CN110601508B - 控制功率转换器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种控制功率转换器的装置和方法。该装置包括：激活端子，该激活端子用于基于输入电压获得第一电压；控制端子，该控制端子用于基于输出电压获得第二电压；以及数字控制器，该数字控制器用于基于该第一电压和/或该第二电压获得驱动功率；其中，该数字控制器在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。因此，即使在该功率转换器停止时也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。

Description

控制功率转换器的装置和方法
技术领域
本发明实施例总体上涉及功率控制电路领域，尤其涉及一种控制功率转换器的装置和方法。
背景技术
通常应用在电信、交通、工业以及其它用途中的电源要求在电源的输入端与输出端之间的电气隔离。具有一次绕组和二次绕组的变压器通常用于提供这种隔离。此外，变压器还可以包括辅助绕组。
在功率转换器(例如开关电源电路)中，驱动功率被提供给该功率转换器的驱动器(或控制装置)。例如，当该开关电源电路启动(或者也可以称为激活或开启)时，将来自整流电路的控制电源电压(Vcc)作为驱动功率提供给该驱动器；当该开关电源电路运行(例如，在启动后处于稳定运行状态)时，将来自该变压器的辅助绕组的输出电压作为驱动功率提供给该驱动器。
另一方面，该功率转换器的驱动器可以包括数字控制器。例如，该驱动器可以包括低压电路(即数字微控制器)和高压电路。
参考文献1：JP2015-103336A；
参考文献2：US2016/0365799A1。
本节的内容引入了多个方面，这些方面是为了对本发明进行更好的理解。因此，应该在此方面来阅读本节的陈述，且不应该理解为是对哪些是现有技术或哪些不是现有技术的认可。
发明内容
发明人发现，在现有的方案中，当功率转换器停止(或终止)时，来自变压器的辅助绕组的输出电压仍作为驱动功率被提供给驱动器。
然而，在功率转换器的驱动器包括数字控制器的情况下，当功率转换器停止时输出电压并不稳定，因此该数字控制器的运行变得不稳定。
例如，由于开关电源电路停止，辅助绕组中的感应电压降低，从而使来自该感应电压的驱动功率降低并且不能够满足数字控制器的要求。因此，当数字控制器进行某些停止操作(如将数据写入非易失性存储器中)时，就会在数据的写入期间驱动功率降低的情况下出现某些问题，例如数据损坏。
为了至少解决上述这些问题中的一部分，本发明实施例提供方法、装置和器件。结合附图阅读下面对具体实施例的描述，能够理解本发明实施例的特征和优点，这些具体实施例通过实例描述了本发明实施例的原理。
总体上来讲，本发明实施例提供了一种控制功率转换器的装置和方法。期望即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种控制功率转换器的装置。该功率转换器用于将输入电压转换为输出电压。该装置包括：激活端子，该激活端子用于基于该输入电压获得第一电压；控制端子，该控制端子用于基于该输出电压获得第二电压；以及数字控制器，该数字控制器用于基于该第一电压和/或该第二电压获得驱动功率；其中，该数字控制器在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。
在一个实施例中，该数字控制器还用于在该功率转换器启动时至少基于该第一电压获得该驱动功率。
在一个实施例中，该数字控制器还用于在该功率转换器运行时至少基于该第二电压获得该驱动功率。
在一个实施例中，该第一电压被转换为控制电压，并且在该控制电压低于或等于预设的电压时，该控制电压作为该驱动功率被提供给该数字控制器。
在一个实施例中，该第一电压被降低10％或以上以生成该控制电压，和/或，该控制电压等于该第二电压。
在一个实施例中，该装置还包括：开关元件，该开关元件用于在该开关元件导通时将该激活端子的该第一电压提供给该控制端子。
在一个实施例中，该开关元件被配置为在该功率转换器停止时根据来自该数字控制器或其它控制器的指令而导通。
在一个实施例中，该开关元件被配置为在该功率转换器运行时根据来自该数字控制器或其它控制器的指令而关闭。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种控制功率转换器的装置。该装置包括：数字控制器，该数字控制器用于获得驱动功率，以对该功率转换器进行控制；以及启动电路，该启动电路用于根据来自该数字控制器的指令生成控制电压；其中，该数字控制器在该功率转换器停止时基于该控制电压而获得该驱动功率。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种控制功率转换器的方法。该功率转换器用于将输入电压转换为输出电压。该方法包括：激活端子基于该输入电压获得第一电压；控制端子基于该输出电压获得第二电压；以及数字控制器基于该第一电压和/或该第二电压获得驱动功率；其中，在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。
根据本发明的各实施例，该数字控制器在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。因此，即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
附图说明
参照下面结合附图通过实例进行的具体描述，能够充分理解本发明的各种实施例的前述和其它方面、特征和优点，在这些附图中，相同的附图标记或字母用于指明相同或等同的元素。示出这些附图是便于更好地理解本发明的实施例，且这些附图并不一定按比例绘制。在这些图中：
图1是示出了现有技术中的开关电源电路101和控制装置102的示意图；
图2是示出了当开关电源电路101停止时的图1中的某些部件或元件的某些信号实例的示意图；
图3是示出了本发明实施例的功率转换器300和用于控制功率转换器300的装置310的示意图；
图4是示出了本发明实施例的用于控制功率转换器300的装置310的另一个示意图；
图5是示出了当功率转换器300停止时的图4中的某些部件或元件的某些信号实例的示意图；
图6是示出了当功率转换器300停止时的图4中的某些部件或元件的某些信号实例的另一个示意图；
图7是示出了本发明实施例的控制功率转换器的方法示意图。
具体实施方式
以下将参考若干示例性实施例对本发明进行说明。应该理解的是，对这些实施例的描述仅是为了使本领域中的技术人员能够更好地理解并实施本发明，而并不是对本发明的范围进行限制。
应该理解的是，当一个元件“连接到”或“偶合到”或“接触到”另一个元件时，它可以直接与另一个元件连接或偶合或接触，而且可以有中间元件的出现。相反，当一个元件“直接连接到”或“直接偶合到”或“直接接触到”另一个元件时，不会有中间元件的出现。用于对元件之间的关系进行描述的其它词语(例如“在…之间”与“直接在…之间”，以及“临近”与“直接临近”，等等)也应使用类似的方式进行解释。
本文中所使用的术语“第一”和“第二”是指不同的要素。单数形式“一”旨在也包括复数形式，除非另有明确的说明。本文中所使用的术语“包括”、“具有”和/或“包含”用于说明所陈述的特征、要素和/或成分的存在，但并不排除一个或多个其它特征、要素和/或成分和/或它们的组合的存在或增加。
本文中所使用的术语“基于”应理解为“至少部分地基于”。术语“覆盖”应理解为“至少部分地覆盖”。术语“一个实施例”和“实施例”应理解为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”应理解为“至少另一个实施例”。其它限定，无论是显式的还是隐含的，均包括在以下的说明中。
在本发明中，除非另有限定，本文中所采用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义均与示例性实施例所属的领域中的技术人员所通常理解的含义相同。还应该理解的是，应将术语(例如在常用词典中所限定的术语)解释为具有与它们在相关领域的背景下的含义一致的含义，而不应在理想化或过度正式的意义上进行解释，除非此处另有明确限定。
图1是示出了现有技术中的开关电源电路101和控制装置102的示意图。
如图1所示，开关电源电路101由控制装置102控制。该开关电源电路101用于将输入电压(Vin)转换为输出电压(Vout)。此外，该开关电源电路101可以包括功率因子校正(PFC，Power Factor Correction)电路1011和直流(DC，Direct Current)-直流转换器(DD转换器)1012。
如图1所示，该控制装置102可以包括控制器1021、启动电路1022和驱动电路1023。例如，该控制装置102可以包括低压电路(可以称为LV，例如数字微处理器)和高压电路(可以称为HV，例如包括检测器、用于DD的脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)电路和用于PFC的PWM电路)；该驱动电路1023可以包括用于PFC的驱动器和用于DD的驱动器。
如图1所示，该控制装置102还可以包括激活端子(或者可称为启动端子(ST，Startup Terminal))和控制端子(可用VCC表示)。该ST用于基于该输入电压(Vin)来获得(或者被提供)第一电压(V1)；该VCC用于基于该输出电压(Vout)来获得(或者被提供)第二电压(V2)。
该控制器1021还用于在该开关电源电路101启动时至少基于该第一电压(V1)获得该驱动功率，并且在该开关电源电路101运行时至少基于该第二电压(V2)获得该驱动功率。
图2是示出了当开关电源电路101停止时的图1中的某些部件或元件的某些信号实例的示意图。如图2所示，由于基于该输出电压，Vcc(该控制端子VCC的电压)快速地下降到零。
因此，在该高压电路中的HV的低输出信号的持续时间(T1)较短，可能在该低压电路中出现某些问题，例如功率不足而导致数据损坏。期望即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
在本发明中，该功率转换器可以是一种非开关电源电路，如线性稳压器，或者也可以是一种开关电源电路，例如绝缘型、或非绝缘型、或无线功率传输装置，但本发明并不仅限于此。
此外，该功率转换器可以包括生成一个或多个中间电压的多级电源电路，但本发明并不仅限于此。
实施例的第一方面
本发明实施例提供一种控制功率转换器的装置。
图3是示出了本发明实施例的功率转换器300和用于控制功率转换器300的装置310的示意图。
如图3所示，该功率转换器300用于将输入电压(Vin，例如直流电压)转换为输出电压(Vout，例如直流电压)。该功率转换器300可以包括开关元件，例如IGFET(绝缘栅场效应晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)，等等，但本发明并不仅限于此。
如图3所示，该装置310包括：激活端子311，该激活端子用于基于该输入电压(Vin)获得第一电压(V1)；控制端子312，该控制端子用于基于该输出电压Vout)获得第二电压(V2)；以及数字控制器313，该数字控制器用于基于该第一电压和/或该第二电压获得驱动功率。
在本发明实施例中，该数字控制器313被配置为在该功率转换器300停止(或终止)时至少基于该第一电压获得该驱动功率。因此，即使在该功率转换器300停止时，也能够为该数字控制器313提供足够的驱动功率。
在一个实施例中，该数字控制器313还用于在该功率转换器300启动(或激活、或开启)时至少基于该第一电压获得该驱动功率，和/或，该数字控制器313还用于在该功率转换器300运行(处于工作状态或稳定运行状态)时至少基于该第二电压获得该驱动功率。
如图3所示，该装置310还可以包括启动电路314，该启动电路314被配置为由该数字控制器313进行控制。该数字控制器313可以对该功率转换器300进行序列控制。
例如，该功率转换器的序列控制可以包括至少如下之一：启动和运行的切换、运行和停止的切换、启动和停止的切换。
在一个实施例中，该启动电路314还用于将该第一电压转换为控制电压，并且在该控制电压低于或等于预设的电压时，该控制电压作为该驱动功率被提供给该数字控制器。
例如，在启动阶段，该控制电压从零启动并且该启动电路314必须运行以向该控制器提供功率。此外，在停止阶段，当该控制电压低于或等于预设电压时，该启动电路314可以作为备用电源向该控制器提供功率。
例如，该第一电压可以被降低10％或以上以生成该控制电压(高于或等于该数字控制器的最小工作电压)，和/或，该控制电压可以等于该第二电压。
应该理解的是，在图3中示出的部件或元件仅作为示例。不过，本发明并不仅限于此。例如，这些部件或元件的连接或位置可以进行调节，和/或，一些部件或元件可以省略。此外，可以增加在图3中未示出的部件或元件，而在图3中示出但并未解释的部件或元件，可以参考相关技术。
图4是示出了本发明实施例的用于控制功率转换器300的装置310的另一个示意图。为了简单和清楚起见，图4中省略了一些部件或元件(例如该功率转换器300)。
如图4所示，例如，输入电压(Vin)可以来自整流电路401，并且可以在该激活端子311(在图4中用ST表示)处被转换为该第一电压(V1)；输出电压(Vout)可以来自变压器的辅助绕组(N3)，并且可以在该控制端子312(在图4中用VCC表示)处被转换为该第二电压(V2)。
如图4所示，该装置310可以包括高压电路(HV)402和低压电路(LV)403(数字控制器)。该高压电路402可以从VCC获得驱动功率，并且该低压电路403可从该高压电路402获得驱动功率(例如3.3V)。
如图4所示，该装置310还可以包括开关元件404，该开关元件404被配置为在该开关元件404导通(ON)时将该激活端子311(ST)的该第一电压提供给该控制端子312(VCC)。
在一个实施例中，该开关元件404被配置为在该功率转换器300停止时根据来自该低压电路403(该数字控制器)或该高压电路402(另一个控制器)的指令而导通(ON)。该开关元件404还被配置为在该功率转换器运行时根据来自该数字控制器或其它控制器的指令而关闭(OFF)。
如图4所示，可以配置有电容器405和二极管406，并且可将其连接到该控制端子312。应该理解的是，在图4中示出的部件或元件仅作为示例。不过，本发明并不仅限于此。例如，这些部件或元件的连接或位置可以进行调节，和/或，一些部件或元件可以省略。此外，可以增加在图4中未示出的部件或元件，而在图4中示出但并未解释的部件或元件，可以参考相关技术。
例如，在该功率转换器300启动的启动阶段，将该输入电压供应给(或者提供给)该功率转换器300，并且将V1供应给ST。该启动电路314将V1转换为控制电压(例如，等于V2)，而该开关元件404导通(ON)且该电容器405被充电。当该电容器405的电压达到该控制电压时，该数字控制器313获得该驱动功率并且被激活。由于该功率转换器300运行，所以该输出电压升高。
在该功率转换器300运行的运行阶段，该输出电压达到预设电压且V2被供应给VCC；该启动电路314停止且该开关元件404关闭(OFF)；该数字控制器313基于V2获得该驱动功率。
在该功率转换器300停止的停止阶段，例如接收到来自外部装置的指令或者检测到异常情况，将V1供应给ST；该启动电路314被激活并将V1转换为控制电压(例如，等于V2)，而该开关元件404导通(ON)且该数字控制器313从该控制电压获得该驱动功率，这样该数字控制器313能够在较长的时间被保持在运行状态。该装置310可以在停止之前在HV生成信号，作为将自身保持在停止状态的内部触发。
图5是示出了当开功率转换器300停止时的图4中的某些部件或元件的某些信号实例的示意图。如图5所示，由于该输出电压降低，所以首先Vcc(该控制端子VCC的电压)被降低，然后，由于提供了该第一电压，Vcc被保持在一个水平，之后，由于停止供给该第一电压，所以Vcc降到零。在一个实施例中，当低于该预设电压的该控制端子VCC的电压被检测到时，ST的电流开始流动。
因此，HV的低输出信号的持续时间(T2)相对较长，诸如数据损坏之类的某些问题不会出现，并且即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
在一个实施例中，当该功率转换器300由该装置310停止时，该数字控制器313可以被切换到低功耗模式。与稳定运行相比，降低该数字控制器313的电流消耗成为可能。
图6是示出了当开功率转换器300停止时的图4中的某些部件或元件的某些信号实例的另一个示意图。如图6所示，由于该输出电压降低，所以首先Vcc(该控制端子VCC的电压)被降低，然后，由于提供了该第一电压，Vcc被保持在一个水平，之后，由于停止供给该第一电压，所以Vcc降到零。在一个实施例中，当停止之前的HV中的信号被检测到时，ST的电流开始流动。
因此，HV的低输出信号的持续时间(T3)相对较长，诸如数据损坏之类的某些问题不会出现，并且即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
如图6所示，由于该低压电路被切换到低功耗模式，例如CPU被终止或时钟频率被降低，该低压电路中的电流可以被逐渐降低。
在一个实施例中，提供一种控制功率转换器300的装置。该装置310包括：数字控制器313，该数字控制器用于获得驱动功率，以对该功率转换器300进行控制；以及启动电路314，该启动电路用于根据来自该数字控制器313的指令生成控制电压；该数字控制器313用于在该功率转换器停止时基于该控制电压而获得该驱动功率。
在一个实施例中，当小于或等于预设电压的该控制电压被检测到时，该控制电压作为该驱动功率被提供给该数字控制器313。
在一个实施例中，当内部触发信号被生成以使该数字控制器313处于停止阶段时，该控制电压作为该驱动功率被提供给该数字控制器313。
在一个实施例中，该启动电路314还可以包括开关元件，该开关元件用于在该开关元件导通(ON)时提供该控制电压。
应该理解的是，以上实例或实施例仅仅是示例性的，而并不旨在对本发明实施例进行限制。本领域中的技术人员应该理解，在本发明实施例的范围之内，还存在多种其它的实施例或实例。
从上述实施例中可以理解，该数字控制器用于在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。因此，即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
实施例的第二方面
本发明实施例提供一种控制功率转换器的方法。由于在实施例的第一方面已对相应的装置310和功率转换器300进行了说明，与实施例的第一方面相同的内容不再进行描述。
图7是示出了本发明实施例的控制功率转换器的方法示意图。如图7所示，该方法700包括：
步骤701：激活端子基于该输入电压获得第一电压；
步骤702：控制端子基于该输出电压获得第二电压；以及
步骤703：数字控制器基于该第一电压和/或该第二电压获得驱动功率；在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。
在一个实施例中，在该功率转换器启动时至少基于该第一电压获得该驱动功率，和/或，在该功率转换器运行时至少基于该第二电压获得该驱动功率。
在一个实施例中，该第一电压被转换为控制电压，并且在该控制电压低于或等于预设的电压时，该控制电压作为该驱动功率被提供给该数字控制器。例如，该第一电压被降低10％或以上以生成该控制电压，和/或，该控制电压等于该第二电压。
在一个实施例中，在开关元件导通(ON)时，该开关元件将该激活端子的该第一电压提供给该控制端子。例如，该开关元件被配置为在该功率转换器停止时根据来自该数字控制器或其它控制器的指令而导通；该开关元件被配置为在该功率转换器运行时根据来自该数字控制器或其它控制器的指令而关闭。
应该理解的是，图7仅仅是本发明的一个实例，但本发明并不仅限于此。例如，这些步骤的执行顺序可以进行调节，和/或，某些步骤可以省略。此外，可以增加在图7中未示出的一个或多个步骤。
从上述实施例中可以理解，该数字控制器用于在该功率转换器停止时至少基于该第一电压获得该驱动功率。因此，即使在该功率转换器停止时，也能够为该数字控制器提供足够的驱动功率。
此外，尽管本领域中的技术人员可能做出很大的努力，并且在可用的时间、目前的技术和经济方面的考虑的驱使下有多种设计方面的选择，但他们在本文中所公开的理念和原理的指导下，能够容易地通过极少的实验生成这些软件指令和程序以及集成电路(IC)。
总之，本发明的各种实施例可在软件或专用电路、硬件、逻辑或它们的任意组合中实施。在一些方面可以在硬件中实施，而另一些方面可以在可由控制器、微处理器或其它计算设备执行的固件或软件中实施。
虽然通过框图、流程图或使用其它形象化表示方式对本发明的实施例进行了图示和描述，但应该理解本文中所描述的块、装置、系统或方法可以在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或它们的组合中实施，而并不限于这些示例。
此外，虽然以具体顺序对这些操作进行了描述，但这并不应理解为要求以所示出的具体顺序或者先后顺序来执行这些操作或者执行示出的这些所有的操作来达到所希望的结果。在某些情况下，多任务处理和平行处理是有益的。
同样，虽然以上的描述中包含了几种具体实施方式的细节，但不应将这些细节解释为是对本发明的范围的限制，而应解释为是具体实施例的特定特征的描述。在独立的实施例的上下文中所描述的某些特征也可以在单独的实施例中组合起来实施。相反，在单独的实施例的上下文中所描述的各种特征也可在多个实施例中以单独或适当的组合方式实施。
虽然用结构性特征和/或方法论行为特有的语言对本发明进行了描述，但应理解在权利要求书中所限定的本发明不必仅限于上述特定特征或行为。相反，公开以上所描述的这些特定特征和行为作为实施这些权利要求的示例形式。

Claims (8)

1.一种控制功率转换器的装置，所述功率转换器将输入电压转换为输出电压；其中，所述装置包括：
激活端子，所述激活端子用于基于所述输入电压获得第一电压；
控制端子，所述控制端子用于基于所述输出电压获得第二电压；以及
数字控制器，所述数字控制器用于基于所述第一电压和/或所述第二电压获得驱动功率；其中，所述数字控制器在所述功率转换器停止时至少基于所述第一电压获得所述驱动功率；
其中，在所述功率转换器停止且所述数字控制器的控制电压低于或等于预设的电压时，来自所述激活端子的所述第一电压被转换为所述控制电压，作为所述驱动功率被提供给所述数字控制器；
所述第一电压被降低10％或以上以生成所述控制电压，和/或，所述第一电压被转换为等于所述第二电压以生成所述控制电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述数字控制器还用于在所述功率转换器启动时至少基于所述第一电压获得所述驱动功率，和/或，所述数字控制器还用于在所述功率转换器运行时至少基于所述第二电压获得所述驱动功率。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：
开关元件，所述开关元件用于在所述开关元件导通时将所述激活端子的所述第一电压提供给所述控制端子。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述开关元件被配置为在所述功率转换器停止时根据来自所述数字控制器或其它控制器的指令而导通，和/或，所述开关元件被配置为在所述功率转换器运行时根据来自所述数字控制器或其它控制器的指令而关闭。
5.一种控制功率转换器的装置，所述功率转换器将输入电压转换为输出电压；其中，所述装置包括：
数字控制器，所述数字控制器用于获得驱动功率，以对所述功率转换器进行控制；
启动电路，所述启动电路用于根据来自所述数字控制器的指令生成控制电压；其中，所述数字控制器在所述功率转换器停止时基于所述控制电压而获得所述驱动功率；
其中，在所述功率转换器停止且所述数字控制器的控制电压低于或等于预设的电压时，来自激活端子的第一电压被转换为所述控制电压，作为所述驱动功率被提供给所述数字控制器；
所述第一电压被降低10％或以上以生成所述控制电压，和/或，所述第一电压被转换为等于第二电压以生成所述控制电压。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，
当内部触发信号被生成以使所述数字控制器处于停止阶段时，所述控制电压作为所述驱动功率被提供给所述数字控制器。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述启动电路还包括：
开关元件，所述开关元件用于在所述开关元件导通时提供所述控制电压。
8.一种控制功率转换器的方法，所述功率转换器将输入电压转换为输出电压；其中，所述方法包括：
激活端子基于所述输入电压获得第一电压；
控制端子基于所述输出电压获得第二电压；以及
数字控制器基于所述第一电压和/或所述第二电压获得驱动功率；其中，在所述功率转换器停止时至少基于所述第一电压获得所述驱动功率；
其中，在所述功率转换器停止且所述数字控制器的控制电压低于或等于预设的电压时，来自所述激活端子的所述第一电压被转换为所述控制电压，作为所述驱动功率被提供给所述数字控制器；
所述第一电压被降低10％或以上以生成所述控制电压，和/或，所述第一电压被转换为等于所述第二电压以生成所述控制电压。
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