CN117134619A - 隔离式电源转换器 - Google Patents

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CN117134619A CN202310564925.8A CN202310564925A CN117134619A CN 117134619 A CN117134619 A CN 117134619A CN 202310564925 A CN202310564925 A CN 202310564925A CN 117134619 A CN117134619 A CN 117134619A
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Abstract

本申请公开隔离式电源转换器。在一些示例中，一种装置包括：功率级，具有功率级电压输入端、功率级控制输入端和功率级输出端；控制器，具有耦合到功率级控制输入端的功率级控制输出端、输出电压状态端子和状态信号输入端；变压器，具有耦合到功率级输出端的初级侧线圈，和次级侧线圈；反馈电压处理器，具有耦合到次级侧线圈的反馈输入端，和反馈输出端；控制消息发生器，具有耦合到次级侧线圈的控制输入端，和控制消息输出端；状态信号发生器，具有耦合到相应的反馈输出端和控制消息输出端的第一信号输入端和第二信号输入端，和状态信号输出端；以及通信信道设备，耦合在状态信号输入端与状态信号输出端之间。

Description

隔离式电源转换器
背景技术
隔离式电源转换器可以在耦合到电源转换器的电压输入端的电路(例如，电源)与耦合到电源转换器的电压输出端的电路(例如，保持电容器和负载)之间提供电流隔离。电流隔离可以防止电流直接在电源转换器的输入端与输出端之间流动，这可以改善安全性。
隔离式电源转换器可以包括功率级和变压器。变压器的初级侧可以耦合到功率级和电源，变压器的次级侧可以耦合到并联耦合的负载和保持电容器，并且变压器可以提供电流隔离。在功率级被接通/启用的接通时间段期间，负载和电容器可以通过变压器磁耦合到电源。负载可以经由变压器从电源接收电流，并且保持电容器可以经由变压器被电源充电到目标电压。在功率级被关断/禁用的关断时间段期间，负载和保持电容器可以与电源断开连接，并且保持电容器可以放电并向负载供应电流。负载/保持电容器两端的目标电压和供应给负载的电流可以基于功率级的接通时间段和关断时间段的相应持续时间来确定。
发明内容
一种装置包括功率级和控制器。功率级具有功率级控制输入端。控制器具有控制输入端、控制输出端和输出电压状态端子。控制输出端耦合到功率级控制输入端。控制器被配置为：在控制输入端处接收状态信号，其中，状态信号包括反馈指示符和控制消息，反馈指示符表示输出电压与目标电压之间的关系，并且控制消息指示输出电压是否处于目标电压范围之内；响应于反馈指示符，在控制输出端处提供控制信号；并且响应于控制消息，设置输出电压状态端子的状态，该状态指示输出电压是否处于目标电压范围之内。
一种装置包括反馈电压处理器、控制消息发生器和状态信号发生器。反馈电压处理器具有第一输入端和第二输入端以及反馈输出端。第一输入端耦合到电源转换器输出端子。第二输入端耦合到目标电压端子。反馈电压处理器被配置为响应于电源转换器输出端子处的第一电压和目标电压端子处的目标电压在反馈输出端处生成反馈指示符。此外，控制消息发生器具有控制输入端和控制消息输出端。控制输入端耦合到电源转换器输出端子。控制消息发生器被配置为响应于第一电压是否处于目标电压范围之内，在控制消息输出端处提供控制消息。进一步地，状态信号发生器具有第一信号输入端、第二信号输入端和状态信号输出端。第一信号输入端耦合到反馈输出端。第二信号输入端耦合到控制消息输出端。状态信号发生器被配置为：在第一信号输入端处接收反馈指示符；在第二信号输入端处接收控制消息；并且在状态信号输出端处提供状态信号，状态信号包括反馈指示符和控制消息。
一种装置包括初级侧电路、次级侧电路、变压器和通信信道设备。初级侧电路包括功率级和控制器。功率级具有功率级电压输入端、功率级控制输入端和功率级输出端。控制器具有功率级控制输出端、输出电压状态端子和状态信号输入端，并且功率级控制输出端耦合到功率级控制输入端。变压器具有初级侧线圈和次级侧线圈，并且初级侧线圈耦合到功率级输出端。次级侧电路具有次级侧输入端和输出电压端子，次级侧输入端耦合到次级侧线圈。次级侧电路包括反馈电压处理器、控制消息发生器和状态信号发生器。反馈电压处理器具有反馈输入端和反馈输出端，反馈输入端耦合到输出电压端子。控制消息发生器具有控制输入端和控制消息输出端，控制输入端耦合到输出电压端子。状态信号发生器具有第一信号输入端和第二信号输入端以及状态信号输出端，第一信号输入端耦合到反馈输出端，并且第二信号输入端耦合到控制消息输出端。通信信道设备具有信道输入端和信道输出端，信道输入端耦合到状态信号输出端，并且信道输出端耦合到状态信号输入端。
一种方法包括：经由电源转换器的初级侧电路与次级侧电路之间的通信信道接收状态信号，其中，状态信号包括反馈指示符和控制消息，其中，反馈指示符表示目标电压与次级侧电路的输出电压之间的关系，并且控制消息指示输出电压是否处于目标电压范围之内。该方法进一步包括：确定反馈指示符的状态，并且响应于反馈指示符的状态，设置初级侧电路的功率级的接通时间段和关断时间段。该方法进一步包括响应于控制消息，设置输出电压状态端子的状态，该状态指示输出电压是否处于目标电压范围之内。
一种方法包括：从电源转换器的输出端接收第一电压，以及生成反馈指示符，该反馈指示符表示第一电压与目标电压之间的关系。该方法进一步包括生成控制消息，该控制消息指示第一电压是否处于目标电压范围之内。该方法进一步包括：生成状态信号，该状态信号包括反馈指示符和控制消息；以及经由电源转换器的初级侧电路与次级侧电路之间的通信信道传输状态信号。
附图说明
图1是示例电源转换器的示意图。
图2是图示了图1的电源转换器的示例内部部件的示意图。
图3是图示了图1的电源转换器的示例操作的波形图。
图4是具有通信信道的示例电源转换器的示意图。
图5是图4的通信信道的示例实施方式的示意图。
图6、图7和图8是图4的电源转换器的次级侧电路的示例内部部件的示意图。
图9至图12是图示了由图6至图8的次级侧电路传输的示例信号的波形图。
图13是图6至图8的示例次级侧电路的示例内部部件的示意图。
图14是图示了由图6至图8的示例次级侧电路提供的示例信号的波形图。
图15是图4的示例电源转换器的初级侧电路的示例内部部件的示意图。
图16、图17和图18是支持软启动操作的示例电源转换器的示意图。
图19是图16至图18的电源转换器的示例软启动操作的流程图。
图20是图示了图19的示例软启动操作的波形图。
图21A和图21B是通过初级侧电路操作电源转换器的示例方法的流程图。
图22是通过次级侧电路操作电源转换器的示例方法的流程图。
具体实施方式
图1是示例电源转换器100的示意图。电源转换器100可以将电力从电源102传递到负载104。负载104可以包括电子部件，该电子部件经由电源转换器100从电源102接收电力。例如，负载104可以包括用于电机的驱动器电路。电源转换器100还可以基于从电源102接收到的电压V入，基于转换比来向负载104提供电压V出。在电源转换器100是增压转换器(例如，升压转换器)的情况下，转换比可以高于一，并且V出可以高于V入。在电源转换器100是减压转换器(例如，降压转换器)的情况下，转换比可以低于一，并且V出可以低于V入。
在一些示例中，电源转换器100可以是隔离式电源转换器，并且包括功率级112和变压器114。功率级112具有耦合到电源102的端子112a和112b，以及耦合到变压器114的初级侧线圈114a的端子112c和112d，并且次级侧线圈114b可以耦合到负载104。变压器114可以在电源102与负载104之间提供电流隔离，并且防止电流直接在电源与负载之间流动，这可以改善安全性，同时允许经由初级侧线圈114a与次级侧线圈114b之间的磁耦合来传递电力。
在一些示例中，隔离式电源转换器100可以包括整流器116和保持电容器120。整流器116具有耦合到次级侧线圈114b的端子116a和116b以及耦合到负载104的端子116c和116d。整流器116可以对次级侧线圈114b的输出执行整流操作，以维持端子116c和116d的相对极性，使得V出可以是直流(DC)电压。当功率级112被启用以从电源102向负载104传递电力时，保持电容器120可以进一步减少V出的纹波。此外，当功率级112被禁用并且负载104与电源102断开连接时，保持电容器120可以向负载104供应电流，并且在负载104两端提供V出电压。
图2是图示了功率级112和整流器116的示例内部部件的示意图。参考图2，功率级112可以包括开关202、204、206和208。开关202和206可以串联耦合在端子112a与112b之间，并且这两个开关都可以具有耦合到端子112c的端子。此外，开关204和208可以串联耦合在端子112a与112b之间，并且这两个开关都可以具有耦合到端子112d的端子。每个开关可以包括晶体管，诸如n沟道场效应晶体管(NFET)或氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。开关202、204、206和208可以分别由控制器220提供的控制信号212、214、216和218(在图2中也被标记为VG1、VG2、VG3和VG4)控制。此外，初级侧线圈114a和次级侧线圈114b可以呈点反转构型，使得初级侧电流信号222(在图2中也被标记为IP)可以相对于次级侧电流信号224(在图2中也被标记为IS)具有180°相移，如电流信号的相反箭头方向所表示。进一步地，整流器116可以包括整流器电桥，该整流器电桥包括二极管230、232、234和236，其中，电桥输入端耦合到端子116a和116b并且电桥输出端耦合到端子116c和116d。整流器116可以响应于次级侧电流信号IS而向负载104和保持电容器120提供整流器电流226(在图2中被标记为IR)。
在一些示例中，控制器220生成控制信号VG1、VG2、VG3和VG4作为多周期信号，以分别启用/禁用开关202、204、206和208。在功率级112的接通时间段期间，控制器220在启用开关202和204与启用开关206和208之间交替，以将初级侧电流信号222传导通过初级侧线圈114a。初级侧电流信号222可以在次级侧线圈114b处感应出次级侧电流信号224，并且整流器116可以向负载104提供次级侧电流信号224并且对保持电容器120进行充电。此外，在功率级112的关断时间段期间，控制器220使VG1和VG2无效(de-asserts)，并且使VG3和VG4有效(asserts)。初级侧线圈114a可以与电源102断开连接以去除储存在变压器114中的能量，并且保持电容器120可以放电以向负载104供应电流，并且在负载104两端提供V出电压。通过控制每个周期的接通时间段和关断时间段，控制器220可以设置V出与V入之间的特定转换比。
图3包括图示了电源转换器100和控制器220的示例操作的波形图形。图3包括图形302、304和306。图形302图示了控制信号VG1、VG2、VG3和VG4相对于时间的示例变化。图形304图示了整流器电流IR相对于时间的示例变化，并且图形306图示了负载104两端的V出电压相对于时间的示例变化。
参考图形302，在介于时间T0与T1之间的功率级112的接通时间段期间，控制器220生成控制信号VG1、VG2、VG3和VG4，以使其在连续的开关周期之间在启用开关202和204与启用开关206和208之间交替。在图3的示例中，第一开关周期可以介于时间T0与Tb之间，第二开关周期可以介于时间Tb与Td之间，第三开关周期可以介于时间Td与Tf之间，并且第四开关周期可以介于时间Tf与Th之间。初始V出电压可以等于V入。
在介于T0与Ta之间的第一开关周期中，控制器220使VG1和VG2有效，如脉冲310所表示的，并且使VG3和VG4无效。再次参考图2，在开关202和204被启用并且开关206和208被禁用的情况下，初级侧电流IP可以从电源102流经端子112a、端子112c、初级侧线圈114a、端子112d，并且经由端子112b返回到电源102。参考图形304，在T0与Ta之间，初级侧电流IP也可以随着变压器114储存磁能而随时间增大。次级侧线圈114b上可以感应出次级侧电流IS，其可以随时间增大。此外，二极管230和236可以传导次级侧电流IS作为整流器电流IR，该整流器电流也随时间增大。此外，在Ta与Tb之间，控制器220使VG1至VG4无效，并且电源102可以与初级侧线圈114a和变压器114断开连接。变压器114可以释放储存的磁能以提供次级侧电流IS，该次级侧电流可以随着磁能被释放而随时间减小。整流器电流IR也随时间减小。在第一开关周期(介于T0与Tb之间)内，供应非零整流器电流IR以对保持电容器120进行充电。因此，负载电压V出在第一开关周期内从初始电压V入随时间增大。
在介于Tb与Td之间的第二开关周期中，控制器220使VG3和VG4有效，如脉冲312所表示的，并且使VG1和VG2无效。再次参考图2，在开关206和208被启用并且开关202和204被禁用的情况下，初级侧电流IP可以从电源102流经端子112a、端子112d、初级侧线圈114a、端子112c，并且经由端子112b返回到电源102。初级侧电流IP和次级侧电流IS两者均随着变压器114储存磁能而随时间增大。与第一开关周期相比，次级侧电流IS可以在相反方向上流动，并且二极管234和232可以传导次级侧电流IS作为整流器电流IR，以维持与第一开关周期中一样的IR流动方向。在Tc与Td之间，控制器220使VG1至VG4无效，电源102可以与初级侧线圈114a和变压器114断开连接，并且次级侧电流IS和整流器电流IR可以随时间减小。在第二开关周期(介于Tb与Td之间)内，供应非零整流器电流IR以对保持电容器120进行充电。因此，负载电压V出在第二开关周期内随时间继续增大。
对于接通时间段的其余部分，控制器220继续在第三开关周期中启用开关202和204(通过使VG1和VG2有效并且使VG3和VG4无效，由脉冲314表示)与在第四开关周期中启用开关206和208(通过使VG3和VG4有效并且使VG1和VG2无效，由脉冲316表示)之间交替。因为供应了非零整流器电流IR以对保持电容器120进行充电，所以负载电压V出在接通时间段内随时间增大，并且当接通时间段结束时在T1达到峰值电压Vp。
此外，在介于T1与T2之间的关断时间段内，控制器220禁用开关202和208，并且启用开关204和206。控制器220使VG1和VG3无效，并且使VG2和VG4有效，如脉冲318表示的。变压器114可以与电源102断开连接以去除储存的磁能，并且在关断时间段期间没有初级侧电流IP流动。在关断时间段期间，次级侧电流IS和整流器电流IR也为零，并且保持电容器120可以放电以向负载104提供电流。因此，V出电压从Vp下降至V入。
在图3中，接通时间段和关断时间段的总和可以表示功率级112的开关周期。接通时间段(其可以包括控制信号VG1至VG4的多个开关周期)和关断时间段(其中，VG1、VG3无效)的总持续时间可以等于T，接通时间段的持续时间可以由DT表示，其中，D是开关周期的占空比，并且关断时间段的持续时间可以由(1-D)T表示。占空比D可以设置平均V出电压以及V出与V入之间的转换比。
如上所述，图2的电源转换器100可以在电源102与负载104之间提供电流隔离。此外，控制器220可以通过设置占空比来设置V出与V入之间的转换比，以向负载104提供特定电压。然而，各种问题可能影响电源转换器100的性能以及负载104的安全性和可靠性。具体地，电源转换器100可能在转换比中引入误差，使得实际转换比不同于目标/期望转换比。各种因素可能对误差有贡献，诸如温度、占空比误差以及变压器114的初级侧线圈与次级侧线圈之间的电感失配。如果控制器220以开环操作方式在没有实际V出或实际转换比的信息的情况下设置转换比，则控制器220不能校正误差，并且可能向负载104提供不精确的V出。
此外，如果控制器220在没有关于次级侧线圈114b、整流器116和负载104的操作状态的信息的情况下控制功率级112经由变压器114向负载104传递电力，则可能出现各种安全性和可靠性问题。例如，电源转换器100和/或负载104中可能发生电路故障(例如，短路)，这可能阻止次级侧线圈114b提供目标V出，或者导致在负载104和/或电源转换器100中产生高电流和/或高温度。在没有关于操作状态的信息的情况下，控制器220可能无法检测到这种故障并会继续启用功率级112以向负载104传递电力。这种布置可能导致负载104中的电流和/或温度进一步增大，这可能产生安全隐患并损坏负载104和/或电源转换器100。此外，次级侧线圈114b可能向负载104提供过量的V出，这可能使负载104的电路设备(例如，栅极驱动器)承受相当大的电压应力。如果控制器220不能检测到过量的V出并继续启用功率级112，则相当大的电压应力可能缩短负载104的设备的寿命并降低其可靠性。
进一步地，在电源转换器100开始从电源102接收电力并将电力传递到负载104之后，在将V出增大到目标电压的过程中可能会出现相当大的延迟，尤其是对于高目标电压。如果负载104的电路设备在V出达到目标电压之前被启用或被允许操作，则这些电路设备的电性质可能变得不可预测，这可能损害负载104的功能。
图4是可以解决至少一些上述问题的示例电源转换器400的示意图。在一些示例中，电源转换器400包括变压器114、与变压器114的初级侧线圈114a耦合的初级侧电路402，和与变压器114的次级侧线圈114b耦合的次级侧电路404。初级侧电路402包括功率级112、控制器412和状态信号接收器414。初级侧电路402可以包括与主机进行接口连接的输出电压状态端子416(在图4中也被标记为“PG”)和使能端子417(在图4中被标记为“EN”)。通过输出电压状态端子416，控制器412可以向主机提供电源良好信号418。此外，通过使能端子417，控制器412可以从主机接收使能信号419。如下文将描述的，通过电源良好信号418和使能信号419，控制器412可以与主机交互以执行软启动操作，从而允许V出的分阶段增大，并且支持电源门控操作，以防止负载104在V出处于目标电压范围内之前从转换器400汲取电力。
在一些示例中，次级侧电路404包括整流器116、反馈电压处理器422、控制消息发生器424和状态信号发生器426。在一些示例中，反馈电压处理器422、控制消息发生器424和状态信号发生器426可以从次级侧线圈114b接收供应电压。次级侧电路404也可以耦合到保持电容器120，并经由电源门430耦合到负载104。次级侧电路404还可以耦合到电压分压器网络432(例如，电阻式分压器或电容式分压器)，该电压分压器网络可以提供作为V出的缩小版本的反馈电压434。
进一步地，状态信号发生器426的输出端经由通信信道440耦合到状态信号接收器414的输入端。通信信道440可以包括电容信道、磁信道或光信道。通信信道440可以由可以在初级侧电路402与次级侧电路404之间提供电隔离的器件(例如，电容器、变压器或光学器件)来实施。图5是状态信号发生器426与状态信号接收器414之间的通信信道440的示例实施方式的示意图。参考图5，通信信道440可以由诸如电容器502、变压器504或光波导506(例如，光纤)等器件来实施。
在一些示例中，初级侧电路402、次级侧电路404、变压器114和提供通信信道440的器件(例如，电容器502、变压器504或光波导506)可以各自在不同的半导体管芯上实施。管芯可以通过芯片级互连来耦合在芯片封装件内。在一些示例中，初级侧电路402、次级侧电路404、变压器114和通信信道440的器件中的每一个都可以分别是独立的部件，并且可以通过印刷电路板(PCB)的迹线来耦合。
再次参考图4，控制器412可以经由状态信号接收器414和通信信道440从次级侧电路404接收状态信号442。状态信号442可以包括由反馈电压处理器422基于反馈电压434生成的反馈指示符450。在一些示例中，反馈指示符450可以是指示反馈电压434是否超过目标电压的迟滞控制信号。控制器412可以响应于反馈指示符450指示反馈电压434低于目标电压而延长功率级112的开关周期的接通时间段，并且响应于反馈指示符450指示反馈电压434高于目标电压而开始关断时间段。在一些示例中，反馈指示符450可以包括表示反馈电压434与目标电压之间的差/误差的代码，并且控制器412可以基于反馈指示符450中包括的代码来确定接通时间段和关断时间段的持续时间。在这两个示例中，控制器412在相应的接通时间段和关断时间段期间生成控制信号VG1至VG4，以闭环操作的方式来校正转换比的误差并且提供更精确的V出。
此外，状态信号442可以包括由控制消息发生器424生成的控制消息452。控制消息452可以包括关于电源转换器400(或次级侧电路404)的操作状态的信息。操作状态可以指示例如V出是否处于允许负载104的安全和/或正确操作的目标电压范围之内。控制消息452可以表示不同类型的控制消息。例如，控制消息452可以包括电源良好消息、电源不良消息或故障消息。电源良好消息可以指示V出处于目标电压范围之内。电源不良消息可以指示V出处于目标电压范围之外。故障消息可以指示次级侧电路404或负载104处的温度超过温度阈值和/或V出处于目标电压范围之外达阈值持续时间。如下文将描述，状态信号发生器426还可以在预定间隔之间传输电源不良消息、电源良好消息或故障消息之一，以向控制器412提供心跳信号来指示次级侧电路404是活动的和可操作的。
控制器412可以响应于由控制消息452表示的不同类型的控制消息来执行不同的操作。例如，响应于接收到电源良好消息，控制器412可以将电源良好信号418设置为第一状态(例如，有效状态)，以指示V出处于目标电压范围之内。控制器412还可以响应于接收到电源不良消息而将电源良好信号418设置为第二状态(例如，无效状态)。如果电源良好信号418处于第一状态，则主机可以启用电源门430以允许负载104从电源转换器400接收电力。如果电源良好信号418处于第二状态，则主机还可以禁用电源门430以防止负载104从电源转换器400接收电力。
在一些示例中，负载104可以直接耦合在端子116c与116d之间，而不通过电源门430。在这种示例中，负载104可以包括电路块，该电路块可以从主机接收用于启用或禁用电路块的控制信号。主机可以响应于电源良好信号418处于第一状态而生成用于启用负载104的电路块的控制信号。主机还可以响应于电源良好信号418处于第二状态而生成用于禁用负载104的电路块的控制信号。
利用这种布置，主机可以仅在V出达到目标电压时才允许负载104进行操作。因此，负载104的电性质和功能可以变得更加可预测。此外，因为在V出达到目标电压之前可以禁用电源门430，所以电源转换器400不需要使V出和供应给负载104的电流两者同时斜升，并且功率级112的开关202-208可以具有降低的驱动能力。因此，可以缩小开关202-208的尺寸，这可以减少功率级112和电源转换器400的占用空间。此外，可以减小开关的寄生电容，这可以改善电源转换器400的带宽和效率。
在一些示例中，响应于次级侧电路404和/或负载104中的潜在故障状况，控制器412可以禁用功率级112(例如，通过将控制信号VG1至VG4设置为处于无效状态)并停止向负载104的电力传递，以改善安全性和可靠性。例如，控制器412还可以响应于接收到故障消息而禁用/关闭功率级112，该故障消息可以指示次级侧电路404(或整个电源转换器400)处的温度超过温度阈值达阈值持续时间，和/或指示V出处于目标电压范围之外达阈值持续时间。在一些示例中，控制器412可以响应于经由使能端子417接收到活动的使能信号419而启动定时器。如果控制器412在定时器到期之前未接收到电源良好消息，则控制器412可以禁用/关闭功率级112以停止向负载104传递电力。在一些示例中，控制器412还可以监测状态信号442的状态变化，该状态变化可以指示次级侧电路404是活动的。如果控制器412未检测到状态信号442的状态变化达可以表示心跳间隔的阈值持续时间，则控制器412可以禁用功率级112。在所有这些示例中，控制器412可以确定次级侧电路404可能处于故障状况，并且停止向负载104的电力传递，这可以减少安全隐患和对负载104的损坏风险。
图6、图7和图8是次级侧电路404的示例内部部件的示意图。图6是示例反馈电压处理器422的示意图。参考图6，反馈电压处理器422可以包括目标电压发生器602和处理电路604。目标电压发生器602可以包括电压源以生成目标电压606。如下文将描述的，目标电压发生器602可以包括可编程电压源(例如，数模转换器(DAC))，该可编程电压源可以被编程为生成可变目标电压606，以支持电源转换器400中的软启动操作。
此外，处理电路604可以基于目标电压606与反馈电压434之间的比较来生成反馈指示符450，该反馈电压可以是V出的缩放版本。在反馈指示符450将作为迟滞控制信号被提供给控制器412的情况下，处理电路604可以包括比较器，并且反馈指示符450的状态可以指示反馈电压434是否超过目标电压606。在反馈指示符450表示反馈电压434与目标电压606之间的误差/差的情况下，处理电路604可以包括误差放大器，以确定反馈电压434与目标电压606之间的差并且生成具有表示该差的幅度的反馈误差信号。处理电路604还可以包括模数转换器(ADC)，以将该差转换成表示反馈误差信号的代码并且提供该代码作为反馈指示符450。
图7是示例控制消息发生器424的示意图。参考图7，控制消息发生器424可以包括参考电压发生器702和704、参考温度发生器706和温度传感器708。控制消息发生器424还可以包括比较器712、714和716、处理电路720和定时电路722。参考电压发生器702和704可以生成相应的参考电压724和726，以与反馈电压434进行比较，其中，参考电压724和726可以表示V出的目标电压范围。比较器712可以将反馈电压434与参考电压724进行比较，以生成决策信号732，并且比较器714可以将反馈电压434与参考电压726进行比较，以生成决策信号734。基于决策信号732和734的状态，处理电路720可以判定V出是否处于目标电压范围之内。如果V出处于目标电压范围之内，则处理电路720可以提供包括电源良好消息的控制消息452，这允许主机启用电源门430和/或负载104中的电路块。
此外，如果V出处于目标电压范围之外，则处理电路720可以基于来自定时电路722的定时信号来确定V出处于目标电压范围之外的持续时间。在达到阈值持续时间之前，处理电路720可以提供包括电源不良消息的控制消息452。如果达到阈值持续时间并且V出保持处于目标电压范围之外，则处理电路720可以提供包括故障消息的控制消息452，这可以使控制器412禁用功率级112。
进一步地，比较器716可以将参考温度发生器706提供的阈值温度信号736与温度传感器708提供的温度测量信号738进行比较，以生成决策信号746。温度测量信号738可以表示次级侧电路404和/或负载104的温度，并且阈值温度信号736和温度测量信号638两者都可以采用电压的形式。如果决策信号746的状态指示温度超过温度阈值并且决策信号746在阈值持续时间内保持处于该状态，则处理电路720也可以提供包括故障消息的控制消息452，这可以使控制器412如上所述禁用功率级112。
图8是示例状态信号发生器426的示意图。参考图8，状态信号发生器426可以包括信号组合电路802、定时电路804和发射器806。信号组合电路802可以接收反馈指示符450(来自反馈电压处理器422)和控制消息452(来自控制消息发生器424)，并且生成数据信号810，该数据信号包括表示反馈指示符450和控制消息452的串行符号流。发射器806可以基于数据信号810的符号的逻辑状态生成状态信号442，并且通过通信信道440传输状态信号442。
信号组合电路802可以从定时电路804接收时钟信号808，并且将反馈指示符450和控制消息452两者与时钟信号808同步。信号组合电路802还可以生成表示同步后的反馈指示符450和控制消息452的符号，并且在基于时钟信号808而定义的符号时段将所述符号插入到数据信号810中。例如，信号组合电路802可以在时段P1内将表示反馈指示符450(或控制消息452)的符号812插入到数据信号810中，并且在时段P2内将表示控制消息452(或反馈指示符450)的符号814插入到数据信号810中。
信号组合电路802可以基于各种技术来确定数据信号810中的反馈指示符450和控制消息452的传输顺序，诸如基于预定的时间表或基于优先级。图9是图示了数据信号810中的反馈指示符450和控制消息452的示例交错模式的波形图。在图9中，符号812可以表示反馈指示符450，并且符号814可以表示控制消息452。
参考图9，在模式900中，符号812和814可以遵循预定的时间表进行交错。在排定的传输时间，信号组合电路802可以接收反馈指示符450或控制消息452之一，将采样的信号转换成符号，并且将该符号插入到数据信号810中。例如，反馈指示符450将在介于T0与T1之间的时段P1内以及介于T2与T3之间的时段P3内被传输，并且控制消息452将在介于T1与T2之间的时段P2内以及介于T3与T4之间的时段P4内被传输。因此，在时段P1和P3内，信号组合电路802可以接收反馈指示符450，基于反馈指示符的状态生成相应的符号812a和812b，并且在时段P1和P3内将符号812a和812b插入到数据信号810中。此外，在时段P2和P4内，信号组合电路802可以接收控制消息452，基于控制消息的状态生成相应的符号814a和814b，并且在时段P2和P4内将符号814a和814b插入到数据信号810中。
在一些示例中，信号组合电路802可以基于优先级来确定符号812和814的传输顺序，其中，信号组合电路802可以中断数据信号810中的较低优先级符号的传输，以传输较高优先级符号。例如，参考模式902，信号组合电路802可以基于符号814(表示控制消息452)具有比符号812a(表示反馈指示符450)更高的优先级，在T1中断符号812a的传输，以将符号814插入到数据信号810中。在符号814的传输之后，信号组合电路802可以将符号812b插入到数据信号810中。
信号组合电路802可以确定在各种操作状况下，控制消息452具有比反馈指示符450更高的传输优先级。例如，如上所述，控制器412可以响应于接收到活动的使能信号419而启动定时器，并且如果在定时器到期之前未接收到电源良好消息，则可以禁用/关闭功率级112。因此，响应于生成电源转换器400启动之后的第一个电源良好消息，信号组合电路802可以优先传输电源良好消息以降低控制器412禁用功率级112的可能性。再次参考模式902，信号组合电路802可以在T1中断对表示反馈指示符450的符号812a的传输，在T1与T2之间将表示电源良好消息的符号814插入到数据信号810中，并且然后在T2开始传输表示反馈指示符450的符号812b。
在一些示例中，如果控制器412未检测到状态信号442的状态变化达阈值持续时间，则控制器412可以禁用功率级112。因此，信号组合电路802可以基于时钟信号808来测量反馈指示符450处于特定状态的持续时间。如果持续时间达到或超过阈值持续时间，则信号组合电路802可以将表示消息的符号814作为心跳信号插入到数据信号810中，以避免控制器412由于怀疑次级侧电路404不活动而禁用功率级112。因此，如果反馈指示符450保持处于所述特定状态，则信号组合电路802可以在由阈值持续时间定义的间隔之间将消息插入到数据信号810中。参考模式902，由于反馈指示符450停留在特定状态达阈值持续时间，信号组合电路802可以在T1中断对表示反馈指示符450的符号812a的传输，并且在T1与T2之间将表示消息的符号814插入到数据信号810中。当达到阈值持续时间时，信号组合电路802可以确定控制消息452的状态，并且基于控制消息452来插入电源良好消息、电源不良消息或故障消息之一作为心跳信号。
在一些示例中，信号组合电路802还可以为状态信号442生成表示反馈指示符450和控制消息452的组合的一个或多个符号。例如，信号组合电路802和状态信号接收器414两者都可以存储映射表，该映射表在不同符号与反馈指示符450的状态和控制消息452的类型的不同组合之间进行映射。响应于接收到反馈指示符450和控制消息452，信号组合电路802可以确定反馈指示符450的状态和控制消息452的类型。根据映射表，信号组合电路802可以确定映射到反馈指示符450的特定状态和控制消息452的特定类型的一个或多个符号，并且将该一个或多个符号包括在数据信号810中。此外，在接收到包括一个或多个符号的状态信号442后，状态信号接收器414可以使用映射表对符号进行解码，以获得由符号表示的反馈指示符450的状态和控制消息452的类型。
在一些示例中，信号组合电路802可以将一个或多个脉冲作为符号插入到数据信号810中，以表示反馈指示符450和控制消息452。反馈指示符450的脉冲可以表示例如反馈电压434与目标电压606之间的比较结果，或者表示代表反馈电压434与目标电压606之间的误差/差的代码。此外，不同类型的控制消息452(例如，电源良好消息、电源不良消息和故障消息)可以由不同数量的脉冲/符号来表示。相比于反馈指示符450，控制消息452的脉冲可以具有高得多的带宽，并且相比于反馈指示符450中的相邻状态转变，控制消息452中的相邻状态转变间隔开短得多的时间段。此外，信号组合电路802可以将脉冲的电压状态设置为与在控制消息452的符号之前的反馈指示符450的符号的电压状态相反。这种布置可以简化从状态信号442中提取反馈指示符450和控制消息452，其中，控制器412可以应用低通滤波器来滤除数据信号810中的脉冲，并且从经滤波的数据信号中提取反馈指示符450。
图10、图11和图12是由信号组合电路802生成的示例数据信号810的波形图。在图10至图12中，数据信号810可以包括符号812a、812b和814，其中，符号812可以表示迟滞控制信号。数据信号810可以具有两个电压状态VL和VH中的一个，每个电压状态表示不同的逻辑状态，其中，VL可以表示逻辑零或无效状态，并且VH可以表示逻辑一或有效状态。符号812a和812b可以分别跨越时段P1和P3，并且符号814可以跨越时段P2。
图10图示了表示反馈指示符450的示例符号812a和812b以及表示一种类型的控制消息452(诸如电源良好消息)的示例符号814的波形图形1000和1002。在图10中，符号814可以包括包含具有脉冲宽度T脉冲的单个脉冲的符号，之后是具有宽度T结束的结束符号，跨不同种类的控制消息，T结束可以与T脉冲具有恒定关系。符号814的脉冲宽度T脉冲可以小于(反馈指示符450的)符号812中的状态转变之间的最小时间，以允许控制器412区分反馈指示符450和控制消息452。
图11图示了表示另一种类型的控制消息452(诸如电源不良消息)的示例符号814的波形图形1100和1102。在图11中，符号814可以包括具有两个脉冲的符号，每个脉冲具有脉冲宽度T脉冲，之后是具有宽度T结束的结束符号。进一步地，图12图示了表示另一种类型的控制消息452(诸如故障消息)的示例符号814的波形图形1200和1202。在图12中，符号814可以包括包含三个脉冲的符号，每个脉冲具有脉冲宽度T脉冲，之后是具有宽度T结束的结束符号。在一些示例中，T结束的持续时间可以是T脉冲的持续时间的倍数。例如，T脉冲可以跨越时钟信号808的三个周期，并且T结束可以跨越时钟信号808的六个时钟周期。
在图11和图12中，相邻的脉冲也间隔开时间段T脉冲，其中，数据信号810具有与这些脉冲相反的电压状态。此外，符号814的脉冲可以具有与符号812a和812b相反的电压状态。例如，在图形1000、1100和1200中，符号812a和812b可以处于VH状态，并且符号814可以处于VL状态。此外，在图形1002、1102和1202中，符号812a和812b可以处于VL状态，并且符号814可以处于VH状态。
图13是发射器806的示例内部部件的示意图，并且图14包括示例数据信号810和状态信号442的波形图。参考图13，发射器806可以包括信号源1302和调制器1304。调制器1304可以从信号组合电路802接收包括反馈指示符450和控制消息452的符号的数据信号810。调制器1304还可以从信号源1302接收信号1310。调制器1304可以基于符号的电压状态来调制信号1310，并且提供经调制的信号作为状态信号442。
取决于通信信道440的性质，信号源1302可以提供不同类型的信号1310。例如，在通信信道440包括由图5的电容器502提供的电容信道的情况下，电容器502可以被配置为高通滤波器。信号源1302可以提供与数据信号810相比具有更高开关频率的振荡载波信号1310，并且调制器1304可以对载波信号1310执行开关键控调制操作。因为电容器502被配置为高通滤波器，所以它可以在损耗减少或没有损耗的情况下传输高频载波信号1310。
图14包括波形图形1400和1402。波形图形1400图示了示例数据信号810，并且波形图形1402图示了由调制器1304响应于示例数据信号810而生成的示例状态信号442。参考图14，在时间T0与T1之间以及在时间T2与T3之间，此时数据信号810处于VH状态并且表示一个或多个逻辑一符号，调制器1304可以允许载波信号1310通过而作为状态信号442。此外，当在T1与T2之间数据信号810处于VL状态并且表示一个或多个逻辑零符号时，调制器1304可以阻止载波信号1310进入状态信号442。因此，初级侧电路402的信号状态接收器414可以通过检测状态信号442中是否存在载波信号1310来从状态信号442中恢复符号，其中，载波信号1310的存在可以指示逻辑一，并且载波信号1310的不存在可以指示逻辑零。
再次参考图13，信号源1302可以为其他类型的通信信道440提供其他类型的信号1310。例如，在通信信道440包括(例如，由图5的光波导506提供的)光信道的情况下，信号源1302可以包括光源(例如，激光源)以提供光信号1310。调制器1304可以基于数据信号810的状态来传输或阻挡光信号1310，并且初级侧电路402的信号状态接收器414可以通过检测状态信号442中是否存在光信号1310来从状态信号442中恢复符号。此外，在通信信道440包括(例如，由图5的变压器504提供的)磁信道的情况下，信号源1302可以包括直流(DC)电压源以提供DC电压1310，并且调制器1304可以调制DC电压1310以提供状态信号442。初级侧电路402的信号状态接收器414可以通过检测状态信号442的电压状态来从状态信号442中恢复符号。在一些示例中，信号源1302还可以提供振荡载波信号1310，该振荡载波信号可以由调制器1304调制，以便通过磁信道传输状态信号442。
图15是初级侧电路402的控制器412的示例内部部件的示意图。参考图15，控制器412可以包括信号提取器1502、定时电路1504、开关周期确定电路1506和控制信号发生器1508。信号提取器1502可以接收数据信号1510，该数据信号可以包括由信号状态接收器414从状态信号442中恢复的符号。信号提取器1502还可以从定时电路1504接收时钟信号1512。时钟信号1512可以具有与次级侧电路404的状态信号发生器426的时钟信号808相同的频率。
信号提取器1502可以从状态信号442中提取数据信号1510。在状态信号442包括由反馈指示符450和控制消息452的符号调制的载波信号的情况下，信号提取器1502可以在检测到载波信号的信号时段中将数据信号1510设置为第一状态(例如，VH或有效状态)，并且在未检测到载波信号的信号时段中将数据信号1510设置为第二状态(例如，VL状态)。在状态信号442呈脉冲形式的情况下，信号提取器1502可以基于状态信号442的幅度来设置数据信号1510的状态。信号提取器1502还可以使数据信号1510与时钟信号1512同步，并且对同步后的数据信号1510执行滤波操作以去除噪声。信号提取器1502还可以基于反馈指示符450的符号具有比控制消息452的符号的带宽更低的带宽，通过执行另一种低通滤波将反馈指示符450的符号与控制消息452的符号分离。
根据提取的符号，信号提取器1502可以确定反馈指示符450的状态。例如，在反馈指示符450包括迟滞控制信号的情况下，信号提取器1502可以针对表示逻辑一的提取的符号提供具有第一状态(例如，图10至图12中的VH状态)的反馈指示符450，并且针对表示逻辑零的提取的符号提供具有第二状态(例如，图10至图12中的VL状态)的反馈指示符450。此外，在反馈指示符450包括表示反馈电压434与目标电压606之间的误差/差的代码的情况下，信号提取器1502可以根据符号确定该代码，并且提供该代码作为反馈指示符450。信号提取器1502还可以通过检测各自间隔开T脉冲的转变的数量以及通过检测结束符号来搜索表示不同类型的控制消息452的符号。
开关周期确定电路1506可以生成表示功率级112的开关周期的开关周期信号1507。开关周期信号1507的状态可以定义每个开关周期的接通时间段和关断时间段。例如，具有第一状态(例如，有效状态)的开关周期信号1507可以指示功率级112要被接通，并且具有第二状态(例如，无效状态)的开关周期信号1507可以指示功率级112要被关断。开关周期确定电路1506可以基于由信号提取器1502提取的反馈指示符450来设置开关周期信号1507的占空比(以及接通时间段和关断时间段的持续时间)。例如，如果反馈指示符450是指示反馈电压434是否超过目标电压的迟滞控制信号，则开关周期确定电路1506可以响应于反馈指示符450指示反馈电压434低于目标电压而延长开关周期信号1507的周期的接通时间段。此外，开关周期确定电路1506可以响应于反馈指示符450指示反馈电压434高于目标电压而开始该周期(或下一个周期)的关断时间段。作为另一个示例，如果反馈指示符450包括表示反馈电压434与目标电压之间的差/误差的代码，则开关周期确定电路1506可以基于反馈指示符450中包括的代码来确定接通时间段和关断时间段的持续时间。
此外，在某些操作状况下，开关周期确定电路1506可以通过将开关周期信号1507设置为处于第二/无效状态来禁用功率级112。例如，开关周期确定电路1506可以包括定时器1516，以测量反馈指示符450保持处于特定状态(例如，处于VH或VL状态)的持续时间。如果持续时间超过阈值，则开关周期确定电路1506可以通过将开关周期信号1507设置为处于第二/无效状态来禁用功率级112。
进一步地，控制信号发生器1508可以接收和处置由信号提取器1502提取的控制消息452，并且还可以基于开关周期信号1507和控制消息452来提供控制信号212至218(VG1至VG4)。例如，响应于在控制消息452中检测到电源良好消息，控制信号发生器1508可以将输出电压状态端子416处的电源良好信号418设置为第一状态(例如，有效状态)，以向主机指示V出处于目标电压范围之内。控制信号发生器1508还可以响应于例如在控制消息452中检测到电源不良消息或故障消息，或者以其他方式确定要禁用功率级112，将电源良好信号418设置为第二状态(例如，无效状态)。
此外，如果控制消息452不包括故障消息，则控制信号发生器1508可以响应于开关周期信号1507的状态而生成控制信号VG1至VG4。例如，再次参考图3，响应于开关周期信号1507处于第一状态，这可以指示开关周期的接通时间段，控制信号发生器1508可以生成控制信号VG1至VG4作为多周期控制信号，以将电力从电源102传递到负载104。此外，响应于开关周期信号1507处于第二状态，这可以指示该开关周期(或另一个开关周期)的关断时间段，控制信号发生器1508可以使VG1和VG3无效并且使VG2和VG4有效以将负载104与电源102断开连接。在一些示例中，开关周期信号1507可以提供占空比信息，并且控制信号发生器1508可以确定开关频率信息(例如，基于来自主机的编程)，并且基于开关频率信息和占空比信息生成控制信号VG1至VG4。
在某些操作状况下，控制信号发生器1508也可以超控(override)开关周期信号1507并禁用功率级112。例如，响应于检测到潜在的故障状况，控制信号发生器1508可以通过使VG1至VG4对于功率级112无效来禁用功率级112。控制信号发生器1508可以基于例如检测控制消息452中的故障消息来检测潜在故障状况。在一些示例中，控制信号发生器1508还可以包括定时器1518。控制信号发生器1508可以响应于经由使能端子417接收到活动的使能信号419而启动定时器1518。如果在定时器1518到期之前，控制信号发生器1508没有在控制消息452中检测到电源良好消息，则控制信号发生器1508可以禁用功率级112。
在一些示例中，电源转换器400可以支持初级侧电路402和次级侧电路404中的每一个中的相应的软启动操作。作为软启动操作的一部分，电源转换器400可以按目标电压序列来增大V出。此外，在软启动操作期间，控制器412可以开始以开环操作来调整V出，并且然后在接收到状态信号442之后切换到基于反馈指示符450以闭环操作来调整V出，该状态信号可以指示次级侧电路404已经完全上电(例如，通过从整流器116汲取电力)并且是可操作的。通过这种布置，可以以较慢的速度执行V出的斜升，这允许功率级112的开关202至208的降低的驱动能力和减小的尺寸，并且改善了电源转换器400的带宽和效率。此外，因为控制器412在次级侧电路404完全上电并且反馈指示符450变得可靠之后以闭环操作来调整V出，所以也可以改善向负载104提供特定V出的精度。所有这些都可以改善电源转换器400的性能。
图16是用于支持软启动操作的电源转换器400的示例内部部件的示意图。参考图16，控制器412可以包括初级侧软启动控制电路1602，并且次级侧电路404可以包括次级侧软启动控制电路1604。初级侧软启动控制电路1602可以支持初级侧软启动操作，并且次级侧软启动控制电路1604可以支持次级侧软启动操作。
图17是包括初级侧软启动控制电路1602的控制器412的示例内部部件的示意图。作为初级侧电路402上的初级侧软启动操作的一部分，初级侧软启动控制电路1602可以在次级侧电路404上电之前以开环操作来向功率级112提供控制信号以增大V出。
具体地，初级侧软启动控制电路1602可以耦合到使能端子417和开关周期确定电路1506，并且还可以从状态信号接收器414接收数据信号1510。在一些示例中，初级侧软启动控制电路1602还可以耦合到控制信号发生器1508。响应于在使能端子417处接收到使能信号419，初级侧软启动控制电路1602可以开始开环操作，并且向开关周期确定电路1506提供开环控制信号1702，该开关周期确定电路可以基于开环控制信号1702来设置开关周期信号1507的开关频率和占空比。在一些示例中，控制信号发生器1508还可以基于开环控制信号1702来设置控制信号VG1至VG4的开关频率，并且基于开关周期信号1507的占空比来设置控制信号的状态。控制信号VG1至VG4在开环操作中可以具有与闭环操作中不同的开关频率，以使得能够控制V出电压的斜升时间。
响应于开环控制信号1702，开关周期确定电路1506可以提供处于开关频率并且具有由开环控制信号1702指定的占空比的开关周期信号1507，并且控制信号发生器1508可以响应于开关周期信号1507的状态而生成控制信号VG1至VG4，以开始从电源102到次级侧电路404的电力传递。初级侧软启动控制电路1602还可以基于预定序列来更新开环控制信号1702中指定的占空比。例如，初级侧软启动控制电路1602可以提供指定起始占空比为12％的开环控制信号1702，之后是指定占空比为25％、50％和100％的后续开环控制信号1702。
初级侧软启动控制电路1602可以提供跨多个开关周期指定特定占空比的开环控制信号，并且如果初级侧软启动控制电路未接收到数据信号1510，则转到下一个占空比。但是如果初级侧软启动控制电路1602从状态信号接收器414接收到数据信号1510，该状态信号接收器通过从状态信号442提取符号来生成数据信号1510，则初级侧软启动控制电路1602可以确定次级侧电路404被上电并且能够传输状态信号442。因此，初级侧软启动控制电路1602可以停止开环操作。开关周期确定电路1506还可以基于从状态信号442提取的反馈指示符450来启动闭环操作并且调整控制信号的占空比/接通时间段。
此外，再次参考图16，次级侧软启动控制电路1604可以耦合到反馈电压处理器422、状态信号发生器426和电压分压器网络432。在次级侧软启动操作启动之前，次级侧软启动控制电路1604可以禁用状态信号发生器426，并且在初级侧软启动操作期间监测反馈电压434的斜升。如果反馈电压434超过软启动阈值电压，则次级侧软启动控制电路1604可以启动次级侧软启动操作，该软启动阈值电压可以表示次级侧电路404的欠压锁定(UVLO)阈值。在次级侧软启动操作期间，次级侧软启动控制电路1604可以逐步增大用于生成反馈指示符450的目标电压，直到达到最终目标电压，这允许控制器412也响应于反馈指示符450而将V出逐步增大至最终目标电压。
在一些示例中，控制信号发生器1508可以操作以减少锁定事件的发生，在锁定事件中，在功率级112被禁用之后，当电源转换器400仍然提供大的残余V出电压时，功率级112被启用。这可能导致次级侧软启动控制电路1604在反馈电压434(由于大的残余V出电压而)超过UVLO阈值的情况下启动次级侧软启动操作，此时电源转换器400的其余部分尚未正确重置。
为了减少或防止锁定事件，在控制信号发生器1508接收到故障消息并提供控制信号214至218(VG1至VG4)以禁用功率级112之后，控制信号发生器1508可以在信号提取器1502仍然从次级侧电路404接收状态信号442时延迟初级侧软启动操作的启动。状态信号442的接收可以指示次级侧电路404尚未断电，并且仍然可能存在大的残余V出电压。控制信号发生器1508可以忽略使能信号419，并将功率级112维持在禁用状态，直到通信信道440变得不活动，并且信号提取器1502不再从次级侧电路404接收状态信号442。在一些示例中，控制信号发生器1508还可以在接收到使能信号419之后的一定时间窗口内监测状态信号442，并且如果通信信道440在该窗口内保持不活动，则启动初级侧软启动操作。例如，控制信号发生器1508可以响应于接收到使能信号419而启动定时器1528，并且如果在定时器1528到期之前未接收到状态信号442，则启动初级侧软启动操作。控制信号发生器1508还可以响应于在该时间窗口内接收到状态信号442而延长时间窗口(例如，通过重置定时器1528)。通过这种布置，电源转换器400可以延迟初级侧软启动操作，直到V出电压下降到UVLO阈值以下，并且电源转换器400可以在启动软启动序列之前被正确地重置，这可以减少或防止锁定事件的发生。
图18是次级侧软启动控制电路1604的示例内部部件的示意图。参考图18，次级侧软启动控制电路1604可以包括阈值电压发生器1802、比较器1806、状态信号控制电路1808和目标电压控制电路1810。阈值电压发生器1802可以生成表示UVLO阈值的阈值电压1812。比较器1806可以将反馈电压434与阈值电压1812进行比较以生成决策信号1832，并且将决策信号1832提供给状态信号控制电路1808和目标电压控制电路1810。响应于决策信号1832，状态信号控制电路1808可以生成控制信号1842以启用/禁用状态信号发生器426，并且目标电压控制电路1810可以生成控制信号1850以设置用于反馈电压处理器422的目标电压。
具体地，如果反馈电压434超过阈值电压1812，则由次级侧线圈114b为反馈电压处理器422、控制消息发生器424和状态信号发生器426提供的供应电压可以足够高，以允许这些电路正常操作。因此，如果决策信号1832的状态指示反馈电压434低于阈值电压1812，则状态信号控制电路1808可以提供用于禁用状态信号发生器426的控制信号1842，或者以其他方式防止状态信号发生器426经由通信信道440传输状态信号442。但是如果决策信号1832的状态指示反馈电压434高于阈值电压1812，则状态信号控制电路1808可以提供用于启用状态信号发生器426的控制信号1842，或者允许状态信号发生器426传输状态信号442。
此外，如果决策信号1832的状态指示反馈电压434高于阈值电压1812，则目标电压控制电路1810可以向目标电压发生器602提供控制信号1850以设置目标电压606，反馈电压处理器422的处理电路604可以将该目标电压与反馈电压434进行比较以生成反馈指示符450。作为次级侧软启动操作的一部分，目标电压控制电路1810可以向目标电压发生器602提供控制信号1850，以基于预定的目标电压序列增大目标电压606。处理电路604可以响应于目标电压606的增大来调整反馈指示符450，这允许控制器412也基于调整后的反馈指示符450来调整接通时间段和关断时间段的持续时间，并且在相应的接通时间段和关断时间段内提供控制信号VG1至VG4。
进一步地，在目标电压控制电路1810提供了序列中的最后一个目标电压之后，目标电压控制电路1810可以将完成信号1852提供回到状态信号控制电路1808。状态信号控制电路1808可以将完成信号1852包括在控制信号1842中。响应于接收到完成信号1852，状态信号发生器426可以优先将状态信号442中的电源良好消息传输到控制器412，以避免控制器412在定时器1518到期之后才接收到电源良好消息并禁用功率级112。
图19包括示例初级侧和次级侧软启动操作的流程图表1900，并且图20包括图示了在图19中描述的软启动操作期间电源转换器400的各种信号的状态的波形图。在图20中，图形2002表示V入，图形2004表示使能信号419(被标为“EN”)，图形2006表示信号419(被标为“PG”)，并且图形2008表示V出。此外，图形2010表示决策信号1832(被标记为“V出>UVLO？”)，并且图形2012表示决策信号732(被标记为“V出>UVP？”)，该决策信号732指示V出是否超过目标电压范围的下限。此外，图形2014表示可以包括迟滞控制信号的反馈指示符450(被标记为“FB”)，并且图形2016表示指示次级侧软启动操作是否完成的内部标志(被标记为“完成”)。进一步地，图形2018表示被包括在控制信号1850中的目标电压代码(被标记为“目标电压代码”)，并且图形2020表示状态信号442。图形2022表示开关周期信号1507。接通时间段可以由开关周期信号1507处于有效状态来表示，并且关断时间段可以由开关周期信号1507处于无效状态来表示。
参考图19，在步骤1902中，开始初级侧软启动操作。初级侧软启动控制电路1602可以响应于例如与电源转换器400接口连接的主机使EN信号(使能信号419)有效来启动软启动操作。
在一些示例中，如上所述，控制信号发生器1508可以在提供无效的控制信号VG1至VG4以禁用功率级112之后启动定时器1518，并且在定时器1518到期(并且EN信号也为有效)之后启动软启动操作，以在启用功率级112之前提供足够的时间让电源转换器400放电和正确重置。这种布置可以减少锁定事件的发生。
在步骤1904中，初级侧软启动控制电路1602可以遵循预定序列设置开关周期信号1507的占空比(以及功率级112的接通时间段持续时间)。这在图20中的时间T0与T2之间表示，此时开关周期确定电路1506在开环操作中以高频提供开关周期信号1507，并且控制信号发生器1508可以响应于开关周期信号1507也以高频提供控制信号VG1至VG4。此外，在T0与T2之间，控制器412基于该序列增加开关周期信号1507的占空比(以及功率级112的接通时间段持续时间)，并且V出可以相应地增大。
再次参考图19，初级侧软启动控制电路1602可以前进到步骤1906，并且判定是否接收到状态信号442。如果未接收到状态信号442，则初级侧软启动控制电路1602可以返回到步骤1904并继续开环操作。再次参考图20，如果通信信道440保持在不活动状态，并且次级侧电路404在T0与T2之间不传输状态信号442，则初级侧软启动控制电路1602可以以开环操作来继续提供控制信号VG1至VG4。
在步骤1908中，包括反馈电压处理器450、控制消息发生器424、状态信号发生器426和次级侧软启动控制电路1604的次级侧电路404可以从断电状态唤醒。这可能是由于这些部件从次级侧线圈114b接收到其供应电压，并且其供应电压随V出而增大。
在步骤1910中，次级侧软启动控制电路1604可以基于例如反馈电压434与阈值电压1812的比较来判定V出是否超过UVLO阈值。如果V出低于UVLO阈值，则次级侧软启动控制电路1604可以禁用状态信号发生器426并且阻止状态信号442的传输。这也在图20的图形2010中图示，其中，在T1与T2之间，决策信号1832处于有效状态，这指示V出低于UVLO阈值，并且通信信道440保持在不活动状态。
再次参考图19，在步骤1910中，如果V出超过UVLO阈值，则次级侧软启动控制电路1604可以前进到步骤1912，并且允许状态信号发生器426传输状态信号442。如上所述，V出超过UVLO阈值可以指示反馈电压处理器422、控制消息发生器424和状态信号发生器426的供应电压足够高，以允许这些电路正确操作。因为V出处于目标范围之外，所以在步骤1912中，状态信号发生器426可以向初级侧电路402传输包括电源不良消息的状态信号442。在步骤1914中，响应于接收到状态信号442，并且如果定时器1516没有到期(例如，由于反馈指示符450改变状态，或者接收到心跳消息)，初级侧软启动控制电路1602可以结束初级侧软启动操作。这些也在图20中图示，其中，在T2与T3之间，初级侧软启动控制电路1602接收电源不良消息(由具有VL状态的两个脉冲表示)并且结束初级侧软启动操作。如果在接收到状态信号442时定时器1516已经到期，则控制器412可以禁用功率级112。
再次参考图19，在步骤1916中，响应于V出超过UVLO阈值，次级侧软启动控制电路1604可以启动次级侧软启动操作。在步骤1918中，作为软启动操作的一部分，次级侧软启动控制电路1604(和目标电压控制电路1810)可以向目标电压发生器602提供控制信号1850，以基于预定序列增大目标电压606。在步骤1920中，处理电路604可以响应于目标电压606和反馈电压434而生成反馈指示符450，并且在步骤1922中，传输反馈指示符作为状态信号442的一部分。在步骤1924中，控制器412然后可以基于反馈指示符450来调整开关周期信号1507(以及功率级112的接通时间段持续时间)。在步骤1926中，次级侧软启动控制电路1604可以基于决策信号732和734判定V出是否处于目标电压范围之内，并且如果V出处于目标范围之外，则可以重复步骤1918和1920。
上述操作可以在图20中图示。具体地，在T2与T3之间，反馈电压处理器422提供具有VH状态的反馈指示符450，并且状态信号发生器426可以在控制消息452的脉冲之前包括具有VH状态的反馈指示符450。控制器412可以对状态信号442执行低通滤波操作，以提取反馈指示符450的符号，并且确定反馈指示符450处于VH状态。响应于反馈指示符450处于VH状态，开关周期确定电路1506将开关周期信号1507设置为有效状态。作为响应，控制信号发生器1508生成控制信号VG1至VG4，以在T2与T3之间启用功率级112，从而向负载104传递电力。在T2与T3之间，V出也可以增大。
此外，在T3与T5之间，次级侧软启动控制电路1604根据预定序列(例如，0x2、0x3、0x4、0x6、0x8、0xA和0xC)增大目标电压代码，并且反馈电压处理器422可以调整反馈指示符450以反映目标电压的增大，这使得控制器412调整开关周期信号1507的占空比(以及功率级112的接通时间段)。因此，V出在T3与T5之间增大。V出在T4时也增大到高于目标电压范围的下限(UVP)，这导致决策信号732(由图形2012表示)触发。如果V出仍然低于目标范围的上限，或者次级侧软启动控制器1604尚未完成目标电压代码的序列，则状态信号发生器426可以在状态信号442中传输电源不良消息。控制器412还可以提供第二状态(例如，无效状态)的电源良好信号418，以指示V出仍然处于目标范围之外。
再次参考图19，在步骤1926中，如果V出处于目标电压范围之内，则控制消息发生器424可以前进到步骤1928以结束次级侧软启动序列，并且然后前进到步骤1930以在状态信号442中传输电源良好消息。在步骤1932中，响应于接收到电源良好消息，并且如果定时器1516或定时器1518都没有到期，则控制器412可以在输出电压状态端子416处提供电源良好信号418。但是如果定时器1516已经到期(例如，反馈指示符450在阈值持续时间内保持在特定状态并且没有被心跳消息中断)，或者如果定时器1518已经到期(例如，在使能信号419为有效之后，电源良好消息到达得太晚)，则控制器412可以禁用功率级112。
上述操作可以在图20中图示。具体地，在时间T5，V出处于目标电压范围之内，并且次级侧软启动控制器1604已经完成目标电压代码的序列。因此，次级侧软启动控制电路1604可以在T5使内部标志(被标记为“完成”)有效，以指示次级侧软启动操作已经结束。此外，状态信号发生器426可以传输包括电源良好消息的状态信号442。响应于电源良好消息，控制器412还可以在时间T6将电源良好信号418设置为第一状态(例如，有效状态)以指示V出处于目标电压范围之内，这允许主机启用电源门430并且允许负载104从次级侧线圈114b汲取电力。
图21A和图21B是操作诸如图4的电源转换器400等电源转换器的示例方法2100的流程图。方法2100可以由例如包括控制器412和信号状态接收器414的初级侧电路402的各种部件来执行。
在步骤2102中，控制器412可以经由电源转换器400的初级侧电路402与次级侧电路404之间的通信信道440接收状态信号442。状态信号442可以包括反馈指示符450和控制消息452。反馈指示符450可以表示电源转换器次级侧电路的输出电压(V出)与目标电压606之间的关系，并且控制消息452可以指示电源转换器的操作状态，该操作状态包括输出电压是否处于目标电压范围之内。
具体地，状态信号442可以包括第一信号时段内的反馈指示符450和第二信号时段内的控制消息452，并且反馈指示符和控制消息都可以采用符号的形式。取决于通信信道440的性质，状态信号442可以采用电信号、磁信号或光信号的形式。此外，状态信号442可以包括由反馈指示符450和控制消息452的符号调制的载波信号，如图14所示。
在一些示例中，反馈指示符450可以采用迟滞控制信号的形式，并且反馈指示符450的状态可以指示V出是否超过目标电压606。在一些示例中，反馈指示符450还可以包括表示代码的符号，其中，该代码指示V出与目标电压606之间的差。
此外，控制消息452可以表示多种类型的控制消息，每种控制消息可以表示输出电压的状态和/或电源转换器400的其他操作状况。例如，控制消息452可以表示电源良好信号，该电源良好信号指示V出处于负载104的安全/正确操作的目标电压范围内。控制消息452还可以表示电源不良信号，该电源不良信号指示V出处于目标电压范围之外。此外，控制消息452可以表示故障信号，该故障信号指示V出处于目标电压范围之外或次级侧电路404(或者整个电源转换器400)的温度超过阈值温度达阈值持续时间。控制消息452可以在符号中包括脉冲，其中，不同类型的控制消息452可以由不同数量的脉冲来表示，并且这些脉冲在符号之间可以具有相同的脉冲宽度。例如，如图10至图12所图示的，电源良好消息的符号可以具有一个脉冲，之后是结束符号，电源不良消息的符号可以具有两个脉冲，并且故障消息的符号可以具有三个脉冲。
在步骤2104中，当接收到状态信号时，控制器412可以判定第一定时器(例如，定时器1516)是否已经到期。控制器412可以监测通信信道440中的活动，以判定次级侧电路404是否是可操作的。定时器1516可以在阈值持续时间之后到期，该阈值持续时间可以表示心跳间隔。控制器412可以响应于检测到状态信号442的状态变化来启动/重置定时器1516，该状态变化可能是由于反馈指示符450的状态变化或者控制消息452的存在。如果定时器1516已经到期，这可以指示次级侧电路404处的潜在问题，则控制器412可以前进到步骤2106，其中，控制器412可以禁用功率级112(例如，通过使控制信号VG1至VG4无效)，并且将输出电压状态端子416设置为第二状态(例如，无效状态)。
如果定时器1516没有到期，则控制器412可以重置定时器1516，并且然后前进到步骤2108以确定反馈指示符450的状态。具体地，信号提取器1502可以通过例如检测状态信号442中是否存在载波信号或者检测状态信号442的幅度并且使检测到的符号与时钟信号1512同步来从状态信号442中检测反馈指示符450的符号。基于反馈指示符450的符号具有比控制消息452的符号的带宽更低的带宽，控制器412还可以应用低通滤波操作来将反馈指示符450的符号与控制消息452的符号分离。
在步骤2110中，控制器412可以基于反馈指示符450的状态来设置初级侧电路402的功率级112的接通时间段和关断时间段。具体地，再次参考图20，在反馈指示符450包括迟滞控制信号的情况下，反馈指示符450的状态可以是两种状态(例如，图10至图12的VH状态和VL状态)之一。控制器412可以响应于反馈指示符450具有指示V出低于目标电压的第一状态来设置功率级112的接通时间/关断时间(例如，通过提供第一状态的开关周期信号1507)，并且功率级112的接通时间段可以等于反馈指示符450处于第一状态的持续时间。此外，控制器412还可以响应于反馈指示符450具有指示V出高于目标电压的第二状态来禁用/关断功率级112(例如，通过提供第二状态的开关周期信号1507)，并且功率级112的关断时间段可以等于反馈指示符450处于第二状态的持续时间。在一些示例中，反馈指示符450可以表示代表V出与目标电压之间的误差/差的代码，并且控制器412可以基于该代码来设置功率级112的接通时间段和关断时间段的持续时间。
在步骤2112中，控制器412可以确定控制消息452中包括的控制消息的类型。如上所述，控制器412还可以应用低通滤波操作来将反馈指示符450的符号与控制消息452的符号分离。控制器412可以基于符号中包括的脉冲的数量来确定控制消息的类型。例如，电源良好消息的符号可以具有一个脉冲，电源不良消息的符号可以具有两个脉冲，并且故障消息的符号可以具有三个脉冲。每种消息的符号还可以包括脉冲之后的结束符号。
在步骤2114中，控制器412可以基于控制消息452是否包括单个脉冲、之后是结束符号来判定控制消息452是否包括电源良好消息。在一些示例中，如果控制消息452包括电源良好消息，则控制器412可以前进到步骤2115，并且将输出电压状态端子416设置为第一状态(例如，通过提供具有第一状态的电源良好信号418)，以指示V出在负载104的安全/正确操作的目标电压范围之内。响应于输出电压状态端子416处于第一状态，主机可以启用电源门430以允许负载104从电源转换器400汲取电力。
在一些示例中，在步骤2116中，控制器412还可以判定电源良好消息是否是在第二定时器(例如，定时器1518)到期之后接收到的。控制器412可以在接收到使能信号419之后启动/重置定时器1518，并且判定电源良好消息是否是在定时器1518到期之前接收到的。如果电源良好消息不是在定时器1518到期之前接收到的，则控制器412也可以前进到步骤2106，并且将输出电压状态端子416设置为第二状态，并且禁用功率级112。
在步骤2118中，控制器412判定是否接收到电源不良消息。电源不良消息的接收可以指示次级侧电路404是活动的并且V出处于目标电压范围之外。如果接收到电源不良消息，则控制器412可以前进到步骤2120，并且将输出电压状态端子416设置为第二状态，这可以指示次级电压V出不处于目标电压范围之内。响应于输出电压状态端子416处于第二状态，主机可以禁用电源门430以防止负载104从电源转换器400汲取电力。
如果控制器412确定未接收到电源不良消息，则控制器412可以基于控制消息452是否包括三个脉冲、之后是结束符号来确定控制消息452包括故障消息。如果接收到故障消息，则控制器412也可以前进到步骤2106，并且禁用功率级112以停止向次级侧电路404的电力传递。
图21B图示了方法2100的在步骤2106中控制器412禁用功率级112以延迟初级侧软启动序列直到V出电压下降到UVLO阈值以下并减少锁定事件的发生之后的附加步骤。参考图21B，在步骤2122中，控制器412可以判定是否接收到使能信号419。使能信号419可以在端子417处被接收到，并且可以由主机提供以启用电源转换器400。响应于未接收到该信号，控制器412可以继续监测使能信号419。
如果控制器412在步骤2122中接收到使能信号419，则控制器412可以前进到步骤2124，并且重置定时器(例如，定时器1528)，以开始控制器412对状态信号442进行监测的时间窗口。状态信号442的接收可以指示次级侧电路404仍在操作，并且可能仍存在大的残余V出电压。因此，如果控制器412在步骤2126中确定接收到状态信号442，则可以前进到步骤2128并且将功率级112维持在禁用状态。控制器412还可以返回到步骤2124，以重启定时器并延长时间窗口。此外，如果未接收到状态信号442，但是定时器尚未到期(在步骤2130中)，则控制器412可以返回到步骤2126以继续监测状态信号442。
另一方面，如果定时器到期(在步骤2130中)，这可以指示在时间窗口内未接收到状态信号442，则在步骤2132中，控制器412可以启动初级侧软启动操作。图19和图20描述了初级侧软启动操作的细节。在初级侧软启动操作完成之后，控制器412可以前进到步骤2102，以经由通信信道440从次级侧电路404接收状态信号442。
图22是操作诸如图4的电源转换器400等电源转换器的示例方法2200的流程图。方法2200可以由例如包括反馈电压处理器422、控制消息发生器424和状态信号发生器426的次级侧电路404的各种部件来执行。方法2200可以在图19的示例次级侧软启动操作期间或之后执行。
在步骤2202中，反馈电压处理器422和控制消息发生器424可以从电源转换器400的输出端接收第一电压。第一电压可以表示V出。在一些示例中，第一电压可以是来自电压分压器网络432的反馈电压434，并且第一电压可以是V出的缩放版本。
在步骤2204中，反馈电压处理器422可以生成表示第一电压与目标电压606之间的关系的反馈指示符450。在一些示例中，反馈指示符450可以包括迟滞控制信号，其中，反馈指示符450可以根据第一电压是否超过目标电压而具有两种状态之一。在一些示例中，反馈指示符450可以包括表示第一电压与目标电压之间的误差/差的代码。
在步骤2206中，控制消息发生器424可以生成指示电源转换器400的操作状态的控制消息452，该操作状态包括第一电压是否处于目标电压范围之内。如上所述，如果第一电压处于目标电压范围之内，则控制消息发生器424可以生成电源良好消息，如果第一电压处于目标电压范围之外，则生成电源不良消息，并且如果第一电压处于目标电压范围之外或者次级侧电路404(或电源转换器400)的温度超过阈值温度达阈值持续时间，则生成故障消息。对于不同类型的控制消息，控制消息发生器424可以生成包括不同数量的脉冲、之后是结束符号的符号。
在步骤2208中，状态信号发生器426可以生成状态信号442，该状态信号包括第一信号时段中的反馈指示符450和第二信号时段中的控制消息452。状态信号发生器426可以接收反馈指示符450和控制消息452的符号，将它们与时钟信号808同步，并且在基于时钟信号808而定义的第一信号时段和第二信号时段内将所述符号插入到状态信号442中。在一些示例中，状态信号发生器426还可以将控制消息452的符号的脉冲的电压状态设置为与反馈指示符450的符号的电压状态相反，如图10至图12所示。
如上文在图9中所描述，状态信号发生器426可以基于各种技术来确定第一符号时段(用于插入反馈指示符450的符号)和第二符号时段(用于插入控制消息452的符号)。例如，状态信号发生器426可以遵循预定的时间表来确定第一符号时段和第二符号时段。在一些示例中，如果控制消息452具有更高的优先级，则状态信号发生器426还可以中断反馈指示符450的传输并插入控制消息452的符号。例如，如果控制消息452包括次级侧软启动操作完成之后的第一个电源良好消息，则状态信号发生器426可以中断反馈指示符420的传输，并且传输包括电源良好消息的控制消息452，以避免控制器412由于定时器1518到期而禁用功率级112。在一些示例中，如果状态信号发生器426确定反馈指示符420在阈值持续时间内保持在特定状态，则状态信号发生器426可以中断反馈指示符420的传输，并且传输包括作为心跳信号的电源不良消息的控制消息452，以避免控制器412由于感知到次级侧电路404的不活动而禁用功率级112。
在步骤2210中，状态信号发生器426可以经由初级侧电路402与次级侧电路404之间的通信信道440传输状态信号442。取决于通信信道440的性质，状态信号发生器426可以将状态信号442作为电信号、磁信号或光信号进行传输。状态信号发生器426还可以通过基于反馈指示符450和控制消息452的符号对载波信号进行调制来传输状态信号442。
本文所描述的任何方法可以用包括一个或多个处理器的计算系统来完全或部分地执行，该计算系统可以被配置为执行步骤。因此，实施例可以涉及被配置为执行本文所描述的任何方法的步骤的计算系统，该计算系统可能具有执行相应步骤或相应步骤组的不同部件。尽管以编号的步骤呈现，但是本文的方法步骤也可以同时执行或按不同的顺序执行。另外地，这些步骤的部分可以与其他方法的其他步骤的各部分一起使用。而且，步骤的全部或部分可以是可选的。另外地，任何方法的任何步骤都可以用模块、单元、电路或用于执行这些步骤的其他装置来执行。
在本说明书中，术语“耦合”可以涵盖能够实现与本说明书一致的功能关系的连接、通信或信号路径。例如，如果设备A提供信号来控制设备B执行动作，则：(a)在第一示例中，设备A直接耦合到设备B；或者(b)在第二示例中，设备A通过中间部件C间接耦合到设备B，条件是中间部件C没有实质性改变设备A与设备B之间的功能关系，因此设备B由设备A经由设备A提供的控制信号来控制。
“被配置为”执行任务或功能的设备可以在制造时由制造商配置(例如，编程和/或硬连线)以执行该功能，和/或可以在制造之后可由用户配置(或可重新配置)以执行该功能和/或其他附加或替代的功能。配置可以通过对设备进行固件和/或软件编程、通过对设备的硬件部件和互连进行构造和/或布局、或其组合来进行。
本文中描述为包括某些部件的电路或设备可以改为适配于耦合到那些部件以形成所描述的电路系统或设备。例如，本文中被描述为包括一个或多个半导体元件(诸如，晶体管)、一个或多个无源元件(诸如，电阻器、电容器和/或电感器)、和/或一个或多个源(诸如，电压源和/或电流源)的结构可以改为在单个物理设备(例如，半导体管芯和/或集成电路(IC)封装件)内仅包括半导体元件，并且可以适配于在制造时或制造后(诸如由终端用户和/或第三方)耦合到至少一些无源元件和/或源以形成所描述的结构。
某些部件在本文中可能被描述为特定工艺技术的部件，但是这些部件可以被换成其他工艺技术的部件。本文所描述的电路可重新配置为包括所替换的部件，以提供至少部分地类似于部件替换之前可用的功能的功能。除非另有说明，否则被示出为电阻器的部件通常表示串联和/或并联耦合以提供由所示电阻器表示的阻抗量的任何一个或多个元件。例如，本文作为单个部件示出和描述的电阻器或电容器可以改为分别是在与单个电阻器或电容器相同的两个节点之间串联或并联耦合的多个电阻器或电容器。
在本说明书中短语“接地电压电位”的使用包括外壳接地、地面接地、浮置接地、虚拟接地、数字接地、公共接地和/或适于或适合于本说明书的教导的任何其他形式的接地连接。除非另有说明，否则在本说明书中，参数前的“约”、“大约”或“基本上”意指在该参数的+/-10％内。
在权利要求的范围内，对所描述的示例进行修改是可能的，并且其他示例也是可能的。

Claims (32)

1.一种装置，包括：
功率级，所述功率级具有功率级控制输入端；以及
控制器，所述控制器具有控制输入端、控制输出端和输出电压状态端子，所述控制输出端耦合到所述功率级控制输入端，并且所述控制器被配置为：
在所述控制输入端处接收状态信号，其中，所述状态信号包括反馈指示符和控制消息，所述反馈指示符表示输出电压与目标电压之间的关系，并且所述控制消息指示所述输出电压是否处于目标电压范围之内；
响应于所述反馈指示符，在所述控制输出端处提供控制信号；并且
响应于所述控制消息，设置所述输出电压状态端子的状态，所述状态指示所述输出电压是否处于所述目标电压范围之内。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括变压器，所述变压器具有初级侧和次级侧，其中，所述功率级具有耦合到所述初级侧的功率级输出端，并且所述次级侧被配置为提供所述输出电压。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为响应于所述反馈指示符的状态来设置所述控制信号的状态。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为在接收到所述状态信号之前，遵循特定的占空比序列设置所述控制信号的占空比。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为响应于所述反馈指示符处于特定状态达阈值持续时间而将所述控制信号设置为第一状态，并且所述功率级响应于所述控制信号具有所述第一状态而被禁用。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制消息包括以下各项之一：
第一消息，所述第一消息指示所述输出电压处于所述目标电压范围之内；
第二消息，所述第二消息指示所述输出电压处于所述目标电压范围之外；或者
第三消息，所述第三消息指示以下中的至少一项：所述输出电压处于所述目标电压范围之外达阈值持续时间，或者温度超过阈值温度达所述阈值持续时间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器被配置为：
响应于所述控制消息包括所述第一消息，将所述输出电压状态端子设置为第一状态；并且
响应于所述控制消息不包括所述第一消息，将所述输出电压状态端子设置为第二状态。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器被配置为响应于所述控制消息包括所述第三消息而将所述控制信号设置为第一状态，并且所述功率级响应于所述控制信号具有所述第一状态而被禁用。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器具有使能输入端并且包括定时器，并且所述控制器被配置为：
响应于所述使能输入端的状态变化，启动所述定时器；并且
响应于在所述定时器到期之前未接收到包括所述第一消息的所述控制消息，将所述控制信号设置为所述第一状态。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器具有使能输入端并且包括定时器，并且所述控制器被配置为：
将所述控制信号设置为所述第一状态；
响应于所述使能输入端的状态变化，启动所述定时器；
响应于接收到所述状态信号，重置所述定时器；并且
在所述定时器到期之后，将所述控制信号设置为第二状态；并且
其中，所述功率级响应于所述控制信号具有所述第二状态而被启用。
11.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制消息包括表示相应的第一消息、第二消息和第三消息的第一数量的脉冲、第二数量的脉冲和第三数量的脉冲，并且所述第一数量的脉冲、所述第二数量的脉冲和所述第三数量的脉冲中的脉冲具有与在所述控制消息之前的所述反馈指示符不同的状态。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为：
通过对所述状态信号执行低通滤波操作来确定所述反馈指示符的状态；并且
基于所述状态信号中的状态转变的数量来识别所述第一消息、所述第二消息或所述第三消息之一。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述状态信号包括电信号、磁信号或光信号。
14.一种装置，包括：
反馈电压处理器，所述反馈电压处理器具有第一输入端和第二输入端以及反馈输出端，所述第一输入端耦合到电源转换器输出端子，所述第二输入端耦合到目标电压端子，并且所述反馈电压处理器被配置为响应于所述电源转换器输出端子处的第一电压和所述目标电压端子处的目标电压在所述反馈输出端处生成反馈指示符；
控制消息发生器，所述控制消息发生器具有控制输入端和控制消息输出端，所述控制输入端耦合到所述电源转换器输出端子，并且所述控制消息发生器被配置为响应于所述第一电压是否处于目标电压范围之内而在所述控制消息输出端处提供控制消息；以及
状态信号发生器，所述状态信号发生器具有第一信号输入端、第二信号输入端和状态信号输出端，所述第一信号输入端耦合到所述反馈输出端，所述第二信号输入端耦合到所述控制消息输出端，并且所述状态信号发生器被配置为：
在所述第一信号输入端处接收所述反馈指示符；
在所述第二信号输入端处接收所述控制消息；并且
在所述状态信号输出端处提供状态信号，所述状态信号包括所述反馈指示符和所述控制消息。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述状态信号发生器被配置为在第一信号时段中提供所述反馈指示符作为所述状态信号，并且在第二信号时段中提供所述控制消息作为所述状态信号。
16.根据权利要求14所述的装置，进一步包括变压器，所述变压器具有初级侧和次级侧，其中，所述电源转换器输出端子耦合到所述次级侧，并且所
述状态信号针对的是耦合到所述初级侧的控制器。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述反馈电压处理器被配置为：
响应于所述第一电压超过所述目标电压，将所述反馈指示符设置为第一状态；并且
响应于所述第一电压未超过所述目标电压，将所述反馈指示符设置为第二状态。
18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述控制消息包括以下各项之一：
第一消息，所述第一消息指示所述第一电压处于所述目标电压范围之内；
第二消息，所述第二消息指示所述第一电压处于所述目标电压范围之外；或者
第三消息，所述第三消息指示以下中的至少一项：所述第一电压处于所述目标电压范围之外达阈值持续时间，或者温度超过阈值温度达所述阈值持续时间。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述状态信号发生器被配置为：
提供所述反馈指示符作为所述状态信号；
接收所述控制消息；并且
响应于所述反馈指示符处于特定状态达阈值持续时间：
停止提供所述反馈指示符作为所述状态信号；并且
提供所述控制消息作为所述状态信号。
20.根据权利要求18所述的装置，进一步包括软启动控制电路，所述软启动控制电路具有状态信号控制输出端，所述软启动控制电路被配置为在所述状态信号控制输出端处提供指示软启动操作是否完成的控制信号，
其中，所述状态信号发生器具有耦合到所述状态信号控制输出端的状态信号控制输入端，并且所述状态信号发生器被配置为：
提供所述反馈指示符作为所述状态信号；
接收包括所述第一消息的所述控制消息；
在所述状态信号控制输入端处接收所述控制信号；并且
响应于接收到所述第一消息并且所述控制信号指示所述软启动操作完成：
停止提供所述反馈指示符作为所述状态信号；并且
提供包括所述第一消息的所述控制消息作为所述状态信号。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述控制信号是第一控制信号，并且所述装置进一步包括电压源，所述电压源具有目标电压控制输入端和目标电压输出端，所述目标电压输出端耦合到所述目标电压端子，并且所述电压源被配置为响应于所述目标电压控制输入端处的第二控制信号来设置所述目标电压并且在所述目标电压输出端处提供所述目标电压；并且
其中，所述软启动控制电路具有目标电压控制输出端，所述目标电压控制输出端耦合到所述目标电压控制输入端并且被配置为：
提供指示不同目标电压的第二控制信号的序列；并且
在提供所述序列之后，在所述状态信号控制输出端处提供所述第一控制信号，其中，所述第一控制信号指示所述软启动操作已经完成。
22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述软启动控制电路被配置为响应于所述第一电压低于欠压锁定阈值即UVLO阈值，在所述状态信号控制输出端处提供指示禁用所述状态信号发生器的第三控制信号，并且所述状态信号发生器响应于接收到所述第三控制信号而被禁用。
23.一种方法，包括：
经由电源转换器的初级侧电路与次级侧电路之间的通信信道接收状态信号，其中，所述状态信号包括反馈指示符和控制消息，其中，所述反馈指示符表示目标电压与所述次级侧电路的输出电压之间的关系，并且所述控制消息指示所述输出电压是否处于目标电压范围之内；
确定所述反馈指示符的状态；
响应于所述反馈指示符的状态，设置所述初级侧电路的功率级的接通时间段和关断时间段；以及
响应于所述控制消息，设置输出电压状态端子的状态，所述状态指示所述输出电压是否处于所述目标电压范围之内。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述控制消息包括以下各项之一：
第一消息，所述第一消息指示所述输出电压处于所述目标电压范围之内；
第二消息，所述第二消息指示所述输出电压处于所述目标电压范围之外；或者
第三消息，所述第三消息指示以下中的至少一项：所述输出电压处于所述目标电压范围之外达阈值持续时间，或者所述次级侧电路的温度超过阈值温度达所述阈值持续时间。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
响应于接收到包括所述第一消息的所述控制消息，将所述输出电压状态端子设置为第一状态；
响应于接收到包括所述第二消息的所述控制消息，将所述输出电压状态端子设置为第二状态；以及
响应于接收到包括所述第三消息的所述控制消息，禁用所述功率级。
26.根据权利要求23所述的方法，进一步包括，在接收到所述状态信号之前，遵循特定的占空比序列设置所述功率级的所述接通时间段和所述关断时间段。
27.一种方法，包括：
从电源转换器的输出端接收第一电压；
生成反馈指示符，所述反馈指示符表示所述第一电压与目标电压之间的关系；
生成控制消息，所述控制消息指示所述第一电压是否处于目标电压范围之内；
生成状态信号，所述状态信号包括所述反馈指示符和所述控制消息；以及
经由所述电源转换器的初级侧电路与次级侧电路之间的通信信道传输所述状态信号。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述控制消息包括以下各项之一：
第一消息，所述第一消息指示所述第一电压处于所述目标电压范围之内；
第二消息，所述第二消息指示所述第一电压处于所述目标电压范围之外；或者
第三消息，所述第三消息指示以下中的至少一项：所述第一电压处于所述目标电压范围之外达阈值持续时间，或者所述次级侧电路的温度超过阈值温度达所述阈值持续时间。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
判定所述第一电压是否超过UVLO阈值；以及
响应于所述第一电压超过所述UVLO阈值，基于特定的目标电压序列增大所述目标电压。
30.一种装置，包括：
初级侧电路，所述初级侧电路包括：
功率级，所述功率级具有功率级电压输入端、功率级控制输入端和功率级输出端；
控制器，所述控制器具有功率级控制输出端、输出电压状态端子和状态信号输入端，所述功率级控制输出端耦合到所述功率级控制输入端；
变压器，所述变压器具有初级侧线圈和次级侧线圈，所述初级侧线圈耦合到所述功率级输出端；
次级侧电路，所述次级侧电路具有次级侧输入端和输出电压端子，所述次级侧输入端耦合到所述次级侧线圈，所述次级侧电路包括：
反馈电压处理器，所述反馈电压处理器具有反馈输入端和反馈输出端，所述反馈输入端耦合到所述输出电压端子；
控制消息发生器，所述控制消息发生器具有控制输入端和控制消息输出端，所述控制输入端耦合到所述输出电压端子；以及
状态信号发生器，所述状态信号发生器具有第一信号输入端和第二信号输入端以及状态信号输出端，所述第一信号输入端耦合到所述反馈输出端，并且所述第二信号输入端耦合到所述控制消息输出端；以及
通信信道设备，所述通信信道设备具有信道输入端和信道输出端，所述信道输入端耦合到所述状态信号输出端，并且所述信道输出端耦合到所述状态信号输入端。
31.根据权利要求30所述的装置，其中：
所述控制器被配置为：
在所述状态信号输入端处接收状态信号，所述状态信号包括反馈指示符和控制消息；
响应于所述反馈指示符的状态，在所述功率级控制输出端处生成控制信号；并且
响应于所述控制消息，设置所述输出电压状态端子的状态；
所述反馈电压处理器被配置为在所述反馈输出端处生成所述反馈指示符，所述反馈指示符表示所述输出电压端子处的第一电压与目标电压之间的关系；
所述控制消息发生器被配置为生成所述控制消息，所述控制消息指示所述第一电压是否处于目标电压范围之内；并且
所述状态信号发生器被配置为响应于所述第一信号输入端处的所述反馈指示符和所述第二信号输入端处的所述控制消息来生成所述状态信号；并且
所述通信信道设备被配置为将所述状态信号从所述信道输入端传输到所述信道输出端。
32.根据权利要求30所述的装置，其中：
所述初级侧电路位于第一半导体管芯上；
所述变压器位于第二半导体管芯上；
所述次级侧电路位于第三半导体管芯上；
所述通信信道设备位于第四半导体管芯上；并且
第一半导体管芯至第四半导体管芯被封闭在芯片封装件中。
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