中的热应力，这在这些状态长期持续的正常操作期间是不希望的。
为描述起见，图4的示意图439包括振荡器467，其产生时钟信号455和DCMAX方波信号(bar signal)495。在图示的实例中，重启电路451被耦合用于产生重启信号，该重启信号响应于时钟信号455，DCMAX方波信号495，使能信号487，过电流信号489和暂停信号。在图示的实例中，重启电路451包括也产生驱动信号491的锁存器475，该驱动信号491被耦合以由功率开关接收。在图示的实例中，驱动信号491与重启信号是相同信号。还包括暂停电路449，其用于产生暂停信号，该暂停电路449响应于自动重启计数器469而置位，并且响应于使能信号487而复位。应该理解的是，图4的元件对应图3中所示的元件。例如，振荡器467对应振荡器367，重启电路451对应重启电路351，暂停电路449对应暂停电路349，自动重启电路469对应 自动重启电路369。
在操作中，振荡器467的定时电容器C1在功率开关的导通时间期间通过晶体管Q2正常充电，直到在滞后比较器499的输出端处产生DCMAX方波信号495。接着，当滞后比较器499的输出变为高时，晶体管Q2关断。同时非门(inverter gate)497使晶体管Q4导通。如所示，接着由晶体管Q5和Q3限定的电流反射镜为振荡器467的定时电容器C1放电，直到滞后比较器499的输出再次改变极性。重复这个过程，这导致产生振荡器467的振荡信号。定时电容器C1放电的这个时间设定为功率开关的最小关断时间。功率开关的这个最小关断时间是，允许存储在诸如图1的能量存储元件105或者图2的能量存储元件205之类的能量存储元件中的能量，在功率开关导通时间期间，传输到电源输出端的时间。因此，对于一个实施例，根据本发明的教导，固定的最小关断时间周期在导通时间周期之后，该最小关断时间周期是由在基本所有的正常电源工作状态下使定时电容器C1放电的时间所确定的。
只要晶体管Q1导通，上述过程就持续。根据本发明的教导，如果晶体管Q1关断，则定时电容器C1就不放电并且振荡器467暂停。如所示，暂停电路449产生暂停信号，重启电路451产生重启信号。根据本发明的教导，暂停信号和重启信号耦合到控制晶体管Q1，用于暂停和/或重启振荡器467。在图示的实例中，如果暂停信号和重启信号都为高，则晶体管Q1就关断并且振荡器467暂停。如果暂停信号和重启信号中的任一个变为低，则晶体管Q1将返回导通(turn back on)并且振荡器467将不再暂停。在图示的实例中，注意，暂停信号也被发送用于阻止DCMAX信号495以防止复位重启电路475的锁存器475，这将使功率开关关断。在图4的实例中，当Q3导通而Q2关断时，在C1以其它方式被充电的时间期间，暂停信号可以只使振荡器暂停。在C1由流过Q2的电流充电的期间，暂停信号不影响振荡器467的操作。
图4的实例还示出了如果自动重启计数器469能够计数到控制器设计中所设定的一个值，那么暂停电路449就置位，这将产生高的暂停信号。在任何时刻都可以检测来自耦合到控制器的反馈信号的使能信号487脉冲，这表明电压输出在反向(back)调节中。此时，根据本发明的教导，不再需要导 通时间延长。相应地，根据本发明的教导，从暂停电路449输出的暂停信号被复位至低，这使晶体管Q1返回导通，使定时电容器C1正常充电和放电，并且使振荡器467能够正常振荡。
图5是根据本发明教导的集成电路503实施例的另一典型示意图，其中集成电路503包括由具有恒定导通时间延长的调节器或控制器539控制的开关537。对于一个实施例，除了开关537外，控制器539包括图5中所示的至少所有元件。对于一个实施例，开关537是不包括在集成电路503内，而且与集成电路503分离的外部开关。对于一个实施例，控制器539和开关537密封在单个组件内。对于一个实施例，集成电路503是包括控制器539和开关537的单片集成电路。对于一个实施例，开关537是功率MOSFET。
像图3的集成电路303一样，应该理解的是，根据本发明的教导，图5的典型集成电路503也可以对应图1的集成电路103，还与图2的集成电路203存在类似之处，并且与图3的集成电路303存在类似之处。因此，根据本发明的教导，图5所示的实例的元件可以与图1，2和/或3的元件以合适的方式进行组合。尤其是，对于一个实施例，漏极D端541耦合到像初级绕组127或227这样的能量传输元件，源极S端543被耦合到地，使能/低电压(EN/UV)端547被耦合以用于接收来自电源输出(例如，输出109)的反馈信号。电容器C 211可以耦合在旁路BP端545和源极S端543之间。
在正常操作中，耦合到旁路BP端545的电容器在初始化期间通过调节器559充电，直到电容器被充电到由旁路管脚低电压比较器571所确定的足够电平。在比较器571检测到电容器被充足充电之后，与门573被启动以允许将驱动信号591输出到开关537，并且自动重启计数器569相应地复位以启动集成电路503的正常工作。在正常操作期间，开关537响应于驱动信号591而切换。如果集成电路503中的温度过高，则热关闭电路565将禁止与门573，这还将禁止驱动信号591输出到开关537，这禁止开关537切换。
当启动开关537进行切换以在正常操作期间调节电源输出时，通过使能端547接收来自电源输出端的反馈，使能信号587从该使能端547产生。如所示，根据本发明的教导，在正常操作期间，利用旁路BP端通过电流源提供的偏置电流来产生使能信号587。当使能信号587响应从电源输出端接收的反馈而被激活时，允许锁存器575通过与门581和或门585置位。相应 地，来自振荡器567的时钟信号555使锁存器575置位，驱动信号591通过与门573从锁存器575产生。
可以看出，和图3中集成电路303的振荡器367不一样，没有从图5的振荡器567外部输出以使锁存器575复位的占空比最大DCMAX信号。相反，锁存器575响应来自绝对最大导通时间定时器电路553的信号或者通过开关537超出峰值限流电平的电流而复位，该峰值限流电平是由限流比较器589通过与门577和或门583来确定的。在图示的实例中，上升沿消隐电路579还被耦合用于在驱动信号591的每个脉冲上升沿期间暂时禁止限流信号。
在图5所示的典型示意图中，由于振荡器567不产生占空比最大DCMAX信号，所以如果需要的话，开关537的最大导通时间通常总是被延长。从而，电源控制器539使开关537继续导通，直到在所有电源工作状态下达到电流阈值或者绝对最大导通时间。结果，根据本发明的教导，不需要输入外部信号到集成电路503或者如图3所示的暂停电路349这样的相应暂停电路上，以便延长开关537的导通时间。在图5所示的实例中，重启电路551耦合到与门577的输出端。在图示的实例中，根据本发明的教导，如果限流没有达到绝对最大导通时间定时器电路553所指示的第一最大导通时间内的限流阈值，那么重启电路551将总是使振荡器567暂停，直到重启电路551确定振荡器567再次启动。
因此，根据本发明的教导，图5的振荡器567具有固定的最大频率，或者具有最小周期时间，但是具有可变的最小频率。为安全起见，只有当达到电流阈值或者达到由绝对最大导通时间定时器电路553所确定的绝对最大导通时间期间时，才终止开关循环。
在图5所示的典型示意图中，应该理解的是，集成电路503的实施例不需要包含绝对最大导通时间定时器电路553和或门583。在本实例中，与门577的输出端直接耦合到重启电路551和锁存器575的复位端，而不是耦合到或门583的输入端。在没有绝对最大导通时间定时器电路553的情况下，只是当达到限流时才从重启电路551中产生重启信号。对于另一个实施例，应该理解的是，由于重启电路551被耦合用于接收使锁存器575复位的相同信号，所以锁存器575本身就是重启电路551，其中锁存器575的Q输出耦合到振荡器567作为重启电路的输出。
为描述起见，参见图6，图6是根据本发明教导控制器539一部分的实施例的详细典型示意图639，其中控制器539具有恒定的导通时间延长。尤其是，应该理解的是，根据本发明的教导，对于一个实施例来说，示意图639是具有增加细节的控制器539的常规部分。
如所示，图6的示意图639包括振荡器667，其产生时钟信号655。注意，为了振荡器667准确地运行，还在内部产生内部占空比最大DCMAX方波信号695，但是DCMAX方波信号695不耦合到振荡器667之外的电路。在图示的实例中，重启电路651被耦合用于产生响应于时钟信号655、使能信号687和过电流信号689的重启信号。在图示的实例中，重启电路651包括也产生驱动信号691的锁存器675，该驱动信号被耦合以由功率开关接收。在图示的实例中，驱动信号691与重启信号是相同信号。应该理解的是，图6的元件对应图5中所示的元件。例如，振荡器667对应振荡器567，重启电路651对应重启电路551。
在操作中，在功率开关响应使能信号691而导通时，振荡器667自动暂停。尤其是，当驱动信号691使功率开关导通时，驱动信号就使振荡器667中的晶体管Q1关断。像图4的振荡器467一样，当晶体管Q1关断时，就不允许定时电容器C1放电，这使得振荡器667暂停。如所示，根据本发明的教导，复位电路651的锁存器675只响应当功率开关达到阈值时所接收的过电流信号689而复位。根据本发明的教导，一旦重启电路651复位，晶体管Q2就反向导通，使定时电容器C1充电和放电，从而导致允许振荡器667振荡。
因此，如果开关中流过的电流达到最大导通时间周期内的阈值，那么振荡器667的振荡周期就被固定，其中该最大导通时间周期为，例如DCMAX方波信号为低的周期。在本实例中，振荡器667因此在第一范围的电源输入电压状态下具有可变频率，而在第二范围的输入电压状态下具有固定频率，该第一范围的电源输入电压状态例如是在内部产生的最大导通时间周期内开关中流过的电流没有达到阈值的情况，该第二范围的输入电压状态例如是在最大导通时间周期内开关中流过的电流达到阈值的情况。
对于一个实施例，由于电源输入电压确定诸如图1的初级绕组127或图2的初级绕组227之类的具有电感值的能量传输元件初级绕组中电流的变化 率，所以电源输入电压的值确定了开关中的电流在最大导通时间周期是否达到了阈值。电源输入电压越高，能量传输元件初级绕组127或227中的电流达到限流阈值所花费的时间越短。当电源输入电压很低时，流过功率开关的电流需要花费较长时间才达到阈值。
在前述的详细描述中，参考其特定示意性实施例对本发明的方法和装置进行了描述。然而，很明显，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。本说明书和附图相应地看作是示意性的而非限制性的。
Claims (19)
1.一种电源，包括：
能量传输元件，耦合在电源的输入端和输出端之间；
开关，耦合到所述能量传输元件的输入端；以及
控制器，耦合到所述开关用于控制所述开关的切换，从而响应于从所述电源的输出端接收到的反馈信号而对从所述电源的输入端到所述电源的输出端的能量传输进行调节，其中，所述控制器被耦合为响应第一范围的电源工作状态将开关的最大导通时间周期限定到第一最大导通时间周期，并且被耦合为对于第二范围的电源工作状态限定第二最大导通时间周期，其中，所述第二最大导通时间周期是通过延长所述控制器的振荡器的时间周期来控制的。
2.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源工作状态包括所述电源的输入端的电压值。
3.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源工作状态包括耦合到所述电源的输出端的负载的状态。
4.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源工作状态包括所述反馈信号的状态范围。
5.根据权利要求4所述的电源，其中，所述电源工作状态包括所述反馈信号的状态范围的时间周期。
6.根据权利要求4所述的电源，其中，所述反馈信号的状态范围包括所述反馈信号的损耗。
7.根据权利要求1所述的电源，还包括包含有所述控制器的集成电路。
8.根据权利要求7所述的电源，其中，所述集成电路还包括所述开关。
9.根据权利要求8所述的电源，还包括密封所述集成电路的单个组件。
10.根据权利要求8所述的电源，其中，所述集成电路是单片集成电路。
11.根据权利要求1所述的电源，其中，所述第一最大导通时间周期是固定时间周期。
12.根据权利要求1所述的电源，其中，所述第二最大导通时间周期是所述开关中流动的电流超过电流阈值所用的时间。
13.根据权利要求1所述的电源，其中，在所有电源工作状态下，导通时间周期之后跟随固定的最小关断时间周期。
14.一种用于电源的控制器，所述控制器包括：
振荡器，被耦合用于生成响应于重启信号的时钟信号；
耦合到所述振荡器的驱动信号生成器，所述驱动信号生成器被耦合用于控制开关的切换，从而响应于所述时钟信号对所述电源的输出进行调节；以及
重启电路，耦合到所述振荡器，用于响应于流过所述开关的电流产生所述重启信号，
其中，在最大导通时间周期中所述电流达到限流阈值的情况中，所述时钟信号具有固定周期，并且
其中，在所述最大导通时间周期中所述电流没有达到所述限流阈值的情况中，由所述振荡器所产生的所述时钟信号具有包括固定最小关断时间的可变频率。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述控制器包括暂停电路，所述暂停电路被耦合为如果在所述最大导通时间周期中电流没有达到所述限流阈值，则在功率开关导通时使所述振荡器暂停，以延长功率开关的导通时间。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述重启电路被耦合为通过让所述开关导通来延长所述功率开关的导通时间直到所述电流达到所述限流阈值。
17.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述重启电路被耦合为当达到绝对最大导通时间时使所述振荡器重新启动。
18.根据权利要求14所述的控制器，其中，并不从所述振荡器内部输出最大占空比周期信号。
19.根据权利要求14所述的控制器，还包括：
绝对最大导通时间定时器，其被耦合用于通过下列当中的一项来检测所述开关何时导通：
检测驱动信号何时导通所述开关，
检测通过所述开关的电流，或
检测所述开关两端的电压，
其中，所述绝对最大导通时间定时器被耦合用于向所述重启电路提供表示功率开关的导通时间是否已经达到绝对最大导通时间的信号；以及
限流比较器，被耦合用于向所述重启电路提供表示所述开关中流动的电流是否已经达到所述限流阈值的信号，
其中，所述重启电路被耦合到所述绝对最大导通时间定时器，以在所述开关中的电流达到由所述限流比较器用信号表示的阈值时，使所述振荡器重新启动。
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