具有快速放电电路的电力变换器制造技术

一种具有快速放电以适应负载断开连接的电力变换器。该电力变换器包括耦接在电力变换器的输入端与电力变换器的输出端之间的磁性部件。该磁性部件包括初级绕组和次级绕组。开关根据开关的接通时间和关断时间对能量从初级绕组到次级绕组的传递进行控制。放电电路耦接至电力变换器的输出端。放电电路适于接收指示负载是否断开连接的信号并且基于指示负载是否断开连接的信号来减小电力变换器的输出端处的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及电力变换器，并且更特别地，涉及传送不同固定电压电平的电力变换器。
技术介绍
随着电子器件近来的爆发式增长，对用作这些电子器件的适配器或充电器的电力变换器的需求也以快的速度增长。电力变换器通常由电力变换器控制器来控制。特别地，开关模式电力变换器通常由下述电力变换器控制器来控制，所述电力变换器控制器对电力变换器中开关的接通时间(TON)或关断时间(TOFF)进行控制以调节电力变换器的输出电压和输出电力。常规的电力变换器传送呈固定电压电平(例如，5V)的恒定输出电压。新的电力变换器正开始引入传送呈不同固定电压电平(例如，5V、9V和12V)的恒定输出电压的能力，以用于电子器件的较快速充电。然而，将单个电力变换器用于具有不同电压需求的不同电子器件会产生下述风险：提供给电子器件可能比器件能够承载的电压高的电压，从而对器件造成不可挽回的损害。
技术实现思路
本公开内容的实施方式包括一种具有快速放电以高效地适应负载从使用中断开连接或负载状况(需求)的变化的电力变换器。在一个实施方式中，电力变换器向负载提供电力。电力变换器包括：磁性部件，该磁性部件耦接在电力变换器的输入端与电力变换器的输出端之间。磁性部件包括初级绕组和次级绕组。开关根据开关的接通时间和关断时间对能量从初级绕组到次级绕组的传递进行控制。放电电路耦接至电力变换器的输出端。放电电路适于接收指示负载是否断开连接的信号并且基于指示负载是否断开连接的信号来减小电力变换器的输出端处的输出电压。放电电路因
此可以将输出电压快速地减小到对具有不同电压需求的不同类型的负载而言是安全的较低电压电平。在一个实施方式中，公开了一种向负载提供电力的电力变换器中的操作方法。方法包括：根据开关的接通时间和关断时间来将能量从磁性部件的初级绕组传递到磁性部件的次级绕组。方法还包括：基于指示负载是否断开连接的信号通过耦接至电力变换器的输出端的放电电路来减小电力变换器的输出端处的输出电压。在本说明书中描述的特征和优点并非是包括一切的，而是特别地，鉴于附图、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将是明显的。此外，应当注意的是，本说明书中使用的语言主要出于可读性和指导性目的来进行选择，而并非被选择用于划定或限定专利技术主题。附图说明通过结合附图考虑下面的详细描述可以容易地理解本公开内容的实施方式的教导。图1是根据本公开内容的一个实施方式的具有快速放电的AC-DC反激式电力变换器。图2是根据本公开内容的一个实施方式的图1中的AC-DC反激式电力变换器的放电电路的详细视图。图3是示出根据本公开内容的一个实施方式的图1中的AC-DC反激式电力变换器的放电电路响应于负载断开连接来降低AC-DC反激式电力变换器的输出电压的操作的时序图。图4是示出根据本公开内容的一个实施方式的图1中的AC-DC反激式电力变换器在向负载传送高输出电压的阶段1中的操作的时序图。图5是示出根据本公开内容的一个实施方式的图1中的AC-DC反激式电力变换器在负载断开连接之后并且在电力变换器控制器确定负载断开连接之前的阶段2中的操作的时序图。图6是示出根据本公开内容的一个实施方式的图1中的AC-DC反激式电力变换器在电力变换器控制器确定负载断开连接之后的阶段3中的操作的时序图。具体实施方式附图和下面的描述通过示例的方式涉及本公开内容的优选实施方式。现在将详细地参考本公开内容的若干实施方式，其示例在附图中示出。应当注意的是，只要可行，类似或相同的附图标记可以用在附图中，并且可以指示类似或相同的功能。本领域技术人员根据下面的描述将容易意识到：在不偏离本文所描述的公开内容的原理的情况下可以采用本文所示出的结构和方法的替选实施方式。本公开内容的实施方式涉及具有快速放电以高效地适应负载状况的变化(例如，由于负载断开连接)的电力变换器。电力变换器将输入电力转换成输出电力，并且向负载传送输出电力。放电电路可以基于指示负载状况的变化的感测信号来从电力变换器的输出端吸收放电电流。放电电路可以吸收放电电流直到输出电压减小到低于输出阈值电压电平以下为止。图1示出了根据示例性实施方式的具有快速放电的AC-DC反激式电力变换器101。电力变换器101包括：桥式整流器BR1、变压器T1、晶体管开关Q1、输出整流二极管D1、输出滤波电容器C7、预负载电阻器R1、电力变换器控制器100以及放电电路190，还有其他部件。电力变换器101接收AC输入电压10、将输入电压10转换成呈若干可能的固定电压电平之一的DC输出电压Vout并且将DC输出电压Vout提供给负载30。负载30可以例如是由DC输出电压Vout通过电力适配器与电子器件之间的输出电缆(例如，通用串行总线(USB)电缆)供电的电子器件。具有电压需求的不同类型的负载可以连接至电力变换器101，然后电力变换器101将DC输出电压Vout调节成适合于给定负载的电平。虽然图1中的电力变换器101是具有反馈信号的初级侧感测的AC-DC反激式电力变换器，但是应当注意的是，本公开内容不限于反激式变换器并且本公开内容可以应用于任何类型的、具有任何拓扑结构的切换式电力变换器(例如，正激式变换器等)。桥式整流器BR1接收AC输入电压10并且将其转换成在生成DC输出电压Vout时使用的全波整流输入电压40。全波整流输入电压40被提供给变压器T1的初级绕组110。变压器T1的次级绕组112通过输出整流二极管D1连接至电力变换器101的输出端。变压器T1还包括辅助N偏置绕组114，辅助N偏置绕组114具有与变压器T1的次级绕组112上的电压
Vsec成比例的反射次级电压。变压器T1是磁性部件的示例。应当注意的是，可以用任何类型的整流器取代桥式整流器BR1。电力变换器控制器100经由Vcc引脚接收供电电压130，并且经由Gnd引脚连接至初级地120。对于主动启动(ASU)特征，ASU引脚提供ASU控制信号132以主动地启动电力变换器控制器100。在一个实施方式中，电力变换器控制器100是集成电路(IC)。电力变换器控制器100使用具有接通时间(TON)和关断时间(TOFF)的脉冲的形式的输出控制信号102对晶体管开关Q1的打开和闭合(即接通和关断)进行控制。可以利用脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)或PWM与PFM的结合来生成脉冲。当晶体管开关Q1接通时，电流流过变压器T1并且使能量存储在变压器T1的初级绕组110中。变压器T1的次级绕组112上的电压Vsec为负并且使输出整流二极管D1反向偏置。当晶体管开关Q1关断时，存储在变压器T1的初级绕组110中的能量被释放到变压器T1的次级绕组112中。变压器T1的次级绕组112上的电压Vsec变为正并且使输出整流二极管D1变为正向偏置。输出整流二极管D1对变压器T1的次级绕组112上的电压Vsec进行整流，并且输出滤波电容器C7对变压器T1的次级绕组112上的电压Vsec进行滤波以生成DC输出电压Vout。通过对晶体管开关Q1接通或关断(即TON和TOFF)的频率和/或脉冲持续时间进行控制，电力变换器控制器100可以对传送至电力变换器101的输出端的能量的量进行控制。电力变换器控制器100中的I感测引脚基于电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向负载提供电力的电力变换器，所述电力变换器包括：磁性部件，所述磁性部件耦接在所述电力变换器的输入端与所述电力变换器的输出端之间，所述磁性部件包括初级绕组和次级绕组；开关，所述开关根据所述开关的接通时间和关断时间对能量从所述初级绕组到所述次级绕组的传递进行控制；以及放电电路，所述放电电路耦接至所述电力变换器的所述输出端，所述放电电路适于接收指示所述负载是否断开连接的信号并且基于指示所述负载是否断开连接的信号来减小所述电力变换器的所述输出端处的输出电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.06 US 14/174,4171.一种用于向负载提供电力的电力变换器，所述电力变换器包括：磁性部件，所述磁性部件耦接在所述电力变换器的输入端与所述电力变换器的输出端之间，所述磁性部件包括初级绕组和次级绕组；开关，所述开关根据所述开关的接通时间和关断时间对能量从所述初级绕组到所述次级绕组的传递进行控制；以及放电电路，所述放电电路耦接至所述电力变换器的所述输出端，所述放电电路适于接收指示所述负载是否断开连接的信号并且基于指示所述负载是否断开连接的信号来减小所述电力变换器的所述输出端处的输出电压。2.根据权利要求1所述的电力变换器，其中，所述放电电路包括：放电控制电路，所述放电控制电路接收指示所述负载是否断开连接的信号并且基于指示所述负载是否断开连接的信号来生成放电控制信号；以及电荷去除电路，所述电荷去除电路基于所述放电控制信号来减小所述电力变换器的所述输出端处的输出电压。3.根据权利要求2所述的电力变换器，其中，所述放电控制电路包括：二极管，所述二极管在所述二极管的阳极处接收指示所述负载是否断开连接的信号；电阻器，所述电阻器耦接至所述二极管的阴极；以及放电控制电容器，所述放电控制电容器与所述电阻器并联耦接，其中，所述放电控制信号与所述放电控制电容器两端的电压对应。4.根据权利要求3所述的电力变换器，其中，所述放电控制电容器比所述电力变换器的所述输出端处的输出电容器小。5.根据权利要求2所述的电力变换器，其中，所述电荷去除电路包括：电流源，所述电流源适于基于所述放电控制信号来从所述电力变换器的所述输出端吸收电流。6.根据权利要求5所述的电力变换器，其中，所述电流源吸收所述电流直到所述电力变换器的所述输出端处的输出电压减小到阈值电压电平以下为止。7.根据权利要求1所述的电力变换器，还包括：在所述电力变换器的所述输出端处的输出电容器，其中，所述放电电路通过经由所述放电电路使所述输出电容器放电来减小所述电力变换器的所述输出端处的输出电压。8.根据权利要求1所述的电力变换器，其中，所述放电电路将所述电力变换器的所述输出端处的输出电压从第一电压电平减小到第二电压电平，所述第一电压电平与第一类型负载的电压需求对应并且所述第二电压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德雷·马利宁，
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