使用多个控制器的功率转换器制造技术

一种功率转换器控制器，包括初级控制器和次级控制器。所述初级控制器被耦合以从所述次级控制器接收一个或多个请求信号，并且响应于所接收到的请求信号中的每个而将功率开关从断开状态转变到接通状态。所述初级控制器被耦合以当所述功率开关处于接通状态时检测关断条件，并且响应于检测到所述关断条件而将所述功率开关从接通状态转变到断开状态。所述次级控制器与所述初级控制器电流隔离。所述次级控制器被耦合以向所述初级控制器传输所述请求信号，并且控制所述请求信号中的每个的传输之间的时间量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】使用多个控制器的功率转换器优先权要求根据专利合作条约(PCT)第8条，本申请要求享有2013年3月8日提交的第13/791，459号美国专利申请的优先权。背景信息公开内容的领域本公开内容涉及电源(power supply)，且更具体地，涉及用于电源的控制电路。开关模式电源被广泛地用在家用电器或工业电器中，以用于将低频(例如，50Hz或60Hz)高压交流(ac)输入电压转换到所需要的直流(dc)输出电压电平。例如，开关模式电源可被包括在电子设备(诸如，用于移动电子设备的电池充电器)中。多种类型的开关模式电源因其调节良好的输出、效率高以及尺寸小连同它们的安全特征和保护特征而流行。开关模式电源的流行拓扑包括反激、正激、升压、降压、半桥和全桥、以及包括谐振类型的许多其他拓扑。开关模式电源可包括能量传递元件、功率开关以及运行以调节功率转换器输出电压的值的控制电路。能量传递元件(例如，親合电感器)可包括彼此电流(galvanically)隔离的初级绕组和次级绕组。初级绕组可被耦合到功率转换器的输入侧上的电路，诸如，功率开关。次级绕组可被耦合到功率转换器的输出侧上的、将经调节的输出电压递送到电力负载的电路。功率开关(例如，高压功率开关)可被耦合到能量传递元件的初级绕组，以通过该初级绕组来控制电流。功率转换器的控制电路可感测输出电压，并且响应于感测到的输出电压来控制功率开关的状态，以控制从初级绕组到次级绕组的能量传递。【附图说明】参照下面的附图描述了本公开内容的非限制性和非穷举性的实施方案，其中在各个图中，相同的参考数字可指代相同的部分。图1是包括初级控制器、次级控制器和功率开关的一个示例功率转换器的示意图。图2是包括初级控制器、次级控制器和功率开关的一个示例集成电路封装件的功能框图。图3是描述功率转换器的示例次级控制器的运行的流程图。图4是描述功率转换器的示例初级控制器的运行的流程图。图5是描述功率转换器的示例初级控制器和示例次级控制器的运行的流程图。图6例示了在示例初级控制器和示例次级控制器的运行期间生成的多种波形。图7A是包括磁耦合通信链路的一个示例集成电路封装件的功能框图。图7B是包括光耦合通信链路的一个示例集成电路封装件的功能框图。图8是包括示例初级控制器和示例次级控制器的一个示例非隔离式功率转换器的示意图。图9例示了在示例初级控制器和示例替代次级控制器的运行期间生成的多种替代波形。在附图的所有多个视图中，对应的参考字符可以指示对应的部件。技术人员应理解，图中的元件是为了简化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例绘制。为了便于理解各种实施方案，通常未描绘在商业可行的实施方案中有用或必需的那些常见但是众所周知的元件。【具体实施方式】在下面的描述中，阐明了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本专利技术无需采用所述具体细节。在其他情况下，为了避免使本专利技术模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。在此说明书全文中提到的“ 一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，关于该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，在该说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。再者，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。具体特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件内。根据本公开内容的功率转换器包括(例如，通过通信链路)彼此电流隔离(galvanically isolated)的初级控制器和次级控制器。初级控制器可被親合，以控制功率开关的状态，从而控制从功率转换器的输入到功率转换器的输出的能量传递。次级控制器可被耦合到功率转换器的输出处的电路部件，以感测该功率转换器的输出量。尽管初级控制器和次级控制器彼此电流隔离，但是次级控制器可向初级控制器传输信号，以控制初级控制器如何切换功率开关。例如，次级控制器可响应于感测到的功率转换器的输出量向初级控制器传输信号。在一些实施例中，本公开内容的初级控制器和次级控制器可被包括在一个隔离式功率转换器(例如，反激转换器)中，其中隔离式功率转换器的输入端子与隔离式功率转换器的输出端子通过一个能量传递元件(例如，耦合电感器)电流隔离。在这些实施例中，初级控制器可被耦合到隔离式功率转换器的初级侧上的电路，诸如，功率开关。次级控制器可被耦合到隔离式功率转换器的次级侧上的电路，以感测隔离式功率转换器的输出量。在一些实施例中，本公开内容的初级控制器和次级控制器可被包括在一个非隔离式功率转换器(例如，非隔离式降压转换器)中，其中该非隔离式功率转换器的输入端子与输出端子并未电流隔离。当被用在非隔离式功率转换器中时，初级控制器和次级控制器可彼此电流隔离(例如，通过通信链路)，尽管该非隔离式功率转换器的输入端子与输出端子并未电流隔离。初级控制器和次级控制器可运行，以调节功率转换器的、递送到负载的输出量(例如，电压和/或电流)。例如，初级控制器和次级控制器可运行，以响应于感测到的输出电压将功率转换器的输出电压调节到期望的输出电压值。尽管初级控制器和次级控制器可响应于感测到的输出电压来调节输出电压，但是在一些实施例中，初级控制器和次级控制器可响应于感测到的输出电压和/或感测到的输出电流来调节功率转换器的输出电压和/或输出电流。次级控制器被耦合以向初级控制器传输能量请求信号(在下文中“请求信号”)。初级控制器被耦合以当初级控制器接收到请求信号时将功率开关设置成接通状态(0Nstate)(例如，闭合的开关)。因此，本公开内容的次级控制器可控制何时将功率开关设置成接通状态。在初级控制器将功率开关设置成接通状态之后，初级控制器确定何时将功率开关设置成断开状态(例如，开路)。因此，初级控制器可控制何时将功率开关关断。换言之，初级控制器可控制功率开关保持在接通状态多长时间。如在下文中所描述的，次级控制器可包括定时电路，该定时电路控制可由初级控制器将功率开关设置成接通状态的频率。换言之，次级控制器可控制将功率开关设置成接通状态的速度(例如，最大速度)。初级控制器可包括设置功率开关的状态的电路(例如，图2的初级开关控制电路250)。一般而言，初级控制器可将功率开关维持在断开状态，直到从次级控制器接收到请求信号。响应于该请求信号，初级控制器可将功率开关设置成接通状态。在将功率开关设置成接通状态之后，初级控制器可响应于多种不同的条件中的一个或多个(本文中被称为“关断条件”)来确定何时将开关设置成断开状态。在一些实施例中，初级控制器可感测通过功率开关的开关电流，并且当功率开关在接通状态时，在开关电流达到阈值电流限制时，将功率开关设置成断开状态。在其他实施例中，初级控制器可被耦合以将功率开关设置成接通状态且达一设置的时间段，该时间段在本文中被称为“传导时段”。初级控制器可在传导时段期满之后将功率开关设置成断开状态。在一些实施例中，关断条件(例如，阈值电流限制和/或传导时段)可以是固定量。在其他实施例中，初级控制器可调整关断条件，例如，响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换器控制器，包括：初级控制器，所述初级控制器被耦合到功率转换器的功率开关，其中所述初级控制器被耦合以接收一个或多个请求信号并且响应于所接收到的请求信号中的每个而将所述功率开关从断开状态转变到接通状态，并且其中所述初级控制器被耦合以当所述功率开关处于接通状态时检测关断条件并且响应于检测到所述关断条件而将所述功率开关从接通状态转变到断开状态；以及次级控制器，所述次级控制器与所述初级控制器电流隔离，其中所述次级控制器被耦合以向所述初级控制器传输一个或多个请求信号，并且其中所述次级控制器被耦合以控制所述请求信号中的每个的传输之间的时间量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·H·马修斯，B·巴拉克里什南，D·龚，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国;US