本发明专利技术公开了一种对开关模式电源(SMPS)的突发模式操作加以控制的方法。该方法包括：a)接收对当前突发时间段的开始加以指示的控制输入信号；b)通过产生对当前突发期间的经过时间加以表示的信号以及通过开始SMPS的操作突发，来对开始当前突发时间段的指示作出响应；c)根据对前一突发时间段中SMPS的操作突发的持续时间加以表示的信号、对前一突发时间段的持续时间加以表示的信号、以及对当前突发时间段的期望持续时间加以表示的信号，来计算对当前突发时间段中SMPS的操作突发的期望持续时间加以表示的信号的值；以及d)将对当前突发时间段期间的经过时间加以表示的信号与对当前突发时间段中SMPS的突发操作的期望持续时间加以表示的信号相比较，如果从当前突发时间段的起始点开始的经过时间大于或等于当前突发时间段中SMPS的突发操作的期望持续时间，则停止SMPS的操作突发。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对开关模式电源(SMPQ的突发模式操作加以控制的方法和控制器。 本专利技术还涉及包括这种控制器的开关模式电源。
技术介绍
开关模式电源的效率及其随负载的变化正变得越来越重要。开关模式电源常用在以下电源适配器中小型低负载设施，以及其中负载的提取是间歇性的应用，例如，移动电话的充电器。因此，在低负载或无负载条件下开关模式电源的输入功率需求也变得越来越重要。在非常低的功率等级下，无负载输入功率取决于开关模式电源的效率，其中在该非常低的功率等级下，仅需要为电源自身内部的电路供电，典型地，电源自身内部的电路消耗大约50mW到200mW。显然，在这些低功率等级下需要具有非常高的效率。一种增加开关模式电源效率的方式是在接近最佳效率点的功率等级处短时间地操作该开关模式电源，其中，在该短时间之后的一段时间内不切换电源，在不切换电源的这段时间内不浪费能量。这种类型的操作称作“突发模式”，并且在低功率等级下产生了高效率。来自ST Microelectronics的L6599是可以在突发模式下工作的开关模式电源的示例。在突发模式下工作可以产生在20kHz的可听上限以下的频率分量。因此，存在以下风险工作在突发模式下的电源的功率组件(例如，变压器和电容器)中的振动会产生音频噪声。由于人耳在IkHz到IOkHz的范围内最敏感，所以非常希望不使用该范围内的突发频率。在大多数应用中，转换器的输出处的波纹电压必需保持在特定极限之内。这根据所需的输出功率而需要特定的突发接通次数(burst on time)。此外，如果在不切换电源的时间段期间出现正负载阶跃(positiveload st印)，则开关模式电源必需相对快地作出反应以防止由于缺乏可用的电力而导致输出电压的突然下降。这需要来自输出电压调节回路的误差信号能够尽可能快地开始下一突发。图1示出了输出功率与波纹电压之间的关系，图2示出了在3个不同工作模式下， 对于典型的应用，输出功率与突发频率(突发时间段的倒数，突发时间段(burst period) 被定义为在连续的切换突发(burst of switching)的起始点之间的时间段)之间的关系。在第一模式下，切换突发的长度是固定的(针对50μ s、100l·! s、200l·! 8和60011 s 的曲线分别被示为A、B、C和D)。根据输出功率来适配突发频率，从而产生可变的波纹电压。在该模式下，可以利用来自输出电压调节回路的误差信号来容易地开始下一个切换突发，从而提供了简单的解决方案。然而，从图1和2可以看出，这种模式在低负载下产生大的波纹电压，在高负载下产生IkHz范围内的突发频率。因此，没有一种可接受的折中方案可以在所示的功率范围上提供低于MOmV的波纹电压和低于IkHz的突发频率。具体地，对于大多数应用来说情况都是这样。在第二模式下，突发频率固定在IkHz (参见曲线E)。切换突发的长度根据输出功率而改变，从而产生可变的波纹电压。这种模式在图1和2所示的功率范围上提供了可接受的突发频率值和波纹电压值。此外，可以使用固定频率振荡器来容易地实现这一点，从而触发每个切换突发的开始。 可以利用误差回路来调节切换突发的长度，其中误差回路在输出处的电压升高到所需调节值以上时结束每个脉冲。然而，由于干线隔离的需要，误差回路通常包括具有频率补偿网络的误差放大器以及光耦合器。在突发模式操作期间，误差放大器经常会在供电轨电压之一处饱和，并且可以仅检测与期望调节值(而非该期望调节值的绝对值)相交的输出电压。这是因为误差放大器通常具有高电压增益，以减小输出处的静态误差。因此，即使对于小误差信号来说，误差放大器的输出电压的幅度也非常高。因此，由于误差放大器-光耦合器回路的结构，误差放大器的输出电压经常在与正供电轨或接地接近处达到饱和，并且能够仅检测输出电压处的小变化。这还意味着在通过误差回路可以检测的较大波纹低频率突发期间，误差回路可以仅检测输出是低于还是高于期望值。在突发期间具有固定的突发频率和固定功率的突发模式期间，突发由频率计时器来开始，并在输出电压与期望值相交时停止。当突发占空比达到100%时，达到突发模式的最大功率。然而，当需要更大的功率时，由于没有达到输出电压值，所以突发在整个脉冲间隔期间保持接通，并且由于没有足够的功率，所以输出电压下降。因此，需要另一种机制来判定转换器应当离开突发模式而进入更高功率模式。可以通过检测在100%突发接通时间的结束处输出电压过低，来进行这种判定，但是这种方式的缺点是系统不能在比突发重复时间短的时间内改变到更高功率模式。如果发生了正负载阶跃，该正负载阶跃需要比突发模式下可用的功率更多的功率，则这会产生问题。在这种情况下，由于误差放大器输出已经饱和，所以输出电压会下降并且误差信号不能检测到这一点。在当前突发时间段结束之前始终不可能检测到所提供的功率过低，而当电流突发时间段结束时，可能已经出现了较大的电压降，尤其是在使用IkHz 以下的突发频率时。为了防止这种情况，可以在输出处使用更大且更昂贵的电解电容器，但是这增加了成本和尺寸。在第三模式下，波纹电压固定在250mV(参见曲线F)。切换突发的突发频率和长度都改变以保持该波纹电压。该模式还提供了可接受的波纹电压和突发频率值，并且经常被使用。原则上，每个切换突发可以起始于突发周期期间输出电压的最低值处(刚好出现在突发开始之前)，并停止于输出电压的最大值(出现在突发的结束处)。然而，这在实际中是很难实现的，尤其是在需要干线隔离的情况下。如上所述，通常使用包括误差放大器和光耦合器的误差回路来实现这一点，其中误差放大器具有频率补偿网络。可选地，可以经由变压器上的辅助绕组来感测输出电压。然而，经由辅助绕组来进行感测是有问题的。该问题出现的原因是，输出处的波纹电压的幅度与输出电压自身的值相比相对较小。此外，在输出电压处以及在辅助绕组上存在由于切换而引起的高频噪声。这使得很难将期望的输出电压最小值和最大值与噪声分离。在使用误差放大器和光耦合器来进行干线隔离的情况下，光耦合器或误差放大器的输出电压的饱和以及误差回路中的频率补偿网络，使输出电压的AC部分的形状与误差回路初级侧的信号的AC部分的形状不同。因此，输出电压的最小值和最大值并不与初级侧光耦合器输出的最小值和最大值相对应。实际应用中所使用的折中解决方案是使用光耦合器输出处的电压来开始和停止切换突发。这是可能的，因为从输出端子到光耦合器输出的增益是由输出感测网络、补偿网络和光耦合器电路来设定的。该增益限定了输出电压的变化与控制参数(在大多数情况下，是光耦合器输出处的电压)的变化之间的关系。在光耦合器输出处的电压升高到预定值以上时开始每个突发并在光耦合器下降到预定的较低值以下时停止该突发，提供了几乎恒定的波纹电压特性。这种方法的缺点是，功率等级与每个突发开始和停止时的点相联系。 功率等级由控制参数来控制，通常由控制输入处的电压来控制。控制输入还用于使突发开始和停止，其中突发起始和停止于控制输入处的预定电压电平处。对于特定的转换器类型， 例如谐振转换器，获得特定输出功率所要求的在控制输入处的实际电压可以根据谐振组件的值和容限而显著地变化。这意味着使用控制输入处的固定电压来开始和停止突发使得很难限定突发期间的所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种对开关模式电源ＳＭＰＳ的突发模式操作加以控制的方法，其中，突发时间段包括ＳＭＰＳ的操作突发，在所述ＳＭＰＳ的操作突发期间ＳＭＰＳ以第一高电平产生功率，在突发时间段的其余部分ＳＭＰＳ以第二低电平产生功率，所述方法包括：ａ）接收对当前突发时间段的开始加以指示的控制输入信号；ｂ）开始ＳＭＰＳ的操作突发并测量在当前突发时间段期间的经过时间；ｃ）根据以下内容来计算当前突发时间段中ＳＭＰＳ的操作突发的期望持续时间：ｉ）前一突发时间段中，ＳＭＰＳ的操作突发的持续时间；ｉｉ）前一突发时间段的持续时间；以及ｉｉｉ）当前突发时间段的期望持续时间；以及ｄ）将当前突发时间段期间的经过时间与在步骤（ｃ）中计算出的期望持续时间相比较，如果当前突发时间段期间的经过时间大于或等于在步骤（ｃ）中计算出的期望持续时间，则停止ＳＭＰＳ的操作突发。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·哈贝尔施塔特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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