基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法技术方案

本公开涉及基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法。例如，用于调节功率变换器的系统控制器包括第一控制器端子、第二控制器端子、以及补偿电流生成器。补偿电流生成器被配置为通过第一控制器端子接收输入信号。输入信号指示流过功率变换器的初级绕组的第一电流。补偿电流生成器被配置为接收与功率变换器的退磁周期有关并且与功率变换器的辅助绕组相关联的退磁信号。补偿电流生成器被配置为至少部分地基于输入信号和退磁信号生成补偿电流。补偿电流生成器连接到电阻器。电阻器被配置为至少部分地基于补偿电流生成补偿电压。

【技术实现步骤摘要】
基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法
技术介绍
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法。仅通过示例，本专利技术的一些实施例已经应用于反激式功率变换器。但是应该认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。近年，随着集成电路和信息技术的发展，诸如，移动电话、数码相机、以及笔记本计算机之类的各种电池供电的便携式电子设备变得越来越流行。这些电池供电的便携式电子设备提出了对于低成本、高效率、以及良好瞬态特性的高性能功率管理芯片的需求。反激式功率变换器由于其简单的结构和低廉的成本而被广泛用在低功率电源中。但是，在传统的反激式功率变换器中，输出电压调节通常是利用次级侧反馈，使用光耦和分路调节器(例如，TL431)的隔离布置执行的。这种布置一般会增加系统成本、大小、和功率消耗。为了减小反激式功率变换器的系统成本和大小，采用初级侧调节的变换器已经广泛用于某些应用。在初级侧调节中，通过检测紧密耦合到次级绕组的辅助绕组的电压来感测输出电压。由于辅助绕组的电压应该和与次级绕组相关联的输出电压成镜像，所以检测到的电压可以被用来调节次级侧输出电压。因此，为了节省系统成本和大小，光耦和分路调节器(例如，TL431)的昂贵部件不再是必需的。图1是利用初级侧调节(PSR)的传统反激式功率变换器的简化示意图。功率变换器100包括系统控制器102、整流组件104(例如，桥整流器)、初级绕组106(例如，Np)、次级绕组108(例如，Ns)、功率开关110(例如，M1)、整流二极管112(例如，D1)、两个电容器114和116(例如，C0和C1)、三个电阻器118、120、和122(例如，R1、R2、和R3)、电流感测电阻器124(例如，Rcs)、以及辅助绕组126。系统控制器102包括恒定电流(CC)控制组件128、恒定电压(CV)控制组件130、负载补偿组件132、以及驱动调制组件134。系统控制器120还包括五个端子136、138、140、142、和144。例如，功率开关110是场效应晶体管(FET)、双极型晶体管(BJT)、或者绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在一个示例中，包括组件128、130、132、和134的系统控制器102位于芯片上。例如，端子136、138、140、142、和144是芯片的引脚。如图1所示，系统控制器102用于控制和驱动功率开关110(例如，M1、功率MOSFET)，该功率开关110接通和关断以控制(例如，调节)传递到功率变换器100的次级侧的负载146的输出电压和/或输出电流。将交流(AC)输入电压148施加到功率变换器100。整流组件104输出与AC输入电压148相关联的体电压150(例如，不小于0V的整流电压)。电容器116(例如，C1)通过电阻器118(例如，R1)响应于体电压150充电，并且电压152在端子136(例如，端子VCC)被提供给控制器102。如果电压152的大小大于阈值电压(例如，欠压锁定阈值)，则控制器102开始工作，并且与端子136(例如，端子VCC)相关联的电压被钳位到预定电压。另外，端子138(例如，端子GATE)连接到功率开关110(例如，M1)的栅极端子。控制器102输出具有某频率和某占空比的驱动信号154(例如，脉宽调制信号)，以闭合(例如，接通)或打开(例如，关断)功率开关110，使得功率变换器100正常工作。例如，如果功率开关110闭合，则功率变换器110存储与AC输入电压148相关联的能量。在另一示例中，如果功率开关110打开，则所存储的能量经由包括初级绕组106和次级绕组108的变压器传递到功率变换器100的次级侧。输出电压156(例如，Vout)通过辅助绕组126并通过电阻器120和122(例如，R2和R3)映射到反馈电压158(例如，VFB)，并且在端子144(例如，端子FB)处被控制器102接收。这样，初级侧的控制器接收有关功率变换器的输出电压和退磁的信息，该信息可以用来调节输出电压从而实现恒定电压(CV)和/或恒定电流(CC)输出。参考图1，功率变换器100的反馈电压158(例如，VFB)可以如下确定：其中，Vaux表示在功率变换器100的退磁周期期间辅助绕组126的电压，R2表示电阻器120的电阻值，R3表示电阻器122的电阻值，Vout表示输出电压156，Vd表示横跨二极管112(例如，D1)的压降，na表示辅助绕组126的匝数，ns表示次级绕组108的匝数。基于等式1，VFB和Vout之间的关系可以如下确定：因此，可以通过调节辅助绕组126的电压来调节输出电压156。由于VFB是输出电压Vout的镜像，所以输出电压与VFB成比例。在某些条件下，如果通过控制器102保持反馈电压VFB和横跨二极管112(例如，D1)的压降Vd恒定，则将输出电压156调节在恒定电平。但是，对于给定二极管，电压Vd取决于电流，因此Vd在负载电流Iload改变的情况下改变。另外，输出电缆线路160生成与负载电流Iload成比例的压降。该压降使得负载146接收到的负载电压Vload在负载电流Iload增大的情况下减小。假定输出电缆线路的电阻为Rcable，则设备端子162处的负载电压Vload可以如下确定：一方面，不同大小的负载电流会导致横跨二极管112和输出电缆线路160的压降不同，因此负载电压Vload在不同负载电流水平不是恒定的。相反，基于等式3，负载电压Vload随着负载电流Iload增大而减小。因此，在默认负载条件(例如，负载电流和/或负载电压在功率变换器的预定工作范围中)或高负载条件下，功率变换器100由于横跨二极管112和/或输出电缆线路160的压降而展现出较差的负载电压调节。另一方面，控制器102通过在端子136(例如，端子VCC)处提供给控制器102的电压152经由辅助绕组126上电。因此，控制器也代表系统的负载。如果负载电流较小或者没有连接到系统的设备端子162的负载，则由控制器102汲取的电流不可忽略。在这种情况下，次级绕组108和辅助绕组126展现出导致控制器102不能调节负载电压Vload的交叉调节。因此，如果系统是轻负载或无负载的，则负载电压Vload会由于交叉调节变得不可控的高。因此，非常期望改善功率变换器的技术。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了基于功率变换器中的负载条件的电压补偿系统和方法。仅通过示例，本专利技术的一些实施例已经应用于反激式功率变换器。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。根据一个实施例，用于调节功率变换器的系统控制器包括第一控制器端子、第二控制器端子、以及补偿电流生成器。补偿电流生成器被配置为通过第一控制器端子接收输入信号。输入信号指示流过功率变换器的初级绕组的第一电流。补偿电流生成器被配置为接收与功率变换器的退磁周期有关并且与功率变换器的辅助绕组相关联的退磁信号。补偿电流生成器被配置为至少部分地基于输入信号和退磁信号生成补偿电流。补偿电流生成器连接到电阻器。电阻器被配置为至少部分地基于补偿电流生成补偿电压，并至少部分地基于补偿电压和第二参考电压输出第一参考电压。系统控制器被配置为：至少部分地基于第二参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节功率变换器的系统控制器，该系统控制器包括：第一控制器端子；第二控制器端子；以及补偿电流生成器；其中，所述补偿电流生成器被配置为：通过所述第一控制器端子接收输入信号，该输入信号指示流过功率变换器的初级绕组的第一电流；接收与所述功率变换器的退磁周期有关并且与所述功率变换器的辅助绕组相关联的退磁信号；以及至少部分地基于所述输入信号和所述退磁信号生成补偿电流；其中，所述补偿电流生成器连接到电阻器，该电阻器被配置为至少部分地基于所述补偿电流生成补偿电压并至少部分地基于所述补偿电压和第二参考电压生成第一参考电压；其中，所述系统控制器被配置为：至少部分地基于所述第二参考电压生成放大信号；至少部分地基于所述放大信号生成驱动信号；以及通过所述第二控制器端子向开关输出所述驱动信号，以影响流过所述功率变换器的所述初级绕组的所述第一电流。

【技术特征摘要】
1.一种用于调节功率变换器的系统控制器，该系统控制器包括：第一控制器端子；第二控制器端子；以及补偿电流生成器；其中，所述补偿电流生成器被配置为：通过所述第一控制器端子接收输入信号，该输入信号指示流过功率变换器的初级绕组的第一电流；接收与所述功率变换器的退磁周期有关并且与所述功率变换器的辅助绕组相关联的退磁信号；以及至少部分地基于所述输入信号和所述退磁信号生成补偿电流；其中，所述补偿电流生成器连接到电阻器，该电阻器被配置为至少部分地基于所述补偿电流生成补偿电压并至少部分地基于所述补偿电压和第二参考电压生成第一参考电压；其中，所述系统控制器被配置为：至少部分地基于所述第二参考电压生成放大信号；至少部分地基于所述放大信号生成驱动信号；以及通过所述第二控制器端子向开关输出所述驱动信号，以影响流过所述功率变换器的所述初级绕组的所述第一电流。2.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述第一参考电压等于所述补偿电压和所述第二参考电压之和。3.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述系统控制器还被配置为至少部分地基于所述第二参考电压和与所述功率变换器的所述辅助绕组有关的采样信号生成所述放大信号。4.如权利要求3所述的系统控制器，还包括：误差放大器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林武平，张允超，黄剑锋，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31