用于开关转换器的唤醒管理电路和有关的唤醒方法技术

本公开涉及用于开关转换器的唤醒管理电路和有关的唤醒方法。开关转换器利用开关和具有初级绕组和初级绕组的变压器将输入信号转换成经调节的输出信号。唤醒管理电路接收变压器退磁信号并且当开关转换器以突发模式操作时通过唤醒脉冲迫使接通。接收变压器退磁信号的采样值。设置电路设置初级绕组的电流的第一峰值。比较电路将采样值与电压阈值和在先采样值进行比较。响应于此，或者维持初级绕组电流的第一峰值或者设置新峰值。

Wake-up management circuit for switch converter and related wake-up method

The present disclosure relates to a wake-up management circuit for a switching converter and a related wake-up method. Switching converters use switches and transformers with primary windings and primary windings to convert input signals into regulated output signals. The wake-up management circuit receives the transformer demagnetization signal and forces the switch on through a wake-up pulse when the switch converter operates in burst mode. The sampling value of the demagnetization signal of the transformer is received. Set the circuit to set the first peak of the current of the primary winding. The comparison circuit compares the sampling value with the voltage threshold and the first sampling value. In response to this, or maintain the first peak value of the primary winding current or set a new peak value.

【技术实现步骤摘要】
用于开关转换器的唤醒管理电路和有关的唤醒方法本申请是申请号为201510181490.4、申请日为2015年4月16日、专利技术名称为“用于开关转换器的唤醒管理电路和有关的唤醒方法”的中国专利申请的分案申请。优先权要求本申请要求2014年4月30日提交的意大利专利申请No.MI2014A000799的优先权，该申请的公开内容通过引用并入于此。
本公开涉及用于开关转换器、特别是DC-DC开关转换器的唤醒管理电路，及有关的唤醒方法。
技术介绍
本公开涉及以高效率将恒定电流提供至负载、例如电池的功率开关转换器。本专利技术更特别地涉及开关型电压和电流调节器，该调节器的负载应该与调节器的电源(常常为220V电源)隔离。例如，传统的功率开关转换器是其中具有初级绕组和次级绕组的变压器被提供用于使负载与电压源隔离的反激式转换器。初级绕组通过功率开关被连接至电压源，而次级绕组借助于二极管被连接至负载并且滤波电容器并联地连接至负载。当开关接通时，第一电流流过初级绕组并且作为电压源的值与初级绕组所提供的电感的值的函数而从初始值增加。在这期间，没有电流流过次级绕组，因为二极管被反向偏置并且功率被存储在变压器的磁芯中。当开关关断时，流过初级绕组的电流被突然关断并且刚刚存储在磁芯中的功率被转移到次级绕组内。当开关被关断时，次级绕组上的第二电流突然达到等于通过用初级绕组与次级绕组的匝数之间的比率乘第一电流而达到的峰电流的峰值。第二电流作为次级绕组的电感与跨负载的电压的函数而开始减小。从初级绕组转移至次级绕组的功率的量取决于开关的开关占空比。为此目的，功率开关转换器包括用于驱动开关的控制电路；控制电路被配置成接收反馈信号并响应于反馈信号来操作开关的控制脉冲的宽度的修改。反馈控制借助于光耦合器或辅助绕组来提供。在后一情况中，辅助绕组直接与次级绕组同相位地给出输出电压的图像。在轻负载的状况下，功率开关转换器典型地以所谓的“突发模式(burst-mode)”进行操作。利用该操作模式，转换器间歇地操作，其中开关周期的系列(突发)由转换器不开关时的时间间隔(空闲时间)分开。当负载为使得转换器刚刚进入突发模式时，空闲时间短；随着负载减小，突发的持续时间也减小并且空闲时间增加。以该方式，平均开关频率被显著地降低，并且结果是，与转换器中的寄生元件关联的开关损耗和与变压器中的无功电流的流动有关的传导损耗被降低。突发的持续时间和空闲时间由反馈回路确定，使得转换器的输出电压总是保持在控制之下。在其中输出电压的反馈借助于辅助绕组来形成的情况中，辅助绕组还借助于设置了电源电压的电容器而将电源电压提供至控制电路，所述电容器通过二极管与辅助绕组耦合。突发模式操作的最小频率由开关的控制电路确定；在突发模式操作期间，控制电路以特定“重启”频率周期性地迫使开关的接通以便接收反馈信号。因此，功率开关转换器提供了独立于负载的固定功率并且该功率需要被耗散以避免在低或零负载的情况中转换器失去调节。为此目的，典型地使用虚拟负载。耗散的功率主要取决于“重启”频率，“重启”频率不能选择得太低。事实上，在开关的两个连续的转换之间的时间周期期间，控制电路不能对输出端子处的负载的最终变化做出反应。只有当开关的转换发生时，转换器才通过向负载提供所需的功率来做出反应。为了克服该问题，已知的解决方案是使用被配置成当在突发模式期间输出电压值低时迫使开关的接通的所谓的唤醒电路。唤醒电路必须解释不同的负载背景并且结果是向负载提供正确的功率，从而维持良好的控制性能并避免像当开关转换器利用接近可听范围的频率以突发模式操作时由非受控的电压源引起的的声学噪声等的缺陷。特别地，当开关转换器以突发模式操作时，唤醒电路发生时所处的输出电压值低于特定百分比的经调节的输出电压值。以该方式，控制电路可以将最大功率提供至负载以迅速地带来处于经调节的值的输出电压。这引发两个问题：因变压器上的过度的电流而产生的声学噪声；以及因唤醒和控制电路的响应的延迟而产生的输出电压的非受控的纹波。在其中反馈信号由辅助绕组导出并且辅助绕组还借助于设置电源电压的电容器而将电源电压提供至控制电路的情况中，对于非常低的负载并且在电源电压的平均消耗大于输出电压的平均消耗的情况下，重启频率非常低，并且归因于长时间的开关休止状态，限定了控制电路的电源电压的电容器可能被过度地放电。有时可能的是电容器可以具有如下值，在该值时电源电压非常接近转换器的欠压锁定(UVLO)阈值。在这些状况下，反馈电压取决于输出信号和电源电压两者，在该情况中，采样的反馈电压甚至低于所述百分比。这引起输出电压的长时间高功率相位和较高纹波。
技术实现思路
本公开的一个方面是提供一种用于开关转换器的唤醒管理电路，其能够正确地恢复在与输出电压有关的反馈电压上的信息并且解释可连接至开关转换器的输出端子的负载的状况，以便向负载提供必要的功率以确保良好的性能。本公开的一个方面是一种开关转换器的唤醒管理电路，所述开关转换器被配置成借助于至少一个开关将输入信号转换成经调节的输出信号并且包括具有与输入端子耦合的初级绕组和与输出端子耦合的次级绕组的变压器，所述唤醒管理电路被配置成接收表示变压器的退磁的信号并被适配成当开关转换器以突发模式操作时通过唤醒脉冲迫使开关转换器的开关的接通，其中唤醒管理电路被配置成逐周期地接收表示变压器的退磁的信号的采样电压值并且包括：设置电路，被配置成设置初级绕组的电流的第一峰值；和比较电路，被配置成逐周期地将采样电压值与至少一个电压阈值进行比较和将采样电压值与在先采样电压值进行比较，并且作为响应，维持初级绕组的电流的第一峰值或者设置变压器的初级绕组的电流的新峰值。附图说明为了更好地理解本专利技术，现在纯粹以非限制性示例的方式并且参照所附的附图来描述其优选实施例，其中：图1是根据本公开的用于开关转换器的唤醒管理电路的框图；图2是图1中的用于开关转换器的唤醒管理电路的框图；图3是由图1中的唤醒管理电路实行的操作的流程图；图4至图6是示出了图1中的开关转换器中起作用的信号的时序图。具体实施方式图1图示了根据本公开的用于开关转换器1(优选DC-DC开关转换器)的唤醒管理电路5。开关转换器1包括配置成接收输入信号Vin的输入端子2和被配置成提供用于为负载LOAD供电的经调节的输出信号Vout的输出端子3。例如，输入信号Vin是经整流的电源电压(220V)。功率转换器1接着包括被耦合至输入端子2的开关SW1和被配置成驱动所述开关SW1以用于调节输入信号Vin并且在输出端子3处提供经调节的输出信号Iout、Vout的控制电路4。更特别地，开关SW1是功率Mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)，其中其漏极端子与输入端子2耦合、其源极端子与感测电阻器Rsens连接并且其栅极端子与控制电路4连接。例如，功率转换器1是包括了具有与输入端子2耦合的初级绕组8、与输出端子3耦合的次级绕组9和与控制电路4耦合的辅助绕组10的变压器7的所谓反激式转换器。特别地，初级绕组8布置在输入端子2与功率MosfetSW1的漏极端子之间，并且次级绕组9布置在输出端子3与整流二极管D1的阴极之间，该整流二极管的阳极连接至接地参考GND。优选地，缓冲电路30与初级绕组8并联地布置。输出电容器Cout也被并联地连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于开关转换器的控制电路，包括：第一感测电路，其被配置为检测变压器的次级绕组处的电压的改变；第二感测电路，其被配置为检测所述变压器的初级绕组中的电流流动；第三感测电路，其被配置为检测所述变压器的辅助绕组中的电压；脉宽调制(PWM)驱动电路，其被配置为响应于所检测到的电流流动和指示期望电流流动的控制信号，来控制所述变压器的所述初级绕组中的所述电流流动；比较器电路，其被配置为将所述辅助绕组中的检测电压与参考电压进行比较，并且生成比较信号；唤醒电路，其对所检测到的所述次级绕组处的所述电压改变进行响应，并且被配置为生成参考信号；以及多路复用电路，其被配置为在所述比较信号和所述参考信号之间进行选择以作为所述PWM驱动电路的所述控制信号进行应用；其中所述唤醒电路还通过使得所述多路复用电路选择所述参考信号来对所检测到的所述次级绕组处的所述电压改变进行响应。

【技术特征摘要】
2014.04.30 IT MI2014A0007991.一种用于开关转换器的控制电路，包括：第一感测电路，其被配置为检测变压器的次级绕组处的电压的改变；第二感测电路，其被配置为检测所述变压器的初级绕组中的电流流动；第三感测电路，其被配置为检测所述变压器的辅助绕组中的电压；脉宽调制(PWM)驱动电路，其被配置为响应于所检测到的电流流动和指示期望电流流动的控制信号，来控制所述变压器的所述初级绕组中的所述电流流动；比较器电路，其被配置为将所述辅助绕组中的检测电压与参考电压进行比较，并且生成比较信号；唤醒电路，其对所检测到的所述次级绕组处的所述电压改变进行响应，并且被配置为生成参考信号；以及多路复用电路，其被配置为在所述比较信号和所述参考信号之间进行选择以作为所述PWM驱动电路的所述控制信号进行应用；其中所述唤醒电路还通过使得所述多路复用电路选择所述参考信号来对所检测到的所述次级绕组处的所述电压改变进行响应。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述唤醒电路还被配置为：监测在一时间段内所述辅助绕组中的所述检测电压，并确定在所述时间段内的被监测的所述检测电压是否正在减小；以及响应于在所述时间段内的被监测的所述检测电压正在减小，使得所述参考信号增加。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述唤醒电路还被配置为：监测在一时间段内所述辅助绕组中的所述检测电压，并确定在所述时间段内的被监测的所述检测电压是否正在增大；确定正在增大的被检测的检测电压是否超过参考值；以及响应于正在增大的被监测的所述检测电压超过所述参考值，使得所述多路复用电路选择所述比较信号。4.根据权利要求1所述的电路，还包括：零交叉检测器电路，其被配置为检测所述辅助绕组中的所述检测电压的零交叉；其中所述PWM驱动电路被进一步配置为响应于检测到的所述电流流动、检测到的所述零交叉和所述控制信号，来控制所述变压器的所述初级绕组中的所述电流流动。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述唤醒电路通过设置所述控制信号的初始值来对检测到的所述次级绕组处的所述电压改变进行相应，并且响应于在所述时间段内的被监测的所述检测电压正在减小，而增大所述参考信号的值。6.一种用于开关转换器的控制电路，包括：耦合到变压器的初级绕组的开关；控制电路，用以响应于第一反馈信号与受控参考信号的比较而驱动所述开关，其中所述第一反馈信号响应于所述变压器的所述初级绕组中的电流流动而被产生；唤醒管理电路，其被配置为生成所述受控参考信号，所述唤醒管理电路包括：多路复用电路，其包括接收误差信号的第一输入端，接收可变信号的第二输入端和提供所述受控参考信号的输出端；误差放大器，其被配置为将第二反馈信号的采样电压值与参考电压进行比较，并将所述误差信号输出到所述复用电路的所述第一输入端，其中所述第二反馈信号响应于所述变压器的辅助绕组处的电压而被产生；比较电路，其被配置为将所述采样电压值与所述反馈信号的先前采样电压值进行比较，并且响应于所述比较来生成控制信号；可变电压发生器，其被配置为设置所述可变信号的初始值并且响应于所述可变电压发生器控制信号而选择性地增加所述可变信号的值；其中所述多路复用电路在所述开关转换器在突发模式下操作时传递所述误差信号以生成所述受控参考信号，以及其中所述多路复用电路在迫使所述开关转换器离开突发模式时传递可变信号以生成所述受控参考信号。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述可变电压发生器响应于所述比较电路检测到所述采样电压值小于先前采样电压值而选择性地增加所述可变信号的值。8.根据权利要求6所述的电路，还包括感测电路，所述感测电路被配置成感测所述变压器的初级绕组处的电压，所述唤醒管理电路还被配置为响应于所述初级绕组处的感测电压低于阈值而迫使开关转换器离开突发模式。9.根据权利要求6所述的电路，其中所述控制电路包括控制耦合到所述开关的驱动器的脉宽调制电路。10.一种用于开关转换器的控制电路，包括：控制电路，其被配置为控制变压器的初级绕组的切换，所述变压器还包括次级绕组和辅助绕组；感测电路，其被配置为感测所述初级绕组中的电流，所述控制电路响应于所感测的电流与电流参考的比较来控制切换；多路复用器，其被配置为选择误差参考或可变参考其中之一作为所述电流参考；比较器电路，其被配置为将在所述辅助绕组处的感测电压与参考电压进行比较并且生成用于所述开关转换器的突发模式操作的所述误差参考；以及唤醒管理电路，所述唤醒管理电路响应于所检测到的所述次级绕组处的电压改变而操作，以使所述多路复用器选择所述可变参考作为用于在所述开关变换器的唤醒模式操作中使用的所述电流参考。11.根据权利要求10所述的电路，其中所述唤醒管理电路包括：可变信号源，其被配置为生成所述可变参考；以及电压趋势感测电路，其被配置为随着时间对所述辅助绕组处的感测电压进行采样，以确定识别感测电压采样的趋势是否正在减小；其中所述可变信号源通过在所述开关转换器的唤醒模式操作期间增加所述可变参考来响应所述减小趋势。12.根据权利要求11所述的电路，其中所述唤醒管理电路进一步包括用于检测所述辅助绕组处的所述感测电压的采样是否超过参考并且响应于此使得所述复用器选择所述误差参考作为在所述开关转换器的突发模式操作中使用的所述电流参考的电路。13.一种用于开关转换器的唤醒管理电路，所述开关转换器被配置为使用开关和变压器将输入信号转换为经调节的输出信号，所述变压器具有与输入端子耦合的初级绕组和与输出端子耦合的次级绕组，其中所述唤醒管理电路被配置为：接收代表所述变压器的退磁的信号；响应于唤醒脉冲而迫使所述开关转换器的所述开关接通，以退出突发模式；以及生成代表所述变压器的退磁的所述信号的采样电压值；所述唤醒管理电路包括：设置电路，其被配置为设置所述初级绕组的电流的第一峰值；以及比较电路，其被配置为将所述采样电压值与第一电压阈值和第二电压阈值进行比较，并且将所述采样电压值与先前采样电压值进行比较，并且作为响应，维持初级绕组的电流的所述第一峰值或设置所述变压器的所述初级绕组的电流的新峰值；其中所述唤醒管理电路进一步被配置为在所述采样电压值高于所述第一电压阈值并且对于一定数目的后续退磁周期所述采样电压值高于所述先前采样电压值而并未达到所述第二电压阈值的情况下，迫使所述开关转换器离开突发模式。14.根据权利要求13所述的唤醒管理电路，其中所述唤醒管理电路还被配置为在所述采样电压值高于所述第一电压阈值并且对于一定数目的后续退磁周期所述采样电压值高于所述先前采样电压值直至达到第二电压阈值的情况下，维持所述开关转换器处于突发模式。15.一种用于开关转换器的唤醒管理电路，所述开关转换器被配置为使用开关和变压器将输入信号转换为经调节的输出信号，所述变压器具有与输入端子耦合的初级绕组和与输出端子耦合的次级绕组，其中所述唤醒管理电路被配置为：接收代表所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·帕斯夸，S·图米纳罗，A·拉皮萨达，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT