功率转换器的控制系统及其操作方法技术方案

一种运用控制系统(140)的功率转换器及其操作方法，该控制系统被配置成实现对其中的电路节点的多功能使用。在一个实施例中，功率转换器包括传动系，该传动系包括至少一个开关(Q1，Q2)。功率转换器也包括控制系统(140)，该控制系统包括：光隔离器电路，包括电阻器，被配置成从功率转换器接收输出信号(VOUT)并且向用于控制系统的反馈节点提供反馈信号以提供用于至少一个功率开关(Q1，Q2)的开关控制信号(HDRV，LDRV)。控制系统(140)也包括：电流源，被配置成根据电阻器在所述反馈节点处产生多个电压电平，由此启用对反馈节点的多功能使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及功率电子设备，并且更具体地涉及一种运用控制系统的功率转换器及其操作方法，该控制系统被配置成对其中的电路节点进行多操作使用。
技术介绍
切换模式功率转换器(也称为“功率转换器”或者“调节器”)是将输入电压波形转换成指定输出电压波形的功率供应或者功率处理电路。dc-dc功率转换器将直流(“dc”)输入电压转换成dc输出电压。与功率转换器相关联的控制器通过控制其中运用的功率开 关的导通时段来管理其操作。一些功率转换器包括在反馈回路配置(也称为“控制回路”或者“闭合控制回路”)中耦合于功率转换器的输入与输出之间以调节功率转换器的输出信号或者特性的控制器。通常，控制器测量功率转换器的输出特性(例如，输出电压、输出电流或者输出电压与输出电流的组合)，并且基于这一输出特性修改占空比以调节输出特性，该占空比可以是功率转换器的功率开关的接通时间或者切换频率。其它功率转换器以开回路方式操作，其中与输入电压基本上成比例地产生输出电压。在诸如对功率转换器的控制器进行实现的混合信号集成电路之类的集成电路(IC)上的物理输入管脚的数目通常感测进入集成电路的单个模拟电压电平，并且限于经过外部部件按照该模拟电压电平调整仅一个内部信号电平。偶尔也存在与这些输入管脚相关联的逻辑功能、但是仅为单电压电平感测。因此，常规地向集成电路添加附加管脚以为由控制器利用的内部信号提供附加电压输入。然而，附加集成电路管脚尤其在超过典型封装限制(例如，从16至17个或者更多管脚改变)时很昂贵。从制造成本方面来看维持标准化管脚布置是高度有利的。因而，在本领域中需要的是一种用于功率转换器的控制系统的设计方式和有关方法，该方式和方法启用对集成电路输入管脚的多功能使用而无损于产品性能，并且可以有利地适用于大量制造技术而不增加显著的成本。在本领域中的又一需要是通过在功率转换器中与光隔离器(例如，故障光隔离器)共享另一光隔离器(例如，反馈光隔离器)来消除光隔离器。
技术实现思路
本专利技术的有利实施例总体上解决或者规避这些和其它问题，并且技术优点主要由本专利技术的有利实施例获得，这些有利实施例包括一种运用控制系统的功率转换器及其操作方法，该控制系统被配置成实现对其中的电路节点的多功能使用。在一个实施例中，功率转换器包括传动系，该传动系包括至少一个功率开关。功率转换器还包括控制系统，该控制系统包括光隔离器电路，包括电阻器，被配置成从功率转换器接收输出信号，并且向控制系统的反馈节点提供反馈信号以提供至少一个功率开关的开关控制信号。控制系统还包括 电流源，被配置成根据电阻器在反馈节点处产生多个电压电平，由此启用对反馈节点的多功能使用。前文已经相当广义地概括了本专利技术的特征和技术优点，以便可以更好地理解本专利技术的以下具体实施方式。下文将描述本专利技术的附加特征和优点，这些特征和优点形成本专利技术的权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，可以容易地利用公开的概念和具体实施例作为修改或者设计其它如下结构或者过程的基础，这些结构或者过程用于实现本专利技术的相同目的。本领域技术人员也应当认识到此类等效构造并未脱离如在所附权利要求中阐述的本专利技术的精神实质和范围。附图说明为了更完整理解本专利技术，现在与以下附图结合参照下文描述，其中图I图示了根据本专利技术的原理构造的功率转换器的实施例的示意图2A和图2B图示了根据本专利技术的原理的功率转换器的示例性性能特性的图形表示；图3图示了根据本专利技术的原理构造的包括控制系统的功率转换器的实施例的示意图；以及图4和图5图示了可与根据本专利技术的原理构造的图3的功率转换器一起运用的光隔离器电路的实施例的示意图。·不同图中的对应标号和符号除非另有指明则一般指代对应部分并且为了简洁起见可能在第一·实例之后不重新加以描述。绘制附图以图示示例性实施例的相关方面。具体实施方式下文具体讨论本示例性实施例的实现和运用。然而，应当理解，本专利技术提供可以在广泛多种具体上下文中实现的许多可适用的专利技术概率。所讨论的具体实施例仅举例说明用于实现和运用本专利技术的具体方式，并且未限制本专利技术的范围。将在具体上下文、即运用控制系统的功率转换器中关于示例性实施例描述本专利技术，该控制系统被配置成提供对电路节点(例如，集成电路的管脚之类的管脚)的多功能使用，或者消除对用于故障报告或者其它目的的附加光隔离器的需求。尽管将在功率转换器的环境中描述本专利技术的原理，但是可以从如这里描述的控制系统中受益的、包括而不限于偏置电源、功率放大器或者电机控制器的任何应用合理地在本专利技术的广义范围内。具有基本上对称的输入电流波形的谐振全桥或者半桥功率转换器或者其它谐振功率转换器拓扑由于其低成本和在这些应用的感兴趣的功率水平的高功率转换效率而可以在诸如打印机的功率适配器之类的低、中功率应用中运用。功率转换器通常被设计为以其全速输出功率水平而连续运作。现在转到图1，其图示了根据本专利技术的原理构造的功率转换器(例如，谐振半桥 dc-dc功率转换器)的实施例的示意图。图I中所示的功率转换器可以作为变频电感器-电感器-电容(“LLC”)谐振功率级或者作为零电压切换准谐振功率级来运作，并且类似于在通过引用而结合于此、于2009年12月18日提交、Jungreis等人的、标题为“Controller for a Power Converter”的第12/642,448号美国专利申请中描述的功率转换器。功率转换器包括与dc母线(在功率转换器的输入处)串联的第一功率开关Q1和第二功率开关Q2，该dc母线由在图I中由电池代表的dc输入电压源110产生并且由电磁干扰(“EMI”)滤波器120滤波。第一开关电容器Cqi和第二开关电容器Cq2分别代表第一功率开关Q1和第二功率开关Q2的电容，或者备选地代表可选地在功率转换器中包括以用于延迟跨第一功率开关Q1和第二功率开关Q2的电压改变的分立电容器。EMI滤波器120向磁设备(例如，隔离变压器或者变压器T1)提供基本上经滤波的dc母线电压或者输入电压 Vbus。通常，dc输入电压源110将由桥整流器或者由功率因子校正级产生。虽然图I中所示的EMI滤波器120定位于dc输入电压源110与由第一分压器电容器C4和第二分压器电容器仏形成的半桥电容器电压分压器之间，但是EMI滤波器120可以包含定位于功率转换器中的别处的滤波部件。耦合到第一功率开关Q1和第二功率开关Q2的变压器T1具有初级绕组Pl，以及第一次级绕组SI和第二次级绕组S2，这些绕组具有匝数比η I 1，考虑输入电压Vbus的范围和对功率转换器的传动系的应力而选择该匝数比以提供输出信号或者特性(例如，输出电压V0UT)。将第一分压器电容器C4和第二分压器电容器C5替换为两个功率开关可以形成谐振全桥dc-dc功率转换器。在全桥配置中的每个附加的功率开关将与对角定向的功率开关基本上同步切换。第一功率开关Q1和第二功率开关Q2 (例如，η沟道场效应晶体管)由控制器(或者控制系统)140控制，该控制器(或者控制系统)产生用于控制第一功率开关Q1和第二功率开关Q2以导通受控时间区间(即受控“接通”时间)的开关控制信号(例如，栅极驱动信号HDRV、LDRV)。术语“信号”在这里用来代表而不限于物理电压或者电流。第一功率开关Q1和第二功率开关Q2以切换频率(表示为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·珠恩格雷斯，A·布林利，P·加里蒂，
申请(专利权)人：电力系统技术有限公司，
类型：
国别省市：