CN114026773A - 次级控制的反激转换器中的初级控制器与次级控制器之间的通信故障指示 - Google Patents

次级控制的反激转换器中的初级控制器与次级控制器之间的通信故障指示 Download PDF

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Abstract

描述了在次级控制的反激转换器中的初级控制器与次级控制器之间传送故障指示。在一个实施例中，一种装置包括耦接到反激变压器的初级侧场效应晶体管(FET)，所述反激变压器耦接到所述初级侧FET，以及耦接到反激变压器的初级侧控制器。初级侧控制器被配置为跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信号，响应于该信号将脉冲信号施加到初级侧FET以导通和关断初级侧FET，通过将脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有第二脉冲宽度的脉冲信号施加到初级侧FET来将跨反激变压器信息传送到次级侧控制器。

Description

次级控制的反激转换器中的初级控制器与次级控制器之间的 通信故障指示
相关申请
本申请是于2019年6月27日提交的美国非临时申请号16/454,616的国际申请，其全部内容通过引用的方式并入本文。
背景技术
各种电子设备(例如，诸如智能电话、平板计算机、笔记本计算机、膝上型计算机、集线器、充电器、适配器等)被配置为根据在通用串行总线(USB)功率输送(USB-PD)规范的各种修订版中定义的USB功率输送协议通过USB连接器传输功率。例如，在一些应用中，电子设备可以被配置为功率消耗方以通过USB连接器接收功率(例如，用于电池充电)，而在其他应用中，电子设备可以被配置为功率提供方以向通过USB连接器连接到其的另一设备提供功率。然而，USB-PD规范允许功率提供方和功率消耗方动态地协商所提供的电压和电流的电平。在某些功率输送条件下，可以在从功率提供方提供的电压/电流上发生故障状况，以及可以在由功率消耗方接收的所提供的电压/电流上发生其他故障状况。
附图说明
在附图的各图中，通过示例而非限制的方式示出本公开内容。
图1是根据一个实施例的通过电隔离屏障进行双向通信的次级控制的反激转换器的框图。
图2是根据一个实施例的波形图，其示出用于将信息从次级控制的反激转换器的初级侧控制器传送到次级侧控制器的初级漏极信号、次级漏极信号、初级FET驱动器信号和同步整流(SR)驱动器信号。
图3是根据一个实施例的具有次级侧控制器的次级控制的反激转换器的框图，该次级侧控制器通过电隔离屏障将信息传送到初级侧控制器。
图4是根据一个实施例的初级侧控制器的电路的框图，该电路用于检测来自次级侧控制器的信号模式以禁用初级侧控制器的关闭逻辑。
图5是根据一个实施例的通过初级侧控制器与次级侧控制器之间的隔离屏障进行双向通信的USB-PD电源适配器的示意图。
图6是示出根据一些实施例的用于USB功率输送中使用的USB设备的系统的框图。
图7是根据一个实施例的跨电隔离屏障将信息传送到次级侧控制器的方法的流程图。
图8是根据一个实施例的检测故障状况并且跨电隔离屏障将关于故障状况的信息传送到次级侧控制器的方法的流程图。
图9是根据一个实施例的跨电隔离屏障将信息传送到初级侧控制器的方法的流程图。
图10是根据一个实施例的检测故障状况并且跨电隔离屏障将关于故障状况的信息传送到初级侧控制器的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述阐述了诸如特定系统、部件、方法等的示例的许多具体细节，以便提供对本文所描述的用于在例如用于USB功率输送应用中的次级控制的反激转换器中的初级集成电路(IC)与次级IC之间传送诸如故障指示的信息的技术的各种实施例的良好理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然，可以在没有这些具体细节的情况下实践至少一些实施例。在其他实例中，没有详细描述或以简单的框图格式呈现公知的部件、元件或方法，以避免不必要地使本文描述的技术难以理解。因此，下文阐述的具体细节仅是示例性的。特定的实施方式可以不同于这些示例性细节，并且仍然被认为在本发明的精神和范围内。
在说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”和“各种实施例”的引用意味着结合(一个或多个)实施例描述的特定特征、结构、步骤、操作或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。此外，在说明书中的各个地方出现的短语“实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”和“各种实施例”不一定都指相同的(一个或多个)实施例。
说明书包括对附图的参考，附图形成具体实施方式的一部分。附图示出了根据示例性实施例的图示。这些实施例(其在本文中也可以被称为“示例”)被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实践本文描述的所要求保护的主题的实施例。可以组合实施例，可以利用其他实施例，或可以在不脱离所要求保护的主题的范围和精神的情况下作出结构、逻辑和电改变。应当理解，本文所述的实施例并非旨在限制本主题的范围，而是使本领域技术人员能够实践、制造和/或使用本主题。
本文描述了用于在次级控制的反激转换器中的初级集成电路(IC)与次级IC之间传送故障指示的技术的各种实施例，所述次级控制的反激转换器耦接到USB-PD中的电子设备中的功率线。这样的电子设备的示例包括但不限于个人计算机(例如，膝上型计算机、笔记本计算机等)、移动计算设备(例如，平板、平板计算机、电子阅读器设备等)、移动通信设备(例如，智能电话、蜂窝电话、个人数字助理、消息收发设备、掌上PC等)、连接和充电设备(例如，集线器、扩展坞、适配器、充电器等)、音频/视频/数据记录和/或回放设备(例如，相机、录音机、手持式扫描仪、监视器等)、以及可以使用USB连接器(接口)进行通信、电池充电和/或功率输送的其他类似电子设备。
支持USB的电子设备或系统可以符合通用串行总线(USB)规范的至少一个发行版。这样的USB规范的示例包括但不限于USB规范修订版2.0、USB 3.0规范、USB 3.1规范和/或其各种补充(例如，诸如On-The-Go或OTG)、版本和勘误表。USB规范一般地定义设计和构建标准通信系统和外围设备所需的差分串行总线的特性(例如，属性、协议定义、事务类型、总线管理、编程接口等)。例如，支持USB的外围设备通过主机设备的USB端口附接到支持USB的主机设备以形成支持USB的系统。USB 2.0端口包括5V的电源电压线(表示为VBUS)、差分数据线对(表示为D+或DP，以及D-或DN)，以及用于功率返回的地线(表示为GND)。USB 3.0端口也提供VBUS、D+、D-和GND线，以用于与USB 2.0的向后兼容。另外，为了支持更快的差分总线(USB超高速总线)，USB 3.0端口还提供差分发送器数据线对(表示为SSTX+和SSTX-)、差分接收器数据线对(表示为SSRX+和SSRX-)、用于电源的电源线(表示为DPWR)、以及用于功率返回的地线(表示为DGND)。USB 3.1端口提供与USB 3.0端口相同的线，以用于与USB 2.0和USB 3.0通信的向后兼容，但是通过被称为增强超高速的特征的集合扩展超高速总线的性能。
在USB C型(Type-C)规范的各种发行版和/或版本(例如，诸如2014年8月11日的发行版1.0、2015年4月3日的发行版1.1等)中定义了一种用于USB连接器的更新技术，其被称为USB C型。USB C型规范定义了C型插座、C型插头和C型电缆，它们可以支持USB通信以及通过在USB-PD规范的各种修订版/版本中定义的较新的USB功率输送协议的功率输送。USB C型功能和要求的示例可以包括但不限于根据USB 2.0和USB 3.0/3.1的数据和其他通信、C型电缆的机电定义和性能要求、C型插座的机电定义和性能要求、C型插头的机电定义和性能要求、C型到传统电缆组件和适配器的要求、基于C型的设备检测和接口配置的要求、C型连接器的优化功率输送的要求等。根据(一种或多种)USB C型规范，C型端口提供VBUS、D+、D-、GND、SSTX+、SSTX-、SSRX+和SSRX-线等。另外，C型端口还提供用于边带功能的信令的边带使用(表示为SBU)线和用于发现、配置和管理跨C型电缆的连接的配置信道(表示为CC)线。C型端口可以与C型插头和/或C型插座相关联。为了易于使用，C型插头和C型插座被设计为可逆对，其操作与插头到插座的取向无关。因此，作为标准C型插头或插座设置的标准USBC型连接器提供了用于四条VBUS线、四条接地返回(GND)线、两条D+线(DP1和DP2)、两条D-线(DN1和DN2)、两条SSTX+线(SSTXP1和SSTXP2)、两条SSTX-线(SSTXN1和SSTXN2)、两条SSRX+线(SSRXP1和SSRXP2)、两条SSRX-线(SSRXN1和SSRXN2)、两条CC线(CC1和CC2)以及两条SBU线(SBU1和SBU2)等的引脚。
一些支持USB的电子设备可以符合USB-PD规范的特定修订版和/或版本(例如，诸如2012年7月5日发布的修订版1.0、2014年8月11日分布的修订版2.0等、或其后的修订版/版本)。USB-PD规范定义了一种标准协议，该标准协议被设计为通过提供更灵活的功率输送以及经由USB C型端口通过单个USB C型电缆的数据通信来实现支持USB的设备的最大功能。USB-PD规范还描述了用于管理在高达100W功率下通过USB C型电缆的功率输送所必需的架构、协议、电源行为、参数和电缆布线。根据USB-PD规范，具有USB C型端口的设备(例如，诸如支持USB的设备)可以协商通过USB C型电缆的与较老的USB规范(例如，诸如USB2.0规范、USB 3.1规范、USB电池充电规范1.1/1.2版等)中所允许的相比更大的电流和/或更高或更低的电压。例如，USB-PD规范定义了对可以在一对支持USB的设备之间协商的功率输送合约(PD合约)的要求。PD合约可以指定可以由两个设备适应的功率电平和功率传输的方向，并且可以在任一设备请求时和/或响应于各种事件和条件(例如，功率角色交换、数据角色交换、硬复位、电源故障等)而动态地重新协商(例如，无需设备拔出插头)。
根据USB-PD规范，电子设备通常被配置为通过USB VBUS线上配置的功率路径向另一设备输送功率。提供功率的设备通常被称为(或包括)“提供方”(或电源)，并且消耗功率的设备通常被称为(或包括)“消耗方”(或功率接收方(power sink))。功率路径通常包括串联耦接在VBUS线上并且被配置为导通和关断功率输送的功率开关。
USB-PD电源可以被配置为从交流(AC)电源适配器或从另一AC电源汲取功率。因此，作为交流到直流(AC-DC)转换的一部分，一些实施方式可以在VBUS线的电源侧使用大容量电容器(large bulk capacitor)，以便去除功率信号的AC分量。功率开关(也称为功率FET)的导通和关断可以允许基于电流和电压状况的分析以及故障的检测的进一步电路保护。
在没有附加通信信道和协议来同步传送与接收以避免附加通信信道上的数据冲突的情况下，当前系统中的这些故障状况不能在功率提供方的初级侧与功率提供方的次级侧之间传送。例如，在次级控制的电源适配器(本文也称为次级控制的电源转换器)中，脉冲变压器可以用于将脉宽调制(PWM)脉冲信息从次级侧控制器(也称为次级IC或次级控制器)传输到初级侧控制器(也称为初级IC或初级控制器)，以分别使用用于上升沿和下降沿的脉冲(例如，+ve和-ve脉冲)来导通或关断初级侧FET。当“1”被定义为正脉冲而“0”被定义为负脉冲时，不可能从次级侧控制器向初级侧控制器发送任何其他模式(如00)，除非在初级侧控制器中有更快的频率同步时钟可用于检测该模式。这需要初级侧上的逻辑，并且由于较高技术节点(例如，0.5μm到1μm节点)而导致巨大的面积增加。因此，除了停止PWM脉冲之外，不能传送在次级侧发生的故障。如果初级侧控制器没有通过脉冲传输接收PWM脉冲，则其进入软启动模式，并且在闭锁之前执行多个软启动操作(几秒钟)，这将停止转换器。应当注意，脉冲可以是除PWM脉冲之外的其他类型的脉冲。
类似地，为了将任何信息(例如，故障，如过电压(OV)、欠电压(UV)、过电流(OC)、短路检测、过热(OT)或其他信息，如线电压、峰值电流限制等)从初级侧控制器传输到次级侧控制器，系统将需要初级和次级侧控制器中的另一脉冲变压器或输入缓冲器以及协议来同步传送与接收，以避免数据冲突，这将需要两个控制器中的逻辑和电路。附加的逻辑和电路可以增加管芯大小，对于初级侧控制器由于较高技术节点尤其如此。而且，使用另一脉冲变压器将故障从次级侧控制器传送到初级侧控制器或从初级侧控制器传送到次级侧控制器可能存在附加成本。如果单个脉冲变压器用于双向通信，则使用具有冲突检测的双向输入和输出缓冲器还有附加的成本。
本文描述了用于在次级控制的反激转换器中的初级侧控制器与次级侧控制器之间传送故障指示的技术的各种实施例。本文描述的实施例可以通过以双向方式跨电隔离屏障提供故障指示并且无需上述附加的逻辑和电路以及复杂协议来解决上述及其他挑战。在一些情况下，实施例可以提供次级控制的反激转换器中的初级侧控制器与次级侧控制器之间的信息(例如，故障信息)的双向通信。例如，硬件或固件控制的方案可以使用跨电隔离屏障(诸如跨脉冲变压器)给出的多个连续脉冲(例如，+ve或-ve脉冲)来定义系统关闭，以向初级侧控制器通知在次级侧上发生的故障(即，由次级侧控制器检测到)。初级侧控制器可以响应于该通知而立即关闭，并且不需要再次执行软启动。类似地，硬件或固件控制的方案可以在不添加输入和输出缓冲器或复杂协议的情况下，通过电隔离屏障，诸如跨脉冲变压器和反激变压器，将信息从初级侧控制器传送到次级侧控制器，如以下更详细描述的。通过双向通信，例如通过i)脉冲变压器或ii)脉冲变压器和反激变压器，信息可从初级侧控制器传递到次级侧控制器并且从次级侧控制器传递到初级侧控制器以保护系统或优化系统的性能。
本文描述的实施例可以通过提供串行总线兼容电源设备来解决上述和其他挑战，该串行总线兼容电源设备诸如具有功率控制模拟子系统的串行总线功率输送(SBPD)设备，该功率控制模拟子系统具有硬件、固件或任何组合以通过电隔离屏障传送信息，包括故障信息。SBPD(本文也称为“源设备”)可以是USB兼容的电源设备。
图1是根据一个实施例的通过电隔离屏障进行双向通信的次级控制的反激转换器100的框图。次级控制的反激转换器100可以是AC-DC电源适配器设备的一部分。次级控制的反激转换器100包括耦接在AC输入端子104与整流DC线106(VIN)之间的整流器102(例如全桥整流器)、反激变压器108(反激变压器108包括耦接到整流DC线106的初级绕组)、初级侧功率开关110(例如初级侧场效应晶体管(FET)、功率FET或初级FET)、次级侧功率开关112(例如次级侧FET112、功率FET或次级FET)、初级侧控制器114和次级侧控制器116。整流DC线106耦接到反激变压器108的初级绕组的第一端。VIN是整流器102之后的AC线输入上的电压。初级绕组的第二端耦接到初级侧FET 110(本文也称为功率开关)的初级漏极。反激变压器108的次级绕组的第一端耦接到直流(DC)输出线118(VBUS)，并且次级绕组的第二端耦接到次级侧FET 112的次级漏极(SR_Drain)。VBUS是反激变压器108的DC输出上的电压。SR_Drain是次级侧FET 112的漏极节点。DC输出线118和次级侧FET 110耦接到DC输出端子120。
次级控制的反激转换器100用于在输入与任何输出之间具有电隔离的AC-DC变换。次级控制的反激转换器100使用与反激变压器108分离的电感器，在初级侧与次级侧之间具有电隔离屏障122。当初级侧功率开关110(初级侧FET)闭合时，反激变压器108的初级侧连接到输入电压源。在本实施例中，反激变压器108的初级侧耦接到整流器102。当反激变压器108中的初级电流和磁通量增加时，能量被存储在反激变压器108的变压器芯中。在次级绕组中感应的电压为负并且被阻断。当初级侧功率开关110(初级侧FET)断开时，初级电流和磁通量下降。次级电压为正，允许电流从反激变压器108流出。来自变压器芯的能量提供输出负载。输出电容器可以用于对输出负载充电并向其供应能量。因此，反激变压器108基于初级侧功率开关110的控制可以存储能量并将能量传输到次级控制的反激转换器100的输出。还应注意，次级控制的反激转换器100可以包括输入级中、输出级中或两者中的其他部件。例如，大容量电容器可以耦接在整流器102的输出和接地节点之间。在操作期间，AC输入功率由整流器102(桥式整流器)和大容量电容器整流和滤波。这产生了连接到反激变压器108的初级绕组的DC高压总线。类似地，在输出级中，次级绕组功率例如由二极管、电容器、输出LC滤波器等整流和滤波，以减小输出电压纹波。通过调节反激变压器的匝数比和输出级，也可以实现其他输出电压。
次级控制的反激转换器100作为隔离式功率转换器操作。两种主要的控制方案是电压模式控制和电流模式控制。两种控制方案都使用与输出电压相关的信号。在一种方法中，光耦合器耦接到次级侧控制器116，并且向初级侧控制器114发送信号以指示输出电压。光耦合器可以用于获得严格的电压和电流调节。
常规系统允许初级侧控制器在次级侧控制器尚未发送任何切换周期请求时在指定时间段(例如，时间>tAR，其中tAR是82毫秒)之后发起自动重启操作。然而，即使次级侧控制器已经检测到故障并且采取措施，一些故障也可能持续较长的持续时间。在最坏的情况下，在没有请求的指定时段之后的自动重启操作可能损坏系统。初级侧控制器可以在次级侧控制器之前感测线路输入电压/电流相关信息。但是，对于单向通信，例如通过光耦合器，没有可以从初级侧控制器传递到次级侧控制器以保护系统或优化系统性能的信息。
在所示的实施例中，初级侧控制器114(也称为初级IC)和次级侧控制器116(也称为次级IC)被配置用于通过电隔离屏障122、通过电隔离屏障124或两者进行双向通信。在一个实施例中，初级侧控制器114被配置为跨电隔离屏障124从次级侧控制器116接收信号126。初级侧控制器114响应于信号126而将脉冲信号128施加到初级侧FET 110以导通和关断初级侧FET 110。初级侧控制器114可以通过将脉冲信号128的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有第二脉冲宽度的脉冲信号128施加到初级侧FET 110，而经由反激变压器108跨电隔离屏障122将信息传送到次级侧控制器116。
在一个实施例中，次级控制的反激转换器100包括耦接在初级侧控制器114与次级侧控制器116之间的脉冲变压器130。初级侧控制器114被配置为经由脉冲变压器130从次级侧控制器116接收作为一个或多个脉冲的信号126。初级侧控制器114可以包括接收器，例如脉冲接收器132，以跨电隔离屏障124从次级侧控制器116接收脉冲信号128。脉冲接收器132可以基于反激变压器108的输出(例如，误差放大器(EA)输出)来改变初级侧导通脉冲。初级侧导通脉冲用于导通初级侧FET 110。在EA电压较高的情况下，从次级控制器116经由脉冲变压器130发送较宽的PWM脉冲，这导致使用较宽的初级导通脉冲。初级侧控制器114还可以包括耦接到脉冲接收器132和初级侧FET 110的栅极的栅极驱动器134。如本文所述，导通和关断脉冲可以具有固定的宽度或可变的宽度。在一个实施例中，脉冲接收器132可包括脉宽调制(PWM)电路。可替换地，脉冲接收器132可以使用其他类型的电路来跨电隔离屏障124接收脉冲。
在一个实施例中，为了将脉冲信号128施加到初级侧FET 110，初级侧控制器114被配置为从次级侧控制器116接收导通脉冲(PTDRV)。初级侧控制器114经由栅极驱动器134将导通脉冲施加到初级侧FET 110的栅极。导通脉冲使初级侧FET 110的初级漏极变低(例如，对应于第一状态或表示数字值一的第一电压电平)并且使次级侧FET 112的次级漏极变高。随后，初级侧控制器114从次级侧控制器116接收关断脉冲，并且经由栅极驱动器134将关断脉冲施加到初级侧FET 110的栅极。关断脉冲使初级侧FET 110的初级漏极变高(例如，对应于第二状态或表示数字值零的第二电压电平)并且使次级侧FET 112的次级漏极变低。如关于图2所图示和描述的，次级侧控制器116被配置为使用负感测(NSN)来检测次级漏极变低。可替换地，次级侧控制器116可以包括过零检测(ZCD)电路以检测次级漏极上的负电压。次级侧控制器116可以确定关断脉冲(PTDRV)的开始与NSN变高之间的时间量。该时间量对应于当脉冲信号包括导通脉冲和关断脉冲之间的第一脉冲宽度时的固定时间。该时间量还可以对应于当脉冲信号包括导通脉冲与关断脉冲之间的第二脉冲宽度时的延长的时间。例如，如果第二脉冲宽度延长了时间量Td，则由次级侧控制器116测量的延长的时间至少是该时间量Td。在另一实施例中，次级侧控制器116可以确定时间量延长了小于对应于正常模式的固定时间的指定时间量。当该时间量是大于固定时间的指定时间量时，次级控制器116可以从初级侧控制器114接收信息，例如本文所述的故障信息。
在另一实施例中，初级侧控制器114包括用于检测故障状况的故障检测电路136。故障状况可以发生在从功率提供方提供的电压/电流上，并且故障状况可以发生在由功率消耗方接收的所提供的电压/电流上。响应于故障检测电路136检测到的故障状况，初级侧控制器114通过将脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有第二脉冲宽度的脉冲信号施加到初级侧FET 110，经由反激变压器108将关于故障状况的信息跨电隔离屏障122传送到次级侧控制器116，例如图2中所示。脉冲宽度的变化可以由次级侧控制器116检测以接收关于故障状况的信息。
在又一实施例中，故障检测电路136可以检测不同类型的故障状况，并且将关于相应故障状况的不同信息发送到次级侧控制器116。例如，故障检测电路136可以检测第一情况下的第一故障状况和第二情况下的第二故障状况。初级侧控制器114响应于检测到的第一故障状况，将关于第一故障状况的信息跨反激变压器108传送到次级侧控制器116。初级侧控制器114响应于检测到的第二故障状况，将关于第二故障状况的信息跨反激变压器108传送到次级侧控制器116。
在又一实施例中，为了将信息跨反激变压器108传送到次级侧控制器116，初级侧控制器114改变脉冲信号的第一脉冲宽度以在脉冲信号128中产生特定模式。脉冲信号128中的特定模式对应于由初级侧控制器114传送的故障状况。
应当注意，上文相对于图1所描述的实施例针对初级侧控制器114将信息传送到次级侧控制器116。在其他实施例中，次级侧控制器116可以通过电隔离屏障124(例如，经由脉冲变压器130)，将信息传送到初级侧控制器114。这些实施例的附加细节将在下面相关于图3进行描述。如上所述，通过反激变压器108传送的信息可以由次级侧控制器116检测，例如图2的波形图中所示。
图2是根据一个实施例的波形图200，其示出用于将信息从次级控制的反激转换器的初级侧控制器传送到次级侧控制器的初级漏极信号202、次级漏极信号204、初级FET驱动器信号206和同步整流(SR)驱动器信号208。返回参考图1，初级漏极信号202是初级侧FET110的初级漏极上的信号，并且初级FET驱动器信号206(PTDRV)是由初级侧控制器114提供的初级侧FET 110的栅极128上的信号。次级侧控制器116被配置为检测次级漏极信号204变低并且最终过零以变为负电压。当初级漏极202变低时，次级漏极信号204开始增加，并且当初级漏极202开始变高时，次级漏极信号204(SR_DRAIN)最终开始变低并且在相反方向上过零。SR驱动器信号208在次级漏极信号204变负随后开始增加到次级漏极信号204朝向正侧过零之间为高。次级侧控制器116可以使用计时器(或计数器)来保持对初级FET驱动器信号206变低(如由次级侧控制器116控制的)到NSN变高(在过零之后从最小值增加)之间的时间量的计数。
对于一个次级控制的反激转换器，初级FET基于经由脉冲变压器130从次级侧控制器116发送的+ve/-ve脉冲而导通和关断。关断初级FET使得SR_DRAIN信号变低，这使用NSN得到检测，如图2的波形所示。此处，PTDRV信号是由次级侧控制器116经由脉冲变压器130发送的初级FET导通脉冲。计时器保持对PTDRV变低到NSN变高之间的时间的计数。在正常情况下，PTDRV变低到NSN变高之间的延迟将是基于外部部件的固定时间量。对于故障状况，初级侧控制器114可以将其接收的PTDRV脉冲延长延长的时间量Td(例如，200ns、500ns、1μs等)。延长的时间量可以是可编程的。延长的时间量Td可以由次级侧控制器116在PTDRV变低(在次级侧上)到NSN变高之间使用计时器来检测，其现在延长了延长的时间量210Td。因此，次级侧控制器116可以获知初级侧控制器114正在跨反激变压器108传送信息，例如故障信息。
在一些实施例中，基于用于不同故障或信息场景的预定义持续时间(Td)，初级侧控制器114可以通过延长PTDRV脉冲宽度来与次级侧控制器116通信。这可以扩展到改变PTDRV脉冲以传送该信息或附加信息(例如不同的故障类型等)的其他可能方式。在其他实施例中，初级侧控制器114可以通过推出上升沿来使PTDRV脉冲宽度变窄。在其他实施例中，可以将PTDRV脉冲分成两个固定宽度(例如，100ns)。在其他实施例中，初级侧控制器114可以完全屏蔽PTDRV脉冲。
如上所述，次级侧控制器116可以通过电隔离屏障124将信息传送到初级侧控制器114，例如经由诸如关于图3所描述的脉冲变压器130。
图3是根据一个实施例的具有次级侧控制器316的次级控制的反激转换器300的框图，该次级侧控制器316通过电隔离屏障将信息传送到初级侧控制器314。尽管没有示出次级控制的反激转换器300的所有部件，但是次级控制的反激转换器300与图1的次级控制的反激转换器100相似，如相似的附图标记所示。为了经由初级侧功率开关(图3中未示出)控制反激变压器，次级侧控制器316可以例如经由脉冲变压器330跨电隔离屏障324将脉冲发送到初级侧控制器314。
次级侧控制器316包括信号发生器331以生成脉冲以经由脉冲变压器330控制初级侧FET 110。例如，信号发生器331可以包括上拉晶体管和下拉晶体管。上拉晶体管和下拉晶体管可以由次级侧控制器316的控制逻辑或固件控制。在正常模式期间，信号发生器331可以生成并且输出方波信号。电容器340耦接在信号发生器331与脉冲变压器330之间。电容器340在方波信号的正跳变(即上升沿)上生成正脉冲，并且在方波信号的负跳变(即下降沿)上生成负脉冲。正脉冲和负脉冲经由脉冲变压器330被传输到初级侧控制器314。初级侧控制器314接收正脉冲和负脉冲以导通和关断初级侧功率开关(图3中未示出)。图1中示出了由信号发生器331生成的方波的示例波形。图1中示出了由电容器生成的正脉冲和负脉冲的示例波形。次级侧控制器316可以在正常操作期间(例如，在正常操作模式中)生成方波信号。次级侧控制器316可以检测故障状况或者需要向初级侧控制器314传送信息。在此类情况下，次级侧控制器316可以在上拉晶体管与电容器340之间切换电阻器333。应注意，电阻器333可以是任何类型的电阻元件。因此，信号发生器331生成锯齿波信号334，其具有缓慢上升沿和比缓慢上升沿快的下降沿。给定锯齿波信号334的边沿，电容器340不针对锯齿波信号334中的每个脉冲生成正脉冲，从而产生具有两个或更多个连续负脉冲的脉冲信号336。脉冲信号336的连续负脉冲经由脉冲变压器330被传输到初级侧控制器314。初级侧控制器314接收连续的负脉冲以检测次级侧控制器316正在向初级侧控制器314传送信息。例如，该信息可以包括故障信息。响应于初级侧控制器314检测到故障信息，初级侧控制器314可以响应于故障而执行动作。尽管脉冲信号336包括两个连续的负脉冲(即，没有任何插入的正脉冲)，其可以表示跨电隔离屏障324发送的两个连续的“0”值，但是在其他实施例中，其他特定模式可以由次级侧控制器316生成并且由初级侧控制器314检测。例如，次级侧控制器316可以扩展信号发生器331以生成两个或更多个连续的“1”值或者甚至0和1的模式，以从次级侧控制器316向初级侧控制器314给出多个故障状况或其他信息。其他信息可包括开始模式、停止模式、要求软启动操作的软故障、要求最小输送功率的软故障等。
在一些情况下，两个连续的0需要两个“-ve”脉冲，这不需要初级侧上的任何快速时钟同步。两个连续的0可以在确认需要系统关闭的故障之后由固件启动。可以控制上拉晶体管和下拉晶体管，以便在脉冲变压器330的输入处进行可编程的缓慢上拉，随后是突然的下拉，从而导致“-ve”边沿而没有“+ve”边沿。类似地，另一可编程的缓慢上拉随后是突然下拉将导致另一“-ve”边沿。应当注意，可以通过将电阻器333切换到上拉路径中来实现缓慢上拉。类似地，与下拉器件串联的电阻器可以用于生成连续的1。可替换地，缓慢上拉可通过基于电流源的上拉来实现。
如图3中所示，次级侧控制器316在脉冲信号336中发送两个连续0，并且初级侧控制器314在脉冲信号326中接收两个连续0。初级侧控制器314可以包括用于检测脉冲信号326中的两个连续0的电路，例如图4中所示。可替换地，初级侧控制器314可以包括用于检测其他模式以检测正由次级侧控制器316传送的信息的电路。
图4是根据一个实施例的初级侧控制器的电路400的框图，该电路用于检测来自次级侧控制器的信号模式以禁用初级侧控制器的关闭逻辑。电路400包括第一触发器402、第二触发器404和或门406。第一触发器402接收第一输入值401(例如，1’b1)，如果该第一输入值传播通过第一触发器402和第二触发器404两者，则该第一输入值将停止关闭逻辑。当第一触发器402由对应于由初级侧控制器接收的脉冲信号中的0脉冲326(图3中的负脉冲)的高走向脉冲407钟控时，第二触发器404从第一触发器402的输出接收第二输入值403。当第二触发器404由对应于由初级侧控制器接收的脉冲信号中的0脉冲326(图3中的负脉冲)的高走向脉冲407钟控时，第二触发器404输出输出值405。然而，如果在两个407脉冲之间初级侧控制器接收到来自脉冲变压器330的初级控制器的输入处的对应于高走向脉冲409的居间高走向脉冲(正脉冲)，则第一触发器和第二触发器被清零。例如，当或门406接收高脉冲409或复位信号411时，或门406可以将复位(或清零)信号输出到第一触发器402和第二触发器404两者的清零输入。尽管图4示出了用爱与检测两个连续零的电路400的一个实施例，但是在其他实施例中，电路400可以包括不同的逻辑或电路部件，以检测由初级侧控制器跨电隔离屏障接收的脉冲信号中的两个连续零或其他特定模式。
在该实施例中，输出值405可以向初级侧控制器的关闭逻辑发送“停止”信号以关闭转换器。例如，初级侧控制器可以包括关闭逻辑，其可以在某些条件下执行软启动操作，例如当初级侧控制器没有接收到切换初级侧开关(例如，初级侧FET)的脉冲时。当次级侧控制器没有发送任何对切换周期的请求时，关闭逻辑可以在指定的时间段(例如，时间＞tAR，其中tAR是82毫秒)之后启动自动重启操作。然而，在一些情况下，次级侧控制器可以以与对切换周期的请求不同的方式发送信息，例如，故障信息。为了避免关闭逻辑在次级侧控制器发送信息时执行某些动作，当检测到指定的模式时，关闭逻辑可以由电路400给出信号或指令(例如图4中所示的两个连续的零)，以关闭AC-DC转换器或按照次级侧控制器所期望的特定功能来执行。
图5是根据一个实施例的通过初级侧控制器与次级侧控制器之间的隔离屏障进行双向通信的USB-PD电源适配器500的示意图。代替光隔离器反馈，USB-PD电源适配器500包括经由脉冲变压器530、反激变压器508或两者跨隔离屏障的双向通信。USB-PD电源适配器500包括初级IC控制器514和次级IC控制器516。次级IC控制器516可以被设置在芯片封装中，并且包括根据本文所述的用于栅极驱动器控制的技术配置的USB-PD子系统。次级IC控制器516被配置为与附接到USB C型端口540的消耗方设备(未示出)协商PD合同，并且通过输出引脚(“PWM_DRV”)控制从反激变压器508输出的所需VBUS电压。USB C型端口540通常与C型插头相关联，但是应当理解，在各种实施例中，USB C型端口可以替代地与C型插座相关联。反激变压器508耦接到整流DC电源，并且输出可以耦接到次级侧FET 512(例如SR FET512)。VBUS_IN由连接到补偿网络550的误差放大器调节。补偿网络550可以是专用于USB-PD电源适配器500的设计的电阻器-电容器(RC)电路。可以耦接补偿网络550以接收来自次级IC控制器516的第一输出引脚(“FB”)的反馈信号。补偿网络550还可以耦接到第二输出引脚(“EA_out”)和第三输出引脚(“CC_Comp”)。反激变压器508可以耦接到大容量电容器533和缓冲器电路537。USB-PD电源适配器500还可以包括脉冲变压器530(或其他反馈控制机制)，用于跨隔离屏障524传送信息。
次级IC控制器516耦接到VBUS线511，并且被配置为当通过向开关的栅极提供控制信号而检测到故障状况时控制功率开关(例如提供方开关520)的操作和状态。VBUS线511包括提供方开关520，其被配置为由来自次级IC控制器516中的栅极驱动器的输出引脚(“VBUS_Control”)的信号控制的通/断开关设备。提供方开关520可以对应于本文描述的提供方FET。在提供方开关520的一侧，VBUS线511上的电源节点505耦接到反激变压器508的第二绕组，其耦接到被配置为去除功率信号的AC分量的大容量电容器535。电源节点505耦接到次级IC控制器516的输入引脚(“VBUS_IN”)。在提供方开关520的另一侧，VBUS线511上的输出节点507耦接到USB C型端口540。输出节点507耦接到次级IC控制器516的另一输入引脚(“VBUS_C”)。USB C型端口540的GND线耦接到次级功率FET 512。
在操作中，VBUS线511上的功率流的方向是从反激变压器508到诸如膝上型计算机(未示出)的消耗方设备，该消耗方设备附接到USB C型端口540。当协商了与消耗方设备的PD合同时，次级IC控制器516导通提供方开关520来以所协商的(一个或多个)电压和/或电流电平向消耗方设备供电。当PD合同被动态地重新协商以降低VBUS电压和/或电流时，例如当消耗方设备已经完成对其电池充电并且现在仅需要功率来操作时，可能需要VBUS线511上的高到低电压转换。
在检测到故障状况时，可以发送控制信号以关断提供方开关520，从而将USB C型端口540从反激变压器508断开。通过将VBUS_Control的输出驱动到零来关断提供方开关520。这种断开可能是由过电压条件、过电流条件或其他条件引起的，这些条件可能需要USBC型端口540从反激变压器508断开以保护耦接到USB C型端口540的电路。
在另一实施例中，辅助电路570可耦接到初级IC控制器514。辅助输出引脚(“AUX_IN”)和过电压保护辅助引脚(“OVP_AUX”)耦接到辅助电路570。辅助电路570可以操作以保护VBUS_IN511的过电压，并且一旦启动完成，还向初级IC控制器514供电(AUX_IN)。
如上所述，USB-PD电源适配器500允许以与上面关于图1-4所述的类似方式通过隔离屏障524、隔离屏障522或两者进行双向通信。特别地，次级IC控制器516的PWM驱动器电路可以在输出引脚(“PWM_DRV”)上输出信号，以经由脉冲变压器530跨隔离屏障524传送信息。如本文所述，PWM驱动器电路可以是在输出引脚上产生脉冲以跨隔离屏障524传送信息的其他驱动器电路。初级IC控制器514可以包括检测电路，其在输入引脚(“Pulse_In”)上接收信号，并且检测次级IC控制器516何时传送信息。例如，次级IC控制器516可以检测故障状况，并且可以经由脉冲变压器530将该信息传送到初级IC控制器514。在另一个实施例中，初级IC控制器514可以经由反激变压器508跨隔离屏障522传送信息。初级IC控制器514可以包括用于改变经由脉冲变压器530从次级IC控制器516接收的脉冲的电路。通过改变脉冲，初级IC控制器514可以经由初级功率开关510跨反激变压器508发送信息。次级IC控制器516可以包括测量次级功率开关512的漏极(SR_DRAIN)并且可以检测初级IC控制器514何时传送信息的电路。例如，初级IC控制器514可以检测故障状况，并且可以经由反激变压器508将该信息传送到次级IC控制器516。
在另一实施例中，AC-DC电源适配器设备包括耦接在AC端子与DC端子之间的反激转换器(具有反激变压器)或隔离电源转换器。反激变压器将AC端子上的AC功率转换成DC端子上的DC功率，AC端子与DC端子之间具有电隔离。AC-DC电源适配器设备还包括耦接到反激变压器的初级侧控制器和耦接到反激变压器的次级侧控制器。初级侧功率开关(也称为初级侧开关FET或初级FET)耦接到反激变压器的初级绕组和初级侧控制器。次级侧功率开关耦接到反激变压器的次级绕组和次级侧控制器。初级侧控制器被配置为跨电隔离屏障从次级侧控制器接收第一信号，并且响应于第一信号将第二信号施加到初级侧功率开关以导通和关断初级侧功率开关。初级侧控制器还被配置为通过将第二信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有第二脉冲宽度的第二信号施加到初级侧功率开关来跨反激变压器将信息传送到次级侧控制器。
在又一实施例中，初级侧控制器包括脉冲接收器、故障检测电路和驱动器。脉冲接收器跨电隔离屏障从次级侧控制器接收第一信号。第一信号包括用于导通初级侧功率开关的第一导通脉冲和用于关断初级侧功率开关的第一关断脉冲。作为响应，耦接到脉冲接收器和初级侧功率开关的驱动器将第一导通脉冲和第一关断脉冲施加到初级侧功率开关。故障检测电路检测故障状况。作为响应，故障检测电路被配置为使脉冲接收器将第二信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，并且使驱动器将具有第二脉冲宽度的第二信号施加到初级侧功率开关。将具有第二脉冲宽度的第二信号施加到初级侧功率开关使得跨电隔离屏障传输信息(连同能量的传输)。
在又一实施例中，AC-DC电源适配器设备包括耦接在初级侧控制器与次级侧控制器之间的脉冲变压器。初级侧控制器被配置为经由脉冲变压器从次级侧控制器接收作为一个或多个脉冲的第一信号。初级侧控制器可以检测次级侧控制器何时经由脉冲变压器传送信息，如本文所述的。
本文描述的实施例可以在诸如串行总线兼容的电源设备的功率输送系统中实施。串行总线兼容的电源设备的示例可以包括串行总线功率输送(SBPD)设备、USB兼容的电源设备等。在一些实施例中，SBPD设备是与USB-PD标准兼容或更一般地与USB标准兼容的USB-PD设备。例如，SBPD设备可用于基于输入电压(例如Vbus_in电源电压)提供输出电压(例如Vbus_c电源电压)。SBPD设备可以包括本文描述的各种实施例，以促进初级侧控制器与次级侧控制器之间的通信。如本文所述，通信可以是单向的或双向的。SBPD设备可以包括功率转换器150(例如AC-DC转换器)和功率控制模拟子系统(例如USB-PD控制器)。功率控制模拟子系统可以包括如本文所述的用于跨电隔离屏障传送信息的电路、功能或两者。信息可以包括用于不同功能的信息，例如OV、UV、OCP、SCP、PFC、SR等。信息可以包括这些不同功能中的任何一个的故障信息。
在实施例中，SBPD设备连接到电源，例如提供AC功率的壁式插座电源。在其他实施例中，电源可以是不同的电源，例如电池，并且可以向SBPD设备提供DC功率。功率转换器可以转换从电源接收的功率(例如，将接收的功率转换为Vbus_in)。例如，功率转换器可以是AC-DC转换器，并且将来自电源的AC功率转换为DC功率。在一些实施例中，功率转换器是在输入(例如，初级侧)与输出(例如，次级侧)之间提供电隔离的反激转换器，例如次级控制的反激转换器。
在一些实施例中，SBPD设备向接收设备(sink device)提供Vbus_c(例如，经由指定特定输出电压以及可能的输出电流的通信信道(CC))。SBPD设备还可以向接收设备提供对地电位(例如，地)的通路。在一些实施例中，Vbus_c的提供与USB-PD标准兼容。功率控制模拟子系统可以从功率转换器接收Vbus_in。功率控制模拟子系统可以输出Vbus_in。在一些实施例中，功率控制模拟子系统是与USB C型TM标准兼容的USB C型TM控制器。功率控制模拟子系统可以响应于Vbus_in和Vbus_c来提供系统中断。
在一些实施例中，SBPD设备的任何部件可以是IC的一部分，或者可替换地，SBPD设备的任何部件可以在其自己的IC中实施。例如，功率转换器和功率控制模拟子系统可以各自是具有单独封装和引脚配置的分立IC。
在一些实施例中，SBPD设备可以为笔记本、软件狗、监视器、扩展坞、电源适配器、车辆充电器、电源库、移动适配器等提供完整的USB C型TM和USB-Power Delivery端口控制解决方案。
图6是示出根据一些实施例的用于USB功率输送中使用的USB设备的系统600的框图。系统600可以包括外围子系统610，其包括用于USB功率输送(USB-PD)中使用的多个部件。外围子系统610可以包括外围互连611，其包括时钟模块、用于向外围子系统610的各种部件提供时钟信号的外围时钟(PCLK)612。外围互连611可以是外围总线，例如单级或多级高级高性能总线(AHB)，并且可以提供外围子系统610、CPU子系统630和系统资源640之间的数据和控制接口。外围互连611可以包括控制器电路，例如直接存储器存取(DMA)控制器，其可以被编程以在外围块之间传输数据，而无需CPU子系统630的输入、控制或承担负担。
外围互连611可以用于将外围子系统610的部件耦接到系统600的其他部件。耦接到外围互连611的可以是用于发送和接收信号的多个通用输入/输出(GPIO)615。GPIO 615可以包括被配置为实施各种功能的电路，例如上拉、下拉、输入阈值选择、输入和输出缓冲器启用/停用、单个多路复用等。还可以由GPIO 615实施其他功能。一个或多个计时器/计数器/脉宽调制器(TCPWM)617也可以耦接到外围互连，并且包括用于实施计时电路(计时器)、计数器、脉宽调制器(PWM)解码器以及可以对I/O信号进行操作并且向系统600的系统部件提供数字信号的其他数字功能的电路。外围子系统610还可以包括一个或多个串行通信块(SCB)619，用于实施串行通信接口，例如I2C、串行外围接口(SPI)、通用异步接收器/发射器(UART)、控制器局域网(CAN)、时钟扩展外围接口(CXPI)等。
对于USB功率输送应用，外围子系统610可以包括耦接到外围互连并且包括用于在USB功率输送中使用的一组USB-PD模块621的USB功率输送子系统620。USB-PD模块621可以通过USB-PD互连623耦接到外围互连611。USB-PD模块621可以包括模/数转换(ADC)模块，用于将各种模拟信号转换为数字信号；误差放大器(AMP)，根据PD合同调节VBUS线上的输出电压；高压(HV)调节器，用于将电源电压转换成供给功率系统600的精确电压(例如3.5-5V)；低侧电流读出放大器(LSCSA)，用于准确测量负载电流；过电压保护(OVP)模块和过电流保护(OCP)模块，用于以可配置的阈值和响应时间在VBUS线上提供过电流和过电压保护；一个或多个栅极驱动器，用于在提供方和消耗方配置中的USB功率输送中使用的外部功率场效应晶体管(FET)；以及通信信道PHY(CC BB PHY)模块，用于支持在C型通信信道(CC)线路上的通信。USB-PD模块621还可以包括用于确定充电电路存在并且耦接到系统600的充电器检测模块和用于控制VBUS上的电压放电的VBUS放电模块。放电控制模块可以被配置为耦接到VBUS线上的电源节点或VBUS线上的输出(电源宿)节点，并且将VBUS线上的电压放电至期望的电压电平(即，PD合同中协商的电压电平)。USB功率传输子系统620还可以包括用于外部连接的焊盘627和C型端口上可能需要的静电放电(ESD)保护电路629。USB-PD模块621还可包括用于支持与另一控制器(例如，在反激转换器的初级侧控制器与次级侧控制器之间)的双向通信的双向通信模块。
GPIO 615、TCPWM 617和SCB 619可以耦接到输入/输出(I/O)子系统650，该子系统可以包括耦接到多个GPIO 653的高速(HS)I/O矩阵651。GPIO 615、TCPWM 617和SCB 619可以通过HS I/O矩阵651耦接到GPIO 653。
系统600还可以包括用于处理命令、存储程序信息和数据的中央处理单元(CPU)子系统630。CPU子系统630可以包括用于执行指令以及从多个存储器中的存储器单元读取和向其写入的一个或多个处理单元631。处理单元631可以是适于在集成电路(IC)或片上系统(SOC)设备中操作的处理器。在一些实施例中，处理单元631可以针对具有广泛时钟门控的低功率操作而优化。在该实施例中，可以实施各种内部控制电路，用于在各种功率状态下的处理单元操作。例如，处理单元631可以包括唤醒中断控制器(WIC)，其被配置为将处理单元从睡眠状态唤醒，从而允许在IC或SOC处于睡眠状态时切断电源。CPU子系统630可以包括一个或多个存储器，包括闪存633、静态随机存取存储器(SRAM)635和只读存储器(ROM)637。闪存633可以是被配置为用于存储数据、程序和/或其他固件指令的非易失性存储器(NAND闪存、NOR闪存等)。闪存633可以包括读取加速器，并且可以通过集成在CPU子系统630内来改善存取时间。SRAM 635可以是被配置用于存储可由处理单元631访问的数据和固件指令的易失性存储器。ROM 637可以被配置为存储引导例程、配置参数以及在系统600的操作期间不改变的其他固件参数和设置。SRAM 635和ROM 637可以具有相关联的控制电路。处理单元631和存储器可以耦接到系统互连639以将去往和来自CPU子系统630的各种部件的信号路由到系统600的其他块或模块。系统互连639可以实施为诸如单级或多级AHB的系统总线。系统互连639可以被配置为将CPU子系统630的各种部件彼此耦接的接口。系统互连639可以耦接到外围互连611以提供CPU子系统630与外围子系统610的部件之间的信号路径。
系统600还可以包括多个系统资源640，包括电源模块641、时钟模块643、复位模块645和测试模块647。电源模块641可以包括睡眠控制模块、唤醒中断控制(WIC)模块、上电复位(POR)模块、多个电压参考(REF)和PWRSYS模块。在一些实施例中，电源模块641可以包括允许系统600以不同的电压和/或电流电平从/向外部源汲取和/或提供功率并且支持控制器在不同的功率状态中操作的电路，所述功率状态例如运行中、低功率或睡眠。在各种实施例中，当系统600对操作进行节流以实现期望的功耗或输出时，可以实施更多的功率状态。时钟模块643可以包括时钟控制模块、看门狗计时器(WDT)、内部低速振荡器(ILO)和内部主振荡器(IMO)。复位模块645可以包括复位控制模块和外部复位(XRES)模块。测试模块647可以包括控制和进入测试模式的模块以及用于模拟和数字功能(数字测试和模拟DFT)的测试控制模块。
系统600可以在单片(例如，单个)半导体管芯中实施。在其他实施例中，系统600的各个部分或模块可以在不同的半导体管芯上实施。例如，CPU子系统630的存储器模块可以是片上的或分离的。在其他实施例中，分离管芯电路可以被封装到单个“芯片”中，或者保持分离并且作为分离元件设置在电路板上(或USB电缆连接器中)。
系统600可以在多个应用情境中实施，以向其提供USB-PD功能。在每个应用情境中，IC控制器或SOC实施系统600可以被设置和配置在电子设备(例如，支持USB的设备)中以执行根据本文描述的技术的操作。在一个示例性实施例中，系统600可以被设置和配置在用于膝上型计算机、笔记本计算机等的个人计算机(PC)电源适配器中。在另一示例性实施例中，系统600可以被设置和配置在用于移动电子设备(例如，智能电话、平板计算机等)的电源适配器(例如，壁式充电器)中。在另一示例性实施例中，系统600可以被设置和配置在被配置为通过(一个或多个)USB A型和/或C型端口提供功率的壁式插座中。在另一示例性实施例中，系统600可以被设置和配置在被配置为通过(一个或多个)USB A型和/或C型端口提供功率的车载充电器中。在又一示例性实施例中，系统600可以被设置和配置在可以得到充电并且然后通过USB A型或C型端口向另一电子设备提供功率的电源组中。在其他实施例中，类似于系统600的系统可以配置有本文所述的功率开关栅极控制电路，并且可以设置在各种其他支持USB的电子或机电设备中。
应当理解，系统，如在IC控制器上实施或实施为IC控制器的系统600，可以被设置到不同的应用中，这些应用可以关于所使用的电源的类型和功率输送的方向而不同。例如，在车载充电器的情况下，电源是提供DC功率的车载电池，而在移动电源适配器的情况下，电源是AC壁式插座。此外，在PC电源适配器的情况下，功率输送流是从提供方设备到消耗方设备，而在电源组的情况下，功率输送流可以在两个方向上，这取决于电源组是作为功率提供方操作(例如，为另一设备供电)还是作为功率消耗方操作(例如，为其自身充电)。由于这些原因，系统600的各种应用应当被认为是说明性的而不是限制性的。
图7是根据一个实施例的跨电隔离屏障将信息传送到次级侧控制器的方法700的流程图。方法700可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件、固件或其组合的处理逻辑来执行。在一个实施例中，次级控制的AC-DC反激转换器中的初级侧控制器执行方法700。在另一实施例中，图1的初级侧控制器114执行方法700。在另一实施例中，图3的初级侧控制器314执行方法700。在另一实施例中，图5的初级IC控制器514执行方法700。在另一实施例中，图6的外围子系统610执行方法700。在一些情况下，方法700的操作可以分布在初级侧控制器和次级侧控制器之间。
参考图7，方法700开始于处理逻辑跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信号(框702)。处理逻辑响应于用于导通和关断初级侧功率开关的信号，将脉冲信号施加到耦接到次级控制的AC-DC反激转换器中的反激变压器的初级侧功率开关(例如，初级侧FET)(框704)。处理逻辑通过将脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并将具有第二脉冲宽度的脉冲信号施加到初级侧功率开关而跨反激变压器将信息传送到次级侧控制器(框706)，并且方法700结束。
在另一实施例中，处理逻辑跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信号。处理逻辑响应于该信号生成第一脉冲信号，第一脉冲信号包括具有第一脉冲宽度的一个或多个脉冲。处理逻辑生成第二脉冲信号，其改变第一脉冲信号的至少一个脉冲的第一脉冲宽度。处理逻辑将第二脉冲信号输出到功率转换器的初级开关FET以跨电隔离屏障将信息从初级侧控制器传送到次级侧控制器。
在又一实施例中，处理逻辑响应于信号而生成具有第一脉冲宽度的一个或多个脉冲。处理逻辑通过生成具有第二脉冲宽度的一个或多个附加脉冲来改变第一脉冲宽度。处理逻辑检测故障状况。处理逻辑通过施加具有第二脉冲宽度的一个或多个附加脉冲，跨反激变压器将关于故障状况的信息传送到次级侧控制器。
在又一实施例中，处理逻辑通过经由耦接在初级侧控制器与次级侧控制器之间的脉冲变压器跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信号来从次级侧控制器接收信号。该信号包括用于导通和关断初级侧FET的脉冲信息。在一些情况下，脉冲接收器响应于跨电隔离屏障从次级侧控制器接收的信号而生成具有一个或多个脉冲的脉冲信号，所述一个或多个脉冲具有第一脉冲宽度。处理逻辑可以通过生成具有一个或多个附加脉冲的脉冲信号来将脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，所述一个或多个附加脉冲具有第二脉冲宽度。
在另一实施例中，为了施加具有第二脉冲宽度的脉冲信号，处理逻辑利用具有第二脉冲宽度的一个或多个脉冲驱动初级侧FET的栅极。具有第二脉冲宽度的一个或多个脉冲导通和关断初级侧FET以控制反激变压器。
在另一实施例中，为了跨反激变压器将信息传送到次级侧控制器，处理逻辑改变脉冲信号的第一脉冲宽度以在脉冲信号中生成特定模式。脉冲信号中的特定模式对应于故障状况。
在另一实施例中，处理逻辑检测第一故障状况和第二故障状况。处理逻辑，用于通过响应于检测到第一故障状况而改变脉冲信号的第一脉冲宽度以在脉冲信号中生成第一特定模式，来跨反激变压器将信息传送到次级侧控制器。脉冲信号中的第一特定模式对应于第一故障状况。处理逻辑还可以响应于检测到第二故障状况而改变脉冲信号的第一脉冲宽度以在脉冲信号中生成第二特定模式。脉冲信号中的第二特定模式对应于第二故障状况。
在另一实施例中，为了跨反激变压器将信息传送到次级侧控制器，处理逻辑在初级侧控制器和次级侧控制器没有时钟同步的情况下将信息从初级侧控制器传送到次级侧控制器。在另一实施例中，处理逻辑在初级侧控制器与次级侧控制器之间没有设置输入缓冲器和输出缓冲器的情况下将信息从初级侧控制器传送到次级侧控制器。
图8是根据一个实施例的检测故障状况并且跨电隔离屏障将关于故障状况的信息传送到次级侧控制器的方法800的流程图。方法800可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件、固件或其组合的处理逻辑来执行。在一个实施例中，次级控制的AC-DC反激转换器中的初级侧控制器执行方法800。在另一实施例中，图1的初级侧控制器114执行方法800。在另一实施例中，图3的初级侧控制器314执行方法800。在另一实施例中，图5的初级IC控制器514执行方法800。在另一实施例中，图6的外围子系统610执行方法800。在一些情况下，方法800的操作可以分布在初级侧控制器和次级侧控制器之间。
参考图8，方法800开始于处理逻辑跨脉冲变压器(第一电隔离屏障)从次级侧控制器接收信号(框802)。响应于用于导通和关断初级侧开关的信号，处理逻辑将脉冲信号施加到控制反激变压器的初级侧功率开关(框804)。处理逻辑确定是否已经发生故障状况(框805)。当在框805处没有发生故障状况时，处理逻辑返回到框802以从次级侧控制器接收另一信号。当在框805确定发生故障状况时，处理逻辑跨反激变压器(第二电隔离屏障)将关于故障的信息传送到次级侧控制器(框806)。在框806处，处理逻辑可以通过将脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有第二脉冲宽度的脉冲信号施加到初级侧功率开关来传送关于故障状况的信息，并且方法800结束。
以上方法针对通过电隔离屏障，例如经由反激变压器本身，将信息从初级侧控制器发送到次级侧控制器的各种实施例而设置。下面描述的是通过电隔离屏障，例如经由脉冲变压器，将信息从次级侧控制器发送到初级侧控制器的方法。
在一个实施例中，所述方法包括由次级控制的交流到直流(AC-DC)反激转换器中的次级侧控制器跨电隔离屏障将脉冲信号发送到初级侧控制器，初级侧控制器将脉冲信号施加到初级侧FET以导通或关断次级控制的AC-DC反激转换器中的反激变压器。该方法还包括由次级侧控制器跨电隔离屏障发送信息信号，该信息信号包括至少两个连续的一或两个连续的零。在一些情况下，该方法通过改变脉冲序列以包括至少两个连续的一或两个连续的零来发送信息信号。在另一实施例中，次级侧控制器经由脉冲变压器发送信息信号。次级侧控制器可以包括可编程驱动器，所述可编程驱动器包括上拉晶体管、下拉晶体管、可编程电阻性元件(例如电阻器)，所述可编程电阻性元件可以被选择性地添加到上拉晶体管、下拉晶体管或两者，以生成脉冲序列，例如两个连续的零或两个连续的一。
在一些实施例中，信息信号包括关于故障状况的信息。在另一实施例中，该方法由次级侧控制器检测故障状况，并且跨电隔离屏障在信息信号中发送关于故障状况的信息。在一些情况下，两个连续的零表示故障状况。在另一实施例中，两个连续零表示向初级侧控制器通知次级侧控制器将发送故障代码的标头或标记。故障代码可以是一和零的任意组合，并且可以是预定的大小。可替换地，两个连续的一可以用于故障状况或故障代码的标头或标记。该方法可以利用两个负脉冲生成两个连续的零，而不需要与初级侧控制器的任何快速时钟同步。
图9是根据一个实施例的跨电隔离屏障将信息传送到初级侧控制器的方法900的流程图。方法900可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件、固件或其组合的处理逻辑来执行。在一个实施例中，次级控制的AC-DC反激转换器中的次级侧控制器执行方法900。在另一实施例中，图1的次级侧控制器116执行方法900。在另一实施例中，图3的次级侧控制器316执行方法900。在另一实施例中，图5的次级IC控制器516执行方法900。在另一实施例中，图6的外围子系统610执行方法900。在一些情况下，方法900的操作可以分布在初级侧控制器和次级侧控制器之间。
参考图9，方法900开始于处理逻辑生成具有交替的正脉冲和负脉冲的第一脉冲集合(框902)。第一脉冲集合可以包括在方波信号的正跳变(即，上升沿)上的正脉冲和在方波信号的负跳变(即，下降沿)上的负脉冲。处理逻辑将第一脉冲集合施加到耦接到初级侧控制器的脉冲变压器(框904)。第一脉冲集合使初级侧控制器导通和关断耦接到初级侧控制器的初级侧FET。当次级侧控制器需要向初级侧控制器发送信息时，处理逻辑生成具有至少两个连续正脉冲或两个连续负脉冲的第二脉冲集合(框906)。第二脉冲集合可以包括在具有比第一正跳变更快的第一负跳变的锯齿波信号的第一正跳变(即缓慢上升沿)上的第一正脉冲和在具有比第二正跳变更快的第二负跳变的锯齿波信号的第二正跳变上的第二正脉冲。处理逻辑将第二脉冲集合施加到脉冲变压器(框908)，并且方法900结束。第二脉冲集合使初级侧控制器跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信息。在其他实施例中，次级侧控制器可以通过初级侧控制器与次级侧控制器之间的电隔离屏障将信息传送到初级侧控制器。
图10是根据一个实施例的检测故障状况并且跨电隔离屏障将关于故障状况的信息传送到初级侧控制器的方法1000的流程图。方法1000可以由包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件、固件或其组合的处理逻辑来执行。在一个实施例中，次级控制的AC-DC反激转换器中的次级侧控制器执行方法1000。在另一实施例中，图1的次级侧控制器116执行方法1000。在另一实施例中，图3的次级侧控制器316执行方法1000。在另一实施例中，图5的次级IC控制器516执行方法1000。在另一实施例中，图6的外围子系统610执行方法1000。在一些情况下，方法1000的操作可以分布在初级侧控制器和次级侧控制器之间。
参考图10，方法1000开始于处理逻辑生成具有交替的正脉冲和负脉冲的第一脉冲集合(框1002)。第一脉冲集合可以包括在方波信号的正跳变(即上升沿)上的正脉冲和在方波信号的负跳变(即下降沿)上的负脉冲。处理逻辑将第一脉冲集合施加到耦接到初级侧控制器的脉冲变压器(框1004)。第一脉冲集合使初级侧控制器导通和关断耦接到初级侧控制器的初级侧FET。
处理逻辑确定是否发生了故障状况(框1005)。当在框1005处没有发生故障状况时，处理逻辑返回到框1002以从次级侧控制器接收另一信号。当在框1005处确定发生故障状况时，处理逻辑跨脉冲变压器(电隔离屏障)将关于故障的信息传送到初级侧控制器(框1006)。在框1006处，处理逻辑可以通过发送具有至少两个连续负脉冲或两个连续正脉冲的第二脉冲集合来传送关于故障状况的信息，并且方法1000结束。
在另一实施例中，处理逻辑确定故障状况需要系统关闭，并且诸如由固件启动向初级侧控制器发送信息以启动系统关闭。这可以在次级侧控制器检测到故障状况并且确定故障状况需要系统关闭之后完成。
在另一实施例中，处理逻辑控制脉冲变压器的输入处的可编程慢上拉晶体管，随后是更快下拉晶体管，以生成第一负脉冲。处理逻辑控制脉冲变压器的输入处的可编程慢上拉晶体管，随后是更快下拉晶体管，以生成第二负脉冲而没有中间正脉冲(例如，没有+ve沿的两个-ve沿)。在一个实施例中，处理逻辑利用电阻上拉晶体管(或电阻下拉晶体管)控制可编程慢上拉晶体管。在另一实施例中，处理逻辑利用基于电流源的上拉晶体管来控制可编程慢上拉晶体管。在另一实施例中，处理逻辑控制脉冲变压器的输入处的可编程慢下拉晶体管，随后是更快上拉晶体管，以生成第一正脉冲，并且控制脉冲变压器的输入处的可编程慢下拉晶体管，随后是更快上拉晶体管，以生成第二正脉冲，而没有中间负脉冲(例如，没有-ve沿的两个+ve沿)。两个或更多个连续一或零和一的模式可以用于将多个故障状况或其他信息从次级侧控制器传送到初级侧控制器。特定模式可以包括开始模式、停止模式、要求软启动的软故障、要求最小输送功率的软故障以及更多。
在以上描述中，具体实施方式的一些部分是按照对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现的。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们工作的实质传达给本领域的其他技术人员的手段。算法在此处并且通常被认为是导致期望结果的步骤的自洽序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操作的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。主要出于通用的原因，将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等已被证明有时是方便的。
然而，应当记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非特别声明，否则如从以上讨论中显而易见的，可以理解，在整个描述中，利用诸如“接收”、“调整”等术语的讨论指的是计算系统或类似电子计算设备的动作和过程，其将表示为计算系统的寄存器和存储器内的物理(例如，电子)量的数据操纵和变换成类似地表示为计算系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。
词语“示例”或“示例性”在本文中用于表示用作示例、实例或说明。本文描述为“示例”或“示例性”的任何方面或设计未必应解释为比其他方面或设计优选或有利。相反，词语“示例”或“示例性”的使用旨在以具体的方式呈现概念。如本申请中所使用的，术语“或”旨在表示包括性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另外指定，或者从上下文中清楚，否则“X包括A或B”旨在表示任何自然的包括性排列。即，如果X包括A；X包括B；或者X包括A和B两者，则在任何前述情况下都满足“X包括A或B”。另外，除非另外指定或从上下文中清楚涉及单数形式，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”一般应当被解释为表示“一个或多个”。此外，除非如此描述，否则术语“实施例”或“一个实施例”的使用全文中不旨在表示相同的实施例。
本文描述的实施例还可以涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以是为所需目的而专门构造的，或者它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地启动或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可以存储在非暂时性计算机可读存储介质中，例如但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存或适于存储电子指令的任何类型的介质。术语“计算机可读存储介质”应当被理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读介质”还应当被理解为包括能够存储、编码或承载用于由机器执行的指令集并且使机器执行本实施例的方法中的任何一个或多个的任何介质。术语“计算机可读存储介质”因此应当被认为包括但不限于固态存储器、光学介质、磁介质、能够存储用于由机器执行并且使机器执行本实施例的方法中的任何一个或多个的指令集的任何介质。
本文提出的算法和显示并非固有地与任何特定计算机或其他装置相关。各种通用系统可以与根据本文的教导的程序一起使用，或者可以证明构造更专用的装置来执行所需的方法步骤是方便的。从下面的描述中将出现各种这些系统所需的结构。另外，没有参考任何特定编程语言来描述本实施例。应当理解，可以使用各种编程语言来实施如本文所述的实施例的教导。
以上描述阐述了许多具体细节，例如具体系统、部件、方法等的示例，以便提供对本公开内容的若干实施例的良好理解。应当理解，上述描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述的基础上，许多其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本公开内容的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求享有权利的等同方案的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
由次级控制的交流到直流(AC-DC)反激转换器中的初级侧控制器跨电隔离屏障从次级侧控制器接收信号；
由所述初级侧控制器响应于所述信号而将脉冲信号施加到初级侧场效应晶体管(FET)，所述初级侧场效应晶体管耦接到所述次级控制的AC-DC反激转换器中的反激变压器，所述脉冲信号用于导通或关断所述初级侧FET；以及
由所述初级侧控制器通过将所述脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有所述第二脉冲宽度的所述脉冲信号施加到所述初级侧FET，来跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
由所述初级侧控制器响应于所述信号而生成具有所述第一脉冲宽度的一个或多个脉冲，其中，改变所述第一脉冲宽度包括由所述初级侧控制器生成具有所述第二脉冲宽度的一个或多个附加脉冲；以及
由所述初级侧控制器检测故障状况，其中，传送所述信息包括通过施加具有所述第二脉冲宽度的所述一个或多个附加脉冲，来跨所述反激变压器的第二电隔离屏障将关于所述故障状况的信息传送到所述次级侧控制器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述次级侧控制器接收所述信号包括经由脉冲变压器跨所述电隔离屏障从所述次级侧控制器接收所述信号，所述脉冲变压器耦接在所述初级侧控制器与所述次级侧控制器之间，其中，所述信号包括用于导通和关断所述初级侧FET的脉冲信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初级侧控制器包括脉冲接收器，并且其中，所述方法还包括：
由所述脉冲接收器响应于跨所述电隔离屏障从所述次级侧控制器接收的所述信号而生成具有带有所述第一脉冲宽度的一个或多个脉冲的所述脉冲信号，其中，将所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度改变为所述第二脉冲宽度包括由所述脉冲接收器生成具有带有所述第二脉冲宽度的一个或多个附加脉冲的所述脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，施加具有所述第二脉冲宽度的所述脉冲信号包括由栅极驱动器利用具有所述第二脉冲宽度的一个或多个脉冲驱动所述初级侧FET的栅极，其中，具有所述第二脉冲宽度的所述一个或多个脉冲导通和关断所述初级侧FET以控制所述反激变压器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器包括改变所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度以在所述脉冲信号中生成特定模式，并且其中，所述脉冲信号中的所述特定模式对应于故障状况。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
检测第一故障状况；以及
检测第二故障状况，其中，跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器包括响应于检测到所述第一故障状况而改变所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度以在所述脉冲信号中生成第一特定模式，其中，所述脉冲信号中的所述第一特定模式对应于所述第一故障状况，其中，跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器包括响应于检测到所述第二故障状况而改变所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度以在所述脉冲信号中生成第二特定模式，并且其中，所述脉冲信号中的所述第二特定模式对应于所述第二故障状况。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器包括在所述初级侧控制器和所述次级侧控制器没有时钟同步的情况下，将所述信息从所述初级侧控制器传送到所述次级侧控制器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器包括在所述初级侧控制器与所述次级侧控制器之间不设置输入缓冲器和输出缓冲器的情况下，将所述信息从所述初级侧控制器传送到所述次级侧控制器。
10.一种交流到直流(AC-DC)反激转换器，包括：
初级侧场效应晶体管(FET)；
所述AC-DC反激转换器的反激变压器，所述反激变压器耦接到所述初级侧FET；以及
初级侧控制器，所述初级侧控制器耦接到所述反激变压器，其中，所述初级侧控制器被配置为：
跨第一电隔离屏障从次级侧控制器接收信号；
响应于所述信号将脉冲信号施加到所述初级侧FET以导通和关断所述初级侧FET；以及
通过将所述脉冲信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有所述第二脉冲宽度的所述脉冲信号施加到所述初级侧FET来跨所述反激变压器的第二电隔离屏障将信息传送到所述次级侧控制器。
11.根据权利要求10所述的AC-DC反激转换器，还包括耦接在所述初级侧控制器与所述次级侧控制器之间的脉冲变压器，其中，所述初级侧控制器被配置为经由所述脉冲变压器从所述次级侧控制器接收作为一个或多个脉冲的所述信号。
12.根据权利要求10所述的AC-DC反激转换器，其中，所述初级侧控制器包括：
脉冲接收器，所述脉冲接收器用于跨所述电隔离屏障从所述次级侧控制器接收所述信号；以及
栅极驱动器，所述栅极驱动器耦接到所述脉冲接收器和所述初级侧FET的栅极。
13.根据权利要求10所述的AC-DC反激转换器，还包括：
整流器，所述整流器耦接在交流(AC)输入端子与AC线(Vin)之间，其中，所述AC线耦接到所述反激变压器的初级绕组的第一端，其中，所述初级绕组的第二端耦接到所述初级侧FET的初级漏极，其中，所述反激变压器的次级绕组的第一端耦接到直流(DC)输出线(VBUS)，并且所述次级绕组的第二端耦接到次级侧FET的次级漏极；以及
大容量电容器，所述大容量电容器耦接在所述AC线与接地节点之间，其中，用于将所述脉冲信号施加到所述初级侧FET的所述初级侧控制器被配置为：
从所述次级侧控制器接收导通脉冲；
将所述导通脉冲施加到所述初级侧FET的栅极，所述导通脉冲使所述初级侧FET的初级漏极变低并且使所述次级侧FET的所述次级漏极变高；
从所述次级侧控制器接收关断脉冲；以及
将所述关断脉冲施加到所述初级侧FET的所述栅极，所述关断脉冲使所述初级侧FET变高并且使所述次级漏极变低。
14.根据权利要求13所述的AC-DC反激转换器，其中，所述次级侧控制器被配置为：
使用负感测(NSN)检测所述次级漏极变低；以及
确定所述关断脉冲的开始与所述NSN变高之间的时间量，其中，所述时间量对应于在所述脉冲信号包括所述导通脉冲与所述关断脉冲之间的所述第一脉冲宽度时的固定时间，并且其中，所述时间量对应于在所述脉冲信号包括所述导通脉冲与所述关断脉冲之间的所述第二脉冲宽度时的延长时间。
15.根据权利要求13所述的AC-DC反激转换器，其中，所述初级侧控制器包括用于检测故障状况的故障检测电路，其中，所述初级侧控制器响应于检测到所述故障状况而被配置为通过将所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度改变为所述第二脉冲宽度并且将具有所述第二脉冲宽度的所述脉冲信号施加到所述初级侧FET来跨所述反激变压器将关于所述故障状况的信息传送到所述次级侧控制器。
16.根据权利要求13所述的AC-DC反激转换器，其中，所述初级侧控制器包括用于检测第一情况下的第一故障状况和第二情况下的第二故障状况的故障检测电路，其中，所述初级侧控制器响应于检测到所述第一故障状况而被配置为跨所述反激变压器将关于所述第一故障状况的信息传送到所述次级侧控制器，并且其中，所述初级侧控制器响应于检测到所述第二故障状况而被配置为跨所述反激变压器将关于所述第二故障状况的信息传送到所述次级侧控制器。
17.根据权利要求13所述的AC-DC反激转换器，其中，用于跨所述反激变压器将所述信息传送到所述次级侧控制器的所述初级侧控制器被配置为改变所述脉冲信号的所述第一脉冲宽度以在所述脉冲信号中生成特定模式，并且其中，所述脉冲信号中的所述特定模式对应于所述初级侧控制器的故障状况。
18.一种交流到直流(AC-DC)电源适配器设备，包括：
反激变压器，所述反激变压器耦接在AC端子与DC端子之间，所述反激变压器用于将所述AC端子上的AC功率转换成所述DC端子上的DC功率，其中，所述AC端子与所述DC端子之间具有电隔离；
初级侧控制器，所述初级侧控制器耦接到所述反激变压器；
次级侧控制器，所述次级侧控制器耦接到所述反激变压器；
初级侧功率开关；以及
次级侧功率开关，其中，所述初级侧控制器被配置为：
跨电隔离屏障从所述次级侧控制器接收第一信号；
响应于用于导通和关断所述初级侧功率开关的所述第一信号将第二信号施加到所述初级侧功率开关；以及
通过将所述第二信号的第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度并且将具有所述第二脉冲宽度的所述第二信号施加到所述初级侧功率开关而跨所述反激变压器将信息传送到所述次级侧控制器。
19.根据权利要求18所述的AC-DC电源适配器设备，还包括耦接在所述初级侧控制器与所述次级侧控制器之间的脉冲变压器，其中，所述初级侧控制器被配置为经由所述脉冲变压器从所述次级侧控制器接收作为一个或多个脉冲的所述第一信号。
20.根据权利要求18所述的AC-DC电源适配器设备，其中，所述初级侧控制器包括：
脉冲接收器，所述脉冲接收器用于跨所述电隔离屏障从所述次级侧控制器接收所述第一信号，其中，所述第一信号包括用于导通所述初级侧功率开关的第一导通脉冲和用于关断所述初级侧功率开关的第一关断脉冲；
故障检测电路，所述故障检测电路用于检测故障状况；以及
驱动器，所述驱动器耦接到所述脉冲接收器和所述初级侧功率开关，其中，所述驱动器被配置为将所述第一导通脉冲和所述第一关断脉冲施加到所述初级侧功率开关，其中，所述故障检测电路被配置为：
使所述脉冲接收器将所述第二信号的所述第一脉冲宽度改变为所述第二脉冲宽度；以及
使所述驱动器将具有所述第二脉冲宽度的所述第二信号施加到所述初级侧功率开关。
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