开关电源转换器和用于开关电源转换器的方法技术

本发明专利技术涉及一种反激式转换器控制器的电源电压的调节。提供了一种开关电源转换器，其包括在电源开关不再循环以向负载提供电力的休眠周期期间，检测控制器电源电压是否已下降到阈值电压以下的检测器。响应于检测器的这种阈值的检测，由控制器电源电压供电的控制器被配置为使电源开关循环以补充控制器电源电压。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求2014年12月8日提出的美国临时申请No.62/089,129的权益，将其内容整体合并于此。
本申请涉及开关电源转换器，尤其涉及对开关电源控制器的电源电压的调节。
技术介绍
移动电子设备(诸如智能手机和平板电脑)的爆炸性增长，造成了对紧凑和高效开关电源转换器的技术需求的增加，以使用户可以充电这些设备。反激式开关电源转换器通常提供有移动设备，因为其变压器提供了与AC家庭电流的安全隔离。这种隔离引入了一个问题，电源开关出现在变压器的初级侧上，而负载在次级侧上。反激式转换器的电源开关调制需要了解在变压器的次级侧上的输出电压。这种反馈可通过从次级侧到初级侧的光电隔离器的桥接获得，但这增加了成本和控制复杂性。因此，开发了在每个开关循环使用变压器的初级侧上的反射电压的仅初级反馈技术。在反激式转换器的开关循环中，在初级侧电源开关循环关闭之后，次级电流(变压器的次级绕组的电流)脉动为高。然后次级电流斜降到零，因为功率传送给了负载。将电源开关关闭时间和次级电流斜降为零之间的延迟表示为变压器复位时间(Trst)。在变压器复位时间(Trst)初级绕组上的反射电压与输出电压成比例，因为次级电流已经停止流动，在次级侧上没有二极管压降。因此，在变压器复位时间的反射电压根据变压器的匝比和其他因素与输出电压直接成比例。仅初级反馈技术使用这种反射电压有效地调节电源开关，从而调节输出电压。反射电压不仅提供了反馈信息，而且还用于给控制电源开关的循环的控制器提供动力。例如，反射电压可穿过控制器电源电压电容器被整流和滤波，以产生控制器的电源电压。然而，在低负载或空载操作周期，反射电压给控制器提供动力的这种用法提出了一个问题。参考图1A至1E，可以更好地理解这个问题。图1A示出了响应例如用户从开关电源断开便携式设备如何使负载电流突然关闭。然后，负载电压将会在调节包络范围内慢慢下降，如图1B所示。在图1C中示出了相应的电源开关循环，其示出了当移除负载时循环停止。虽然电源开关已停止循环，但控制器电流基本上是常数，如图1D所示。因为尽管转换缺乏控制器仍继续燃烧功率，其电源电压可能会失去调节，如图1E所示。就这方面而言，控制器通过整流反射电压脉冲接收其电源电压。但是，如果电源开关不循环，就不会产生这种脉冲。由于控制器电流可以保持不变，所以控制器电源电压可能会相对迅速地失去调节，然后引起了控制器的关机和复位。为了缓解这个问题，一个解决方案是过度设计控制器电源电压电容器。但这种解决方案提高了成本。因此，本领域需要有改进的调节反激式转换器的控制器电源电压。
技术实现思路
公开了一种反激式转换器，其在电源开关不循环的休眠周期期间，调节其控制器电源电压。在每个休眠周期期间，该控制器通过触发转换器电源开关的至少一个控制器电源电压循环，响应控制器电源电压下降到阈值电平以下的确定。就像用于向负载传送电力的常规电源开关循环，该电源开关的控制器电源电压循环产生补充控制器电源电压的反射电压。在这种方式中，由于控制器电源电压在电源开关循环休眠周期期间失去调节，缓和了过度设计控制器电源电容器或者经受控制器重置的常规问题。与用于向负载传送电力的电源开关循环相比，控制器电源电压循环可以更短(尤其是，在电源开关的控制器电源电压循环中，电源开关的接通时间可以较短)，以使输出电压不会失去调节。控制器所需的功率的量相对较小，所以这种较小循环提供了足够的功率，而没有过度调节输出电压的危险。针对下面的示例性实施例的描述，可以更好地理解这些有利的特征。附图说明图1A是诸如出现在负载移除时反激式转换器的输出电流中的负不连续波形。图1B示出了图1A的反激式转换器的输出电压波形。图1C示出了图1A的反激转换器的开关循环。图1D示出了图1A的反激转换器的控制器电流波形。图1E示出了图1A的反激式转换器的控制器电源电压波形。图2是根据本公开实施例的包括控制器电源电压调节器的反激式转换器的电路图。图3A是图2的反激式转换器的输出电流的负不连续波形。图3B示出了图3A的反激式转换器的输出电压。图3C示出了图3A的反激式转换器的开关循环。图3D示出了图3A的反激式转换器的控制器电流。图3E示出了图3A的反激式转换器的控制器电源电压。图4是根据本公开实施例的调节反激式转换器控制器的电源电压的示例性方法的流程图。通过参考下面的详细描述，将最好地理解本公开的实施例及其优势。应该意识到，相同的参考数字是用来确定在一幅或多幅图中示出的相同元件。具体实施方式为了解决对改进的控制器电源电压调节的技术需要，提供了一种配置为将感测的控制器电源电压的版本与参考电压进行比较的反激式转换器。如果感测的控制器电源电压的版本低于参考电压，则控制器触发电源开关的控制器电源电压循环。由此产生的控制器电源电压循环的反射电压脉冲保持控制器电源处于调节。针对下面的示例性实施例，可以更好地理解这些有利的特征。在图2中示出了示例性反激式转换器200。当控制器205接通电源开关时，经整流的输入电压(VIN)驱动变压器的初级绕组。在转换器200中，电源开关是双极结型晶体管(BJT)，但应该意识到，在替代实施例中可以使用其他类型的开关，诸如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)功率开关。为了循环接通电源开关，控制器205驱动基极电流进入BJT电源开关的基极以使它变为饱和。然后通过传导取决于输入电压VIN和变压器的磁化电感的集电极电流，使饱和的BJT电源开关进行响应。基于这些因素，集电极电流(其对应于变压器的初级绕组电流)将从零斜增到峰值集电极电流值，因此控制器205关闭BJT电源开关以完成电源开关循环。控制器205监测来源于辅助绕组上的反射电压的反馈(Vfb)电压，以确定什么时候达到峰值集电极电流，以使BJT电源开关关闭。对控制器205关闭基极电流以关闭BJT电源开关作出响应，次级侧上的整流二极管D1变成正向偏置，使得变压器的存储能量交付为穿过负载的输出电压(Vout)。当在每个开关循环完成能量传递时，负载电容器Cout保持输出电压Vout。当次级绕组电流脉冲下降到零时，它在初级侧辅助绕组上产生反射电压，该反射电压是二极管D1两端的电压降和输出电压Vout的函数。因为次级电流下降为零，使得没有二极管压降，辅助绕组上的反射电压脉冲与Vout直接成比例。如前面所论述的，这段时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源转换器，包括：控制器，其配置使耦合到变压器的初级绕组的电源开关循环，以使电源开关的每个循环产生反射电压脉冲，并且其中该控制器被配置为由来源于每个反射电压脉冲的控制器电源电压供电；检测器，其配置为在控制器不使电源开关循环的休眠周期期间，检测控制器电源电压是否下降到阈值电压以下，其中该控制器进一步被配置为响应于控制器电源电压已下降到阈值电压以下的检测，触发电源开关的控制器电源电压循环。

【技术特征摘要】
2014.12.08 US 62/089,129;2014.12.29 US 14/584,9911.一种开关电源转换器，包括：
控制器，其配置使耦合到变压器的初级绕组的电源开关循环，以使电
源开关的每个循环产生反射电压脉冲，并且其中该控制器被配置为由来源
于每个反射电压脉冲的控制器电源电压供电；
检测器，其配置为在控制器不使电源开关循环的休眠周期期间，检测
控制器电源电压是否下降到阈值电压以下，其中该控制器进一步被配置为
响应于控制器电源电压已下降到阈值电压以下的检测，触发电源开关的控
制器电源电压循环。
2.根据权利要求1所述的开关电源转换器，其中，该检测器包括配
置为将控制器电源电压的采样版本与阈值电压进行比较的比较器，以检测
控制器电源电压是否已下降到阈值电压以下。
3.根据权利要求1所述的开关转换器，进一步包括配置为整流和滤
波每个反射电压脉冲以产生控制器电源电压的整流和滤波网络。
4.根据权利要求1所述的开关电源转换器，进一步包括电源开关。
5.根据权利要求4所述的开关电源转换器，其中，该电源开关包括
双极结型晶体管电源开关。
6.根据权利要求4所述的开关电源转换器，其中，该电源开关包括
MOSFET电源开关。
7.根据权利要求1所述的开关电源转换器，其中，该控制器进一步
被配置为使电源开关电力循环以向负载传送电力，并且其中每个电源循环
的接通时间都大于电源开关的控制器电源电压循环的接通时间。
8.根据权利要求1所述的开关电源转换器，其中，该控制器进一步
被配置为使得控制器电源电压循环包括多个控制器电源电压循环。
9.根据权利要求2所述的开关电源转换器，进一步包括配置为提供
控制器电源电压的采样版本的分压器。
10.根据权利要求1所述的开关电源转换器，进一步包括配置为提供

【专利技术属性】
技术研发人员：F·史，D·多恩，H·布伊，X·王，
申请(专利权)人：戴洛格半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US