[发明专利]具有同步功率转换的电源

说明书

本发明涉及的电源具有猝发操作方式和正常运行操作方式。

典型的开关方式电源(SMPS)包括开关晶体管，开关晶体管耦连到功率转换变压器的原边绕组上，用于将输入电源电压周期性地供给原边绕组上。已知在正常运行操作方式下，并且在待机备用操作方式下操作SMPS。在正常运行操作方式中，变压器的副边绕组中以高频产生电流脉冲，并且电流脉冲被整流，周期性地补充滤波或整流电容中的电荷。在电容中产生的输出电源电压被连接向负载供能。

在正常运行操作方式中，SMPS以连续方式操作。在待机备用备用操作方式中，希望SMPS以猝发方式操作，来减少功率耗散。在猝发方式的给定周期内，高频电流脉冲产生在变压器的绕组中。电流脉冲后面是相对长的间隔，这里称之为延迟时间间隔(dead time interval)，它持续几毫秒的时间，其间不产生电流脉冲。

在微处理器中可以产生on/off(开/关)信号。微处理器参考一个电位，这个电位被称为与主电源电压绝缘的冷接地电位。这样，SMPS的控制电路可以包括一个部分，这部分不与主电源电压绝缘。变压器形成一个隔离屏障。

需要避免使用附加的隔离屏障，来将绝缘的微处理器的on/off控制信息，供给非绝缘的SMPS控制电路中，实现在连续方式和猝发方式之间的转换。

先进型的SMPS是零电压转换SMPS。在零电压转换SMPS中，当晶体管的主电流导电端之间的电压为零，来减小转换损失时，晶体管上的转换发生。在待机备用时，需要以猝发方式操作零电压转换SMPS。

零电压转换SMPS实施了本发明的一个特定方案，在零电压转换SMPS中，通过一个开关从滤波电容上断开运行方式负载，来启动待机备用方式。由此，运行方式负载停止消耗负载电流。因为运行方式负载电路是不导通的，在工作周期内，SMPS的反馈回路促使晶体管导通，其中工作周期实质比运行方式中的短。在晶体管的连续转换周期中，在待机备用时，短的工作周期促使零电压转换SMPS以猝发方式操作。

通过所述开关将运行方式负载耦连到滤波电容上，启动晶体管的操作，从猝发方式转换到运行方式。增加的负载电流被感应，并且在晶体管中导致一个增加的工作周期。增加的工作周期促使零电压转换SMPS在运行时以连续方式操作。这样，避免使用附加的隔离屏障，在连续方式和猝发方式之间进行转换。

在待机备用方式中，可以使用滤波电容电压来导通微处理器。在从猝发方式到运行方式操作的转换间隔期间，需要避免电容电压急剧减小。防止滤波电容的放电会避免可能的故障。例如如果电源电压过度减小，微处理器可能停止操作。

用户可以通过例如遥控器装置，发出打开电源命令。将运行负载耦连到电容上的开关如果被打开，在延迟时间间隔中，电容电压可能过度减小，这是因为没有产生电流脉冲而致。

在实现一个本发明的方案的过程中，响应用户发出的打开电源命令，微处理器产生同步的on/off控制信号，来打开开关。在延迟时间间隔结束后，与延迟时间间隔的结束同步，开关立即打开，将运行方式负载耦连到滤波电容上。

在延迟时间间隔中，当不产生电流脉冲时，运行方式负载从滤波电容上断开连接。这样，滤膜电容没有过度放电。结果是，在延迟时间间隔中电源电压没有减小。进一步，在延迟时间间隔后立即产生的每个电流脉冲，补充滤膜电容中的电荷。

例如，假设第一次尝试时负载电流的增加，不足以禁止猝发方式的操作。在后面的延迟时间间隔过程中，微处理器将促使开关关闭。结果，防止滤膜电容放电。第一次尝试后，在延迟时间间隔结束时，微处理器促使开关在第二次尝试时打开。此时，负载电流足够高，使猝发方式的操作停止，并开始连续运行方式。

实施本发明方案的一种开关方式电源，包括一个输出级，所述输出级用于在正常运行操作方式中产生输出电源脉冲，并在待机备用备用操作方式下，在猝发方式周期的第一部分产生输出电源脉冲。在猝发方式周期的第二部分，输出电源脉冲被禁止。控制信号和on/off信号产生，其中控制信号指示猝发方式周期的第一和第二部分之一发生。在操作的待机备用和运行方式之间的转换中，响应on/off信号和控制信号，并且耦连到输出级的开关，在猝发方式周期的预定时刻，选择地导通运行方式负载电路。

图1显示的电源实施了本发明的一个方案，在待机备用时，电源以猝发方式操作；

图2a、2b和2c显示的波形用于解释图1的电路在运行方式下的操作；

图3a和3b显示的波形用于解释图1的电路在待机备用时以猝发方式的操作；

图4a、4b和4c显示的波形用于解释图1的电路从猝发方式转换到正常运行操作方式。