用于开关模式电源的系统和方法技术方案

根据实施例，一种操作开关模式电源的方法包括通过检测变压器次级绕组的电压降落，同步地对开关模式电源的次级侧上的电流进行整流，并且在检测到电压降落时激活耦合到次级绕组的半导体开关。所述方法还包括确定数字信号，通过根据数字信号对半导体开关进行开关而向耦合到变压器初级绕组的控制器发送数字信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及一种电子设备，更具体地涉及一种用于开关模式电源的系统和方法。
技术介绍
电源系统普遍应用于从计算机到汽车的许多电子应用中。通常，电源系统中的电压由通过操作以电感器或变压器作为负载的开关执行DC-DC、DC-AC和/或AC-DC转换而产生。一类这样的系统包括开关模式电源(SMPS)。SMPS通常比其他类型的功率转换系统效率更高，因为功率转换是由电感器或变压器的受控充电和放电执行的，而且降低了由于跨电阻性电压降的功率耗散的能量损失。SMPS通常包括至少一个开关和电感器或变压器。一些具体的拓扑结构包括降压转换器、升压转换器和反激式转换器，以及其他。控制电路通常用于打开和关闭开关，以对电感器进行充电和放电。在一些应用中，供应给负载的电流和/或供应给负载的电压是通过反馈回路控制的。SMPS的一种应用是用于锂离子电池的充电器。由于如果超过电压上限，锂离子电池很容易损坏，通常对电池以恒定电流充电，直到输出电压达到目标电压。因此，这种电池充电器可以利用SMPS，其被配置成提供恒定的电流。因为这种电池充电器可以将来自墙壁插座的AC电流转换为DC电流，使用变压器的反激式转换器通常用于提供AC市电与被充电电池的电流隔离。
技术实现思路
根据实施例，一种操作开关模式电源的方法包括通过检测变压器次级绕组的电压降落而同步地对开关模式电源的次级侧上的电流进行整流，并且在检测到电压降落时激活耦合到次级绕组的半导体开关。该方法还包括确定数字信号，通过按照数字信号来开关半导体开关而将数字信号发送至耦合到变压器初级绕组的控制器。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：图1包括图1a和图1b，图1a示出了开关模式电源的示意性实施例，图1b示出了开关模式电源的代表性波形图；图2包括图2a和图2b，图2a示出了实施例的同步整流器电路，图2b示出了相应的波形图；图3包括图3a和图3b，图3a示出了实施例的唤醒检测电路，图3b示出了实施例的唤醒检测电路的操作的波形图；图4包括图4a和图4b，图4a示出了实施例的次级侧到初级侧的数据传输电路，图4b示出了实施例的次级侧到初级侧的数据传输电路的操作的波形图；图5示出了实施例的次级侧控制器IC的框图；以及图6示出了实施例的方法的流程图。不同图中相应的标号和符号通常指代对应的部件，除非另有说明。附图的绘制是为了清楚地说明优选实施例的各个有关方面，不一定按比例绘制。为了更清楚地说明特定的实施例，表示相同结构、材料、或过程步骤的变化的字母可以紧接在图号后面。具体实施方式下面详细讨论目前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了许多可应用的专利技术原理，其可以体现在各种各样的具体上下文中。所讨论的特定实施例仅仅是以特定的示例方式来制造和使用本专利技术，并且不限制本专利技术的范围。将参照具体上下文中的优选实施例描述本专利技术，一种用于反激式构造的开关模式电源的系统和方法。本专利技术的实施例还可应用于其它开关模式电源结构和其他系统和应用，包括其它开关的电路，包括但不限于，功率系统和电机控制系统。在本专利技术的一个实施例中，使用次级侧同步整流器的开关晶体管来执行除了其充当整流开关之外的通信，实现了从开关模式反激式转换器的次级侧到初级侧的通信。这种通信方案可用于执行其输出电压和/或输出电流的初级侧控制的反激式转换器。在一个实施例中，当开关模式反激式转换器的输出电压下降到低于预定电压阈值时，对开关晶体管进行脉冲。当初级侧控制器经由变压器的辅助绕组接收相应的信号时，所述初级侧控制器恢复脉冲串模式开关。在另一个实施例中，数字接口被耦合到开关模式反激式转换器的次级侧。当经由数字接口接收到改变输出电压的请求时，初级侧控制器经由次级侧开关晶体管和指示所选择的输出电源电压的变压器，来接收数字信号。在一个实施例中，同步整流器、唤醒检测和接收到的命令的数字传输可以被一起集成在单个次级侧控制器IC上。图1a示出了实施例的开关模式反激式转换器100，其包括二极管桥式整流器102、变压器106、初级侧上的开关晶体管122和控制器126，以及由次级侧上的次级控制器集成电路(IC)140控制的开关晶体管112。二极管桥式整流器102将AC电压Vac(其可表示例如AC市电电压)转换为DC电压Vin，DC电压Vin耦合到变压器106的初级绕组108。来自整流操作的剩余纹波被输入滤波电容器104进行滤波。开关晶体管的开关动作对变压器106的初级绕组108磁化和去磁，以将功率从初级绕组108传递到次级绕组110，次级绕组110具有DC输出Vout。在次级线圈110上的输出电流被次级控制器IC140所控制的开关晶体管112整流，它们一起用作同步整流器。如图所示，次级绕组110不具有从变压器106的次级侧耦合到变压器106的初级侧的反馈网络。相反，开关模式的反激式转换器100通过监视磁性耦合到变压器106的辅助绕组116的电压获得其反馈电压。该来自辅助绕组116的反馈电压经由使用电阻器132和134实现的分压器在引脚ZCD上由控制器126监视。另外，控制器126可以通过在引脚CS上监视耦合到开关晶体管122的源极的电流感测电阻124两端的电压，执行初级侧电流的测量。基于取自引脚ZCD和CS的反馈，控制器126引脚GD上产生开关模式，引脚GD经由栅极电阻器148耦合到开关晶体管122的栅极，以保持大致稳定的输出电压和/或输出电流。在操作过程中，功率经由辅助绕组116、二极管118和电容器120被提供给控制器126。在启动过程中，控制器126可以经由电阻器128和二极管130从电压Vin接收功率。在一个实施例中，实施例的开关模式反激式转换器100的输出电压使用低通滤波器进行滤波，该低通滤波器包括电容器146、电感器144和输出电容器114。次级控制器IC140经由引脚GD向开关晶体管112提供开关信号，以提供同步整流，并提供从变压器106的次级侧到控制器126的通信。在一个实施例中，次级绕组110的状态经由引脚PC被输入到次级控制器IC140，引脚PC经由电阻器136和138形成的分压器耦合到次级绕组110。可替换地，次级控制器IC140可以使用其他本领域中已知的同步整流器电路和方法耦合次级绕组110。如图所示，输出电压Vout经由输出引脚V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作开关模式电源的方法，所述方法包括：对所述开关模式电源的次级侧中的电流进行同步整流，同步整流包括检测变压器的次级绕组的电压降落，并且当检测到所述电压降落时，激活耦合到所述次级绕组的半导体开关；确定数字信号；以及将所述数字信号发送至耦合到所述变压器的初级绕组的控制器，发送包括根据所述数字信号对所述半导体开关进行切换。

【技术特征摘要】
2014.04.01 US 14/242,3571.一种操作开关模式电源的方法，所述方法包括：
对所述开关模式电源的次级侧中的电流进行同步整流，同步整流包
括检测变压器的次级绕组的电压降落，并且当检测到所述电压降落时，
激活耦合到所述次级绕组的半导体开关；
确定数字信号；以及
将所述数字信号发送至耦合到所述变压器的初级绕组的控制器，发
送包括根据所述数字信号对所述半导体开关进行切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述数字信号包括：
在输入接口处接收信号；以及
基于接收到的所述信号产生所述数字信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述输入接口包括通用串行总线(USB)接口，所述通用串行总线
接口包括第一信号线路和第二信号线路；并且
接收所述信号包括将所述第一信号线路和所述第二信号线路中的
至少一个与阈值进行比较。
4.根据权利要求2所述的方法，其中产生所述数字信号还包括对
接收到的所述信号进行解码。
5.根据权利要求2所述的方法，其中接收到的所述信号和发送的所
述数字信号包括针对所述开关模式电源的输出电压的请求。
6.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述数字信号对所述半导
体开关进行切换引起所述变压器的辅助绕组上的电压尖峰。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括监视所述开关模式电源的
输出电压，其中确定所述数字信号包括基于监视所述输出电压而确定所
述数字信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其中：
监视所述输出电压包括将所述输出电压与阈值进行比较；并且
发送所述数字信号包括向所述控制器发送唤醒请求。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字信号包括第一数字
信号和第二数字信号，并且所述方法进一步包括：
在输入接口处接收信号；
基于接收到的信号产生所述第一数字信号；
监视所述开关模式电源的输出电压；以及
基于监视所述输出电压而产生所述第二数字信号。
10.一种集成电路，包括：
同步整流器控制器，被配置为耦合到半导体开关的控制节点以及变
压器的次级绕组，所述同步整流器控制器被配置为检测变压器的次级绕
组的电压降落，并且在检测到所述电压降落时激活耦合到所述次级绕组
的半导体开关；以及
数字接口电路，被配置为耦合到所述半导体开关的所述控制节点，
所述数字接口电路被配置为确定数字信号，并且根据所述数字信号对所
述半导体开关的所述控制节点施以脉冲。
11.根据权利要求10所述的集成电路，还包括所述半导体开关。
12.根据权利要求10所述的集成电路，还包括所述变压器。
13.根据权利要求10所述的集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓小武，林国基，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：待定