CN104767384A - 电源控制器的形成方法及其结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源控制器的形成方法及其结构。在一个实施例中，一种电源控制器可被配置为通过从一次电流信号中大体上去除一次磁化分量，形成表示二次电流的状态信号，并且使用所述状态信号形成表示传递的输出功率的第一信号，并且配置为响应于所述传递的输出功率，调整第一开关或者第二开关中的一个的导通时间。

Description

电源控制器的形成方法及其结构
技术领域
本发明一般地涉及电子设备，并且具体地，涉及半导体及其结构和形成半导体器件的方法。
背景技术
过去，利用各种方法和结构产生从输入电压提供经调整的输出电压的开关电源转换器系统。在某些应用中，使用谐振开关电源转换器，因为其可以提供改进的电力转换效率。谐振电源转换器一般包括具有包括谐振电容器的调谐电路的变压器。某些谐振电源转换器以电压控制模式操作，并且某些以电流控制模式操作。谐振电源转换器以大体上百分之五十(50％)的占空比操作一般是有利的。在某些情况下难以为谐振电源系统提供过电流或者输出电力保护。在某些情况下，共振转换器系统对输入电压的改变的响应时间可能是慢的。
因此，希望具有这样的谐振电源转换器，其具有高效简单和/或价格比较低廉的输出电力保护机制，和/或对输入电压的改变具有改进的响应时间，和/或可以具有更加对称的导通时间和断开时间。
附图说明
图1示意地示出了一种谐振电源系统的实施例的一部分的一个例子，该谐振电源系统包括根据本发明的谐振电源控制器；
图2是示出了在根据本发明的图1的控制器的操作过程中形成的某些信号的曲线图的图；
图3示意地示出了根据本发明的图1的控制器的一个替换实施例的一部分的一个例子；
图4示意地示出了作为根据本发明的图1的谐振电源控制器的替换实施例的一种谐振电源控制器的一部分的一个例子；
图5示意地示出了根据本发明的图1的谐振电源控制器的电路的替换实施例的实施例的一部分的一个例子；
图6示意地示出了根据本发明的图1的谐振电源控制器的另一个电路的替换实施例的实施例的一部分的一个例子；
图7示意地示出了根据本发明的图1的谐振电源控制器的另一个电路的替换实施例的实施例的一部分的一个例子；
图8以一个例子示意地示出了一种谐振电源系统的一个实施例的一部分，该谐振电源系统包括根据本发明的图1的谐振电源控制器的替换实施例的一个实施例的一部分的一个例子；
图9以一个例子示意地示出了一种谐振电源系统的一个实施例的一部分，该谐振电源系统包括根据本发明的图1的谐振电源控制器的另一个替换实施例的一个实施例的一部分的一个例子；
图10以一个例子示意地示出了一种谐振电源系统的一个实施例的一部分，该谐振电源系统包括根据本发明的图1的谐振电源控制器的替换实施例的一个实施例的一部分的一个例子；
图11以一个例子示意地示出了一种谐振电源系统的一个实施例的一部分，该谐振电源系统包括根据本发明的图1的谐振电源控制器的替换实施例的一部分的一个例子；
图12示出了一种变压器的一个实施例的一部分的一个例子，该变压器可被用于根据本发明的图9的电源系统；和
图13示意地示出了根据本发明的图1的谐振电源控制器的另一个电路的替换实施例的一个实施例的一部分的一个例子。
具体实施方式
为了图示(多个)的简单和清楚起见，图中的元件不必然是按比例的，某些元件可能被出于说明的目的被放大了，并且除非另外说明，在不同的图中以相同的参考号表示相同的元件。另外，为了描述的简单起见，忽略了公知步骤与元件的描述和细节。如此处使用的，载流电极意指器件的传送电流通过该器件的元件，诸如MOS晶体管的源极或者漏极，或双极晶体管的发射体或者集电极，或者二极管的阴极或者阳极，并且控制电极意指器件的控制电流流过该器件的元件，诸如MOS晶体管的栅极或者双极晶体管的基极。虽然此处将器件解释为某些N沟道或者P沟道器件，或者某些N型或者P型掺杂区域，本领域技术人员可以理解，根据本发明的实施例，互补器件也是可行的。本领域的技术人员应当理解导电类型指这样的机制，通过该机制发生传导，诸如通过空穴或者电子的传导，因此，导电类型不涉及掺杂浓度，而是涉及掺杂类型，诸如P型或者N型。本领域技术人员将理解此处关于电路操作使用的词语“期间”、“在…时”和“当…时”不是指在各种发起活动之后立即发生的活动的精确术语，而是可能有一定小的但是合理的延迟，诸如，源自发起活动的反应之间的各种传播延迟。附加地，术语“在…时”意指某个活动至少在发起活动的持续时间的某个部分内发生。词语“近似”或者“大体上”的使用意指一个元件的值具有被预期接近一个说明值或者位置的参数。然而，如本领域所公知的，总会存在阻碍该值或者位置成为精确指定值的小差异。在本领域中公认多达至少百分之十(10％)(并且对于半导体掺杂浓度多达百分之二十(20％))的差异被认为是相对于精确描述的理想目标的合理差异。当被涉及信号的状态使用时，术语“置于有效”意指信号的有效状态，并且术语“置于无效”意指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(诸如“1”或者“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。因此，根据使用正逻辑还是负逻辑，置于有效可以是高电压或者高逻辑或低电压或者低逻辑，并且根据使用正逻辑还是负逻辑，置于无效可以是低电压或者低状态或者高电压或者高逻辑。此处，使用正逻辑约定，但是本领域技术人员应当理解，还可以使用负逻辑约定。权利要求和/或附图说明中用作元件名称的一部分的术语“第一”、“第二”、“第三”等等被用于区分类似的元件，并且不必然用于以等级或者任意其他方式描述时间、空间的顺序。应当理解，这样使用的术语在适合的情况下可以互换，并且此处描述的实施例能够以不同于此处描述或者示出的顺序操作。为了附图的清楚起见，器件结构的掺杂区域被示出为一般具有直线边缘和精确角度的拐角。然而，本领域技术人员应当理解，由于掺杂物的扩散和激活，掺杂区域的边缘一般地可能不是直线，并且拐角可能不是精确的角度。
图1示意地示出了谐振电源系统10的一个实施例的一部分的一个例子，谐振电源系统10具有成本较低的输出电力保护电路，并且可以具有对输入电压的改变的改进的响应，并且具有更加对称的导通和断开时间。如从下文中进一步了解的，系统10包括电源控制器45，在一个实施例中，电源控制器45可以配置为针对输入电压的值的改变，补偿电力开关的导通时间。控制器45的实施例还可以包括控制器45可被配置为针对传递给负载的电力的值，补偿电力开关的导通时间。
系统10一般接收来自电压源，诸如，输入端子13和公共返回端子14之间的电压源12的输入电压。源12可以提供整流DC电压，诸如半波-全波整流器DC电压，或者其它类型的电压，作为输入电压。系统10还包括谐振电路16，其包括谐振电容器22和电感器，诸如，例如，变压器17的一次电感器或者绕组18。变压器17一般还包括二次绕组或者电感器19。电感器20表示由于绕组18和19之间的磁耦合产生的漏电感。电容器22一般与绕组18串联。系统10的二次侧一般包括整流器24和帮助在二次电压端子31和二次公共端子32之间形成输出电压的储能电容器25。本领域技术人员可以理解，在其它实施例中，二次整流器可以具有各种其它形式。系统10的二次侧一般还包括负载26和反馈网络。示出了反馈网络的一个示例，其包括基准27和光耦合器28，它们配置为形成表示输出电压的值的反馈信号。基准27可以是本领域技术人员所公知的，并且用于创建用于控制输出电压的值的基准电压的许多不同类型的电压基准中的一个。例如，基准27可以是NCP431或者其它等同类型的基准电路。本领域技术人员还将理解，如从下文中将会了解的，反馈电路可以具有各种其它形式。
一般地，电源开关或者电源开关对可以在系统10的一次侧，并且被连接到电路16，以便形成通过电感器18的一次电流21，从而给负载26提供二次电流或者负载电流33，并且给负载26提供电力。图1所示的例子利用以第一晶体管42和第二晶体管43表示的电源开关对，第一晶体管42和第二晶体管43被耦连到开关节点44，以便形成一次电流21。
在系统10的操作过程中，一次电流21流过电感器18，并且在谐振电容器22两端形成以一般方式用箭头所示的电压23。电压23的瞬时值表示一次电流21的值。本领域技术人员可以理解，电压23的波形可以相对于电流21的波形偏移。电流感测网络35可以配置为接收电压23，并且形成表示一次电流21的值的电流感测(CS)信号。电容式分压器可被与电容器22并联，以便将电压23的值分压为更加适合于控制器45使用的值。电容式分压器包括电容器36和电容器37，电容器36和电容器37彼此串联，并且其串联组合与电容器22并联。使用电容式分压器使得在电容器36和37之间的公共节点处形成的信号的相移最小化，并且还可以减小并且优选地消除来自电容器22的任意DC偏移。可以利用以可选择的电阻器38和39示出的可选择的电阻分压器，以便进一步减小在电容器36和37之间的公共节点处形成的信号的值。附加地，电阻器38和39允许缩放或者改变CS信号的值。在某些实施例中，电容器36和37的电容式分压器可以是控制器45的一部分。
控制器45配置为形成至少一个开关控制信号，以便控制晶体管42和43，从而控制电流21，并且将输出电压调整为大体上一个目标值。本领域技术人员可以理解，输出电压被在目标值周围的一个值范围内调整到所述目标值。例如，目标值可以是5伏(5V)，并且该值的范围可以是5伏周围加减百分之五或十(5-10％)。如从下文中可以了解的，控制器45可以配置为使用反馈信号以及可选择的CS信号，以便控制晶体管42的导通时间，并且随后使得晶体管43能够具有大体上等于晶体管42的导通时间的导通时间。电路65可以配置为确定用于晶体管42的导通时间，并且形成用于晶体管43的大体上相等的导通时间。
控制器45包括输入50，其配置为接收公共返回端子14上的电压的值；输出48，其配置为提供开关控制信号60以便操作晶体管42；输出49，其配置为提供开关控制信号61以便操作晶体管43；可选择的输入47，其配置为接收输入电压或者表示输入电压的信号；和可选择的输入51，其配置为接收在开关节点44处形成的信号。控制器45的电流感测输入54配置为接收电流感测(CS)信号。控制器45的反馈输入55配置为接收表示输出电压的值的反馈(FB)信号。在某些实施例中，控制器45可以包括可选择的电阻器132，以便帮助形成FB信号。在另一个实施例中，控制器45还可以包括可选择的箝位电路(未示出)。在关于可选择的示例箝位电路136的图3的描述中描述了箝位电路的一个示例实施例。
控制器45通常包括控制电路64，其配置为形成至少一个开关驱动信号，以便控制晶体管42和43的操作。在一个示例实施例中，控制电路64可以包括控制逻辑电路65、复位电路92和比较器81。电路92可以包括触发器94和与门95。在一个实施例中，电路65配置为形成用于形成信号60的开关控制信号66，以及用于形成信号61的开关控制信号67。控制器45的驱动器电路59可以配置为接收信号66和67，并且以足够的驱动形成相应的信号60和61，以便启用和禁止晶体管42和43。电路65一般包括非重叠电路(non-overlap circuit)，其帮助形成信号66和67以便它们大体上不会被同时置于有效，以便最小化并且优选地消除晶体管42和43被同时启用的时间。这些非重叠电路是本领域技术人员熟知的。控制器45还可以包括输入补偿电路85；可选择的功率控制电路70；和可选择的启动和频率控制电路58，其可以帮助诸如在系统10的启动过程中，发起开关控制信号的形成。
如从下文中可以了解的，输入补偿电路85可以配置为针对在端子13上形成的输入电压的变化，补偿在输入55上接收的反馈信号的值。在一个实施例中，控制器45可以包括由电阻器82和83形成的反馈电路，该反馈电路将反馈信号的值减小到更容易由控制器45的电路使用的值。电阻器82和83的反馈电路在节点84形成另一个或者第二反馈信号，其表示在输入55上接收到的反馈信号。至少电阻器82还可以帮助缓冲输入55上的来自输入补偿电路85的反馈信号。图3-4示出了基准27和耦合器28的反馈网络以及电阻器82和83的反馈电路的其它示例实施例。本领域技术人员应当理解，节点84处的第二反馈信号也是表示输出电压的反馈信号。
图2是示出了系统10和控制器45的操作过程中形成的某些信号的示例的曲线图的图。横坐标指示时间，并且纵座标指示所示信号的增加值。曲线图100示出了开关控制信号66，并且曲线图101示出了开关控制信号67。曲线图103示出了一次电流21，并且曲线图104示出了在输入54上接收的CS信号。曲线图106示出了在节点84处形成的反馈信号的补偿值，并且虚线图107示出了在没有电路85的补偿的情况下的反馈信号的例子。曲线图111示出了负载状态信号74，并且曲线图109示出了电路70的功率控制信号75。曲线图110示出了由电路64形成的终止信号93。下面将进一步解释负载状态信号74，功率控制信号75和终止信号93。本描述参考图1和图2。
在操作中，假设在时刻T1之前，信号60被置于无效以便禁止晶体管42，并且信号61被置于有效以便启用晶体管43。在这种条件下，如曲线图100、101和103所示，电流21一般通过晶体管43在负方向上流动。本领域技术人员将理解，电流21的方向通常发生改变，诸如在该开关的导通时间过程中。还假设在T1之前，信号61被置于无效以便禁止晶体管43，然后在时刻T1，信号60被置于有效以便启用晶体管42，从而如曲线图100、101和103所示，一次电流21能够在导通时间的某个部分内从输入13通过晶体管42和绕组18流动。出于解释的目的并且为了简化解释，如曲线图107所示，假设输出电压被大体调整，并且不显著改变。控制器45配置为接收该反馈信号，并且在节点84形成表示该反馈信号的第二反馈信号。如果输入端子13上的输入电压的值改变，其可以改变电流21的值，并且可以影响传递给负载26的电力的量。因此，控制器45包括补偿电路85，补偿电路85补偿第二反馈信号(或者在一个替换实施例中，该反馈信号)，以便针对输入电压的改变进行调整。
电路85包括输入控制电路90，并且还包括可变电流源86，可变电流源86可以配置为形成用于与端子13上的输入电压的值成比例地调整第二反馈信号的值的补偿电流87。电路90例如从电阻分压器(未示出)或者其它减压电路接收输入电压或者表示输入电压的信号，并且形成具有与输入电压成比例的值的反馈控制信号91。在优选实施例中，电路90仅仅在控制器45形成信号60使得晶体管42启用的状态的时间过程中改变控制信号91的值，这是因为在某些实施例中，输入电压一般仅在晶体管42启用时影响电流21的值。信号91用于使得电流源86以与输入电压成比例的值形成电流87。随着输入电压增加，电流87的值增加，如曲线图106所示，这减小用于控制晶体管42的导通时间的第二反馈信号的值。控制电路64配置为响应于内部FB信号的值和补偿CS信号大体相等，终止晶体管42的导通时间。因此，时刻T1到T2之间的信号84的减小的值导致信号66，并且因此，晶体管42的导通时间的减少。
因为晶体管43在时刻T1之前被启用，电流21以前为负，并且在晶体管42被在时刻T1启用时或在时刻T1之后的某个时刻变为正。另外，因为电容器22上的电压23表示电流21的值，CS信号的值在时间T1之前减小。虽然电流21在时刻T1或T1之后的某个时刻变为正，CS感测信号的值可能不会开始增加，因为电流21没有变为正足够长的时间，以便抵消时刻T1之前电流21的负值。
在一个实施例中，控制器45可以配置为接收CS信号，并且形成补偿CS信号80，补偿CS信号80被针对输入电压的值和/或针对传递的输出功率(诸如，例如，传递给端子31和32(包括传递给负载26)的电力进行了补偿。功率控制电路70可以配置为形成功率控制信号75，功率控制信号75具有与输入电压和/或传递的输出功率成比例的值。负载电路73配置为形成负载控制或者负载状态信号74，如曲线图111所示，负载控制或者负载状态信号74大体上表示晶体管42的导通时间内的二次电流33。电路73接收到的电流感测(CS)信号包括关于一次磁化电流的信息，并且还包括关于被反映回一次电流21的二次电流的信息。电路73配置为从电流感测(CS)信号中大体去除一次磁化电流分量，以便获得二次电流信息。这有助于更加准确地确定传递的输出功率。在一个实施例中，电路73利用晶体管42的导通时间，以便帮助从电流感测(CS)信号中去除一次磁化电流分量，从而获得二次电流信息。一次磁化电流信息被大体从电流感测(CS)信号中去除以便形成信号74。在一个实施例中，电路73配置为使用一次电流21在晶体管42启用时间，诸如，信号66被置于有效的时间过程中的值。电流21在这个时间期间的平均值大体表示电流21的总值减去表示二次电流33的值的一次磁化电流。本领域技术人员应当理解，电流21的一次磁化分量可以大体上相对于零点对称，并且当取电流21的平均时可被减小或者大体上被消除，并且因此电流21的磁化分量的影响被最小化或者对电路70的功率计算没有实质影响。这有助于提供所传递的输出功率的更加准确的计算。
电源电路71配置为接收信号74和表示输入电压的信号，并且形成与输入电压成比例并且与传递的输出功率成比例的功率控制信号75。在一个实施例中，电路71配置为形成在下面的等式中示出的信号75的值。
V75＝A*Vin*B*LP
其中:
V75＝信号75的值，
A＝输入电压的按比例的常量，
B＝传递的输出功率的按比例的常量，
Vin＝输入电压的值，和
LP＝传递的输出功率的值。
控制器45配置为将信号75的值添加到电流感测(CS)信号，从而当输入电压或者传递给负载26的电力中的任意一个或两者增加时，电流感测信号增加。在一个实施例中，控制器45接收CS信号，并且给CS信号添加可选择的偏置信号78。偏置信号78的值可以帮助最小化反馈信号的饱和度。例如，在添加偏置信号78之后，得到的CS信号被诸如以加法电路79添加到信号75上，以便形成补偿CS信号80。因此，如果负载26的输入电压或者功率增加(或者可替换地，减小)，电路70可以使得信号80的值增加(或者可替换地，减小)，这可以增加(或者可替换地，减小)晶体管42的导通时间(如果信号84保持不变)。
控制电路64配置为响应于FB信号的补偿值与补偿CS信号大体上相等，终止晶体管42的导通时间。电路64的比较器81接收补偿CS信号和反馈信号的补偿值，并且当这两个信号大体上相等时，将比较器81的输出置于有效。将比较器81的输出置于有效将高信号提供给触发器94，并且将Q输出和终止信号93置于有效。响应于将信号93置于有效，电路92通过触发器94将信号93复位。因此，信号93仅被在一个时间间隔内置于有效，该时间间隔大体上是门95和触发器94的延迟时间。在其它实施例中，信号93可被在其它时间间隔内置于有效。一般地，这是几个毫微秒。电路65接收信号93的被置于有效的值，并且作为响应将信号66置于无效，以便禁止晶体管42。电路65配置为形成信号67和晶体管43的导通时间，该导通时间的时间间隔(或时间的间隔)与刚才终止的晶体管42的导通时间所使用的时间间隔大体相同。因此，信号93一般被在晶体管43启用之前置于无效。因为信号93被迅速地置于无效，一旦信号93被置于无效，FB信号的值和FB信号的补偿值不影响电流21的值。
一旦晶体管43的导通时间到期，电路65再次将信号66置于有效，以便启用晶体管42，如在时刻T3所示。晶体管42保持为启用，直到如上面解释的反馈信号的补偿值和补偿CS信号再次大体上相等。本领域技术人员可以理解，包括电路64、70和90的控制器45的所示部分没有累积CS信号的值的电路，并且没有在开关42(或开关43)被启用的时间内形成累积值的电路，并且没有累积指示流过晶体管42或者43中的一个的电流的信号的积分器。
图2的曲线图109示出了作为输入电压或者负载功率的改变结果而改变的信号75的值。例如，在时刻T3和T4之间，曲线图109示出如果输入电压增加，信号75的值可以增加，并且曲线图109还示出如果传递给负载的功率或者如果输入电压的值减小；或者如果它们中的一个减小并且另一个增加但是增加不足以克服另一个信号的减小，则信号75的值可以减小。
图3示意地示出了反馈网络一个替换实施例的一部分的一个例子，以及作为针对图1和2描述的控制器45的替换实施例的控制器145。除了控制器145包括控制器45内的反馈电路的替换实施例，并且还包括可选择的可调箝位电路136之外，控制器145类似于控制器45。二次侧上的反馈网络被修改为连接耦合器28，以便诸如通过电阻器130接收输出电压，电阻器130可以是或可以不是包括另一个电阻器131的可选择的电阻分压器的一部分。控制器145可以接收输入55上的反馈信号，并且包括上拉电阻器132。对于这种实施例，补偿电路85可以直接补偿在输入55上接收的信号的值，以便形成反馈信号的补偿值。
箝位电路136配置为将FB信号的值箝位到最大值，以便限制可以传递给负载26的最大功率。电路136配置为响应于信号75的值具有大于第一值的值而启用。该第一值被根据信号75的值确定，并且与信号75的值成比例地改变。本领域技术人员可以理解，在使用或不使用图3所示的可选择的反馈电路的情况下，可以在控制器45中可选择地使用电路132。
图4示意地示出了作为在图1和2的描述中的描述的控制器45以及在图3的描述中解释的控制器145的替换实施例的控制器148的一部分的一个例子。除了控制器148包括缓冲区133和误差放大器135之外，控制器148类似于控制器145。缓冲区133可以接收来自输入55的反馈信号，并且缓冲来自输入55上的反馈信号的第二反馈信号。如上文中在图1和控制器45的描述中解释的，电路85可以如上所述形成反馈信号的补偿值。控制器148的补偿电路85直接补偿在输入55上接收的信号的值，以便形成该反馈信号的补偿值。误差放大器135接收反馈信号的补偿值，并且形成表示输出电压的值相对于输出电压的目标值的偏离的误差信号。误差放大器135和基准电压产生器(或者Ref)134具有取代被在图1和2的描述中描述的基准27的作用。本领域技术人员应当理解，放大器135的输出可以等于施加于控制器45的比较器81的反馈信号的补偿值。
本领域技术人员还应当理解，缓冲器133可被以误差放大器135和Ref 134取代。
图5示意地示出了输入控制电路125的一个实施例的一部分的一个例子，输入控制电路125是在图1和控制器45的描述中解释的输入控制电路90的替换实施例。在一个实施例中，电路125可以包括计数器126，计数器126诸如通过确定信号66被置于有效的时间，确定晶体管42的导通时间。可以使用D/A(数模)转换器127将该时间转换为表示晶体管42的导通时间的模拟信号。D/A基准电路128可以接收输入电压的值，并且为转换器127形成表示该输入电压的值的基准信号。当输入电压改变时，来自基准128的基准信号的值改变，并且引起转换器127的模拟电压的对应改变。例如，对于信号66的导通时间的固定值，转换器127的输出可以与输入电压的改变成比例地改变。本领域技术人员可以理解，图5所示的电路仅仅是可被用于电路90的电路的一个示例，并且可以使用其它电路，而不是电路125。
图6示意地示出了负载电路113的一个实施例的一部分的一个例子，负载电路113是在图1和2的描述中解释的负载电路73的替换实施例。电路113包括微分电路116，其接收CS信号，并且形成表示CS信号的导数的信号115。因为CS信号大体上是正弦信号，信号115也大体上为正弦信号。选通电路或者消隐电路114接收信号115和信号66，并且形成信号74。当信号66被置于无效时，选通电路或者消隐电路114使得信号74大体上为零，并且对于信号66被置于有效的信号115的部分，形成表示信号115的信号74，如图2中的曲线图111所示。
图7示意地示出了电源电路119的一个实施例的一部分的一个例子，电源电路119是在图1和2的描述中解释的电源电路71的替换实施例。电路119包括乘法器电路或者乘法器120，其配置为将信号74和47相乘，以便形成信号121。在一个实施例中，诸如，如果负载电流大体上是常量，则电路120的输出可以是输入电压的表示。平均电路122形成作为信号121的平均值的信号75。对信号121的一次电流分量的值取平均最小化或者大体上去除了一次电流的磁化分量，从而在一个实施例中，信号75与传递的输出功率成比例。
本领域技术人员可以理解，除了电路119之外，电路71可以具有其它替换实施例，诸如，例如，增益控制放大器，其中输入信息形成信号47和74以便控制放大器的增益，并且因此，信号75的值。
图8示意地示出了一个谐振电源系统的一个实施例的一部分的一个例子，该谐振电源系统包括电源控制器150的一个实施例的一部分的一个例子，电源控制器150是在图1和2的描述中描述的控制器45的替换实施例。除了控制器150包括采样和保持电路151而不包括输入47之外，控制器150类似于控制器45。采样和保持电路151配置为在晶体管42的导通时间的至少一部分期间，对开关节点44的值采样。例如，信号66被置于有效的时间的一部分。当晶体管42启用时，节点44上的电压的值近似等于输入13上的输入电压。因此，输入电压的变化被反映为节点44上的电压的值的变化。因此，可以使用节点44上的电压补偿输入电压的值的变化。
电路151配置为对在输入51上接收的节点44的值采样，该值被直接接收或者被作为表示节点44的信号接收。电路151可以在信号60或者66中的任意一个被置于有效的时间的至少一部分期间对来自输入51的信号采样，并且然后保持该值，直到信号60或者66中的任意一个的被置于有效状态的所选择的部分。例如，电路151可以在信号66的置于有效边缘之后延迟一小段时间，并且然后对节点44采样。采样可被在一个时间间隔之后或者被以特定信号置于无效，该特定信号确保采样在将晶体管42置于无效之前终止。例如，可以使用门95的输出来终止采样。通过触发器94和电路65的延迟将在终止采样之后禁止晶体管42时提供帮助。
一个优点是控制器150少使用一个引脚或者端子。本领域技术人员可以理解，半导体封装上少一个引脚可以是一个优点。
图9示意地示出了一个谐振电源系统的一个实施例的一部分的一个例子，该谐振电源系统包括电源控制器160的一个实施例的一部分的一个例子，电源控制器160是在图1和2以及控制器150的描述中描述的控制器45的替换实施例。除了控制器160包括包含替换电源电路167的替换功率控制电路166之外，控制器160类似于控制器45。变压器164类似于变压器17，但被修改为具有两个辅助绕组161和162以及整流器163。绕组161被磁耦连到绕组18，并且绕组162被磁耦连到绕组19，这有助于形成电流33的更加准确的表示。整流器163可以是全波整流器，其接收来自绕组161和162的信号，并且形成与负载电流33成比例的整流信号。控制器160接收表示电流33的信号，并且使用该信号形成表示传递给负载的功率的变化的功率控制信号75，而不使用由控制器45的电路73形成的信号74。
图12示出了可被用于变压器164的变压器的一个示例。另一个例子可见于美国专利8,064,229。
图10示意地示出了一个谐振电源系统的一个实施例的一部分的一个例子，该谐振电源系统包括电源控制器170的一个实施例的一部分的一个例子，电源控制器170是在图1和2或者控制器150和/或160的描述中描述的控制器45的替换实施例。除了控制器170包括作为相应电路70和71的替换实施例的替换电源电路175的替换功率控制电路174之外，控制器170类似于控制器45。谐振电路16被修改为包括感测线圈或者感测电感器171，其用于感测通过电路16的谐振电感器20的电流。电感器171形成表示一次电流21的感测信号。整流器172可以是形成与一次电流21成比例的整流信号的全波整流器。控制器170接收表示电流21的信号，并且使用该信号形成表示传递给负载的功率的变化的功率控制信号75，而不使用由控制器45的电路73形成的信号74。
图11示意地示出了谐振电源系统180的一个实施例的一部分的一个例子，谐振电源系统180包括电源控制器181的一个实施例的一部分的一个例子，电源控制器181是在图1和2或者控制器145、148、150、160或者170中的任意一个的描述中描述的控制器45的替换实施例。控制器181包括可调箝位电路183。电路183可以类似于电路136(图3)，并且与电路136类似地操作。控制器181不包括图1所示的加法电路79。控制器181响应于信号75的值调整电路183的箝位值，以便形成补偿反馈信号84。因此，电路183诸如响应于信号75的值，与传递的输出功率的量成比例地调整补偿反馈信号84的最大值。在一个实施例中，电路181配置为响应于补偿反馈信号84近似等于第一信号，终止晶体管42的导通时间。这允许准确地控制传递的输出功率的最大值。
图12示出了可被用于图9中的变压器164的变压器的一个实施例的一部分的一个例子。辅助绕组，诸如，例如，绕组161和162可以具有相同的匝数。第一辅助绕组可被置于一次绕组之上，并且第二辅助绕组被置于(一个或多个)二次绕组之上。这两个辅助绕组串联，但是取向相反。由该连接中的绕组提供的输出信号与负载电流成比例，并且很好地抑制了一次电流的磁化电流分量。因此，该信号可被直接用于在图9的描述中描述的信号165。
图13示意地示出了电源电路190的一个实施例的一部分的一个例子，电源电路190是在图1和2的描述中解释的电源电路71的替换实施例，或者是电路119(图7)的替换实施例。电路190可被配置为在使用信号74形成信号75之前，形成信号74的平均值。该平均可被用于最小化或者大体上去除涉及磁化电流的分量。
本领域技术人员可以理解，电源控制器的一个实施例可以包括:
控制电路(诸如，例如，电路64)，配置为形成至少一个开关控制信号(例如，信号66和/或67中的一个)，以便控制第一开关和第二开关(诸如，例如，晶体管42/43)，以便形成通过谐振电路的一次电流(诸如，例如，电流21)，从而调整从输入电压(诸如，来自端子13的电压)到负载的输出电压(例如，端子31处的输出电压)，并且形成用于负载的负载电流(诸如，例如，电流33)；
第一电路(诸如，例如，电路70)配置为接收表示一次电流的值的第一信号(例如，信号CS)，并且接收表示输入电压的第二信号(诸如，例如，输入47上的信号)，并且作为响应形成具有与传递的输出功率成比例的值的控制信号(诸如，例如，信号75)；
反馈电路，配置为接收表示输出电压的信号，并且形成表示该输出电压的反馈信号(诸如，例如，信号77)；
第一补偿电路(诸如，例如，电路85)，配置为响应于启用第一开关(诸如，作为非限制性的例子，晶体管42)，与输入电压的值成比例地减小该反馈信号的值；
该电源控制器配置为与所述控制信号成比例地调整第一信号中的一个，以便形成补偿电流感测信号(诸如，例如，信号80)，或者与所述控制信号成比例地调整所述反馈信号，以便形成补偿反馈信号；和
所述控制电路配置为响应于所述补偿电流感测信号近似等于所述反馈信号或者所述补偿反馈信号近似等于所述第一信号中的一项，终止第一开关的导通时间。
在另一个实施例中，所述电源控制电路可以包括可变电流源，所述可变电流源配置为形成第一电流(87)，所述第一电流(87)具有与输入电压的值成比例地减小所述反馈信号的值的值，以便调整第一开关的导通时间的值。
在一个实施例中，所述第一补偿电路可以包括输入控制电路，所述输入控制电路配置为形成具有与所述输入电压成比例的值的控制信号，包括响应于所述控制电路形成启用第一开关的状态，形成所述控制信号的值。
一个实施例可以包括所述输入控制电路可被配置为响应于所述控制电路形成启用第一开关的状态，调整所述输入控制电路的控制信号的值。
在一个实施例中，第一补偿电路可以包括D/A转换器，所述D/A转换器配置为确定第一开关的导通时间，以便从输入电压形成反馈控制信号。
一个实施例可以包括所述第一电路可被配置为形成与输入电压大体上成比例并且与传递的输出功率大体上成比例的控制信号的值，其中所述电源控制器以所述功率控制信号的值调整补偿电流感测信号的值，以便调整第一开关的导通时间的持续时间。
所述电源控制器电路的实施例可以包括所述第一电路具有负载电路(诸如，例如，电路73)，配置为形成表示负载电流的负载状态信号(诸如，例如，信号74)。
所述电源控制器电路的实施例可以包括电源电路(诸如，例如，电路71)，配置为接收负载状态信号和表示输入电压的信号，并且形成具有与输入电压和传递的输出功率成比例的值的控制信号。
一个实施例可以包括所述控制电路配置为形成与第一开关的导通时间近似相等的第二开关的导通时间。
在一个实施例中，所述第一电路可以包括负载电路(诸如，例如，电路71)，其配置为形成负载状态信号(诸如，例如，信号74)，所述负载电路具有微分电路(例如，电路116)，该微分电路形成表示第一信号的微分的微分信号(例如，信号115)。
一个实施例可以包括接收所述微分信号并且接收表示第一开关的导通时间的开关信号的选通电路，所述选通电路配置为响应于所述开关信号的置于有效状态，将所述微分信号耦连到所述负载状态信号，并且响应于所述开关信号的置于无效状态，将所述负载状态信号置于无效。
另一个实施例可以包括具有乘法器的电源电路，其中所述乘法器具有耦连为接收负载状态信号的第一输入，以及耦连为接收第二信号的第二输入，所述乘法器配置为将所述第二信号乘以所述负载状态信号，并且形成作为得到的被乘数的平均值的控制信号。
本领域技术人员可以理解，形成电源控制器的一个方法可以包括:
配置所述电源控制器，以便形成至少一个开关控制信号以便控制第一开关和第二开关，以便形成通过谐振电路的一次电流，以便调整从输入电压(诸如，例如，来自端子13的电压)到负载的输出电压(例如，端子31上的电压)，并且形成用于所述负载的负载电流；
配置第一电路(例如，电路73)以便接收表示所述一次电流的第一信号(诸如，例如，CS信号)，并且形成表示所述负载电流的状态信号(例如，信号74)；
配置第二电路(例如，电路71)以便接收所述第一信号、所述状态信号、表示所述输入电压的信号，并且作为响应形成具有与传递的输出功率成比例的值的控制信号(诸如，例如，信号75)，其中所述电源控制器配置为通过与所述控制信号成比例地调整所述第一信号，形成补偿电流感测信号；和
配置所述电源控制器，以便使用所述补偿电流感测信号调整所述第一开关的导通时间。
所述方法的一个实施例还可以包括配置所述第一电路，以便从所述第一信号中大体上去除所述谐振电路的一次磁化分量。
一个实施例还可以包括配置所述第一电路，以便在至少一个开关控制信号的导通时间期间使用所述一次电流。
在一个实施例中，所述方法还可以包括将所述第一电路和所述第二电路配置为不使用累积第一信号的积分电路。
本领域技术人员可以理解，形成电源控制器的一个方法可以包括:
配置所述电源控制器以便形成至少一个开关控制信号，以便控制第一开关和第二开关，以便形成通过谐振电路的一次电流，以便调整从输入电压到负载的输出电压，并且形成用于所述负载的负载电流；
配置所述电源控制器以便通过大体上去除所述一次电流的一次磁化分量，形成表示二次电流的状态信号(例如，信号74)；
配置所述电源控制器以便使用所述状态信号，形成表示传递的输出功率的第一信号(例如，信号75)；和
配置所述电源控制器以便响应于传递的输出功率，调整第一开关或者第二开关中的一个的导通时间。
所述方法的一个实施例可以包括配置所述电源控制器以便大体上去除一次磁化分量。
所述方法的一个实施例可以包括配置所述电源控制器，以便使用所述状态信号和表示输入电压的第三信号确定传递的输出功率。
一个实施例可以包括配置所述电源控制器以便对所述状态信号和所述第三信号相乘，并且形成被乘数的平均值。
鉴于以上全部内容，很明显公开了一种新颖的器件和方法。包括，除了其它特征之外，配置所述电源控制器以便仅仅使用相关联的谐振电路的一次侧上的信号，确定传递的输出功率的值。从一次电流中去除一次磁化分量提供了表示二次电流的信号，而不必感测二次电流的值。响应于输入电压的改变调整一次开关的导通时间有助于提供更快的响应时间，而采用了更简单和更低成本的电路。
虽然以特定的优选实施例和示例实施例描述了本描述的主题内容，上面的附图和其描述仅仅示出了所述主题内容的实施例的典型例子，并且因此不被认为是对其范围的限制，很明显，本领域技术人员将明了许多替换物和变化。
如以下的权利要求所反映的，发明性方面可以在于比前面公开的单个实施例的所有特征少的特征。因此，以下表达的权利要求被明确地结合在本具体实施方式中，每一个权利要求作为一个发明的单独实施例而独立存在。此外，虽然此处描述的某些实施例包括某些但不包括其它被包括在其它实施例中的特征，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且如本领域技术人员理解的，形成不同的实施例。

Claims (10)

1.一种电源控制器，包括:
控制电路，配置为形成至少一个开关控制信号来控制第一开关和第二开关，以便形成通过谐振电路的一次电流，从而调整从输入电压到负载的输出电压，并且形成用于所述负载的负载电流；
第一电路，配置为接收表示所述一次电流的值的第一信号，并且接收表示所述输入电压的第二信号，并且作为响应形成具有与传递的输出功率成比例的值的控制信号；
反馈电路，配置为接收表示所述输出电压的信号，并且形成表示所述输出电压的反馈信号；
第一补偿电路，配置为响应于启用所述第一开关，与所述输入电压的值成比例地减小所述反馈信号的值；
所述电源控制器配置为与所述控制信号成比例地调整所述第一信号中的一个以便形成补偿电流感测信号，或者与所述控制信号成比例地调整所述反馈信号以便形成补偿反馈信号；并且
所述控制电路配置为响应于所述补偿电流感测信号近似等于所述反馈信号或者所述补偿反馈信号近似等于所述第一信号中的一项，终止第一开关的导通时间。
2.如权利要求1的电源控制器电路，其中所述第一补偿电路包括可变电流源，配置为形成具有与所述输入电压的值成比例地减小所述反馈信号的值的值的第一电流，以便调整所述第一开关的导通时间的值。
3.如权利要求1的电源控制器电路，其中所述第一电路配置为将所述控制信号的值形成为与所述输入电压大体上成比例并且与所述传递的输出功率大体上成比例，其中所述电源控制器以所述功率控制信号的值调整所述补偿电流感测信号的值，以便调整所述第一开关的导通时间的持续时间。
4.如权利要求3的电源控制器电路，其中所述第一电路包括：负载电路，所述负载电路配置为形成表示所述负载电流的负载状态信号。
5.如权利要求4的电源控制器电路，其中所述第一电路包括：电源电路，所述电源电路配置为接收所述负载状态信号和表示所述输入电压的信号，并且形成具有与所述输入电压和所述传递的输出功率成比例的值的所述控制信号。
6.一种电源控制器，包括:
电源控制器，配置为形成至少一个开关控制信号来控制第一开关和第二开关，以便形成通过谐振电路的一次电流，从而调整从输入电压到负载的输出电压，并且形成用于所述负载的负载电流；
第一电路，配置为接收表示所述一次电流的第一信号，并且形成表示所述负载电流的状态信号；
第二电路，配置为接收所述第一信号、所述状态信号、和表示所述输入电压的信号，并且作为响应形成具有与传递的输出功率成比例的值的控制信号，其中所述电源控制器配置为通过与所述控制信号成比例地调整所述第一信号，形成补偿电流感测信号；并且
所述电源控制器配置为使用所述补偿电流感测信号调整所述第一开关的导通时间。
7.如权利要求6的电源控制器，其中所述第一电路配置为从所述第一信号中大体上去除所述谐振电路的一次磁化分量。
8.如权利要求6的电源控制器，其中所述第一电路和所述第二电路没有累积所述第一信号的积分电路。
9.一种电源控制器，包括:
电源控制器，配置为形成至少一个开关控制信号来控制第一开关和第二开关，以便形成通过谐振电路的一次电流，从而调整从输入电压到负载的输出电压，并且形成用于所述负载的负载电流；
所述电源控制器配置为通过大体上去除所述一次电流的一次磁化分量，形成表示所述二次电流的状态信号；
所述电源控制器配置为使用所述状态信号形成表示传递的输出功率的第一信号；并且
所述电源控制器配置为响应于所述传递的输出功率，调整所述第一开关或者第二开关中的一个的导通时间。
10.如权利要求9的电源控制器，还包括所述电源控制器配置为将所述状态信号与所述第三信号相乘，并且形成被乘数的平均值。
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