用于在多输出功率转换器系统中对输出排列顺序的方法和装置制造方法及图纸

本文公开了一种用于在多输出功率转换器系统中对输出排列顺序的装置和方法。在启动期间，可以对多个CC/CV输出排列顺序，使得首先将能量提供给最高电压的次级输出，然后将能量提供给最低电压的次级输出。另外，可以施加控制以在启动瞬态的至少一部分期间同时且单调地增加电压；并且可以使用控制电路和可变参考发生器来进一步实现同步控制。在一些实施方案中，可以根据电容器电压生成可变参考。

Method and device for arranging the output sequence in a multi output power converter system

A device and method for arranging the output in order in a multi output power converter system are disclosed. During start-up, multiple CC / CV outputs can be sequenced so that the energy is first supplied to the secondary output of the highest voltage and then to the secondary output of the lowest voltage. In addition, control may be applied to simultaneously and monotonously increase the voltage during at least a portion of the startup transient; and a control circuit and a variable reference generator may be used to further achieve synchronous control. In some embodiments, a variable reference may be generated based on the capacitor voltage.

【技术实现步骤摘要】
用于在多输出功率转换器系统中对输出排列顺序的方法和装置
本专利技术涉及在多输出功率转换器系统中对输出排列顺序，并且更具体地涉及在多输出开关模式转换器中对输出排列顺序。
技术介绍
许多电子设备诸如蜂窝电话、膝上型电脑等由源自电源的直流(dc)电供电。传统的壁式插座通常提供高压交流(ac)电，所述高压交流(ac)电需要被转换为经调节的直流(dc)电以便用作消费电子设备的电源。开关模式功率转换器，也称为开关模式电源(SMPS)，由于其高效率、小尺寸和低重量而被普遍用于将高压交流电转换为稳压直流电。许多电子设备具有多个负载并且需要多于一个直流电源才能运行。例如，音频电子设备可具有以5伏特操作的系统组件和以12伏特操作的音频组件。在这些应用中，多输出功率转换器将交流电转换为多个直流电输出，以向多个负载(即系统组件和音频组件)中的每一个提供经调节的直流电。在某些应用中，经调节的直流电输出是调节的恒流(CC)输出和/或经调节的恒压(CV)输出。附图说明参考以下附图描述对多输出功率转换器系统中的输出进行排列顺序的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图各处中指代相同的部分。图1示出了根据一个实施方案的使用多输出功率转换器系统的应用产品。图2A示出了根据本文的教导的包括多个负载的多输出功率转换器系统的系统级示意图。图2B示出了根据本文的教导的包括可变参考发生器的图2B的多输出功率转换器系统的系统级示意图。图3A示出了根据一个实施方案的用于向CC和CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的系统框图。图3B示出了使用场效应晶体管(FET)的图3A的系统框图的实现方式。图3C示出了图3A的多输出功率转换器系统的详细框图。图4示出了根据另一实施方案的用于向CC和CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的详细框图。图5示出了根据一个实施方案的用于向CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的详细框图。图6示出了根据一个实施方案的系统启动期间的CC和CV输出波形。图7示出了根据一个实施方案的系统启动期间的CV输出波形。图8示出了根据另一实施方案的系统启动期间的CC和CV输出波形。图9示出了根据一个实施方案的系统启动期间多输出功率转换器系统的电压和电流信号波形。图10A和10B示出了根据一个实施方案的用于向CC和CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的启动方法的流程图。图11A和11B示出了根据一个实施方案的用于向CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的启动方法的流程图。图12A和12B示出了根据另一实施方案的用于向CC和CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的启动方法的流程图。图13示出了根据本文的教导的用于向CC和/或CV输出提供经调节的功率的多输出功率转换器系统的概括性启动方法的流程图。在附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助改进对本文教导的各种实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但易于理解的元件，以便于较不妨碍对多输出功率转换器系统中的输出进行排列顺序的这些各种实施方案的观察。
技术实现思路
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供透彻理解对多输出功率转换器系统中的输出进行排列顺序。然而，本领域普通技术人员将明了，不必需采用所述具体细节来实施本专利技术的教导。在其他情况下，没有详细描述公知的材料或方法，以避免模糊本公开内容。本说明书中提到的“一个实施方案(oneembodiment)”、“实施方案(anembodiment)”、“一个实施例(oneexample)”或“实施例(anexample)”意味着结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性包括在对多输出切换模式转换器系统中的输出进行排列顺序的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施方案中(inoneembodiment)”，“在实施方案中(inanembodiment)”，“一个实施例(oneexample)”或“实施例(anexample)”不一定都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合进行组合。具体特征、结构或特性可以包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件中。另外，应当理解的是，此处提供的附图仅用于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。在本申请的上下文中，当晶体管处于“断开状态”或“断开”时，晶体管阻断电流和/或基本上不传导电流。相反地，当晶体管处于“导通状态”或“导通”时，晶体管能够基本上传导电流。举例来说，在一个实施方案中，高压晶体管包括N沟道金属氧化物半导体(NMOS)场效应晶体管(FET)，其中高压被支撑在第一端子(漏极)和第二端子(源极)之间。在一些实施方案中，集成控制器电路可用于在调节提供给负载的能量时驱动功率开关。而且，出于本公开内容的目的，“地(ground，接地)”或“地电位”是指电子电路或集成电路(IC)的所有其他电压或电位相对于其被定义或测量的参考电压或电位。如上所述，多输出功率转换器可用于向多个负载提供经调节的直流电。包括多个负载的多输出功率转换器可以被称为多输出功率转换器系统。负载可以是无源和/或有源负载，包括分立半导体器件、微处理器、控制器、混合信号电路部件等。在提供经调节的dc电时，多输出功率转换器系统可将输出电流调节为恒定电流(CC)输出和/或将输出电压调节为恒定电压(CV)输出。另外，可以相对于多输出功率转换器系统如何提供功率来定义系统电压。例如，多输出功率转换器系统可以提供在大约四十伏特下操作的CC输出、调节到十二伏特的CV输出、在大约七伏特下操作的CC输出以及调节到三伏特的CV输出。相对地，在大约四十伏特下操作的CC输出可以被称为具有“最高”电压；并且三伏CV输出可以被称为具有“最低”电压。另外，12伏特CV输出和在大约7伏特下操作的CC输出可以各自被称为具有“中间”电压。图1示出了根据一个实施方案的使用多输出功率转换器系统100的应用产品20。多输出功率转换器系统100包括多输出功率转换器22、最高电压负载24、中间电压负载26和最低电压负载28。作为示例，应用产品20可以是电视；并且最高电压负载24、中间电压负载26和最低电压负载28可包括分别在40伏特操作下的扬声器、在12伏特操作下的扬声器和在5伏特操作下的微处理器。如图所示，应用产品20还可以接收交流(ac)“主”输入功率PAC，并且可以使用可选的整流器21将交流电转换为整流的ac线路输入电压VIN和线路电流IIN。多输出功率转换器22可以接收整流的ac线路输入电压VIN(和线路电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在多输出开关模式转换器系统中对输出电压排列顺序的方法，包括：/n向所述多输出开关模式转换器系统的初级提供电源；/n将能量从所述初级传输到最高电压次级输出以增加所述最高电压次级输出的电压；/n将能量从所述初级传输到最低电压次级输出以在调节所述最高电压次级输出的电压时同时增加所述最低电压次级输出的电压，所述最高电压次级输出的电压大于所述最低电压次级输出的电压；以及/n将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出以同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压。/n

【技术特征摘要】
20180531 US 15/994,8881.一种在多输出开关模式转换器系统中对输出电压排列顺序的方法，包括：
向所述多输出开关模式转换器系统的初级提供电源；
将能量从所述初级传输到最高电压次级输出以增加所述最高电压次级输出的电压；
将能量从所述初级传输到最低电压次级输出以在调节所述最高电压次级输出的电压时同时增加所述最低电压次级输出的电压，所述最高电压次级输出的电压大于所述最低电压次级输出的电压；以及
将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出以同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到最高电压次级输出以增加所述最高电压次级输出的电压，包括：
以第一切换速率将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出以同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压，还包括：
以第二开关速率将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二切换速率大于所述第一切换速率。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到最高电压次级输出以增加所述最高电压次级输出的电压，包括：
将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出以将所述最高电压次级输出的电压增加到第一高电压调节值。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一高电压调节值是所述最高电压次级输出的电压的最终目标值的百分之二十。


7.根据权利要求5所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到最低电压次级输出以在调节所述最高电压次级输出的电压时同时增加所述最低电压次级输出的电压，包括：
将所述最高电压次级输出的电压调节到所述第一高电压调节值。


8.根据权利要求1所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出以同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压，还包括：
相对于公共参考电压控制所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
以可变开关速率将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出，以通过单调地增加所述公共参考电压来同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压。


10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
使用电容器提供所述公共参考电压。


11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
当所述最低电压次级输出的电压达到最终目标值时，相对于低电压参考调节所述最低电压次级输出的电压；
使用所述电容器提供采样电压的积分值；以及
相对于采样电压的积分值调节所述最高电压次级输出的负载电流。


12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
当所述最低电压次级输出的电压达到最终目标值时，相对于低电压参考调节所述最低电压次级输出的电压；以及
相对于高电压参考调节所述最高电压次级输出的电压。


13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将能量从所述初级传输到中间电压次级输出，以在调节所述最高电压次级输出的电压时同时将中间电压次级输出的电压增加到第一中间电压调节值，所述最高电压次级输出的电压大于所述中间电压次级输出的电压，以及所述中间电压次级输出的电压大于所述最低电压次级输出的电压。


14.根据权利要求13所述的方法，其中，将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出和所述最低电压次级输出以同时增加所述最高电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压，还包括：
将能量从所述初级传输到所述最高电压次级输出、所述中间电压次级输出和所述最低电压次级输出，以同时增加所述最高电压次级输出的电压、所述中间电压次级输出的电压和所述最低电压次级输出的电压。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多输出功率转换器系统被配置为多输出反激式转换器系统。


16.一种多输出功率转换器，被配置用于向多个负载提供功率，所述多输出功率转换器包括：
系统控制模块；
变压器，包括初级线圈和具有多个堆叠的次级输出的堆叠次级线圈，所述初级线圈电耦合以从第一电源接收能量；以及
次级开关块，其电耦合到多个堆叠的次级输出并且包括多个输出，所述多个输出包括最高电压输出和最低电压输出；
其中，在达到稳态之前的启动瞬态期间，所述系统控制模块被配置用于控制从初级线圈到多个输出的能量传输，使得在初始的软启动阶段期间，在所述最低电压输出的电压增加之前所述最高电压输出的电压单调地增加，并且在随后的斜坡增加阶段期间，所述最高电压输出的电压与所述最低电压输出的电压同时上升。


17.根据权利要求16所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·摩尔，A·J·J·沃纳，M·沃特森，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国;US