用于操作电源的方法、电源及用于电源的控制器技术

公开了一种用于操作电源的方法，电源和用于电源的控制器。该电源包括PFC(功率因数校正)电路、LLC转换器和控制器。该控制器能够操作成：在电源处于低功率待机模式时，使LLC转换器以默认频率在预定突发接通时间内突发，并且基于负载状况和至LLC转换器的输入电压来调节LLC转换器在预定突发接通期间被切换的频率。

【技术实现步骤摘要】
用于操作电源的方法、电源及用于电源的控制器
本申请涉及电源，特别是针对电源的低功率待机模式。
技术介绍
诸如用于TV、PC和服务器应用的嵌入式电源和适配器电源的电源，通常包括前级功率因数校正(PFC)电路和二级LLC转换器。PFC电路抵消由诸如整流器的非线性器件引起的失真，并提高功率因数。LLC转换器具有在转换器的初级侧采用两个电感器和一个电容器(“LLC”)的组合的拓扑。初级侧上的开关(全或半)桥产生方形波形，其激励LLC谐振电路，LLC谐振电路作为响应输出谐振正弦电流，由LLC转换器的变压器和整流器电路对该电流进行缩放和整流。输出电容器对经整流的AC电流进行滤波并输出DC电压。PFC级和LLC级两者通常由单个数字功率控制器控制。在TV适配器电源的情况下，电源在待机模式期间必须满足待机功耗、输出电压纹波和动态响应要求。例如，一些TV适配器电源在152mW的输出负载下必须具有小于270mW的输入功耗、小于190mV(<1％的19V输出电压)的输出电压纹波、以及在从0％至100％负载的负载跳跃期间小于0.95V的输出电压降(在±5％的19V输出电压内)。常规LLC转换器的特性使其很难满足诸如TV、PC和服务器适配器电源的电源的待机功耗、输出电压纹波和动态响应要求。如果LLC转换器在基于某个输入电压和待机负载状况选择的低功率待机模式下以固定切换频率(LLC突发(burst)频率)工作，则其他输入电压和待机负载状况下的输出电压纹波可能不满足要求。不同的LLC增益和/或过长的突发接通时间会导致能量过度递送。此外，次级侧控制可能饱和，这导致对负载变化的动态响应更慢、次级侧控制电路中的输出电压降更大以及待机功率损耗更高。当考虑谐振部件容差时，这些问题会恶化。
技术实现思路
本文描述的实施方式为诸如嵌入式电源和适配器电源的电源提供低功率待机模式控制。低功率待机模式控制在谐振部件容差、不同待机负载和不同输入电压下满足电源的待机功耗、输出电压纹波和动态响应要求。根据用于操作包括PFC(功率因数校正)电路和LLC转换器的电源的方法的一个实施方式，该方法包括当电源处于低功率待机模式时使LLC转换器在预定突发接通时间内突发。使LLC转换器突在预定突发接通时间内突发包括：在预定突发接通时间开始时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第一频率值减小至第二频率值；在减小切换频率之后，在一个或更多个固定时间间隔内以第二频率值切换LLC转换器；以及在预定突发接通时间结束时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第二频率值增加至第三频率值。根据电源的一个实施方式，电源包括PFC电路、LLC转换器和控制器，该控制器能够操作成：当电源处于低功率待机模式时使LLC转换器在预定突发接通时间内突发。所述控制器能够操作成通过以下方式使LLC转换器在预定突发接通时间内突发：在预定突发接通时间开始时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第一频率值减小至第二频率值；在减小切换频率之后，在一个或更多个固定时间间隔内以第二频率值切换LLC转换器；以及在预定突发接通时间结束时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第二频率值增加至第三频率值。根据用于包括PFC电路和LLC转换器的电源的控制器的一个实施方式，该控制器包括固定突发接通时间单元，该固定突发接通时间单元能够操作成当电源处于低功率待机模式时使LLC转换器在预定突发接通时间内突发。固定突发接通时间单元能够操作成通过以下方式使LLC转换器在预定突发接通时间内突发：在预定突发接通时间开始时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第一频率值减小至第二频率值；在减小切换频率之后，在一个或更多个固定时间间隔内以第二频率值切换LLC转换器；以及在预定突发接通时间结束时，在一个或更多个固定时间间隔内将LLC转换器的切换频率从第二频率值增加至第三频率值。根据用于操作包括PFC电路和LLC转换器的电源的方法的另一个实施方式，该方法包括：当电源在低功率待机模式下时，使LLC转换器在预定突发接通时间内以默认频率突发；以及基于负载状况和至LLC转换器的输入电压来调节LLC转换器在预定突发接通时间期间切换的频率。根据电源的另一个实施方式，该电源包括PFC电路、LLC转换器和控制器，该控制器能够操作成当电源处于低功率待机模式时使LLC转换器在预定突发接通时间内以默认频率突发，并且基于负载状况和至LLC转换器的输入电压来调节LLC转换器在预定突发接通时间期间切换的频率。根据用于包括PFC(功率因数校正)电路和LLC转换器的电源的另一控制器，该控制器包括自适应LLC突发频率单元，该自适应LLC突发频率单元能够操作成：当电源处于低功率待机模式时使LLC转换器在预定突发接通时间内以默认频率突发，并且基于负载状况和至LLC转换器的输入电压来调节LLC转换器在预定突发接通时间期间切换的频率。本领域的技术人员在阅读以下详细描述时以及在查看附图时将认识到另外的特征和优点。附图说明附图中的要素不一定相对于彼此成比例。相似的附图标记表示相应的类似部分。除非各种示出的实施方式的特征彼此排斥，否则它们可以被组合。实施方式在附图中示出并且在随后的描述中详述。图1示出了实现低功率待机模式控制方法的电源的实施方式的框图；图2示出了低功率待机模式控制方法的固定突发接通时间技术的实施方式的流程图；图3示出了与低功率待机模式控制方法相关联的各种波形、电压电平和频率水平；图4示出了低功率待机模式控制方法的自适应LLC突发频率调节技术的实施方式的流程图；图5示出了自适应LLC突发频率调节技术的实施方式的框图；图6示出了自适应LLC突发频率调节技术的另一个实施方式的框图。具体实施方式本文描述的实施方式提供了低功率待机模式控制方法，其即使针对不同的谐振部件容差、不同的待机负载和不同的输入电压也满足电源的严格的待机功耗、输出电压纹波和动态响应要求。低功率待机模式控制方法包括固定突发接通时间技术，其中当电源处于低功率待机模式时，在预定突发接通时间内对电源的LLC转换器进行切换。固定突发接通时间技术涉及在预定突发接通时间开始时将LLC转换器的切换频率从第一频率值减小至第二频率值，在减小切换频率之后以第二频率值切换LLC转换器，以及随后在预定突发接通时间结束时将LLC转换器的切换频率从第二频率值增加至第三频率值。低功率待机模式控制方法还包括自适应LLC突发频率调节技术。自适应LLC突发频率调节技术涉及基于负载状况和至LLC转换器的输入电压来调节LLC转换器在预定突发接通时间期间切换的默认频率。这样，LLC转换器在预定突发接通时间期间的切换频率取决于负载状况和LLC转换器输入电压。固定突发接通时间技术和自适应LLC突发频率调节技术可以一起或单独使用。也就是说，利用本文描述的低功率待机模式控制方法修改的电源可以仅实现固定突发接通时间技术、仅自适应LLC突发频率调节技术或者固定突发接通时间技术和自适应LLC突发频率调节技术两者。图1示出了诸如嵌入式电源、用于TV、PC或服务器应用的适配器电源这样的电源的实施方式。电源包括LLC转换器100、PFC(功率因数校正)电路102、以及耦合在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作包括功率因数校正PFC电路和LLC转换器的电源的方法，所述方法包括：当所述电源处于低功率待机模式时，使所述LLC转换器以默认频率在预定突发接通时间内突发；以及基于负载状况和至所述LLC转换器的输入电压来调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率。

【技术特征摘要】
2017.06.06 US 15/614,8881.一种用于操作包括功率因数校正PFC电路和LLC转换器的电源的方法，所述方法包括：当所述电源处于低功率待机模式时，使所述LLC转换器以默认频率在预定突发接通时间内突发；以及基于负载状况和至所述LLC转换器的输入电压来调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述LLC转换器在所述预定突发接通时间内突发包括：在所述预定突发接通时间开始时，在一个或更多个固定时间间隔内将所述LLC转换器的切换频率从第一频率值减小至第二频率值；在减小所述切换频率之后，在一个或更多个固定时间间隔内以所述第二频率值切换所述LLC转换器；以及在所述预定突发接通时间结束时，在一个或更多个固定时间间隔内将所述LLC转换器的切换频率从所述第二频率值增加至第三频率值。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：针对指定的输入电压状况和指定的负载状况而将所述第二频率值限制为所述默认频率。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果所述PFC电路的输入电压低于所述PFC电路的输出电压，则使所述PFC电路在与处于所述低功率待机模式的所述LLC转换器相同的预定突发接通时间内与所述LLC转换器同步地突发。5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述负载状况和至所述LLC转换器的输入电压来调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率包括：调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率，使得在所述预定突发接通时间之后的突发关断时间处于或者接近目标突发关断时间，其中，在所述突发关断时间期间，所述LLC转换器在低功率待机模式下不被切换。6.根据权利要求5所述的方法，其中，调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率使得所述突发关断时间处于或接近所述目标突发关断时间包括：如果所述突发关断时间超过突发关断时间阈值，则增加所述默认频率，使得所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率仅在所述LLC转换器的增益较低的较高输入电压和较轻负载状况下增加，并且在所述LLC转换器的增益较高的较低输入电压和较高负载状况下不增加。7.根据权利要求5所述的方法，其中，调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率使得所述突发关断时间处于或接近所述目标突发关断时间包括：如果所述突发关断时间大于所述目标突发关断时间，则将所述默认频率增加限定的频率步长或者减小相应的切换周期；以及如果所述突发关断时间小于预定突发关断时间，则将所述默认频率减小所述限定的频率步长或者将所述切换周期增加限定的时间步长。8.根据权利要求5所述的方法，其中，调节所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间被切换的频率使得所述突发关断时间处于或接近所述目标突发关断时间包括：经由使用比例积分或积分控制器的闭环反馈控制、基于所述突发关断时间与所述目标突发关断时间之差来计算delta频率值或delta切换周期值；以及将所述delta频率值加到所述默认频率或者将所述delta切换周期值加到默认突发模式切换周期，所述默认突发模式切换周期是所述默认频率的倒数。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：如果所述delta频率值与所述默认频率之和小于所述默认频率，或者如果所述delta切换周期值与所述默认突发模式切换周期之和大于所述默认突发模式切换周期，则将所述LLC转换器在所述预定突发接通时间期间的切换频率限制为所述默认频率。10.一种电源，包括：功率因数校正PFC电路；LLC转换器；以及控制器，其能够操作成：在所述电源处于低功率待机模式时使所述LLC转换器以默认频率在预定突发接通时间内突发，并且基于负载状...

【专利技术属性】
技术研发人员：林淑芳，李冬，
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