CN110912408B - 用于控制开关型电源的装置、方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于控制开关型电源的装置、方法和系统。用于控制开关型电源的装置包括调节模块、反馈节点和电阻模块。调节模块适于使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率。反馈节点适于接收变压器的次级侧绕组处的电压的指示。电阻模块适于基于时控频率与基于反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置上拉电阻，其中，调节模块适于将振荡频率设置为时控频率或压控频率。

Description

用于控制开关型电源的装置、方法和系统
技术领域
本公开内容涉及用于控制回路增益的电路，并且更具体地涉及用于控制开关型电源的回路增益的电路。
背景技术
在使用开关型电源的隔离式直流至直流(DC-DC)转换器中，初级侧的控制器接收表示次级侧的输出电压的反馈信号。控制器在反馈信号指示输出电压小于期望电压时使用回路增益增加输出电压，并且在反馈信号指示输出电压大于期望电压时使用回路增益减小输出电压。
发明内容
总体上，本公开内容涉及配置有有助于防止启动期间的过冲的自适应回路增益的电路。例如，用于开关型电源的控制器可以基于上拉电阻设置振荡频率。在该示例中，基于时控频率与压控频率之间的比较来选择性地设置上拉电阻。以这种方式，控制器可以使用上拉电阻来确定有助于防止启动期间的过冲的回路增益。
在一个示例中，一种用于控制开关型电源的装置包括：调节模块，其适于使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；反馈节点，其适于接收变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及电阻模块，其适于基于时控频率与压控频率之间的比较选择性地设置反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，压控频率是基于反馈节点处的电压生成的，其中，调节模块适于将振荡频率设置为时控频率或压控频率。
在另一示例中，一种用于控制开关型电源的方法包括：通过处理电路使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；通过处理电路在反馈节点处接收变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及通过处理电路基于时控频率与压控频率之间的比较选择性地设置反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，压控频率是基于反馈节点处的电压生成的，其中，使开关模块选择性地耦接初级侧绕组包括将振荡频率设置为时控频率或压控频率。
在另一示例中，一种用于控制开关型电源的系统包括：电源；开关模块；变压器，其包括至少初级侧绕组和次级侧绕组；调节模块，其适于使开关模块基于振荡频率选择性地耦接初级侧绕组与电源以控制在次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；反馈节点，其适于接收次级侧绕组处的电压的指示；以及电阻模块，其适于基于时控频率与压控频率之间的比较选择性地设置反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，压控频率是基于反馈节点处的电压生成的，其中，调节模块适于将振荡频率设置为时控频率或压控频率。
在附图和以下描述中阐述这些示例和其他示例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，其他特征、目的和优点将是明显的。
附图说明
图1是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的适于选择性地设置上拉电阻的系统的框图。
图2是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的适于选择性地设置上拉电阻的电路的电路图。
图3是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置成两个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。
图4是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置成三个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。
图5是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置成一组多于三个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。
图6是根据本公开内容的一个或更多个技术的选择性地设置上拉电阻的性能的曲线图图示。
图7是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的示例电阻模块的电路图。
图8是根据本公开内容的一个或更多个技术的用于控制开关型电源的方法的流程图。
具体实施方式
在用于开关型电源的一些隔离式直流至直流(DC-DC)转换器中，控制器位于初级侧以感测模拟输入和驱动开关，而回路补偿位于次级侧以调节输出电压。次级补偿的经济有效的实现方式可以包括使用电阻器-电容器(RC)网络和分流调节器。分流调节器的输出经由光耦合器传输至初级控制器作为反馈信号。
在启动阶段期间，由于输出电压小于额定目标电压，分流调节器补偿回路可能失控。因此，输出电压可能具有可能超过指定的最大输出电压的过冲。在一些示例中，本公开内容描述了用于使启动期间的输出过冲最小化的技术。
一些系统可以将控制器布置在次级侧中并且直接感测输出电压。然而，将控制器布置在次级侧上可能增加物料清单(BOM)成本，这是因为使用附加电路来感测初级信号、驱动初级开关并且供应集成电路电压Vcc。
一些系统可以经由变压器绕组来感测次级侧中的输出电压。然而，由于变压器绕组的耦合和交叉调节问题，经由变压器绕组感测输出电压可能是不准确的电压。
一些系统可以修改分流调节器补偿RC网络，例如，添加III型补偿器或分流调节器输出引脚的延迟电路。然而，修改分流调节器补偿RC网络可能会增加回路设计的复杂性并且可能无法在该条件下解决过冲。何时发生输出过冲的示例包括何时在极轻的负载条件下频繁地接通和关断交流(AC)输入。例如，在AC关断阶段期间，输出电压在轻负载时衰减非常缓慢，并且只要Vout仍然能够供应分流调节器操作，分流调节器RC网络就保持深度饱和。同时，AC输入再次接通并且集成电路开始从软启动时控振荡(TCO)切换。反馈回路压控振荡(VCO)仅在由因输出过冲而导致的负误差信号退出深度饱和之后才接替软启动。在该示例中，增加反馈节点(例如，引脚)处的上拉电阻(RPU)可以导致较低的输出电压过冲。
因此，为了使在AC输入在极轻的负载条件下频繁地接通和关断时发生的输出过冲最小化，本文中描述的系统可以在启动期间增加控制回路DC增益。因为控制回路稳定性也依赖回路增益，所以这样的系统可以降低稳定状态下的DC增益。DC增益可以与光耦合器的输入上拉电阻器与输出上拉电阻器之间的电阻比率成比例。因此，本文中描述的系统可以在连接至光耦合器输出端的反馈节点处使用内部上拉电阻并且使用固件以在软启动期间将内部上拉电阻设置成相对大的值并且在稳定状态期间将内部上拉电阻设置成相对小的值，这可以减少过冲并保持回路稳定性。
例如，系统可以在不同的操作条件下适应性地改变反馈节点内部电阻。更具体地，系统可以针对启动将上拉电阻设置成第一电阻值并且可以在启动之后将上拉电阻设置成一个或更多个其他电阻值。以这种方式，系统可以使启动期间的输出过冲最小化。
被配置成适应性地设置上拉电阻的电路可以在不对实现选择性地设置上拉电阻的系统的其他性能参数进行折衷的情况下有助于消除对分流调节器补偿RC网络的复杂微调并且有助于满足所有测试条件下的过冲要求。与省略适应性地设置上拉电阻的系统相比，这种电路的另一优点可以是较低的BOM成本。
图1是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的适于选择性地设置上拉电阻的系统的框图。图1示出了系统100，系统100包括电源102、初级侧绕组106A和次级侧绕组106B(统称为变压器106)、开关模块108、调节模块110、电阻模块112、光耦合器116、上拉电压源117和次级侧模块118。系统100可以包括除所示部件之外的其他部件。
电源102可以被配置成向系统100的一个或更多个其他部件提供电力。例如，电源102可以被配置成向初级侧绕组106A供应输入电力。在一些示例中，电源102可以是功率转换器或功率逆变器的输出。例如，电源102可以包括直流(DC)至DC功率转换器、AC至DC功率转换器、DC至AC功率逆变器等的输出。在一些示例中，电源102可以表示到电力供应网的连接。在一些示例中，由电源102提供的输入功率信号可以是DC输入功率信号。例如，电源102可以被配置成提供～5VDC至～40VDC的范围内的DC输入功率信号。在一些示例中，电源102可以是可以被配置成存储电能的电池。电池的示例可以包括但不限于镍镉电池、铅酸电池、镍-金属氢化物电池、镍-锌电池、银氧化物电池、锂离子电池、锂聚合物电池、任何其他类型的可充电电池或这样的电池的任意组合。
开关模块108可以被配置成选择性地建立将电源102与初级侧绕组106A电连接的通道。开关模块108可以包括一个或更多个开关元件。开关元件的示例可以包括但不限于可控硅整流器(SCR)、场效应晶体管(FET)和双极结型晶体管(BJT)。FET的示例可以包括但不限于结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双栅极MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、任何其他类型的FET或其任意组合。MOSFET的示例可以包括但不限于PMOS、NMOS、DMOS或任何其他类型的MOSFET或其任意组合。BJT的示例可以包括但不限于PNP、NPN、异质结或任何其他类型的BJT或其任意组合。应当理解，开关元件可以是高侧开关或低侧开关。例如，开关模块108可以包括高侧开关元件和低侧开关元件。另外，开关元件可以是电压压控型和/或电流控制型。电流控制型开关元件的示例可以包括但不限于氮化镓(GaN)MOSFET、BJT或其他电流控制型元件。
例如，可以接通(例如，激活)开关模块108的高侧开关元件，使得从电源102输出的电流通过初级侧绕组106A流至参考节点104(例如，电源102的地)。在一些示例中，可以接通(例如，激活)开关模块108的低侧开关元件以将初级侧绕组106A耦接至参考节点104。
光耦合器116可以被配置成使用光在初级侧124与次级侧126之间传输电信号以在反馈节点114处生成次级侧绕组106B处的电压的指示。初级侧124可以与次级侧126电隔离。例如，次级侧模块118的参考节点120可以与电源102的参考节点104不同。虽然图1的示例示出了使用光来在初级侧124与次级侧126之间传输电信号，但是一些示例可以使用其他技术例如但不限于磁通、霍尔效应、磁阻或其他技术来传输电信号。
调节模块110可以被配置成驱动开关模块108以向初级侧绕组106A提供输入电力以在次级侧绕组106B处生成目标电压、电流或功率。例如，调节模块110可以增加振荡频率以增加次级侧绕组106B处的目标电压、电流或功率。调节模块110可以减小振荡频率以减小次级侧绕组106B处的目标电压、电流或功率。如本文中所使用的，振荡频率可以指调节模块110在用于接通开关模块108的信号与用于关断开关模块108的信号之间循环的速率。调节模块110可以将振荡频率设置为时控频率。如本文中所使用的，时控频率可以指预定次序的(递减的)频率列表。调节模块110可以将振荡频率设置为压控频率。如本文中所使用的，压控频率可以指基于反馈节点114处的电压而生成的频率。
在一些示例中，调节模块110可以包括模拟电路。在其他示例中，调节模块110可以包括在包含处理器内核、存储器、输入端和输出端的单个集成电路上的微控制器。例如，调节模块110可以包括一个或更多个处理器，一个或更多个处理器包括一个或更多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或分立的逻辑电路以及这样的部件的任意组合。术语“处理器”或“处理电路”通常可以指单独的或者与其他逻辑电路组合的任何前述逻辑电路或者任何其他等效电路。在一些示例中，调节模块110可以是一个或更多个模拟部件以及一个或更多个数字部件的组合。
次级侧模块118可以被配置成从次级侧绕组106B提供电力并且防止电力被供应至次级侧绕组106B。次级侧模块118可以包括一个或更多个二极管、一个或更多个同步整流器、RC网络、分流调节器和/或其他电力部件。
电阻模块122可以被配置成在调节模块110的不同操作条件下适应性地设置上拉电阻113的电阻。例如，电阻模块122可以针对启动将上拉电阻113设置成第一电阻值并且在启动之后将上拉电阻113设置成一个或更多个其他电阻值。上拉电阻113可以是改变电阻的任何合适的部件，例如但不限于与相应的电阻器并联布置的一系列开关(例如，参见图7)、开关元件、变阻器或另外的上拉电阻。电阻模块122可以包括模拟电路。在一些示例中，电阻模块122可以是包含处理器内核、存储器、输入端和输出端的单个集成电路上的微控制器。例如，电阻模块122可以包括一个或更多个处理器，一个或更多个处理器包括一个或更多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或分立逻辑电路以及这样的部件的任意组合。在一些示例中，电阻模块122可以是一个或更多个模拟部件以及一个或更多个数字部件的组合。
上拉电压源117可以被配置成向上拉电阻113提供经调节的电压。上拉电压源117可以是功率转换器或功率逆变器的输出。例如，上拉电压源117可以是DC至DC功率转换器、AC至DC功率转换器、DC至AC功率逆变器等的输出。
根据本文中描述的一个或更多个技术，调节模块110可以使开关模块108基于振荡频率选择性地耦接变压器106的初级侧绕组106A与电源102以控制在变压器106的次级侧绕组106B处输出的电压、电流或功率。调节模块110在反馈节点114处接收变压器106的次级侧绕组106B处的电压的指示。电阻模块112基于时控频率与压控频率之间的比较选择性地设置反馈节点114与上拉电压源117之间的上拉电阻113。在一些示例中，基于反馈节点114处的电压生成压控频率。在该示例中，使开关模块108选择性地耦接初级侧绕组106A包括将振荡频率设置为时控频率或压控频率。以这种方式，系统100可以使启动期间的输出过冲最小化。
图2是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的适于选择性地设置上拉电阻的电路200的电路图。如所示出的，电路200包括电源202、初级侧绕组206A和次级侧绕组206B(统称为变压器206)、开关模块208、调节模块210、电阻模块212、光耦合器216、上拉电压源217和次级侧模块218，这些可以分别是图1中的电源102、初级侧绕组106A和次级侧绕组106B(统称为变压器106)、开关模块108、调节模块110、电阻模块112、光耦合器116、上拉电压源117和次级侧模块118的示例。电路200可以包括除所示出的部件之外的其他部件。
在图2的示例中，开关模块208包括高侧开关元件230，该高侧开关元件230包括耦接至电源202的正极端子234的第一节点、耦接至变压器206的初级侧绕组206A的第二节点以及控制节点。在该示例中，开关模块208包括低侧开关元件232，该低侧开关元件232包括耦接至变压器206的初级侧绕组206A的第一节点、耦接至电源202的负极端子204的第二节点以及控制节点。如所示出的，高侧开关元件230的控制节点耦接至用于调节模块210的高侧栅极驱动器引脚并且低侧开关元件232的控制节点耦接至用于调节模块210的栅极驱动器引脚。
调节模块210包括开关驱动电路240(本文中也称为脉冲宽度调制模块或简称为“PWM”)、压控振荡器(VCO)242、时控振荡器(TCO)244。VCO 242适于基于反馈节点214处的电压生成压控频率。例如，VCO 242适于基于由光耦合器216输出至反馈节点214的次级侧绕组206B处的电压的指示来生成压控频率。更具体地，例如，VCO 242可以适于在由光耦合器216输出至反馈节点214的次级侧绕组206B处的电压小于阈值时增加压控频率并且在由光耦合器216输出至反馈节点214的次级侧绕组206B处的电压不小于阈值时减小压控频率。
TCO 244可以适于根据一个或更多个预定次序的频率列表生成时控频率。在一些示例中，TCO 244可以适于根据预定次序的递减频率列表来生成时控频率。在一些示例中，TCO 244可以适于根据预定次序的递增频率列表生成时控频率。调节模块210可以将振荡频率设置为压控频率或时控频率。
开关驱动电路240适于基于振荡频率在高侧开关元件230的控制节点处选择性地生成第一控制信号以使高侧开关元件230在高侧开关元件230的第一节点与高侧开关元件230的第二节点之间建立第一通道以将电源202的正极端子234耦接至变压器206的初级侧绕组206A。在该示例中，开关驱动电路240适于基于振荡频率在低侧开关元件232的控制节点处选择性地生成第二控制信号以使低侧开关元件232在低侧开关元件232的第一节点与低侧开关元件232的第二节点之间建立第二通道以将电源202的负极端子204耦接至变压器206的初级侧绕组206A。
例如，在开关信号的第一部分期间，开关驱动电路240可以适于基于振荡频率在高侧开关元件230的控制节点处生成第一控制信号以使高侧开关元件230接通，使得高侧开关元件230在高侧开关元件230的第一节点与高侧开关元件230的第二节点之间建立第一通道以将电源202的正极端子234耦接至变压器206的初级侧绕组206A。在一些示例中，在开关信号的第一部分期间，开关驱动电路240适于基于振荡频率在低侧开关元件232的控制节点处生成第二控制信号以关断低侧开关元件232，从而避免在低侧开关元件232的第一节点与低侧开关元件232的第二节点之间建立第二通道。
在一些示例中，在开关信号的第二部分期间，开关驱动电路240可以适于基于振荡频率在高侧开关元件230的控制节点处生成第一控制信号以使高侧开关元件230关断，使得高侧开关元件230避免在高侧开关元件230的第一节点与高侧开关元件230的第二节点之间建立第一通道。在一些示例中，在开关信号的第二部分期间，开关驱动电路240适于基于振荡频率在低侧开关元件232的控制节点处生成第二控制信号以接通低侧开关元件232，以在低侧开关元件232的第一节点与低侧开关元件232的第二节点之间建立第二通道，以将电源202的负极端子204耦接至变压器206的初级侧绕组206A。
开关驱动电路240可以适于死区时间切换。例如，开关驱动电路240可以适于在开关信号的死区时间部分期间在高侧开关元件230的控制节点处生成第一控制信号以关断高侧开关元件230，使得高侧开关元件230避免在高侧开关元件230的第一节点与高侧开关元件230的第二节点之间建立第一通道。在该示例中，开关驱动电路240可以适于在开关信号的死区时间部分期间在低侧开关元件232的控制节点处生成第二控制信号以关断低侧开关元件232，使得低侧开关元件232避免在低侧开关元件232的第一节点与低侧开关元件232的第二节点之间建立第二通道。
次级侧模块218可以包括开关元件252、开关元件254和同步整流(SR)控制器256(本文中也称为SR集成电路256或简称为“SR IC 256”)。SR控制器256可以对开关元件252和开关元件254进行选择性地切换以允许电流从次级侧绕组206B流至次级侧模块218的输出端以及防止电流从次级侧模块218的输出端流至次级侧绕组206B。SR控制器256可以包括模拟电路。在一些示例中，SR控制器256可以是包含处理器内核、存储器、输入端和输出端的单个集成电路上的微控制器。例如，SR控制器256可以包括一个或更多个处理器，一个或更多个处理器包括一个或更多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他等效的集成或分立逻辑电路以及这样的部件的任意组合。在一些示例中，SR控制器256可以是一个或更多个模拟部件以及一个或更多个数字部件的组合。
图3是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置成两个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。图3的横轴(例如，水平轴)表示时间并且图3的纵轴(例如，竖直轴)表示振荡频率302、上拉电阻113的电阻308和反馈节点114处的电压312。
在图3的示例中，电阻模块112可以适于将上拉电阻113设置成第一电阻值(例如，22千欧姆)，直至压控频率(例如，压控频率307)大于时控频率(例如，第一时控频率304，在本文中也被称为第一TCO曲线304或简称为TCO1 304)。在该示例中，电阻模块112可以适于在压控频率已经大于时控频率之后将上拉电阻设置为小于第一电阻值的第二电阻值(例如，3.25千欧姆)。例如，如时间313处所示，电阻模块112可以在软启动TCO至VCO之后一步将电阻308从软启动电阻值(例如，22千欧姆)改变为稳态电阻值(例如，3.25千欧姆)。使用两个电阻值的副作用是突然的频率减小，该突然的频率减小可能导致由于反馈电压的突然增加而引起的过冲310。
根据本文中描述的一个或更多个技术，调节模块110可以使用按次序的递减频率列表来生成时控频率(例如，TCO1 304)，直至压控频率307大于时控频率。在该示例中，调节模块110可以适于在压控频率307已经大于时控频率之后使用按次序的递增频率列表来生成第二TCO曲线(TCO2)306。
更具体地，例如，调节模块110可以适于将振荡频率302设置为TCO1 304和TCO2306，直至时控振荡模块使用按次序的递增频率列表输出时控频率并且压控频率大于时控频率。例如，调节模块110可以适于在时间313(例如，压控频率307大于TCO1 304)之前将振荡频率302设置为TCO1 304并且在时间313之后将振荡频率302设置为TCO2 306。在这种情况下，调节模块110可以继续将振荡频率302设置为TCO2 306，直至压控频率307大于TCO2306。在该示例中，调节模块110可以适于在时控振荡模块使用按次序的递增频率列表输出时控频率之后以及在压控频率已经大于时控频率之后将振荡频率设置为压控频率。
因此，在一些示例中，当电阻模块112将电阻308从软启动电阻值(例如，22千欧姆)改变为稳态电阻值(例如，3.25千欧姆)时，调节模块110可以使用TCO2 306并且从TCO1 304切换至TCO2 306。在该示例中，TCO2 306扫描(例如，增加)开关频率，直至TCO2 306对应于(例如，等于)VCO频率。在图3的示例中，调节模块110可以在时间314处从将振荡频率设置为第二TCO 306转变为将振荡频率设置为VCO。以这种方式，调节模块110可以有助于防止突然的反馈电压变化影响开关频率并且可以限制输出过冲。
图4是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置为三个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。图4的横轴(例如，水平轴)表示时间并且图4的纵轴(例如，竖直轴)表示振荡频率402、上拉电阻113的电阻408和反馈节点114处的电压412。
在图4的示例中，电阻模块112可以适于将振荡频率402设置为时控频率404，直至压控频率407大于时控频率404，并且适于在压控频率407已经大于时控频率404之后将振荡频率402设置为压控频率407。
在图4的示例中，电阻模块112可以适于将上拉电阻113设置成第一电阻值，直至压控频率407大于时控频率404。在该示例中，电阻模块112可以适于在压控频率407已经大于时控频率404之后将上拉电阻113设置成小于第一电阻值的第二电阻值。
例如，电阻模块112可以被配置成将上拉电阻113设置成初始上拉电阻值以在系统切换至VCO之前使用。例如，电阻模块112可以在系统在时间414处切换至VCO之前将上拉电阻113设置成30千欧姆至2.25千欧姆之间的值。在一些示例中，电阻模块112可以被配置成在时间范围416处将上拉电阻113设置成一个或更多个切换上拉电阻值以在系统切换至VCO期间使用。例如，电阻模块112可以在系统切换至VCO期间将上拉电阻113设置成30千欧姆至2.25千欧姆之间的值。在一些情况下，一个或更多个切换上拉电阻值中的每个电阻值小于初始上拉电阻值。
电阻模块112可以被配置成设置指定系统切换至VCO的持续时间的上拉电阻切换时间。例如，电阻模块112可以将上拉电阻切换时间设置成对应于0至2.097152秒。电阻模块112可以被配置成将上拉电阻113设置成稳态上拉电阻值以在系统在时间418处切换至VCO之后使用。例如，电阻模块112可以在系统切换至VCO之后将上拉电阻113设置成30千欧姆至2.25千欧姆之间的值。在一些情况下，一个或更多个切换上拉电阻值中的每个电阻值大于稳态上拉电阻值。
图5是根据本公开内容的一个或更多个技术的将上拉电阻选择性地设置成一组多于三个电阻值中的所选电阻值的曲线图图示。图5的横轴(例如，水平轴)表示时间并且图5的纵轴(例如，竖直轴)表示振荡频率502、上拉电阻113的电阻508和反馈节点114处的电压512。
在图5的示例中，电阻模块112可以适于将上拉电阻113设置成初始电阻值，直至压控频率507大于时控频率504。在该示例中，电阻模块112可以适于在压控频率507已经大于时控频率504之后将上拉电阻113设置成一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值。在一些示例中，一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值小于初始电阻值。在一些示例中，电阻模块112可以适于针对一组按次序的电阻值中的每个电阻值设置上拉电阻113，并且将上拉电阻设置成一组按次序的电阻值中的相应电阻值达预定时间量(例如，1毫秒)。
例如，如所示出的，在时间514处的TCO至VCO切换之后，电阻模块112可以将上拉电阻113的电阻508以十一步从22千欧姆变为3.25千欧姆。在一些示例中，电阻模块112可以在每1毫秒之后通过电阻模块112的固件来控制电阻508的变化。以这种方式，与针对上拉电阻使用固定电阻值的系统相比，系统100可以将输出电压过冲从5％减少至3％。另外，上拉电阻113的阶梯式电阻变化可以提供2％的余量以满足输出过冲要求。
图6是根据本公开内容的一个或更多个技术的选择性地设置上拉电阻的性能的曲线图图示。图6的横轴(例如，水平轴)表示时间并且图6的纵轴(例如，竖直轴)表示次级侧绕组106B处的输出电压602、由光耦合器116输出至反馈节点114的电压604、反馈节点114处的电压606、从光耦合器116到反馈节点114的电流608、频率610和开关模块108处的栅极驱动电压612。在图6的示例中，与针对上拉电阻113使用静态电阻值的系统相比，系统100可以将输出电压602处的输出过冲从5％减少至3％，这可以针对5％的要求提供2％的余量。
图7是示出根据本公开内容的一个或更多个技术的示例电阻模块712的电路图。电阻模块712可以是图1的电阻模块112的示例。在图7的示例中，电阻模块712包括串联布置的电阻器740A至740N(统称为电阻器740)和旁路开关元件742A至742N(统称为旁路开关元件742)。旁路开关元件742中的每一个可以包括开关元件。
在图7的示例中，旁路开关元件742中的每个旁路开关元件包括耦接至电阻器740中的对应电阻器的第一节点的第一节点、耦接至电阻器740中的对应电阻器的第二节点的第二节点以及控制节点。例如，旁路开关元件742A包括耦接至电阻器740A的第一节点的第一节点、耦接至电阻器740A的第二节点的第二节点以及控制节点。
电阻驱动电路744针对旁路开关元件742中的每个相应的旁路开关元件在相应的旁路开关元件的控制节点处选择性地生成控制信号以使相应的旁路开关元件在相应的旁路开关元件的第一节点与相应的旁路开关元件的第二节点之间建立通道以旁路电阻器740中的相应电阻器，以设置反馈节点714与上拉电压源722之间的上拉电阻。例如，电阻驱动电路744可以在旁路开关元件742A的控制节点处生成控制信号以使开关元件742A在旁路开关元件742A的第一节点与旁路开关元件742A的第二节点之间建立通道以旁路电阻器740A，以设置反馈节点714与上拉电压源722之间的上拉电阻。
图8是根据本公开内容的一个或更多个技术的用于控制开关型电源的方法的流程图。仅出于示例的目的在图1至图7的上下文中描述了图8。在操作中，调节模块110生成时控频率和压控频率(802)。调节模块110将振荡频率设置为时控频率或压控频率(804)。开关模块108基于振荡频率选择性地耦接变压器106的初级侧绕组106A与电源102以控制在变压器106的次级侧绕组106B处输出的电压、电流或功率(806)。电阻模块112在反馈节点114处接收变压器106的次级侧绕组106B处的电压的指示(808)。电阻模块112基于时控频率与压控频率之间的比较选择性地设置反馈节点114与上拉电压源122之间的上拉电阻113(810)。
虽然已经参照说明性实施方式描述了装置，但是该描述不旨在以限制性的意义被解释。说明性实施方式的各种修改和组合以及本发明的其他实施方式在参考该描述后对本领域技术人员将是明显的。因此，所附权利要求书旨在涵盖任何这样的修改或实施方式。
可以在包括计算机可读存储介质的装置或制品中实现本公开内容的技术。本文中使用的术语“处理电路”可以指任何前述结构或适合于处理程序代码和/或数据或以其他方式实现本文中所描述的技术的任何其他结构。系统100的元件可以以以下各种类型的固态电路元件中的任何一种来实现：例如CPU、CPU内核、GPU、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、混合信号集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器、可编程逻辑控制器(PLC)、可编程逻辑器件(PLD)、复杂PLD(CPLD)、片上系统(SoC)、上述任何元件的任何子部分、上述任何元件的互连或分布式组合、或者任何其他集成或分立逻辑电路、或者能够根据任何本文中所公开的示例进行配置的任何其他类型的部件或一个或更多个部件。处理电路还可以包括被布置在混合信号IC中的模拟部件。
系统100可以包括存储器。存储器中的一个或更多个存储器件可以包括任何易失性或非易失性介质例如RAM、ROM、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存等。存储器中的一个或更多个存储器件可以存储计算机可读指令，该计算机可读指令在由处理电路执行时使处理电路实现本文中归于处理电路的技术。
可以用各种形式的软件对元件系统100进行编程。例如，处理电路可以至少部分地实现为或包括一个或更多个可执行应用、应用模块、库、类、方法、对象、例程、子例程、固件和/或嵌入式代码。处理电路可以被配置成接收电压信号、确定开关频率并且传送控制信号。
本公开内容的技术可以在各种各样的计算装置中实现。任何部件、模块或单元已经被描述以用于强调功能方面，但不一定需要由不同硬件单元实现。本文中描述的技术可以以硬件、软件、固件或其任意组合来实现。被描述为模块、单元或部件的任何特征可以一起在集成逻辑器件中实现，或者单独实现为分立的但可互操作的逻辑器件。在一些情况下，各种特征可以被实现为集成电路器件例如集成电路芯片或芯片集。
以下示例可以说明本公开内容的一个或更多个方面。
示例1.一种用于控制开关型电源的装置，所述装置包括：调节模块，其适于使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在所述变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；反馈节点，其适于接收所述变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及电阻模块，其适于基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
示例2.根据示例1所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：将所述上拉电阻设置成第一电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成小于所述第一电阻值的第二电阻值。
示例3.根据示例1至2的任意组合所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：将所述上拉电阻设置成初始电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，其中，所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值小于所述初始电阻值。
示例4.根据示例1至3的任意组合所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：针对所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，将所述上拉电阻设置成所述一组按次序的递减电阻值中的相应电阻值达预定时间量。
示例5.根据示例1至4的任意组合所述的装置，包括：时控振荡模块，其适于使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率。
示例6.根据示例1至5的任意组合所述的装置，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率，并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
示例7.根据示例1至6的任意组合所述的装置，包括时控振荡模块，所述时控振荡模块适于：使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，使用按次序的递增频率列表生成所述时控频率。
示例8.根据示例1至7的任意组合所述的装置，其中，所述调节模块适于：将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率并且所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率之后并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
示例9.根据示例1至8的任意组合所述的装置，包括：光耦合器，其适于在所述反馈节点处生成所述次级侧绕组处的电压的指示；以及压控振荡模块，其适于基于所述次级侧绕组处的电压的指示来生成所述压控频率。
示例10.根据示例1至9的任意组合所述的装置，其中，所述电阻模块包括：串联布置的多个电阻器；多个旁路开关元件，所述多个旁路开关元件中的每个旁路开关元件包括耦接至所述多个电阻器中的对应电阻器的第一节点的第一节点、耦接至所述对应电阻器的第二节点的第二节点以及控制节点；以及电阻驱动电路，所述电阻驱动电路适于针对所述多个旁路开关元件中的每个相应的旁路开关元件选择性地生成在所述相应的旁路开关元件的控制节点处的控制信号，以使所述相应的旁路开关元件在所述相应的旁路开关元件的第一节点与所述相应的旁路开关元件的第二节点之间建立通道以旁路所述对应电阻器，以设置所述反馈节点与所述上拉电压源之间的所述上拉电阻；以及其中，所述开关模块包括：高侧开关元件，所述高侧开关元件包括耦接至所述电源的正极端子的第一节点、耦接至所述变压器的初级侧绕组的第二节点以及控制节点；低侧开关元件，所述低侧开关元件包括耦接至所述变压器的初级侧绕组的第一节点、耦接至所述电源的负极端子的第二节点以及控制节点；以及开关驱动电路，所述开关驱动电路适于：基于所述振荡频率选择性地生成在所述高侧开关元件处的第一控制信号以使所述高侧开关元件在所述高侧开关元件的第一节点与所述高侧开关元件的第二节点之间建立第一通道，以将所述电源的正极端子耦接至所述变压器的初级侧绕组；以及基于所述振荡频率选择性地生成在所述低侧开关元件处的第二控制信号以使所述低侧开关元件在所述低侧开关元件的第一节点与所述低侧开关元件的第二节点之间建立第二通道，以将所述电源的负极端子耦接至所述变压器的初级侧绕组。
示例11.一种用于控制开关型电源的方法，所述方法包括：通过处理电路，使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在所述变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；通过所述处理电路，在反馈节点处接收所述变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及通过所述处理电路，基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，使所述开关模块选择性地耦接所述初级侧绕组包括将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
示例12.根据示例11所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：将所述上拉电阻设置成第一电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成小于所述第一电阻值的第二电阻值。
示例13.根据示例11至12的任意组合所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：将所述上拉电阻设置成初始电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，其中，所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值小于所述初始电阻值。
示例14.根据示例11至13的任意组合所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：针对所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，将所述上拉电阻设置成所述一组按次序的递减电阻值中的相应电阻值达预定时间量。
示例15.根据示例11至14的任意组合所述的方法，包括：通过所述处理电路，使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率。
示例16.根据示例11至15的任意组合所述的方法，包括：通过所述处理电路，将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及通过所述处理电路，在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
示例17.根据示例11至16的任意组合所述的方法，包括：通过所述处理电路，使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及通过所述处理电路，在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，使用按次序的递增频率列表生成所述时控频率。
示例18.根据示例11至17的任意组合所述的方法，其中，使所述开关模块选择性地耦接所述初级侧绕组包括：将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率并且所述压控频率大于所述时控频率；以及在所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率之后并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
示例19.根据示例11至18的任意组合所述的方法，包括：利用光耦合器在所述反馈节点处生成所述次级侧绕组处的电压的指示；以及通过所述处理电路，基于所述次级侧绕组处的电压的指示来生成所述压控频率。
示例20.一种用于控制开关型电源的系统，所述系统包括：电源；开关模块；变压器，其至少包括初级侧绕组和次级侧绕组；调节模块，其适于使所述开关模块基于振荡频率选择性地耦接所述初级侧绕组与所述电源以控制在所述次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；反馈节点，其适于接收所述次级侧绕组处的电压的指示；以及电阻模块，其适于基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
在本公开内容中已经描述了各个方面。这些方面和其他方面在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于控制开关型电源的装置，所述装置包括：
调节模块，其适于使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在所述变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；
反馈节点，其适于接收所述变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及
电阻模块，其适于基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：
将所述上拉电阻设置成第一电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成小于所述第一电阻值的第二电阻值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：
将所述上拉电阻设置成初始电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，其中，所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值小于所述初始电阻值。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，为了选择性地设置所述上拉电阻，所述电阻模块适于：
针对所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，将所述上拉电阻设置成所述一组按次序的递减电阻值中的相应电阻值达预定时间量。
5.根据权利要求1所述的装置，包括：
时控振荡模块，其适于使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率，并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
7.根据权利要求1所述的装置，包括时控振荡模块，所述时控振荡模块适于：
使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，使用按次序的递增频率列表生成所述时控频率。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述调节模块适于：
将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率并且所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率之后并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
9.根据权利要求1所述的装置，包括：
光耦合器，其适于在所述反馈节点处生成所述次级侧绕组处的电压的指示；以及
压控振荡模块，其适于基于所述次级侧绕组处的电压的指示来生成所述压控频率。
10.根据权利要求1所述的装置，
其中，所述电阻模块包括：
串联布置的多个电阻器；
多个旁路开关元件，所述多个旁路开关元件中的每个旁路开关元件包括耦接至所述多个电阻器中的对应电阻器的第一节点的第一节点、耦接至所述对应电阻器的第二节点的第二节点以及控制节点；以及
电阻驱动电路，所述电阻驱动电路适于针对所述多个旁路开关元件中的每个相应的旁路开关元件选择性地生成在所述相应的旁路开关元件的控制节点处的控制信号，以使所述相应的旁路开关元件在所述相应的旁路开关元件的第一节点与所述相应的旁路开关元件的第二节点之间建立通道以旁路所述对应电阻器，以设置所述反馈节点与所述上拉电压源之间的所述上拉电阻；以及
其中，所述开关模块包括：
高侧开关元件，所述高侧开关元件包括耦接至所述电源的正极端子的第一节点、耦接至所述变压器的初级侧绕组的第二节点以及控制节点；
低侧开关元件，所述低侧开关元件包括耦接至所述变压器的初级侧绕组的第一节点、耦接至所述电源的负极端子的第二节点以及控制节点；以及
开关驱动电路，所述开关驱动电路适于：
基于所述振荡频率选择性地生成在所述高侧开关元件处的第一控制信号以使所述高侧开关元件在所述高侧开关元件的第一节点与所述高侧开关元件的第二节点之间建立第一通道，以将所述电源的正极端子耦接至所述变压器的初级侧绕组；以及
基于所述振荡频率选择性地生成在所述低侧开关元件处的第二控制信号以使所述低侧开关元件在所述低侧开关元件的第一节点与所述低侧开关元件的第二节点之间建立第二通道，以将所述电源的负极端子耦接至所述变压器的初级侧绕组。
11.一种用于控制开关型电源的方法，所述方法包括：
通过处理电路，使开关模块基于振荡频率选择性地耦接变压器的初级侧绕组与电源以控制在所述变压器的次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；
通过所述处理电路，在反馈节点处接收所述变压器的次级侧绕组处的电压的指示；以及
通过所述处理电路，基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，使所述开关模块选择性地耦接所述初级侧绕组包括将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：
将所述上拉电阻设置成第一电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成小于所述第一电阻值的第二电阻值。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：
将所述上拉电阻设置成初始电阻值，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述上拉电阻设置成一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，其中，所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值小于所述初始电阻值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，选择性地设置所述上拉电阻包括：
针对所述一组按次序的递减电阻值中的每个电阻值，将所述上拉电阻设置成所述一组按次序的递减电阻值中的相应电阻值达预定时间量。
15.根据权利要求11所述的方法，包括：
通过所述处理电路，使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率。
16.根据权利要求11所述的方法，包括：
通过所述处理电路，将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
通过所述处理电路，在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
17.根据权利要求11所述的方法，包括：
通过所述处理电路，使用按次序的递减频率列表生成所述时控频率，直至所述压控频率大于所述时控频率；以及
通过所述处理电路，在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，使用按次序的递增频率列表生成所述时控频率。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，使所述开关模块选择性地耦接所述初级侧绕组包括：
将所述振荡频率设置为所述时控频率，直至时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率并且所述压控频率大于所述时控频率；以及
在所述时控振荡模块使用所述按次序的递增频率列表输出所述时控频率之后并且在所述压控频率已经大于所述时控频率之后，将所述振荡频率设置为所述压控频率。
19.根据权利要求11所述的方法，包括：
利用光耦合器在所述反馈节点处生成所述次级侧绕组处的电压的指示；以及
通过所述处理电路，基于所述次级侧绕组处的电压的指示来生成所述压控频率。
20.一种用于控制开关型电源的系统，所述系统包括：
电源；
开关模块；
变压器，其至少包括初级侧绕组和次级侧绕组；
调节模块，其适于使所述开关模块基于振荡频率选择性地耦接所述初级侧绕组与所述电源以控制在所述次级侧绕组处输出的电压、电流或功率；
反馈节点，其适于接收所述次级侧绕组处的电压的指示；以及
电阻模块，其适于基于时控频率与基于所述反馈节点处的电压生成的压控频率之间的比较选择性地设置所述反馈节点与上拉电压源之间的上拉电阻，其中，所述调节模块适于将所述振荡频率设置为所述时控频率或所述压控频率。
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