CN107769567B - 谐振转换器中的突发模式控制 - Google Patents

谐振转换器中的突发模式控制 Download PDF

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Abstract

本申请涉及谐振转换器中的突发模式控制。根据一种实现方式，用于突发模式控制的谐振转换器包括：振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及突发模式控制器，被配置成通过使用第一内部信号来确定突发模式的突发脉冲的开始以及使用第二内部信号来确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式。突发模式控制器被配置成在突发脉冲期间停止开关操作。

Description

谐振转换器中的突发模式控制
相关申请
本申请要求2016年8月19日提交的美国临时专利申请No.62/377,063的优先权和权益，该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。
本申请涉及2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,974(案卷号FSC75487US)、2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,975(案卷号FSC75488US)和2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,980(案卷号FSC75497US)，这些专利申请中的每个的全部内容以引用方式并入本文。
技术领域
本申请涉及改进谐振转换器的操作。
背景技术
谐振转换器可将输入电压转换成输出电压。当谐振转换器的输出变得相对低时，谐振转换器可按突发模式进行操作，以降低功耗。在一些传统方法中，通过表示输出负载状况的专用引脚来确定突发模式。
发明内容
根据一种实现方式，一种用于突发模式控制的谐振转换器包括：振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及突发模式控制器，被配置成通过使用第一内部信号来确定突发模式的突发脉冲的开始以及使用第二内部信号来确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式。突发模式控制器被配置成在突发脉冲期间停止开关操作。
在附图和以下的说明书中阐述一个或更多个实现方式的细节。将根据说明书和附图并且根据权利要求书，清楚其他特征。
附图说明
图1A例示了根据一个实现方式的用于突发模式控制的谐振转换器。
图1B例示了根据另一个实现方式的用于突发模式控制的谐振转换器。
图2例示了根据一个实现方式的谐振转换器的桥电路的示例。
图3例示了根据一个实现方式的谐振转换器的反馈电路和隔离电路的示例。
图4例示了根据一个实现方式的谐振转换器的集成电流感测电路的示例。
图5例示了根据一个实现方式的谐振转换器的软突发电路的示例。
图6例示了根据一个实现方式的谐振转换器的振荡器的示例。
图7例示了根据一个实现方式的使用软突发来重新开始开关操作的突发模式控制的示例模拟结果。
具体实施方式
图1A例示了根据一个实现方式的用于突发模式控制的谐振转换器100。例如，作为使用专用引脚来确定谐振转换器100的输出负载状况的替代，谐振转换器100使用内部信号来控制突发模式。谐振转换器100可使用内部信号在突发模式控制下确定何时停止(例如，保持、暂停、暂时终止)和重新开始(例如，重新启动)开关操作。结果，可节省引脚，因为可不需要用于确定输出负载状况的专用引脚。确切地，内部信号中的至少一个可代表输出负载状况。另外，谐振转换器100可按逐渐增大初级侧电流从而可减少可听噪声的方式使用软突发来重新开始开关操作。
谐振转换器100可包括振荡器150，振荡器150被配置成控制第一功率开关和第二功率开关的开关操作。例如，振荡器150可生成用于借助第一驱动器152驱动第一功率开关的第一时钟信号和借助第二驱动器154驱动第二功率开关的第二时钟信号。
因为输出电流要求下降，所以谐振转换器100可增加第一功率开关和第二功率开关的开关频率，以减少功率输出。然而，当遭遇低负载或零负载状况时，所需的开关频率会变得不切实际，并且可由于开关损失增大并结合输出功率相比于正常开关操作中消耗的功率的相对下降，而致使效率下降。然而，谐振转换器100可在突发控制模式内操作，以在输出相对低时降低功耗。突发控制模式是谐振转换器100的驱动模式，用于通过在第一持续时间内开关，在第二持续时间内停止开关，以及重复进行多次处理来输出功率，以便当输出负载变得相对低(例如，低于阈值水平)时降低功耗。
谐振转换器100包括突发模式控制器101，突发模式控制器101通过使用第一内部信号确定突发脉冲的开始并且使用第二内部信号确定突发脉冲的结束来控制突发模式，其中，突发模式控制器101在突发脉冲期间停止开关操作(例如，突发脉冲持续时间是从突发脉冲的开始到突发脉冲的结束)。例如，突发模式控制可具有包括第一突发脉冲和第二突发脉冲的多个突发脉冲。第一突发脉冲可具有第一持续时间，并且第二突发脉冲可具有第二持续时间。在第一突发脉冲开始时，突发模式控制器101可停止开关操作，并且在第一持续时间期间持续停止开关操作，直到第一突发脉冲结束。在第一突发脉冲结束时，可通过软突发来重新开始开关操作(如以下进一步描述的)。开关操作继续，直到第二突发脉冲开始。在第二突发脉冲开始时，突发模式控制器101可停止开关操作，并且在第二持续时间期间持续停止开关操作，直到第二突发脉冲结束。突发模式控制器101根据第一内部信号来确定何时开始每个突发脉冲，并且根据第二内部信号来确定何时结束每个突发脉冲。
第一内部信号可代表谐振转换器100的输出负载状况。在一些示例中，第一内部信号包括功率估计信号。在一些示例中，第二内部信号包括频率控制信号。在一些示例中，突发模式控制器101可响应于第一内部信号的电压小于第一电压阈值来确定突发脉冲的开始。在突发脉冲开始时，突发模式控制器101可控制第一驱动器152和第二驱动器154，以停止第一功率开关和第二功率开关的开关操作。在一些示例中，突发模式控制器101可响应于第二内部信号的电压小于第二电压阈值而确定突发脉冲的结束。在突发脉冲结束时，突发模式控制器101可使用软突发来重新开始开关操作，如下所述。
谐振转换器100可包括软突发电路184，软突发电路184响应于突发脉冲的结束而以软突发模式来控制振荡器150。例如，在突发脉冲结束时，突发模式控制器可触发软突发电路184来以软突发模式来操作振荡器150。响应于突发脉冲的结束，软突发电路184生成软突发控制信号并且将其发送到振荡器150，以重新开始第一功率开关和第二功率开关的开关操作。在一些示例中，软突发电路184在软突发模式期间逐渐减小开关频率(按逐步方式)。以这种方式，初级侧电流逐渐增大，从而可减少可听噪声。
软突发控制信号可包括多步长(模拟)电压信号。在一些示例中，软突发控制信号包括第一电压步长和第二电压步长，其中，第二电压步长的电压小于第一电压步长的电压。在一些示例中，软突发控制信号可包括电压小于第二电压步长的第三电压步长。在一些示例中，软突发控制信号可包括多于三个电压步长。振荡器150当处于软突发模式时，(在第一时间段内)响应于第一电压步长以第一频率切换第一功率开关和第二功率开关，(在第一电压步长结束时)将第一频率减小至第二频率，并且(在第二时间段内)响应于第二电压步长以第二频率切换第一功率开关和第二功率开关。
图1B例示了根据另一个实现方式的用于突发模式控制的谐振转换器180。在一些示例中，谐振转换器180可以是电功率转换器，其包括一个或多个电感器和一个或多个电容器的网络，这些电感器和电容器被调谐成在一个或多个频率下谐振，并且基于谐振电流振荡将输入电压(Vin)转换成输出电压(Vo)。在一些示例中，谐振转换器180可以是直流(DC)至DC(DC-DC)转换器。在一些示例中，谐振转换器180可以是零电压开关(ZVS)谐振转换器，其在零电压下导通，并且可通过变化开关频率来控制输出电压。在一些示例中，谐振转换器180可用在各种不同应用(诸如，先进技术扩展(ATX)功率、服务器功率、音频系统、照明、游戏控制台、计算装置、低至高功率应用、和/或软开关到高频开关)中。
在一些示例中，谐振转换器180被包含在具有多个引脚(例如，16引脚或20引脚布置)的集成电路(IC)中。如图1B中所示，引脚可包括用于接入集成电流感测信号的电压的集成电流感测电压引入引脚146、用于接入频率受控电压信号(VFCTRL)的电压信号接入引脚148、用于接入第一功率开关106的栅的第一栅接入引脚107、用于接入第二功率开关108的栅的第二栅接入引脚109。在一些示例中，具有谐振转换器180的IC可包括其他引脚(诸如，地引脚、电源引脚、线路电压感测、电压开关节点引脚等)。在一些示例中，谐振转换器180可具有其他组件和电路，诸如，2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,974(案卷号FSC75487US)中公开的非零电压开关(ZVS)检测器、2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,975(案卷号FSC75488US)中公开的谐振电容器稳定器和/或2017年8月4日提交的美国专利申请No.15/668,980(案卷号FSC75497US)中公开的使用脉宽调制(PWM)的短路保护，这些专利申请中的每个的全部内容以引用方式并入。
谐振转换器180可包括输入电容电路103、桥电路104、谐振网络105、变压器116、整流电路124和输出电容电路125。另外，谐振转换器180可包括反馈电路144、隔离电路142、第一驱动器152、第二驱动器154和振荡器150(由频率受控信号(VFCTRL)进行控制)。
输入电容电路103可接收输入电压(Vin)。输入电容电路103可包括输入电容器(Cin)102和地113。在一些示例中，输入电容器102是具有负端子和正端子的极化电容器。输入电容器102的负端子可连接到地113。在一些示例中，输入电容电路103可以是与桥电路104分开的电路。在一些示例中，输入电容电路103可以是桥电路104的一部分。
如图1B中所示，桥电路104可以是半桥电路。例如，桥电路104可包括含有第一功率开关106和第二功率开关108的一对功率开关。在一些示例中，第一功率开关106和第二功率开关108是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率开关。在一些示例中，桥电路104是具有两对或更多对MOSFET开关的全桥电路。图2例示了根据一个实现方式的具有第一功率开关106和第二功率开关108的桥电路104的示例。在一些示例中，第一功率开关106和第二功率开关108可以是N型MOSFET。参照图2，第一功率开关106和第二功率开关108中的每个包括栅(G)、源(S)和漏(D)。另外，第一功率开关106和第二功率开关108中的每个包括本征体二极管131、反向二极管133和寄生输出电容器135。
回头参照图1B，桥电路104可通过交替驱动第一功率开关106和第二功率开关108来产生方波电压。在一些示例中，在正常开关模式下，针对每个开关，以50％的占空因数交替驱动桥电路104。基于电压受控信号(VFCTRL)，振荡器150生成用于控制第一驱动器152的第一时钟信号和用于控制第二驱动器154的第二时钟信号。第一驱动器152连接到第一功率开关106的栅，并且第二驱动器154连接到第二功率开关108的栅。
在正常开关模式下，第一驱动器152和第二驱动器154可分别使第一功率开关106和第二功率开关108对称地(也就是说，精确地，同时(或大致同时))以相反相位导通和截止。这可被称为50％占空因数操作，即使功率开关106、108中的任一个的导通时间比开关时段的50％略短。换句话讲，第一功率开关106和第二功率开关108可在相等脉宽(或大体相等脉冲)的条件下进行操作。在一些示例中，在功率开关106、108中的任一个的截止和互补开关的导通之间插入不工作时间(例如，少量的不工作时间)。这可确保第一功率开关106和第二功率开关108将不交叉导通(或大体不交叉导通)。
基于第一功率开关106和第二功率开关108的开关，桥电路104产生激励谐振网络105的方形波形。谐振网络105对桥电路104产生的方形波形的较高谐波电流进行滤波。基本上，即使向谐振网络105施加了方波电压，也只允许正弦电流流过谐振网络105。如此，谐振网络105产生和输出谐振正弦波形，该谐振正弦波形被变压器116缩放并且被整流电流124整流，并且输出电容电路125对整流后电流进行滤波并且输出DC输出电压(Vo)。可通过改变第一功率开关106和第二功率开关108的操作频率来调节输出电压(Vo)。
在一些示例中，谐振网络105包括至少三个无功元件(reactive element)。在一些示例中，谐振转换器180是LLC谐振转换器。例如，谐振网络105可包括谐振电容器(Cr)110、谐振电感器(Lr)112和励磁电感器(Lm)114。励磁电感器114被配置成如分流电感器一样操作。电流可落后于施加到谐振网络105的电压，从而允许第一功率开关106和第二功率开关108在零电压的情况下导通。变压器116包括初级侧绕组120和一个或多个次级侧绕组(诸如，第一次级侧绕组118和第二次级侧绕组122)。第一次级侧绕组118和第二次级侧绕组122串联耦接。在一些示例中，次级侧绕组只包括一个绕组(例如，第一次级侧绕组118或第二次级侧绕组122)。在一些示例中，变压器116包括初级侧的多个绕组和次级侧的多个绕组。
整流电路124可通过对AC电流进行整流来产生DC电压。例如，整流电路124可用整流二极管(诸如，第一整流二极管130和第二整流二极管132)对AC电流进行整流。在一些示例中，整流电路124只包括一个整流二极管(例如，第一整流二极管130或第二整流二极管132)。在一些示例中，整流电路124包括多于两个整流二极管。第一整流二极管130的阳极连接到第一次级侧绕组118的正端子，并且第二整流二极管132的阳极连接到第二次级侧绕组122的负端子。
输出电容电路125可对整流后电流进行滤波并且输出DC输出电压(Vo)。输出电容电路125可包括输出电容器(Co)126和输出电阻器(Ro)128。在一些示例中，输出电容器126与输出电阻器128并联连接。在一些示例中，输出电容电路125可以是与整流电路124分开的电路。在一些示例中，输出电容电路125可以是整流电路124的一部分。
第一整流二极管130和第二整流二极管132连接到输出电容器126。例如，第一整流二极管130的阴极连接到输出电容器126的正端子，并且第二整流二极管132的阴极也连接到输出电容器126的正端子。输出电容器126的负端子连接到地134。
反馈电路144可通过感测输出电压用电压反馈回路来调节谐振转换器180的开关频率。反馈电路144可连接到输出电容电路125和/或整流电路124。隔离电路142设置在电压反馈回路上，以便提供进行安全规范所要求的隔离。隔离电路142可从反馈电路144接收信号，然后生成被供应到振荡器150的频率受控电压信号VFCTRL。
图3例示了根据一个实现方式的反馈电路144和隔离电路142的示例。在一些示例中，反馈电路144包括分流调节器163。在一些示例中，反馈电路144可包括一个或多个补偿电阻器和一个或多个补偿电容器。例如，反馈电路144可包括电容器153、电阻器155、电阻器159和电阻器161。隔离电路142可包括光耦合器151。光耦合器151可与反馈电路144和电压信号接入引脚148耦接。另外，在一些示例中，谐振转换器180可包括电阻器(Rfmin)167、电阻器(Rss)169、电容器(Css)171、电阻器173和电阻器165。电阻器167可与电压信号接入引脚148耦接，并且电阻器167可与电阻器169和电容器171并联。电阻器173可设置在光耦合器151和电压信号接入引脚148之间。
回头参照图1B，电流IPRI(通过谐振电感器112)落后于施加到谐振网络105的电压，从而允许第一功率开关106和第二功率开关108在零电压的情况下导通。参照图1B和图2，在通过电流流过第一功率开关106的反向二极管133使第一功率开关106两端的电压是零时，将第一功率开关106导通。在第一功率开关106导通之前，使第一功率开关106的寄生输出电容器135放电。类似地，在通过电流流过第二功率开关108的反向二极管133使第二功率开关108两端的电压是零时，将第二功率开关108导通。在第二功率开关108导通之前，使第二功率开关108的寄生输出电容器135放电。
谐振转换器180可包括集成电流感测电路140。集成电流感测电路140可连接到谐振网络105，并且可感测变压器116的初级侧的电压/电流。另外，集成电流感测电路140可连接到集成电流感测电压接入引脚146。图4例示了根据一个实现方式的集成电流感测电路140的示例。集成电流感测信号可以是变压器116的初级侧的集成电流。在一些示例中，集成电流感测电路140感测通过电容式分压器根据谐振电容器110的电压得到的集成电流感测信号。集成电流感测电路140可包括第一电容器141和第二电容器143。第一电容器141和第二电容器143被配置为根据谐振电容器110的电压的电容式分压器。第一电容器141可与第二电容器143串联。集成电流感测电路140可包括与第二电容器143并联的电阻器145。在一些示例中，谐振转换器100可包括与第一电容器141和第二电容器之间的点耦接的集成电流感测接入引脚149，集成电流感测接入引脚149可接收集成电流感测信号。在一些示例中，集成电流感测接入引脚149和集成电流感测电压接入引脚146是同一引脚。在一些示例中，集成电流感测接入引脚149是与集成电流感测电压接入引脚146不同的引脚。集成电流感测信号的电压(VICS)可与流过谐振电感器112的电流(IPRI)有一定关系。例如，VICS＝k＊(integral(IPRI))-偏置电压。第一电容器141和第二电容器143的比率可确定常数k，并且电阻器145可消除电容式分压器189的电压的电压偏移(或电压偏置)。
根据实施例，如图1B中所示，谐振转换器180包括突发模式控制器101和软突发电路184。突发模式控制器101可通过使用功率估计信号(P_EST)确定突发脉冲的开始(例如，进入突发模式)并且通过使用频率控制信号(VIFCTRL)确定突发脉冲的结束(例如，离开突发模式)来控制突发模式。功率估计信号(P_EST)可代表谐振转换器180的输出负载状况。频率控制信号(VIFCTRL)可以是与用于突发操作的电流IFCTRL对应的电压信号。
突发模式控制器101包括功率估计器170、第一电压比较器172、锁存器174、电流受控电压源176、取样保持电路181和第二电压比较器182。功率估计器170可耦接到集成电流感测电压接入引脚146。在一些示例中，功率估计器170可耦接到集成电流感测电路140。功率估计器170可被配置成接收集成电流感测信号，并且基于集成电流感测信号来生成功率估计信号(P_EST)。第一电压比较器172可包括负输入端子、正输入端子和输出端子。第一电压比较器172的负输入端子可耦接到功率估计器170的输出(例如，用于接收功率估计信号(P_EST))。功率估计器170的正输入端子可耦接到BurstIN阈值电压(例如，第一阈值电压)。锁存器174可包括设置端子(S)、重置端子(R)和输出端子(Q)。第一电压比较器172的输出端子可耦接到锁存器174的设置端子(S)。锁存器174的重置端子(R)可耦接到第二电压比较器182的输出，并且锁存器174的输出端子(Q)可耦接到软突发电路184。
电流受控电压源176可耦接到电压信号接入引脚148，以感测频率控制电流IFCTRL。电流受控电压源176可生成频率控制信号(VIFCTRL)。频率控制信号(VIFCTRL)对应于IFCTRL。取样保持电路181可耦接到电流受控电压源176，以接收频率控制信号(VIFCTRL)。取样保持电路181可耦接到第一电压比较器172的输出端子。第二电压比较器182包括正输入端子、负输入端子和输出端子。第二电压比较器182的正输入端子可耦接到取样保持电路181的输出，第二电压比较器182的负输入端子可耦接到电流受控电压源176以接收频率控制信号(VIFCTRL)，并且第二电压比较器182的输出端子可耦接到锁存器174的重置端子(R)。
功率估计器170可接收电压VICS并且基于电压VICS来生成功率估计信号(P_EST)。在一些示例中，功率估计信号(P_EST)间接表示输出负载状况。例如，(用谐振电容器110感测到的)集成电流感测信号包括输出电流信息。由于输出电压(Vo)可以是恒定的并且VICS对输入电流求平均，因此集成电流感测信号可代表输出功率。在一些实例中，功率估计器170可通过计算栅信号的下降沿处的电压(VICS)和栅信号的上升沿处的电压(VICS)之间的差异来生成功率估计信号(P_EST)。在一些示例中，突发模式控制器101可将功率估计信号的电压与突发使能信号的电压进行比较，并且响应于功率估计信号的电压高于突发使能信号的电压，突发模式控制器101使得能够进行突发控制模式。
第一电压比较器172可将功率估计信号(P_EST)的电压与BurstIN阈值电压(例如，例如第一电压阈值)进行比较。在一些示例中，BurstIN阈值电压是300mV至350mV的范围内的电压。响应于功率估计信号(P_EST)低于BurstIN阈值电压(并且使得能够进行突发控制模式)，突发模式控制器101确定突发脉冲的开始，并且停止开关操作。例如，当第一电压比较器172的输出是逻辑高时，锁存器174的输出端子(Q)是逻辑高。锁存器的输出端子(Q)是逻辑高指示开关操作停止。响应于从锁存器174接收到逻辑高输出，第一驱动器152和第二驱动器154可停止开关操作。
电流受控电压源176可使用从电压信号接入引脚148接收的频率受控电压受控信号来生成频率控制信号(VIFCTRL)。电流受控电压源176可逐渐减小频率控制信号(VIFCTRL)。频率控制信号(VIFCTRL)可确定离开突发模式(例如，突发模式的突发脉冲的结束)。取样保持电路181对频率控制信号(VIFCTRL)进行取样并且以电压偏置设置器183引入的偏置来输出取样频率控制。在一些示例中，偏置是范围是50mV至150mV内的电压。在一些示例中，取样保持电路181的输出可被视为第二电压阈值。
第二电压比较器182可将频率控制信号(VIFCTRL)的电压与取样保持电路181的输出(例如，第二电压阈值)进行比较。响应于频率控制信号(VIFCTRL)低于取样保持电路181的输出，突发模式控制器101确定突发模式的突发脉冲的结束。在突发脉冲结束时，以软突发重新开始开关操作。软突发可使得当突发模式终止时使初级电流逐渐(或软性)地增大。例如，当频率控制信号(VIFCTRL)低于取样保持电路181的输出时，第二电压比较器182的输出为高，从而造成锁存器174重置并且输出为低。锁存器174的低输出指示突发模式的突发脉冲的结束，并且用软突发电路184来重新开始开关操作。
软突发电路184可接收锁存器174的低输出(例如，离开突发模式)并且可控制振荡器150以在软突发模式下重新开始开关操作。在一些示例中，软突发电路184可接收离开突发模式信号和第一时钟信号，并且基于离开突发模式信号和第一时钟信号来生成软突发(SB)控制信号，其中，SB控制信号被发送到振荡器105，以确定软突发模式下的第一时钟信号和第二时钟信号。例如，软突发电路184可生成SB控制信号并且向振荡器150发送SB控制信号，以在重新开始开关操作期间将其用于生成第一时钟信号和第二时钟信号。
在一些示例中，SB控制信号是多步长SB控制信号，其进行操作以在软突发模式期间(逐步)减小第一功率开关106和第二功率开关108的开关频率。在一些示例中，SB控制信号包括多个电压步长，包括与第一电压电平关联的第一电压步长、与第二电压电平关联的第二电压步长和与第三电压电平关联的第三电压步长。第二电压电平可小于第一电压电平，并且第三电压电平可小于第二电压电平。基于SB控制信号，振荡器150可按逐步方式来减小开关频率。结果，软突发期间的初级侧电流可逐渐增大。
图5例示了根据一个实现方式的软突发电路184的示例。参照图5，软突发电路184包括降值计数器502和数-模转换器504，用于生成多步长电压SB控制信号。在一些示例中，软突发电路184连接到突发接入引脚506，以接收离开突发模式信号。在一些示例中，软突发电路184连接到第一时钟信号接入引脚508，以接收第一时钟信号。在一些示例中，降值计数器502是3比特降值计数器。在一些示例中，降值计数器503是4比特降值计数器。降值计数器502接收第一时钟信号，并且通过数-模转换器504将降值计数器502的输出转换成模拟电压，其中，模拟电压可具有两个或更多个步长。振荡器150使用多步长SB控制的电压步长来控制软突发模式下的开关操作。在一些示例中，当多步长SB控制信号的电压低于阈值电平时，突发模式控制器101被配置成结束软突发模式。在软突发模式结束时，振荡器150根据正常开关状况来切换第一功率开关106和第二功率开关108，直到后续突发脉冲被检测到为止。
图6例示了根据一个实现方式的振荡器150的示例。振荡器150可以从集成电流感测电压接入引脚146接收集成电流感测电压VICS，从电压信号接入引脚148接收电压受控信号VFCTRL，以及从SB接入引脚620(或软突发电路184)接收SB控制信号，并且当在软突发下重新开始开关操作时，生成用于驱动第一功率开关106和第二功率开关108的第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2。振荡器150可生成频率控制电流IFCTRL，以按V2来保持VFCTRL。振荡器150可包括晶体管602、电压比较器604(将VFCTRL与V2进行比较)、生成与IFCTRL成比例的电流kIFCTRL的电流受控电流源608、定时电容器(CT)606、第一串联电压求和器614(将VCT与VICS求和以产生VSAW)、第二串联电压求和器612(将VH减去VSB以产生VUPPER)、电压比较器616(将VSAW与VH进行比较)和时钟生成器618。
电流IFCTRL对定时电容器CT606进行充电。第一串联电压求和器614将电容器电压VCT与集成电流感测电压VICS相加，以生成VSAW，并且第二串联电压求和器612将电压VH减去SB控制信号，以生成电压VUPPER。在正常条件下，时钟生成器618确定第一时钟信号CLK1从Vsaw＝VL＝1V至VH＝3V，并且第二时钟信号CLK2与第一时钟信号CLK1相同，使得通过1/(CLK1+CLK2)来确定开关频率。在软突发中，时钟生成器618确定第一时钟信号从Vsaw＝VL＝1V至(VH＝3V减去SB控制信号)，其中，SB控制信号可具有从0-2V的范围(通过降值计数器502减小)。软突发模式下的第一时钟信号可比正常模式下的第一时钟信号短，并且相比于正常模式的频率，造成更高的频率。然而，由于通过降值计数器502来减小SB控制信号，因此在软突发模式期间的频率从第一频率(例如，相对高频率)移至第二频率(例如，相对低频率)。
图7例示了根据一个实现方式的使用软突发来重新开始开关操作的突发模式控制的示例模拟结果700。例如，模拟结果700在谐振转换器180的突发模式控制期间提供信号的各种波形。模拟结果700描绘了在开始进入突发和结束离开突发的具有突发脉冲(高信号)的突发模式控制信号701、第一时钟信号702、第二时钟信号703、频率控制信号(VIFCTRL)704、输出电流信号705、电流IPRI信号706(通过谐振电感器112)、功率估计信号707、描绘VUPPER和VSAW的电压定时信号708、和SB控制信号709。
如图7中所示，当功率估计信号707低于第一电压阈值(例如，BURSTIN)时，突发模式控制器101确定突发模式控制信号701的突发脉冲的开始(BURST IN)，并且第一功率开关106和第二功率开关108的开关操作停止，这可减小通过励磁电感器114的电流。当频率控制信号(VIFCTRL)704低于第二电压阈值(例如，VIFCFR_SH＝取样保持电路181的输出)时，突发模式控制器101确定突发模式控制信号701的突发脉冲的结束(BURST OUT)，并且用位软突发电路184于SB控制信号709中的位置710处重新开始开关操作。
根据一个实现方式，一种用于突发模式控制的谐振转换器包括：振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及突发模式控制器，被配置成通过使用第一内部信号来确定突发模式的突发脉冲的开始以及使用第二内部信号来确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式。突发模式控制器被配置成在突发脉冲期间停止开关操作。
根据一些实现方式，谐振转换器可包括以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。第一内部信号可代表谐振转换器的输出负载状况。第一内部信号可包括功率估计信号。第二内部信号可包括频率控制信号。突发模式控制器可被配置成响应于第一内部信号的电压小于电压阈值来确定突发脉冲的开始。突发模式控制器可被配置成响应于第二内部信号的电压小于电压阈值来确定突发脉冲的结束。谐振转换器可包括软突发电路，软突发电路被配置成响应于突发脉冲的结束而以软突发模式来控制振荡器。振荡器当处于软突发模式下时被配置成重新开始所述至少一个功率开关的开关操作。振荡器当处于软突发模式下时可被配置成在第一持续时间内以第一频率切换所述至少一个功率开关，并且在第一持续时间之后的第二持续时间内以第二频率切换所述至少一个功率开关，其中，第二频率低于第一频率。
根据一个实现方式，一种用于突发模式控制的谐振转换器包括：振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及突发模式控制器，被配置成通过响应于功率估计信号的电压小于第一电压阈值而确定突发模式的突发脉冲的开始以及响应于频率控制信号的电压小于第二电压阈值而确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式。突发模式控制器被配置成在突发脉冲期间停止开关操作。
根据一些实现方式，谐振转换器可包括以上/以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。突发模式控制器可包括功率估计器，功率估计器被配置成基于在谐振转换器的变压器初级侧感测到的集成电流感测信号来生成功率估计信号。突发模式控制器可包括：第一电压比较器，被配置成将功率估计信号的电压与第一电压阈值进行比较；以及第二电压比较器，被配置成将频率控制信号的电压与第二电压阈值进行比较。谐振转换器可包括软突发电路，软突发电路被配置成响应于突发脉冲的结束通过向振荡器发送软突发控制信号而以软突发模式来控制振荡器。振荡器当处于软突发模式下时被配置成基于软突发控制信号来重新开始至少一个功率开关的开关操作。软突发控制信号可包括第一电压步长和第二电压步长，其中，第二电压步长的电压小于第一电压步长的电压。振荡器当处于软突发模式下时被配置成基于第一电压步长以第一频率切换至少一个功率开关，并且基于第二电压步长将第一频率减小至第二频率。
根据一个实现方式，一种用于突发模式控制的谐振转换器包括：振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；突发模式控制器，被配置成通过确定突发模式的突发脉冲的开始以及确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式。突发模式控制器被配置成在突发脉冲期间停止开关操作。谐振转换器包括软突发电路，软突发电路被配置成以软突发模式来控制振荡器。软突发电路被配置成响应于突发脉冲的结束而向振荡器发送软突发控制信号，并且振荡器被配置成响应于软突发控制信号而重新开始至少一个功率开关的开关操作。
根据一些实现方式，谐振转换器可包括以上/以下特征中的一个或多个(或其任何组合)。可使用功率估计信号来确定突发模式的突发脉冲的开始。可使用频率控制信号来确定突发模式的突发脉冲的结束。突发模式控制器可被配置成响应于第一内部信号的电压小于电压阈值来确定突发脉冲的开始。突发模式控制器可被配置成响应于第二内部信号的电压小于电压阈值来确定突发脉冲的结束。突发模式控制器可包括：功率估计器，被配置成基于在谐振转换器的谐振网络上感测到的集成电流感测信号来生成功率估计信号；第一电压比较器，被配置成将功率估计信号的电压与第一电压阈值进行比较，其中，响应于功率估计信号的电压小于第一电压阈值而确定突发脉冲的开始；以及第二电压比较器，被配置成将频率控制信号的电压与第二电压阈值进行比较，其中，响应于频率控制信号的电压小于第二电压阈值而确定突发脉冲的结束。软突发控制信号可包括多步长电压信号。振荡器可被配置成根据多步长电压信号来减小软突发模式期间的开关操作的频率。
虽然如本文中描述地已经例示了所描述实现方式的某些特征，但本领域的技术人员此时将想到许多修改形式、替代形式、改变形式和等同形式。因此，要理解，所附权利要求书旨在涵盖落入实施例的范围内的所有这些修改形式和改变形式。应该理解，它们只是通过举例方式提出的，而非限制，并且可进行形式和细节上的各种改变。本文中描述的设备和/或方法的任何部分可按任何组合进行组合，除了相互排他性的组合之外。本文中描述的实施例可包括所描述的不同实施例的功能、组件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (9)

1.一种用于突发模式控制的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及
突发模式控制器，被配置成通过使用第一内部信号来确定突发模式的突发脉冲的开始以及使用第二内部信号来确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式，所述突发模式控制器被配置成在所述突发脉冲期间停止所述开关操作，
所述突发模式控制器被配置成将第一内部信号的电压与第一电压阈值进行比较以确定所述突发脉冲的开始，以及将第二内部信号的电压与第二电压阈值进行比较以确定所述突发脉冲的结束，其中，所述突发模式控制器被配置成响应于所述第二内部信号的电压小于第二电压阈值来确定所述突发脉冲的结束。
2.根据权利要求1所述的谐振转换器，其中，所述突发模式控制器被配置成响应于所述第一内部信号的电压小于第一电压阈值来确定所述突发脉冲的开始。
3.根据权利要求1所述的谐振转换器，还包括：
软突发电路，被配置成响应于所述突发脉冲的结束而以软突发模式控制所述振荡器，所述振荡器当处于所述软突发模式下时被配置成重新开始所述至少一个功率开关的开关操作。
4.根据权利要求3所述的谐振转换器，其中，所述振荡器当处于所述软突发模式下时被配置成在第一持续时间内以第一频率切换所述至少一个功率开关，以及在所述第一持续时间之后的第二持续时间内以第二频率切换所述至少一个功率开关，其中，所述第二频率低于所述第一频率。
5.一种用于突发模式控制的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；以及
突发模式控制器，被配置成通过响应于功率估计信号的电压小于第一电压阈值而确定突发模式的突发脉冲的开始以及响应于频率控制信号的电压小于第二电压阈值而确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式，所述突发模式控制器被配置成在所述突发脉冲期间停止所述开关操作，
所述突发模式控制器包括第一电压比较器和第二电压比较器，所述第一电压比较器被配置成将功率估计信号的电压与第一电压阈值进行比较，所述第二电压比较器被配置成将频率控制信号的电压与第二电压阈值进行比较。
6.根据权利要求5所述的谐振转换器，其中，所述突发模式控制器包括：
功率估计器，被配置成基于在所述谐振转换器的变压器初级侧感测到的集成电流感测信号来生成所述功率估计信号。
7.根据权利要求5所述的谐振转换器，还包括：
软突发电路，被配置成通过响应于所述突发脉冲的结束向所述振荡器发送软突发控制信号而以软突发模式控制所述振荡器，所述振荡器当处于软突发模式下时被配置成基于所述软突发控制信号来重新开始所述至少一个功率开关的开关操作。
8.根据权利要求7所述的谐振转换器，其中，所述软突发控制信号包括第一电压步长和第二电压步长，所述第二电压步长的电压小于所述第一电压步长的电压，其中，所述振荡器当处于所述软突发模式下时被配置成基于所述第一电压步长以第一频率来切换所述至少一个功率开关，以及基于所述第二电压步长将所述第一频率减小至第二频率。
9.一种用于突发模式控制的谐振转换器，所述谐振转换器包括：
振荡器，被配置成控制至少一个功率开关的开关操作；
突发模式控制器，被配置成通过确定突发模式的突发脉冲的开始以及确定突发模式的突发脉冲的结束来控制突发模式，所述突发模式控制器被配置成在所述突发脉冲期间停止所述开关操作；以及
软突发电路，被配置成以软突发模式控制所述振荡器，所述软突发电路被配置成响应于所述突发脉冲的结束而向所述振荡器发送软突发控制信号，所述振荡器被配置成响应于所述软突发控制信号而重新开始所述至少一个功率开关的开关操作，所述软突发电路包括降值计数器，所述降值计数器被配置成产生所述软突发控制信号作为具有第一电压步长和第二电压步长的电压信号，所述第二电压步长小于所述第一电压步长，
所述振荡器被配置成响应于第一电压步长以第一频率切换所述至少一个功率开关，
所述振荡器被配置成响应于第二电压步长以第二频率切换所述至少一个功率开关，所述第二频率小于所述第一频率。
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