CN109818501B - 具有频率-接通时间转换器的控制器 - Google Patents

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Abstract

一种用于功率转换器的控制器包括辅控制器，该辅控制器被耦合以接收表示功率转换器的输出的反馈信号以生成请求信号。主控制器被耦合以接收请求信号以生成主驱动信号。主驱动信号被耦合以控制功率开关的切换以控制从功率转换器的输入到输出的能量传递。被包括在主控制器中的频率‑接通时间转换器被耦合以接收请求信号。频率‑接通时间转换器被耦合以响应于请求信号的周期而控制被包括在主驱动信号中的接通时间脉冲的持续时间。

Description

具有频率-接通时间转换器的控制器
技术领域
本发明总体上涉及功率转换器，并且更具体地涉及用于开关模式功率转换器的控制器。
背景技术
电子设备使用电力来运行。开关模式功率转换器由于其高效率、小尺寸和低重量而被普遍用来为当今的很多电子设备供电。传统的壁式插座提供高压交流电。在开关功率转换器中，高压交流(ac)输入通过能量传递元件被转换以提供良好调节的直流(dc)输出。在运行中，利用开关以通过改变占空比(通常是开关的接通时间与总开关周期的比率)、改变开关频率或者改变开关模式功率转换器中的开关的每单位时间的脉冲数来提供期望的输出。
开关模式功率转换器还包括控制器。输出调节可以通过感测和以闭环控制输出来实现。控制器可以接收表示输出的信号，并且控制器响应于该信号而改变一个或多个参数以将输出调节到期望的量。可以使用各种控制模式，诸如脉冲宽度调制(PWM)控制、脉冲频率调制(PFM)控制或ON/OFF控制。
在设计功率转换器和控制器时通常考虑诸如效率、尺寸、重量和成本等属性。开关模式功率转换器和控制器也可以被设计为满足由监管机构设置的标准。例如，壁式插座提供ac电压，该ac电压具有符合幅度、频率和谐波含量标准的波形。然而，从壁式插座汲取的电流波形的特性由接收该ac电压的功率转换器确定。监管机构和/或电力公司可以对总谐波含量(通常用THD或总谐波失真表示)或ac电流的特定频率分量的大小设置限制，和/或限制实功率(real power，有功功率)与从壁式插座汲取的视在功率的比率(称为功率因数)。功率因数、总谐波失真(THD)和频谱含量可以用作量度以确定功率转换器是否满足监管机构设置的标准。如果从壁式插座汲取的电流波形与电压波形形状匹配(对于线性负载是如此)，则功率因数将是单位一。此外，如果波形是正弦曲线的，则将没有谐波，这表示没有频谱含量并且THD将为0％。在现实世界中，由于开关模式转换器呈现给壁式插座的负载的非线性特性，功率因数通常小于1，并且通常存在一些各种谐波频率下的含量，从而导致非零THD。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施方案，其中相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分，除非另有说明。
图1A是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器的控制器和功率转换器的实施例的示意图。
图1B是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器的控制器和功率转换器的另一实施例的示意图。
图2是示出根据本公开内容的实施方案的图1A或1B的频率-接通时间转换器的实施例的示意图。
图3是示出根据本公开内容的实施方案的来自图2的各种示例波形的时序图。
图4A是示出根据本公开内容的实施方案的图2和3的各种示例请求信号和所得到的第一电压的时序图。
图4B是示出根据本公开内容的实施方案的图2和3的各种示例第三电压和所得到的驱动信号的另一时序图。
图5是示出根据本公开内容的实施方案的图1A-2的请求信号的频率与驱动信号的接通时间之间的示例关系的曲线图。
在附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。技术人员将理解，附图中的要素是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改进对本发明的各实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但众所周知的元件，以便于较少受妨碍地查看本发明的这些各实施方案。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了很多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说明显的是，不需要采用所述具体细节来实践本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的材料或方法，以避免模糊本发明。
本说明书中提及“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”不一定都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合来组合。具体特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的组件中。另外，应当理解，随本文提供的附图用于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。
低功率因数和过量的谐波含量会导致电力基础设施的利用不足，并且还呈现出其他问题，诸如辐射、过量的中线电流等。因此，监管机构和电力公司有动机对这些参数设置限制。为了实现接近单位1的功率因数校正(PFC)，控制器控制功率开关以总体将功率转换器的输入电流波形整形为与功率转换器的输入电压波形接近。可以用于实现接近单位1的PFC的一种技术是利用固定接通时间的固定频率控制，其中功率开关的接通时间和开关频率被设置为恒定值。然而，固定接通时间的固定频率控制可能在功率转换器的输出处产生显著的输出电压纹波，这是由于在输入电压的峰值处过度输送功率以及在输入电压的接近零值处输送功率不足。
如将讨论的，根据本公开内容的实施例提供功率转换器控制方案，其中功率开关的接通时间的持续时间由功率开关的开关频率确定，也称为频率-接通时间转换。控制器可以接收具有请求事件的请求信号以接通功率开关。请求信号中的请求事件的频率设置功率开关的开关频率并且确定功率开关的接通时间。请求信号的频率越大，功率开关的接通时间越长。频率-接通时间转换可以与可变接通时间、可变频率控制或固定频率控制一起实现。频率和接通时间可以在输入电压的线循环上变化以减小输出电压纹波。尽管频率和接通时间都变化，但是频率和接通时间未变化至足以显著影响PFC。
为了说明，图1A是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器138的控制器126和功率转换器100的实施例的示意图。在一个实施例中，功率转换器100从未调节的输入电压VIN 102向负载119提供输出功率，在一个实施例中，输入电压VIN 102是经整流和滤波的ac线电压或dc输入电压。在所描绘的实施例中，输入电压VIN 102是具有线循环103的全波整流电压，线循环103包括ac输入电压波形的两个半线循环。在一个实施例中，ac输入电压波形可以接收自变化的ac线路，并且功率转换器100是功率因数校正(PFC)的功率转换器。输入电压VIN 102耦合到能量传递元件104。在一些实施方案中，能量传递元件104可以是耦合电感器、变压器或电感器。图1A中示出的示例能量传递元件104包括两个绕组：初级绕组105和次级绕组106。然而，在其他实施例中，能量传递元件104可以具有多于或少于两个绕组。耦合在初级绕组105上的是箝位电路108，箝位电路108限制如所示耦合到初级绕组105和输入返回(input return，输入回线)109的功率开关SP 110上的最大电压。当功率开关SP 110接通时，开关电流ID 111传导通过功率开关SP 110。
次级绕组106耦合到输出整流器D1 112，输出整流器D1 112在所描绘的实施例中是被例示为晶体管的同步整流器。然而，在另一实施例中，应当理解，输出整流器D1 112可以用二极管代替(如图1B中所示)。输出电容器CO 120被示出为耦合到输出整流器D1 112和输出返回(output return，输出回线)115。如将讨论的，功率转换器100还包括用于调节功率转换器100的输出的控制器126。在该实施例中，功率转换器100的输出被例示为输出量UO120。通常，输出量UO 120是输出电压VO 116、输出电流IO 124或两者的组合。感测电路126被耦合以感测输出量UO 120并且提供表示输出量UO 120的反馈信号UFB 124。
在所示实施例中，功率转换器100被示出为具有反激拓扑。应当理解，其他已知的功率转换器拓扑和配置也可以受益于本公开内容的教导。在所描绘的实施例中，功率转换器100的输入与功率转换器100的输出电流隔离，使得输入返回109与输出返回115电流隔离。由于功率转换器100的输入和输出是电流隔离的，因此跨能量传递元件T1 104的隔离屏障或者在初级绕组105与次级绕组106之间或者在输入返回109与输出返回115之间没有直流(dc)路径。
如所描绘的实施例中所示，功率转换器100包括控制器126，控制器126包括辅控制器132，辅控制器132被耦合以接收表示功率转换器100的输出的反馈信号UFB 124。辅控制器132被耦合以响应于反馈信号UFB124而生成请求信号UREQ 136。辅控制器132还被耦合以生成辅驱动信号USR 130以控制耦合到功率转换器100的输出的同步整流器D1 112的切换。辅驱动信号USR 130可以是具有变化长度的逻辑高和逻辑低部分的矩形脉冲波形。逻辑高部分可以对应于接通同步整流器D1 112，而逻辑低部分可以对应于关断同步整流器D1 112。应当理解，辅控制器132可以生成未示出的其他信号。在一个实施例中，请求信号UREQ 136包括响应于反馈信号UFB 124而生成的指示主控制器134应当接通功率开关SP 110的请求事件137。请求信号UREQ 136可以是脉动至逻辑高值并且快速返回逻辑低值的矩形脉冲波形。逻辑高脉冲可以被称为请求事件137。请求事件137的频率可以响应于反馈信号UFB 124。主控制器134包括被耦合以通过通信链路135从辅控制器132接收请求信号UREQ 136的输入133。在该实施例中，主控制器134被耦合以响应于请求事件137而接通功率开关SP 110。具体地，主控制器134被耦合以响应于请求信号UREQ 136而生成主驱动信号UDR 128，主驱动信号UDR 128被耦合以控制耦合到输入返回109的功率开关SP 110的切换，以控制通过能量传递元件T1104从功率转换器100的输入到功率转换器100的输出的能量传递。此外，控制器126控制功率开关SP 110和同步整流器D1 112使得两个开关不同时接通。
在一个实施例中，主控制器134与辅控制器132电流隔离，如通过以输入接地109为基准的主控制器134和以输出接地115为基准的辅控制器132例示的。因此，在一个实施例中，主控制器134被耦合为通过其从辅控制器132接收请求信号UREQ 136的通信链路135维持主控制器134与辅控制器132之间的电流隔离。控制器126可以被实现为单片集成电路，或者可以用分立电气部件或用分立部件和集成部件的组合实现。此外，控制器126和功率开关SP110可以形成集成电路的一部分，该集成电路被制造为混合或单片集成电路。控制器126还可以被实现为一个或多个集成电路。在一个实施例中，应当理解，主控制器可以被包括在第一半导体管芯(die)中，并且辅控制器可以被包括在第二半导体管芯中，使得第一半导体管芯与第二半导体管芯是分离的。在一个实施例中，第一半导体管芯和第二半导体管芯可以被包括在单个封装件中。在一个实施例中，通信链路135可以是内置到支承主控制器和辅控制器132、134的引线框架中的变压器或耦合电感器。然而，控制器126也可以被实现为一个或多个封装件，所述封装件包括一个或多个集成电路。
在所示的实施例中，频率-接通时间转换器138被包括在主控制器134中，并且被耦合到输入133以接收请求信号UREQ 136以生成主驱动信号UDR 128，以控制从功率转换器100的输入到功率转换器100的输出的能量传递。在一个实施例中，主驱动信号UDR 128是具有变化长度的逻辑高部分(称为脉冲)和逻辑低部分的矩形脉冲波形。在一个实施例中，主驱动信号UDR 128中的逻辑高脉冲接通功率开关SP 110。这样，该脉冲的持续时间可以被称为功率开关SP 110的接通时间。如将讨论的，根据本发明的教导，频率-接通时间转换器138被耦合以响应于请求信号UREQ 136的周期(TREQ)或频率(fREQ)而控制被包括在主驱动信号UDR 128中的脉冲的持续时间。实际上，请求信号UREQ 136中的请求事件137的频率(fREQ)等于请求信号UREQ 136的周期(TREQ)的倒数。在一个实施例中，被包括在主驱动信号UDR 128中的脉冲的持续时间可以在被耦合以由功率转换器的输入接收的输入电压102的线循环103上是基本固定的或可变的。例如，请求信号UREQ 136的频率(fREQ)(并且因此主驱动信号UDR 128中的脉冲的持续时间)可以在输入电压102的线循环103上变化以减小输出纹波。在另一实施例中，频率-接通时间转换器138可以被包括在辅控制器132中，并且驱动信号UDR 128可以通过通信链路135进行传输。光耦合器可以用于通信链路135以传输驱动信号UDR 128。在另一实施例中，频率-接通时间转换器138可以通过通信链路135向主控制器134输出信号以接通和关断功率开关110。
图1B是示出根据本公开内容的实施方案的具有频率-接通时间转换器138的控制器126和功率转换器100的另一实施例的示意图。应当理解，类似命名和编号的元件如上所述耦合和起作用。此外，图1B与图1A有很多相似之处，然而，输出整流器D1 112被示出为二极管而不是同步整流器。这样，辅控制器132不生成辅驱动信号来控制输出整流器D1 112。在所示的实施例中，输出整流器D1 112耦合到次级绕组106的高侧。
图2是示出根据本发明的教导的频率-接通时间转换器238的实施例的示意图。在一个实施例中，应当理解，图2的频率-接通时间转换器238可以是图1的频率-接通时间转换器138的示例，并且上述类似命名或编号的元件可以在下面类似地耦合和起作用。如所描绘的实施例中所示，图2的频率-接通时间转换器238包括被耦合以响应于请求信号UREQ 236而生成第一电压V1 243的第一积分器。在所描绘的实施例中，第一积分器包括被耦合以提供电流I1以对第一电容器C1 242充电的第一电流源244和被耦合以响应于被包括在请求信号UREQ 236中的请求事件(例如，请求事件137)而使第一电容器C1 242放电和重置的第一开关S1 241。在一个实施例中，第一开关S1 241被耦合以由请求信号UREQ 236通过延迟电路240来控制。
采样和保持电路耦合到第一积分器，并且被耦合以接收请求信号UREQ236以响应于第一电压V1 243和请求信号UREQ 236而生成第二电压V2248。在所描绘的实施例中，采样和保持电路包括被耦合以从第一积分器接收第一电压V1 243以生成第二电压V2 248的缓冲器245、被耦合以保持从缓冲器245输出的第二电压V2 248的第二电容器C2 247和耦合在第二电容器C2 247与缓冲器245之间的第二开关S2 246。第二开关S2被耦合以响应于被包括在请求信号UREQ 246中的请求事件137而引起第二电容器C2对从缓冲器245输出的第二电压V2248进行采样。压控电流源249耦合到采样和保持电路以响应于第二电压V2 248而生成压控电流I2 250。
第二积分器耦合到压控电流源249并且被耦合以接收请求信号UREQ236以响应于压控电流I2 250而生成第三电压V3 253。在所描绘的实施例中，第二积分器包括被耦合以从压控电流源249接收压控电流I2 250的第三电容器C3 252和被耦合以响应于被包括在请求信号UREQ 236中的请求事件137而使第三电容器C3 252放电和重置的第三开关S3 251。比较器254耦合到第二积分器以比较第三电压V3 253和参考电压VREF 255以生成驱动信号UDR228。
图3是示出根据本公开内容的实施方案的各种示例波形的时序图300。在一个实施例中，应当理解，图3的波形可以对应于图1A-图2中出现的波形，并且上述类似命名或编号的元件可以在下面类似地耦合和起作用。如图3中描绘的实施例中所示，请求信号UREQ 336包括周期为TREQ 357的请求事件337，并且请求事件337的频率fREQ等于1/TREQ。在所描绘的实施例中，图3的第一电压V1 343对应于在图2的第一电容器C1 242两端生成的第一电压V1243，图3的第三电压V3 353对应于在图2的第三电容器C3 252两端生成的第三电压V3 253，并且图3的驱动信号UDR 328对应于由图2的频率-接通时间转换器238的比较器254生成的驱动信号UDR228和/或由图1A和1B的频率-接通时间转换器138生成的驱动信号UDR128。如所示，请求事件337之间的请求周期(request period，请求时段)TREQ 357随后变得更小。较短的周期TREQ(即，更快的频率fREQ)导致驱动信号UDR 328的更长的接通时间TON 356。
在图3中描绘的实施例中，第一电压V1 343是锯齿波形，其在每个请求周期TREQ357的开始处被重置，并且然后响应于请求信号UREQ 236的每个请求事件337而从基本上为零的电压倾斜上升。第一电压V1 343的斜率与图2的电流I1 244和电容C1 242成比例。由图2中如上所述的采样和保持电路对第二电压V2 348进行采样和保持。如图3中所示，第二电压V2 348在每个请求事件337的前沿处被采样和保持。然后，第二电压V2 348由压控电流源249接收以生成第二电流I2 350。在所描绘的实施例中，在第三电容器C3 252两端生成的第三电压V3 353是锯齿波形，其在每个请求周期TREQ 357的开始处响应于每个请求事件337而被重置，并且然后响应于第二电流I2 350而被充电以生成第三电压V3 353。第三电压V3 353的斜率与图2的电流I2 350和电容C3 252成比例。如所示，第二电流I2 350随着第二电压V2348而增加。这样，电压V3 353的斜率随着第二电压V2 348增加而更大。或者，换言之，电压V3353的斜率随着第二电压V2 348减小而更慢。如该实施例中所示，驱动信号UDR 328的每个接通时间TON 356脉冲的开始和结束响应于比较器254对第三电压V3 353和参考电压VREF355的比较而出现。具体地，当第三电压V3 353被重置并且因此小于参考电压VREF 355时，驱动信号UDR 328的接通时间TON 356脉冲的开始出现，并且当第三电压V3 353大于参考电压VREF355时，驱动信号UDR 328的接通时间TON 356脉冲的结束出现。
当前循环期间的接通时间TON 356由前一循环中的请求周期TREQ 357的持续时间确定。请求周期TREQ 357通过测量前一循环中接收的请求脉冲337的边沿与当前循环中接收的请求脉冲337的相同的相应边沿之间的持续时间来确定。如图3所示，第二循环的接通时间TON 356由第一循环的请求周期TREQ 357确定，并且第一请求脉冲337与第二请求脉冲337之间的时间确定第二循环的接通时间TON 356。类似地，第三循环的接通时间TON 356由第二循环的请求周期TREQ 357(第二请求脉冲337与第三请求脉冲337之间的时间)确定。如所示，第二循环的请求周期TREQ 357短于第一循环中的请求周期TREQ 357，并且第二循环结束时的第二电压V2 348小于第一循环结束时的第二电压V2 348。这样，第三循环期间的第三电压V3353的斜率(即，第二电流I2 350)慢于前一循环中的第三电压V3 353的斜率(即，第二电流I2350)。第三循环中的所得到的接通时间TON 356长于第二循环中的接通时间TON 358。此外，第四循环的接通时间TON 356由第三循环的请求周期TREQ 357(第三请求脉冲337与第四请求脉冲337之间的时间)确定。第三循环的请求周期TREQ 357短于第二循环的请求周期TREQ357，并且第三循环结束时的第二电压V2 348小于第二循环结束时的第二电压V2 348。这样，第四循环期间的第三电压V3 353的斜率(即，第二电流I2 350)慢于第二或第三循环中的第三电压V3 353的斜率(即，第二电流I2 350)。第四循环中的所得到的接通时间TON 356长于第二或第三循环中的接通时间TON 358。
图4A是示出根据本公开内容的实施方案的各种示例请求信号UREQ436和所得到的第一电压V1 443的另一时序图400。在一个实施例中，应当理解，图4A的波形可以对应于图1A-图3中出现的波形的示例，并且上述类似命名或编号的元件可以在下面类似地耦合和起作用。如图4A中描绘的实施例中所示，请求信号UREQ 436的示例A的请求周期TREQ 457长于请求信号UREQ 436的示例B中所示的请求周期TREQ 457。结果，与示例B相比，在示例A中，第一电流源I1 244有更长的持续时间来在请求信号UREQ 436的请求事件之间对第一电容器C1 242(图2中)充电，并且在第二电容器C2 247两端第二电压V2 448达到更大的值。在该实施例中，与具有更短的请求周期TREQ 457(或更快的频率fREQ)的示例B中所示的相比，在示例A中，有更长的请求周期TREQ 457(或更慢的频率fREQ)。换言之，第二电压V2 448随着请求信号UREQ436中的请求事件的请求周期TREQ 457的持续时间的增加而增加。
图4B是示出根据本公开内容的实施方案的各种示例第三电压V3 453和驱动信号UDR 428中的所得到的接通时间TON 456脉冲的又一时序图401。在一个实施例中，应当理解，图4B的波形可以对应于图1A-图4A中出现的波形的示例，并且上述类似命名或编号的元件可以在下面类似地耦合和起作用。如图4B中描绘的实施例中所示，第三电压V3 453增加的速率(即，第三电压V3 453的斜率)响应于与第二电压V2 448成比例的第二压控电流I2 450。在一个实施例中，第二压控电流I2 450的幅度随着第二电压V2 448的增加而增加。这样，如果第二电流I2 450较大，则第三电压V3 453以较快的速率增加，或者换言之，如果第二电压V2 448较大，则第三电压V3 453以较快的速率增加。因此，被包括在主驱动信号UDR 428中的脉冲的持续时间(接通时间TON 456)响应于请求信号UREQ 436的请求周期TREQ 457的持续时间的减少而增加。例如，对于示例A驱动信号UDR 428的所得到的接通时间TON 456短于对于示例B驱动信号UDR 428的接通时间TON 456，其中示例A对应于如下示例：其中响应于由于请求信号UREQ 436的较长周期TREQ 457而第二电流I2 450具有较大的幅度，第三电压V3 453以更高的速率充电。
图5是示出根据本公开内容的实施方案的请求信号的频率与驱动信号的接通时间之间的关系的一个示例的曲线图。在一个实施例中，应当理解，图5的波形可以对应于图1A-图4B中出现的波形，并且上述类似命名或编号的元件可以在下面类似地耦合和起作用。如图5中描绘的示例中所示，主驱动信号UDR 428的接通时间TON 556与请求信号UREQ 436的请求事件的频率fREQ 557具有一对一的关系。在所示的示例中，接通时间TON 556相对于请求事件的频率fREQ 557线性地增加。换种方式说，被包括在主驱动信号UDR 428中的接通时间TON556脉冲的持续时间(接通时间TON 556)响应于请求信号UREQ 436的请求事件的周期TREQ 457的减小而线性增加。另外，对于给定频率fREQ 557，接通时间TON 556小于周期TREQ 457(即，1/fREQ)。尽管示出了线性关系，但是应当理解，可以使用其他一对一关系(诸如指数关系)。频率fREQ 557的范围从f1 560到f2 561，并且相应的接通时间TON 556的范围从值T1 558到T2559。在一个实施例中，频率可以在25Hz-100kHz的范围内，而接通时间TON 556可以在700ns-6.5us的范围内。
对本发明的所示的实施例的以上描述，包括摘要中所描述的内容，并非旨在是穷举性的或者是对所公开的精确形式的限制。尽管出于说明性目的在本文中描述了本发明的特定实施方案和实施例，但是在不脱离本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，各种等同修改是可能的。实际上，应当理解，特定示例电压、电流、频率、功率范围值、时间等被提供用于解释的目的，并且根据本发明的教导，在其他实施方案和实施例中也可以使用其他值。

Claims (24)

1.一种用于功率转换器的控制器，包括：
辅控制器，所述辅控制器被配置为被耦合以接收表示所述功率转换器的输出的反馈信号，其中所述辅控制器被配置为响应于所述反馈信号而生成请求信号；
主控制器，所述主控制器被配置为被耦合以从所述辅控制器接收所述请求信号，其中所述主控制器被配置为响应于所述请求信号而生成主驱动信号，其中所述主驱动信号被耦合以控制耦合到所述功率转换器的输入的功率开关的切换，以控制从所述功率转换器的输入到所述功率转换器的输出的能量传递；以及
频率-接通时间转换器，所述频率-接通时间转换器被包括在所述主控制器中并且被配置为被耦合以接收所述请求信号，其中所述频率-接通时间转换器被配置为响应于所述请求信号的周期而控制被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的接通时间持续时间，其中所述频率-接通时间转换器包括：
第一积分器，所述第一积分器被配置为响应于所述请求信号而生成第一电压；
采样和保持电路，所述采样和保持电路耦合到所述第一积分器并且被配置为接收所述请求信号以响应于所述第一电压和所述请求信号而生成第二电压；
压控电流源，所述压控电流源耦合到所述采样和保持电路并且被配置为响应于所述第二电压而生成压控电流；
第二积分器，所述第二积分器耦合到所述压控电流源并且被耦合以接收所述请求信号，并且被配置为响应于所述压控电流而生成第三电压；以及
比较器，所述比较器耦合到所述第二积分器并且被配置为比较所述第三电压和参考电压以生成所述主驱动信号。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的所述接通时间持续时间在被耦合以由所述功率转换器的输入接收的输入电压的线循环上是可变的。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率转换器的输入与所述功率转换器的输出电流隔离，并且其中所述主控制器与所述辅控制器电流隔离。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述主控制器被耦合以通过通信链路从所述辅控制器接收所述请求信号。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中所述主控制器被包括在第一半导体管芯中，并且其中所述辅控制器被包括在第二半导体管芯中，其中所述第一半导体管芯与所述第二半导体管芯分离。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯被包括在单个封装件中。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述主驱动信号的每个脉冲的结束响应于所述比较器对所述第三电压和所述参考电压的比较。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第二电压随着所述请求信号的周期增加而增加。
9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述压控电流随着所述第二电压增加而增加。
10.根据权利要求1所述的控制器，其中所述频率-接通时间转换器被配置为响应于所述请求信号的周期的减小而增加被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的接通时间持续时间。
11.根据权利要求1所述的控制器，其中所述频率-接通时间转换器被配置为响应于前一循环中的所述请求信号的周期而确定被包括在所述主驱动信号中的当前循环的脉冲的接通时间持续时间。
12.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率转换器是功率因数校正的功率转换器。
13.一种用于功率转换器的控制器，包括：
输入，其被配置为被耦合以接收包括响应于所述功率转换器的输出的请求事件的请求信号，其中每个请求事件指示所述控制器应当响应于所述请求事件而接通耦合到所述功率转换器的输入的功率开关；以及
频率-接通时间转换器，所述频率-接通时间转换器被配置为耦合到所述输入以接收所述请求信号以响应于所述请求信号而生成主驱动信号，以控制所述功率开关的切换从而控制从所述功率转换器的输入到所述功率转换器的输出的能量传递，其中被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的接通时间持续时间响应于所述请求信号中的所述请求事件中的每个的频率的增加而增加，并且每个脉冲的接通时间持续时间响应于所述请求信号中的所述请求事件中的每个的频率的减小而减小，其中所述频率-接通时间转换器被配置为响应于前一切换循环中所述请求信号的周期而确定所述主驱动信号的当前切换循环的接通时间持续时间，其中所述频率-接通时间转换器包括：
第一积分器，所述第一积分器被配置为响应于所述请求事件中的每个而生成相应的第一电压；
采样和保持电路，所述采样和保持电路耦合到所述第一积分器并且被配置为接收所述请求事件中的每个以响应于所述第一电压中的每个而生成相应的第二电压；
压控电流源，所述压控电流源耦合到所述采样和保持电路，并且被配置为响应于所述第二电压中的每个而生成相应的压控电流；
第二积分器，所述第二积分器耦合到所述压控电流源并且被耦合以接收所述请求事件中的每个，并且被配置为响应于所述压控电流而生成相应的第三电压；以及
比较器，所述比较器耦合到所述第二积分器并且被配置为比较所述第三电压中的每个和参考电压以生成所述主驱动信号。
14.根据权利要求13所述的控制器，其中被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的所述接通时间持续时间在被耦合以由所述功率转换器的输入接收的输入电压的线循环上是可变的。
15.根据权利要求13所述的控制器，其中所述控制器还包括辅控制器，其中所述辅控制器被配置为响应于表示所述功率转换器的输出的反馈信号而生成包括请求事件的所述请求信号，并且所述频率-接通时间转换器被耦合以接收所述请求信号。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中所述功率转换器的输入与所述功率转换器的输出电流隔离，并且其中所述控制器与所述辅控制器电流隔离。
17.根据权利要求16所述的控制器，其中所述频率-接通时间转换器被耦合以通过通信链路从所述辅控制器接收所述请求信号。
18.根据权利要求13所述的控制器，其中所述主驱动信号的每个脉冲的结束响应于所述比较器对相应的第三电压和所述参考电压的比较。
19.根据权利要求13所述的控制器，其中所述第一积分器包括：
第一电流源；
第一电容器，所述第一电容器被耦合以由所述第一电流源充电；以及
第一开关，所述第一开关被耦合以响应于所述请求事件而重置所述第一电容器。
20.根据权利要求13所述的控制器，其中所述采样和保持电路包括：
缓冲器，所述缓冲器被耦合以从所述第一积分器接收所述第一电压中的每个以生成所述第二电压中的每个；
第二电容器，所述第二电容器被耦合以保持从所述缓冲器输出的所述第二电压中的每个；以及
第二开关，所述第二开关耦合在所述第二电容器与所述缓冲器之间，其中所述第二开关被耦合以响应于所述请求事件中的每个而引起所述第二电容器对从所述缓冲器输出的所述第二电压中的每个进行采样。
21.根据权利要求13所述的控制器，其中所述第二积分器包括：
第三电容器，所述第三电容器被耦合以从所述压控电流源接收所述压控电流；以及
第三开关，所述第三开关被耦合以响应于所述请求事件而重置所述第三电容器。
22.根据权利要求13所述的控制器，其中所述第二电压随着所述请求信号中的所述请求事件的频率降低而增加。
23.根据权利要求13所述的控制器，其中所述压控电流随着所述第二电压增加而增加。
24.根据权利要求13所述的控制器，其中所述频率-接通时间转换器被配置为响应于所述请求信号中的所述请求事件的周期的减小而线性地增加被包括在所述主驱动信号中的每个脉冲的接通时间持续时间。
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US4095165A (en) * 1976-10-18 1978-06-13 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Switching regulator control utilizing digital comparison techniques to pulse width modulate conduction through a switching device

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