TWI460983B - A system and method for performing constant flow control using primary side sensing and adjustment - Google Patents

A system and method for performing constant flow control using primary side sensing and adjustment Download PDF

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Description

用於利用初級側感測和調整進行定流控制的系統和方法
本發明涉及積體電路。更具體而言,本發明提供了用於在各種操作模式中利用初級側感測(sensing)和調整(regulation)進行定流控制的系統和方法。僅僅作為示例,本發明已被應用於返馳式電源變換器。但是,將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
一般而言,傳統的電源變換系統經常使用變壓器來隔離初級側上的輸入電壓和次級側上的輸出電壓。為了調整輸出電壓,諸如TL431和光耦合器之類的某些元件可以用於從次級側向初級側上的控制器晶片發送回饋信號。或者,次級側上的輸出電壓可以通過變壓器耦合被鏡像到初級側,從而通過直接調節初級側上的某些參數來控制輸出電壓。
圖1是示出具有初級側感測和調整的傳統返馳式電源變換系統的簡化示圖。電源變換系統100包括初級繞組110、次級繞組112、輔助繞組114、功率開關管120、電流感測電阻器130、輸出線纜的等效電阻器140、電阻器150和152、以及整流二極體160。例如,功率開關管120是雙極電晶體。在另一示例中,功率開關管120是MOS電晶體。
為了將輸出電壓調整在預定範圍內,經常需要提取與輸出電壓和輸出負載有關的資訊。在電源變換系統100中,這種資訊可以通過輔助繞組114來提取。當功率開關管120被接通時,能量被儲存在初級繞組110中。然後,當功率開關管120被斷開時,儲存的能量被釋放到輸出端,並且輔助繞組114的電壓映射了次級側上的輸出電壓,如下所示。
其中VFB 表示節點154處的電壓,Vaux 表示輔助繞組114的電壓。R1 和R2 分別表示電阻器150和152的電阻值。另外,n表示輔助繞組114和次級繞組112之間的匝數比。具體而言,n等於輔助繞組114的匝數除以次級繞組112的匝數。Vo 和Io 分別表示輸出電壓和輸出電流。此外,VF 表示整流二極體160的正向電壓,Req 表示等效電阻器140的電阻值。另外,k表示如下所示的回饋係數:
圖2是示出傳統返馳式電源變換系統100的工作機制的簡化示圖。如圖2所示,傳統系統100的控制器晶片使用採樣保持機制。當次級側上的退磁處理幾乎完成並且次級繞組112的電流Isec 幾乎變為0時,輔助繞組114的電壓Vaux 例如在圖2的點A被採樣。採樣的電壓值通常被保持,直到下一電壓採樣被執行為止。通過負反饋環路,使得採樣的電壓值可以調節為等於參考電壓Vref 。因此,
V FB =V ref (方程式3)
組合方程式1和3,可以獲得下式:
基於方程式4,輸出電壓隨著輸出電流增大而減小。
另外,在不連續導通模式(DCM)中,返馳式電源變換系統100也可以基於如圖2所示與輔助繞組114的電壓Vaux 的波形相關聯的資訊來調整輸出電流,而不管輸出電壓大小如何。
圖3是示出傳統返馳式電源變換系統的輸出電壓和輸出電流的特性的簡化示意圖。如圖3所示,如果輸出電流Io 處於從0至Imax 的範圍內,則系統工作在定壓(CV)模式中。在CV模式中,輸出電壓Vo 等於Vmax 。或者,如果輸出電壓低於Vmax ,則系統工作在定流(CC)模式中。在CC模式中,輸出電流Io 等於Imax 。例如,如果系統的輸出端連接到已放電的電池,則系統工作在CC模式中。
圖4是示出具有初級側感測和調整的傳統返馳式電源變換系統的簡化示意圖。電源變換系統300包括初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、功率開關管320、電流感測電阻器330、輸出線纜的等效電阻器340、電阻器350和352、整流二極體360、以及控制器370。例如,功率開關管320是雙極電晶體。在另一示例中,功率開關管320是MOS電晶體。
如圖4所示,輔助繞組314磁耦合到次級繞組312,次級繞組312利用一個或多個其他元件產生輸出電壓。與輸出電壓有關的資訊被電阻器350和352的分壓器處理,並被用於產生回饋電壓354,回饋電壓354被控制器370的端子372(例如,端子FB)接收。控制器370採樣並保持回饋電壓354,並且採樣電壓被與預定的參考電壓(例如V_REF)相比較。採樣電壓相對於參考電壓的誤差被放大,並且放大的誤差被用於控制脈寬調變(PWM)的脈寬和/或脈衝頻率調變(PFM)的開關頻率,以在定壓模式中調整輸出電壓。相反地,在定流模式中,通過感測流經初級繞組310的初級電流並確定退磁時段的長度來估計輸出電流。
圖5(A)、(B)和(C)是示出分別工作在不連續導通模式(DCM)、連續導通模式(CCM)和準諧振(QR)模式中具有初級側感測和調整的返馳式電源變換系統的信號及波形示意圖。
如圖5(A)所示,在DCM中,開關的關斷時間Toff 遠長於退磁時段Tdemag 。退磁處理在點C結束,並且下一開關週期在退磁處理的完成之後開始。退磁時段如下確定:
其中Vo 是輸出電壓,Isec_p 是流經次級繞組的次級電流的峰值,Ls 是次級繞組的電感。
另外,如圖5(B)所示,在CCM中,下一開關週期在退磁處理完成之前開始。在CCM中,殘餘能量反射回初級繞組並且在下一開關週期的開始時表現為初始初級電流Ipri_0
此外,如圖5(C)所示,在QR模式中,退磁時段Tdemag 略短于開關的關斷時間Toff 。退磁處理在點C結束,並且下一開關週期在退磁處理的完成之後很短的時間開始。下一開關週期開始於MOS電晶體開關的汲極電壓的最小電壓水準(例如電壓波形的谷底)或者開始於雙極電晶體開關的集電極電壓的最小電壓水準(例如電壓波形的谷底)。
具有初級側感測和調整的傳統電源變換系統經常工作在DCM模式中。但是CCM模式和QR模式通常能獲得比DCM模式更高的效率。因而非常希望改善可以工作在CCM模式和QR模式中(除了DCM模式以外)的利用初級側感測和調整進行的定流控制技術,並且可以提供高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
本發明涉及積體電路。更具體而言,本發明提供了用於在各種工作模式中利用初級側感測和調整進行定流控制的系統和方法。僅僅作為示例,本發明已被應用於返馳式電源變換器。但是,將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
根據一個實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括第一信號處理元件,第一信號處理元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二信號處理元件、積分器元件和比較器,第二信號處理元件被配置以產生第二信號,積分器元件被配置以接收第一信號和第二信號並產生第三信號,比較器被配置以處理與第三信號和經感測信號相關聯的資訊並至少基於與第三信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。此外,該系統包括信號產生器和功率開關管驅動器,信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向一功率開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一信號表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段,並且第二信號表示預定電流大小乘以開關週期。第一電流大小表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流大小表示在導通時間段結束時的初級電流。積分器元件還被配置以針對多個開關週期逐個週期地積分第一信號和第二信號之間的差異,並且第三信號表示經逐週期積分的差異。經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值。
根據另一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一信號;以及產生第二信號。此外,該方法包括:接收第一信號和第二信號;處理與第一信號和第二信號相關聯的資訊;至少基於與第一信號和第二信號相關聯的資訊來產生第三信號;處理與第三信號和經感測信號相關聯的資訊;以及至少基於與第三信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一信號表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段,並且第二信號表示預定電流大小乘以開關週期。第一電流大小表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流大小表示在導通時間段結束時的初級電流。用於處理與第一信號和第二信號相關聯的資訊的處理包括針對多個開關週期積分第一信號和第二信號之間的逐週期差異,並且第三信號表示經逐週期積分的差異。經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件,第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件、電流信號產生器和電容器,第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第二電流信號,電流信號產生器被配置以產生第三電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。此外,該系統包括比較器,比較器被配置以處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該系統包括調變信號產生器和功率開關管驅動器,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,第三電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電,並且第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;產生第三電流信號;以及處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊。此外,該方法包括:至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括電壓-電流變換元件、電流信號產生器和電容器,電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號,電流信號產生器被配置以產生第二電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。另外,該系統包括比較器,比較器被配置以處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。此外,該系統包括調變信號產生器和功率開關管驅動器,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。電壓-電流變換元件還被配置以處理與電壓信號相關聯的資訊並至少基於與電壓信號相關聯的資訊來產生第一電流信號。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,第二電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電,並且第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括:產生第一電流信號和第二電流信號;處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;以及處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少比較信號;以及至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號。此外,該方法包括:接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。用於產生第一電流信號和第二電流信號的處理包括處理與電壓信號相關聯的資訊並至少基於與電壓信號相關聯的資訊來產生第一電流信號。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在退磁時段期間利用第一電流信號對電容器放電或充電;以及在開關週期期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括採樣保持和電壓-電流變換元件,採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括電流信號產生器和電容器,電流信號產生器被配置以產生第二電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。此外,該系統包括比較器,比較器被配置以處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該系統包括調變信號產生器和功率開關管驅動器,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號;以及產生第二電流信號。此外,該方法包括:處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;處理與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,並且在開關週期期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件,第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件、電流信號產生器和電容器,第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第二電流信號,電流信號產生器被配置以產生第三電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。此外,該系統包括比較器、調變信號產生器和功率開關管驅動器,比較器被配置以處理與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號,開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段的結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,並且第三電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。即在多個開關週期,第三電流信號乘以開關週期的累加在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;以及產生第三電流信號。此外,該方法包括:處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件,第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件、電流信號產生器和電容器,第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第二電流信號,電流信號產生器被配置以產生第三電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。此外,該系統包括乘法器元件,乘法器元件被配置以處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號。輸入信號與初級繞組有關。另外,該系統包括比較器、調變信號產生器和功率開關管驅動器,比較器被配置以接收乘法器輸出信號和經感測信號,並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,並且第三電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;產生第三電流信號;以及處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊。此外,該方法包括:至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;以及處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收乘法器輸出信號和經感測信號;以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段。第一電流信號表示在導通時間段開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括電壓-電流變換元件、電流信號產生器和電容器,電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號,電流信號產生器被配置以產生第二電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。另外,該系統包括乘法器元件,乘法器元件被配置以處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號。輸入信號與初級繞組有關。此外,該系統包括比較器、調變信號產生器和功率開關管驅動器,比較器被配置以接收乘法器輸出信號和經感測信號並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。電壓-電流變換元件還被配置以處理與乘法器輸出信號相關聯的資訊並至少基於與乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生第一電流信號。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。即在多個開關週期,累加地第二電流信號乘以開關週期的累加在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括:產生第一電流信號和第二電流信號;處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;以及處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收乘法器輸出信號和經感測信號;以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。此外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。用於產生第一電流信號和第二電流信號的處理包括處理與乘法器輸出信號相關聯的資訊並至少基於與乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生第一電流信號。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統包括採樣保持和電壓-電流變換元件,採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括電流信號產生器和電容器,電流信號產生器被配置為產生第二電流信號,電容器耦合到電流信號產生器,並通過一開關耦合到採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號。此外,該系統包括乘法器元件,乘法器元件被配置以處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號。輸入信號與初級繞組有關。另外,該系統包括比較器、調變信號產生器和功率開關管驅動器,比較器被配置以接收乘法器輸出信號和經感測信號並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號,調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號,開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個至少包括開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法包括接收至少經感測信號。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號;產生第二電流信號;處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;以及處理與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。此外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收乘法器輸出信號和經感測信號;以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段,並且第一電流信號表示在導通時間段結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段。
取決於實施例,可以獲得一個或多個益處。參考以下的詳細描述和附圖可以全面地理解本發明的這些益處以及各種另外的目的、特徵和優點。
本發明涉及積體電路。更具體而言,本發明提供了用於在各種工作模式中利用初級側感測和調整進行定流控制的系統和方法。僅僅作為示例,本發明已被應用於返馳式電源變換器。但是,將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
參考圖4,傳遞到輸出負載的輸出電流是每個開關週期中次級電流(Isec )的平均大小,如下所示:
其中T表示積分時段,並且Isec 表示流經次級繞組312的次級電流。例如,T等於或大於表示開關週期的Ts
根據一個實施例,在CC模式中,為了獲得
I out =I c  (方程式7)
利用方程式(6)可以獲得下式:
其中Ic 表示定流大小。
在另一實施例中,在實踐中,如果滿足
其中C是預定的閾值,則可以獲得或者基本獲得恆定輸出電流。
參考圖5(A)和(C),對於每個開關週期(例如,對於每個Ts ),DCM和QR模式的輸出電流為
其中Isec_p 表示當開關關斷時的次級電流的大小。另外,Tdemag 表示退磁處理的時間長度(或稱退磁時段),並且Ts 表示開關週期。
此外,參考圖5(B),對於每個開關週期(例如,對於每個Ts ),CCM的輸出電流為
其中Isec_2 表示當開關接通開始時的次級電流的大小,並且Toff 表示開關的關斷時間。由於在CCM中下一開關週期在退磁處理完成之前開始,因此在下一開關週期開始之前退磁處理的實際時間長度受限於開關的關斷時間;因而,在CCM中Toff 可以由Tdemag 表示。
因而,方程式10和11兩者由下式表示:
例如,如果Isec_2 被設置為0,則方程式12變為方程式10。在另一示例中,組合方程式7和12,則可以獲得下式:
其中i對應於第i個開關週期。
根據一個實施例,如果滿足
其中C是預定的閾值,則可以獲得恆定輸出電流。
例如,方程式14被重寫為如下的積分格式:
其中U(t)是單位階躍函數,Ic (t)等於常數Ic_ref 。因而,在穩定狀態下,可以獲得下式:
根據另一實施例,由於
I sec_ p =N ×I pri_p  (方程式17)
並且I sec_2 =N ×I pri _0 (方程式18)
則方程式12變為:
其中Ipri_p 表示當開關關斷時初級電流的峰值大小,Ipri_0 表示當開關接通開始時初級電流的大小。另外,N表示初級繞組和次級繞組之間的匝數比。此外,Tdemag 表示每個開關週期內退磁處理的持續時間(稱退磁時間或退磁時段),並且Ts 表示開關週期。
根據又一實施例,如果輸出電流被維持在恆定水準,例如
其中Iref 表示恆定電流水準。因而,例如,
(I pri_p +I pri_ OT Demag =I ref ×T s  (方程式22)
在另一示例中,由於開關週期(例如Ts )和退磁時段(TDemag )可以在一個開關週期和另一開關週期之間變化,因此對於第i個開關週期可以獲得下式:
(I pri_p (i )+I pri_ O (i ))×T Demag (i )=I ref ×T s (i ) (方程式23)
因而,
其中A表示預定的閾值。
在又一示例中,方程式24被重寫為如下的積分格式:
其中U(t)是單位階躍函數。
根據又一實施例,如果滿足方程式22至25,則輸出電流被維持在恆定水準,無論輸出電壓、初級繞組的電感和/或輸入電壓的大小如何。
圖6是根據本發明一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統600包括初級繞組510、次級繞組512、輔助繞組514、開關520、感測電阻器530、輸出線纜的等效電阻器540、電阻器550和552、以及整流二極體560。另外,系統600還包括逐週期處理元件620和622、電容器630、信號調節元件632、跨導放大器640、比較器642、退磁檢測元件644、前緣遮沒元件650、觸發器元件654、時鐘產生器656、以及功率開關管驅動器元件(或稱驅動器元件,下面稱驅動器元件)658。
例如,初級繞組510、次級繞組512、輔助繞組514、開關520、感測電阻器530、等效電阻器540、電阻器550和552以及整流二極體560分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,逐週期處理元件620和622、電容器630、信號調節元件632、跨導放大器640、比較器642、退磁檢測元件644、前緣遮沒元件650、觸發器元件654、時鐘產生器656以及驅動器元件658位於晶片610上。在又一示例中,晶片610包括端子612、614和616。
如圖6所示,流經初級繞組510的電流522被電阻器530感測。例如,電阻器530通過端子614並且利用前緣遮沒元件650產生電流感測信號652。在另一示例中,電流感測信號652為:
V cs =I pri ×R s  (方程式26)
其中Vcs 表示電流感測信號652,Ipri 表示電流522,Rs 表示電阻器530的電阻。在又一示例中,組合方程式25和26,獲得了下式:
根據一實施例,電流感測信號652被逐週期處理元件620接收。例如,對於每個開關週期,處理元件620產生等於(I pri _ p +I pri _0T Demag 的信號621。在另一示例中,對於每個開關週期,處理元件622產生等於I ref ×T s 的信號623,並且Iref 表示預定的參考電流。在又一示例中,退磁檢測元件644從電阻器550和552接收回饋信號554,並且產生Demag 信號645。Demag 信號645對於每個開關週期具有TDemag 的脈寬。
根據另一實施例,信號623和621被跨導放大器640接收。例如,I ref ×T s -(I pri _ p +I pri _0T Demag 的大小差被作為方程式27的實際實現方式的一部分的跨導放大器640和電容器630放大和積分。在另一示例中,跨導放大器640和電容器630形成了一個積分器,其產生信號631,信號631被比較器642直接接收或者通過信號調節元件632被比較器642間接接收。
根據又一實施例,比較器642還接收電流感測信號652,並且作為回應產生比較信號643。例如,比較信號643被觸發器元件654接收,並且觸發器元件654還從時鐘產生器656接收時鐘信號655並且產生調變信號657。在另一示例中,調變信號657被驅動器元件658接收,驅動器元件658作為響應產生驅動信號659。
在一實施例中,驅動信號659通過端子612被發送到開關520,並且還被逐週期處理元件620接收。在另一實施例中,信號631利用脈寬調變調節驅動信號659的脈寬。在又一實施例中,在CC模式中,滿足方程式24。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖6僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,信號調節元件632被移除,並且信號631被比較器642直接接收。在另一示例中,前緣遮沒元件650被移除,並且信號652從端子614直接接收。
圖7是根據本發明另一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統700包括初級繞組4710、次級繞組4712、輔助繞組4714、開關4720、感測電阻器4730、輸出線纜的等效電阻器4740、電阻器4750和4752、以及整流二極體4760。另外,系統700還包括比較器742、退磁檢測元件744、前緣遮沒元件750、觸發器元件754、時鐘產生器756、以及驅動器元件758。此外,系統700還包括採樣保持元件762和764、電壓-電流變換器760、766和768、開關780、低通濾波器782、電阻器786和788、以及電容器790。
例如,初級繞組4710、次級繞組4712、輔助繞組4714、開關4720、感測電阻器4730、等效電阻器4740、電阻器4750和4752以及整流二極體4760分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器742、退磁檢測元件744、前緣遮沒元件750、觸發器元件754、時鐘產生器756、驅動器元件758、採樣保持元件762和764、電壓-電流變換器760、766和768、開關780、低通濾波器782、電阻器786和788以及電容器790位於晶片710上。在又一示例中,晶片710包括端子712、714和716。
圖8是根據本發明一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統700的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖8所示,波形810表示作為時間函數的回饋信號4754(例如VFB ),波形820表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組4712),波形830表示作為時間函數的電流感測信號752(例如Vcs )。另外,波形840表示作為時間函數的採樣控制信號761,波形850表示作為時間函數的驅動信號759,波形860表示作為時間函數的電壓信號763(例如Vs1 ),波形870表示作為時間函數的電壓信號765(例如Vs2 )。此外,波形880表示作為時間函數的信號783(例如Vc ),波形890表示作為時間函數的信號787(例如VR )。
根據一個實施例,在CCM中,Vcs_0 不等於0,並且下一開關週期在退磁處理完成之前開始。例如,在下一開關週期開始之前退磁處理的實際時間長度受限於開關4720的關斷時間;因而在CCM工作模式中Toff 可以由Tdemag 表示。根據另一實施例,在DCM工作模式中,Vcs_0 等於0,並且開關的關斷時間Toff 比退磁時段TDemag 更長。
如圖7和8所示,根據一實施例,採樣保持元件762接收至少功率開關管驅動信號(或稱驅動信號,下面稱驅動信號)759(對應於波形850)和控制信號761(對應於波形840)。例如,對於每個開關週期,控制信號761包括具有在開關4720的導通時間開始時(例如,在驅動信號759的上升沿處)的上升沿的脈衝。在另一示例中,在脈衝期間,電流感測信號752(例如,對應於波形830的Vcs )被採樣和保持為電壓信號763(例如,對應於波形860的Vs1 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號763保持恆定(例如,等於Vcs_0 ),直到控制信號761的下一脈衝。在一個實施例中,控制信號761的脈衝很窄,使得在開關4720的導通時間開始時Vcs_0 近似等於並從而表示電流感測信號752。
根據另一實施例,採樣保持元件764接收至少功率開關管驅動信號759(對應於波形850),其對於每個開關週期包括具有與開關4720的導通時間(例如TON )相對應的寬度的脈衝。例如,在驅動信號759的脈衝期間,電流感測信號752(例如,對應於波形830的Vcs )被採樣和保持為電壓信號765(例如,對應於波形870的Vs2 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號765保持恆定(例如,等於Vcs_p ),直到驅動信號759的下一脈衝。
如圖7所示,根據一實施例,電壓信號763和765被電壓-電流變換器766和768接收,電壓-電流變換器766和768作為回應分別產生電流信號767和769。例如,電流信號767由Is1 表示,電流信號769由Is2 表示。在另一示例中,電流信號767和769的總和形成了電流槽781(例如Isink ),其用於對電容器790放電(如果開關780閉合)。
根據另一實施例,開關780由Demag 信號745控制,Demag 信號745由退磁檢測元件744產生。例如,如果Demag 信號745為邏輯高位準,則開關780閉合。在另一示例中,開關780在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽(Current Sink)781在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器790放電。根據又一實施例,電壓-電流變換器760接收預定的電壓信號791(例如Vref )並且作為回應產生充電電流761(例如Iref )。例如,充電電流761在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器790充電。
根據又一實施例,信號783(例如,對應於波形880的VC )由對電容器790的充電電流761(例如Iref )和放電電流781(例如Isink )產生。例如,信號783(例如,對應於波形880的VC )在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)以-(I sink -I ref )/C 的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts 的其餘時間期間)以I ref /C 的斜率隨時間增大。負斜率表示信號783隨時間在大小上減小,並且C表示電容器790的電容。在另一示例中,對於每個開關週期,在充電階段期間信號783的幅度改變和在放電階段期間信號783的幅度改變是相同的,以在CC模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖7所示,根據一實施例,電容器790向低通濾波器782輸出信號783(例如VC )。例如,信號783被低通濾波器782處理並且變為經濾波的信號785。在另一示例中,經濾波的信號785基本上與信號783(例如VC )的預期DC信號(例如VE )相同以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器782還用作信號783的緩衝器。在又一示例中,經濾波的信號785被電阻器786接收,電阻器786與電阻器788一起產生信號787(例如,對應於波形890的VR )。
在另一示例中,比較器742接收信號787(例如VR ),並且還通過斜率補償元件784接收電流感測信號752。例如,作為回應,比較器742產生比較信號743,比較信號743被觸發器元件754接收。在另一示例中,觸發器元件754還從時鐘產生器756接收時鐘信號755,並且產生調變信號757。在又一示例中,調變信號757被驅動器元件758接收,驅動器元件758作為回應向開關4720以及採樣保持元件762和764輸出驅動信號759。
根據一實施例,對於CCM和DCM,
I s 1 =α ×V cs _0 =α ×I pri _0 ×R s  (方程式28)
並且I s 2 =α ×V cs _ p =α ×I pri _ p ×R s  (方程式29)
因而I sin k =I s 1 +I s 2 =α ×I pri _0 ×R s +α ×I pri _ p ×R s  (方程式30)
其中α是與電壓-電流變換器766和768有關的常數,Rs 是感測電阻器4730的電阻。根據另一實施例,如果在每個開關週期內電容器790的充電和放電是相等的,則電源變換系統700達到平衡(例如,穩定狀態),如下所示:
I ref ×T s =I sin k ×T Demag  (方程式31)
組合方程式30和31,可以獲得下式:
如果I ref =β ×V ref  (方程式33)
其中β是與電壓-電流變換器760有關的常數。
其中TDemag 表示退磁處理的持續時間(或稱退磁時段),Ts 表示開關週期。另外,Iout 表示輸出電流並且N表示初級繞組4710和次級繞組4712之間的匝數比。根據又一實施例,α、β、N、Rs 和Vref 都是常數,因此獲得了恆定輸出電流。
根據另一實施例,α、β、N和Vref 都是常數,因此獲得了恆定輸出電流。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖7僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器782也用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件750被移除,並且信號752被從端子714直接接收。在又一示例中,電阻器786和788被移除,並且經濾波的信號785被比較器742直接接收。
在又一示例中,對於DCM,Vcs_0 等於0,因此如果電源變換系統700不需要在用於CC的CCM模式中進行工作,則採樣保持元件762和電壓-電流變換器766被移除。在又一示例中,電容器790被移出晶片710,並且低通濾波器782以及電阻器786和788被從電源變換系統700移除,從而使得信號783被比較器742直接接收,如圖9和圖10所示。
圖9是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統900包括初級繞組4710、次級繞組4712、輔助繞組4714、開關4720、感測電阻器4730、輸出線纜的等效電阻器4740、電阻器4750和4752、以及整流二極體4760。另外,系統900還包括比較器742、退磁檢測元件744、前緣遮沒元件750、觸發器元件754、時鐘產生器756、以及驅動器元件758。此外,系統900還包括採樣保持元件762和764、電壓-電流變換器760、766和768、開關780、以及電容器990。
例如,比較器742、退磁檢測元件744、前緣遮沒元件750、觸發器元件754、時鐘產生器756、採樣保持元件762和764、電壓-電流變換器760、766和768以及開關780位於晶片910上,並且電容器990位於晶片910外部。在另一示例中,晶片910包括端子712、714和716以及端子918。
圖10是根據本發明另一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統900的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖10所示,波形1010表示作為時間函數的回饋信號4754(例如VFB ),波形1020表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組4712),波形1030表示作為時間函數的電流感測信號752(例如Vcs )。另外,波形1040表示作為時間函數的採樣控制信號761,波形1050表示作為時間函數的驅動信號759,波形1060表示作為時間函數的電壓信號763(例如Vs1 ),波形1070表示作為時間函數的電壓信號765(例如Vs2 )。此外,波形1080表示作為時間函數的信號783(例如VC )。
例如,波形1010、1020、1030、1040、1050、1060和1070分別與波形810、820、830、840、850、860和870相同。在另一示例中,電容器990具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號783(例如,對應於波形1080的VC )具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器782以及電阻器786和788。
圖11是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統1100包括初級繞組5110、次級繞組5112、輔助繞組5114、開關5120、感測電阻器5130、輸出線纜的等效電阻器5140、電阻器5150和5152、以及整流二極體5160。另外,系統1100還包括比較器1142、退磁檢測元件1144、前緣遮沒元件1150、觸發器元件1154、脈衝信號產生器1156、以及驅動器元件1158。此外,系統1100還包括電壓-電流變換器1160和1166、開關1180、低通濾波器1182、電阻器1186和1188、以及電容器1190。
例如,初級繞組5110、次級繞組5112、輔助繞組5114、開關5120、感測電阻器5130、等效電阻器5140、電阻器5150和5152以及整流二極體5160分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器1142、退磁檢測元件1144、前緣遮沒元件1150、觸發器元件1154、脈衝信號產生器1156、驅動器元件1158、電壓-電流變換器1160和1166、開關1180、低通濾波器1182、電阻器1186和1188以及電容器1190位於晶片1110上。在又一示例中,晶片1110包括端子1112、1114和1116。
圖12是根據本發明一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統1100的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖12所示,波形1210表示作為時間函數的回饋信號5154(例如VFB ),波形1220表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組5112),波形1230表示作為時間函數的電流感測信號1152(例如Vcs )。另外,波形1250表示作為時間函數的驅動信號1159,波形1260表示作為時間函數的電流信號1181(例如Isink )。此外,波形1280表示作為時間函數的信號1183(例如Vc ),波形1290表示作為時間函數的信號1187(例如Vs )。
根據一實施例,如圖11和圖12所示,比較器1142接收信號1187(例如,對應於波形1290的Vs )和電流感測信號1152(例如,對應於波形1230的Vcs )。例如,作為回應,比較器1142產生比較信號1143,比較信號1143被觸發器元件1154接收。在另一示例中,觸發器元件1154還從脈衝信號產生器1156接收脈衝信號1155並產生調變信號1157。在又一示例中,調變信號1157被驅動器元件1158接收,驅動器元件1158作為回應將驅動信號1159輸出到功率開關(或稱開關)5120。
根據另一實施例,如果電流感測信號1152(例如Vcs )變得在大小上等於或大於信號1187(例如Vs ),則開關5120關斷。例如,在開關5120的導通時間的結束時(例如,在Ton 的結束時),信號1187(例如Vs )等於電流感測信號1152(例如Vcs )。在另一示例中,在Ton 的結束時,Vs 等於Vcs_p ,如波形1290和1230所示,其中省略了晶片1110的內部傳播延遲。在又一示例中,
V cs_p =I pri_p ×R s  (方程式37)
其中Vcs_p 表示電流感測信號1152的峰值大小,Ipri_p 表示流經初級繞組5110的初級電流5122的峰值大小。另外,Rs 表示感測電阻器5130的電阻。
如圖11所示,根據一實施例,信號1187(例如VS )還被電壓-電流變換器1166接收,電壓-電流變換器1166作為回應產生電流信號1181。例如,電流信號1181由Isink 表示並且用於對電容器1190放電(如果開關1180閉合)。根據另一實施例,開關1180由Demag 信號1145控制。例如,如果Demag 信號1145為邏輯高位準,則開關1180閉合。在另一示例中,開關1180在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽1181在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器1190放電。
根據又一實施例,Demag 信號1145由退磁檢測元件1144產生,該信號還被脈衝信號產生器1156接收。例如,回應於Demag 信號1145的脈衝,脈衝信號產生器1156產生脈衝信號1155的脈衝。在另一示例中,脈衝信號1155的不同脈衝對應於不同的開關週期。
在一實施例中,電壓-電流變換器1160接收預定的電壓信號1191(例如Vref )並且作為回應產生充電電流1161(例如Iref )。例如,充電電流1161在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器1190充電。
在另一實施例中,信號1183(例如,對應於波形1280的VC )由對電容器1190的充電電流1161(例如Iref )和放電電流1181(例如Isink )產生。
例如,信號1183(例如,對應於波形1280的VC)在退磁時段期間(例如,在TDemag期間)以-(I sink -I ref )/C 的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts的其餘時間期間)以I ref /C 的斜率隨時間增大。負斜率表示信號1183隨時間在大小上減小,並且C表示電容器1190的電容。在另一示例中,對於每個開關週期,在充電階段期間信號1183的幅度改變和在放電階段期間信號1183的幅度改變是相同的,以在QR工作模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖11所示,根據一個實施例,電容器1190向低通濾波器1182輸出信號1183(例如VC )。例如,信號1183被低通濾波器1182處理並且變為經濾波的信號1185。在另一示例中,經濾波的信號1185基本上與信號1183(例如VC )的預期DC信號(例如VE )相同以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器1182還用作信號1183的緩衝器。在又一示例中,經濾波的信號1185被電阻器1186接收,電阻器1186與電阻器1188一起產生信號1187(例如,對應於波形1290的VS )。根據一實施例,信號1187被電壓-電流變換器1166和比較器1142接收。
根據另一實施例,對於QR模式,
I sink =α ×V s =α ×I pri_p ×R s (方程式38)
其中α是與電壓-電流變換器1166有關的常數,RS 是感測電阻器5130的電阻。根據又一實施例,如果在每個開關週期內電容器1190的充電和放電是相等的,則電源變換系統1100達到平衡(例如,穩定狀態),如下所示:
I ref ×T s =I sink ×T Demag (方程式39)
組合方程式38和39,可以獲得下式:
如果I ref =β ×V ref (方程式41)
其中β是與電壓-電流變換器1160有關的常數。
由於對於QR模式,
其中TDemag 表示退磁處理的持續時間(或稱退磁時段)(或稱退磁時段),TS 表示開關週期。另外,Iout 表示輸出電流並且N表示初級繞組5110和次級繞組5112之間的匝數比。根據又一實施例,α、β、N、Rs 和Vref 都是常數,因此獲得了恆定輸出電流。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖11僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器1182也用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件1150被移除,並且信號1152從端子1114直接接收。在又一示例中,電阻器1186和1188被移除,並且經濾波的信號1185被比較器1142直接接收。在又一示例中,電容器1190被移出晶片1110,並且低通濾波器1182以及電阻器1186和1188被從電源變換系統1100移除,從而使得信號1183被比較器1142直接接收,如圖13和圖14所示。
圖13是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統1300包括初級繞組5110、次級繞組5112、輔助繞組5114、開關5120、感測電阻器5130、輸出線纜的等效電阻器5140、電阻器5150和5152、以及整流二極體5160。另外,系統1300還包括比較器1142、退磁檢測元件1144、前緣遮沒元件1150、觸發器元件1154、脈衝信號產生器1156、驅動器元件1158、電壓-電流變換器1160和1166、開關1180、以及電容器1390。
例如,比較器1142、退磁檢測元件1144、前緣遮沒元件1150、觸發器元件1154、脈衝信號產生器1156、電壓-電流變換器1160和1166、開關1180位於晶片1310上,並且電容器1390位於晶片1310外部。在另一示例中,晶片1310包括端子1112、1114和1116以及端子1318。
圖14是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統1300的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖14所示,波形1410表示作為時間函數的回饋信號5154(例如VFB ),波形1420表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組5112),波形1430表示作為時間函數的電流感測信號1152(例如Vcs )。另外,波形1450表示作為時間函數的驅動信號1159,波形1460表示作為時間函數的電流信號1181(例如Isink ),波形1480表示作為時間函數的信號1183(例如Vc )。
例如,波形1410、1420、1430、1450和1460分別與波形1210、1220、1230、1250和1260相同。在另一示例中,電容器1390具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號1183(例如,對應於波形1480的VC )具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器1182以及電阻器1186和1188。
圖15是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統1500包括初級繞組5510、次級繞組5512、輔助繞組5514、開關5520、感測電阻器5530、輸出線纜的等效電阻器5540、電阻器5550和5552、以及整流二極體5560。另外,系統1500還包括比較器1542、退磁檢測元件1544、前緣遮沒元件1550、觸發器元件1554、脈衝信號產生器1556、以及驅動器元件1558。此外,系統1500還包括採樣保持元件1562、電壓-電流變換器1560和1566、開關1580、以及電容器1590。
例如,初級繞組5510、次級繞組5512、輔助繞組5514、開關5520、感測電阻器5530、等效電阻器5540、電阻器5550和5552以及整流二極體5560分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器1542、退磁檢測元件1544、前緣遮沒元件1550、觸發器元件1554、脈衝信號產生器1556、驅動器元件1558、採樣保持元件1562、電壓-電流變換器1560和1566以及開關1580位於晶片1510上,並且電容器1590位於晶片1510外部。在又一示例中,晶片1510包括端子1512、1514、1516和1518。
圖16是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統1500的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖16所示,波形1610表示作為時間函數的回饋信號5554(例如VFB ),波形1620表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組5512),波形1630表示作為時間函數的電流感測信號1552(例如Vcs )。另外,波形1650表示作為時間函數的驅動信號1559,波形1660表示作為時間函數的電流信號1581(例如Isink )。此外,波形1680表示作為時間函數的信號1583(例如VC )。波形1690表示作為時間函數的信號1563(例如VS )。
如圖15和圖16所示,採樣保持元件1562接收至少驅動信號1559(對應於波形1650),其對於每個開關週期包括具有與開關5520的導通時間(例如TON )相對應的寬度的脈衝。例如,在驅動信號1559的脈衝期間,電流感測信號1552(例如,對應於波形1630的Vcs )被採樣和保持為電壓信號1563(例如,對應於波形1690的Vs )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號1563保持恆定(例如,等於Vcs_p ),直到驅動信號1559的下一脈衝。
根據另一實施例,電壓信號1563被電壓-電流變換器1566接收,電壓-電流變換器1566作為回應產生電流信號1581。例如,電流信號1581由Isink 表示並且用於對電容器1590放電(如果開關1580閉合)。根據又一實施例,開關1580由Demag 信號1545控制。例如,如果Demag 信號1545為邏輯高位準,則開關1580閉合。在另一示例中,電流槽1581在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器1590放電。
如圖15所示,Demag 信號1545由退磁檢測元件1544產生,該信號還被脈衝信號產生器1556接收。例如,回應於Demag 信號1545的脈衝,脈衝信號產生器1556產生脈衝信號1555的脈衝。在另一示例中,脈衝信號1555的不同脈衝對應於不同的開關週期。
在一實施例中,電壓-電流變換器1560接收預定的電壓信號1591(例如Vref )並且作為回應產生充電電流1561(例如Iref )。例如,充電電流1561在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器1590充電。
在另一實施例中,信號1583(例如,對應於波形1680的VC )由對電容器1590的充電電流1561(例如Iref )和放電電流1581(例如Isink )產生。例如,信號1583被比較器1542直接接收。在另一示例中,電容器1590具有足夠大的電阻值,以使得信號1583(例如,對應於波形1680的VC )具有很小的波動(例如脈動)。
在又一實施例中,比較器1542接收信號1583(例如VC ),並且還接收電流感測信號1552。例如,作為回應,比較器1542產生比較信號1143,比較信號1143被觸發器元件1554接收。在另一示例中,觸發器元件1554還從脈衝信號產生器1556接收脈衝信號1555並且產生調變信號1557。在又一示例中,調變信號1557被驅動器元件1558接收,驅動器元件1558作為回應向開關5520和採樣保持元件1562輸出驅動信號1559。
根據一個實施例,對於QR模式,
I sink =α×V S =α×I pri _ p ×R s  (方程式45)
其中α是與電壓-電流變換器1566有關的常數,Rs 是感測電阻器5530的電阻。根據另一實施例,如果在每個開關週期內電容器1590的充電和放電是相等的,則電源變換系統1500達到平衡(例如,穩定狀態),如下所示:
I ref ×T s =I sink ×T Demag  (方程式46)
組合方程式45和46,可以獲得下式:
如果I ref =β×V ref  (方程式48)
其中β是與電壓-電流變換器1560有關的常數。
由於對於QR模式,
其中TDemag 表示退磁處理的持續時間(或稱退磁時段)(或稱退磁時段),Ts 表示開關週期。另外,Iout 表示輸出電流並且N表示初級繞組5510和次級繞組5512之間的匝數比。根據又一實施例,α、β、N、Rs 和Vref 都是常數,因此獲得了恆定輸出電流。
根據某些實施例,對於每個開關週期,電源變換系統1500在開關5520的導通時間(例如Ton )的結束時採樣並保持電流感測信號1552(例如Vcs_p )的峰值大小。根據某些實施例,電源變換系統1500與電源變換系統1100和1300相比明顯地減少了控制器的內部傳播延遲對輸出電流的調整精度的控制。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖15僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,前緣遮沒元件1550被移除,並且信號1552被從端子1514直接接收。
圖17是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統1700包括初級繞組5710、次級繞組5712、輔助繞組5714、開關5720、感測電阻器5730、輸出線纜的等效電阻器5740、電阻器5750和5752、以及整流二極體5760。另外,系統1700還包括比較器1742、退磁檢測元件1744、前緣遮沒元件1750、觸發器元件1754、時鐘產生器1756、以及驅動器元件1758。此外,系統1700還包括採樣保持元件1762和1764、電壓-電流變換器1760、1766和1768、開關1780、低通濾波器1782、電容器1790、以及斜坡信號產生器1792。
例如,初級繞組5710、次級繞組5712、輔助繞組5714、開關5720、感測電阻器5730、等效電阻器5740、電阻器5750和5752以及整流二極體5760分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器1742、退磁檢測元件1744、前緣遮沒元件1750、觸發器元件1754、時鐘產生器1756、驅動器元件1758、採樣保持元件1762和1764、電壓-電流變換器1760、1766和1768、開關1780、低通濾波器1782、電容器1790以及斜坡信號產生器1792位於晶片1710上。在又一示例中,晶片1710包括端子1712、1714和1716。
圖18是根據本發明一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統1700的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖18所示,波形1810表示作為時間函數的回饋信號5754(例如VFB ),波形1820表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組5712),波形1830表示作為時間函數的電流感測信號1752(例如Vcs )。另外,波形1840表示作為時間函數的採樣控制信號1761,波形1850表示作為時間函數的驅動信號1759,波形1860表示作為時間函數的電壓信號1763(例如Vs1 ),波形1870表示作為時間函數的電壓信號1765(例如Vs2 )。此外,波形1880表示作為時間函數的信號1783(例如Vc ),波形1890表示作為時間函數的信號1787(例如VR ),波形1892表示作為時間函數的斜坡信號1793。
根據一實施例,在CCM中,Vcs_0 不等於0,並且下一開關週期在退磁處理完成之前開始。例如,在下一開關週期開始之前退磁處理的實際時間長度受限於開關5720的關斷時間;因而在CCM中Toff 可以由Tdemag 表示。根據另一實施例,在DCM中,Vcs_0 等於0,並且開關的關斷時間Toff 比退磁時段TDemag 更長。
如圖17和圖18所示,根據一實施例,採樣保持元件1762接收至少驅動信號1759(對應於波形1850)和控制信號1761(對應於波形1840)。例如,對於每個開關週期,控制信號1761包括具有在開關5720的導通時間開始時(例如,在驅動信號1759的上升沿處)的上升沿的脈衝。在另一示例中,在脈衝期間,電流感測信號1752(例如,對應於波形1830的Vcs )被採樣和保持為電壓信號1763(例如,對應於波形1860的Vs1 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號1763保持恆定(例如,等於Vcs_0 ),直到控制信號1761的下一脈衝。在一實施例中,控制信號1761的脈衝很窄,使得在開關5720的導通時間開始時的Vcs_0 近似等於並從而表示電流感測信號1752。
根據另一實施例,採樣保持元件1764接收至少驅動信號1759(對應於波形1850),其對於每個開關週期包括具有與開關5720的導通時間(例如ToN )相對應的寬度的脈衝。例如,在驅動信號1759的脈衝期間,電流感測信號1752(例如,對應於波形1830的Vcs )被採樣和保持為電壓信號1765(例如,對應於波形1870的Vs2 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號1765保持恆定(例如,等於Vcs_p ),直到驅動信號1759的下一脈衝。
如圖17所示,根據一實施例,電壓信號1763和1765被電壓-電流變換器1766和1768接收,電壓-電流變換器1766和1768作為回應分別產生電流信號1767和1769。例如,電流信號1767由Is1 表示,電流信號1769由Is2 表示。在另一示例中,電流信號1767和1769的總和形成了電流槽1781(例如Isink ),其用於對電容器1790放電(如果開關1780閉合)。
根據另一實施例,開關1780由Demag 信號1745控制,Demag 信號1745由退磁檢測元件1744產生。例如,如果Demag 信號1745為邏輯高位準,則開關1780閉合。在另一示例中,開關1780在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽1781在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器1790放電。根據又一實施例,電壓-電流變換器1760接收預定的電壓信號1791(例如Vref ),並且作為回應產生充電電流1761(例如Iref )。例如,充電電流1761在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器1790充電。
根據又一實施例,信號1783(例如,對應於波形1880的VC )由對電容器1790的充電電流1761(例如Iref )和放電電流1781(例如Isink )產生。例如,信號1783(例如,對應於波形1880的VC )在退磁時段期間(例如,在TDemag期間)以-(I sin k -I ref )/C 的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts的其餘時間期間)以I ref /C 的斜率隨時間增大。負斜率表示信號1783隨時間在大小上減小,並且C表示電容器1790的電容。在另一示例中,在多個開關週期上(例如,在信號1797的一個週期上),在充電階段期間信號1783的幅度改變和在放電階段期間信號1783的幅度改變是相同的,以在CC模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖17所示,根據一實施例,電容器1790向低通濾波器1782輸出信號1783(例如VC)。例如,信號1783被低通濾波器1782處理並且變為信號1787(例如,對應於波形1890的VR)。在另一示例中,信號1787基本上與信號1783(例如VC)的預期DC信號(例如VE)相同,以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器1782還用作信號1783的緩衝器。
在另一示例中,比較器1742接收信號1787(例如VR),並且還接收斜坡信號1793(對應於波形1892)。例如,斜坡信號1793由斜坡信號產生器1792回應於時鐘信號1755而產生。在另一示例中,作為回應,比較器1742產生比較信號1743,比較信號1743被觸發器元件1754接收。在又一示例中,觸發器元件1754還從時鐘產生器1756接收時鐘信號1755並且產生調變信號1757。在又一示例中,調變信號1757被驅動器元件1758接收,驅動器元件1758作為回應向開關5720以及採樣保持元件1762和1764輸出驅動信號1759。
根據某些實施例,信號1787(例如,對應於波形1890的VR)被與固定斜坡信號1793(對應於波形1892)相比較;因而,對於每個開關週期獲得了開關5720的恆定導通時間(例如Ton)。根據某些實施例,開關5720的導通時間(例如Ton)為
其中Ton 表示開關5720的導通時間,VR 表示信號1787的大小。另外,γ表示斜坡信號1793的上升斜坡斜率。根據一個實施例,在Ton 恆定時,Ton 由VR決定。例如,VR (對應於波形1890)基本上隨時間恆定,因此Ton 基本上也保持恆定。
根據某些實施例,對於給定的輸入和輸出負載,
其中Vin 表示輸入的經整流信號1797。另外,VAC 表示輸入AC信號1795的大小,並且ω表示輸入AC信號1795的角頻率。例如,流經初級繞組5710的初級電流的峰值大小的包絡為
其中I pri_p (t )表示流經初級繞組5710的初級電流的峰值大小的包絡,I pri_0 (t )表示在開關5720的導通時間的開始時初級電流的大小的包絡。另外,L表示初級繞組5710的電感。
在另一示例中,對於固定的開關頻率,在DCM中,流經初級繞組5710的初級電流的平均大小的包絡遵循輸入之經整流信號1797的包絡,如下所示:
其中(t )表示流經初級繞組5710的初級電流的平均大小的包絡,並且f表示開關頻率。在一個實施例中,對於DCM,電源變換系統1700在CC模式中具有功率因數1。例如,通過電源變換系統1700同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
在另一示例中,在CCM中,流經初級繞組5710的初級電流的平均大小的包絡為
其中(t )表示流經初級繞組5710的初級電流的平均大小的包絡,I pri _0 (t )表示在開關5720的導通時間開始時初級電流的大小的包絡。另外,f表示開關頻率。在一實施例中,對於CCM工作模式,在開關5720的導通時間開始時初級電流的大小遠小於初級電流的峰值大小,並且在開關5720的導通時間的開始時初級電流的大小的包絡遵循輸入之正整流信號1797的包絡。在另一實施例中,對於CCM工作模式,電源變換系統1700在CC模式中具有等於或大於0.9的功率因數。例如,通過電源變換系統1700同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖17僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器1782還用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件1750被移除,並且信號1752從端子1714直接接收。在又一示例中,對於DCM工作模式,Vcs_0 等於0,因此如果電源變換系統1700不需要工作在用於CC的CCM模式中,則採樣保持元件1762和電壓-電流變換器1766被移除。在又一示例中,電容器1790被移出晶片1710,並且低通濾波器1782從電源變換系統1700被移除,從而使得信號1783被比較器1742直接接收,如圖19和圖20所示。
圖19是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統1900包括初級繞組5710、次級繞組5712、輔助繞組5714、開關5720、感測電阻器5730、輸出線纜的等效電阻器5740、電阻器5750和5752、以及整流二極體5760。另外,系統1900還包括比較器1742、退磁檢測元件1744、前緣遮沒元件1750、觸發器元件1754、時鐘產生器1756、以及驅動器元件1758。此外,系統1900還包括採樣保持元件1762和1764、電壓-電流變換器1760、1766和1768、開關1780、斜坡信號產生器1792、以及電容器1990。
例如,比較器1742、退磁檢測元件1744、前緣遮沒元件1750、觸發器元件1754、時鐘產生器1756、驅動器元件1758、採樣保持元件1762和1764、電壓-電流變換器1760、1766和1768、開關1780以及斜坡信號產生器1792位於晶片1910上,並且電容器1990位於晶片1910外部。在另一示例中,晶片1910包括端子1712、1714和1716以及端子1918。
圖20是根據本發明又一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統1900的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖20所示,波形2010表示作為時間函數的回饋信號5754(例如VFB ),波形2020表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組5712),波形2030表示作為時間函數的電流感測信號1752(例如Vcs )。另外,波形2040表示作為時間函數的採樣控制信號1761,波形2050表示作為時間函數的驅動信號1759,波形2060表示作為時間函數的電壓信號1763(例如Vs1 ),波形2070表示作為時間函數的電壓信號1765(例如Vs2 )。此外,波形2080表示作為時間函數的信號1783(例如VC ),波形2092表示作為時間函數的斜坡信號1793。
例如,波形2010、2020、2030、2040、2050、2060、2070和2092分別與波形1810、1820、1830、1840、1850、1860、1870和1892相同。在另一示例中,電容器1990具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號1783(例如,對應於波形2080的VC )具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器1782。
圖21是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2100包括初級繞組6110、次級繞組6112、輔助繞組6114、開關6120、感測電阻器6130、輸出線纜的等效電阻器6140、電阻器6150和6152、以及整流二極體6160。另外,系統2100還包括比較器2142、退磁檢測元件2144、前緣遮沒元件2150、觸發器元件2154、時鐘產生器2156、以及驅動器元件2158。此外,系統2100還包括採樣保持元件2162和2164、電壓-電流變換器2160、2166和2168、開關2180、低通濾波器2182、電容器2190、乘法器元件2196、以及電阻器2192和2194。
例如,初級繞組6110、次級繞組6112、輔助繞組6114、開關6120、感測電阻器6130、等效電阻器6140、電阻器6150和6152以及整流二極體6160分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器2142、退磁檢測元件2144、前緣遮沒元件2150、觸發器元件2154、時鐘產生器2156、驅動器元件2158、採樣保持元件2162和2164、電壓-電流變換器2160、2166和2168、開關2180、低通濾波器2182、電容器2190以及乘法器元件2196位於晶片2110上。在又一示例中,晶片2110包括端子2112、2114、2116和2118。
如圖21所示,根據一實施例,採樣保持元件2162接收至少驅動信號2159和控制信號2161。例如,對於每個開關週期,控制信號2161包括具有在開關6120的導通時間開始時(例如,在驅動信號2159的上升沿處)的上升沿的脈衝。在另一示例中,在脈衝期間,電流感測信號2152(例如Vcs )被採樣和保持為電壓信號2163(例如Vs1 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號2163保持恆定(例如,等於Vcs_0 ),直到控制信號2161的下一脈衝。在一個實施例中,控制信號2161的脈衝很窄,使得在開關6120的導通時間開始時Vcs_0 近似等於並從而表示電流感測信號2152。
根據另一實施例,採樣保持元件2164接收至少驅動信號2159,其對於每個開關週期包括具有與開關6120的導通時間(例如TON )相對應的寬度的脈衝。例如,在驅動信號2159的脈衝期間,電流感測信號2152(例如Vcs )被採樣和保持為電壓信號2165(例如Vs2 )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號2165保持恆定(例如,等於Vcs_p ),直到驅動信號2159的下一脈衝。
如圖21所示,根據一實施例,電壓信號2163和2165被電壓-電流變換器2166和2168接收,電壓-電流變換器2166和2168作為回應分別產生電流信號2167和2169。例如,電流信號2167由Is1 表示,電流信號2169由Is2 表示。在另一示例中,電流信號2167和2169的總和形成了電流槽2181(例如Isink ),其用於對電容器2190放電(如果開關2180閉合)。
根據另一實施例,開關2180由Demag 信號2145控制,Demag 信號2145由退磁檢測元件2144產生。例如,如果Demag 信號2145為邏輯高位準,則開關2180閉合。在另一示例中,開關2180在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽2181在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器2190放電。根據又一實施例,電壓-電流變換器2160接收預定的電壓信號2191(例如Vref ),並且作為回應產生充電電流2161(例如Iref )。例如,充電電流2161在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器2190充電。
根據又一實施例,信號2183(例如VC )由對電容器2190的充電電流2161(例如Iref )和放電電流2181(例如Isink )產生。例如,信號2183(例如VC)在退磁時段期間(例如,在TDemag期間)以-(I sin k -I ref )/C的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts的其餘時間期間)以I ref /C 的斜率隨時間增大。負斜率表示信號2183隨時間在大小上減小,並且C表示電容器2190的電容。在另一示例中,在多個開關週期上(例如,在信號2193的一個週期上),在充電階段期間信號2183的幅度改變和在放電階段期間信號2183的幅度改變是相同的,以在CC模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖21所示,根據一個實施例,電容器2190向低通濾波器2182輸出信號2183(例如VC )。例如,信號2183被低通濾波器2182處理並且變為信號2187(例如VR )。在另一示例中,信號2187基本上與信號2183(例如VC )的預期DC信號(例如VE )相同,以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器2182還用作信號2183的緩衝器。
在另一示例中,電阻器2192接收輸入的經整流信號2193,並且與電阻器2194一起產生信號2195。例如,信號2195通過端子2118被乘法器元件2196接收。在另一示例中,乘法器元件2196還接收信號2187(例如VR )並且至少基於與信號2195和2187相關聯的資訊產生控制信號2197。
根據一個實施例,作為回應,比較器2142產生比較信號2143,比較信號2143被觸發器元件2154接收。例如,觸發器元件2154還從時鐘產生器2156接收時鐘信號2155並且產生調變信號2157。在另一示例中,調變信號2157被驅動器元件2158接收,驅動器元件2158作為回應向開關6120以及採樣保持元件2162和2164輸出驅動信號2159。
根據某些實施例,信號2187(例如VR )被與信號2195相乘以產生控制信號2197,如下所示:
其中Vctrl 表示控制信號2197的大小,VR 表示信號2187的大小,Vmult 表示信號2195的大小。另外,δ表示與乘法器元件2196有關的常數,並且R3 和R4 分別表示電阻器2192和2194的電阻值。此外,VAC 表示輸入AC信號2199的大小,並且ω表示輸入AC信號2199的角頻率。
根據某些實施例,控制信號2197被與電流感測信號2152相比較。例如,如果電流感測信號2152在大小上達到或者超過控制信號2197,則開關6120關斷。在另一示例中,信號2187(例如VR )在輸入AC信號2199的一個或多個AC週期期間基本上恆定;因而流經初級繞組6110的初級電流的平均大小的包絡為
其中I pri_p (t )表示流經初級繞組6110的初級電流的峰值大小的包絡,I pri_0 (t )表示在開關6120的導通時間開始時初級電流的大小的包絡。
例如,對於固定開關頻率,在DCM中,流經初級繞組6110的初級電流的平均大小的包絡遵循輸入之經整流信號2193的包絡,如下所示:
其中(t )表示流經初級繞組6110的初級電流的平均大小的包絡,並且f表示開關頻率。在一實施例中,對於DCM,電源變換系統2100在CC模式中具有功率因數1。例如,通過電源變換系統2100同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
在另一示例中,在CCM中,流經初級繞組6110的初級電流的平均大小的包絡為
其中(t )表示流經初級繞組6110的初級電流的平均大小的包絡,I pri_0 (t )表示開關頻率在開關6120的導通時間開始時初級電流的大小的包絡。另外,f表示開關頻率。在一實施例中,對於CCM工作模式,在開關6120的導通時間開始時初級電流的大小遠小於初級電流的峰值大小,並且在開關6120的導通時間開始時初級電流的大小的包絡遵循輸入之經整流信號2199的包絡。在另一實施例中,對於CCM工作模式,電源變換系統2100在CC模式中具有等於或大於0.9的功率因數。例如,通過電源變換系統2100同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖21僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器2182還用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件2150被移除,並且信號2152從端子2114直接接收。在又一示例中,對於DCM工作模式,Vcs_0 等於0,因此如果電源變換系統2100不需要工作在用於CC的CCM模式中,則採樣保持元件2162和電壓-電流變換器2166被移除。在又一示例中,電容器2190被移出晶片2110,並且低通濾波器2182從電源變換系統2100被移除,從而使得信號2183被乘法器元件2196直接接收,如圖22所示。
圖22是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2200包括初級繞組6110、次級繞組6112、輔助繞組6114、開關6120、感測電阻器6130、輸出線纜的等效電阻器6140、電阻器6150和6152、以及整流二極體6160。另外,系統2200還包括比較器2142、退磁檢測元件2144、前緣遮沒元件2150、觸發器元件2154、時鐘產生器2156、以及驅動器元件2158。此外,系統2200還包括採樣保持元件2162和2164、電壓-電流變換器2160、2166和2168、開關2180、乘法器元件2196、電阻器2192和2194、以及電容器2290。
例如,比較器2142、退磁檢測元件2144、前緣遮沒元件2150、觸發器元件2154、時鐘產生器2156、驅動器元件2158、採樣保持元件2162和2164、電壓-電流變換器2160、2166和2168、開關2180以及乘法器元件2196位於晶片2210上,並且電容器2290位於晶片2210外部。在另一示例中,晶片2210包括端子2112、2114、2116和2118以及端子2219。在另一示例中,電容器2290具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號2183(例如VC )具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器2182。
圖23是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2300包括初級繞組6310、次級繞組6312、輔助繞組6314、開關6320、感測電阻器6330、輸出線纜的等效電阻器6340、電阻器6350和6352、以及整流二極體6360。另外,系統2300還包括比較器2342、退磁檢測元件2344、前緣遮沒元件2350、觸發器元件2354、脈衝信號產生器2356、以及驅動器元件2358。此外,系統2300還包括電壓-電流變換器2360和2366、開關2380、低通濾波器2382、電容器2390、乘法器元件2396、以及電阻器2392和2394。
例如,初級繞組6310、次級繞組6312、輔助繞組6314、開關6320、感測電阻器6330、等效電阻器6340、電阻器6350和6352以及整流二極體6360分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器2342、退磁檢測元件2344、前緣遮沒元件2350、觸發器元件2354、脈衝信號產生器2356、驅動器元件2358、電壓-電流變換器2360和2366、開關2380、低通濾波器2382、電容器2390以及乘法器元件2396位於晶片2310上。在又一示例中,晶片2310包括端子2312、2314、2316和2318。
如圖23所示,根據一個實施例,比較器2342接收控制信號2397(例如Vctr1 )和電流感測信號2352(例如Vcs )。例如,作為回應,比較器2342產生比較信號2343,比較信號2343被觸發器元件2354接收。在另一示例中,觸發器元件2354還從脈衝信號產生器2356接收脈衝信號2355並且產生調變信號2357。在又一示例中,調變信號2357被驅動器元件2358接收,驅動器元件2358作為回應向開關6320輸出驅動信號2359。
根據另一實施例,如果電流感測信號2352(例如Vcs )變得在大小上等於或大於控制信號2397(例如Vctr1 ),則開關6320關斷。例如,在開關6320的導通時間結束時(例如,在Ton 的結束時),控制信號2397(例如Vctr1 )等於電流感測信號2352(例如Vcs )。在另一示例中,在Ton 的結束時,Vctr1 等於Vcs_p ,其中省略了晶片2310的內部傳播延遲。在又一示例中,
V cs_p =I pri_p ×R s  (方程式61)
其中Vcs_p表示電流感測信號2352的峰值大小,Ipri_p表示流經初級繞組6310的初級電流6322的峰值大小。另外,Rs表示感測電阻器6330的電阻。
如圖23所示,根據一實施例,控制信號2397(例如Vctr1 )還被電壓-電流變換器2366接收,電壓-電流變換器2366作為回應產生電流信號2381。例如,電流信號2381由Isink 表示並且用於對電容器2390放電(如果開關2380閉合)。根據另一實施例,開關2380由Demag 信號2345控制。例如,如果Demag 信號2345為邏輯高位準,則開關2380閉合。在另一示例中,開關2380在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽2381在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器2390放電。
根據又一實施例,Demag 信號2345由退磁檢測元件2344產生,該信號還被脈衝信號產生器2356接收。例如,回應於Demag 信號2345的脈衝,脈衝信號產生器2356產生脈衝信號2355的脈衝。在另一示例中,脈衝信號2355的不同脈衝對應於不同的開關週期。
在一個實施例中,電壓-電流變換器2360接收預定的電壓信號2391(例如Vref ),並且作為回應產生充電電流2361(例如Iref )。例如,充電電流2361在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器2390充電。
在另一實施例中,信號2383(例如Vc )由對電容器2390的充電電流2361(例如Iref )和放電電流2381(例如Isink )產生。
例如,信號2383(例如Vc )在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)以-(I sink -I ref )/C的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts的其餘時間期間)以I ref /C的斜率隨時間增大。負斜率表示信號2383隨時間在大小上減小,並且C表示電容器2390的電容。在另一示例中,在多個開關週期上(例如,在信號2393的一個週期上),在充電階段期間信號2383的幅度改變和在放電階段期間信號2383的幅度改變是相同的,以在QR工作模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖23所示,根據一個實施例,電容器2390向低通濾波器2382輸出信號2383(例如Vc )。例如,信號2383被低通濾波器2382處理並且變為經濾波的信號2387(例如VR )。在另一示例中,經濾波的信號2387基本上與信號2383(例如Vc )的預期DC信號(例如VE )相同以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器2382還用作信號2383的緩衝器。
在另一示例中,電阻器2392接收輸入的經整流信號2393,並且與電阻器2394一起產生信號2395。例如,信號2395通過端子2318被乘法器元件2396接收。在另一示例中,乘法器元件2396還接收信號2387(例如VR )並且至少基於與信號2395和2387相關聯的資訊產生控制信號2397。
根據某些實施例,信號2387(例如VR )被與信號2395相乘以產生控制信號2397,如下所示:
其中Vctrl 表示控制信號2397的大小,VR 表示信號2387的大小,Vmult 表示信號2395的大小。另外,δ表示與乘法器元件2396有關的常數,並且R3 和R4 分別表示電阻器2392和2394的電阻值。此外,VAC 表示輸入AC信號2399的大小,並且ω表示輸入AC信號2399的角頻率。
根據某些實施例,控制信號2397被與電流感測信號2352相比較。例如,如果電流感測信號2352在大小上達到或者超過控制信號2397,則開關6320關斷。在另一示例中,信號2387(例如VR )在輸入AC信號2399的一個或多個AC週期期間基本上恆定;因而流經初級繞組6310的初級電流的峰值大小的包絡為
其中I pri_p (t )表示流經初級繞組6310的初級電流的峰值大小的包絡。
根據某些實施例,在QR模式中,開關頻率由下式確定:
其中f表示電源變換系統2300的開關頻率。另外,TDemag表示退磁處理的持續時間(或稱退磁時段)(或稱退磁時段),Ton表示開關6320的導通時間。此外,Ipri_p表示流經初級繞組6310的初級電流的峰值大小,Vo表示電源變換系統2300的輸出電壓。另外,N表示初級繞組6310和次級繞組6312之間的匝數比,Lp表示初級繞組6310的電感。
例如,無論輸入的經整流信號2393(例如Vin )如何,開關6320的導通時間都是恆定的。在另一示例中,在QR模式中,流經初級繞組6310的初級電流的平均大小的包絡如下所示:
因而
其中(t )表示流經初級繞組6310的初級電流的平均大小的包絡。
圖24是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統2300的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖24所示,波形2410表示流經初級繞組6310的初級電流的平均大小的包絡,波形2420表示流經初級繞組6310的初級電流的峰值大小的包絡。另外,波形2430表示流經次級繞組6312的次級電流的峰值大小的包絡。此外,波形2440表示作為時間函數的驅動信號2359。例如,包絡2410並不完全遵循輸入的經整流信號2393,但是仍可以獲得高功率因數。在另一示例中,對於QR工作模式,電源變換系統2300具有等於或大於0.9的功率因數。在又一示例中,通過電源變換系統2300同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖23和圖24僅僅是示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器2382也用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件2350被移除,並且信號2352從端子2314直接接收。在又一示例中,電容器2390被移出晶片2310,並且低通濾波器2382從電源變換系統2300被移除,從而使得信號2383被乘法器元件2396直接接收,如圖25所示。
圖25是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2500包括初級繞組6310、次級繞組6312、輔助繞組6314、開關6320、感測電阻器6330、輸出線纜的等效電阻器6340、電阻器6350和6352、以及整流二極體6360。另外,系統2500還包括比較器2342、退磁檢測元件2344、前緣遮沒元件2350、觸發器元件2354、脈衝信號產生器2356、以及驅動器元件2358。此外,系統2500還包括電壓-電流變換器2360和2366、開關2380、乘法器元件2396、電阻器2392和2394、以及電容器2590。
例如,比較器2342、退磁檢測元件2344、前緣遮沒元件2350、觸發器元件2354、脈衝信號產生器2356、驅動器元件2358、電壓-電流變換器2360和2366、開關2380、乘法器元件2396以及電阻器2392和2394位於晶片2510上,並且電容器2590位於晶片2510外部。在另一示例中,晶片2510包括端子2312、2314、2316和2318以及端子2519。在另一示例中,電容器2590具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號2383(例如VC)具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器2382。
圖26是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2600包括初級繞組6610、次級繞組6612、輔助繞組6614、開關6620、感測電阻器6630、輸出線纜的等效電阻器6640、電阻器6650和6652、以及整流二極體6660。另外,系統2600還包括比較器2642、退磁檢測元件2644、前緣遮沒元件2650、觸發器元件2654、脈衝信號產生器2656、以及驅動器元件2658。此外,系統2600還包括採樣保持元件2662、電壓-電流變換器2660和2666、開關2680、低通濾波器2682、電容器2690、乘法器元件2696、以及電阻器2692和2694。
例如,初級繞組6610、次級繞組6612、輔助繞組6614、開關6620、感測電阻器6630、等效電阻器6640、電阻器6650和6652以及整流二極體6660分別與初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、開關320、感測電阻器330、等效電阻器340、電阻器350和352以及整流二極體360相同。在另一示例中,比較器2642、退磁檢測元件2644、前緣遮沒元件2650、觸發器元件2654、脈衝信號產生器2656、驅動器元件2658、採樣保持元件2662、電壓-電流變換器2660和2666、開關2680、低通濾波器2682、電容器2690、乘法器元件2696以及電阻器2692和2694位於晶片2610上。在又一示例中,晶片2610包括端子2612、2614、2616和2618。
圖27是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統2600的信號波形簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。
如圖27所示,波形2710表示作為時間函數的回饋信號6654(例如VFB),波形2720表示作為時間函數的次級電流(流經次級繞組6612),波形2730表示作為時間函數的電流感測信號2652(例如Vcs)。另外,波形2750表示作為時間函數的驅動信號2659,波形2780表示作為時間函數的信號2683(例如VC)。此外,波形2790表示作為時間函數的信號2663(例如VS),波形2794表示作為時間函數的信號2687(例如VR)。
如圖26和圖27所示,根據一實施例,比較器2642接收控制信號2697(例如Vctrl)和電流感測信號2652(例如,對應於波形2730的Vcs)。例如,作為回應,比較器2642產生比較信號2643,比較信號2643被觸發器元件2654接收。在另一示例中,觸發器元件2654還從脈衝信號產生器2656接收脈衝信號2655並且產生調變信號2657。在又一示例中,調變信號2657被驅動器元件2658接收,驅動器元件2658作為回應向開關6620和採樣保持元件2662輸出驅動信號2659。
根據另一實施例,採樣保持元件2662接收至少驅動信號2659(對應於波形2750),對於每個開關週期,該驅動信號2659包括具有與開關6620的導通時間(例如TON )相對應的寬度的脈衝。例如,在驅動信號2659的脈衝期間,電流感測信號2652(例如,對應於波形2730的Vcs )被採樣和保持為電壓信號2663(例如,對應於波形2790的Vs )。在另一示例中,在脈衝的下降沿之後,電壓信號2663保持恆定(例如,等於Vcs_p ),直到驅動信號2659的下一脈衝。
如圖26所示,根據一實施例,電壓信號2663被電壓-電流變換器2666接收,電壓-電流變換器2666作為回應產生電流信號2681。例如,電流信號2681由Isink 表示並且用於對電容器2690放電(如果開關2680閉合)。根據又一實施例,開關2680由Demag 信號2645控制。例如,如果Demag 信號2645為邏輯高位準,則開關2680閉合。在另一示例中,開關2680在退磁時段期間閉合並且在開關週期的其餘時間期間斷開。在又一示例中,電流槽2681在退磁時段期間(例如,在TDemag 期間)對電容器2690放電。
根據又一實施例,Demag 信號2645由退磁檢測元件2644產生,該信號還被脈衝信號產生器2656接收。例如,回應於Demag 信號2645的脈衝,脈衝信號產生器2656產生脈衝信號2655的脈衝。在另一示例中,脈衝信號2655的不同脈衝對應於不同的開關週期。
在一實施例中,電壓-電流變換器2660接收預定的電壓信號2691(例如Vref ),並且作為回應產生充電電流2661(例如Iref )。例如,充電電流2661在開關週期期間(例如,在Ts 期間)對電容器2690充電。
在另一實施例中,信號2683(例如,對應於波形2780的VC )由對電容器2690的充電電流2661(例如Iref )和放電電流2681(例如Isink )產生。例如,信號2683(例如,對應於波形2780的VC )在退磁時段期間(例如,在TDemag期間)以-(I sink -I ref )/C 的斜率隨時間減小,並且在開關週期的其餘時間期間(例如,在Ts的其餘時間期間)以I ref /C 的斜率隨時間增大。負斜率表示信號2683隨時間在大小上減小,並且C表示電容器2690的電容。在另一示例中,在多個開關週期上(例如,在信號2693的一個週期上),在充電階段期間信號2683的幅度改變和在放電階段期間信號2683的幅度改變是相同的,以在QR工作模式中保持輸出電流為恆定水準。
如圖26所示,根據一實施例,電容器2690向低通濾波器2682輸出信號2683(例如,對應於波形2780的VC )。例如,信號2683被低通濾波器2682處理並且變為經濾波的信號2687(例如VR )。在另一示例中,經濾波的信號2687基本上與信號2683(例如VC )的預期DC信號(例如VE )相同以獲得恆定輸出電流。在又一示例中,低通濾波器2682還用作信號2683的緩衝器。
在另一實施例中,電阻器2692接收輸入的經整流信號2693,並且與電阻器2694一起產生信號2695。例如,信號2695通過端子2618被乘法器元件2696接收。在另一示例中,乘法器元件2696還接收信號2687(例如VR )並且至少基於與信號2695和2687相關聯的資訊產生控制信號2697。
根據某些實施例,電源變換系統2600與電源變換系統2300和2500相比明顯地減少了控制器的內部傳播延遲對輸出電流的調整精度的控制。根據某些實施例,對於QR模式,電源變換系統2600具有等於或大於0.9的功率因數。例如,通過電源變換系統2600同時獲得了高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
如上所述並且這裡進一步強調的,圖26和圖27僅僅是示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。例如,低通濾波器2682還用作緩衝器。在另一示例中,前緣遮沒元件2650被移除,並且信號2652從端子2614直接接收。在又一示例中,電容器2690被移出晶片2610,並且低通濾波器2682從電源變換系統2600被移除,從而使得信號2683被乘法器元件2696直接接收,如圖28所示。
圖28是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。該圖僅僅是一個示例,其不應當不適當地限制其申請專利範圍的範圍。該領域具有通常知識者將認識到許多變化、替換和修改。電源變換系統2800包括初級繞組6610、次級繞組6612、輔助繞組6614、開關6620、感測電阻器6630、輸出線纜的等效電阻器6640、電阻器6650和6652、以及整流二極體6660。另外,系統2800還包括比較器2642、退磁檢測元件2644、前緣遮沒元件2650、觸發器元件2654、脈衝信號產生器2656、以及驅動器元件2658。此外,系統2800還包括採樣保持元件2662、電壓-電流變換器2660和2666、開關2680、乘法器元件2696、電阻器2692和2694、以及電容器2890。
例如,比較器2642、退磁檢測元件2644、前緣遮沒元件2650、觸發器元件2654、脈衝信號產生器2656、驅動器元件2658、採樣保持元件2662、電壓-電流變換器2660和2666、開關2680、乘法器元件2696以及電阻器2692和2694位於晶片2810上,並且電容器2890位於晶片2810外部。在另一示例中,晶片2810包括端子2612、2614、2616和2618以及端子2819。在另一示例中,電容器2890具有一電容值,該電容值足夠大從而使得信號2683(例如VC )具有很小的波動(例如脈動),並且不需要專用的低通濾波器2682。
根據另一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖6所實現的系統)包括第一信號處理元件(例如,元件620),第一信號處理元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號652)並產生第一信號(例如,信號621)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二信號處理元件(例如,元件622)、積分器元件(例如,元件630和640)和比較器(例如,元件642),第二信號處理元件被配置以產生第二信號(例如,信號623),積分器元件被配置以接收第一信號和第二信號並產生第三信號(例如,信號631),比較器被配置以處理與第三信號和經感測信號相關聯的資訊並至少基於與第三信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號643)。此外,該系統包括信號產生器(例如,元件654)和功率開關管驅動器(例如,元件658),信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號657),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向一開關輸出驅動信號(例如,信號659)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag )。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一信號(例如,信號621)表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段(例如,TDemag ),並且第二信號表示預定電流大小乘以開關週期(例如,Ts )。第一電流大小表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流大小表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。積分器元件(例如,元件630和640)還被配置為針對多個開關週期逐個週期地積分第一信號和第二信號之間的差異,並且第三信號表示經逐週期積分的差異。經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值(例如,如方程式24和/或方程式27所示的)。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖6實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號652)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一信號(例如,信號621);以及產生第二信號(例如,信號623)。此外,該方法包括:接收第一信號和第二信號;處理與第一信號和第二信號相關聯的資訊;至少基於與第一信號和第二信號相關聯的資訊來產生第三信號(例如,信號631);處理與第三信號和經感測信號相關聯的資訊;以及至少基於與第三信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號643)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號657);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號659),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag )。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一信號(例如,信號621)表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段(例如,TDemag ),並且第二信號表示預定電流大小乘以開關週期(例如,Ts )。第一電流大小表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流大小表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。用於處理與第一信號和第二信號相關聯的資訊的處理包括針對多個開關週期積分第一信號和第二信號之間的逐週期差異,並且第三信號表示經逐週期積分的差異。經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值(例如,如方程式24和/或方程式27所示的)。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖7和/或圖9實現的系統)包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件762和766),第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號752)並產生第一電流信號(例如,Is1 )。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件764和768)、電流信號產生器(例如,元件760)和電容器(例如,元件790和/或元件990),第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號752)並產生第二電流信號(例如,Is2 ),電流信號產生器被配置以產生第三電流信號(例如,信號761),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件760),並通過一開關(例如,元件780)耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號783)。此外,該系統包括比較器(例如,元件742),比較器被配置以處理與電壓信號(例如,信號783)和經感測信號(例如,信號752)相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號743)。另外,該系統包括調變信號產生器(例如,元件754)和功率開關管驅動器(例如,元件758),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號757),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號759)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,第三電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電,並且第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖7和/或圖9實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號752)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,Is1 )和第二電流信號(例如,Is2 );產生第三電流信號(例如,信號761);以及處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊。此外,該方法包括:至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號(例如,信號783);處理與電壓信號(例如,信號783)和經感測信號(例如,信號752)相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號743)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號757);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號759),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖11和/或圖13實現的系統)包括電壓-電流變換元件(例如,元件1166)、電流信號產生器(例如,元件1160)和電容器(例如,元件1190和/或元件1390),電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號(例如,信號1181),電流信號產生器被配置以產生第二電流信號(例如,信號1161),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件1160),並通過一開關(例如,元件1180)耦合到電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號1183)。另外,該系統包括比較器(例如,元件1142),比較器被配置以處理與電壓信號(例如,信號1183)和經感測信號(例如,信號1152)相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1143)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。此外,該系統包括調變信號產生器(例如,元件1154)和功率開關管驅動器(例如,元件1158),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號1157),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號1159)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。電壓-電流變換元件(例如,元件1166)還被配置以處理與電壓信號(例如,信號1183)相關聯的資訊並至少基於與電壓信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號1181)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,並且一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,第二電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電,並且第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖11和/或圖13實現的方法)包括:產生第一電流信號(例如,信號1181)和第二電流信號(例如,信號1161);處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號(例如,信號1183);以及處理與電壓信號(例如,信號1183)和經感測信號(例如,信號1152)相關聯的資訊。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1143);接收至少比較信號;以及至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號1157)。此外,該方法包括:接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號1159),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。用於產生第一電流信號(例如,信號1181)和第二電流信號(例如,信號1161)的處理包括處理與電壓信號(例如,信號1183)相關聯的資訊並至少基於與電壓信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號1181)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號對電容器放電或充電;以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖15實現的系統)包括採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件1562和1566),採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號1552)並產生第一電流信號(例如,信號1581)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括電流信號產生器(例如,元件1560)和電容器(例如,元件1590),電流信號產生器被配置以產生第二電流信號(例如,信號1561),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件1560),並通過一開關(例如,元件1580)耦合到採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號1583)。此外,該系統包括比較器(例如,元件1542),比較器被配置以處理與電壓信號(例如,信號1583)和經感測信號(例如,信號1552)相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1543)。另外,該系統包括調變信號產生器(例如,元件1554)和功率開關管驅動器(例如,元件1558),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號1557),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號1559)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖15實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號1552)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號1581);以及產生第二電流信號(例如,信號1561)。此外,該方法包括:處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號(例如,信號1583);處理與電壓信號(例如,信號1583)和經感測信號(例如,信號1552)相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1543)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號1557);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號1559),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,一個或多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,並且在開關週期(例如,Ts )期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖17和/或圖19實現的系統)包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件1762和1766),第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號1752)並產生第一電流信號(例如,Is1 )。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件1764和1768)、電流信號產生器(例如,元件1760)和電容器(例如,元件1790和/或元件1990),第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號1752)並產生第二電流信號(例如,Is2 ),電流信號產生器被配置以產生第三電流信號(例如,信號1761),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件1760),並通過一開關(例如,元件1780)耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號1783)。此外,該系統包括比較器(例如,元件1742)、調變信號產生器(例如,元件1754)和功率開關管驅動器(例如,元件1758),比較器被配置以處理與電壓信號(例如,信號1783)和斜坡信號(例如,信號1793)相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1743),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號1757,功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號1759),開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,並且第三電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖17和/或圖19實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號1752)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,Is1 )和第二電流信號(例如,Is2 );以及產生第三電流信號(例如,信號1761)。此外,該方法包括:處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號(例如,信號1783);處理與電壓信號(例如,信號1783)和斜坡信號(例如,信號1793)相關聯的資訊;以及至少基於與電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號1743)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號1757);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號1759),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖21和/或圖22實現的系統)包括第一採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件2162和2166),第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號2152)並產生第一電流信號(例如,Is1 )。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括第二採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件2164和2168)、電流信號產生器(例如,元件2160)和電容器(例如,元件2190和/或元件2290),第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號2152)並產生第二電流信號(例如,Is2 ),電流信號產生器被配置以產生第三電流信號(例如,信號2161),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件2160),並通過一開關(例如,元件2180)耦合到第一採樣保持和電壓-電流變換元件與第二採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號2183)。此外,該系統包括乘法器元件(例如,元件2196),乘法器元件被配置為處理與電壓信號(例如,信號2183)和輸入信號(例如,信號2193)相關聯的資訊,並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2197)。輸入信號與初級繞組有關。另外,該系統包括比較器(例如,元件2142)、調變信號產生器(例如,元件2154)和功率開關管驅動器(例如,元件2158),比較器被配置以接收乘法器輸出信號(例如,信號2197)和經感測信號(例如,信號2152),並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2143),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號2157),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號2159)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號和第二電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,並且第三電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖21和/或圖22實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號2152)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,Is1 )和第二電流信號(例如,Is2 );產生第三電流信號(例如,信號2161);以及處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊。此外,該方法包括:至少基於與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號(例如,信號2183);以及處理與電壓信號(例如,信號2183)和輸入信號(例如,信號2193)相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2197);接收乘法器輸出信號和經感測信號(例如,信號2152);以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2143)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號2157);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號2159),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,並且多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag )。第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )開始時的初級電流,並且第二電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號、第二電流信號和第三電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號和第二電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第三電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第三電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號和第二電流信號的總和乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖23和/或圖25實現的系統)包括電壓-電流變換元件(例如,元件2366)、電流信號產生器(例如,元件2360)和電容器(例如,元件2390和/或元件2590),電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號(例如,信號2381),電流信號產生器被配置以產生第二電流信號(例如,信號2361),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件2360),並通過一開關(例如,元件2380)耦合到電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號2383)。另外,該系統包括乘法器元件(例如,元件2396),乘法器元件被配置為處理與電壓信號(例如,信號2383)和輸入信號(例如,信號2393)相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2397)。輸入信號與初級繞組有關。此外,該系統包括比較器(例如,元件2342)、調變信號產生器(例如,元件2354)和功率開關管驅動器(例如,元件2358),比較器被配置以接收乘法器輸出信號(例如,信號2397)和經感測信號(例如,信號2352)並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2343),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號2357),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號2359)。開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。電壓-電流變換元件(例如,元件2366)還被配置以處理與乘法器輸出信號(例如,信號2397)相關聯的資訊並至少基於與乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號2381)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段(例如,TDemab )期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖23和/或圖25實現的方法)包括:產生第一電流信號(例如,信號2381)和第二電流信號(例如,信號2361);處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號(例如,信號2383);以及處理與電壓信號(例如,信號2383)和輸入信號(例如,信號2393)相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。另外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2397);接收乘法器輸出信號和經感測信號(例如,信號2352);以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2343)。此外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號2357);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號2359),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。用於產生第一電流信號(例如,信號2381)和第二電流信號(例如,信號2361)的處理包括處理與乘法器輸出信號(例如,信號2397)相關聯的資訊並至少基於與乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號2381)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的系統(例如,根據圖26和/或圖28實現的系統)包括採樣保持和電壓-電流變換元件(例如,元件2662和2666),採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號(例如,信號2652)並產生第一電流信號(例如,信號2681)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該系統包括電流信號產生器(例如,元件2660)和電容器(例如,元件2690和/或元件2890),電流信號產生器被配置以產生第二電流信號(例如,信號2661),電容器耦合到電流信號產生器(例如,元件2660),並通過一開關(例如,元件2680)耦合到採樣保持和電壓-電流變換元件。電容器被配置以產生電壓信號(例如,信號2683)。此外,該系統包括乘法器元件(例如,元件2696),乘法器元件被配置以處理與電壓信號(例如,信號2683)和輸入信號(例如,信號2693)相關聯的資訊並至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2697)。輸入信號與初級繞組有關。另外,該系統包括比較器(例如,元件2642)、調變信號產生器(例如,元件2654)和功率開關管驅動器(例如,元件2658),比較器被配置以接收乘法器輸出信號(例如,信號2697)和經感測信號(例如,信號2652)並至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2643),調變信號產生器被配置以接收至少比較信號並產生調變信號(例如,信號2657),功率開關管驅動器被配置以接收調變信號並向開關輸出驅動信號(例如,信號2659),開關被配置以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括開關的導通時間段(例如,Ton )和退磁處理的退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,第一電流信號僅在退磁時段(例如,TDemag )期間對電容器放電或充電,並且第二電流信號在開關週期(例如,Ts )期間對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
根據又一實施例,一種用於調整電源變換器的方法(例如,根據圖26和/或圖28實現的方法)包括接收至少經感測信號(例如,信號2652)。經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組。另外,該方法包括:處理與經感測信號相關聯的資訊;至少基於與經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號(例如,信號2681);產生第二電流信號(例如,信號2661);處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號(例如,信號2683);以及處理與電壓信號(例如,信號2683)和輸入信號(例如,信號2693)相關聯的資訊。輸入信號與初級繞組有關。此外,該方法包括:至少基於與電壓信號和輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號(例如,信號2697);接收乘法器輸出信號(例如,信號2697)和經感測信號(例如,信號2652);以及至少基於與乘法器輸出信號和經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號(例如,信號2643)。另外,該方法包括:接收至少比較信號;至少基於與比較信號相關聯的資訊來產生調變信號(例如,信號2657);接收調變信號;以及至少基於與調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號(例如,信號2659),以控制流經初級繞組的電流(或稱初級電流)。驅動信號至少與多個開關週期相關聯,多個開關週期中的每一個(例如,Ts )至少包括導通時間段(例如,Ton )和退磁時段(例如,TDemag ),並且第一電流信號表示在導通時間段(例如,Ton )結束時的初級電流。對於多個開關週期中的每一個,用於處理與第一電流信號和第二電流信號相關聯的資訊的處理包括僅在退磁時段(例如,TDemag )期間利用第一電流信號對電容器放電或充電,以及在開關週期(例如,Ts )期間利用第二電流信號對電容器充電或放電。在多個開關週期上累加地,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )。即在多個開關週期,第二電流信號乘以開關週期(例如,Ts )的累加在大小上等於第一電流信號乘以退磁時段(例如,TDemag )的累加。
例如,本發明的各種實施例中的某些或全部元件各自單獨地並且/或者與至少另一個元件相組合地是利用一個或多個軟體元件、一個或多個硬體元件和/或一個或多個軟體和硬體元件的組合來實現的。在另一示例中,本發明的各種實施例中的某些或全部元件各自單獨地並且/或者與至少另一個元件相組合地是在一個或多個電路(例如一個或多個類比電路和/或一個或多個數位電路)中實現的。在又一示例中,本發明的各種實施例和/或示例可以組合。在又一示例中,本發明的各種實施例和/或示例被組合,以使得電源變換系統可以在某些條件下(例如,在不同輸入電壓下)在各種工作模式中(例如,在DCM模式、CCM模式和QR模式的全部中)提供定流控制。
本發明具有寬泛的應用範圍。本發明的某些實施例可用於驅動一個或多個發光二極體(LED燈),同時實現高功率因數和對恆定輸出電流的精確控制。
雖然已描述了本發明的具體實施例,然而,本領域技術人員將明白,存在與所描述的實施例等同的其它實施例。因此,將明白,本發明不侷限於具體示出的實施例,而是僅由申請專利範圍的範圍來限定。
100...電源變換系統
110...初級繞組
112...次級繞組
114...輔助繞組
120...功率開關管
130...電流感測電阻器
140...輸出線纜的等效電阻器
150、152...電阻器
154...節點
160...整流二極體
300...電源變換系統
310...初級繞組
312...次級繞組
314...輔助繞組
320...功率開關管/開關
330...感測電阻器
340...等效電阻器
350、352...電阻器
354...回饋電壓
360...整流二極體
370...控制器
372...端子
510...初級繞組
512...次級繞組
514...輔助繞組
520...開關
522...電流
530...感測電阻器
540...等效電阻器
550...電阻器
552...電阻器
554...回饋信號
560...整流二極體
600...電源變換系統
610...晶片
612...端子
614...端子
616...端子
620...逐週期處理元件
621...信號
622...逐週期處理元件
623...信號
630...電容器
631...信號
632...信號調節元件
640...跨導放大器
642...比較器
643...比較信號
644...退磁檢測元件
645...Demag 信號
650...前緣遮沒元件
652...電流感測信號
654...觸發器元件
655...時鐘信號
656...時鐘產生器
657...調變信號
658...功率開關管驅動器元件
659...驅動信號
700...電源變換系統
710...晶片
712、714、716...端子
742...比較器
743...比較信號
744...退磁檢測元件
745...Demag 信號
750...前緣遮沒元件
752...電流感測信號
754...觸發器元件
755...時鐘信號
756...時鐘產生器
757...調變信號
758...驅動器元件
759...驅動信號
760...電壓-電流變換器
761...控制信號/充電電流
762...採樣保持元件
763...電壓信號
764...採樣保持元件
765...電壓信號
766...電壓-電流變換器
767...電流信號
768...電壓-電流變換器
769...電流信號
780...開關
781...電流槽/放電電流
782...低通濾波器
783...信號
784...斜率補償元件
785...信號
786、788...電阻器
787...信號
790...電容器
791...電壓信號
810、820、830、840、850、860、870、880、890...波形
900...電源變換系統
910...晶片
918...端子
990...電容器
1010、1020、1030、1040、1050、1060、1070、1080...波形
1100...電源變換系統
1110...晶片
1112、1114、1116...端子
1142...比較器
1143...比較信號
1144...退磁檢測元件
1145...Demag 信號
1150...前緣遮沒元件
1152...電流感測信號
1154...觸發器元件
1155...脈衝信號
1156...脈衝信號產生器
1157...調變信號
1158...驅動器元件
1159...驅動信號
1160...電壓-電流變換器
1161...充電電流
1166...電壓-電流變換器
1180...開關
1181...電流信號/電流槽
1182...低通濾波器
1183、1185...信號
1186...電阻器
1187...信號
1188...電阻器
1190...電容器
1191...電壓信號
1210、1220、1230、1250、1260、1280、1290...波形
1300...電源變換系統
1310...晶片
1318...端子
1390...電容器
1410、1420、1430、1450、1460、1480...波形
1500...電源變換系統
1510...晶片
1512、1514、1516、1518...端子
1542...比較器
1543...信號
1544...退磁檢測元件
1545...信號
1550...前緣遮沒元件
1552...電流感測信號
1554...觸發器元件
1555...脈衝信號
1556...脈衝信號產生器
1557...調變信號
1558...驅動器元件
1559...驅動信號
1560...電壓-電流變換器
1561...充電電流
1562...採樣保持元件
1563...電壓信號
1566...電壓-電流變換器
1580...開關
1581...電流信號/電流槽
1583...信號
1590...電容器
1591...電壓信號
1610、1620、1630、1650、1660、1680、1690...波形
1700...電源變換系統
1710...晶片
1712、1714、1716...端子
1742...比較器
1743...比較信號
1744...退磁檢測元件
1745...Demag 信號
1750...前緣遮沒元件
1752...電流感測信號
1754...觸發器元件
1755...時鐘信號
1756...時鐘產生器
1757...調變信號
1758...驅動器元件
1759...驅動信號
1760...電壓-電流變換器
1761...控制信號/充電電流
1762...採樣保持元件
1763...電壓信號
1764...採樣保持元件
1765...電壓信號
1766...電壓-電流變換器
1767...電流信號
1768...電壓-電流變換器
1769...電流信號
1780...開關
1781...電流槽/放電電流
1782...低通濾波器
1783...信號
1787...信號
1790...電容器
1791...電壓信號
1792...斜坡信號產生器
1793...斜坡信號
1795...信號
1797...整流信號
1810、1820、1830、1840、1850、1860、1870、1880、189、1892...波形
1900...電源變換系統
1910...晶片
1918...端子
1990...電容器
2010、2020、2030、2040、2050、2060、2070、2080、2092...波形
2100...電源變換系統
2110...晶片
2112、2114、2116、2118...端子
2142...比較器
2143...比較信號
2144...退磁檢測元件
2145...Demag 信號
2150...前緣遮沒元件
2152...電流感測信號
2154...觸發器元件
2155...時鐘信號
2156...時鐘產生器
2157...調變信號
2158...驅動器元件
2159...驅動信號
2160...電壓-電流變換器
2161...控制信號
2162...採樣保持元件
2163...電壓信號
2164...採樣保持元件
2165...電壓信號
2166...電壓-電流變換器
2167...電流信號
2168...電壓-電流變換器
2169...電流信號
2180...開關
2181...電流槽
2182...低通濾波器
2182...低通濾波器
2183、2187...信號
2190...電容器
2191...電壓信號
2192...電阻器
2193...信號
2194...電阻器
2195...信號
2196...乘法器元件
2197...控制信號
2199...信號
2200...電源變換系統
2210...晶片
2219...端子
2290...電容器
2300...電源變換系統
2310...晶片
2312、2314、2316、2318...端子
2342...比較器
2343...比較信號
2344...退磁檢測元件
2345...Demag 信號
2350...前緣遮沒元件
2352...電流感測信號
2354...觸發器元件
2355...脈衝信號
2356...脈衝信號產生器
2357...調變信號
2358...驅動器元件
2359...驅動信號
2360...電壓-電流變換器
2361...充電電流
2366...電壓-電流變換器
2380...開關
2381...電流信號/電流槽
2382...低通濾波器
2383...信號
2387...信號
2390...電容器
2391...電壓信號
2392...電阻器
2393...信號
2394...電阻器
2395...信號
2396...乘法器元件
2397...控制信號
2399...信號
2410、2420、2430、2440...波形
2500...電源變換系統
2510...晶片
2519...端子
2590...電容器
2600...電源變換系統
2610...晶片
2612、2614、2616、2618...端子
2642...比較器
2643...比較信號
2644...退磁檢測元件
2645...Demag 信號
2650...前緣遮沒元件
2652...電流感測信號
2654...觸發器元件
2655...脈衝信號
2656...脈衝信號產生器
2657...調變信號
2658...驅動器元件
2659...驅動信號
2660...電壓-電流變換器
2661...充電電流
2662...採樣保持元件
2663...信號
2666...電壓-電流變換器
2680...開關
2681...電流信號/電流槽
2682...低通濾波器
2683、2687...信號
2690...電容器
2691...電壓信號
2692...電阻器
2693...信號
2694...電阻器
2695...信號
2696...乘法器元件
2697...控制信號
2710、2720、2730、2750、2780、2790、2794...波形
2800...電源變換系統
2810...晶片
2819...端子
2890...電容器
4710...初級繞組
4712...次級繞組
4714...輔助繞組
4720...開關
4730...感測電阻器
4740...等效電阻器
4750、4752...電阻器
4754...回饋信號
4760...整流二極體
5110...初級繞組
5112...次級繞組
5114...輔助繞組
5120...開關
5122...初級電流
5130...感測電阻器
5140...等效電阻器
5150、5152...電阻器
5154...回饋信號
5160...整流二極體
5510...初級繞組
5512...次級繞組
5514...輔助繞組
5520...開關
5530...感測電阻器
5540...等效電阻器
5550、5552...電阻器
5554...回饋信號
5560...整流二極體
5710...初級繞組
5712...次級繞組
5714...輔助繞組
5720...開關
5730...感測電阻器
5740...等效電阻器
5750、5752...電阻器
5754...回饋信號
5760...整流二極體
6110...初級繞組
6112...次級繞組
6114...輔助繞組
6120...開關
6130...感測電阻器
6140...等效電阻器
6150、6152...電阻器
6160...整流二極體
6310...初級繞組
6312...次級繞組
6314...輔助繞組
6320...開關
6322...初級電流
6330...感測電阻器
6340...等效電阻器
6350、6352...電阻器
6360...整流二極體
6610...初級繞組
6612...次級繞組
6614...輔助繞組
6620...開關
6630...感測電阻器
6640...等效電阻器
6650、6652...電阻器
6654...回饋信號
6660...整流二極體
圖1是示出具有初級側感測和調整的傳統返馳式電源變換系統的簡化示意圖;
圖2是示出傳統返馳式電源變換系統的工作機制的簡化示意圖;
圖3是示出返馳式電源變換系統的輸出電壓和輸出電流的特性的簡化示意圖;
圖4是示出具有初級側感測和調整的傳統返馳式電源變換系統的簡化示意圖;
圖5(A)、5(B)和5(C)是示出分別工作在不連續導通模式(DCM)、連續導通模式(CCM)和準諧振(QR)模式中的具有初級側感測和調整的返馳式電源變換系統的某些信號波形簡化示意圖;
圖6是根據本發明一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖7是根據本發明另一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖8是根據本發明一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖9是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖10是根據本發明另一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖。
圖11是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖12是根據本發明一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖13是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖14是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖15是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖16是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖17是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖18是根據本發明一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖19是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖20是根據本發明又一實施例在CCM和DCM下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖21是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖22是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖23是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖24是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;
圖25是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖26是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖;
圖27是根據本發明又一實施例在QR模式下具有定流控制的開關模式電源變換系統的信號波形簡化示意圖;以及
圖28是根據本發明又一實施例具有初級側感測和調整的開關模式電源變換系統的簡化示意圖。
510...初級繞組
512...次級繞組
514...輔助繞組
520...開關
522...電流
530...感測電阻器
540...等效電阻器
550...電阻器
552...電阻器
554...回饋信號
560...整流二極體
600...電源變換系統
610...晶片
612...端子
614...端子
616...端子
620...逐週期處理元件
621...信號
622...逐週期處理元件
623...信號
630...電容器
631...信號
632...信號調節元件
640...跨導放大器
642...比較器
643...比較信號
644...退磁檢測元件
645...Demag 信號
650...前緣遮沒元件
652...電流感測信號
654...觸發器元件
655...時鐘信號
656...時鐘產生器
657...調變信號
658...功率開關管驅動器元件
659...驅動信號

Claims (60)

  1. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:第一信號處理元件,所述第一信號處理元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;第二信號處理元件,所述第二信號處理元件被配置以產生第二信號;積分器元件,所述積分器元件被配置以接收所述第一信號和所述第二信號並產生第三信號;比較器,所述比較器被配置以處理與所述第三信號和所述經感測信號相關聯的資訊並至少基於與所述第三信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;信號產生器,所述信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向一開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,所述第一信號表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段,所述第一電流大小表示在所述導通時間段開始時的初級電流,所述第二電流大小表示在所述導通時間段結束時的初級電流;以及所述第二信號表示預定電流大小乘以開關週期;其中:所述積分器元件還被配置以針對多個開關週期逐個週期地積分所述第一信號和所述第二信號之間的差異;以及所述第三信號表示經逐週期積分的差異,所述經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述積分器元件包括跨導放大器和電容器;所述跨導放大器被配置以接收所述第一信號和所述第二信號;以及所述電容器直接或間接地耦合到所述跨導放大器和所述比較器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式、連續導通模式和準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  7. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一信號;產生第二信號;接收所述第一信號和所述第二信號;處理與所述第一信號和所述第二信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一信號和所述第二信號相關聯的資訊來產生第三信號;處理與所述第三信號和所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述第三信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;以及至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,所述第一信號表示第一電流大小和第二電流大小的總和乘以退磁時段,所述第一電流大小表示在所述導通時間段開始時的初級電流,所述第二電流大小表示在所述導通時間段結束時的初級電流;以及所述第二信號表示預定電流大小乘以開關週期;其中:用於處理與所述第一信號和所述第二信號相關聯的資訊的處理包括針對多個開關週期積分所述第一信號和所述第二信號之間的逐週期差異;以及所述第三信號表示經逐週期積分的差異,所述經逐週期積分的差異在大小上小於預定閾值。
  8. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:第一採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少所述經感測信號並產生第二電流信號;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第三電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件與所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;比較器,所述比較器被配置以處理與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊,並至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號和所述第二電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;所述第三電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;以及所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接或間接地耦合到所述電容器和所述比較器。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件、所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式和連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  14. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;產生第三電流信號;處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號和所述第二電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第三電流信號對所述電容器充電或放電;其中所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段。
  15. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:電壓-電流變換元件,所述電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第二電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;比較器,所述比較器被配置以處理與所述電壓信號和經感測信號相關聯的資訊並至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中所述電壓-電流變換元件還被配置以處理與所述電壓信號相關聯的資訊並至少基於與所述電壓信號相關聯的資訊來產生所述第一電流信號;其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;所述第二電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;以及所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接或間接地耦合到所述電容器、所述比較器和所述電壓-電流變換元件。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述比較器、所述調變信號產生器和所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括脈衝信號產生器,所述脈衝信號產生器被配置以響應於與一個或多個退磁時段相對應的一個或多個退磁脈衝向所述調變信號產生器輸出一個或多個信號脈衝。
  20. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:產生第一電流信號和第二電流信號;處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;處理與所述電壓信號和經感測信號相關聯的資訊,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中用於產生第一電流信號和第二電流信號的處理包括處理與所述電壓信號相關聯的資訊並至少基於與所述電壓信號相關聯的資訊來產生所述第一電流信號;其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第二電流信號對所述電容器充電或放電;其中所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  21. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:採樣保持和電壓-電流變換元件,所述採樣保持和電壓-電流變換元件被配置為接收至少經感測信號並產生第一電流信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第二電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述採樣保持和電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;比較器,所述比較器被配置以處理與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊,並至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;所述第二電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;以及所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述採樣保持和電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片外部。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括脈衝信號產生器,所述脈衝信號產生器被配置以響應於與一個或多個退磁時段相對應的一個或多個退磁脈衝向所述調變信號產生器輸出一個或多個信號脈衝。
  25. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號;產生第二電流信號;處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;處理與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述電壓信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與一個或多個開關週期相關聯,所述一個或多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述一個或多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第二電流信號對所述電容器充電或放電;其中所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  26. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:第一採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少所述經感測信號並產生第二電流信號;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第三電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件與所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;比較器,所述比較器被配置以處理與所述電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊,並至少基於與所述電壓信號和所述斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號和所述第二電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;以及所述第三電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接地或間接地耦合到所述電容器和所述比較器。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件、所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式和連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述不連續導通模式和所述連續導通模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  31. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述不連續導通模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  33. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述連續導通模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  35. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,其中所述導通時間段是恆定的。
  36. 如申請專利範圍第26項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括斜坡信號產生器,所述斜坡信號產生器被配置以產生所述斜坡信號。
  37. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;產生第三電流信號;處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與所述電壓信號和斜坡信號相關聯的資訊;至少基於與所述電壓信號和所述斜坡信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號和所述第二電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第三電流信號對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段。
  38. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:第一採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少所述經感測信號並產生第二電流信號;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第三電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件與所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;乘法器元件,所述乘法器元件被配置以處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊,並至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號,所述輸入信號與所述初級繞組有關;比較器,所述比較器被配置以接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號,並至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號和所述第二電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;以及所述第三電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段;其中該系統被配置以在不連續導通模式和連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準並獲得等於或大於0.9的功率因數。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接地或間接地耦合到所述電容器和所述乘法器元件。
  40. 如申請專利範圍第38項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述第一採樣保持和電壓-電流變換元件、所述第二採樣保持和電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述乘法器元件、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及 所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  41. 如申請專利範圍第42項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述不連續導通模式中獲得等於1的功率因數。
  42. 如申請專利範圍第38項所述的系統,其中該系統被配置以在不連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  43. 如申請專利範圍第44項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述不連續導通模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  44. 如申請專利範圍第45項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述不連續導通模式中獲得等於1的功率因數。
  45. 如申請專利範圍第38項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在連續導通模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  46. 如申請專利範圍第47項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述連續導通模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  47. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號和第二電流信號;產生第三電流信號;處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊,所述輸入信號與所述初級繞組有關; 至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號;至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;所述第一電流信號表示在所述導通時間段開始時的初級電流;以及所述第二電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號、所述第二電流信號和所述第三電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號和所述第二電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第三電流信號對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第三電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號和所述第二電流信號的總和乘以所述退磁時段。
  48. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:電壓-電流變換元件,所述電壓-電流變換元件被配置以產生第一電流信號;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第二電流信號; 電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;乘法器元件,所述乘法器元件被配置以處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊並至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號,所述輸入信號與所述初級繞組有關;比較器,所述比較器被配置以接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號並至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中所述電壓-電流變換元件還被配置以處理與所述乘法器輸出信號相關聯的資訊並至少基於與所述乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生所述第一電流信號;其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;以及所述第二電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  49. 如申請專利範圍第50項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接地或間接地耦合到所述電容器和所述乘法器元件。
  50. 如申請專利範圍第50項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述乘法器元件、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  51. 如申請專利範圍第50項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  52. 如申請專利範圍第53項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統還被配置以在所述準諧振模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  53. 如申請專利範圍第50項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括脈衝信號產生器,所述脈衝信號產生器被配置以響應於與一個或多個退磁時段相對應的一個或多個退磁脈衝向所述調變信號產生器輸出一個或多個信號脈衝。
  54. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:產生第一電流信號和第二電流信號;處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器產生電壓信號;處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊,所述輸入信號與初級繞組有關;至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號;至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號; 至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中用於產生第一電流信號和第二電流信號的處理包括處理與所述乘法器輸出信號相關聯的資訊並至少基於與所述乘法器輸出信號相關聯的資訊來產生所述第一電流信號;其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第二電流信號對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
  55. 一種用於調整電源變換器的系統,該系統包括:採樣保持和電壓-電流變換元件,所述採樣保持和電壓-電流變換元件被配置以接收至少經感測信號並產生第一電流信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;電流信號產生器,所述電流信號產生器被配置以產生第二電流信號;電容器,所述電容器耦合到所述電流信號產生器,並通過一開關耦合到所述採樣保持和電壓-電流變換元件,所述電容器被配置以產生電壓信號;乘法器元件,所述乘法器元件被配置以處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊並至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號,所述輸入信號與所述初級繞組有關; 比較器,所述比較器被配置以接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號並至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;調變信號產生器,所述調變信號產生器被配置以接收至少所述比較信號並產生調變信號;以及功率開關管驅動器,所述功率開關管驅動器被配置以接收所述調變信號並向開關輸出驅動信號,所述開關被配置以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括所述開關的導通時間段和退磁處理的退磁時段;以及所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,所述第一電流信號僅在所述退磁時段期間對所述電容器放電或充電;以及所述第二電流信號在所述開關週期期間對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段;其中該系統還被配置以在準諧振模式中獲得等於或大於0.9的功率因數。
  56. 如申請專利範圍第57項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括低通濾波器,所述低通濾波器直接或間接地耦合到所述電容器和所述乘法器元件。
  57. 如申請專利範圍第57項所述之用於調整電源變換器的系統,其中:所述採樣保持和電壓-電流變換元件、所述電流信號產生器、所述乘法器元件、所述比較器、所述調變信號產生器以及所述功率開關管驅動器位於一晶片上;以及所述電容器位於所述晶片上或者位於所述晶片外部。
  58. 如申請專利範圍第57項所述之用於調整電源變換器的系統,其中該系統被配置以在準諧振模式中將輸出電流調整在預定的恆定水準。
  59. 如申請專利範圍第57項所述之用於調整電源變換器的系統,還包括脈衝信號產生器,所述脈衝信號產生器被配置以響應於與一個或多個退磁時段相對應的一個或多個退磁脈衝向所述調變信號產生器輸出一個或多個信號脈衝。
  60. 一種用於調整電源變換器的方法,該方法包括:接收至少經感測信號,所述經感測信號與流經初級繞組的電流(或稱初級電流)相關聯,所述初級繞組耦合到電源變換器的次級繞組;處理與所述經感測信號相關聯的資訊;至少基於與所述經感測信號相關聯的資訊來產生第一電流信號;產生第二電流信號;處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊;至少基於與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊,通過至少一電容器來產生電壓信號;處理與所述電壓信號和輸入信號相關聯的資訊,所述輸入信號與所述初級繞組有關;至少基於與所述電壓信號和所述輸入信號相關聯的資訊來產生乘法器輸出信號;接收所述乘法器輸出信號和所述經感測信號;至少基於與所述乘法器輸出信號和所述經感測信號相關聯的資訊來產生比較信號;接收至少所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊來產生調變信號;接收所述調變信號;以及至少基於與所述調變信號相關聯的資訊輸出驅動信號,以控制流經所述初級繞組的電流(或稱初級電流);其中:所述驅動信號至少與多個開關週期相關聯,所述多個開關週期中的每一個至少包括導通時間段和退磁時段;以及 所述第一電流信號表示在所述導通時間段結束時的初級電流;其中對於所述多個開關週期中的每一個,用於處理與所述第一電流信號和所述第二電流信號相關聯的資訊的處理包括:僅在所述退磁時段期間利用所述第一電流信號對所述電容器放電或充電;以及在所述開關週期期間利用所述第二電流信號對所述電容器充電或放電;其中在所述多個開關週期上累加地,所述第二電流信號乘以所述開關週期在大小上等於所述第一電流信號乘以所述退磁時段。
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