反激功率转换器的控制回路制造技术

本公开的实施例涉及反激功率转换器的控制回路。一种用于反激功率转换器的示例控制器包括次级侧电路，次级侧电路包括次级侧控制器。次级侧控制器被配置成感测反激功率转换器的次级侧输出的电特性，基于感测到的电特性选择功率模式，并且通过通信信道传输指定所选择的功率模式的控制消息。控制器的初级侧电路包括初级侧控制器。初级侧控制器被配置成通过通信信道接收指定所选择的功率模式的控制消息，并且根据所选择的功率模式控制初级侧电路的初级侧反激驱动电路装置以驱动反激功率转换器的初级侧输出，从而控制反激功率转换器的次级侧输出的电特性的值。级侧输出的电特性的值。级侧输出的电特性的值。

【技术实现步骤摘要】
反激功率转换器的控制回路


[0001]本专利技术涉及一种功率转换器，且更明确地说，涉及一种包括初级侧和次级侧的反激功率转换器。

技术介绍

[0002]在反激功率转换器中，可能希望将信号从次级侧传送到初级侧。一些类型的通信可以包括对初级和次级开关定时进行同步以及传送负载功率需求中的变化。在次级和初级之间通信的一些示例技术可以包括可能需要隔离的单独的通信信道。例如，光隔离器可以是在具有电流隔离的功率转换器的次级侧与初级侧之间的单独通信信道的组件。其他示例可能需要附加的组件，以便例如通过调制振铃频率来调制已经在功率转换器中出现的现有信号。

技术实现思路

[0003]总体上，本公开描述了用于反激功率转换器的控制技术，该反激功率转换器使用具有初级侧控制器和次级侧控制器之间的有效通信方案的控制回路。次级侧控制器感测反激功率转换器的次级侧输出的电特性，例如电压或电流。次级侧控制器基于所感测的电特性来选择多个功率模式中的功率模式。在一些示例中，多个功率模式包括低功率模式、高功率模式和周期跳跃功率模式。次级侧控制器通过电流隔离的通信信道向初级侧控制器传输指定所选择的功率模式的控制消息。初级侧控制器接收指定所选择的功率模式的控制消息，并且根据所选择的功率模式控制初级侧反激驱动电路装置，以驱动反激功率转换器的初级侧输出，用于控制反激功率转换器的次级侧输出的电特性的值。
[0004]本公开的技术可以对具有实际应用的反激功率转换器的领域提供特定改进。例如，如本文所述的用于反激功率转换器的控制器的使用可允许次级侧控制器以基本比初级侧控制器的时钟频率更低的频率向初级侧控制器传输控制消息，并且每个控制消息仅使用2比特，从而减少实现用于反激功率转换器的反馈回路所需的资源。因此，通过降低反馈信息的传输频率和降低反馈信息的每个传输的大小，如本文所述的反激功率转换器可以使用单个通信信道来实现初级侧控制器和次级侧控制器之间的反馈回路，以及用于交换诸如诊断信息之类的其他类型的数据。因此，如本文所述的反激功率转换器可以消除对仅专用于反馈回路的附加通信信道的需要，从而与其他反激功率转换器相比，允许这种反激功率转换器制造较为便宜并且以较小的硅占用面积实现。
[0005]在一个示例中，本公开描述了一种用于包括次级侧电路的反激功率转换器的控制器，次级侧电路包括次级侧控制器，次级侧控制器被配置成：感测反激功率转换器的次级侧输出的电特性；基于所感测的电特性来选择多个功率模式中的功率模式；以及通过通信信道传输指定所选择的功率模式的控制消息；以及初级侧电路，初级侧电路与次级侧电路隔离，初级侧电路包括初级侧控制器，初级侧控制器被配置成：通过通信信道接收指定所选择的功率模式的控制消息；并且根据所选择的功率模式控制初级侧电路的初级侧反激驱动电
路装置，以驱动反激功率转换器的初级侧输出，用于控制反激功率转换器的次级侧输出的电特性的值。
[0006]在另一示例中，本公开描述了一种方法，包括由用于反激功率转换器的控制器的次级侧电路的次级侧控制器感测反激功率转换器的次级侧输出的电特性；由次级侧控制器并且基于所感测的电特性来选择多个功率模式中的功率模式；由次级侧控制器通过通信信道传输指定所选择的功率模式的控制消息；由控制器的初级侧电路的初级侧控制器并且通过通信信道接收指定所选择的功率模式的控制消息，其中，初级侧电路与次级侧电路隔离；并且通过初级侧控制器根据所选择的功率模式控制初级侧电路的初级侧反激驱动电路装置，以驱动反激功率转换器的初级侧输出，用于控制反激功率转换器的次级侧输出的电特性的值。
[0007]在另一示例中，本公开描述了一种系统，包括栅极驱动器，栅极驱动器被配置成驱动反激功率转换器的初级侧输出；以及用于包括次级侧电路的反激功率转换器的控制器，次级侧电路包括次级侧控制器，次级侧控制器被配置成：感测反激功率转换器的次级侧输出的电特性；基于所感测的电特性来选择多个功率模式中的功率模式；以及通过通信信道传输指定所选择的功率模式的控制消息；以及初级侧电路，初级侧电路与次级侧电路隔离，初级侧电路包括初级侧控制器，初级侧控制器被配置成：通过通信信道接收指定所选择的功率模式的控制消息；以及根据所选择的功率模式控制栅极驱动器，以驱动反激功率转换器的初级侧输出，用于控制反激功率转换器的次级侧输出的电特性的值。
[0008]在附图和以下描述中阐述本公开的技术的一个或多个示例的细节。技术的其他特征、对象和优点将从描述和附图以及从权利要求中显而易见。
附图说明
[0009]图1是示出根据本公开的技术的包括用于反激功率转换器的控制器的示例系统的框图。
[0010]图2是更详细地示出图1的示例反激功率转换器系统的框图。
[0011]图3是示出根据本公开的技术的用于图1的反激功率转换器系统的控制器的示例控制回路的框图。
[0012]图4是描绘根据本公开的技术的在根据不同功率模式的操作期间、用于图1的反激功率转换器系统的初级侧控制器的示例控制信号的图示。
[0013]图5是示出根据本公开的技术的在根据不同功率模式的操作期间、用于图1的反激功率转换器系统的控制器的示例状态图的框图。
[0014]图6是示出根据本公开的技术的在根据不同功率模式的操作期间的图3的反激功率转换器系统的控制回路(初级侧和次级侧)示例信号的曲线图。
[0015]图7是根据本公开的技术的用于指定图1的反激功率转换器系统的功率模式的控制消息的示例。
[0016]图8是示出根据本公开的技术的用于图1的反激功率转换器系统的控制器的示例操作的流程图。
[0017]在所有附图和说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
[0018]本公开描述了用于反激功率转换器的控制技术，该反激功率转换器使用具有初级侧控制器和次级侧控制器之间的有效通信方案的控制回路。根据本公开的技术，用于次级侧电路的次级侧控制器可以使用一个或多个比较器来监控次级侧输出上的经调节的电特性。次级侧控制器使用所感测的电特性来生成所导出的一组数字控制信息(例如，功率模式请求)。次级侧控制器通过现有反馈信道将该控制信息作为控制消息发送到初级侧电路。初级侧电路的初级侧控制器使用该控制消息来控制初级侧反激驱动电路装置，以根据由控制消息指定的功率模式来驱动初级侧电输出和/或调节初级侧输出功率。
[0019]因此，如本文所述的反激功率转换器系统在初级侧电路和次级侧电路之间分解反激功率转换器的控制回路。例如，次级侧控制器执行电压识别、数字需求公式化和滤波，而初级侧控制器控制初级侧驱动电路装置以基于来自次级侧控制器的压缩数字请求生成驱动信号。例如，初级侧控制器在初级反激线圈上注入固定能量脉冲(根据高功率模式或低功率模式)，在每个时钟周期期间根据从次级侧控制器越过隔离屏障接收的控制消息来指定功率模式。
[0020]如本文所述的反激功率转换器系统可以有效地将数据从次级侧电路传输到初级侧电路。在一些示例中，对于3点控制器，仅需要2比特来指示功率模式，初级侧控制器根据该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反激功率转换器的控制器，包括：次级侧电路，包括：次级侧控制器，被配置成：感测所述反激功率转换器的次级侧输出的电特性；基于所感测的所述电特性来选择多个功率模式中的功率模式；以及通过通信信道传输指定所选择的所述功率模式的控制消息；以及初级侧电路，与所述次级侧电路隔离，所述初级侧电路包括：初级侧控制器，被配置成：通过所述通信信道接收指定所选择的所述功率模式的所述控制消息；以及根据所选择的所述功率模式控制所述初级侧电路的初级侧反激驱动电路装置，以驱动所述反激功率转换器的初级侧输出，用于控制所述反激功率转换器的所述次级侧输出的所述电特性的值。2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述多个功率模式至少包括低功率模式、高功率模式和周期跳跃功率模式。3.根据权利要求2所述的控制器，其中为了选择所述多个功率模式中的所述功率模式，所述次级侧控制器被配置成：响应于确定所感测的所述电特性的值小于第一预定阈值，选择所述高功率模式；响应于确定所感测的所述电特性的值从大于第二预定阈值转变到小于或等于所述第二预定阈值，选择所述低功率模式；以及响应于确定所感测的所述电特性的值大于所述第二预定阈值，选择所述周期跳跃功率模式。4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述第一预定阈值选自大于或等于所感测的所述电特性的目标值的约95％至小于或等于所感测的所述电特性的目标值的约99.5％的范围，并且其中所述第二预定阈值选自大于或等于所感测的所述电特性的目标值的约100％至小于或等于所感测的所述电特性的目标值的约105％的范围。5.根据权利要求3所述的控制器，其中所述次级侧控制器还包括：第一比较器，被配置成将所感测的所述电特性的值与所述第一预定阈值进行比较；以及第二比较器，被配置成将所感测的所述电特性的值与所述第二预定阈值进行比较。6.根据权利要求2所述的控制器，其中所述初级侧反激驱动电路装置被配置成驱动所述反激功率转换器的所述初级侧输出以实现所述反激功率转换器的所述次级侧输出的所述电特性的目标值，并且其中为了根据所选择的所述功率模式控制所述初级侧反激驱动电路装置以驱动所述反激功率转换器的所述初级侧输出，所述初级侧控制器被配置成：在根据所述低功率模式操作时，向所述初级侧反激驱动电路装置输出一个或多个时钟脉冲，所述一个或多个时钟脉冲被配置成使得所述初级侧反激驱动电路装置根据占空比输出包括第一幅度的第一驱动信号；在根据所述高功率模式操作时，向所述初级侧反激驱动电路装置输出一个或多个时钟
脉冲，所述一个或多个时钟脉冲被配置成使得所述初级侧反激驱动电路装置根据所述占空比输出包括大于所述第一幅度的第二幅度的第二驱动信号；并且在根据所述周期跳跃功率模式操作时，跳过在一个或多个时钟周期内将所述一个或多个时钟脉冲输出到所述初级侧反激驱动电路装置，以使所述初级侧反激驱动电路装置跳过在所述一个或多个时钟周期内的输出。7.根据权利要求6所述的控制器，其中所述初级侧反激驱动电路装置包括：脉宽调制电路；以及栅极驱动器，能操作地耦合到所述脉宽调制电路的输出。8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述反激功率转换器的次级侧输出的所述电特性包括第一特性，其中所述初级侧反激驱动电路装置被配置成驱动所述反激功率转换器的所述初级侧输出以实现所述反激功率转换器的所述次级侧输出的所述电特性的目标值，并且其中所述初级侧控制器还被配置成：使能所述初级侧反激驱动电路装置，以将电力存储在所述反激功率转换器的所述初级侧输出中；感测所述反激功率转换器的所述初级侧的第二电特性；响应于确定所感测的所述第二电特性的值大于预定阈值，在时钟周期内禁用所述初级侧反激驱动电路装置，以将所述电力传送到所述反激功率转换器的所述次级侧输出。9.根据权利要求1所述的控制器，其中指定所选择的所述功率模式的所述控制消息包括：报头帧；所选择的所述功率模式；以及校验和。10.根据权利要求1所述的控制器，其中所述初级侧控制器包括时钟频率，并且其中为了传输指定所选择的所述功率模式的所述控制消息，所述次级侧控制器被配置成以比所述初级侧控制器的所述时钟频率更低的频率传输包括指定所选择的所述功率模式的2比特的控制消息。11.根据权利要求1所述的控制器，其中在所述控制器通电或所述通信信道中有故障中的一种情况下，所述初级侧控制器被配置成：根据安全功率模式控制所述初级侧反激驱动电路装置，以驱动所述反激功率转换器的所述初级侧输出，其中在根据所述安全功率模式的操作期间，所述初级侧控制器不从所述次级侧控制器接收控制消息，并且其中在从所述次级侧控制器接收所述控制消息之后，所述初级侧控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：