用于功率转换器控制器的多级采样电路制造技术

一种用于功率转换器的示例控制器，包括跟踪和保持电路、采样和保持电路和驱动逻辑电路。所述跟踪和保持电路从所述控制器的一个端子接收一个代表所述功率转换器的输出电压的信号。所述跟踪和保持电路包括第一电容器，所述第一电容器提供跟踪所述信号的第一电压，然后保持所述第一电压。当所述第一电压被保持在所述第一电容器上时，所述采样和保持电路对所述第一电压进行采样。所述采样和保持电路包括第二电容器，该第二电容器被耦合以在一个采样时段之后保持代表所述第一电压的第二电压，其中所述第二电容器的电容值大于所述第一电容器的电容值。所述驱动逻辑电路控制所述第一开关，从而响应于所述第二电压来调节所述功率转换器的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及功率转换器控制器，更具体而言，本专利技术涉及用于功率转换器控制器的采样电路。
技术介绍
许多电气设备，例如，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机等，利用电力来运行。由于电力通常通过壁式插座作为高压交流电流(ac)来递送，所以可使用一般称为功率转换器的设备来通过能量传递元件将高压交流电流(ac)输入变换成经很好调节的直流电流(dc)输出。开关式功率转换器由于它们的高效率、小尺寸和低重量而通常用于为现在的许多电子设备供电。在运行时，通过改变功率转换器中开关的占空比(一般是开关的接通时间与总切换时段(switching period)的比例)、改变切换频率，或者改变每单位时间的脉冲数目，利用开关来提供期望的输出量。功率转换器可通过感测和控制闭环中的功率转换器的输出，使用控制器来提供对电气设备(通常称为负载)的输出调节。更具体地，控制器可耦合至一个传感器，该传感器提供关于功率转换器的输出的反馈信息，从而调节递送至负载的输出量。控制器通过响应于来自传感器的反馈信息来控制开关接通或断开，以调节递送至负载的输出量，从而将能量脉冲从输入电源(例如，电源线)传递至功率转换器输出。在功率转换器中用以提供反馈信息的传感器可包括一个光耦合器，该光耦合器接收直接来自功率转换器的输出的关于输出电压的信息。功率转换器的输出还耦合至能量传递元件的次级绕组。该类型的控制方案一般称为“次级侧控制”。替代地，控制器可利用通常称为“初级侧控制”的另一类型的控制方案。在初级侧控制中，传感器可包括能量传递元件的初级参考绕组(例如，偏置绕组)，以在将能量递送至输出的切换事件之后，立即提供一个代表功率转换器的输出电压的信号。尽管初级侧控制减小了成本和光耦合器所消耗的功率，但是在没有切换时，输出电压不能被感测。此外，只在有限时间中，初级参考绕组所提供的信号才代表输出电压，尤其是在轻负载状况时。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于功率转换器的集成电路控制器，所述控制器包括一个跟踪和保持电路，被耦合以接收来自所述控制器的单个端子的信号，所述信号代表所述功率转换器在一个第一开关的至少断开时间的一部分期间的输出电压，其中所述跟踪和保持电路包括一个被耦合以提供第一电压的第一电容器，所述第一电压在所述第一开关的所述断开时间的一部分期间跟踪所述信号，所述第一电容器在所述断开时间的一部分的结束处保持所述第一电压；一个采样和保持电路，被耦合至所述跟踪和保持电路，从而当所述第一电压被保持在所述第一电容器上时对所述第一电压进行采样，其中所述采样和保持电路包括一个第二电容器，所述第二电容器被稱合以保持代表在一个米样时段之后的所述第一电压的第二电压，其中所述第二电容器的电容值大于所述第一电容器的电容值；以及驱动逻辑电路，被耦合至所述采样和保持电路，并且被耦合以控制所述第一开关，从而响应于所述第二电压来调节所述功率转换器的输出。根据本专利技术的另一方面，提供一种功率转换器，包括一个能量传递元件；第一开关，被耦合至所述能量传递元件，以控制通过所述能量传递元件的能量传递；以及一个控制器，被耦合至所述第一开关。所述控制器包括一个跟踪和保持电路，被耦合以接收来自所述控制器的单个端子的信号，所述信号代表所述功率转换器在一个第一开关的至少断开时间的一部分期间的输出电压，其中所述跟踪和保持电路包括一个被耦合以提供第一电压的第一电容器，所述第一电压在所述第一开关的所述断开时间的一部分期间跟踪所述信号，所述第一电容器在所述断开时间的一部分的结束处保持所述第一电压；一个米样和保持电路，被耦合至所述跟踪和保持电路，从而当所述第一电压被保持在所述第一电容器上时对所述第一电压进行采样，其中所述采样和保持电路包括一个第二电容器，所述第二电容器被耦合以保持代表在采样时段之后的所述第一电压的第二电压，其中所述第二电容器的电容值大于所述第一电容器的电容值；以及驱动逻辑电路，被耦合至所述采样和保持电路，并且被耦合以控制所述第一开关，从而响应于所述第二电压来调节所述功率转换器的输出。附图说明参考下列附图来描述本专利技术的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有指示，在各个视图中，相同的参考数字指代相同的部分。图1是根据本专利技术的教导的一个功能方块图，示出了包括控制器的一个示例功率转换器。图2是根据本专利技术的教导的一个功能方块图，示出了具有包括初级参考绕组的感测电路的示例功率转换器。图3是根据本专利技术的教导的一个功能方块图，示出了一个示例控制器。图4示出了根据本专利技术的教导的与示例多级采样电路相关联的示例电压波形和电流波形以及时钟信号。具体实施例方式公开了关于感测在功率转换器中的电压的实施例。在随后的描述中，陈述了许多具体细节，从而提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员应明了，不必需采用所述具体细节来实践本专利技术。在其他情况下，未详细描述公知材料或方法，以避免模糊本专利技术。在本说明书全文中提到“一个实施方案” “一实施方案” “一个实施例”或“一实施例”意为，关于该实施方案或实施例所描述的具体特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，在本说明书的多个地方出现的短语“在一个实施方案中” “在一实施方案中” “一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。此外，在一个或多个实施方案或实施例中，所述具体特征、结构或特性可通过任何合适的组合和/或子组合而被组合。具体的特征、结构或特性可被包括在提供所描述的功能的集成电路、电子电路、组合逻辑电路或其他合适部件中。此外，应理解，在此所提供的附图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，且这些图未必按比例绘制。如将讨论的，用于功率转换器的示例集成控制器通过感测和控制闭环中的功率转换器的输出来提供输出调节。包括在功率转换器中的感测电路可依赖于能量传递元件的隔离绕组之间的磁耦合，从而提供代表输出电压的信号。如前面所提及的，这种类型的控制通常称为“初级侧控制”或使用初级侧反馈的控制。尽管初级侧反馈去除了由光耦合器所耗费的成本和功率，但是在没有切换时，输出电压不能被感测。因而，根据本文的教导的示例控制器包括一个采样电路，以对感测电路所提供的信号进行采样。在一个实施例中，采样电路包括一个电容器，以存储已采样的信号。随后，存储在电容器中的所感测的信号被控制器的驱动逻辑电路所接收，以控制电源开关。然而，仅在有限时间内，感测电路所提供的信号才代表输出电压，尤其是在轻负载状况时。此外,对于在轻负载时利用脉冲跳跃(pulses kipping)的控制器,存储所感测的信号的电容器应当足够大，从而将所感测的信号的值保持数个时钟周期(clock cycle)。如将进一步讨论的，控制器包括一个提供时钟信号的振荡器。时钟信号的频率可以部分地确定开关的切换频率。在某些运行状况下，开关在每一时钟周期期间被使能(enable)，这样，切换频率基本上等于时钟频率。然而，在轻负载状况下，开关并非在每一时钟周期都被使能，有效切换频率小于时钟频率。这样，存储有所感测的信号的电容器应当足够大，以将所感测的信号的值保持数个时钟周期，直至至少下一切换事件。因而，为在少量时间中对单个大电容器充电以存储所感测的输出电压，可能要求使用快速、高电流的缓冲器，该缓冲器利用更大的功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率转换器的集成电路控制器，所述控制器包括：一个跟踪和保持电路，被耦合以接收来自所述控制器的单个端子的信号，所述信号代表所述功率转换器在一个第一开关的至少断开时间的一部分期间的输出电压，其中所述跟踪和保持电路包括一个被耦合以提供第一电压的第一电容器，所述第一电压在所述第一开关的所述断开时间的一部分期间跟踪所述信号，所述第一电容器在所述断开时间的一部分的结束处保持所述第一电压；一个采样和保持电路，被耦合至所述跟踪和保持电路，从而当所述第一电压被保持在所述第一电容器上时对所述第一电压进行采样，其中所述采样和保持电路包括一个第二电容器，所述第二电容器被耦合以保持代表在一个采样时段之后的所述第一电压的第二电压，其中所述第二电容器的电容值大于所述第一电容器的电容值；以及驱动逻辑电路，被耦合至所述采样和保持电路，并且被耦合以控制所述第一开关，从而响应于所述第二电压来调节所述功率转换器的输出。

【技术特征摘要】
2011.09.30 US 13/250,1831.一种用于功率转换器的集成电路控制器，所述控制器包括一个跟踪和保持电路，被耦合以接收来自所述控制器的单个端子的信号，所述信号代表所述功率转换器在一个第一开关的至少断开时间的一部分期间的输出电压，其中所述跟踪和保持电路包括一个被稱合以提供第一电压的第一电容器，所述第一电压在所述第一开关的所述断开时间的一部分期间跟踪所述信号，所述第一电容器在所述断开时间的一部分的结束处保持所述第一电压；一个采样和保持电路，被耦合至所述跟踪和保持电路，从而当所述第一电压被保持在所述第一电容器上时对所述第一电压进行采样，其中所述采样和保持电路包括一个第二电容器，所述第二电容器被稱合以保持代表在一个米样时段之后的所述第一电压的第二电压，其中所述第二电容器的电容值大于所述第一电容器的电容值；以及驱动逻辑电路，被耦合至所述采样和保持电路，并且被耦合以控制所述第一开关，从而响应于所述第二电压来调节所述功率转换器的输出。2.根据权利要求1所述的控制器，其中当所述采样和保持电路对保持在所述第一电容器上的所述第一电压进行采样时，接收自所述单个端子的信号不代表所述功率转换器的输出电压。3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述跟踪和保持电路进一步包括一个被耦合至所述第一电容器的跟踪和保持开关，其中所述第一电压在所述跟踪和保持开关被使能时跟踪，并且在所述跟踪和保持开关被禁用时保持。4.根据权利要求3所述的控制器，进一步包括一个自适应采样计时器，该自适应采样计时器被耦合至所述跟踪和保持电路，以控制所述跟踪和保持开关。5.根据权利要求4所述的控制器，其中所述自适应采样计时器适于禁用所述跟踪和保持开关，以响应于所述功率转换器的输出处的负载状况而将所述第一电压保持在所述第一电容器上。6.根据权利要求4所述的控制器，其中所述采样和保持电路进一步包括一个被耦合至所述第二电容器的采样和保持开关，其中当所述采样和保持开关被使能时所述采样时段开始，以及当所述采样和保持开关被禁用时将所述第二电压保持在所述第二电容器上。7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述第一开关被包括在所述集成电路控制器中。8.—种功率转换器,包括一个能量传递元件；第一开关，被耦合至所述能量传递元件，以控制通过所述能量传递元件的能量传递；以及一个控制器，被耦合至所述第一开关，所述控制器包括一个跟踪和保持电路，被耦合以接收来自所...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·迦诺基，毛鸣明，M·Y·张，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：