CN109039040B - 电源电路及其控制方法和控制电路 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电源电路及其控制方法和控制电路。该电源电路(100)配备有被配置成将在电源电路(100)的输入处施加的交流信号(Vac)转换为直流信号(Vout)的转换器电路(130,140)。用于电源电路(100)的控制电路(150)被配置成检测交流信号(Vac)的相位并且基于检测到的交流信号(Vac)的相位来控制电源电路(100)的内部电容元件(Cx,Cy)的放电。

Description

电源电路及其控制方法和控制电路

技术领域

本申请涉及用于电源电路的控制电路，涉及电源电路以及涉及控制电源电路的方法。

背景技术

为了向电子设备供电，已知利用将交流(AC)电压(例如，230V或120V的电网电压)转换为供应各种电子设备所需要的较低直流(DC)电压(例如，3.3V、5V、9V或12V的DC电压)的电源。为此目的，电源可以包括基于桥式整流器、信号滤波器和DC-DC转换器的转换器电路。电路组件通常包括在电源电路的操作期间被充电的一个或更多个电容器。

电容器的充电可能具有如下效果：当用户切断电源时，电容器可以以100V或更高的高电压水平被充电，这可能对接触电源的触头的人构成显著危险，因为此时电容器可能通过人体放电。鉴于这种情况，已经实施了安全标准，其要求电源配备有在电源被切断后使电容器快速放电的机制。

这种机制可能涉及通过与电容器永久并联连接的电阻进行被动放电。但是，这种机制可能会导致功耗增加，特别是当电源在低负载或无负载下操作时，因为电阻中存在额外的电流耗散。此外，这样的机制可以涉及响应于检测到AC电压不再存在于电源的输入处而通过激活放电路径来主动放电。同样在这种情况下，由于对电源电路的输入处的AC电压的检测，功耗增加。

因此，需要允许电源电路的内部电容元件被有效放电的技术。

发明内容

根据本文中公开的实施方式，提供了用于电源电路的控制电路，电源电路以及控制电源电路的方法。从属权利要求进一步限定了实施方式。

根据实施方式，提供了一种用于电源电路的转换器电路。电源电路包括转换器电路，该转换器电路被配置成将在电源电路的输入处施加的AC信号转换成DC信号。控制电路被配置为检测AC信号的相位并且基于检测到的AC信号的相位来控制电源电路的内部电容元件的放电。内部电容元件可以包括滤波电容器和/或寄生电容。

根据实施方式，控制电路被配置成通过监测AC信号的过零点来检测相位。

根据实施方式，控制电路被配置成使AC信号的感测与AC信号的预期的过零点同步。然后，AC信号的检测到的相位可以用于确定预期的过零点的时间。

根据实施方式，AC信号的感测包括：

-在预期到AC信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到电源电路的输入；以及

-在预期到没有AC信号的过零点的第二时间间隔中，将感测电阻器与电源电路的输入解耦。

根据实施方式，内部电容元件的放电包括将感测电阻器耦接至电源电路的输入。

根据实施方式，内部电容元件包括耦接在电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。

根据实施方式，控制电路被配置成响应于未检测到AC信号的预期的过零点而触发滤波电容器的放电。

根据实施方式，转换器电路被配置成向电源电路的输出提供DC信号，以及内部电容元件包括在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件。电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件可以包括耦接在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的滤波电容器。可选地或附加地，电源电路的输出的端子和电源电路的内部接地之间的电容元件可以包括寄生电容。

根据实施方式，控制电路被配置成在布置在AC信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发电源电路的输出的端子和电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

根据实施方式，控制电路被配置成通过将电源电路的内部接地耦接到电源电路的输入的接地端子来使在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件放电。这种到电源电路的输入的接地端子的耦接可以通过用于监测AC信号的感测电阻器来完成。

根据实施方式，控制电路被配置成通过限流开关电路使电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件放电。限流开关电路可以包括电流吸收器，该电流吸收器被配置成选择性地接入在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

根据另一实施方式，提供了一种电源电路。电源电路包括根据上述实施方式中的任何一个所述的控制电路以及转换器电路。

根据另一实施方式，提供了一种控制电源电路的方法。该方法包括将在电源电路的输入处施加的AC信号转换为DC信号。此外，该方法包括检测AC信号的相位，并且基于所检测的相位来控制电源电路的内部电容元件的放电。内部电容元件可以包括滤波电容器和/或寄生电容。

根据实施方式，该方法包括通过监测AC信号的过零点来检测相位。

根据实施方式，该方法包括使AC信号的感测与AC信号的预期过零点同步。然后AC信号的检测到的相位可以用于确定预期的过零点的时间。

根据实施方式，AC信号的感测包括：

-在预期到交流信号过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到电源电路的输入；以及

-在预期到没有交流信号的过零点的第二时间间隔中，将感测电阻器与电源电路的输入解耦。

根据实施方式，内部电容元件的放电包括将感测电阻器耦接到电源电路的输入。

根据实施方式，内部电容元件包括耦接在电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。在这种情况下，该方法可以包括响应于未检测到交流信号的预期的过零点而触发滤波电容器的放电。

根据实施方式，将DC信号提供给电源电路的输出，以及内部电容元件包括在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件。在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的滤波电容器。另外或作为替代，在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件可以包括寄生电容。

根据实施方式，该方法包括在布置在AC信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

根据实施方式，该方法包括通过将电源电路的内部接地耦接到电源电路的输入的接地端子来使在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件放电。这种到电源电路的输入的接地端子的耦接可以通过用于监测AC信号的感测电阻器来完成。可选地或附加地，该方法可以包括通过限流开关电路使在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件放电。限流开关电路可以包括电流吸收器。然后该方法可以包括将电流吸收器选择性地接入在电源电路的输出(113,114)的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

以上概述仅旨在给出对一些实施方式的简要概述，而不应被解释为限制，所以其他实施方式可采用其他特征。

附图说明

图1示出根据实施方式的具有控制电路的电源电路。

图2示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的示例。

图3示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的另一示例。

图4示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的另一示例。

图5示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的另一示例。

图6示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的另一示例。

图7示出了根据另一实施方式的具有控制电路的电源电路。

图8示出了在电源电路的操作期间可能发生的信号的另一示例。

图9是示出根据实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图讨论各种实施方式。应该注意的是，这些实施方式仅作为说明性示例给出，不被解释为限制。例如，虽然实施方式可以被描述为包括多个特征或元件，但这不应被解释为表示所有这些特征或元件对于实现都是必需的。相反，在其他实施方式中，这些特征或元件中的一些可以被省略，和/或可以被替代特征或元件替换。除了在附图中明确示出或在本文中描述的特征或元件之外，可以提供其他特征或元件，例如在常规电源电路中使用的特征或元件。

图1示出了根据实施方式的电源电路100。如图所示，电源电路100包括具有端子111、112的输入和具有端子113、114的输出。端子111、112连接到提供AC信号Vac的AC源10。AC源10可以例如对应于230V或120V的AC电网电压。在电源电路100的正常操作期间，AC信号Vac因此构成电源电路的输入信号Vin。如进一步所示，端子111连接到外部地电位。因此，端子111可以被认为是电源电路100的输入的接地端子。在其输出处，电源电路提供具有比由AC源10提供的AC信号Vac低的电压水平的DC信号Vout，即，与AC信号的有效电压相比更低的DC电压水平。例如，在电源电路的输出处提供的DC信号可以是12V、9V、5V或3.3V的DC电压。参考DC信号Vout，端子113被假定为处于较低的电位，并且因此可以被视为电源电路100的输出的接地端子。

为了从AC信号Vac生成DC信号Vout，电源电路100设置有转换器电路，该转换器电路在所示示例中基于输入滤波器120、整流器电路130和DC-DC转换器电路140。如图所示，整流器电路130被实现为由多个二极管形成的桥式整流器。如进一步所示，DC-DC转换器电路140可以具有多个级，例如开关电容器电路141(例如基于电荷泵或降压转换器)，用于信号隔离的变压器电路142，以及用于例如通过滤波对DC信号Vout进行最终调节的输出电路143。

在示出的示例中，输入滤波器120包括耦接在电源电路100的输入的端子111、112之间的电感器L1和滤波电容器Cx。输入滤波器120可以例如具有从输入信号Vin中滤除电磁干扰EMI的目的。如进一步所示，输入滤波器120还可以包括布置在整流器电路130的输出侧上的部件，诸如另外的滤波电容器C1。注意，如图1所示的输入滤波器120的配置仅仅是示例性的，并且例如可以使用更复杂的配置，例如包括一个或更多个附加电感器和/或电容器。

如进一步所示，电源包括在电源电路100的输出的接地端子113与电源电路100的内部接地Vgnd之间的电容元件Cy。内部接地Vgnd由整流器电路130的较低电位的输出分支限定。电容元件Cy可以是滤波电容器，其具有从DC信号Vout中滤除EMI的目的。然而，应注意的是，即使这种滤波电容器不设置为分立部件，电源电路100的接地端子113与内部接地Vgnd之间通常会存在寄生电容。因此，电容元件Cy可以包括滤波电容器和/或寄生电容。

如果在电源电路100中AC源10在AC信号Vac处于或接近其峰值时断开，则滤波电容器Cx将被充电到相应的高电压水平，例如100V或更大。另外，如果没有负载或只有连接至电源电路100的输出的低负载，则滤波电容器100将保持该电压水平达一段时间，此时具有通过接触端子111、112中之一的人的身体放电的风险。在电源电路100中，通过在电源电路100从AC源10断开时对滤波电容器Cx主动放电来避免通过接触端子111、112之一的人的身体放电的风险。滤波电容器Cx的该放电通过控制电路150控制。

在示出的示例中，放电路径包括耦接到滤波电容器Cx的第一端子的第一二极管D1和耦接到滤波电容器Cx的第二端子的第二二极管D2。此外，放电路径包括耦接在电源电路100的内部接地Vgnd与二极管D1，D2之间的开关151和电阻器R1、R2。开关可以例如由一个或更多个MOS(金属氧化物半导体)晶体管实现。如果开关151闭合，则滤波电容器可以通过流过电阻器R1和R2的电流来放电到电源电路100的内部接地Vgnd。此外，当开关151闭合时，电阻器R2两端的电压Vsns可以用于监测输入信号Vin是否存在AC信号Vac。因此，电阻器R2也可以被称为感测电阻器，并且电压Vsns可以被称为感测电压。如图所示，控制电路150包括控制逻辑155，控制逻辑155接收感测电压Vsns并产生用于断开及闭合开关151的开关控制电压Vsw。控制逻辑155可以例如被实现为微控制器或ASIC(专用集成电路)。

在电源电路100中，当AC信号Vac不再存在于输入信号Vin中时，使用对AC信号Vac的感测来触发滤波电容器Cx的放电。这可以通过监测AC信号Vac的过零点来实现。此外，使用AC信号Vac的感测来检测AC信号Vac的相位。然后，使用检测到的相位、以与该相位同步的方式来控制主动放电过程。特别地，开关151可以在预期到AC信号Vac的过零点的短时间间隔期间闭合。在持续时间可能为AC信号的周期的5％-10％或更小的该时间间隔期间，感测电阻器R2两端的电压降是低的，并且因此AC信号Vac的感测可以以低功耗来完成。如果例如基于未检测到期望的过零点而发现没有AC信号Vac或AC信号Vac不再存在于输入信号Vin中，则控制逻辑155保持开关151闭合，直到滤波电容器Cx或一些其他内部电容元件被充分放电。因此，可以以高效率的方式来控制电源电路100的滤波电容器Cx或其他内部电容元件(诸如电容Cy)的放电。现在将通过参考图2至图6所示的示例性信号来进一步对其进行说明。

图2示出了在电源电路100的正常操作期间可能出现的信号的示例。在图2的示例中，假定AC源10连接到电源电路100，并且控制逻辑155已经知道AC信号Vac的相位。对于这种情况，图2示出了根据时间t变化的输入信号Vin(其则对应于AC信号Vac)、感测电压Vsns以及开关控制电压Vsw。图2的示例假定AC信号Vac具有50Hz的频率和约320V的峰-峰幅度，对应于例如在许多欧洲国家中使用的230V的AC电网电压。

如图所示，AC信号Vac在t＝0ms、t＝10ms、t＝20ms和t＝30ms处具有过零点。在这些时间点上，开关151闭合达约1ms的时间间隔，该时间间隔的中心在大约过零点的时间处。换句话说，开关151在过零点的时间前不久被闭合，并且在时间间隔结束处(在过零点的时间之后不久)重新断开。为了闭合开关151，控制逻辑155生成Vsw＝5V的开关控制电压，否则开关控制电压保持在Vsw＝0V。因此，开关151被主动闭合以使滤波电容器Cx放电。可以看出，在过零点的时间处，感测电压Vsns下降到约70mV的阈值以下，如虚线所示。感测电压Vsns下降到阈值以下用于例如利用比较器检测过零点。替选地或另外地，过零点可以通过下述进行检测：使用比较器检测感测电压Vsns的上升沿超过阈值。

开关151的闭合可以通过定时器的终止来触发，所述定时器基于检测到的AC信号Vac的相位来控制。这可能涉及定时器被配置成具有与AC信号Vac的周期的一半减去约5-10％的余量相对应的持续时间，以及每当检测到新的过零点时定时器重新启动。另外，开关151的重新断开可以由例如当闭合开关151时开始的定时器来控制。此外，当感测电压Vsns超过上述阈值时，可以触发开关151的重新断开。

图3示出了在电源电路100的启动操作期间可能发生的信号的示例。在图3的示例中，假定AC源10连接到电源电路100，并且控制逻辑155在其可以行进至如结合图2所说明的对开关151进行控制之前首先需要检测AC信号Vac的相位。类似于图2，图3示出了根据时间t变化的输入信号Vin(其对应于AC信号Vac)、感测电压Vsns以及开关控制电压Vsw。再次，假定AC信号Vac具有50Hz的频率和约320V的峰-峰幅度。

如图3所示，启动时段被配置成用于使控制逻辑155能够检测AC信号Vac的相位。在示出的示例中，启动时段延伸超过AC信号的两个半波。在启动时段期间，控制逻辑155保持开关151闭合。因此，控制逻辑155可以通过检测到感测电压Vsns下降到阈值电压以下(再次由虚线示出)和/或通过检测到感测电压Vsns的上升沿超过阈值而在t＝10ms处检测到第一过零点。通过以类似的方式检测在t＝20ms处的下一个过零点，控制逻辑155还可以确定AC信号Vac的周期并且使用检测到的过零点的时间和确定的周期来确定预期未来过零点在何时，在示出的示例中，在t＝30ms、t＝40ms、t＝50ms和t＝60ms处。注意，在AC信号的周期或频率已知的情形下，检测单个过零点可能足以确定预期未来过零点在何时。与预期的过零点的时间同步地，控制逻辑如结合图2所说明的那样暂时闭合开关151，并且在这些时间处检测过零点以确认AC信号Vac仍然存在。因此，一旦控制逻辑155检测到相位并且因此锁定到AC信号Vac，则可以使用每个检测到的新的过零点来重新确定预期下一个过零点在何时。以这种方式，也可以动态地考虑AC信号Vac的相位和/或频率的变化。

图4示出了在AC源断开时电源电路100的操作期间可能发生的信号的示例。在图4的示例中，假定AC源10最初连接到电源电路100，并且控制逻辑155在其可以行进至如结合图2所说明的对开关151进行控制之前首先需要检测AC信号Vac的相位。因此，图4的示例涉及如结合图3所说明的类似的启动时段。类似于图2和图3，图4示出根据时间t变化的输入信号Vin(其初始对应于AC信号Vac)、感测电压Vsns和开关控制电压Vsw。再次，假定AC信号Vac具有50Hz的频率和约320V的峰-峰幅度。

在图4的示例中，假定在t＝42ms处电源电路100与AC源10断开。如图所示，这具有输入信号Vin不再跟随AC信号Vac的AC波形的效果。由于存储在滤波电容器Cx中的电荷，输入电压Vin首先保持在基本恒定的值，直到开关151断开以监测在t＝50ms处的下一个预期过零点。滤波电容器Cx然后开始通过电阻器R1和R2放电，引起输入电压Vin和感测电压Vsns的降低。由于感测电压Vsns没有下降到阈值以下，所以控制逻辑155检测到预期在t＝50ms处的AC信号的过零点丢失。因此，控制逻辑155保持开关151闭合以继续对滤波电容器Cx放电。放电速度取决于电阻器R1、R2的电阻值。如可以看到的，可以调节电阻器R1、R2的电阻值以确保在对应于AC信号Vac的几个周期的时间段(典型地在小于50ms内)内，滤波电容器Cx被充分放电以避免危害接触端子111、112之一的人。

如上所述，电源电路100可以包括在电源电路100的正常操作期间被充电的另外的电容元件，诸如上述电容元件Cy。图5示出了用于说明电容Cy的充电也可能导致安全风险的信号的示例。

在图5的示例中，假定AC源10连接到电源电路100，并且控制逻辑155在与AC信号的预期过零点同步的时间段期间监测AC信号Vac，如结合图2所说明的。图5示出了输入信号Vin(其对应于AC信号Vac)、称为接地电位的内部接地电压Vgnd、电容Cy两端的电压Vcy以及电阻Rt两端的电压Vrt。电阻器Rt也在图1中示出并且表示与电源电路100的输出的接地端子113接触的人的身体或与接地端子113连接的部件(例如设备机箱或屏蔽件)。如上所述，图5的示例假定Ac信号Vac具有50Hz的频率和约320V的峰-峰幅度，对应于例如在许多欧洲国家中使用的230V AC的电网电压。此外，图5的示例假定只有轻负载或无负载连接到电源电路100的输出。

由于电源电路100的输出的负载是低的，所以整流电路130将仅在AC信号Vac的峰期间导通。因为接地端子111连接到接地电位，所以称为接地电位的内部接地电压Vgnd在AC信号Vac的正半波期间为零并且在AC信号Vac的负半波期间下降到-320V的负峰值电压。电容Cy相应地充电，如电压Vcy所示。这可以具有如下效果：当开关151在AC信号Vac的预期过零点的时间处闭合时，电容元件Cy通过电阻器Rt放电，即通过接触接地端子113的人的身体或者与其连接的部件放电。如电压Vrt中的峰值所示，这可能引起明显的电流流动，这可能违反在典型安全标准中给出的触摸电流限制。如果开关电容器电路141以脉冲模式或突发模式操作并且在AC信号Vac的过零点附近开始导通电流，同时电容元件Cy仍然被充电，则也会发生类似的效果。

在电源电路100中，通过在布置在AC信号Vac的最小值与下一个过零点之间的多个不同时间间隔中闭合放电路径，可以避免由于电容元件Cy的充电而导致的安全风险。该行为的示例如图6所示。类似于图5，图6示出了输入信号Vin(其对应于AC信号Vac)、称为接地电位的内部接地电压Vgnd、电容元件Cy两端的电压Vcy、以及电阻器Rt两端的电压Vrt。此外，图6示出了开关控制电压Vsw和感测电压Vsns。

如图6所示，控制逻辑155生成具有在AC信号Vac的负峰值与AC信号Vac的下一个过零点之间的多个短脉冲的开关控制信号Vsw。因此，通过电阻器R1、R2的放电路径以类似脉冲的方式被激活，使得电容元件Cy以多个不同的时间间隔放电。因此电容元件Cy的放电被主动地执行并随时间分布。另一方面，由于避免了保持放电路径持续激活，所以可以避免过度的功耗。

从电压Vcy可以看出，电容元件Cy以阶梯状的方式放电，并且内部接地电压Vgnd紧跟随AC信号Vac的负半波。因此，当开关151在AC信号Vac的过零点处闭合时，电容器Cy已经放电，并且可以避免通过电阻器Rt的显著的峰值电流，也如电压Vrt所示。

替代上述放电路径的脉冲激活或者除了上述放电路径的脉冲激活之外，还可以用限流器来配置放电路径。例如，这种限流器可以集成在开关151内。紧接在闭合开关151之后，开关151可以处于高电阻模式，从而提供足够高的电阻例如高于100kΩ以将流过电阻器Rt的电流限制到无害的水平。然后，开关151可以改变到低电阻模式，由此降低功耗并加速滤波电容器Cx的上述放电。

图7示出了用限流器实现电源电路100的放电路径的另一示例。如图所示，在该示例中，除了电阻器R1、R2和开关151之外，放电路径还包括耗尽型晶体管152，另外的开关153和电流吸收器154。耗尽型晶体管152串联连接在电阻器R1与开关151之间。另外的开关153和电流吸收器154形成并联连接到开关151和电阻器R2的辅助放电路径。在图7的示例中，开关由第一开关控制电压Vsw1以与上面针对开关控制电压Vsw描述的类似方式来控制。耗尽型晶体管152由第二开关控制电压Vsw2控制。第二开关控制电压由控制逻辑155生成，以使耗尽型晶体管152在开关151断开的情况下进入非导通状态。如果开关151和耗尽型晶体管152处于导通状态，则由允许监测输入信号Vin是否存在AC信号Vac的电阻器R1和R2来形成分压器。为了使滤波电容器Cx放电，耗尽型晶体管152进入导通状态并且开关151闭合。为了限制当耗尽晶体管152进入导通状态并且开关151闭合时可能发生的触摸电流，通过闭合另外的开关153首先(即，在闭合开关151之前)激活具有电流吸收器的辅助放电路径。如此，电容元件Cy首先以由电流吸收器154确定的有限电流放电。通过电流吸收器154的相应调节，该电流被选择为低于最大允许触摸电流，通常为0.25mA。在特定时间间隔之后，另外的开关153断开并且开关151闭合。该时间间隔被选择成允许电容元件Cy通过有限电流充分地放电并且可以例如在约1ms的范围内。因此，放电路径可以以如下三种状态来实现：没有电流流过放电路径的断开状态；流过放电路径的电流被限制为小于最大允许触摸电流的限流状态；以及电流通过电阻器R2以实现滤波器电容器Cx的快速放电和监测输入电压Vin的状态。控制放电路径的典型顺序为首先从断开状态切换到限流状态，然后切换到接通状态，然后再切换回断开状态。辅助放电路径的相应控制以及实现将触摸电流It限制到最大允许触摸电流It1以下的值在图8中示出。控制放电路径的替代顺序可以涉及放电路径首先从断开状态切换到限流状态，然后切换到接通状态，然后回到限流状态，然后回到断开状态。

当在电流限制状态下电流吸收器154与耗尽型晶体管152串联连接时，不需要对耗尽型晶体管152的栅极(即第二开关控制电压Vsw2的)执行特定控制，原因是流过辅助放电路径和耗尽型晶体管152的电流由电流吸收器154限定。

电流吸收器154可以被配置为具有恒定电流值的电流吸收器。然而，在一些实现中，电流吸收器也可以被配置为具有斜坡形电流的电流吸收器，即具有根据时间而变化的电流值。这可以有助于减少EMI辐射。例如，当在切换到接通状态之前激活辅助放电路径时，电流吸收器的电流值可以以线性方式增加，直到达到低于最大允许触摸电流的最大值。类似地，当在切换回断开状态之前激活辅助放电路径时，电流吸收器的电流值可以从低于最大允许触摸电流的最大值开始以线性方式减小。

除了使用具有电流吸收器154的辅助放电路径之外或者替代具有电流吸收器154的辅助放电路径，还可以通过控制被提供至耗尽型晶体管152的第二开关控制电压Vsw2来实现限流器。如果耗尽型晶体管152的栅极以非常低的电流被驱动，开关控制电压Vsw2的电压斜率受米勒效应的限制，米勒效应取决于栅极电流与漏极-栅极电容之比。为了实现期望的电流限制效果，可以将该比率设置为小于最大允许触摸电流与电容Cy的值之比。在一些实现中，电容器Cgd可以连接在耗尽型晶体管152的栅极和漏极之间以增加米勒效应并使电压斜率线性化。

图9示出了用于说明控制诸如上述电源电路100等电源电路的方法的流程图。该方法可以用于实现上述电源电路的内部电容元件的放电的控制。

在910处，施加在电源电路的输入处的AC信号诸如上述AC信号Vac被转换为DC信号。DC信号可以具有与AC信号相比更低的电压水平。例如，DC信号的DC电压可以低于AC信号的有效电压。框910的转换可以通过电源电路的转换器电路来完成。转换器电路可以例如包括诸如上述整流器电路130等整流器电路和诸如上述DC-DC转换器电路140等DC-DC转换器电路。

在920处，检测AC信号的相位。这可以通过诸如上述控制电路150的控制电路来实现。可以通过监测交流信号的过零点来检测相位。这可以例如包括例如通过使用感测电阻器从电源电路的输入信号导出感测电压，并且将该感测电压与阈值进行比较。这种感测电压的例子是上述感测电压Vsns。这种感测电阻器的一个例子是上述感测电阻器R2。

在930处，例如通过诸如上述控制电路150等控制电路，基于检测到的相位来控制电源电路的内部电容元件的放电。这可以例如包括使AC信号的感测与例如结合图1和图2所说明的AC信号的预期过零点同步。对AC信号的这种感测可以包括：在预期AC信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到电源电路的输入，而在预期没有AC信号的过零点的第二时间间隔中，将感测电阻器与电源电路的输入解耦。这种感测电阻器的示例是上述感测电阻器R2。

当使用感测电阻器时，内部电容元件的放电可以包括将感测电阻器耦接到电源电路的输入。因此，内部电容元件可以通过感测电阻器放电。

内部电容元件可以包括耦接在电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。这种滤波电容器的示例是耦接在端子111、112之间的上述滤波电容器Cx。在这种情况下，滤波电容器的放电可以响应于未检测到例如结合图4所说明的AC信号的预期过零点而被触发。

在一些情形下，DC信号可以被提供给电源电路的输出，并且内部电容元件可以包括在电源电路的输出的端子(例如诸如上述端子113的输出等接地端子)与电源电路的内部接地之间的电容元件。这种电容元件的示例是耦接在端子113与电源电路100的内部接地Vgnd之间的上述电容元件Cy。电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件可以包括耦接在电源电路的输出的端子之间的滤波电容器。替选地或另外地，电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地端之间的电容元件可以包括寄生电容。

基于检测到的AC信号的相位，可以在例如结合图6所说明的布置在最小值与AC信号的过零点之间的多个不同时间间隔中触发在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件可以通过将电源电路的内部接地端耦接到电源电路的输入的接地端子来放电。在上述电源电路100中，这通过闭合开关151而激活放电路径来实现。因此，电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件可以通过用于AC信号的过零点的监测的感测电阻器来放电。

在一些情形下，电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件通过限流开关电路(例如，在图7中由开关151、耗尽型晶体管152、另外的开关153以及电流吸收器154形成)来放电。限流开关电路可以包括电流吸收器。在这种情况下，限流可以通过选择性地将电流吸收器切换为在电源电路的输出的端子与电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径来实现。

应该理解，如上所说明的实施方式可以经受各种修改。例如，电容元件Cy的脉冲放电可以独立于滤波电容器Cx的主动放电使用。此外，所示的概念可以结合各种类型的电源电路来应用，而不限于基于桥式整流器式电压转换或基于开关电容器式电压转换的电源电路。

至少一些实施方式由以下给出的示例来限定：

示例1.一种用于具有转换器电路的电源电路的控制电路，所述转换器电路被配置成将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为直流信号，

所述电源电路包括耦接到所述电源电路的至少输入或输出的内部电容元件，以及

所述控制电路被配置成：

-检测所述交流信号的相位，并且

-基于所检测的相位，控制所述内部电容元件的放电。

示例2.根据示例1所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过监测所述交流信号的过零点来检测所述相位。

示例3.根据示例1或2所述的控制电路，其中，所述控制电路还被配置成使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期过零点同步。

示例4.根据示例3所述的控制电路，其中，所述交流信号的感测包括：

-在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入；以及

-在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦。

示例5.根据示例4所述的控制电路，其中，所述内部电容元件的放电包括将所述感测电阻器耦接至所述电源电路的输入。

示例6.根据前述示例中任一项所述的控制电路，其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。

示例7.根据示例6所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

示例8.根据前述示例中任一项所述的控制电路，其中，所述转换器电路被配置成向所述电源电路的输出提供所述直流信号；以及

所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件。

示例9.根据示例8所述的控制电路，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

示例10.根据示例8或9所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

示例11.根据示例10所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子(111)为接地端子。

示例12.根据示例8至11中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

示例13.根据示例8至11中任一项所述的控制电路，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，所述电流吸收器被配置成选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

示例14.一种电源电路，包括：

根据前述示例中任一项所述的控制电路；以及

转换器电路。

示例15.一种控制电源电路的方法，所述方法包括：

-将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为具有比所述交流信号低的电压水平的直流信号；

-检测所述交流信号的相位，以及

-基于所检测的相位，控制所述电源电路的内部电容元件的放电。

示例16.根据示例15所述的方法，包括：

-通过监测所述交流信号的过零点来检测所述相位。

示例17.根据示例15或16所述的方法，包括：

-使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步。

示例18.根据示例16所述的方法，

所述交流信号的感测包括：

-在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入；以及

-在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦。

示例19.根据示例18所述的方法，其中，所述内部电容元件的放电包括将所述感测电阻器耦接到所述电源电路的输入。

示例20.根据示例15至19中任一项所述的方法，其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。

示例21.根据示例20所述的方法，包括：

-响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

示例22.根据示例15至21中任一项所述的方法，

将所述直流信号提供给所述电源电路的输出；以及

所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件。

示例23.根据示例22所述的方法，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

示例24.根据示例22或23所述的方法，包括：

-在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

示例25.根据示例23所述的方法，包括：

-通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的所述端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子(111)为接地端子。

示例26.根据示例22至25中任一项所述的方法，包括：

-通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

示例27.根据示例26所述的方法，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，并且所述方法包括将所述电流吸收器选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

Claims (35)

1.一种用于具有转换器电路的电源电路的控制电路，所述转换器电路被配置成将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为直流信号，

所述电源电路包括耦接到所述电源电路的至少输入或输出的内部电容元件，以及

所述控制电路被配置成：

检测所述交流信号的相位，并且

基于所检测的相位，控制所述内部电容元件的放电，

其中，所述控制电路还被配置成使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步，

其中，所述交流信号的感测包括：

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入；以及

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过监测所述交流信号的过零点来检测所述相位。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述内部电容元件的放电包括将所述感测电阻器耦接至所述电源电路的输入。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述转换器电路被配置成向所述电源电路的输出提供所述直流信号；以及其中，所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

8.根据权利要求6所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子为接地端子。

10.根据权利要求6所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，所述电流吸收器被配置成选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

12.一种电源电路，包括根据权利要求1至11中任一项所述的控制电路。

13.一种控制电源电路的方法，所述方法包括：

将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为具有比所述交流信号低的电压水平的直流信号；

检测所述交流信号的相位，以及

基于所检测的相位，控制所述电源电路的内部电容元件的放电，

其中，检测所述交流信号的相位包括监测所述交流信号的过零点，

其中，监测所述交流信号的过零点包括：

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入；以及

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括：

使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述内部电容元件的放电包括将所述感测电阻器耦接到所述电源电路的输入。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述直流信号提供给所述电源电路的输出；以及其中，所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

21.根据权利要求19所述的方法，还包括：

通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子为接地端子。

22.根据权利要求18所述的方法，还包括：

通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，并且所述方法还包括：

将所述电流吸收器选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

24.一种用于具有转换器电路的电源电路的控制电路，所述转换器电路被配置成将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为直流信号，

所述电源电路包括耦接到所述电源电路的至少输入或输出的内部电容元件，以及

所述控制电路被配置成：

检测所述交流信号的相位，并且

基于所检测的相位，控制所述内部电容元件的放电，

其中，所述控制电路还被配置成使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步，

其中，所述交流信号的感测包括:

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入，和

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦，

其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器，以及

其中，所述控制电路被配置成响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

25.一种用于具有转换器电路的电源电路的控制电路，所述转换器电路被配置成将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为直流信号，

所述电源电路包括耦接到所述电源电路的至少输入或输出的内部电容元件，以及

所述控制电路被配置成：

检测所述交流信号的相位，并且

基于所检测的相位，控制所述内部电容元件的放电，

其中，所述控制电路还被配置成使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步，

其中，所述交流信号的感测包括:

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入，和

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦，

其中，所述转换器电路被配置成向所述电源电路的输出提供所述直流信号，

其中，所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件，以及

其中，所述控制电路被配置成在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

26.根据权利要求25所述的控制电路，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

27.根据权利要求25所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子为接地端子。

28.根据权利要求25所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置成通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

29.根据权利要求28所述的控制电路，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，所述电流吸收器被配置成选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。

30.一种控制电源电路的方法，所述方法包括：

将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为具有比所述交流信号低的电压水平的直流信号；

检测所述交流信号的相位，以及

基于所检测的相位，控制所述电源电路的内部电容元件的放电，

其中，所述方法还包括被配置成使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步，

其中，所述交流信号的感测包括:

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入，和

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦，

其中，所述内部电容元件包括耦接在所述电源电路的输入的第一端子和第二端子之间的滤波电容器，以及

其中，所述方法还包括：

响应于未检测到所述交流信号的预期的过零点而触发所述滤波电容器的放电。

31.一种控制电源电路的方法，所述方法包括：

将在所述电源电路的输入处施加的交流信号转换为具有比所述交流信号低的电压水平的直流信号；

检测所述交流信号的相位，以及

基于所检测的相位，控制所述电源电路的内部电容元件的放电，

其中，所述方法还包括使所述交流信号的感测与所述交流信号的预期的过零点同步，

其中，所述交流信号的感测包括:

在预期到所述交流信号的过零点的第一时间间隔中，将感测电阻器耦接到所述电源电路的输入，和

在预期到没有所述交流信号的过零点的第二时间间隔中，将所述感测电阻器与所述电源电路的输入解耦，

其中，向所述电源电路的输出提供所述直流信号，

其中，所述内部电容元件包括在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件，以及

其中，所述方法还包括：

在布置在所述交流信号的最小值与过零点之间的多个不同时间间隔中触发在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件包括耦接在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的滤波电容器和/或寄生电容。

33.根据权利要求32所述的方法，还包括：

通过将所述电源电路的内部接地耦接到所述电源电路的输入的第一端子来使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电，其中所述第一端子为接地端子。

34.根据权利要求31所述的方法，还包括：

通过限流开关电路使在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件放电。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述限流开关电路包括电流吸收器，并且所述方法还包括：

将所述电流吸收器选择性地接入在所述电源电路的输出的端子与所述电源电路的内部接地之间的电容元件的放电路径。