用于隔离的开关功率变换器的次级侧与初级侧之间通信的协议制造技术

技术编号:14862676 阅读:132 留言:0更新日期:2017-03-19 16:54
一种功率变换器系统包括具有彼此电隔离的初级侧和次级侧的开关功率变换器。在开关功率变换器的初级侧的第一控制器以开关功率变换器的开关频率控制开关功率变换器中的开关接通或断开,以调节开关功率变换器的输出电压。在开关功率变换器的次级侧的第二控制器将信息编码成一个或更多个脉冲,使得连续的脉冲之间的第一持续时间对应于第一逻辑电平,并且连续的脉冲之间的第二持续时间对应于第二逻辑电平,并且第二持续时间大于第一持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本公开内容总体上涉及开关功率变换器,并且特别地涉及将在开关功率变换器的次级侧接收的信息传送至开关功率变换器的初级侧。隔离的开关功率变换器如反激式功率变换器和正向功率变换器可以采用初级侧感测方案来间接地感测和调节由变换器输出的电压。输出电压在开关功率变换器的每个开关循环(cycle)处在功率变换器的初级侧被感测。这种隔离的开关功率变换器可以采用脉冲宽度调制以调节在全负载、重负载条件下的输出电压。在低负载或无负载条件下,可以使用脉冲频率调制来调节输出电压,其中开关频率随着负载的减小而降低。当开关频率降低时,隔离的开关功率变换器可能难以采用输出电压的初级侧感测来对负载的突变(例如,将电子装置重新连接至开关功率变换器的输出)作出反应。由于在变换器的每个开关脉冲处感测负载条件,因此在低负载或无负载条件下,开关功率变换器的低开关频率可能对于变换器对负载的突变作出反应来说太低。此外,一些隔离的开关功率变换器被设计成根据连接至其的电子装置的需求以多个输出电压(例如,5V、12V等)工作。这种隔离的开关功率变换器将从所连接的电子装置接收命令信号,该命令信号指示由所连接的电子装置需求的输出电压。电子装置也可以发送与电子装置的其他需求有关的其他命令信号。由于电子装置在功率变换器的输出处(即,在次级侧)被连接至开关功率变换器,因此这种命令信号在开关功率变换器的次级侧被接收。
技术实现思路
本文中的实施方式提供了一种功率变换器系统,该功率变换器系统包括具有彼此电隔离的初级侧和次级侧的开关功率变换器。开关功率变换器的初级侧的第一控制器控制开关功率变换器中的开关,以调节开关功率变换器的输出电压。开关功率变换器的次级侧的第二控制器将信息编码成一个或更多个脉冲,使得连续的脉冲之间的第一持续时间对应于第一逻辑电平,并且连续的脉冲之间的第二持续时间对应于第二逻辑电平,其中第二持续时间大于第一持续时间。例如,在一个实施方式中,第一持续时间和第二持续时间为由第二控制器生成的两个连续的脉冲的上升沿之间的时间。在另一实施方式中,第一持续时间和第二持续时间为两个连续的脉冲的下降沿之间的时间。通信信道用于在保持开关功率变换器的初级侧与次级侧之间的电隔离的情况下将所编码的信息从第二控制器传送至第一控制器。因此,根据各个实施方式的功率变换器系统精确地传送来自开关功率变换器的次级侧的信息,使得开关功率变换器能够响应于来自耦接至开关功率变换器的电子装置的请求提供多个目标输出电压电平耦接,对于不符合规格的输出电压电平进行补偿,并且响应于在开关功率变换器的次级侧处接收到的其他信息。在说明书中描述的特征和优点并不是无所不包的,并且特别地,考虑到附图、说明书和权利要求书,许多另外的特征和优点对于本领域普通技术人员来说将是明显的。此外,应当指出的是,说明书中所使用的语言主要是为了易读和指导的目的而选择的,并非被选择为界定或限制本专利技术的主题内容。附图说明通过结合附图考虑以下详细描述,可以容易地理解本专利技术的实施方式的教导。图1示出了根据一个实施方式的允许信息从隔离的开关功率变换器的次级侧传送至初级侧的隔离的开关功率变换器。图2示出了根据一个实施方式的开关功率变换器的功率递送单元。图3A、图3B、图3C示出了根据一个实施方式的由次级侧自适应电压位置控制器生成的示例符号。图4A和图4B示出了根据一个实施方式的由次级侧自适应电压位置控制器生成的示例边带符号。图5示出了根据一个实施方式的当电子装置请求较高的输出电压时由次级侧自适应电压位置控制器执行的改变开关功率变换器的输出电压的处理。图6示出了根据一个实施方式的当电子装置请求较低的输出电压时由次级侧自适应电压位置控制器执行的改变开关功率变换器的输出电压的处理。图7A和图7B示出了根据一个实施方式的由次级侧自适应电压位置控制器生成的示例故障保护信号。图8示出了根据一个实施方式的由次级侧自适应电压位置控制器生成的示例信号。具体实施方式附图和下面的描述仅作为说明涉及本专利技术的实施方式。应当注意,根据下面的讨论,本文所公开的结构和方法的替选实施方式会容易被认为是在不偏离所要求保护的本专利技术的原理的情况下可以采用的可行的替选方式。现在将详细参考本专利技术的若干实施方式,所述实施方式的示例在附图中被示出。注意,只要可行,类似或相同的附图标记可以用于附图中,并且可以表示类似或相同的功能。附图仅出于说明的目的示出了本专利技术的实施方式。本领域的技术人员会根据下面的描述容易地认识到:在不偏离本文描述的本专利技术的原理的情况下可以采用本文示出的结构和方法的替选实施方式。本文的实施方式包括隔离的开关功率变换器,该隔离的开关功率变换器使用用于感测和调节输出电压的驻留在隔离的开关功率变换器的初级侧的初级侧控制器,以及配置为将在开关功率变换器的次级侧感测的各种信息传送至初级侧控制器的驻留在隔离的开关功率变换器的次级侧的AVP(自适应电压位置)控制器。这样的信息可以包括关于负载条件及其变化的信息、由连接至隔离的开关功率变换器的电子装置提供的命令或信息等。AVP控制器将在开关功率变换器的次级侧接收到的信息或命令编码成1和0的数字逻辑位,然后以脉冲的形式经由数字通信链路将其发送至初级侧控制器,其中每个脉冲的不同周期对应于数字逻辑位的1或0。例如,较长的脉冲可以表示0,以及较短的脉冲可以表示1。可以用具有不同周期的这样的脉冲的组合将不同的命令编码在一个数据帧中,其中周期被定义为在连续脉冲的两个上升(或下降)沿之间的持续时间。由次级侧AVP将多个这样的长或短的脉冲发送至初级侧控制器以传送在开关功率变换器的次级侧接收到的这样的信息或命令。通过通信链路发送这样的脉冲,通信链路可以包括将开关功率变换器的初级侧与次级侧电隔离的隔离装置,例如光耦合器、数字隔离器、电容器等。脉冲周期将不会受到这样的隔离装置的不同的特性的显著影响。本文所描述的实施方式提供从开关功率变换器的次级侧向初级侧的精确的信息传输、与模拟实现方案相比较高的误差和变化容差、以及用以检测在从次级侧向初级侧传输的数据分组中的错误的内建奇偶校验。图1示出了根据一个实施方式的包括开关功率变换器100和连接至开关功率变换器100的输出的电子装置150的系统。在一个实施方式中,开关功率变换器100包括功率递送单元110、在功率递送单元1本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种功率变换器系统,包括:开关功率变换器,所述开关功率变换器具有彼此电隔离的初级侧和次级侧;第一控制器,所述第一控制器在所述开关功率变换器的初级侧,所述第一控制器以所述开关功率变换器的开关频率控制所述开关功率变换器中的开关接通或断开,以调节所述开关功率变换器的输出电压;第二控制器,所述第二控制器在所述开关功率变换器的次级侧,所述第二控制器将信息编码成一个或更多个脉冲,使得所述脉冲中的连续的脉冲之间的第一持续时间对应于第一逻辑电平,并且所述脉冲中的连续的脉冲之间的第二持续时间对应于第二逻辑电平,所述第二持续时间大于所述第一持续时间;以及通信信道,所述通信信道用于在保持所述初级侧与所述次级侧之间的电隔离的情况下将所编码的信息从所述第二控制器传送至所述第一控制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.11 US 61/890,0291.一种功率变换器系统,包括:
开关功率变换器,所述开关功率变换器具有彼此电隔离的初级侧和次
级侧;
第一控制器,所述第一控制器在所述开关功率变换器的初级侧,所述
第一控制器以所述开关功率变换器的开关频率控制所述开关功率变换器
中的开关接通或断开,以调节所述开关功率变换器的输出电压;
第二控制器,所述第二控制器在所述开关功率变换器的次级侧,所述
第二控制器将信息编码成一个或更多个脉冲,使得所述脉冲中的连续的脉
冲之间的第一持续时间对应于第一逻辑电平,并且所述脉冲中的连续的脉
冲之间的第二持续时间对应于第二逻辑电平,所述第二持续时间大于所述
第一持续时间;以及
通信信道,所述通信信道用于在保持所述初级侧与所述次级侧之间的
电隔离的情况下将所编码的信息从所述第二控制器传送至所述第一控制
器。
2.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所述第一持续时
间和所述第二持续时间为两个连续的脉冲的上升沿之间的持续时间。
3.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所述第一持续时
间和所述第二持续时间为两个连续的脉冲的下降沿之间的持续时间。
4.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所述第一逻辑电
平为1,并且所述第二逻辑电平为0。
5.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所述第二控制器
通过生成具有基本上相等的脉冲宽度但是具有脉冲之间的不同的持续时
间的一个或更多个脉冲来将信息编码成一个或更多个脉冲,其中,不同的
信息通过脉冲之间的不同的持续时间来编码。
6.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,将所述信息从耦
接至所述开关功率变换器的输出的负载装置经由所述负载装置的通用串
行总线(USB)接口的数据链路提供至所述第二控制器。
7.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所编码的信息指
示所述开关功率变换器的输出电压超过上阈值电压,以及其中,所述第一
控制器响应于从所述第二控制器接收所编码的信息,控制所述开关以减小
所述开关功率变换器的输出电压。
8.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所编码的信息指
示所述开关功率变换器的输出电压小于下阈值电压,以及其中,所述第一
控制器响应于从所述第二控制器接收所编码的信息,控制所述开关以增加
所述开关功率变换器的输出电压。
9.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所编码的信息指
示由耦接至所述开关功率变换器的输出的负载装置请求的目标输出电压,
以及其中,所述第一控制器控制所述开关以从所述开关功率变换器输出所
请求的目标输出电压。
10.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所编码的信息包
括以下中的一个或更多个:所述开关功率变换器的输出电压的过冲、欠压
保护电平、系统关闭定时器长度、耦接至所述开关功率变换器的电子装置
的温度、所述电子装置的恒流限制、以及用于对将所述电子装置耦接至所
述开关功率变换器的线缆中的电压降进行补偿的信息。
11.根据权利要求1所述的功率变换器系统,其中,所述第二控制器
将信息编码成包括与一个或更多个数据位、奇偶校验位以及帧结束位对应
的多个脉冲的数据帧,其中,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:裴轩友刘梦飞姚建明
申请(专利权)人:戴乐格半导体公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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