KR20230092252A - Low power switching power converter - Google Patents

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KR20230092252A
KR20230092252A KR1020210181489A KR20210181489A KR20230092252A KR 20230092252 A KR20230092252 A KR 20230092252A KR 1020210181489 A KR1020210181489 A KR 1020210181489A KR 20210181489 A KR20210181489 A KR 20210181489A KR 20230092252 A KR20230092252 A KR 20230092252A
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voltage
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펑쥐 쿵
원둬 류
융 슝 린
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다이얼로그 세미컨덕터 인크.
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Abstract

플라이백 변환기용 대기 전력 시스템이 개시된다. 플라이백 변환기는 1차측, 2차측, 2차측에서의 출력 단자, 및 2차측 제어기를 포함하며, 출력 단자는 부하에 전기적으로 접속하도록 구성된다. 대기 전력 시스템은 2차측에서의 비교기; 1차측, 2차측 및 비교기와 신호 통신하는 광-커플러; 및 케이블 분리 검출기(또는, 부하 검출기)를 포함한다. 케이블 분리 검출기는 디바이스가 충전 케이블을 통해서 플라이백 변환기에 전기적으로 접속되는지 여부를 결정하고 디바이스가 충전 케이블로부터 분리되면 플라이백 변환기를 대기 모드로 세팅하도록 구성된다.A standby power system for a flyback converter is disclosed. The flyback converter includes a primary side, a secondary side, an output terminal at the secondary side, and a secondary side controller, the output terminal being configured to electrically connect to a load. The standby power system includes a comparator on the secondary side; an opto-coupler in signal communication with the primary side, the secondary side and the comparator; and a cable disconnection detector (or load detector). The cable disconnection detector is configured to determine whether the device is electrically connected to the flyback converter via the charging cable and to set the flyback converter to standby mode when the device is disconnected from the charging cable.

Figure P1020210181489
Figure P1020210181489

Description

저전력 스위칭 전력 변환기{LOW POWER SWITCHING POWER CONVERTER}Low power switching power converter {LOW POWER SWITCHING POWER CONVERTER}

본 출원은 스위칭 전력 변환기들, 보다 구체적으로는 대기 모드에서 스위칭 전력 변환기들의 전력 소비를 저감하는 시스템들에 관한 것이다.This application relates to switching power converters, and more specifically to systems that reduce power consumption of switching power converters in standby mode.

모바일 디바이스들의 배터리들을 충전하기 위한 것과 같은 플라이백 변환기는 정상 동작 모드 및 대기 동작 모드 둘 모두에서 출력 전압을 조절하는 피드백 루프를 포함한다. 동작 모드 둘 모두에서, 플라이백 변환기는 AC 전력선(즉, AC 주전원들)에 접속된다. 정상 동작 모드에서, 모바일 디바이스는 플라이백 변환기에 접속된다. 그러나, 대기 동작 모드에서, 플라이백 변환기는 모바일 디바이스(예컨대, 스마트폰)로부터 분리된다. 이들 동작 모드들 둘 모두에서 출력 전압을 조절하기 위해, 플라이백 변환기는 출력 전압과 출력 전압에 대한 원하는 값 사이의 차이에 기초하여 에러 전압을 발생시키는 에러 증폭기를 갖는 피드백 루프를 포함한다. 루프 필터는 에러 전압을 필터링하여 제어 전압을 발생시킨다. 출력 전압을 조절하기 위해 피드백 루프가 대기 모드 동안에 활성이어야 하므로, 플라이백 변환기는 대기 전력으로서 또는 대기 손실들로서 일반적으로 지칭되는 대기 모드 동안의 전력을 여전히 소비한다.A flyback converter, such as one for charging batteries in mobile devices, includes a feedback loop that regulates the output voltage in both normal and standby modes of operation. In both modes of operation, the flyback converter is connected to AC power lines (ie AC mains). In normal operating mode, the mobile device is connected to the flyback converter. However, in standby mode of operation, the flyback converter is disconnected from the mobile device (e.g. smart phone). To regulate the output voltage in both of these modes of operation, the flyback converter includes a feedback loop with an error amplifier that generates an error voltage based on the difference between the output voltage and the desired value for the output voltage. A loop filter filters the error voltage to generate a control voltage. Because the feedback loop must be active during standby mode to regulate the output voltage, the flyback converter still consumes power during standby mode, commonly referred to as standby power or standby losses.

대기 손실들을 감소시키기 위해, 선행 기술 방법들은 일반적으로 집적 회로(IC) 전류를 감소시키는데 집중한다. 무부하 상태가 플라이백 변환기에 의해 검출될 때, 기지의 접근법들은 회로부의 다양한 기능 블록들을 차단하여 IC 휴지 전류를 감소시키는 것을 포함한다. 그러나, 피드백 루프가 여전히 켜져 있어야 하며, 이는 대기 동작 모드 동안 대부분의 전력을 소비한다. 또, 제어 전압이 플라이백 변환기의 2차측에서 발생되어 광-커플러를 통해 송신되는 실시형태들에서, 광-커플러는 연속적인 전류를 전도하여, 또한 손실도 증가시킨다.To reduce standby losses, prior art methods generally focus on reducing integrated circuit (IC) current. When a no-load condition is detected by the flyback converter, known approaches include shutting down various functional blocks of circuitry to reduce IC quiescent current. However, the feedback loop must still be on, which consumes most of the power during standby mode of operation. Also, in embodiments where the control voltage is generated on the secondary side of the flyback converter and transmitted through an opto-coupler, the opto-coupler conducts a continuous current, which also increases losses.

따라서, 대기 모드 동안 감소된 전력 소비를 갖는 플라이백 변환기들이 관련 기술분야에서 요구되고 있다.Accordingly, there is a need in the art for flyback converters with reduced power consumption during standby mode.

감소된 대기 모드 전력 소비를 제공하기 위해, 플라이백 변환기의 변압기의 양 측면(또는, 양면) 상에 구현될 수도 있는 대기 전력 시스템이 제공된다. 대기 전력 시스템은 케이블 분리 검출기가 대기 동작 모드를 트리거한 후 전력 스위치 트랜지스터의 스위칭을 제어하기 위해 비교기를 이용한다. 케이블 분리 검출기는 디바이스(예를 들어, 모바일 디바이스 또는 모바일 디바이스용 무선 충전기)가 예컨대, 충전 인터페이스 내 데이터 채널을 모니터링함으로써 USB 케이블 또는 라이트닝 케이블과 같은 충전 인터페이스를 통해서 플라이백 변환기에 전기적으로 접속되는지 여부를 결정하도록 구성된다. 디바이스가 분리되었음을 케이블 분리 검출기가 검출하면, 케이블 분리 검출기는 플라이백 변환기를 정상 동작 모드에 대한 피드백 루프가 전원 차단되는 대기 동작 모드로 세팅한다. 예를 들어, 케이블 분리 검출기는 디바이스의 분리에 응답하여 피드백 루프의 에러 증폭기 및 루프 필터의 전원 차단을 트리거한다. 대안적인 실시형태들에서, 케이블 분리 검출기는 디바이스가 부하를 인가하고 있는지 여부를 결정하는 부하 검출기로 대체될 수도 있다. 부하가 존재하지 않거나 또는 임계치 부하 레벨 미만이라고 부하 검출기가 검출하면, 부하 검출기는 플라이백 변환기를 대기 동작 모드로 세팅한다.To provide reduced standby mode power consumption, a standby power system is provided that may be implemented on both sides (or both sides) of the transformer of the flyback converter. The standby power system uses a comparator to control the switching of the power switch transistor after the cable disconnection detector triggers the standby mode of operation. A cable disconnect detector is whether a device (e.g., a mobile device or a wireless charger for a mobile device) is electrically connected to a flyback converter via a charging interface such as a USB cable or a Lightning cable, for example by monitoring a data channel within the charging interface. is configured to determine When the cable disconnect detector detects that the device has been disconnected, the cable disconnect detector sets the flyback converter to a standby mode of operation where the feedback loop to the normal operating mode is powered off. For example, a cable disconnection detector triggers the shutdown of the error amplifier and loop filter in the feedback loop in response to the disconnection of the device. In alternative embodiments, the cable disconnect detector may be replaced with a load detector that determines whether the device is applying a load. When the load detector detects that no load is present or below a threshold load level, the load detector sets the flyback converter to standby mode of operation.

비교기가 2차측 비교기인 실시형태들에서, 2차측 비교기는 임계 전압에 대해 플라이백 변환기 출력 전압을 비교하도록 대기 모드 동안 기능한다. 출력 전압이 임계 전압보다 낮은 것으로 2차측 비교기가 검출하면, 2차측 비교기는 접지 절연 채널을 통해서 디지털 신호를 구동한다. 예를 들어, 2차측 비교기는 광-커플러의 포토다이오드를 통해서 전류를 흐르게 할 수도 있다. 그러나, 출력 전압이 임계 전압보다 크면, 전류가 광-커플러에서 흐르지 않는다. 포토다이오드 전류에 응답하여, 1차측 제어기는 전력 스위치 트랜지스터를 트리거하여 출력 전압을 충전하도록 사이클링한다. 대기 모드 동안 부하가 없으므로, 출력 전압이 임계 전압 이상으로 매우 빨리 충전될 것이다. 따라서, 광-커플러를 통한 시그널링에 대한 듀티 사이클은, 출력 전압이 임계 전압 미만인 상대적으로-짧은 시간 기간들을 제외하고는 전류를 전도하지 않으므로, 상대적으로 작다.In embodiments where the comparator is a secondary side comparator, the secondary side comparator functions during standby mode to compare the flyback converter output voltage to a threshold voltage. When the secondary-side comparator detects that the output voltage is below the threshold voltage, the secondary-side comparator drives the digital signal through the ground isolation channel. For example, the secondary side comparator may cause current to flow through the photodiode of the opto-coupler. However, when the output voltage is greater than the threshold voltage, no current flows in the opto-coupler. In response to the photodiode current, the primary side controller triggers the power switch transistor to cycle the output voltage to charge. Since there is no load during standby mode, the output voltage will charge very quickly above the threshold voltage. Thus, the duty cycle for signaling through the opto-coupler is relatively small as it does not conduct current except for relatively-short periods of time where the output voltage is below the threshold voltage.

1차측 비교기는 2차측 비교기 대신 또는 2차측 비교기와 조합하여 사용될 수도 있다. 케이블 분리 검출기(또는, 부하 검출기)는 디바이스가 충전 케이블로부터 분리되었음을 (예를 들어) 광-분리기를 통해서 대기 전력 시스템에 시그널링하기 위해 2차측 상에 남아 있다. 이 검출에 응답하여, 정상 모드 피드백 루프가 전원 차단된다. 1차측 제어기는 플라이백 변환기의 변압기에서의 보조 권선에 의해 생성된 전원 공급부 전압에 의해 급전된다. 출력 전압을 조절 상태로 유지하기 위해, 1차측 비교기는 전원 공급부 전압을 임계 전압과 비교한다. 따라서, 전원 공급부 전압은 1차측 비교기에 의한 조절과 관련하여 출력 전압에 대한 프록시로서 역할을 한다. 전원 공급부 전압이 임계 전압 아래로 강하하면, 1차측 비교기는 원하는 피크 1차 전류에 도달할 때까지 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링시킨다. 따라서, 결과적인 대기 모드는 1차측 비교기가 트리거 임의의 광-커플러 시그널링을 트리거하지 않는다는 점에서 유리하게 매우-낮은 전력이다.A primary side comparator may be used instead of or in combination with a secondary side comparator. A cable disconnect detector (or load detector) remains on the secondary side to signal to the standby power system via (eg) an opto-isolator that the device has disconnected from the charging cable. In response to this detection, the normal mode feedback loop is powered down. The primary side controller is powered by the power supply voltage generated by the auxiliary winding in the flyback converter's transformer. To keep the output voltage in regulation, the primary side comparator compares the power supply voltage to a threshold voltage. Thus, the power supply voltage serves as a proxy for the output voltage with respect to regulation by the primary side comparator. When the power supply voltage drops below the threshold voltage, the primary side comparator cycles the power switch transistor until the desired peak primary current is reached. Thus, the resulting standby mode is advantageously very-low power in that the primary side comparator does not trigger any opto-coupler signaling.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이어지는 상세한 설명의 검토 시 좀더 완전하게 이해될 것이다. 다른 양태들, 특징들, 및 실시형태들은 첨부 도면들과 함께, 특정의, 예시적인 실시형태들의 하기 설명을 검토할 때 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 특징들이 아래의 특정의 실시형태들 및 도면들과 관련하여 설명될 수도 있지만, 모든 실시형태들은 본원에서 설명되는 유리한 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 하나 이상의 실시형태들이 어떤 유리한 특징들을 가진 것으로 설명될 수도 있지만, 이러한 특징들의 하나 이상이 본원에서 설명된 다양한 실시형태들에 따라 또한 사용될 수도 있다. 유사한 방식으로, 예시적인 실시형태들이 아래에 디바이스, 시스템 또는 방법 실시형태들로서 설명될 수도 있지만, 이러한 예시적인 실시형태들은 다양한 디바이스들, 시스템들 및 방법들로 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.These and other aspects of the invention will be more fully understood upon review of the detailed description that follows. Other aspects, features, and embodiments will be apparent to those skilled in the art upon reviewing the following description of specific, exemplary embodiments, in conjunction with the accompanying drawings. Although features may be described with respect to specific embodiments and figures below, all embodiments may include one or more of the advantageous features described herein. In other words, while one or more embodiments may be described as having certain advantageous features, one or more of these features may also be used in accordance with various embodiments described herein. In a similar manner, although example embodiments may be described below as device, system, or method embodiments, it should be understood that such example embodiments may be implemented in a variety of devices, systems, and methods.

본 발명은 다음 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 수도 있다. 본 개시내용의 실시형태들 및 이들의 이점들은 다음 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해된다. 도면들에서의 컴포넌트들은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 대신, 본 발명의 원리들을 예시하는데 중점을 둔다. 도면들에서, 유사한 도면부호들은 상이한 도면들 전반에 걸쳐서 대응하는 부분들을 지시한다.
도 1a는 본 개시내용의 양태에 따른, 플라이백 변환기의 2차측 상에 비교기를 이용하는 플라이백 변환기용 대기 전력 시스템의 시스템 블록도를 예시한다.
도 1b는 본 개시내용의 양태에 따른, 2차측 제어기 내 피드백 루프의 정상 모드 부분을 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 양태에 따른, 대기 모드 동안 플라이백 변환기에 대한 일부 예시적인 파형들을 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른, 도 1a에 나타낸 대기 전력 시스템에 의해 수행되는 방법의 플로우차트를 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 양태에 따른, 1차측 비교기를 이용하는 플라이백 변환기에 대한 시스템 블록도를 예시한다.
The invention may be better understood by referring to the following drawings. Embodiments of the present disclosure and their advantages are best understood by referring to the following detailed description. Components in the drawings are not necessarily drawn to scale, emphasis instead focused on illustrating the principles of the present invention. In the drawings, like numbers indicate corresponding parts throughout the different views.
1A illustrates a system block diagram of a standby power system for a flyback converter utilizing a comparator on the secondary side of the flyback converter, in accordance with an aspect of the present disclosure.
1B illustrates a normal mode portion of a feedback loop in a secondary side controller, in accordance with an aspect of the present disclosure.
2 illustrates some example waveforms for a flyback converter during a standby mode, in accordance with an aspect of the present disclosure.
3 illustrates a flowchart of a method performed by the standby power system shown in FIG. 1A, in accordance with an aspect of the present disclosure.
4 illustrates a system block diagram for a flyback converter using a primary side comparator, in accordance with an aspect of the present disclosure.

감소된 대기 모드 전력 소비를 제공하기 위해, 2차측 비교기 및/또는 1차측 비교기를 포함하는 대기 전력 시스템이 제공된다. 케이블 분리 검출기는 예를 들어, 충전 인터페이스의 데이터 채널을 모니터링함으로써, 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스 예컨대 스마트폰 또는 모바일 디바이스용 무선 충전기)가 USB 케이블 또는 라이트닝 케이블과 같은 충전 케이블에 대한 충전 인터페이스를 통해서 플라이백 변환기에 전기적으로 접속되는지 여부를 결정하도록 기능한다. 대안적인 실시형태들에서, 케이블 분리 검출기는 디바이스가 부하를 인출하고 있는지 여부를 검출하는 부하 검출기로 대체될 수도 있다. 디바이스가 분리되는 것으로 케이블 분리 검출기가 검출하면, 케이블 분리 검출기는 플라이백 변환기를 정상 동작 모드에 대한 피드백 루프가 전원 차단되는 대기 동작 모드로 세팅한다. 예를 들어, 케이블 분리 검출기는 디바이스의 분리에 응답하여 피드백 루프에서의 에러 증폭기 및 루프 필터의 전원 차단을 트리거한다. 본원에서 사용될 때, 용어 "디바이스"는 모바일 디바이스 또는 모바일 디바이스용 무선 충전기를 지칭한다. 부하 검출기는 부하가 존재하지 않거나 임계치 부하 값 미만임을 검출하는 것에 응답하여 플라이백 변환기를 대기 모드로 세팅하도록 유사하게 기능한다.To provide reduced standby mode power consumption, a standby power system is provided that includes a secondary side comparator and/or a primary side comparator. A cable disconnection detector may, for example, monitor the data channel of the charging interface so that a device (eg a mobile device such as a smartphone or a wireless charger for a mobile device) flies through a charging interface to a charging cable such as a USB cable or a lightning cable. It functions to determine whether it is electrically connected to the bag converter. In alternative embodiments, the cable disconnect detector may be replaced with a load detector that detects whether the device is drawing a load. When the cable disconnection detector detects that the device is disconnected, the cable disconnection detector sets the flyback converter to a standby mode of operation where the feedback loop to the normal operating mode is powered off. For example, a cable disconnection detector triggers the power down of the error amplifier and loop filter in the feedback loop in response to disconnection of the device. As used herein, the term “device” refers to a mobile device or a wireless charger for a mobile device. The load detector functions similarly to set the flyback converter to standby mode in response to detecting that the load is either absent or below a threshold load value.

2차측 비교기를 가진 대기 전력 시스템을 먼저 설명하고 이어서 1차측 비교기를 가진 대기 전력 시스템의 설명을 한다. 그러나, 대기 전력 시스템이 1차측 및 2차측 비교기 둘 모두를 포함할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 정상 동작 모드 동안에 사용되는 피드백 루프와 비교하여, 비교기는 "제로 대기 전력"(5 mW 이하의 대기 전력 소비)이 용이하게 달성되도록 상대적으로 작은 전력을 소비한다. 이에 반해, 종래의 대기 모드 전력 소비는 피드백 루프 및 연관된 회로의 대기 전력 소비가 5 mW를 초과하기 때문에 제로 대기 전력을 제공하지 않는다.A standby power system with a secondary side comparator is first described, followed by a description of a standby power system with a primary side comparator. However, it will be appreciated that the standby power system may include both primary side and secondary side comparators. Compared to the feedback loop used during normal operation mode, the comparator consumes relatively small power so that "zero standby power" (standby power consumption of 5 mW or less) is easily achieved. In contrast, conventional standby mode power consumption does not provide zero standby power because the standby power consumption of the feedback loop and associated circuitry exceeds 5 mW.

정상 동작 모드 동안의 피드백 루프는 (예를 들어) 에러 증폭기 및 루프 필터를 이용하여 제어 전압을 발생시킨다. 제어 전압이 플라이백 변환기의 2차측 상에서 발생되면, 플라이백 변환기는 2차측 조절을 이용하는 것으로 간주될 수도 있다. 정상 동작 모드에서, 2차측 제어기는 제어 전압을 나타내는 아날로그 신호를 광-커플러를 통해서 플라이백 변환기의 1차측으로 전송함으로써 출력 단자로부터의 출력 전압을 조절한다. 1차측 제어기는 아날로그 신호를 수신하고 이를 입력으로 사용하여 전력 스위치 트랜지스터의 사이클링을 제어한다. 이 제어 신호 통신이 100% 듀티 사이클을 갖는다는 점에 유의한다. 이는 광-커플러가 전력을 지속적으로 소모하므로 피드백 루프를 이용하여 출력 전압을 조절하는 종래의 대기 동작 모드들에서 문제가 된다.A feedback loop during normal operating mode uses (eg) an error amplifier and loop filter to generate a control voltage. If a control voltage is generated on the secondary side of the flyback converter, the flyback converter may be considered using secondary side regulation. In normal operating mode, the secondary side controller regulates the output voltage from the output terminal by sending an analog signal representative of the control voltage to the primary side of the flyback converter through an opto-coupler. The primary side controller receives the analog signal and uses it as an input to control the cycling of the power switch transistor. Note that this control signal communication has a 100% duty cycle. This is a problem in conventional standby operation modes in which the output voltage is adjusted using a feedback loop since the opto-coupler continuously consumes power.

그러나, 2차측 조절과 함께 본원에서 개시된 대기 동작 모드에서, 2차측 비교기는 디지털(온/오프) 신호를 광-커플러를 통해서 전송하기 위해 출력 전압을 모니터링한다. 디지털 신호가 출력 전압을 임계 전압과 비교함으로써 2차측 비교기에 의해 발생된다. 출력 전압이 임계 전압 미만으로 강하할 때, 2차측 비교기는 광-커플러의 포토다이오드를 통해 전류를 스위칭 온한다(디지털 신호의 온(ON) 부분). 그러나, 출력 전압이 임계 전압보다 클 때, 2차측 비교기는 포토다이오드 전류를 스위칭 오프한다(디지털 신호의 오프(OFF) 부분). 일반적으로, 임계 전압은 2차측 제어기에 대한 전원 공급부 전압이 UVLO(under-voltage lock out)값보다 크도록 사전 세팅되거나 또는 정의된다. UVLO값은 플라이백 변환기의 충전 인터페이스에의 디바이스의 재접속에 응답하도록 집적 회로(IC)를 기능적으로 유지하는데 필요한 전압이다. 이에 의해, 플라이백 변환기가 대기 모드를 거의 즉시 종료하고 정상 동작 모드를 재개할 수 있다.However, in the standby mode of operation disclosed herein with secondary side regulation, the secondary side comparator monitors the output voltage to send a digital (on/off) signal through the opto-coupler. A digital signal is generated by the secondary side comparator by comparing the output voltage to a threshold voltage. When the output voltage drops below the threshold voltage, the secondary side comparator switches on the current through the photodiode of the opto-coupler (ON part of the digital signal). However, when the output voltage is greater than the threshold voltage, the secondary side comparator switches off the photodiode current (OFF part of the digital signal). Typically, the threshold voltage is preset or defined such that the power supply voltage to the secondary side controller is greater than an under-voltage lock out (UVLO) value. The UVLO value is the voltage required to keep the integrated circuit (IC) functional in response to reconnection of the device to the charging interface of the flyback converter. This allows the flyback converter to exit standby mode almost immediately and resume normal operation mode.

광-커플러를 통해서 송신된 온 디지털 신호는 1차측 부분이 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링할 수 있도록 대기 전력 시스템의 1차측 부분에 의해 수신된다. 예를 들어, 1차측 부분은 감지 저항기 양단의 전압에 의해 측정된 1차 전류가 원하는 피크 1차 전류에 대응하는 전압을 초과할 때까지 전력 스위치 트랜지스터를 스위칭 온할 수도 있다. 피크 1차 전류에 도달하였음을 1차측 부분이 감지할 때, 전력 스위치 트랜지스터를 스위칭 오프한다. 플라이백 변환기의 2차측으로 전달되는 결과적인 전력은 대기 동작 모드 동안 부하가 없으므로 출력 전압을 빨리 증가시킨다. 따라서, 2차측 비교기는 포토다이오드 전류를 스위칭 오프함으로써 임계 전압을 초과하는 출력 전압에 반응한다. 따라서, 광-커플러에 의해 송신된 디지털 신호의 온 부분은 상대적으로 작은 듀티 사이클을 갖는다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 디지털 신호의 온 부분은 200 내지 400 마이크로초일 수도 있는 반면, 오프 부분은 대략 0.5 초이다. 이러한 매우 낮은 듀티 사이클은 광-커플러에 소비되는 전력을 상대적으로 작게 한다. 다른 실시형태들에서, 광-커플러는 신호 변압기 또는 커패시터와 같은 다른 유형들의 접지 절연 채널들로 대체될 수도 있다. 그러나, 접지 절연 채널이 구현되는 방법에 관계없이, 2차측 비교기는 대기 전력이 보존되도록 상대적으로 낮은 듀티 사이클 디지털 온/오프 신호로 접지 절연 채널을 유리하게 구동할 것이다. 다음 설명은 보편성의 상실 없이 접지 절연 채널이 광-커플러인 실시형태에 관한 것이다. 충전 케이블은 범용 시리얼 버스(USB) 전력 어댑터 또는 라이트닝 케이블일 수도 있다.The on digital signal transmitted through the opto-coupler is received by the primary side portion of the standby power system so that the primary side portion can cycle the power switch transistor. For example, the primary side portion may switch on the power switch transistor until the primary current measured by the voltage across the sense resistor exceeds the voltage corresponding to the desired peak primary current. When the primary side senses that the peak primary current has been reached, it switches off the power switch transistor. The resulting power delivered to the secondary side of the flyback converter quickly increases the output voltage as there is no load during the standby mode of operation. Thus, the secondary side comparator responds to the output voltage exceeding the threshold voltage by switching off the photodiode current. Thus, the on portion of the digital signal transmitted by the opto-coupler has a relatively small duty cycle. For example, in one embodiment, the on portion of the digital signal may be between 200 and 400 microseconds, while the off portion is approximately 0.5 second. This very low duty cycle results in relatively low power dissipated in the opto-coupler. In other embodiments, the opto-coupler may be replaced with other types of ground isolation channels such as signal transformers or capacitors. However, regardless of how the ground isolation channel is implemented, the secondary side comparator will advantageously drive the ground isolation channel with a relatively low duty cycle digital on/off signal so that standby power is conserved. The following description, without loss of generality, relates to an embodiment in which the ground isolation channel is an opto-coupler. The charging cable may be a Universal Serial Bus (USB) power adapter or a Lightning cable.

2차측 조절 및 본 개시내용에 따른 2차측 비교기(104)를 포함하는 대기 전력 시스템(100)과 함께, 예시적인 플라이백 변환기(103)가 도 1a에 도시된다. 플라이백 변환기(102)는 1차측 권선(110) 및 2차측 권선(112)을 갖는 변압기(T)를 포함한다. 1차 권선(110)은 1차측 전력 스위치 트랜지스터(SW)와 직렬이다. 정상 동작 모드 동안, 1차측 제어기(114)는 광-커플러(OPTO) 단자를 통해서 구동된 광-커플러(122)를 통해서 2차측 제어기(116)에 의해 송신된 제어 전류에 응답하여 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 사이클링을 제어하기 위해 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 게이트를 구동한다. 2차측 제어기(116)는 또한 SR 스위치 트랜지스터의 사이클링을 제어하기 위해 동기 정류기(SR) 제어기로서 기능할 수도 있다. 대안적인 실시형태들에서, SR 스위치 트랜지스터는 2차측 전류를 정류하기 위해 출력 다이오드로 대체될 수도 있다.An exemplary flyback converter 103 is shown in FIG. 1A along with a standby power system 100 that includes secondary side regulation and a secondary side comparator 104 according to the present disclosure. The flyback converter 102 includes a transformer T having a primary winding 110 and a secondary winding 112 . The primary winding 110 is in series with the primary side power switch transistor SW. During the normal operating mode, the primary side controller 114 responds to a control current sent by the secondary side controller 116 through the opto-coupler 122 driven through the opto-coupler (OPTO) terminal to the power switch transistor ( The gate of the power switch transistor (SW) is driven to control the cycling of SW). The secondary side controller 116 may also function as a synchronous rectifier (SR) controller to control the cycling of the SR switch transistor. In alternative embodiments, the SR switch transistor may be replaced with an output diode to rectify the secondary side current.

AC 주전원들의 다이오드 브릿지 정류에 의해 발생된 것과 같은 정류된 입력 전압(VIN)이 입력 단자(118)에서 수신되고, 전력 스위치 트랜지스터(SW)가 스위칭 온될 때 전력 스위치 트랜지스터(SW)를 통해 1차 권선 전류를 구동하기 위해 입력 커패시터(CIN)에 의해 필터링된다. 전력 스위치 트랜지스터(SW)는 도통하는 동안, SR 스위치 트랜지스터는 오프로 유지된다. 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 소스와 접지 사이에 커플링된 감지 저항기(RS) 양단의 Vipk 전압을 통해서 검출될 때 원하는 피크 1차 권선 전류에 도달되는 경우, 전력 스위치 트랜지스터(SW)는 사이클링 오프되고 SR 스위치 트랜지스터는 사이클링 온되므로, 2차 권선 전류가 흘러 출력 커패시터(COUT)에 의해 지원되는 출력 단자(120)에서 출력 전압(VOUT)을 발생시킨다.A rectified input voltage (V IN ), such as that generated by diode bridge rectification of the AC mains, is received at input terminal 118 and, when power switch transistor SW is switched on, passes through power switch transistor SW to the primary Filtered by the input capacitor (C IN ) to drive the winding current. While the power switch transistor (SW) conducts, the SR switch transistor remains off. When the desired peak primary winding current is reached, as detected through the V ipk voltage across the sense resistor (R S ) coupled between the source of the power switch transistor (SW) and ground, the power switch transistor (SW) cycles. As it is off and the SR switch transistor is cycled on, the secondary winding current flows to generate an output voltage (V OUT ) at the output terminal 120 supported by the output capacitor (C OUT ).

케이블 분리 검출기(123)는 데이터 채널(예컨대, USB 인터페이스(124)에서의 CC1/CC2 핀들)을 모니터링하여 디바이스(144)가 USB 케이블(또는, 다른 적합한 충전 인터페이스)에 전기적으로 접속되는지 여부를 결정하고, 디바이스(144)가 분리되면 플라이백 변환기(102)를 대기 모드로 세팅한다. 이 예에서, 케이블 분리 검출기(123)는 디바이스(144)를 충전하기 위한 충전 인터페이스에서의 데이터 채널에의 접속을 위한 입력/출력(I/O) 단자를 포함하는 2차측 제어기(116)의 부분으로서 구현될 수도 있다.Cable disconnection detector 123 monitors the data channel (eg, CC1/CC2 pins on USB interface 124) to determine whether device 144 is electrically connected to a USB cable (or other suitable charging interface). And, when the device 144 is disconnected, it sets the flyback converter 102 to standby mode. In this example, cable disconnection detector 123 is part of secondary side controller 116 that includes an input/output (I/O) terminal for connection to a data channel in the charging interface for charging device 144. may be implemented as

대기 모드 동안, 2차측 비교기(104)는 출력 전압(VOUT)을 예컨대, 제1 저항기(R1), 제2 저항기(R2), 및 접지(146)를 포함하는 전압 분배기를 통해서, 수신한다. 2차측 비교기(104)의 출력 단자는 광-커플러(122) 내 포토다이오드(152)와 직렬인 트랜지스터(150)의 게이트를 구동한다. 2차측 비교기(104)는 전압 분배기를 통해서 축소된 출력 전압(VOUT)을 임계 전압(VLOW)과 비교한다. VOUT의 축소 버전이 VLOW보다 크면, 2차측 비교기(104)는 광-커플러(122)가 전력을 소비하지 않도록 트랜지스터(150)를 차단한다. 그러나, VOUT의 축소 버전이 VLOW 미만이면, 2차측 비교기(104)는 포토다이오드 전류를 도통시키기 위해 트랜지스터(150)를 스위칭 온한다. 다음 설명은 2차측 비교기(104)가 출력 전압을 임계 전압과 직접 비교하는 것으로 간주하지만, 이러한 비교가 출력 전압의 축소 버전의 비교에 의한 것과 같이 간접적일 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 포토다이오드(152)가 출력 단자(120) 및 트랜지스터(150) 사이에 커플링되므로, 출력 전압은 트랜지스터(150)가 도통할 때 포토다이오드(152)를 통해서 포토다이오드 전류를 구동한다.During standby mode, the secondary side comparator 104 receives the output voltage V OUT , eg, through a voltage divider comprising a first resistor R 1 , a second resistor R 2 , and ground 146 . do. The output terminal of secondary side comparator 104 drives the gate of transistor 150 in series with photodiode 152 in opto-coupler 122 . The secondary-side comparator 104 compares the reduced output voltage (V OUT ) with a threshold voltage (V LOW ) through a voltage divider. When the reduced version of V OUT is greater than V LOW , secondary-side comparator 104 shuts off transistor 150 so that opto-coupler 122 does not dissipate power. However, when the reduced version of V OUT is less than V LOW , secondary side comparator 104 switches on transistor 150 to conduct photodiode current. Although the following description assumes that the secondary side comparator 104 directly compares the output voltage to the threshold voltage, it will be appreciated that this comparison may be indirect, such as by comparing a reduced version of the output voltage. Since photodiode 152 is coupled between output terminal 120 and transistor 150, the output voltage drives photodiode current through photodiode 152 when transistor 150 conducts.

따라서, 광-커플러(122)는 2차측 비교기(104)가 그의 출력 신호를 어서트하는 경우 온(ON)이고 2차측 비교기(104)가 그의 출력 신호를 접지하는 경우 오프(OFF)인 디지털 온/오프 신호를 송신하는 것으로 간주될 수도 있다. 이 디지털 신호 송신에 응답하기 위해, 대기 전력 시스템(100)은 광-커플러(122)의 광검출기(158)와 신호 통신하는 제2 비교기(156)를 포함할 수도 있는 1차측 부분을 포함한다. 이 예에서, 광검출기(158)는 저항기(R3)를 통해서 1차측 전원 공급부 전압(VDD)에 전기적으로 접속된 컬렉터 및 접지에 전기적으로 접속된 에미터를 갖는 양극성 접합 트랜지스터(BJT)이다. 제2 비교기(156)는 광검출기(158)의 에미터에서의 전압을 미리 결정된 온 전압(VON)에 대해 비교하고, 이에 응답하여, 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 사이클링을 제어하는데 이용되는 출력 신호(또한, 인에이블 신호(EN)로 지칭됨)를 발생시키도록 구성된다. 더 일반적으로는, 대기 전력 시스템(100)의 1차측 부분은 전류가 광검출기(158)를 통해서 흐르는지 여부를 검출하도록 기능한다.Thus, opto-coupler 122 is a digital on that is ON when secondary-side comparator 104 asserts its output signal and OFF when secondary-side comparator 104 grounds its output signal. It may be considered to transmit an /off signal. To respond to this digital signal transmission, standby power system 100 includes a primary side portion that may include second comparator 156 in signal communication with photodetector 158 of opto-coupler 122 . In this example, photodetector 158 is a bipolar junction transistor (BJT) with its collector electrically connected to primary side power supply voltage (V DD ) through resistor R 3 and its emitter electrically connected to ground. . Second comparator 156 compares the voltage at the emitter of photodetector 158 to a predetermined on-voltage (V ON ) and, in response thereto, outputs an output used to control cycling of power switch transistor SW. and generate a signal (also referred to as an enable signal EN). More generally, the primary side portion of standby power system 100 functions to detect whether current is flowing through photodetector 158 .

이 예에서, 제2 비교기(156)는 예를 들어, 세트-리셋 플립-플롭(또한, SR 플립-플롭 또는 SR 래치로도 알려짐)(170)과 같은 순차 로직 회로 또는 저장 엘리먼트와 신호 통신하며, 제2 비교기(156)의 출력 신호는 SR 플립-플롭(170)의 세트 단자를 구동한다. 제2 비교기(156)는 발진기(172)를 통해서 SR 래치와 신호 통신할 수도 있으며, 발진기(172)는 제2 비교기(156)로부터의 출력 신호의 어서션(assertion)에 응답하여 펄스 신호(174)를 발생시키도록 구성된다. 펄스 신호(174)는 SR 플립-플롭(170)의 세트 입력(S)를 구동하여 플립-플롭(170)을 세팅한다.In this example, the second comparator 156 is in signal communication with a sequential logic circuit or storage element such as, for example, a set-reset flip-flop (also known as an SR flip-flop or SR latch) 170 and , the output signal of the second comparator 156 drives the set terminal of the SR flip-flop 170. Second comparator 156 may be in signal communication with the SR latch via oscillator 172, which responsive to an assertion of the output signal from second comparator 156 generates pulse signal 174. is configured to generate The pulse signal 174 drives the set input (S) of the SR flip-flop 170 to set the flip-flop 170.

SR 플립-플롭(170)의 Q 출력(180)은 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 게이트를 구동한다. 따라서, SR 플립-플롭(170)이 세팅되는 동안 전력 스위치 트랜지스터(SW)가 도통하도록 스위칭 온된다. 플롭(170)(또한, SR 래치로서 표기될 수도 있음)을 리셋하기 위해, 대기 전력 시스템(100)의 1차측 부분은 또한 SR 플립-플롭(170)의 리셋 입력(R)과 신호 통신하는 제3 비교기(176)를 포함할 수도 있다. 제3 비교기(176)는 감지 저항기(RS) 양단의 감지 저항기 전압을 미리 결정된 피크 전류 전압 기준 값(Vipk)에 대해 비교하고 SR 플립-플롭(170)의 리셋 입력(R)을 구동하는 리셋 신호(178)를 발생시키도록 구성된다. 따라서, 감지 저항기 전압이 Vipk와 동일할 때 전력 스위치 트랜지스터(SW)가 플롭(170)의 리셋에 의해 스위칭 오프된다.The Q output 180 of the SR flip-flop 170 drives the gate of the power switch transistor SW. Accordingly, while the SR flip-flop 170 is being set, the power switch transistor SW is switched on to conduct. To reset the flop 170 (which may also be denoted as an SR latch), the primary side portion of the standby power system 100 also has a first circuit in signal communication with the reset input (R) of the SR flip-flop 170. 3 comparators 176 may be included. A third comparator 176 compares the sense resistor voltage across sense resistor R S against a predetermined peak current voltage reference value V ipk and drives the reset input R of SR flip-flop 170. configured to generate a reset signal 178 . Accordingly, when the sense resistor voltage is equal to V ipk , power switch transistor SW is switched off by resetting flop 170 .

용어 "신호 통신"이 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로 하여금 다른 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로부터의 신호들 및/또는 정보를 전달 및/또는 수신 가능하게 하는 회로들, 컴포넌트들, 모듈들, 및/또는 디바이스들 사이의 임의 종류의 통신 및/또는 접속을 지칭함을 본 기술분야의 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다. 통신 및/또는 접속은 신호들 및/또는 정보를 하나의 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로부터 다른 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로 전달하게 할 수 있는 회로들, 컴포넌트들, 모듈들, 및/또는 디바이스들 사이의 임의의 신호 경로를 따를 수도 있으며, 무선 또는 유선 신호 경로들을 포함한다. 신호 경로들은 예를 들어, 전도성 와이어들, 전자기파 가이드들, 케이블들, 부착되고/되거나 전자기 또는 기계적으로 커플링된 단자들, 반-전도성 또는 유전 재료들 또는 디바이스들, 또는 다른 유사한 물리 접속들 또는 커플링들과 같이, 물리적일 수도 있다. 추가적으로, 신호 경로들은 통신 정보가 직접적인 전자기 접속을 통과함이 없이, 다양한 디지털 포맷들로 하나의 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로부터 다른 회로, 컴포넌트, 모듈, 및/또는 디바이스로 전달되는 디지털 컴포넌트들을 통한 자유-공간(전자기 전파의 경우) 또는 정보 경로들과 같이, 비-물리적일 수도 있다.The term “signal communication” refers to circuits, components, components, modules, and/or devices that enable a circuit, component, module, and/or device to communicate and/or receive signals and/or information from another circuit, component, module, and/or device. refers to any kind of communication and/or connection between fields, modules, and/or devices. Communication and/or connectivity may cause signals and/or information to be transferred from one circuit, component, module, and/or device to another circuit, component, module, and/or device. , and/or devices, including wireless or wired signal paths. Signal paths may include, for example, conductive wires, electromagnetic wave guides, cables, attached and/or electromagnetically or mechanically coupled terminals, semi-conductive or dielectric materials or devices, or other similar physical connections or Like couplings, it may be physical. Additionally, signal paths enable communication information to pass from one circuit, component, module, and/or device to another circuit, component, module, and/or device in a variety of digital formats, without passing through a direct electromagnetic connection. It may also be non-physical, such as free-space (in the case of electromagnetic propagation) or information paths through components.

2차측 제어기(116)에서 정상 모드 피드백 루프의 부분은 도 1b에 더 자세하게 도시되어 있다. 에러 증폭기(200)는 출력 전압을 기준 전압(Vref)과 비교하여 에러 신호를 형성한다. 2차측 비교기(104)의 출력은 디지털 신호인 반면, 에러 신호는 아날로그 신호이다. 루프 필터(205)는 에러 신호를 광-커플러(122)를 구동하는 제어 전압으로 필터링한다. 이 제어 전압의 듀티 사이클이 100%이므로 종래의 대기 동작 모드 동안 그의 송신이 광-커플러(122)에 의해 일정한 전력 소비를 발생한다는 점에 유의한다. 그러나, 본원에서 개시된 대기 동작 모드 동안, 에러 증폭기(200) 및 루프 필터(205) 둘 모두가 전원 차단된다. 그 후, 2차측 비교기(104)가 광-커플러(122)를 통해 피드백을 제어한다. 2차측 비교기(104)의 전력 소비가 정상 모드 피드백 루프 전력 소비와 비교하여 상대적으로 낮을 뿐만 아니라, 광-커플러(122)를 통해서 전송된 디지털 제어 신호의 온 부분에 대한 듀티 사이클이 0에 가까워, 광-커플러 전력 소비가 또한 대폭 감소된다. 정상 동작 모드 동안, 1차측 제어기(114)는 예컨대 비례-적분-도함수(PID) 제어 알고리즘을 통해서, 광-커플러(122)로부터 수신된 제어 신호를 프로세싱하고, 그에 따라서 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 사이클링을 제어한다.The portion of the normal mode feedback loop in secondary side controller 116 is shown in more detail in FIG. 1B. The error amplifier 200 forms an error signal by comparing the output voltage with the reference voltage Vref. The output of secondary side comparator 104 is a digital signal, whereas the error signal is an analog signal. Loop filter 205 filters the error signal into a control voltage driving opto-coupler 122 . Note that the duty cycle of this control voltage is 100%, so its transmission during the conventional standby mode of operation results in constant power consumption by the opto-coupler 122. However, during the standby mode of operation disclosed herein, both the error amplifier 200 and the loop filter 205 are powered down. Secondary side comparator 104 then controls the feedback via opto-coupler 122. Not only is the power consumption of the secondary side comparator 104 relatively low compared to the normal mode feedback loop power consumption, but the duty cycle for the on portion of the digital control signal sent through the opto-coupler 122 is close to zero, Opto-coupler power consumption is also greatly reduced. During normal operating mode, primary-side controller 114 processes the control signal received from opto-coupler 122, eg, through a proportional-integral-derivative (PID) control algorithm, and thereby powers the power switch transistor SW. Control your cycling.

플라이백 변환기(102)에 대한 일부 동작 파형들이, 대기 모드 동안 1차측 전원 공급부 전압(VCC), 출력 전압, 및 전력 스위치(SW)의 게이트 전압의 그래프를 포함하여, 도 2에 도시되어 있다. 본원에서 추가로 설명되는 바와 같이, 1차측 전원 공급부 전압(VCC)이 보조 권선에서 발생되고, 출력 커패시터에 대한 커패시턴스보다 현저하게 더 작은(예컨대, 100배 더 작은) 커패시턴스를 가질 수도 있는 VCC 커패시터에 의해 필터링된다. 따라서, 1차측 전원 공급부 전압(VCC)에서의 리플이 출력 전압에서의 리플에 비해 상대적으로 두드러질 수도 있다. 부하가 없으므로, 전력 스위치 트랜지스터(SW)는 이 예에서 대략 매 0.5 초마다 한번 사이클링된다. 이후, 출력 전압이 원하는 값(이 예에서, 대략 5.5 V)으로 복원된다. 이후, 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 다른 펄싱을 트리거할 때까지 출력 전압이 상대적으로 서서히 감소한다. 그러나, 전원 공급부 전압(VCC)은 하나의 펄스로부터 다른 펄스까지 이 대략 0.5 초의 데드 시간 동안 몇 볼트를 떨어뜨릴 수도 있다. 광-커플러(122)를 통해서 송신되는 디지털 제어 신호의 낮은 듀티 사이클이 전력 스위치 트랜지스터(SW)의 게이트 전압에 의해 입증된다. 이 예에서 듀티 사이클은 대략 300 내지 400 마이크로초를 0.5 초로 나눈 값이며, 이는 현저히 낮기 때문에 그에 따라서 광-커플러 전력 소비를 감소시킨다.Some operating waveforms for the flyback converter 102 are shown in FIG. 2 , including a graph of the primary side power supply voltage (VCC), the output voltage, and the gate voltage of the power switch (SW) during standby mode. As further described herein, the primary-side power supply voltage (VCC) is generated in the auxiliary winding and is connected to a VCC capacitor, which may have a capacitance that is significantly smaller (eg, 100 times smaller) than the capacitance for the output capacitor. filtered by Thus, the ripple in the primary-side power supply voltage (VCC) may be relatively prominent compared to the ripple in the output voltage. Since there is no load, the power switch transistor (SW) is cycled once approximately every 0.5 seconds in this example. The output voltage is then restored to the desired value (approximately 5.5 V in this example). Thereafter, the output voltage decreases relatively slowly until triggering another pulsing of the power switch transistor SW. However, the power supply voltage (VCC) may drop several volts from one pulse to another during this approximately 0.5 second dead time. The low duty cycle of the digital control signal transmitted through opto-coupler 122 is evidenced by the gate voltage of power switch transistor SW. The duty cycle in this example is approximately 300 to 400 microseconds divided by 0.5 seconds, which is significantly lower and thus reduces opto-coupler power consumption.

이제, 플라이백 변환기(102)에 대한 동작의 예시적인 방법을 도 3에 나타낸 플로우차트와 관련하여 논의할 것이다. 방법(300)은 디바이스(144)가 플라이백 변환기(102)의 충전 인터페이스에 전기적으로 접속되는지 여부를 결정함으로써(302) 시작한다. 디바이스(144)가 전기적으로 접속되면, 도 1b와 관련하여 설명된 피드백 루프는 정상 동작 모드에서 동작한다. 정상 동작 모드에서, 1차측 제어기(114) 및 2차측 제어기(116)는 완전히 급전된다. 대신, 디바이스(144)가 충전 인터페이스에 접속되지 않으면, 본 방법은 플라이백 변환기(102)를 정상 모드 피드백 루프가 전원 차단되는 대기 동작 모드로 세팅한다(306). 대기 모드 동안, 본 방법은 단계 308에서 출력 전압이 임계 전압 VLOW 이상인 VOUT인지 여부를 결정하고, 이에 응답하여, 포토다이오드 전류를 오프상태로 유지한다(310). VOUT가 VLOW 미만이면, 본 방법은 포토다이오드 전류를 턴온시키고(312), 디지털 제어 신호가 플라이백 변환기(102)의 1차측으로 전달되어 전력 스위치 트랜지스터(SW)가 단계 314에서 사이클링된다. 이후, 본 방법은 출력 단자(120)로부터의 VOUT을 모니터링하는 단계(308)로 되돌아간다.An exemplary method of operation for the flyback converter 102 will now be discussed with respect to the flowchart shown in FIG. 3 . Method 300 begins 302 by determining whether device 144 is electrically connected to a charging interface of flyback converter 102 . When device 144 is electrically connected, the feedback loop described with respect to FIG. 1B operates in its normal mode of operation. In normal operating mode, primary side controller 114 and secondary side controller 116 are fully powered. Instead, if device 144 is not connected to a charging interface, the method sets flyback converter 102 to a standby mode of operation in which the normal mode feedback loop is powered down (306). During the standby mode, the method determines at step 308 whether the output voltage is V OUT above the threshold voltage V LOW and, in response, keeps the photodiode current off (310). If V OUT is less than V LOW , the method turns on the photodiode current (312), and a digital control signal is delivered to the primary side of the flyback converter 102 so that the power switch transistor (SW) is cycled at step 314. The method then returns to step 308 of monitoring V OUT from output terminal 120 .

다시 도 2를 참조하면, 1차측 전원 공급부 전압(VCC)에서의 리플은 저전압 차단을 트리거할 위험이 있을 수도 있다. 1차측 전원 공급부 전압(VCC)을 모니터링하는 1차측 비교기(403)의 대기 동작 모드가 대기 전력 시스템(400)을 갖는 플라이백 변환기(402)에 대해 도 4에 도시되어 있다. 1차측 비교기(403)는 비교기(403)가 1차측 전원 공급부 전압(VCC)을 임계 전압(VLOW)과 비교하고 있다는 점을 제외하고는 비교기(156)와 관련하여 설명한 바와 유사하게 기능한다. 예를 들어, 이 비교는 제1 저항기(R1) 및 제2 저항기(R2)로 형성된 전압 분배기를 이용하여 획득되는 것과 같은, 전원 공급부 전압의 축소 버전을 이용함으로써 간접적으로 수행될 수도 있다. 대기 전력 시스템(400)의 1차측 부분의 나머지는 대기 전력 시스템(100)과 관련하여 설명한 바와 같다. 1차 제어기(114) 및 대기 전력 시스템(400)의 1차측 부분은 플라이백 변환기(402)용 1차측 시스템을 형성하는 것으로 간주될 수도 있다. 비교기들(404 및 156)은 피드백 신호를 임계 전압과 비교하는 것으로 간주될 수도 있다. 비교기(403)의 경우, 피드백 신호는 1차측 전원 공급부 전압(VCC)이다. 비교기(156)의 경우, 피드백 신호는 수신된 광-커플러 신호에 의해 발생된 전압이다.Referring again to FIG. 2 , ripple on the primary-side power supply voltage (VCC) may risk triggering an undervoltage lockout. The standby mode of operation of the primary side comparator 403 monitoring the primary side power supply voltage (VCC) is shown in FIG. 4 for a flyback converter 402 with a standby power system 400 . Primary-side comparator 403 functions similarly to that described with respect to comparator 156, except that comparator 403 is comparing the primary-side power supply voltage (VCC) to a threshold voltage (V LOW ). For example, this comparison may be performed indirectly by using a reduced version of the power supply voltage, such as obtained using a voltage divider formed by the first resistor R 1 and the second resistor R 2 . The rest of the primary side portion of the standby power system 400 is as described with respect to the standby power system 100 . The primary controller 114 and the primary side portion of the standby power system 400 may be considered to form a primary side system for the flyback converter 402 . Comparators 404 and 156 may be considered comparing the feedback signal to a threshold voltage. For comparator 403, the feedback signal is the primary side power supply voltage (VCC). For comparator 156, the feedback signal is the voltage generated by the received opto-coupler signal.

본 기술분야의 일부 통상의 기술자들은 이제 본 발명의 범위로부터 일탈함이 없이 본 개시내용의 디바이스들의 재료들, 장치, 구성들 및 사용법들에서 그리고 이에 대해 많은 수정들, 대체들 및 변형들이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이를 고려하여, 이들이 단지 본 발명의 일부 예들이므로, 본 발명의 범위는 본원에서 예시되고 설명된 특정 실시형태들의 범위에, 한정되지 않아야 하며, 오히려, 이하 첨부된 청구항들 및 이들의 기능적 균등물들의 범위와 완전히 상응해야 한다.Many modifications, substitutions and variations may now be made to and in the materials, apparatus, constructions and uses of the devices of this disclosure by some skilled in the art without departing from the scope of this invention. you will find that there is In view of this, as these are merely some examples of the invention, the scope of the invention should not be limited to that of the specific embodiments illustrated and described herein, but rather, the scope of the following appended claims and their functional equivalents It must fully correspond to the scope.

Claims (20)

플라이백 변환기용 2차측 제어기로서,
상기 플라이백 변환기에 대한 출력 전압과 기준 전압 사이의 에러에 기초하여 제어 신호를 발생시키도록 정상 동작 모드 동안 동작하도록 구성된 피드백 루프;
상기 플라이백 변환기에의 디바이스의 커플링의 검출에 응답하여 상기 정상 동작 모드 동안 상기 피드백 루프를 제어하고, 상기 플라이백 변환기로부터의 상기 디바이스의 분리의 검출에 응답하여 대기 동작 모드 동안 상기 피드백 루프를 전원 차단하도록 구성된 케이블 분리 검출기; 및
상기 대기 동작 모드 동안 상기 출력 전압이 임계 전압보다 작은 것에 응답하여 광-커플러 내 포토다이오드를 통해 포토다이오드 전류를 스위칭 온하고 상기 출력 전압이 상기 임계 전압보다 큰 것에 응답하여 상기 포토다이오드 전류를 스위칭 오프하도록 구성된 비교기를 포함하는, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
As a secondary side controller for a flyback converter,
a feedback loop configured to operate during a normal operating mode to generate a control signal based on an error between an output voltage and a reference voltage for the flyback converter;
control the feedback loop during the normal mode of operation in response to detecting coupling of the device to the flyback converter, and control the feedback loop during a standby mode of operation in response to detection of disconnection of the device from the flyback converter; a cable disconnection detector configured to cut power; and
switching on photodiode current through a photodiode in an opto-coupler in response to the output voltage being less than the threshold voltage during the standby operation mode and switching off the photodiode current in response to the output voltage being greater than the threshold voltage; A secondary side controller for a flyback converter comprising a comparator configured to:
제1항에 있어서,
상기 포토다이오드와 직렬인 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 비교기는 상기 포토다이오드 전류를 스위칭 온하기 위해 상기 출력 전압이 임계 전압 미만인 것에 응답하여 상기 트랜지스터를 턴온하도록 구성되는, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
According to claim 1,
and a transistor in series with the photodiode, wherein the comparator is configured to turn on the transistor in response to the output voltage being below a threshold voltage to switch on the photodiode current.
제1항에 있어서,
데이터 채널을 더 포함하며;
상기 케이블 분리 검출기는 상기 디바이스가 상기 플라이백 변환기로부터 분리되는지 여부를 검출하기 위해 상기 데이터 채널을 모니터링하도록 구성되는, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
According to claim 1,
further comprising a data channel;
wherein the cable disconnection detector is configured to monitor the data channel to detect whether the device is disconnected from the flyback converter.
제3항에 있어서,
상기 데이터 채널은 USB 케이블에 대한 데이터 채널인, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
According to claim 3,
The data channel is a data channel for a USB cable, a secondary side controller for a flyback converter.
제1항에 있어서,
상기 2차측 제어기는 동기 정류기 제어기를 포함하는, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
According to claim 1,
The secondary controller for a flyback converter, wherein the secondary controller includes a synchronous rectifier controller.
제1항에 있어서,
상기 피드백 루프는 상기 정상 동작 모드 동안 상기 제어 신호로 상기 광-커플러를 구동하도록 구성된 루프 필터를 포함하는, 플라이백 변환기용 2차측 제어기.
According to claim 1,
wherein the feedback loop includes a loop filter configured to drive the opto-coupler with the control signal during the normal operating mode.
플라이백 변환기용 1차측 시스템으로서,
정상 동작 모드 동안 제어 신호를 프로세싱하여 전력 스위치 트랜지스터의 사이클링을 제어하도록 구성되고 대기 동작 모드 동안 전원 차단되도록 구성된 제어기; 및
대기 모드 시스템을 포함하고,
상기 대기 모드 시스템은,
세팅되는 것에 응답하여 상기 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링 온하고 리셋되는 것에 응답하여 상기 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링 오프하도록 구성된 저장 엘리먼트;
임계 전압 미만인 피드백 신호에 응답하여 상기 저장 엘리먼트를 세팅하도록 구성된 제1 비교기; 및
상기 저장 엘리먼트가 세팅된 후 상기 저장 엘리먼트를 리셋하도록 구성된 제2 비교기를 포함하는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
As a primary side system for a flyback converter,
a controller configured to control cycling of the power switch transistor by processing a control signal during a normal operating mode and configured to power down during a standby operating mode; and
including a standby system;
The standby mode system,
a storage element configured to cycle the power switch transistor on in response to being set and to cycle the power switch transistor off in response to being reset;
a first comparator configured to set the storage element in response to a feedback signal being below a threshold voltage; and
and a second comparator configured to reset the storage element after the storage element has been set.
제7항에 있어서,
상기 제1 비교기는 광-커플러 전류가 임계 전류 미만인 것에 응답하여 상기 저장 엘리먼트를 세팅하도록 구성되는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 7,
wherein the first comparator is configured to set the storage element in response to an opto-coupler current being less than a threshold current.
제7항에 있어서,
상기 제1 비교기는 전원 공급부 전압이 상기 임계 전압 미만인 것에 응답하여 상기 저장 엘리먼트를 세팅하도록 구성되는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 7,
wherein the first comparator is configured to set the storage element in response to a power supply voltage being less than the threshold voltage.
제7항에 있어서,
발진기를 더 포함하며,
상기 제1 비교기는 상기 발진기를 스위칭 온함으로써 상기 저장 엘리먼트를 세팅하도록 구성되는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 7,
Further comprising an oscillator,
wherein the first comparator is configured to set the storage element by switching on the oscillator.
제10항에 있어서,
상기 저장 엘리먼트는 플립-플롭인, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 10,
wherein the storage element is a flip-flop.
제7항에 있어서,
상기 제어기는 1차-전용 피드백 동안 상기 제어 신호를 발생시키도록 추가로 구성되는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 7,
wherein the controller is further configured to generate the control signal during primary-only feedback.
제7항에 있어서,
상기 제어기는 광-커플러로부터 상기 제어 신호를 수신하도록 추가로 구성되는, 플라이백 변환기용 1차측 시스템.
According to claim 7,
wherein the controller is further configured to receive the control signal from an opto-coupler.
대기 모드에서 광-커플러를 갖는 플라이백 변환기의 부분들을 전원 차단하는 방법으로서,
디바이스가 상기 플라이백 변환기에 대한 충전 인터페이스로부터 분리되는 것에 응답하여 상기 플라이백 변환기를 대기 모드로 세팅하는 단계;
상기 대기 모드 동안 상기 플라이백 변환기에 대한 출력 전압이 제1 임계 전압 미만인 것에 응답하여 광-커플러에서 포토다이오드 전류를 도통시키는 단계; 및
상기 대기 모드 동안 상기 출력 전압이 상기 제1 임계 전압보다 큰 동안 상기 포토다이오드 전류를 스위칭 오프하는 단계를 포함하는, 방법.
A method of powering down parts of a flyback converter with an opto-coupler in standby mode, comprising:
setting the flyback converter to a standby mode in response to the device being disconnected from the charging interface to the flyback converter;
conducting photodiode current at an opto-coupler in response to an output voltage to the flyback converter being less than a first threshold voltage during the standby mode; and
switching off the photodiode current while the output voltage is greater than the first threshold voltage during the standby mode.
제14항에 있어서,
상기 충전 인터페이스에서의 데이터 채널을 모니터링함으로써 상기 디바이스가 상기 충전 인터페이스로부터 분리되는 것을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
According to claim 14,
and detecting that the device is disconnected from the charging interface by monitoring a data channel at the charging interface.
제14항에 있어서,
상기 포토다이오드 전류의 도통에 응답하여 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
According to claim 14,
cycling a power switch transistor in response to conduction of the photodiode current.
제16항에 있어서,
상기 전력 스위치 트랜지스터의 상기 사이클링이,
플립-플롭의 세트 입력에서 펄스 신호를 발생시켜 상기 플립-플롭을 세팅하기 위해 발진기를 스위칭 온하는 단계;
상기 플립-플롭의 상기 세팅에 응답하여 상기 전력 스위치 트랜지스터를 스위칭 온하는 단계;
감지 저항기 전압이 피크 전류 전압을 초과하는 것에 응답하여 상기 플립-플롭을 리셋하는 단계; 및
상기 플립-플롭의 상기 리셋에 응답하여 상기 전력 스위치 트랜지스터를 스위칭 오프하는 단계를 포함하는 것을 더 포함하는, 방법.
According to claim 16,
the cycling of the power switch transistor,
switching on an oscillator to set the flip-flop by generating a pulse signal at the set input of the flip-flop;
switching on the power switch transistor in response to the setting of the flip-flop;
resetting the flip-flop in response to the sense resistor voltage exceeding the peak current voltage; and
and switching off the power switch transistor in response to the reset of the flip-flop.
제14항에 있어서,
상기 대기 모드 동안 전원 공급부 전압을 제2 임계 전압과 비교하는 단계; 및
상기 대기 모드 동안 상기 전원 공급부 전압이 상기 제2 임계 전압 미만인 것에 응답하여 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
According to claim 14,
comparing a power supply voltage to a second threshold voltage during the standby mode; and
cycling a power switch transistor in response to the power supply voltage being less than the second threshold voltage during the standby mode.
제18항에 있어서,
상기 대기 모드 동안 상기 전원 공급부 전압이 상기 제2 임계 전압 미만인 것에 응답하여 상기 전력 스위치 트랜지스터를 사이클링하는 것은 상기 전력 스위치 트랜지스터를 스위칭 온하도록 플립-플롭을 세팅하는 것을 포함하는, 방법.
According to claim 18,
and cycling the power switch transistor in response to the power supply voltage being less than the second threshold voltage during the standby mode comprises setting a flip-flop to switch the power switch transistor on.
제19항에 있어서,
상기 플립-플롭의 상기 세팅은 발진기로부터의 펄스 신호에 응답하는, 방법.
According to claim 19,
wherein the setting of the flip-flop is responsive to a pulse signal from an oscillator.
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