CN109075714A - 具有用于减少功耗的突发模式操作的开关模式电源 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一些方面，公开了开关模式电源转换器和控制方法。示例性电源转换器包括输入端子、输出端子、以及联接在所述输入端子和所述输出端子之间的变压器。所述变压器包括初级绕组和次级绕组。所述电源还包括联接到所述初级绕组的至少一个开关、和初级控制器，所述初级控制器联接到所述至少一个开关以控制所述至少一个开关的切换操作。所述初级控制器包括电压基准。所述电源还包括次级控制器，所述次级控制器配置成：在所述输出端子处检测空载状态，以及当所述次级控制器在所述输出端子处检测到所述空载状态时，通过调整所述初级控制器的所述电压基准而在突发模式下操作所述初级控制器。

Description

具有用于减少功耗的突发模式操作的开关模式电源
技术领域
本发明涉及具有用于减少功耗的突发模式操作的开关模式电源，包括具有用于减少待机功耗的突发操作模式的USB C型电力输送(Power Delivery，PD)充电器。
背景技术
本部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息不一定为现有技术。
当设备连接到USB C型充电器/适配器时，该USB C型充电器/适配器保持输出电压处于近似固定的值。然而，USB C型充电器/适配器通常不具有连接的设备。这可以被视为充电器/适配器的待机模式。在一些应用中，对于充电器/适配器，在待机模式期间具有非常低的功耗是至关重要的。
一些电源通过如下方式在突发模式下操作：使用模拟误差放大器来操作处于最大占空比的脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulated，PWM)控制器以增大电源的输出电压，以及随着输出电压在最小值和最大值之间循环而开启和关闭PWM控制器。
发明内容
本部分提供本发明的概括性总结，且不是本发明的全部范围或本发明的所有特征的全面公开。
根据本发明的一个方面，一种开关模式电源包括用于接收输入电压的输入端子、用于向负载提供输出电压的输出端子、以及联接在所述输入端子和所述输出端子之间的变压器。所述变压器包括初级绕组和次级绕组。所述电源还包括联接到所述初级绕组的至少一个开关、和初级控制器，所述初级控制器联接到所述至少一个开关以控制所述至少一个开关的切换操作。初级控制器包括电压基准。所述电源还包括次级控制器，所述次级控制器配置成：在所述输出端子处检测空载状态，以及当所述次级控制器在所述输出端子处检测到所述空载状态时，通过调整所述初级控制器的所述电压基准而在突发模式下操作所述初级控制器。
根据本发明的另一个方面，公开了一种操作开关模式电源的方法。所述电源包括用于接收输入电压的输入端子、用于向负载提供输出电压的输出端子、以及联接在所述输入端子和所述输出端子之间且具有初级绕组和次级绕组的变压器。所述电源还包括联接到所述初级绕组的至少一个开关、以及联接到所述至少一个开关的初级控制器。所述初级控制器包括电压基准。所述电源还包括次级控制器。所述方法包括通过所述次级控制器在所述输出端子处检测空载状态。当在所述输出端子处检测到所述空载状态时，所述方法包括通过调整所述初级控制器的所述电压基准而在突发模式下操作使所述初级控制器。
从本文中提供的描述，其它方面和应用领域将变得明显。应当理解，本发明的各个方面和特征可以单独地或与一个或多个其它方面或特征组合实现。还应当理解，本文中的描述和具体示例意图仅用于说明性目的且不意图限制本发明的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可能的实现方式的说明性目的，且不意图限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的开关模式电源的电路图。
图2为图1的开关模式电源在突发操作模式期间的示例性输出电压的线图。
图3为包括电容器和隔离器的图1的开关模式电源的电路图。
图4为包括辅助电源电路和另一隔离器的图3的开关模式电源的电路图。
图5为根据本发明的另一个示例性实施方式的USB C型充电器电源的框图。
图6A为示出在初级控制器的开启时段期间的图5的电源中的功耗的框图。
图6B为示出在初级控制器的关闭时段期间的图5的电源中的功耗的框图。
贯穿附图中的多个视图，对应的附图标记指示对应的特征。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
提供了示例性实施方式，使得本发明将是透彻的且将向本领域的技术人员充分地传达范围。对大量的特定细节(诸如特定部件、设备和方法的示例)进行陈述，以提供对本发明的实施方式的透彻理解。对本领域的技术人员显而易见的是，不一定采用特定细节，示例性实施方式可以体现为许多不同的形式，并且示例性实施方式不应该被解释为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中，没有对公知的过程、公知的设备结构和公知的技术进行详细描述。
本文中所使用的术语仅出于描述具体示例性实施方式的目的而不旨在进行限制。如本文中所使用的，单数形式“一”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序来执行，除非特别指出了执行顺序。还应当理解的是，可以采用额外的或替选的步骤。
尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。当诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示次序或顺序，除非上下文有明确地说明。因而，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于说明，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的方位之外，空间相对术语可以旨在包括设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在上述其它元件或特征的“上方”。因而，示例性的术语“下方”可以包括上方和下方两种方位。该设备可以被另外地取向(旋转90度或旋转到其它方位)且本文中所使用的空间相对描述符可以被相应地解释。
根据本发明的一个示例性实施方式的开关模式电源在图1中示出且通常用附图标记100来指示。如图1所示，开关模式电源100包括用于接收输入电压的输入端子102、和用于向负载提供输出电压的输出端子104。变压器106具有初级绕组108和次级绕组110。变压器106联接在输入端子102与输出端子104之间。
电源100包括联接到初级绕组108的开关112。初级控制器114联接到开关112且配置成控制开关112的切换操作。初级控制器114包括电压基准116。
次级控制器118配置成在输出端子104处检测空载状态。次级控制器118配置成：当次级控制器118在输出端子104处检测到空载状态时，通过调整初级控制器114的电压基准116在突发模式下操作初级控制器114。
次级控制器118可以通过调整初级控制器114的电压基准116以使输出端子104处的输出电压增大到上限突发阈值而在突发模式下操作初级控制器114。例如，次级控制器118可以增大初级控制器114的电压基准116，因此初级控制器114操作开关112以使输出端子104处的输出电压增大到更高值(例如上限突发阈值等)。在一些实施方式中，次级控制器118可以将初级控制器114的电压基准116调整到与上限突发阈值基本上相同的值。
上限突发阈值可以为大于电源100在负载联接到输出端子104时的正常操作输出电压值的输出电压值。例如，上限突发阈值可以大约为电源100的最大允许(例如额定等)电压。在一些实施方式中，上限突发阈值可以为大约5伏特、大约10伏特、大约20伏特、大约50伏特、大约100伏特等。
在输出端子104处的输出电压达到上限突发阈值之后，次级控制器118配置成关闭初级控制器114。例如，次级控制器118可以切断初级控制器114的供电电压管脚(例如VCC等)。这可以减小初级控制器114、开关112、联接到初级控制器114和/或开关112的其它电路部件等的功耗。
尽管初级控制器114被关闭(例如借助次级控制器118)，但是输出端子104处的输出电压将逐步减小。输出电压减小的速率可以取决于电源100的次级(例如输出)侧的电压存储容量，该电压存储容量可以基于电源100的次级(例如输出)侧的电容等。
在输出端子104处的输出电压减小到下限突发阈值之后，次级控制器118开启初级控制器114(例如，通过接通初级控制器114的供电电压管脚等)。下限突发阈值可以为与电源100的正常操作输出电压值大约相同的值。在一些实施方式中，下限突发阈值可以为大约3.3伏特、大约5伏特、大约12伏特、大约24伏特、大约48伏特等。
然后，初级控制器114可以将输出端子104处的输出电压增大回到上限突发阈值，在此时，次级控制器118可以再次关闭初级控制器114。可以不断地重复在输出电压达到下限突发阈值时开启初级控制器114以及在输出电压达到上限突发阈值电压值时关闭初级控制器114的这个循环，以在突发模式下操作初级控制器114。
初级控制器114的突发模式操作可以继续，直到次级控制器118在输出端子104处检测到负载状态。在在输出端子104处检测到负载状态时，次级控制器118可以调整初级控制器114的电压基准116以使得初级控制器114将输出端子104处的输出电压减小到电源100的正常操作输出电压值。
例如，次级控制器118可以调整初级控制器114的电压基准116以使得初级控制器114将输出端子104处的输出电压减小到大约下限突发阈值，从而电源100可以将正常操作电压供应给检测到的负载。在一些实施方式中，在将输出端子104处的输出电压供应给负载之前，次级控制器118可以调整初级控制器114的电压基准116以使得初级控制器114将输出端子104处的输出电压减小到正常操作电压，以避免对负载的过压损坏。
图2示出图1的电源100在初级控制器114的突发模式操作期间的示例性输出电压220。如上所述，在突发模式操作期间，次级控制器118调整初级控制器114的电压基准116以使得初级控制器114将输出电压220从下限突发阈值224增大到上限突发阈值222。
如图2所示，上限突发阈值222为大约20伏特，以及下限突发阈值224为大约5伏特。应当清楚，其它实施方式可以使用不同的上限突发阈值和/或下限突发阈值。
初级控制器114在每个区间226期间增大输出电压220，同时通过次级控制器118开启初级控制器114。区间226可以被称为唤醒时段等。一旦输出电压220达到上限突发阈值222，则次级控制器118关闭初级控制器114。此时，初级控制器114和/或次级控制器118可以进入睡眠时段。
这导致输出端子104处的输出电压220逐步斜降，直到输出电压达到下限突发阈值224。图2中示出了在区间227期间的输出电压220的逐步斜降，其中初级控制器114被关闭。区间227可以被称为睡眠时段。如图2所示，睡眠时段区间227发生在唤醒时段区间226之间。
一旦输出电压220减小到下限突发阈值224，则次级控制器118在另一区间226(例如唤醒时段)期间开启初级控制器114。此时，初级控制器114和/或次级控制器118可以离开睡眠状态且进入唤醒状态。这使得初级控制器114再次将输出电压220增大到上限突发阈值222。
相应地，可以在突发模式下操作初级控制器114，从而初级控制器114可以在开启初级控制器114时(即，在唤醒时段区间226期间)将输出端子104处的输出电压220增大到上限突发阈值222，以及在关闭初级控制器114时允许输出电压220斜降到下限突发阈值224。该循环可以继续，直到通过次级控制器118检测到输出端子104处的负载状态。在一些实施方式中，次级控制器118可以在唤醒时段区间226之间进入睡眠状态(例如，睡眠时段区间227)以进一步减少功耗。
当电源100处于空载状态(例如，待机模式等)时，初级控制器114的突发模式操作可以允许电源100的减少的(例如非常低的、最小的等)功耗。空载状态可以为电源的任一合适状态，其中，负载未被连接、负载被连接但不损耗电力等。将输出电压增大到比正常操作电压更高的值(例如人为地增大输出电压等)可以允许初级控制器114在输出电压斜降回到初级控制器114需要被重新开启(例如以禁止输出电压减小到允许的最小值之下等)所处于的值之前使用更长睡眠时段(例如关闭时段等)。这可以减小初级控制器114、联接到初级控制器114的任何部件、电源100等的功耗。
再次参照图1，输入端子102可以包括用于接收输入电压的任一合适的连接器、电线、电路节点等。源可以为任一合适的输入电压源，包括多功能电源、交流(AlternatingCurrent，AC)源、直流(Direct Current，DC)源等。源可以具有任一合适的输入电压，包括大约120V AC等。
类似地，输出端子104可以为用于将输出电压提供给负载的任一合适的连接器、电线、电路节点等。负载可以为任一合适的电子设备、电池等。负载可以需要任一合适的输入电压，包括大约5V DC、大约12V DC等。
变压器106可以具有任一合适的变压器结构、材料、一个或多个芯等。初级绕组108包括卷绕变压器106的一条或多条电线、以及次级绕组110包括卷绕变压器106的一条或多条电线。应当清楚，初级绕组和次级绕组可以包括任一合适电线材料、电线的长度、匝数、绕组布置(例如层、夹层等)等。
开关112可以包括双极面结型晶体管(Bipolar-Junction Transistor，BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors，MOSFET)等。开关112可以按任一合适的转换器布置方式(包括反激式转换器拓扑结构等)连接到一个或多个其它开关。
初级控制器114的电压基准116可以包括联接到偏置基准电压的初级控制器114的外部管脚、初级控制器114的内部电压基准等。在一些实施方式中，初级控制器114可以包括误差放大器且电压基准116可以联接到该误差放大器。
初级控制器114和次级控制器118可以配置成使用任一合适的软件和硬件的组合来执行控制操作。例如，初级控制器114和次级控制器118可以包括任一合适的电路、逻辑门、一个或多个微处理器、存储在存储器中的计算机可执行指令等，上述项可操作以使得初级控制器114和次级控制器118执行本文中所描述的动作(例如，控制开关112的切换操作、在突发模式下操作初级控制器114、调整初级控制器114的电压基准116等)。
图3示出另一开关模式电源300，该电源300类似于图1的电源100，但是包括次级开关112、电容器328和隔离器330。
次级开关113(例如负载开关)联接到输出端子104。次级控制器118联接到次级开关112以控制流向输出端子104的电流。例如，当负载(例如散热器等)与输出端子104断开连接等时，次级开关113可以隔离输出端子104。次级开关113可以为能够将电流传导到输出端子104的任一合适开关，包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极面结型晶体管(BJT)等。
电容器328被联接以在输出电压从上限突发阈值斜降到下限突发阈值期间(例如，初级控制器114关闭期间等)，存储能量。例如，电容器328可以联接在次级开关113之前，如图3所示。当电源300在突发模式下操作时，电容器328可以将电力提供给次级控制器118。
电容器328可以辅助减小输出电压的斜降速率以增大初级控制器114可以保持关闭的时间段。初级控制器114的更长的关闭时间段可以减少电源100中的功耗。因此，电容器328可以允许初级控制器114的离散的功耗时段(例如开启时段等)。可以根据电容器328的电容、电源300的电压环的带宽、电容器328的放电速率等调整初级控制器114的突发时段。例如，次级控制器118可以控制电源300的电压环、电容器328的放电速率等。
隔离器330联接在初级控制器114和次级控制器118之间。隔离器330允许次级控制器118联接到初级控制器114，同时保持变压器106的初级侧和次级侧之间的隔离。
尽管图3将隔离器330示出为光耦合器，但是隔离器330可以包括能够将信号从变压器106的初级侧发送到次级侧同时保持初级侧和次级侧之间的隔离的任一元件。
图4示出另一开关模式电源400，该电源400类似于图3的电源300，但是包括辅助电源电路434。辅助电源电路434配置成将电力提供给初级控制器114。例如，辅助电源电路434可以包括变压器的辅助绕组等，该辅助绕组被联接以将电力提供给初级控制器114。应当清楚，其它实施方式可以包括其它配置的辅助电源电路434。
隔离器432联接在辅助电源电路434与次级控制器118之间。尽管图4将隔离器432示出为光耦合器，但是隔离器432可以包括能够将信号从变压器106的初级侧发送到次级侧同时保持初级侧和次级侧之间的隔离的任一元件。
次级控制器118可以配置成，当次级控制器118关闭初级控制器114时，关闭辅助电源电路434。例如，开关(例如MOSFET)可以联接在辅助电源电路434和初级控制器114之间，以及在睡眠时段期间可以断开该开关以切断去往初级控制器114的电力(例如，为了减少功耗基本上完全切断电力等)。因此，在突发操作模式的睡眠时段期间，次级控制器118可以关闭初级控制器114和辅助电源电路434。次级控制器118可以配置成在开启初级控制器114时开启辅助电源电路434。
如上所述，辅助电源电路434可以包括电源400的任一合适的辅助电源电路，包括但不限于变压器106的一个或多个辅助绕组、联接到变压器106的一个或多个辅助绕组的一个或多个电路、位于电源400的初级侧上的一个或多个其它电路等。
如图4所示，隔离器330联接在次级控制器118和初级控制器114之间。次级控制器118可以在突发模式操作下借助隔离器330发送信号以控制初级控制器114。
隔离器432联接在次级控制器118和辅助电源电路434之间。次级控制器118可以在睡眠时段期间借助隔离器432发送信号以切断从辅助电源电路434到初级控制器114的电力以进一步减少能量损耗。隔离器330和隔离器432可以提供电源400的初级侧和次级侧之间的电隔离。
在一些实施方式中，本文中所公开的示例性电源可以包括通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)C型电源(例如，充电器、适配器、USB 2.0、USB 3.0等)。图5示出根据本发明的另一个示例性实施方式的示例性USB C型电源500。
如图5所示，电源500包括联接到桥接电路536的输入端子502。桥接电路536联接到变压器506。输入端子502和桥接电路536位于电源500的初级侧538上。变压器506联接到电源500的次级侧540上的输出端子(VBUS)。
电源500的初级侧538包括初级控制器514和辅助电源电路534。初级控制器514为脉冲宽度调制(PWM)AC/DC控制器。然而，应当清楚，其它实施方式可以包括其它合适的初级控制器(例如数字控制器、PWM控制器等)而不脱离本发明的范围。
次级控制器518位于电源500的次级侧540上。次级控制器518为USB电力输送(USB-PD)控制器。次级控制器518包括配置通道(Configuration Channel，CC)，该CC可用于USB C型电缆上的连接的发现、配置、管理等。次级控制器518可以配置成在突发模式操作的睡眠时段期间进入睡眠操作模式，以减少次级控制器518、电源500等的功耗。应当清楚，其它实施方式可以包括其它合适的次级控制器(例如数字控制器、PWM控制器等)而不脱离本发明的范围。
次级控制器518联接到用于感测输出电压的电流传感器519。电流传感器519可以为能够感测电压的任一合适元件，包括电流感测电阻器等。
电容器538配置成存储能量(例如来自变压器506等)以及可以将电力提供给次级控制器518。次级控制器518联接到次级开关513以控制流向输出端子(VBUS)的电流。放电电阻器529联接到次级开关513，以调整电容器528(例如放电电容器528)的电压。例如，当负载断开时，电容器528两端的电压可以在突发操作模式下增大和减小。当负载连接到VBUS时，放电电阻器529可以用于释放电容器528两端的电压，以将VBUS处的电压下降到对于连接到VBUS的任何一个或多个负载的安全级(例如5伏特等)。
光耦合器530联接在次级控制器518和初级控制器514之间，且另一光耦合器532联接在辅助电源电路534和次级控制器518之间。例如，次级控制器518可以通过光耦合器530将控制信号发送到初级控制器514以在突发模式下操作初级控制器514、以将反馈(例如，数字模拟转换(Digital to Analog Conversion，DAC)等)提供给初级控制器514等。次级控制器518可以在睡眠时段期间关闭辅助电源电路534(例如，但是关闭联接在辅助电源电路534和初级控制器114之间的开关等)以切断去往初级控制器114的电力。应当清楚，其它实施方式可以包括次级控制器518、初级控制器514、和辅助电源电路534之间的任一其它合适的隔离器。
尽管未示出，但是USB C型电源600可以包括用于USB C型通信和电力输送的任一其它合适部件。例如，电源600可以包括与USB连接中的数据流相关联的下行端口(Downstream Facing Port，DFP)、散热端口、源端口、C型端口(例如与USB C型插座相关联且包括USB信令、CC逻辑、多路复用器等)等。电源600可以包括USB C型电缆(例如，USB 2.0电缆、USB 3.1电缆等)。
图6A示出突发模式操作的开启时段期间的USB C型电源600。在开启时段期间，初级控制器614开启且消耗电力。
电源600包括初级MOSFET 642、次级MOSFET 644、和同步整流器646。在突发模式操作的开启时段期间，初级MOSFET 642、次级MOSFET 644、和同步整流器646全部开启且消耗电力。
如图6A所示，电源600包括次级控制器618。次级控制器618包括从辅助电源650接收电力的微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)648。次级控制器618还包括负载开关652、USB PD物理层(Physical Layer，PHY)654、和认证电路656。次级控制器618联接到保护电路658。保护电路658联接到USB C型端口660。
图6B示出突发模式操作的睡眠时段期间的USB C型电源600。与图6A中所示的开启时段相比，在图6B的睡眠时段期间，关闭初级控制器614以减少功耗。如图6B所示，在突发模式操作的关闭时段期间，还关闭初级MOSFET 642、次级MOSFET 644、同步整流器646、认证电路656和保护电路658以减少功耗。
功耗的进一步减少可以通过将次级控制器618(包括MCU-PD 648)连同初级控制器614一起置于睡眠模式下来实现。例如，当电容器528(参看图5)处的电压高于阈值(例如20伏特等)时，次级控制器618可以进入睡眠模式。然而，当电压下降到下限阈值(例如5伏特等)时，次级控制器618可以唤醒且将控制信号发送到初级控制器614以提高电容器528处的输出电压。次级控制器618可以在图2中所示的时段226期间唤醒以及在时段226之间的时间期间进入睡眠模式。
本文中所描述的电源可以被用在任何合适应用中以减少电源的功耗。例如，本文中所描述的电源可以被用在USB C型充电器/适配器中，该USB C型充电器/适配器用于通过USB C型连接(例如USB C型电缆等)将电力提供给电子设备(例如移动手机、平板电脑、笔记本电脑等)。在一些实施方式中，示例性电源可以包括45W AC-DC USB C型充电器。
电源可以在电源的待机模式期间减少功耗(例如，当充电器被插入到壁式插座但是未连接负载或连接的负载未消耗电力时等)。本文中所描述的突发模式操作示例可以在待机模式期间提供电源的减少的(例如超低的)功耗。
本文中所描述的一些突发模式操作可以完全数字地和/或使用固件来实现。C型USB PD次级控制器可以用于管理电源的电压突发模式、管理电源的初级侧MOSFET控制、管理一个或多个初级控制器和/或一个或多个次级控制器的睡眠时段和唤醒时段、控制突发模式期间的一个或多个电容器的放电和/或与负载的连接、管理次级控制器的电力输送(PD)策略等。次级控制器可以在电源的不同连接布置期间(包括当C型连接器附接到电源、与电源分离、附接到电源但不引入电流等时)管理上述元件。
在另一实施方式中，公开了操作开关模式电源的方法。电源包括用于接收输入电压的输入端子、用于向负载提供输出电压的输出端子、具有联接到输入端子的初级绕组和联接到输出端子的次级绕组的变压器。电源包括用于接收输入电压的输入端子、用于向负载提供输出电压的输出端子、以及联接在输入端子和输出端子之间且具有初级绕组和次级绕组的变压器。电源还包括联接到初级绕组的至少一个开关、以及联接到该至少一个开关的初级控制器。初级控制器包括电压基准。电源还包括次级控制器。该方法包括通过次级控制器在输出端子处检测空载状态。当在输出端子处检测到空载状态时，该方法包括通过调整初级控制器的电压基准而在突发模式下操作初级控制器。
在一些实施方式中，电源可以包括C型通用串行总线(USB)充电器(例如，USB 2.0、USB 3.0等)。例如，次级控制器可以包括通用串行总线电力输送(USB-PD)数字控制器。
在突发模式下操作初级控制器可以包括调整初级控制器的电压基准以使输出端子处的输出电压增大到上限突发阈值。上限突发阈值可以为大约20伏特。
在突发模式下操作初级控制器可以包括：在输出端子处的输出电压达到上限突发阈值之后关闭初级控制器，以及在输出端子处的输出电压减小到下限突发阈值时开启初级控制器。下限突发阈值可以为大约5伏特。
在一些实施方式中，该方法可以包括：在关闭初级控制器之后，在睡眠模式下操作次级控制器，直到输出端子处的输出电压减小到下限突发阈值。
电源可以包括配置成将电力提供给初级控制器的至少一个辅助电源电路。在该情况下，该方法可以包括：在关闭初级控制器时，关闭辅助电源电路以切断从辅助电源电路到初级控制器的电力。电源可以包括联接在次级控制器与初级控制器之间的第一隔离器，以及联接在次级控制器和至少一个辅助电源电路之间的第二隔离器。
本文中所公开的示例性实施方式和方面中的任一者可以以与本文中所公开的任何其它示例性实施方式和方面的任一合适组合的形式来使用，而不脱离本发明的范围。例如，本文中所描述的开关模式电源可以实施其它控制方法、本文中所描述的控制方法可以被实施在其它开关模式电源中等，而不脱离本发明的范围。
本发明的示例性实施方式和方面可以提供如下优势中的任何一项或多项(或没有一项)：在待机模式期间的USB C型充电器的减少的功耗(例如超低的功耗等)、通过将USB-PD控制器用于高级突发模式操作而减少成本和节省空间的简化设计、增大的功率容量和密度、在待机模式期间提高的效率等。
出于说明和描述的目的已经提供了实施方式的如上描述。不意图是详尽的或限制本发明。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用的情况下是可互换的以及可以被用在所选择的实施方式中，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变化不应当被视为背离本发明，并且所有这些修改意图被包括在本发明的范围内。

Claims (25)

1.一种开关模式电源，包括：
用于接收输入电压的输入端子；
用于将输出电压提供给负载的输出端子；
联接在所述输入端子和所述输出端子之间的变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；
联接到所述初级绕组的至少一个开关；
初级控制器，所述初级控制器联接到所述至少一个开关以控制所述至少一个开关的切换操作，所述初级控制器包括电压基准；以及
次级控制器，所述次级控制器配置成：在所述输出端子处检测空载状态，以及当所述次级控制器在所述输出端子处检测到所述空载状态时，通过调整所述初级控制器的所述电压基准而在突发模式下操作所述初级控制器。
2.根据权利要求1所述的电源，其中，所述次级控制器包括通用串行总线电力输送(USB-PD)数字控制器。
3.根据权利要求1或2所述的电源，还包括联接在所述初级控制器和所述次级控制器之间的隔离器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源，其中，所述初级控制器包括误差放大器，以及所述电压基准联接到所述误差放大器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源，其中，所述次级控制器配置成：通过调整所述初级控制器的所述电压基准以使所述输出端子处的所述输出电压增大到上限突发阈值而在所述突发模式下操作所述初级控制器。
6.根据权利要求5所述的电源，其中，所述上限突发阈值为大约20伏特。
7.根据权利要求5或6所述的电源，其中，所述次级控制器配置成：在所述输出端子处的所述输出电压达到所述上限突发阈值之后关闭所述初级控制器，以及在所述输出端子处的所述输出电压减小到下限突发阈值时开启所述初级控制器。
8.根据权利要求7所述的电源，其中，所述下限突发阈值为大约5伏特。
9.根据权利要求7或8所述的电源，其中，所述次级控制器配置成：在关闭所述初级控制器之后，在睡眠模式下操作，直到所述输出端子处的所述输出电压减小到下限突发阈值。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电源，还包括电容器，所述电容器配置成在所述输出电压从所述上限突发阈值减小到所述下限突发阈值期间存储所述输出电压的至少一部分。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的电源，其中，所述次级控制器配置成：在所述次级控制器在所述输出端子处检测到负载状态时，操作所述初级控制器以将所述输出端子处的所述输出电压减小到所述下限突发阈值。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的电源，还包括至少一个辅助电源电路，所述至少一个辅助电源电路配置成将电力提供给所述初级控制器，所述次级控制器配置成在关闭所述初级控制器时，关闭所述辅助电源电路以切断供应给所述初级控制器的电力。
13.根据权利要求12所述的电源，还包括隔离器，所述隔离器联接在所述至少一个辅助电源电路和所述次级控制器之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电源，其中，所述至少一个开关和所述初级控制器包括反激式转换器拓扑。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电源，其中，所述电源包括C型通用串行总线(USB)充电器。
16.一种操作电源的方法，所述电源包括用于接收输入电压的输入端子、用于向负载提供输出电压的输出端子、联接在所述输入端子和所述输出端子之间且具有初级绕组和次级绕组的变压器、联接到所述初级绕组的至少一个开关、联接到所述至少一个开关且包括电压基准的初级控制器、以及次级控制器，所述方法包括：
通过所述次级控制器在所述输出端子处检测空载状态；以及
当在所述输出端子处检测到所述空载状态时，通过调整所述初级控制器的所述电压基准而在突发模式下操作所述初级控制器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述次级控制器包括通用串行总线电力输送(USB-PD)数字控制器。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，在所述突发模式下操作所述初级控制器包括：调整所述初级控制器的所述电压基准以使所述输出端子处的所述输出电压增大到上限突发阈值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述上限突发阈值为大约20伏特。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，在所述突发模式下操作所述初级控制器包括：在所述输出端子处的所述输出电压达到所述上限突发阈值之后关闭所述初级控制器，以及在所述输出端子处的所述输出电压减小到下限突发阈值时开启所述初级控制器。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述下限突发阈值为大约5伏特。
22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括：在关闭所述初级控制器之后，在睡眠模式下操作所述次级控制器，直到所述输出端子处的所述输出电压减小到下限突发阈值。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中，所述电源包括至少一个辅助电源电路，所述至少一个辅助电源电路配置成将电力提供给所述初级控制器，所述方法还包括在关闭所述初级控制器时关闭所述辅助电源电路以切断供应给所述初级控制器的电力。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述电源包括联接在所述次级控制器与所述初级控制器之间的第一隔离器，以及联接在所述次级控制器和所述至少一个辅助电源电路之间的第二隔离器。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，其中，所述电源包括C型通用串行总线(USB)充电器。
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