用于功率转换器控制的德尔塔西格玛调制制造技术

描述了一种反激式转换器，其在一些示例中包括集成电路，集成电路包括德尔塔西格玛转换器和级联的积分器梳状滤波器，级联的积分器梳状滤波器被配置成确定与转换器的次级侧绕组上的次级侧电压相关联的比例因子、积分因子和微分因子。集成电路使用每个因子控制次级切换元件执行同步整流。在一些示例中，反激式转换器包括在变压器的初级侧的辅助绕组以及拐点电压检测单元。拐点电压检测单元被配置成基于指示辅助绕组处的电压的模拟输入来确定积分值并且基于积分值来检测与辅助绕组处的电压相关联的拐点电压。控制器可以使用所检测到的拐点来控制初级侧开关。

Delta sigma modulation for power converter control

Describes a flyback converter, which comprises an integrated circuit in some examples, the integrator comb filter integrated circuit including delta sigma converters and cascade integrator comb filter, cascaded is configured to determine the associated secondary side winding and the secondary side voltage converter on the proportional factor, integral factor and differential factor. The integrated circuit uses each factor to control the secondary switching element to perform synchronous rectification. In some examples, the flyback converter includes an auxiliary winding at the primary side of the transformer and an inflection point voltage detection unit. The inflection point voltage detecting unit is configured to determine an integral value based on an analog input indicating the voltage at the auxiliary winding, and to detect the inflection voltage associated with the voltage at the auxiliary winding based on the integral value. The controller can control the primary side switch with the detected inflection point.

【技术实现步骤摘要】
用于功率转换器控制的德尔塔西格玛调制
技术介绍
关于增加开关模式功率转换器的耐久性和/或效率，存在各种挑战。并非必须使用更加稳健的材料和部件，开关模式功率转换器可以通过其开关的更加精确的控制来改善性能。开关模式功率转换器的控制器可以通过获取与功率转换器的部件的操作状态或条件有关的更加准确的信息来更加精确地控制其开关。例如，一些控制器依赖于系统的不同部分处的电压和电流电平的非常准确的模拟测量来确定是否改变开关的操作状态。一些开关模式功率转换器包括在功率源与负载之间提供电流隔离层的变压器。这样的功率转换器的控制器还可以通过获取与电流隔离层两侧的部件的操作状态或条件有关的信息来改善其开关的控制。比如，控制器可以通过接收与位于变压器的次级侧的元件的操作状态或条件有关的信息来更好地控制位于变压器的初级侧的元件。
技术实现思路
通常，描述以下电路和技术，其用于使得功率转换器能够使用德尔塔西格玛(delta-sigma)调制技术用于遍及系统在内部中继信息。通过使用德尔塔西格玛调制技术，控制器可以能够更快地获得与功率转换器的各种部件的操作状态或条件有关的非常准确的信息，从而使得控制器能够更加精确地控制系统的不同部分。在一个示例中，本公开涉及一种方法，其包括：由集成电路接收一个或多个模拟输入，该一个或多个模拟输入指示反激式功率转换器的变压器的次级侧绕组上的次级侧电压；集成电路的德尔塔西格玛转换器将一个或多个模拟输入转换成指示次级侧电压的数字比特流；由集成电路的级联的积分器梳状滤波器确定与数字比特流相关联的比例因子、与数字比特流相关联的积分因子、以及与数字比特流相关联的微分因子；以及由集成电路基于比例因子、积分因子和微分因子来控制被耦合至反激式功率转换器的次级侧绕组的同步整流切换元件。在另一示例中，本公开涉及一种反激式转换器，其包括：具有初级侧绕组和次级侧绕组的变压器；被配置成将初级侧绕组耦合至电压源以及从电压源解耦合初级侧绕组的初级切换元件；耦合至次级侧绕组并且被配置成在初级侧绕组被从电压源解耦合时执行同步整流的次级切换元件；以及用于控制次级切换元件执行同步整流的集成电路，其中集成电路包括：被配置成接收指示次级侧绕组上的次级侧电压的一个或多个模拟输入并且将一个或多个模拟输入转换成指示次级侧电压的数字比特流的德尔塔西格玛调制器；以及被配置成确定与数字比特流相关联的比例因子、与数字比特流相关联的积分因子、以及与数字比特流相关联的微分因子的级联的积分器梳状滤波器，其中集成电路被配置成基于比例因子、积分因子和微分因子来控制次级切换元件。在另一示例中，本公开涉及一种方法，其包括：在初始地接通反激式转换器的初级切换元件以对变压器充电之后，反激式转换器的初级侧控制器接收模拟输入，该模拟输入指示变压器的初级侧辅助绕组处的电压；由初级侧控制器基于模拟输入确定初级侧辅助绕组处的电压的积分；在断开初级切换元件之后，由初级侧控制器基于积分来检测与初级侧辅助绕组处的电压相关联的拐点电压；以及响应于检测到拐点电压，由初级侧控制器随后接通初级切换元件以对变压器充电。在另一示例中，本公开涉及一种反激式转换器，其包括：具有初级侧绕组、初级侧辅助绕组和次级侧绕组的变压器；被配置成将所述初级侧绕组耦合至电压源以及从电压源解耦合所述初级侧绕组的初级切换元件；拐点电压检测单元；以及控制器，拐点电压检测单元被配置成：基于指示初级侧辅助绕组处的电压的模拟输入来确定初级侧辅助绕组处的电压的积分；以及基于积分来检测与初级侧辅助绕组处的电压相关联的拐点电压，控制器被配置成：在初始地接通初级切换元件以将初级侧绕组耦合至电压源以对变压器充电之后，断开初级切换元件；以及响应于拐点电压检测单元检测到与初级侧辅助绕组处的电压相关联的拐点电压，随后接通初级切换元件以将初级侧绕组耦合至电压源以对变压器充电。下面在附图和描述中给出一个或多个示例的细节。本公开的其他特征、目的和优点根据描述和附图并且根据权利要求将很清楚。附图说明图1是图示根据本公开的一个或多个方面的用于转换来自功率源的功率的示例系统的框图；图2是图示根据本公开的一个或多个方面的图1所示的示例系统的示例功率转换器的框图，其被配置成执行同步整流；图3是图示根据本公开的一个或多个方面的图2所示的示例功率转换器的各种电气特性的时序图；图4A-4C是图示图2的示例功率转换器的示例同步整流积分电路的各种部件的详细视图的概念图；图5是图示根据本公开的一个或多个方面的由图2的示例功率转换器执行的示例操作的流程图；图6是图示根据本公开的一个或多个方面的图1所示的示例系统的示例功率转换器的电路图，其被配置成执行反激式控制；图7是图示根据本公开的一个或多个方面的图6所示的示例功率转换器的各种电气特性的时序图；图8是图示图6的示例功率转换器的示例控制单元的示例拐点电压检测单元的概念图；图9是图示根据本公开的技术的使用图8的示例拐点电压检测单元的图6的示例控制单元的示例操作的流程图；图10是图示图6的示例功率转换器的示例控制单元的附加示例拐点电压检测单元的概念图；以及图11是图示根据本公开的技术的使用图10的示例拐点电压检测单元的图6的示例控制单元的示例操作的流程图。具体实施方式德尔塔西格玛调制是一种在数字信号处理(DSP)中用于将模拟信号编码成高分辨率数字信号的技术，高分辨率数字信号然后可以被传送、解码和转换回模拟形式。例如，在传统的模数转换器(ADC)中，ADC对模拟信号积分或者以特定采样频率采样，并且然后将采样得到的模拟信号量化成数字形式。德尔塔西格玛调制执行两个步骤以减小ADC过程中的误差噪声。首先，德尔塔西格玛调制器计算模拟信号的当前样本与模拟信号的先前样本之间的增量(例如差异)。然后，德尔塔西格玛调制器对增量求积分并且以过采样频率将积分后的增量数字化成数字比特流(例如使用比较器的1比特)，过采样频率通常远高于最高数字频率。接着，德尔塔西格玛调制器将数字比特流转换回模拟信号以便从模拟输入信号中减去该模拟信号。在一些示例中，可以扩展德尔塔西格玛调制过程以覆盖多个迭代(更高阶的德尔塔西格玛转换器)或比特(例如使用四个比较器将增加转换成两个比特并且采用两比特DAC)。德尔塔西格玛ADC可以将数字滤波器应用于德尔塔西格玛调制器的数字输出以产生更高分辨率但是更低采样频率的数字比特流作为其输出。德尔塔西格玛调制的原理也可以应用于将高频数字比特流转换回模拟信号。通常，描述以下电路和技术：其用于使得功率转换器系统能够使用德尔塔西格玛调制技术用于得到与功率转换器系统的一个或多个部件的操作状态或条件有关的信息。通过使用德尔塔西格玛调制，可以使用数字部件来代替系统的模拟部分以使得系统能够以更高的准确性并且以更高的分辨率更加快速地获得与功率转换器系统的操作状态或条件有关的信息，从而使得控制器能够更加精确地控制系统。使用数字操作代替模拟部件还可以减小系统的大小(例如通过使用较小的硅衬底)，并且可以产生更加稳健和灵活的实现方式，该实现方式可以通过改变或修改数字逻辑和控件而非断开模拟部件以及使用不同的模拟部件代替模拟部件来被改变或修改。图1是图示根据本公开的一个或多个方面的用于转换来自功率源2的功率的系统1的框图。图1将系统1示出为具有三个单独的并且不同的部件，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：由集成电路接收一个或多个模拟输入，所述一个或多个模拟输入指示反激式功率转换器的变压器的次级侧绕组上的次级侧电压；由所述集成电路的德尔塔西格玛转换器将所述一个或多个模拟输入转换成指示所述次级侧电压的数字比特流；由所述集成电路的级联的积分器梳状滤波器确定与所述数字比特流相关联的比例因子、与所述数字比特流相关联的积分因子以及与所述数字比特流相关联的微分因子；以及由所述集成电路基于所述比例因子、所述积分因子和所述微分因子来控制被耦合至所述反激式功率转换器的所述次级侧绕组的同步整流切换元件。

【技术特征摘要】
2015.10.23 US 14/921,2481.一种方法，包括：由集成电路接收一个或多个模拟输入，所述一个或多个模拟输入指示反激式功率转换器的变压器的次级侧绕组上的次级侧电压；由所述集成电路的德尔塔西格玛转换器将所述一个或多个模拟输入转换成指示所述次级侧电压的数字比特流；由所述集成电路的级联的积分器梳状滤波器确定与所述数字比特流相关联的比例因子、与所述数字比特流相关联的积分因子以及与所述数字比特流相关联的微分因子；以及由所述集成电路基于所述比例因子、所述积分因子和所述微分因子来控制被耦合至所述反激式功率转换器的所述次级侧绕组的同步整流切换元件。2.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述同步整流切换元件包括：响应于确定所述比例因子超过第一阈值或者所述微分因子超过第二阈值，由所述集成电路将所述同步整流切换元件驱动到断开状态。3.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述同步整流切换元件包括：响应于确定所述比例因子没有超过第一阈值或者所述微分因子没有超过第二阈值，由所述集成电路将所述同步整流切换元件驱动到接通状态。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在将所述同步整流切换元件驱动到所述接通状态之后并且响应于确定所述积分因子超过最小阈值，由所述集成电路将所述同步整流切换元件驱动到断开状态。5.根据权利要求1所述的方法，其中：指示所述次级侧的所述一个或多个模拟输入还指示所述同步整流切换元件的晶体管的漏极电压以及所述反激式转换器的输出电压；以及将所述一个或多个模拟输入转换成指示所述次级侧电压的所述数字比特流包括：由所述德尔塔西格玛转换器确定所述漏极电压与所述输出电压之间的差分电压电平；以及由所述德尔塔西格玛转换器将所述差分电压转换成指示所述次级侧电压的所述数字比特流。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述德尔塔西格玛转换器是n阶德尔塔西格玛转换器，其中n是大于或等于1的整数。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述德尔塔西格玛转换器是二阶德尔塔西格玛转换器。8.一种反激式转换器，包括：变压器，具有初级侧绕组和次级侧绕组；初级切换元件，被配置成将所述初级侧绕组耦合至电压源以及从电压源解耦合所述初级侧绕组；次级切换元件，耦合至所述次级侧绕组并且被配置成在所述初级侧绕组被从所述电压源解耦合时执行同步整流；以及集成电路，用于控制所述次级切换元件执行同步整流，其中所述集成电路包括：德尔塔西格玛调制器，被配置成接收指示所述次级侧绕组上的次级侧电压的一个或多个模拟输入并且将所述一个或多个模拟输入转换成指示所述次级侧电压的数字比特流；以及滤波器，被配置成确定与所述数字比特流相关联的比例因子、与所述数字比特流相关联的积分因子以及与所述数字比特流相关联的微分因子，其中所述集成电路被配置成基于所述比例因子、所述积分因子和所述微分因子来控制所述次级切换元件。9.根据权利要求8所述的反激式转换器，其中所述集成电路还被配置成至少通过以下方式来控制所述次级切换元件：响应于确定所述比例因子超过第一阈值或者所述微分因子超过第二阈值而将所述次级切换元件驱动到断开状态。10.根据权利要求8所述的反激式转换器，其中所述集成电路还被配置成至少通过以下方式来控制所述次级切换元件：响应于确定所述比例因子没有超过第一阈值或者所述微分因子没有超过第二阈值而将所述次级切换元件驱动到接通状态。11.根据权利要求10所述的反激式转换器，其中所述集成电路还被配置成至少通过以下方式来控制所述次级切换元件：在将所述同步整流切换元件驱动到所述接通状态之后并且响应于确定所述积分因子接近并且超过最小阈值而将所述次级切换元件驱动到断开状态。12.根据权利要求8所述的反激式转换器，还包括输出电容器，其中：指示所述次级侧电压的所述一个或多个模拟输入包括指示所述次级切换元件的晶体管的漏极电压的第一模拟输入以及指示所述输出电容器上的输出电压的第二模拟输入；并且所述德尔塔西格玛调制器还被配置成至少通过以下方式来将所述一个或多个模拟输入转换成指示所述次级侧电压的所述数字比特流：确定所述漏极电压与所述输出电压之间的差分电压电平；以及将所述差分电压转换成指示所述次级侧电压的所述数字比特流。13.根据权利要求8所述的反激式转换器，其中所述德尔塔西格玛转换器是二阶德尔塔西格玛调制器。14.根据权利要求8所述的反激式转换器，其中所述德尔塔西格玛转换器是n阶德尔塔西格玛调制器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·福特纳，弓小武，
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：奥地利,AT