CN111327201B - 具有限制控制装置以控制开关周期或开关频率的变化速率的功率转换器 - Google Patents

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Abstract

一种功率转换器控制器包括控制回路时钟发生器，所述控制回路时钟发生器响应于表示功率转换器的特性的感测信号、响应于输出负载的负载信号以及表示开关频率信号的当前半循环的最大长度的限制信号来生成所述开关频率信号。比较器响应于所述负载信号和负载阈值来生成使能信号。限制控制装置响应于所述使能信号和所述开关频率信号来生成所述限制信号。响应于所述限制信号来控制所述开关频率信号的半循环的变化速率。请求发送器响应于所述开关频率信号来生成请求信号，以控制耦合至所述功率转换器的输入和能量传递元件的开关电路的开关。

Description

具有限制控制装置以控制开关周期或开关频率的变化速率的 功率转换器
技术领域
本发明总体上涉及功率转换器，并且更具体地涉及开关模式功率转换器。
背景技术
电子设备使用电力运行。由于开关模式功率转换器效率高、体积小、重量轻，因此它们通常被用来为现今的许多电子设备供电。常规的壁式插座提供高压交流(ac)电。在开关功率转换器中，通过能量传递元件转换高压ac输入，以提供良好调节的直流(dc)输出。开关模式功率转换器通常通过感测一个或多个输出量并且在闭合回路中控制输出来提供输出调节。在运行中，利用开关以通过改变占空比(通常是开关的导通(ON)时间与总开关周期的比率)、改变开关频率或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目来提供期望的输出。改变占空比可以被称为脉冲宽度调制(PWM)控制，而改变开关频率可以被称为脉冲频率调制(PFM)控制。
一种类型的开关模式功率转换器拓扑是谐振开关模式功率转换器，其利用谐振电感-电容(LC)电路作为功率转换过程的一部分。通常，与非谐振转换器相比，具有PFM控制的谐振开关模式功率转换器可以具有一些优点，诸如以较高的开关频率运行并且具有较低的开关损耗，利用较小的磁性元件(并且因此利用较小的封装)，同时仍然高效率地运行。谐振功率转换器通常不具有带尖锐边沿的波形(例如，具有高di/dt或dv/dt的波形)，并且因此可以改善电磁干扰(EMI)性能，与非谐振转换器相比，这允许使用更小的EMI滤波器。
LLC转换器是一种类型的谐振开关模式功率转换器，其利用两个电感器和一个电容器之间的谐振。LLC转换器由于通过利用功率转换器的能量传递元件的磁化电感和漏电感作为LLC转换器的谐振部件的一部分而节省了成本和尺寸，因此很受欢迎。另外，当LLC转换器以零电压开关以高于谐振的频率运行(即，以大于LLC的谐振频率的开关频率运行)——这可以导致较低的开关损耗——时，LLC转换器可以实现稳定性。
附图说明
参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在所有各个视图中指代相同的部分。
图1A是例示了根据本发明的教导的具有次级控制器的功率转换器的一个实施例的功能块图，该次级控制器具有限制控制装置(limit control)。
图1B是根据本发明的教导的具有限制控制装置的示例次级控制器的功能块图。
图1C是根据本发明的教导的具有还接收事件的限制控制装置的另一示例次级控制器的功能块图。
图2A例示了根据本发明的教导的具有开关频率信号、请求信号、高侧驱动信号和低侧驱动信号的示例波形的时序图。
图2B例示了根据本发明的教导的具有半循环和使能信号的示例波形的时序图。
图2C例示了根据本发明的教导的具有半循环、使能信号和事件信号的示例波形的时序图。
图2D例示了根据本发明的教导的具有半循环和使能信号的另一示例波形的时序图。
图3A例示了根据本发明的教导的图1B的具有限制控制装置的次级控制器的示例功能块图。
图3B例示了根据本发明的教导的图1C的具有限制控制装置的次级控制器的另一示例功能块图。
图3C例示了根据本发明的教导的具有限制控制装置的次级控制器的另一示例功能块图。
图3D例示了根据本发明的教导的具有限制控制装置的次级控制器的另一示例功能块图。
图4例示了根据本发明的教导的例示了限制控制装置的一示例实现的时序图。
图5例示了根据本发明的教导的图3A和图3B的限制控制装置的示例功能块图。
图6A例示了根据本发明的教导的表示图1A和图3A的具有限制控制装置的示例次级控制器的功能的示例流程图。
图6B例示了根据本发明的教导的表示图1B和图3B的具有限制控制装置的示例次级控制器的功能的示例流程图。
在附图的所有若干视图中，对应的附图标记指示对应的部件。技术人员将理解，附图中的元件是为了简化和清楚而例示的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改善对发明的教导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的或必要的常见但容易理解的元件，以便于较不妨碍对本发明的这些各实施方案的查看。
具体实施方式
本文描述了具有限制控制装置以控制开关周期或开关频率的变化速率的谐振开关模式功率转换器的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员将明显的是，不需要采用具体细节来实践发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的材料或方法，以避免模糊本发明。
贯穿本说明书提及“一个实施方案(one embodiment)”、“一实施方案(anembodiment)”、“一个实施例(one example)”或“一实施例(an example)”意味着，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”不一定全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/或子组合进行组合。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部件中。另外，应理解，随此提供的附图用于向本领域普通技术人员进行解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。
谐振转换器，诸如LLC转换器，通常包括谐振回路电路(resonant tank circuit)，该谐振回路电路包括回路电感和回路电容，如例如在LLC电路中发现存在的。谐振转换器可以利用软开关控制来转换输出功率，而没有相关联的高开关损耗、功率开关上的高开关应力以及由快速开关边沿引起的高EMI。
对LLC转换器的功率开关进行软开关还可以使能零电压开关(ZVS)，在零电压开关中，功率开关上的电压在功率开关被接通的瞬间之前或在功率开关被接通的瞬间为零，其可以降低LLC转换器的开关损耗。对于半桥LLC转换器的一个实施例，使用两个功率开关(在半桥开关电路中被称为高侧开关和低侧开关)来控制从功率转换器的输入到功率转换器的输出的能量传递。所述功率开关被控制，使得当一个功率开关导通(ON)时，另一功率开关断开(OFF)，并且通常在稳定状态状况下将两个功率开关控制为导通基本相等量的时间。通常，导通(或闭合)的开关可以传导电流，而断开(或开路)的开关通常不传导电流。在一个实施例中，第一开关导通，而第二开关断开。以非零电流关断第一开关。在第一开关关断之后，第二开关上的电压将朝向零减小。
软开关通常指当第二开关上的电压达到接近零时接通第二开关。使用这种类型的开关防止在开关接通期间因跨开关的端子的电容放电而引起的能量损耗。为了实现ZVS，功率开关被控制，使得存在被称为“停滞时间(dead time)”的时间段，其中两个功率开关在所述功率开关中的一个接通之前都断开。此外，在“停滞时间”时段期间，当两个开关都断开时，所述功率开关中的一个上的电压可以减小至零，并且一旦处于零伏特，此开关就可以以最小的开关损耗接通(实现ZVS)。
换句话说，软开关通常可以指当在LLC转换器的谐振回路电路中存在非零回路电流并且跨高侧开关或低侧开关的端子两电压在最小值处时接通高侧开关或低侧开关。硬开关通常指在如下情况下接通高侧开关或低侧开关：当回路电流基本为零或在相反方向上流动并且跨高侧开关或低侧开关的端子的电压基本上为非零时。当高侧开关和低侧开关进行硬开关时(ZVS是不可能的)，发生开关损耗。在某些状况下，在谐振回路电路中可以存在基本零回路电流，或者在开关关断之前，回路电流已经反向。在一个实施例中，当高侧开关和低侧开关都已经关断足够长的时间段使得不存在回路电流时，回路电流为零。在另一实施例中，在功率转换器的输出处的负载增加可以导致回路电流耗尽。随着负载增加，谐振转换器可以进入“过载状况”并且从谐振回路电路吸取过多能量，并且在开关关断的瞬间剩余的回路电流接近零。
对于半桥LLC转换器的一个实施例，通常在稳定状态状况下将高侧开关和低侧开关控制为导通基本相等量的时间，并且它们的运行可以由其开关周期表征，开关周期是开关频率的倒数。忽略当两个开关都断开时的停滞时间，通常，在稳定状态状况下高侧开关或低侧开关的导通时间基本等于断开时间。这样，开关周期可以由两个半循环组成，所述两个半循环在稳定状态状况下基本相等。在这两个半循环中的一个期间，高侧开关或低侧开关导通。对于随后的半循环，在前一个半循环期间未传导的开关导通，并且先前传导的开关现在断开。
为了使LLC转换器递送更多的功率，增加高侧开关和低侧开关的开关周期(即，降低开关频率)。这样，半循环的时段(因此功率开关的导通时间)也增加。当负载突然增加时，开关周期(并且这样，半循环的时段)的突然增加可以导致从谐振回路电路吸取过多能量并且循环结束回路电流(在半循环结束时)接近零。
如将讨论的，根据本发明的教导的实施例利用限制控制装置来控制开关周期/频率可以多快地变化。该限制控制装置还被用来控制开关周期的半循环可以多快地变化。特别地，根据本发明的教导的限制控制装置的实施例在逐循环的基础上控制半循环增加(并且因此开关周期增加/开关频率减小)的变化速率，并且防止开关周期增加太快，以防止循环结束回路电流下降至零。通过控制半循环/开关周期/开关频率的变化速率，功率转换器可以控制有多少能量被从谐振回路递送到系统输出负载。通过控制从谐振回路递送到系统负载的能量，功率转换器可以避免硬开关或在检测到硬开关时从硬开关恢复。
在一个实施例中，所述限制控制装置被耦合以监视开关周期/频率的半循环的长度。当所述限制控制装置被使能时，所述限制控制装置响应于半循环的先前感测长度而输出表示半循环的最大长度的限制信号TLIM。这样，所述限制控制装置防止下一个半循环的长度超过前一个半循环的长度加上固定量K。在各实施例中，所述限制控制装置可以从表示功率开关的开关频率/周期的开关频率信号FSW或表示由功率转换器递送的功率的感测信号SENSE监视半循环。
所述限制控制装置可以包括循环计数器/计时器，所述循环计数器/计时器接收开关频率信号FSW或感测信号SENSE以确定当前半循环的长度。所述循环计数器/计时器还存储前一个半循环的长度(时段)。经由半循环信号THCn将半循环的长度提供到限制发生器。当所述限制发生器被使能时，所述限制发生器将响应于当前半循环THCn的长度来确定下一个半循环THCn+1的最大长度。或换句话说，所述限制发生器响应于前一个半循环THCn-1的长度来确定当前半循环THCn的最大长度。例如，所述限制发生器防止下一个半循环的长度超过前一个半循环的长度加上固定量K。
在一个实施例中，当在功率转换器的输出处的负载状况可能导致硬开关(或其他过载状况)时，可以使能限制控制装置，硬开关(或其他过载状况)可以从谐振回路电路太快地汲取过多能量。此外，所述限制控制装置可以通过感测到的异常事件来响应和/或被使能。在一个实施例中，所述限制控制装置在采用固定增量控制之前可以通过基于前一个半循环的长度暂时地减小半循环的最大长度来响应于感测到的异常事件。
图1A例示了根据本发明的教导的示例功率转换器100和包括限制控制装置的控制器的功能块图。在所描绘的实施例中，功率转换器100包括初级控制器124和次级控制器125，该初级控制器124和该次级控制器125一起可以被称为功率转换器100的控制器。如所示出的，初级控制器124在功率转换器100的初级侧上并且参考输入回线(return)109，而次级控制器125在功率转换器100的次级侧上并且参考输出回线120。然而，应理解，初级控制器124和次级控制器125可以不彼此隔离，并且次级控制器125中包括的一个或多个元件可以被包括在初级控制器124中，反之亦然。所示出的功率转换器100是谐振功率转换器，其以半桥拓扑耦合，其输出处具有整流器。应理解，根据本发明的教导，可以使用其他功率转换器拓扑(谐振或非谐振，隔离或非隔离)。此外，同步整流器也可以用于输出整流器。
在所描绘的实施例中，功率转换器100被示出为包括：耦合至功率转换器100的输入的开关电路，该开关电路包括开关S1 104和S2106；以及耦合在功率转换器100的输入和输出之间的能量传递元件T1 110。初级控制器124被耦合以生成第一驱动信号GH 129和第二驱动信号GL 130，以分别控制开关S1 104和S2 106的开关。开关S1 104也可以被称为高侧开关，并且开关S2 106可以被称为低侧开关。谐振回路电路181也耦合至开关S1 104和S2106。谐振回路电路181包括回路电感和回路电容。在所描绘的实施例中，谐振回路电路181是LLC电路，使得回路电感包括能量传递元件T1 110的漏电感LLK 114和变压器磁化电感LM115。回路电容包括电容C1 116。漏电感LLK 114和变压器磁化电感LM 115可以是分立部件(分立磁结构)，或可以被组合成具有泄漏元件和磁化元件的单个变压器(单个磁结构)，诸如能量传递元件T1 110。
如所例示的，功率转换器100被耦合以在初级侧上接收输入电压VIN 102，并且在次级测上将输出功率提供到耦合至功率转换器100的输出的负载123。高侧开关S1 104在一端处被耦合以接收输入电压VIN 102，并且在另一端处被耦合至低侧开关S2 106。低侧开关S2106被进一步耦合至输入回线109。高侧开关S1 104和低侧开关S2 106之间的端子可以被称为半桥节点HB 108。在所示出的实施例中，高侧开关S1 104和低侧开关S2 106均被例示为n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)连同它们各自的体二极管。高侧开关S1 104和低压侧开关S2 106由第一驱动信号GH 129和第二驱动信号GL 130控制，使得施加到谐振回路181的输入的电压(即半桥节点HB 108处的电压)基本上是方波。
在所示出的一个实施例中，能量传递元件T1 110包括初级绕组111、第一输出绕组112和第二输出绕组113。应理解，能量传递元件T1 110可以包括比所例示的绕组更多的绕组。这些附加的绕组可以用于输出功率、偏置功率或用于小信号感测等。能量传递元件T1110的绕组上的点表示绕组之间耦合的相同极性的点。如所例示的，初级绕组111与磁化电感LM 115并联耦合，以使得如由点所指示的同相绕组端子连接到电容器C1 116。初级绕组110被耦合至高侧开关S1 104和低侧开关S2 106。第一输出绕组112被耦合至输出整流器D1117，而第二输出绕组113被耦合至输出整流器D2 118。如所示出的，整流器D1 117和D2 118是二极管。然而，在另一实施例中，整流器D1 117和D2 118可以是用作同步整流器的晶体管，并且可以由次级控制器125输出的信号控制。当高侧开关S1 104被接通并且低侧开关S2106被关断时，能量由输出整流器D1 117传递和整流。当高侧开关S1 104被关断并且低侧开关S2 106被接通时，能量由输出整流器D2 118传递和整流。输出电容器CO 119的一端被耦合至整流器D1 117和D2 118以及输出回线120。输出电容器CO 126的另一端被耦合至第一输出绕组112和第二输出绕组113。负载123被耦合在输出电容器CO 119两端。输出可以被提供到负载123，并且可以被提供为输出电压VO 122、输出电流IO 121或二者的组合。
如所描绘的实施例中所示出的，示例功率转换器100具有初级侧和次级侧，在一个实施例中，该初级侧和该次级侧彼此电流隔离。应理解，本公开内容的实施方案也可以与非隔离式功率转换器一起使用。耦合至功率转换器的输入侧的初级侧的控制器通常被称为初级控制器，而耦合至功率转换器的输出侧的次级侧的控制器被称为次级控制器。在一个实施例中，初级控制器124和次级控制器125可以经由通信链路128跨电流隔离进行通信，并且可以使用电感耦合器，诸如变压器或耦合电感器。初级控制器124和次级控制器125可以在单独的集成电路(IC)管芯上实现，该集成电路管芯可以被共同封装在单个IC封装中或可以被封装在单独的IC封装中。集成电路封装通常包括引线框架，以为IC封装内的一个或多个管芯提供机械支撑。
功率转换器100还包括用于调节输出的电路系统。表示功率转换器100的输出(例如，输出电压VO 122、输出电流IO 121或二者的组合)的反馈信号UFB 126被提供到次级控制器125，并且可以是电压信号或电流信号。次级控制器125被耦合以接收反馈信号UFB 126并且输出请求信号REQ 127。响应于反馈信号UFB 126，次级控制器125确定是否应将能量从功率转换器100的初级侧递送到功率转换器100的次级侧。次级控制器125经由通信链路128将请求信号REQ 127输出到初级控制器124。在一个实施例中，通信链路128维持初级控制器124和次级控制器125之间的电流隔离，并且可以通过使用诸如光耦合器、电容器、磁耦合器或电感耦合器的设备来实现。在一个实施例中，形成通信链路128的电感耦合器可以包括由包括在支撑初级控制器124和次级控制器125的封装中的引线框架形成的导电回路。
请求信号REQ 127可以表示控制高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关的一个或多个命令。请求信号REQ 127可以是脉跳到逻辑高值并且迅速返回到逻辑低值的矩形脉冲波形。在一个实施例中，请求信号REQ 127中的一组M个脉冲可以对应于“突发导通(burston)”命令，并且初级控制器124开始开关高侧开关S1 104或低侧开关S2 106。请求信号REQ127中的单个脉冲可以对应于“开关”命令，并且初级控制器124关断当前在传导的不论高侧开关S1 104或低侧开关S2 106，并且接通当前不在传导的无论哪个开关。此外，请求信号REQ 127中的一组N个脉冲可以对应于“突发断开(burst off)”命令，并且初级控制器124停止开关高侧开关S1 104和低侧开关S2 106二者。初级控制器124可以包括解码器以解码来自请求信号REQ 127的命令。然而，应理解，可以使用其他方案来传输突发导通、突发断开和开关命令。
如所例示的实施例中所示出的，次级控制器125确定高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关频率或开关周期。在一个实施例中，次级控制器125接收感测信号SENSE 131，该感测信号SENSE 131可以表示功率转换器100的多个特性。在一个实施例中，感测信号SENSE 131可以表示输入电压VIN 102，并且可以是电压信号或电流信号。感测信号SENSE131也可以表示感测到的输出功率(POUT)、由能量传递元件T1 110递送的功率(P_T1)、输入功率或由转换器处理的功率，并且可以是电压信号或电流信号。次级控制器125利用反馈信号UFB 126和感测信号SENSE 131来确定请求信号REQ 127的脉冲之间的时间以及开关S1104和开关S2 106的随后导通时间，请求信号REQ 127的脉冲之间的时间与高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关频率或开关周期有关。然而，应理解，感测信号SENSE 131可以是可选的。这样，次级控制器125利用反馈信号UFB 126来确定请求信号REQ 127的脉冲之间的时间以及开关S1 104和开关S2 106的随后导通时间。
如将进一步讨论的，次级控制器125还包括限制控制装置，该限制控制装置在被使能时限制请求信号REQ 127的脉冲之间的时间。换句话说，该限制控制装置可以控制高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关周期/频率可以多快地改变。特别地，该限制控制装置的实施例可以逐循环地控制请求信号REQ 127的请求脉冲之间的时间(即，THCn和THCn+1)增加的速率(并且因此限制高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关周期增加和开关频率降低的速率)。这样，具有限制控制装置的控制器可以防止开关周期过快地增加，以防止循环结束回路电流下降到零或在相反方向上流动。具有限制控制装置的控制器还可以在调节之前的启动期间、在最大功率递送模式下、在提供软启动功能时或在触发限制(减量)事件之后防止开关周期过快地增加。通过控制请求信号REQ 127的请求脉冲之间的时间的改变速率，功率转换器100可以控制从谐振回路118吸取多少能量。如将进一步讨论的，该限制控制装置还可以将开关周期减小一减量值。此外，该限制控制装置可以可选地控制请求信号REQ127的请求脉冲之间的时间(即，THCn和THCn+1)减小的速率，并且因此限制开关周期减小和开关频率增大的速率。最大和最小频率限制可以由该限制控制装置强加，使得高侧开关S1104和低侧开关S2 106的开关频率不超过最大频率fMAX也不小于最小频率fMIN。
图1B例示了根据本发明的教导的一个示例次级控制器125的另一功能块图。应理解，图1B的次级控制器125与图1A的次级控制器125的实施例共享许多相似性，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与上文所描述的类似地耦合和起作用。在图1B的实施例中，次级控制器125包括跨导放大器134、控制回路时钟发生器136、比较器138、限制控制装置137和请求发送器140。跨导放大器134被耦合以接收反馈信号UFB 126和反馈参考REF135。跨导放大器134的输出是负载信号CMP 133。在运行中，跨导放大器134的输出是响应于反馈信号UFB 126与反馈参考REF 135之间的差异的电流。反馈信号UFB 126和反馈参考REF135之间的差异越大，跨导放大器134的输出电流越大。跨导放大器134的输出可以被耦合至补偿电路132，该补偿电路132被示出为在次级控制器125外部。在所示出的实施例中，补偿电路132被耦合至输出回线120，并且包括串联耦合在一起的电阻器和电容器以及与串联耦合的电阻器和电容器并联耦合的电容器。在所描绘的实施例中，补偿电路132为功率转换器100的反馈回路提供回路补偿。此外，补偿电路132可以更改功率转换器100的反馈回路的响应时间。利用补偿电路132，由控制回路时钟发生器136接收的负载信号CMP 133可以是电压信号。在一个实施例中，负载信号CMP 133的较大值对应于较小的输出负载123。换句话说，负载信号CMP 133随着负载123的减小而增大。
在所示出的实施例中，控制回路时钟发生器136接收感测信号SENSE 131和负载信号CMP 133，并且将开关频率信号FSW 141输出到请求发送器140。开关频率信号FSW 141表示初级开关(S1 104和S2 106)的开关频率，并且可以是具有逻辑高部段和逻辑低部段的矩形脉冲波形。控制回路时钟发生器136利用感测信号SENSE 131和负载信号CMP 133来确定逻辑高部段和逻辑低部段的长度。应理解，感测信号SENSE 131可以是可选的，并且控制回路时钟发生器136可以包括压控振荡器(VCO)或其他响应于负载信号CMP 133以确定逻辑高部段和逻辑低部段的长度的方案。
对于LLC转换器，在稳定状态状况期间，逻辑高部段和逻辑低部段大致具有相等的长度。开关频率信号FSW 141的连续的前沿(leading edge)之间的时间或连续的上升沿(rising edge)之间的时间被称为开关周期TSW。或者换句话说，逻辑高部段和逻辑低部段的长度之和是开关频率信号FSW 141的开关周期TSW。开关频率信号FSW 141的开关周期TSW通常也是高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关周期。然而，可能存在被称为“停滞时间”的时间段，其中高侧开关S1 104和低侧开关S2 106在这些开关中的一个导通之前都断开，以允许该开关上的电压减小到零，从而实现ZVS。当利用停滞时间时，高侧开关S1 104和低侧开关S2 106的开关周期基本上是开关频率信号FSW 141的开关周期TSW加上关断高侧开关S1 104之后的停滞时间和关断低侧开关S2 106之后的停滞时间。
开关频率信号FSW 141的每个开关周期TSW包括两个半循环，被示出为半循环THCn和THCn+1。开关频率信号FSW 141在这些半循环中的一个(THCn)期间为逻辑高，并且在另一个半循环(THCn+1)期间为逻辑低。在一个实施例中，当开关频率信号FSW 141为逻辑高时，高侧开关S1 104导通(即，高侧开关S1 104可以传导电流)，而当开关频率信号FSW 141为逻辑低时，低侧开关S2 106导通(即，低侧开关S2 106可以传导电流)。开关周期TSW以及半循环THCn和THCn+1的长度被用来控制递送到负载123的能量的量。在一个实施例中，开关周期TSW越长(即，半循环THCn和THCn+1越长)，由于谐振回路181的增益，越多的能量被递送到功率转换器100的输出和负载123。
在稳定状态状况下，两个半循环，其被示出为半循环THCn和THCn+1，基本相等。然而，在瞬态状况下(例如，变化的负载、输入电压的突然改变等)，两个半循环THCn和THCn+1的长度不相等，从而改变总开关周期TSW，以使功率转换器的输出回到调节。对于增加负载的实施例，两个半循环THCn和THCn+1以及总开关周期TSW将逐渐增加以调节功率转换器100的输出。当限制控制装置137被使能时，限制控制装置137控制允许半循环THCn和THCn+1增加的速率。如将进一步讨论的，控制回路时钟发生器136从限制控制装置137接收限制信号TLIM143。在一个实施例中，限制信号TLIM 143表示当前半循环的最大长度。限制信号TLIM 143可以是在当前半循环的限制/最大长度已经过去时脉跳到逻辑高值的脉冲信号。响应于接收的限制信号TLIM 143中的脉冲，控制回路时钟发生器136通过使开关频率信号FSW 141从逻辑高转变到逻辑低或反之亦然来终止当前半循环。
开关频率信号FSW 141由请求发送器140接收。请求信号REQ 127的频率响应于由开关频率信号FSW 141设置的开关频率或开关周期。在一个实施例中，在开关频率信号FSW141的每一个前沿和后沿处，请求发送器140输出请求信号REQ 127中的一个脉冲，以接通高侧开关S1 104或低侧开关S2 106。在一个实施例中，开关频率FSW 141中的前沿对应于接通高侧开关S1 104和关断低侧开关S2 106，而后沿对应于接通低侧开关S2 106和关断高侧开关S1 104。换句话说，开关频率信号FSW 141的逻辑高值通常对应于高侧开关S1 104的传导时间，而逻辑低通常对应于低侧开关S2 106的传导时间。应理解，在关断高侧开关S1 104与接通低侧开关S2 106之间也可能存在停滞时间，反之亦然。如所示出的，每隔一个前沿或每隔一个后沿之间的时间基本上是开关周期TSW。连续的前沿或连续的后沿之间的时间基本上是半循环THCn或THCn+1的长度。
比较器138被耦合以接收负载信号CMP 133和阈值TH 139。在一个实施例中，阈值TH 139表示对于当最大允许功率递送或回路电流的其他消耗可能发生时功率转换器100的负载阈值。在一个实施例中，在比较器138的非反相输入处接收阈值TH 139，而在反相输入处接收负载信号CMP 133。比较器138的输出是使能信号EN 142。使能信号EN 142可以是具有变化长度的逻辑高部段和逻辑低部段的矩形脉冲波形。在运行中，当负载信号CMP 133下降至指示高负载的阈值TH 139以下时，使能信号EN 142可以为逻辑高，从而使能限制控制装置137的运行。
限制控制装置137可以被耦合以接收使能信号142和开关频率信号FSW 141并且输出限制信号TLIM 143。可选地，限制控制装置137还可以接收感测信号SENSE 131。在运行中，限制控制装置137可以通过监视开关频率信号FSW 141或感测信号SENSE 131来测量并且存储半循环的长度。当被使能时，限制控制装置137响应于前一个半循环THCn-1的测量长度来确定当前半循环THCn的最大长度(即，“限制”)。在一个实施例中，根据本发明的教导，当前半循环THCn的限制或最大长度不超过前一个半循环THCn-1的长度一固定量K。
图1C例示了根据本发明的教导的另一示例次级控制器125的另一个功能块图。应理解，图1C的次级控制器125与图1A和图1B的次级控制器125的实施例共享许多相似性，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与上文所描述的类似地耦合和起作用。在图1C的实施例中，次级控制器125还可以包括事件感测电路144和或(OR)门146。在所描绘的实施例中，事件感测电路144被耦合以响应于检测到的事件而输出事件信号EVT 145。在各实施例中，事件感测电路144可以通过间接方法或直接方法来检测何时在功率转换器中正发生硬开关。
如在所例示的实施例中所示出的，或门146被耦合以接收比较器138的输出和事件信号EVT 145并且输出使能信号EN 142。这样，可以通过负载信号133下降到阈值TH 139以下或通过事件感测电路144检测到事件来使能限制控制装置137。在一个实施例中，事件信号EVT 145还可以可选地由控制回路时钟发生器136和限制控制装置137接收。在一个实施例中，控制回路时钟发生器136可以响应于指示已经感测到事件的事件信号EVT 145，通过使开关频率信号FSW 141从逻辑高转变到逻辑低——或反之亦然——来终止当前半循环。在一个实施例中，限制控制装置145可以可选地以一种或多种方式响应于指示已经感测到启动状况或事件的事件信号EVT 145。例如，限制控制装置145可以输出限制信号TLIM 143中的脉冲以终止当前半循环。在另一实施例中，限制控制装置145可以将下一个半循环的最大长度限制为小于当前半循环的长度的值，这导致开关频率的增加。此减量值可以是固定的或可变的。在一个实施例中，事件感测144可以监视整流器D1 117和D2 118的传导以确定何时应使能限制控制装置142。可以通过监视第一输出绕组112和第二输出绕组113的电压或电流来实现感测整流器D1 117和D2 118的传导。在一个实施例中，事件感测144可以通过感测整流器D1 117和D2 118多快开始传导或感测整流器D1117和D2 118何时停止传导来确定已经检测到事件。
图2A是例示了开关频率信号FSW 241、请求信号REQ 227、第一驱动信号GH 229和第二驱动信号GL 230的示例波形的时序图200。应理解，图2A的开关频率信号FSW 241、请求信号REQ 227、第一驱动信号GH 229和第二驱动信号GL 230可以是如先前的实施例中所描述的开关频率信号FSW 141、请求信号REQ 127、第一驱动信号GH 129和第二驱动信号GL130的实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。如在图2A的实施例中所示出的，开关频率信号FSW 241是具有变化长度的逻辑高部段和逻辑低部段的矩形脉冲波形。开关周期TSW 247被示出为开关频率信号FSW241的前沿之间的时间，但是应理解，开关周期TSW 247也可以被定义为后沿之间的时间。开关周期TSW 247基本上是开关频率的倒数。如所示出的，开关周期TSW 247可以包括两个半循环，其中一个半循环THCn 248对应于开关周期TSW 247的逻辑高部段，并且另一个半循环THCn+1对应于开关周期TSW 247的逻辑低部段。在稳定状态状况下，半循环THCn 248的长度基本等于半循环THCn+1的长度。在瞬态状况期间，所述半循环可以随时间增加或减少。当限制控制装置被使能时，下一个半循环THCn+1的最大长度被限制到前一个半循环THCn 248的长度加上固定值K。此外，在某些情况下，半循环THCn+1可以被限制到前一个半循环THCn的长度减去减量值Z。
请求信号REQ 227可以是在开关频率信号FSW 241的每一个前沿和后沿处具有逻辑高值的矩形脉冲波形。然后，请求信号REQ 227被发送到初级控制器以分别经由第一驱动信号GH 229和第二驱动信号GL230控制高侧开关S1和低侧开关S2的开关。在一个实施例中，开关频率信号FSW 241的逻辑高部段对应于传导的高侧开关S1和逻辑高的第一驱动信号GH229，并且逻辑低部段对应于传导的低侧开关和逻辑高的第二驱动信号GL 230。对于开关频率信号FSW 241的每一个前沿，请求信号REQ 227脉跳到逻辑高值。在第一驱动信号GH 229转变到逻辑高值以接通高侧开关S1之前，第二驱动信号GL230转变到逻辑低值以关断低侧开关S2。
如所示出的，请求信号REQ 227的脉冲与第二驱动信号GL 230的逻辑低转变或在下一个半循环中第一驱动信号GH 229的逻辑低转变之间存在传播延迟，该传播延迟表示从次级控制器传输到初级控制器的时间以及二者内的各电路的延迟。此外，图2A还例示了在关断低侧开关S2(即，GL 230的后沿)与接通高侧开关S1(即，GH 229的前沿)之间的停滞时间，反之亦然。在第二驱动信号转变到逻辑高值以接通低侧开关S2之前，第一驱动信号GH229转变到逻辑低值以关断高侧开关S1。类似地，在第一驱动信号转变到逻辑高值以接通高侧开关S1之前，第二驱动信号GL 230转变到逻辑低值以关断低侧开关S2。如上文所提及的，如果存在非零回路电流，则可能发生ZVS。
图2B是例示了半循环THC 248的长度以及它可以如何响应于使能信号EN 242的时序图201。应理解，图2B的半循环THC 248和使能信号EN 242可以是如先前的实施例中所描述的半循环THC和使能信号EN的示例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。如图2B中所示出的，半循环THC 248的长度被控制为大于或等于最小半循环THC_MIN 249，其与功率转换器的最大开关频率FMAX有关。此外，半循环THC 248的长度被控制为小于或等于最大半循环THC_MAX 250，其与功率转换器的最小开关频率FMIN有关。在一个实施例中，功率转换器在以最小开关频率FMIN运行时在递送最多的能量到其输出，并且在以最大开关频率FMAX运行时在递送最少的能量到其输出。
当未使能信号EN 242有效(即，逻辑低)时，半循环THC 248的长度可以响应于感测信号和/或反馈信号而变化，同时另外由控制回路时钟发生器在FMIN和FMAX的频率极限内确定。这样，半循环THC 248在图2B中被示出为随意弯弯曲曲的线。然而，当使能信号EN 242有效(即，逻辑高)时，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1，如所示出的。换句话说，下一个半循环的最大长度被限制到前一个半循环的长度与固定值K之和。图2B还例示了虚线274和实线275。对于虚线274，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1，其中半循环THC 248的初始值基本等于在使能信号EN 242的前沿处半循环THC 248的值。对于实线275，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1，其中半循环THC 248的初始值基本等于在使能信号EN 242的前沿处半循环THC 248的值减去减量值Z。尽管示出了固定值K和线性斜率m1，但是应理解，可以使用非线性斜率来控制半循环THC 248的增加。在一个实施例中，系统可以被配置用于快速攻击(Z)，以允许对事件进行快速响应。同样地，在一个实施例中，系统可以被配置用于慢速衰减(K和斜率m1)，以允许限制控制装置平缓地协调(blend)，并且将控制交还给主控制回路。
图2C是例示了半循环THC 248的长度以及它可以如何响应于使能信号EN 242和事件信号EVT 245的时序图203。应理解，图2C的半循环THC 248、使能信号EN 242和事件信号EVT 245可以是如先前的实施例中所描述的半循环THC、使能信号EN以及事件信号EVT的实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与上文所描述的类似地被耦合和起作用。如图2C中所示出的，半循环THC 248的长度被控制为大于或等于最小半循环THC_MIN249，其与功率转换器的最大开关频率FMAX有关。此外，半循环THC 248的长度被控制为小于或等于最大半循环THC_MAX 250，其与功率转换器的最小开关频率FMIN有关。
当未使使能信号EN 242有效(即，逻辑低)时，半循环THC 248的长度可以响应于感测信号和/或反馈信号而变化，同时另外由控制回路时钟发生器在FMIN和FMAX的频率极限内确定。这样，半循环THC 248在图2C中被示出为随意弯弯曲曲的线。然而，当使使能信号EN242有效(即，在一个实施例中，逻辑高)时，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1。换句话说，下一个半循环的最大长度被限制到前一个半循环的长度与固定值K之和。
事件信号EVT 245是脉冲信号，并且在一个实施例中，当启动电源时或当已经检测到事件时，事件信号EVT 245脉跳至逻辑高值。对于事件信号EVT 245中的每一个脉冲，半循环THC 248的最大长度被减小。换句话说，半循环THC 248的最大长度基本等于在事件信号EVT 245的脉冲处半循环THC 248的值减去减量值Z。
图2C还例示了虚线274和实线275。对于虚线274，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1，其中半循环THC 248的初始值基本等于在使能信号EN 242的前沿处半循环THC 248的值。对于实线275，半循环THC 248的长度的增加被控制到斜率m1，其中半循环THC248的初始值基本等于在使能信号EN 242的前沿处半循环THC 248的值减去减量值Z。尽管示出了固定值K和线性斜率m1，但是应理解，可以使用非线性斜率来控制半循环THC 248的增加。在一个实施例中，半循环THC 248的减小可以允许控制器对检测到的事件和/或限制控制装置的使能做出快速响应。半循环THC 248的长度的受控增加可以允许限制控制装置平缓地增加功率递送，并且将控制交还给控制回路时钟发生器，而没有间断。
图2D是例示了半循环THC 248的长度以及它可以如何响应于使能信号EN 242的时序图205。应理解，图2D的半循环THC 248和使能信号EN 242可以是如先前的实施例中所描述的半循环THC和使能信号EN的实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。此外，应理解，图2D类似于图2B中所示出的实施例，其中，至少一个区别是半循环THC 248的最大长度的增加是逐步增加的。如在图2D中所示出的，半循环THC 248的最大长度的步以为固定值K的步长增加。如所描绘的实施例中所示出的，步增的有效斜率基本上是斜率m1。尽管示出了固定值K和线性斜率m1，但应理解，可以使用非线性斜率来控制半循环THC 248的增加。
图3A例示了具有限制控制装置337的次级控制器325的一个实施例。应理解，图3A的次级控制器325可以是图1A和图1B的次级控制器125的另一实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。在图3A的实施例中，次级控制器325包括跨导放大器334、控制回路时钟发生器336、比较器338、限制控制装置337和请求发送器340。跨导放大器334被耦合以接收反馈信号UFB 326和反馈参考REF 335并且输出负载信号CMP 333。跨导放大器334的输出可以被耦合至补偿电路332，该补偿电路332可以为功率转换器的反馈回路提供回路补偿。在一个实施例中，负载信号CMP 333的较大值对应于较小的负载。换句话说，负载信号CMP 333随着负载减小而增加。
如图3A中所示出的，控制回路时钟发生器336可以包括参考发生器351、比较器352和353、或门354和355、锁存器356、与(AND)门379和或非(NOR)门380。参考发生器351可以被耦合以接收负载信号CMP 333并且分别生成用于比较器352和353的第一参考390和第二参考391。第一参考390可以基本上跟随负载信号CMP 333的值。第二参考391可以是第一参考390的互补版本，由此相对于一共模值，第一参考390在该相同的共模值以上的大小与第二参考391相等并且相反。因此，创建了两个参考，一个基本上跟随负载信号CMP 333，并且另一个具有如上文所描述的互补参考。两个参考可以相对于负载在相反的方向上移动。第一参考390的值通常可以随着负载增加而减小。因此，第二参考391(互补参考)的值通常可以相对于增加的负载增加。
比较器353可以被耦合以在其反相输入处从参考发生器351接收第二参考391，并且在其非反相输入处接收感测信号SENSE 331。比较器352被耦合以在其非反相输入处从参考发生器351接收第一参考390，并且在其反相输入处接收感测信号SENSE 331。
与门379可以被耦合以接收来自限制控制装置337的限制信号TLIM 343和开关频率信号FSW 341。或门354可以被耦合以接收比较器353的输出和与门379的输出。或非门380可以被耦合以接收反相的来自限制控制装置337的限制信号TLIM 343——如由或非门380的输入中的一个处的圆圈所示出的——以及开关频率信号FSW 341。或门355可以被耦合以接收比较器353的输出和或非门380的输出。锁存器356可以接收或门354和355的输出。在所示出的实施例中，锁存器356在其置位S输入处接收或门355的输出并且在其复位R输入处接收或门354的输出。锁存器356的输出可以是开关频率信号FSW 341。在所示出的实施例的运行中，当感测信号SENSE 331大于由参考发生器351提供的参考时，或者当使限制信号TLIM343有效同时开关频率FSW 341为逻辑低(即，已经达到由限制控制装置337确定的半循环限制)时，锁存器356被置位，并且开关频率信号FSW 341转变到逻辑高值。当感测信号SENSE331下降到由参考发生器351提供的参考以下时，或者当使限制信号TLIM 343有效同时开关频率信号FSW为逻辑高(即，已经达到由限制控制装置337确定的半循环限制)时，锁存器356被复位，并且开关频率信号FSW 341转变到逻辑低值。通过响应于负载信号CMP 333改变由参考发生器351输出的参考390、391的值，控制回路时钟发生器356控制高侧开关和低侧开关的开关频率和开关周期以及递送到功率转换器的输出的能量的量。
开关频率信号FSW 341的每个开关周期TSW包括两个半循环，被示出为半循环THCn和THCn+1。开关频率信号FSW 341在这些半循环中的一个(即，THCn)期间可以为逻辑高，并且在另一个半循环(即，THCn+1)期间可以为逻辑低。开关周期TSW以及半循环THCn和THCn+1的长度被用来控制递送到负载的能量的量。开关周期TSW越长(即，半循环THCn和THCn+1越长)，则越多的能量被递送到功率转换器的输出和负载。在稳定状态状况下，两个半循环THCn和THCn+1通常基本相等。然而，在瞬态状况下，两个半循环THCn和THCn+1的长度可以变化，这因此改变总开关周期TSW，以使功率转换器的输出回到调节。
当经由使能信号EN 342使能限制控制装置337时，限制控制装置337控制半循环THCn和THCn+1可以改变的速率。特别地，限制控制装置337控制半循环THCn和THCn+1可以增加的速率。控制回路时钟发生器336接收表示当前半循环的最大长度的限制信号TLIM 343。限制信号TLIM 343可以是当当前半循环的限制/最大长度已经过去时可以脉跳至逻辑高值的脉冲信号。根据本发明的教导，响应于限制信号TLIM 343中的接收到的脉冲，控制回路时钟发生器336经由或门354和355、锁存器356、与门379和或非门380终止当前半循环。对于所示出的实施例，如果在开关频率信号FSW 341为逻辑高的同时在限制信号TLIM 343中出现脉冲，则锁存器356被复位，并且开关频率信号FSW 341转变到逻辑低值并且当前半循环被终止。如果在开关频率信号FSW 341为逻辑低的同时在限制信号TLIM 343中出现脉冲，则锁存器356被置位，并且开关频率信号FSW 341转变到逻辑高值并且当前半循环被终止。限制控制装置337可以将半循环THCn和THCn+1的长度控制为大于或等于最小半循环THC_MIN(如图2B中所示出的)，其与功率转换器的最大开关频率FMAX有关。此外，限制控制装置337将半循环THCn和THCn+1的长度控制为小于或等于最大半循环THC_MAX(如图2B中所示出的)，其与功率转换器的最小开关频率FMIN有关。
如所描绘的实施例中所示出的，开关频率信号FSW 341由请求发送器340接收。请求信号REQ 327的频率响应于由开关频率信号FSW 341设置的开关频率/周期。在一个实施例中，开关频率FSW 341中的前沿对应于接通高侧开关S1，而开关频率FSW 341中的后沿对应于接通低侧开关S2。
比较器338可以被耦合以接收负载信号CMP 333和阈值TH 339。在一个实施例中，阈值TH 339表示在最大功率递送(其中可能发生回路电流的耗尽)下功率转换器的负载阈值。如所示出的，在比较器338的非反相输入处接收阈值TH 339，在比较器338的反相输入处接收负载信号CMP 333，并且比较器338的输出是使能信号EN 342。在所示出的实施例的运行中，使能信号EN 342在负载信号CMP 333下降至阈值TH 339以下时为逻辑高，并且被耦合以使能限制控制装置337的运行。
限制控制装置337可以包括循环计数器/计时器358和限制发生器357。在所示出的实施例中，循环计数器/计时器358是被耦合以接收开关频率信号FSW 341的计时器并且输出半循环的测量长度或计数。如所示出的，循环计数器/计时器358输出前一个半循环THCn348的存储的测量长度以及当前半循环的运行(或瞬时)长度RUN_THCn+1 369。在实施例的运行中，循环计数器/计时器358利用开关频率信号FSW 341来测量和存储开关频率信号FSW341的半循环的长度。在一个实施例中，循环计数器/计时器358是输出前一个半循环THCn348的测量计数值和当前半循环的运行计数值RUN_THCn+1 369的计时器。可选地，循环计数器/计时器358被耦合以接收感测信号SENSE 331，并且利用该感测信号间接地确定开关频率信号FSW 341的半循环的长度。
限制发生器357可以被耦合以接收测量的半循环THC 348和使能信号EN 342，并且输出限制信号TLIM 343。在一个实施例中，限制发生器357接收前一个半循环的测量值和当前半循环的运行值。当被使能时，限制发生器357响应于前一个半循环THCn的测量长度来确定当前半循环THCn+1的最大长度(即，“限制”)。在一个实施例中，当前半循环THCn+1的限制/最大长度不超过前一个半循环THCn的长度一固定量K。在一个实施例中，限制信号TLIM 343是在已经达到计算出的当前半循环的最大限制时脉跳到逻辑高值的脉冲波形。
图3B例示了根据本发明的教导的另一示例次级控制器325。应理解，图3B的次级控制器325可以是图1A和图1C的次级控制器125的另一实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。应理解，图3B的次级控制器325与图3A中所示出的次级控制器325共享相似性。至少一个区别是在图3B的次级控制器325中添加了事件感测电路344和或门346。如所描绘的实施例中所示出的，事件感测电路344被耦合以响应于检测到的事件(通常是异常事件)而输出事件信号EVT 345。例如，事件感测电路344可以根据间接方法或直接方法检测何时输出电容器CO需要快速充电，诸如启动状况，或者何时在功率转换器中发生硬开关。
或门346被耦合以接收比较器338的输出和事件信号EVT 345并且输出使能信号EN342。这样，可以通过负载信号333下降至阈值TH 339以下或通过事件感测电路344检测到异常事件来使能限制控制装置337。如所示出的，事件信号EVT 345也可以可选地由控制回路时钟发生器336和限制控制装置337的限制发生器357接收。在所示出的实施例中，控制回路时钟发生器336在或门354和355处接收一个或多个事件信号EVT 345。在运行中，控制回路时钟发生器336可以响应于指示已经感测到事件的一个或多个事件信号EVT 345，通过经由或门354或355置位或复位锁存器356以使开关频率信号FSW 341的值转变来终止当前半循环。限制控制装置337可以可选地以一种或多种方式响应于指示已经感测到事件的事件信号EVT 345。例如，限制控制装置337可以在限制信号TLIM 343中输出脉冲来终止当前半循环。在另一实施例中，限制控制装置337可以将下一个半循环或下一个序列的半循环的最大长度限制为比当前半循环的长度小一减量值Z。此减量值Z可以是固定的或可变的。
图3C例示了根据本发明的教导的另一示例次级控制器325。应理解，图3C的次级控制器325可以是图1A和图1C的次级控制器125的另一实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。应理解，图3C的次级控制器325与图3B中所示出的次级控制器325共享相似性。至少一个区别是缺少图3B中所示出的比较器338和或门346。如所描绘的实施例中所示出的，事件感测电路344被耦合以响应于检测到的事件(通常是异常事件)而输出事件信号EVT 345。例如，事件感测电路344可以通过间接方法或直接方法检测何时输出电容器CO需要快速充电(启动)或何时在功率转换器中发生硬开关。此外，事件信号EVT 345可以被用作用于限制控制装置337的使能信号342。这样，可以通过事件感测电路344检测到事件来使能限制控制装置337。如所示出的，事件信号EVT345也可以可选地由控制回路时钟发生器336接收。在所示出的实施例中，控制回路时钟发生器336在或门354和355处接收一个或多个事件信号EVT 345。在运行中，控制回路时钟发生器336可以响应于指示已经感测到事件的一个或多个事件信号EVT 345，通过经由或门354或355置位或复位锁存器356以使开关频率信号FSW 341的值转变来终止当前半循环。限制控制装置337可以可选地以一种或多种方式响应于指示已经感测到事件的事件信号EVT345。例如，限制控制装置337可以在限制信号TLIM 343中输出脉冲来终止当前半循环。在另一实施例中，限制控制装置337可以将下一个半循环或随后的半循环的序列的最大长度限制为比当前半循环的长度小一减量值Z。此减量值Z可以是固定的或可变的。限制控制装置337还可以将下一个半循环或随后的半循环的序列的最大长度限制为当前半循环的长度加上增量值K。
图3D例示了根据本发明的教导的另一示例次级控制器325。应理解，图3D的次级控制器325可以是图1A、图1B和图1C的次级控制器125的另一实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。应理解，图3D的次级控制器325与图3A、图3B和图3C中所示出的次级控制器325共享相似性。至少一个区别是控制回路时钟发生器336包括压控振荡器(VCO)382，并且不接收感测信号SENSE。VCO 382被耦合以接收负载信号CMP 333并且输出开关频率信号FSW 341。VCO 382响应于负载信号CMP333来确定开关频率信号FSW 341的开关周期和开关频率。换句话说，VCO 382可以响应于负载信号CMP 333的值来确定开关频率信号FSW 341的半循环的长度。在一个实施例中，随着负载增加，负载信号CMP 333的值减小。VCO 382可以随着负载增加(即，负载信号CMP 333减小)而减小开关频率信号FSW 341的开关频率(并且因此增加开关周期和半循环的长度)。
VCO 382还被耦合以从限制控制装置337接收表示当前半循环的最大长度的限制信号TLIM 343。限制信号TLIM 343可以是在当前半循环的限制/最大长度已经过去时脉跳至逻辑高值的脉冲信号。响应于接收的限制信号TLIM 343中的脉冲，VCO 332终止当前半循环。可选地，VCO 382可以被耦合以接收表示检测到的事件的事件信号EVT 345。响应于检测到的事件，VCO 382可以终止当前半循环。替代地，限制信号TLIM 343可以是电压信号，其中电压的值确定半循环的长度。对于此实施例，VCO 382可以从限制信号TLIM 343接收电压，并且将该电压添加到负载信号CMP 333。更大的电压可以增加开关频率并且减少功率递送。
图4例示了开关频率信号FSW 441、使能信号EN 442和限制信号TLIM 443的示例波形的时序图400。应理解，图4的开关频率信号FSW 441、使能信号EN 442和限制信号443可以是如先前的实施例中所描述的开关频率信号FSW、使能信号EN和限制信号TLIM的实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。如图4的实施例中所示出的，开关频率信号FSW 441是矩形脉冲波形。对于所示出的实施例，限制器功能利用为K的固定限制，然而如上文所提及的，K的可变值和K的时间变化值也可以与本发明的实施方案一起使用。
在半循环a期间，开关频率信号FSW 441可以为逻辑高，而使能信号EN 442和限制信号TLIM 443都为逻辑低。
对于半循环b，开关频率信号FSW 441、使能信号EN 442和限制信号TLIM 443为逻辑低。在所描绘的实施例中，半循环b的测量长度被示出为：
THC(b)。 (1)
在半循环c处，开关频率信号FSW 441可以被控制，使得半循环被增加。然而，使能信号EN 442在半循环c期间在时间t0 459处转变到逻辑高值。此时，限制控制装置已经被使能并且半循环c的最大长度可以基本上是半循环b的测量长度THC(b)和增量值K之和，或者在数学上是：
THC(c)≤THC(b)+K。 (2)
在时间t1 460处，半循环c的限制(即，THC(b)+K)可能已经过去，限制信号TLIM443脉跳到逻辑高值，其然后将开关频率FSW 441复位。如所示出的，在时间t1 460处，当半循环c已经结束时，开关频率FSW 441转变到逻辑低值。在所描绘的实施例中，半循环c的测量长度被示出为：
THC(c)＝THC(b)+K。 (3)
对于半循环d，开关频率信号FSW 441可以为逻辑低，并且使能信号EN 442已经保持在逻辑高值。半循环d的最大长度(即，限制)THC(d)可以基本上是半循环c的测量长度THC(c)和增量值K之和，或者在数学上是：
THC(d)≤THC(c)+K。 (4)
对于所示出的实施例，半循环d的长度THC(d)基本上等于THC(c)+K。此外，如上文所概述的，在所描绘的实施例中，半循环c的测量长度被示出为THC(c)＝THC(b)+K。因此，代替THC(c)，半循环d的最大长度THC(d)也可以被表达为：
THC(d)≤(THC(b)+K)+K， (5)
THC(d)≤THC(b)+2K。 (6)
换句话说，在所描绘的实施例中，半循环d的最大长度THC(d)也可以被表达为循环b的测量的半循环THC(b)加增量值K的两倍之和。在时间t2 461处，半循环d的最大长度(即，限制)(即，THC(d)≤THC(c)+K，或THC(d)≤THC(b)+2K)可能已经过去，并且限制信号TLIM443脉跳到逻辑高值。限制信号TLIM 443中的脉冲可以设置开关频率FSW 441，在循环d终止时，开关频率FSW 441转变到逻辑高值。在所描绘的实施例中，半循环d的测量长度被示出为：
THC(d)＝THC(c)+K。 (7)
对于半循环e，开关频率FSW 441可以为逻辑高，并且使能信号EN 442保持在逻辑高值。半循环e的最大长度(即，限制)THC(e)可以基本上是测量的半循环d THC(d)和增量值K之和，或者在数学上是：
THC(e)≤THC(d)+K。 (8)
利用半循环b的测量长度THC(b)以及如上文所概述的，在所描绘的实施例中，半循环d的测量长度的限制被示出为THC(d)＝THC(b)+2K。因此，代替THC(d)，半循环e的最大长度THC(e)也可以被表达为：
THC(e)≤(THC(b)+2K)+K， (9)
THC(e)≤THC(b)+3K。 (10)
换句话说，在所描绘的实施例中，最大半循环e THC(e)也可以被表达为半循环bTHC(b)加增量值K的三倍之和。用限制信号TLIM 443表达，在所描绘的实施例中，半循环e的最大长度THC(e)小于或等于半循环e的限制TLIM(e)，并且半循环e的限制TLIM(e)可以被表达为半循环b THC(b)加增量值K的三倍之和：
THC(e)≤TLIM(e) (11)
其中，TLIM(e)＝THC(b)+3K (12)
时间t4 463对应于半循环e的最大长度的过去时间长度，TLIM(e)＝THC(d)+K＝THC(b)+3K，并且虚线脉冲478表示在何处限制信号TLIM 443会脉跳为逻辑高值，指示如果半循环e达到其最大半循环的话半循环e的最大长度将在何时过去。然而，在时间t3 462处，次级控制器经由控制回路时钟发生器可以确定结束半循环e。在达到半循环e的最大限制之前半循环e的终止可能是由于许多因素引起的，诸如检测到的异常事件或输出的功率要求已经降低并且需要递送更少的能量。这样，在时间t3 462处，开关频率FSW 441转变到逻辑低值、半循环e结束，并且半循环f开始。因此，在达到限制TLIM(e)之前终止半循环e，并且此较短循环的测量值被记录为半循环e的长度THC(e)。
对于半循环f，其在所描绘的实施例中在时间t3 462处开始，开关频率FSW 441可以是逻辑低，并且使能信号EN 442保持逻辑高。半循环f的最大长度(即，限制)THC(f)基本上是测量的半循环e THC(e)和固定值K之和，或者在数学上是：
THC(f)≤THC(e)+K。 (13)
由于在此实施例中，半循环e在达到其最大限制之前结束了，因此半循环f的最大限制不用半循环b的长度THC(b)来表达。相反，在时间t5处，半循环f的最大长度(即，THC(f)≤THC(e)+K)已经过去，并且限制信号TLIM 443脉跳到逻辑高值，从而终止半循环f。限制信号TLIM 443中的脉冲设置开关频率FSW 441，开关频率FSW 441转变到逻辑高值，并且循环f已经结束。在所描绘的实施例中，循环f的测量长度被示出为：
THC(f)＝THC(e)+K。 (14)
图5例示了根据本发明的教导的包括数字循环计数器/计时器558和限制发生器557的示例限制控制装置537，然而，模拟计时电路也可以用于计数器/计时器558。应理解，图5的限制控制装置537可以是先前所讨论的限制控制装置的一实施例，并且下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与如上文所描述的类似地被耦合和起作用。在图5的实施例中，在限制控制装置537中包括的循环计数器/计时器558被示出为包括边沿检测器564、延迟565、计数器567以及采样和保持568。
边沿检测器564接收输入的开关频率信号FSW 541，并且检测开关频率信号FSW541的前沿和后沿。在一个实施例中，边沿检测器564在开关频率信号FSW 541的每一个前沿和后沿处输出脉冲。边沿检测器564的输出被延迟电路565以及采样和保持电路568接收。采样和保持电路568可以用多位锁存器实现。
计数器567被示出为耦合至延迟电路565，并且在其复位输入处接收从边沿检测器564输出的边沿脉冲的延迟版本。该计数器也可以被耦合以在其时钟输入处接收高频时钟信号HFCLK 566。采样和保持电路568被耦合以接收来自计数器567的输出计数(COUNT)和边沿检测器564的输出。
在运行中，边沿检测器564对于开关频率信号FSW 541的每一个前沿和后沿输出一个脉冲。响应于从边沿检测器564输出的脉冲，采样和保持电路568采样并且保持从计数器567输出的计数值(或如果使用模拟计时电路，则为计时器值)。从边沿检测器564输出的脉冲也可以通过延迟电路565被延迟，以复位计数器567。这样，采样和保持电路568被耦合以在计数器567通过延迟电路565复位之前采样并且保持半循环的计数值。计数器567对发生在从边沿检测器564输出的延迟脉冲之间的高频时钟HFCLK 566边沿的数目进行计数。换句话说，计数器567对开关频率信号FSW 541的边沿之间的高频时钟HFCLK566的数目进行计数。因此，在任何给定的时间，计数器567的计数输出是当前半循环的运行计数RUN_THCn+1569，而采样和保持568的输出是前一个半循环THCn 548的测量计数。
限制发生器557被示出为包括算术运算器570、比较器571、与门572和也可以被称为单触发电路(one shot)的单稳态多谐振荡器(monostable multivibrator)573。如所示出的，算术运算器570被耦合以从采样和保持电路568接收前一个半循环THCn 548的测量计数和接收当前半循环的运行计数RUN_THCn+1 569，该运行计数RUN_THCn+1 569是来自计数器567的计数输出。在运行中，算术运算器570可以输出当前半循环的运行计数RUN_THCn+1 569与前一个半循环THCn 548的测量计数之间的差异。由算术运算器570输出的差异被比较器571接收。
比较器571从算术运算器570接收当前半循环的运行计数RUN_THCn+1 569与前一个半循环THCn 548的测量计数之间的差异，并且将该差异与固定值K进行比较。如果该差异大于或等于固定值K，则比较器571输出逻辑高值。与门572被耦合以接收使能信号EN 542和比较器571的输出。与门572的输出被单触发电路573接收，该单触发电路573输出限制信号TLIM 543。如果比较器571的输出为逻辑高——这指示当前半循环的运行计数RUN_THCn+1569与前一个半循环THCn 548的测量计数之间的差异大于或等于固定值K，并且如果使能信号EN 542为逻辑高——这使能限制发生器557，与门572的输出为逻辑高，这触发单触发电路573在限制信号TLIMn+1 543中输出脉冲。
图6A例示了根据本发明的教导的表示图1A、图1B、图3A和图3D的具有限制控制装置的示例次级控制器的处理的示例流程图600。因此，下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与上文所描述的类似地被耦合和起作用。如所描绘的实施例中所示出的，该过程在过程块605处开始。在过程块610处，半循环THCn的长度被初始化。在此块期间，次级控制器可以被预置以用于半循环THCn的值。在过程块615处，存储半循环THCn的长度。该过程继续到过程块620，在此当前半循环的运行长度RUN_THCn+1被测量。或换句话说，当前半循环的瞬时值被测量。
在判定块635处，确定限制控制装置是否被使能。如果判定块635确定限制控制装置被使能，则该过程继续到判定块640。在判定块640处，确定当前半循环的运行长度RUN_THCn+1是否大于前一个半循环THCn的存储长度与增量值K之和，或者是否在数学上是：RUN_THCn+1>THCn+K。如果当前半循环的运行长度RUN_THCn+1大于前一个半循环THCn的存储长度与增量值K之和，则该过程继续到过程块645，在此终止当前半循环。然后，该过程返回到过程块615，并且存储半循环的长度。在所示出的实施例中，当前半循环的运行长度RUN_THCn+1被存储为THCn。然后，该过程继续到过程块620，如所讨论的。
然而，如果判定块635确定限制控制装置未被使能，或者如果判定块640确定当前半循环的运行长度RUN_THCn+1不大于前一个半循环THCn的存储长度和增量值K，则该过程继续到判定块650。在判定块650处，确定在开关频率信号FSW中是否接收到边沿。如果未接收到边沿，则该过程返回到过程块620，并且继续测量当前半循环THCn+1的长度，并且该过程如上文所讨论的那样继续。如果接收到边沿，则该过程继续到过程块655，并且终止当前半循环。然后，该过程返回到过程块615，并且存储半循环的长度。在所示出的实施例中，当前半循环的运行长度RUN_THCn+1被存储为THCn。如果在判定块650处未接收到边沿，则该过程返回到过程块620，在此测量当前半循环的运行长度RUN_THCn+1，并且该过程如上文所讨论的那样继续。
图6B例示了根据本发明的教导的表示图1C、图3B、图3C和图3D的具有限制控制装置的示例次级控制器的过程的示例流程图601。因此，下文所提及的类似地命名和编号的元件可以与上文所描述的类似地被耦合和起作用。如所描绘的实施例中所示出的，该过程在过程块605处开始。在过程块610处，半循环THCn的长度被初始化。在此块期间，次级控制器可以被预置以用于半循环THCn的值。在过程块615处，存储半循环THCn的长度。该过程继续到过程块620，在此测量当前半循环的运行长度RUN_THCn+1。或换句话说，测量当前半循环的瞬时值。
在判定块625处，确定是否检测到事件。在一个实施例中，该事件可以是可以直接或间接检测到的硬开关事件。如果已经检测到事件，则过程继续到过程块630，并且终止当前半循环。然后，该过程返回到过程块615，并且存储半循环的长度。在所示出的实施例中，当前半循环的运行长度RUN_THCn+1被存储为THCn。然后，该过程继续到过程块620，如所讨论的。如果未检测到事件，则过程继续到判定块635。
在判定块635处，确定限制控制装置是否被使能。如果判定块635确定限制控制装置被使能，则该过程继续至判定块640。在判定块640处，确定当前半循环的运行长度RUN_THCn+1是否大于前一个半循环THCn的存储长度与增量值K之和，或者是否在数学上是：RUN_THCn+1>THCn+K。如果当前半循环的运行长度RUN_THCn+1大于前一个半循环THCn的存储长度与增量值K之和，则该过程继续到过程块645，在此终止当前半循环。然后，该过程返回到过程块615，并且存储半循环的长度。在所示出的实施例中，当前半循环的运行长度RUN_THCn+1被存储为THCn。然后，该过程继续到过程块620，如所讨论的。
对本发明的所例示的实施例的以上述描述，包括摘要中所描述的内容，并非意在是穷举的或是对所公开的确切形式的限制。尽管出于例示性目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但是在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，各种等同改型是可能的。实际上，应理解，提供具体示例电压、电流、频率、功率范围值、时间等是用于解释的目的，并且根据发明的教导，也可以在其他实施方案和实施例中采用其他值。

Claims (36)

1.一种用于在功率转换器中使用的控制器，所述控制器包括：
控制回路时钟发生器，其被耦合以响应于负载信号和限制信号来生成开关频率信号，所述负载信号响应于所述功率转换器的输出负载，所述限制信号表示所述开关频率信号的当前半循环的最大长度；
第一比较器，其被耦合以响应于所述负载信号和负载阈值来生成使能信号；
限制控制装置，其被耦合以响应于所述开关频率信号并且响应于所述使能信号来生成所述限制信号，其中响应于所述限制信号来控制所述开关频率信号的半循环的变化速率，其中所述限制控制装置包括：
循环计时器，其被耦合以接收所述开关频率信号以输出所述开关频率信号的半循环的测量长度，以及
限制发生器，其被耦合以响应于所述使能信号和所述开关频率信号的半循环的测量长度来生成所述限制信号；以及
请求发送器电路，其被耦合以响应于所述开关频率信号来生成请求信号，以控制耦合至所述功率转换器的输入和能量传递元件的开关电路的开关。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制回路时钟发生器包括压控振荡器。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制回路时钟发生器被耦合以响应于表示所述功率转换器的特性的感测信号来生成所述开关频率信号。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述限制控制装置还被耦合以接收所述感测信号以生成所述限制信号。
5.根据权利要求3所述的控制器，其中所述感测信号表示所述功率转换器的输入电压、所述功率转换器的输出功率、所述功率转换器的输入功率或由所述功率转换器处理的功率中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的控制器，还包括：
事件感测电路，其被耦合以响应于在所述功率转换器中检测到的异常事件来生成事件信号；以及
第一或门，其被耦合以响应于所述第一比较器的输出和所述事件信号来输出所述使能信号。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中所述控制回路时钟发生器还被耦合以接收所述事件信号，其中所述控制回路时钟发生器被耦合以响应于事件信号通过使所述开关频率信号转变来终止所述当前半循环。
8.根据权利要求6所述的控制器，其中所述限制控制装置还被耦合以接收所述事件信号，其中所述限制控制装置还被耦合以响应于所述事件信号来生成所述限制信号。
9.根据权利要求1所述的控制器，还包括跨导放大器，所述跨导放大器具有被耦合以接收反馈信号的第一输入、被耦合以接收反馈参考信号的第二输入以及耦合至补偿电路的输出，所述补偿电路被耦合至所述功率转换器的输出回线，其中所述跨导放大器被耦合以响应于所述反馈信号、所述反馈参考信号和所述补偿电路来生成所述负载信号。
10.根据权利要求3所述的控制器，其中所述控制回路时钟发生器包括：
参考发生器，其被耦合以响应于所述负载信号来生成第一参考和第二参考；
第二比较器，其被耦合以将所述第一参考和所述感测信号进行比较；
第三比较器，其被耦合以将所述第二参考和所述感测信号进行比较；
第一与门，其被耦合以接收所述开关频率信号和所述限制信号；
或非门，其被耦合以接收所述开关频率信号和反相的限制信号；
第二或门，其被耦合以接收所述第二比较器的输出和所述第一与门的输出；
第三或门，其被耦合以接收所述第三比较器的输出和所述或非门的输出；以及
锁存器，其具有耦合至所述第二或门的输出的复位输入和耦合至所述第三或门的输出的置位输入，其中所述锁存器的输出被耦合以生成所述开关频率信号。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中所述第二或门和所述第三或门还被耦合以从被耦合以响应于在所述功率转换器中检测到的异常事件来生成事件信号的事件感测电路接收所述事件信号。
12.根据权利要求1所述的控制器，其中所述限制发生器被耦合以根据所述开关频率信号的半循环的测量长度和一固定量K来限定所述当前半循环的限制。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中所述循环计时器还被耦合以接收感测信号以确定所述开关频率信号的半循环，其中所述感测信号表示所述功率转换器的输入电压、所述功率转换器的输出功率、所述功率转换器的输入功率或由所述功率转换器处理的功率中的至少一个。
14.根据权利要求12所述的控制器，其中所述循环计时器包括：
边沿检测器，其被耦合以接收所述开关频率信号以检测所述开关频率信号中的边沿；
延迟电路，其被耦合至所述边沿检测器的输出以生成所述边沿检测器的延迟输出；
计数器，其被耦合以响应于时钟信号而计时，其中所述计数器被耦合以响应于所述边沿检测器的延迟输出而被复位，其中所述计数器的计数输出表示所述当前半循环的运行计数；以及
采样和保持，其被耦合以响应于所述边沿检测器的输出来对所述当前半循环的运行计数采样，其中所述采样和保持被耦合以输出前一个半循环的测量计数。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中所述限制发生器包括：
算术运算器，其被耦合以接收所述当前半循环的运行计数和所述前一个半循环的测量计数，其中所述算术运算器生成所述当前半循环的运行计数与所述前一个半循环的测量计数之间的差异；
第四比较器，其被耦合以将所述当前半循环的运行计数与所述前一个半循环的测量计数之间的差异与固定值K进行比较；
第二与门，其被耦合以接收所述使能信号和所述第四比较器的输出；以及
单触发电路，其被耦合以响应于所述第二与门的输出来生成所述限制信号。
16.根据权利要求12所述的控制器，其中所述限制控制装置还包括：
所述循环计时器，其中所述循环计时器包括被耦合以接收所述开关频率信号的计时器，其中所述计时器被耦合以输出所述当前半循环的运行计时器和前一个半循环的存储计时器；以及
所述限制发生器，其中所述限制发生器包括算术运算器，所述算术运算器被耦合以接收所述当前半循环的运行计时器和所述前一个半循环的存储计时器，其中所述算术运算器生成所述运行计时器和所述存储计时器之间的差异。
17.一种功率转换器，包括：
能量传递元件，其被耦合在所述功率转换器的输入和所述功率转换器的输出之间；
开关电路，其被耦合至能量传递元件和所述功率转换器的输入；以及
控制器，其被耦合以控制所述开关电路的开关来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，其中所述控制器包括：
控制回路时钟发生器，其被耦合以响应于负载信号和限制信号来生成开关频率信号，所述负载信号响应于所述功率转换器的输出负载，所述限制信号表示所述开关频率信号的当前半循环的最大长度；
第一比较器，其被耦合以响应于所述负载信号和负载阈值来生成使能信号；
限制控制装置，其被耦合以响应于所述开关频率信号并且响应于所述使能信号来生成所述限制信号，其中响应于所述限制信号来控制所述开关频率信号的半循环的变化速率，其中所述限制控制装置包括：
循环计时器，其被耦合以接收所述开关频率信号以输出所述开关频率信号的半循环的测量长度，以及
限制发生器，其被耦合以响应于所述使能信号和所述开关频率信号的半循环的测量长度来生成所述限制信号；以及
请求发送器电路，其被耦合以响应于所述开关频率信号来生成请求信号，以控制所述开关电路的开关。
18.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述功率转换器是谐振转换器，其中所述功率转换器还包括耦合至所述开关电路的谐振回路电路，所述谐振回路电路包括耦合至回路电容的回路电感，其中所述开关电路包括耦合至所述谐振回路电路的高侧开关和低侧开关。
19.根据权利要求18所述的功率转换器，其中所述控制器是次级控制器，其中所述功率转换器还包括与所述次级控制器电流隔离的初级控制器，其中所述初级控制器被耦合以从所述次级控制器接收所述请求信号以生成高侧驱动信号来控制所述高侧开关的开关以及生成低侧驱动信号来控制所述低侧开关的开关。
20.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述控制回路时钟发生器被耦合以响应于表示所述功率转换器的特性的感测信号来生成开关频率信号。
21.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述限制控制装置还被耦合以接收所述感测信号以生成所述限制信号。
22.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述感测信号表示所述功率转换器的输入电压、所述功率转换器的输出功率、所述功率转换器的输入功率或由所述功率转换器处理的功率中的至少一个。
23.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述控制器还包括：
事件感测电路，其被耦合以响应于在所述功率转换器中检测到的事件或响应于启动状况来生成事件信号；以及
第一或门，其被耦合以响应于所述第一比较器的输出和所述事件信号来输出所述使能信号。
24.根据权利要求23所述的功率转换器，其中所述控制回路时钟发生器还被耦合以接收所述事件信号，其中所述控制回路时钟发生器被耦合以响应于事件信号通过使所述开关频率信号转变来终止所述当前半循环。
25.根据权利要求23所述的功率转换器，其中所述限制控制装置还被耦合以接收所述事件信号，其中所述限制控制装置还被耦合以响应于所述事件信号来生成所述限制信号。
26.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述控制器还包括跨导放大器，所述跨导放大器具有被耦合以接收反馈信号的第一输入和被耦合以接收反馈参考信号的第二输入，其中所述跨导放大器被耦合以响应于所述反馈信号和所述反馈参考信号来生成所述负载信号。
27.根据权利要求26所述的功率转换器，还包括补偿电路，所述补偿电路被耦合至所述功率转换器的输出回线和所述跨导放大器的输出，其中所述补偿电路包括：
耦合至第一电容器的电阻器，被耦合在所述功率转换器的输出回线和所述控制器之间；以及
第二电容器，其与所述电阻器和所述第一电容器并联耦合。
28.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述控制回路时钟发生器包括：
参考发生器，其被耦合以响应于所述负载信号来生成第一参考和第二参考；
第二比较器，其被耦合以将所述第一参考和感测信号进行比较，其中所述感测信号表示所述功率转换器的输入电压、所述功率转换器的输出功率、所述功率转换器的输入功率或由所述功率转换器处理的功率中的至少一个；
第三比较器，其被耦合以将所述第二参考和所述感测信号进行比较；
第一与门，其被耦合以接收所述开关频率信号和所述限制信号；
或非门，其被耦合以接收所述开关频率信号和反相的限制信号；
第二或门，其被耦合以接收所述第二比较器的输出和所述第一与门的输出；
第三或门，其被耦合以接收所述第三比较器的输出和所述或非门的输出；以及
锁存器，其具有耦合至所述第二或门的输出的复位输入和耦合至所述第三或门的输出的置位输入，其中所述锁存器的输出被耦合以生成所述开关频率信号。
29.根据权利要求28所述的功率转换器，其中所述第二或门和所述第三或门还被耦合以从被耦合以响应于在所述功率转换器中检测到的异常事件来生成事件信号的事件感测电路接收所述事件信号。
30.根据权利要求17所述的功率转换器，其中所述限制发生器被耦合以根据所述开关频率信号的半循环的测量长度和一固定量K来限定所述当前半循环的限制。
31.一种控制功率转换器的切换的方法，包括：
响应于所述功率转换器的输出负载或表示所述功率转换器的特性的感测信号来生成开关频率信号；
测量所述开关频率信号的当前半循环的长度；
如果限制控制装置未被使能，响应于所述开关频率信号来设置所述开关频率信号的半循环的长度；
如果所述限制控制装置被使能，基于当前半循环的长度来计算所述开关频率信号的下一个半循环的长度的上限，使得所述开关频率信号的所述下一个半循环的最大长度是所述当前半循环的长度与增量值K之和；以及
响应于所述开关频率信号来切换所述功率转换器。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：
确定是否检测到异常事件；以及
如果检测到所述异常事件，基于所述当前半循环的长度来计算所述开关频率信号的下一个半循环的长度的上限，使得所述开关频率信号的所述下一个半循环的最大长度是所述当前半循环的长度与减量值M之差。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括：如果检测到所述异常事件，终止所述当前半循环。
34.根据权利要求31所述的方法，其中所述感测信号表示所述功率转换器的输入电压、所述功率转换器的输出功率、所述功率转换器的输入功率或由所述功率转换器处理的功率中的至少一个。
35.根据权利要求31所述的方法，其中所述增量值K是可变的。
36.根据权利要求31所述的方法，其中所述增量值K是固定的。
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