[发明专利]利用专用初级端控制线圈的新型电源管理集成电路分割

说明书

一种具有反馈机制的切换模式的电源转换器，通过该反馈机制，在所述电源转换器的次级端上生成具有定义良好的完整性的脉冲的编码序列，并且该编码序列被发送到初级端上的专用控制信号线圈，以用于解码和施加来调节电源转换器输出。控制信号线圈使控制信号传输和电力传输分开，从而导致初级端控制器对控制信号的处理的改善。脉冲序列由次级端控制器调制，在变压器上发送并由控制信号线圈接收，并且被供应给初级端控制器。通过调制脉冲序列的脉冲，编码信息被包括在编码脉冲序列中。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2013年3月15日提交的、名为“New Power MangementIntegrated Circuit Partitioning With Dedicated Primary Side Control Winding(利用专用初级端控制线圈的新型电源管理集成电路分割)”的未决的序列号为61／799,124的美国临时申请以及2013年3月15日提交的、名为“New Power Management IntegratedCircuit Partitioning(新型电源管理集成电路分割)”的未决的序列号为61／793,099的美国临时申请的优先权，本申请将序列号为61／799,124的美国临时申请和序列号为61／793,099的美国临时申请的全部内容结合于此。

技术领域

本发明一般地示出了电源转换器领域。更具体而言，本发明专注于控制电源转换器。

背景技术

在许多应用中需要电源转换器来提供在预定范围内的电压，该电压从具有不同电压电平的电源形成。如果被供应的电压落到某一范围内，则一些电路会经受到不确定且不期望的运行以及甚至不可修复的损坏。更具体而言，在一些应用中，经常需要精确量的电力。这样的电源转换器被称为稳压电源。

为了控制电源转换器输送如状况要求的精确量的电力，需要某种控制电源转换器的形式。该控制可以发生在隔离变压器的初级端(primary side)或次级端上(secondaryside)。闭环反馈控制系统是监视电路中的一些元素，比如电路输出电压及其改变的趋势，并且将那个元素调节在基本恒定值的系统。对电源转换器的次级端的控制可以将监视的输出电压用作反馈控制，但需要对从隔离变压器的初级端到次级端的某些传达的使用以控制初级端的切换元素。对初级端的控制可以容易地控制初级端切换元素，但需要从次级端到初级端的用来传输被监视元素的状态的某种反馈机制。在一些应用中，光耦合器电路或者光电耦合器被用来在保持初级端和次级端之间的电隔离的同时，发送反馈信号。

图1图示了传统的包括光耦合器电路的调节切换模式的电源转换器。电源转换器2被配置为惯用的回扫型(flyback type)转换器。电源转换器2包括具有初级线圈P1和次级线圈S1的隔离变压器4。初级线圈P1电耦合到输入电压Vin以及包括晶体管8、电阻12和控制器10的驱动电路。电容28在输入Vin之上耦合并且与初级线圈P1耦合。到该电路的输入电压可以是在整流和滤波之后从AC电源得到的未经调节的DC电压。晶体管8是快速切换器件，比如MOSFET，其切换由快速动态控制器10控制以保持期望的输出电压Vout。控制器10耦合到晶体管的栅极。众所周知，从初级线圈P1到次级线圈S1的DC／DC转换由提供给晶体管8的脉宽调制(PWM)切换信号的占空比确定。利用二级管6和电容22对次级线圈电压进行整流和滤波。读出电路和负载14经由二极管6被并行耦合到次级线圈S1。读出电路包括电阻16、电阻18以及次级控制器20。次级控制器20读出负载之上的输出电压Vout。

在本配置中，电源转换器由初级端上的驱动电路控制，而耦合到输出的负载与该控制隔离。从而，对于在初级端上的控制，需要用于电压调节的被监视输出电压以作为来自次级端的反馈。电源转换器2具有包括次级控制器20的电压调节电路和光耦合器电路。光耦合器电路包括两个电位隔离的组件：耦合到次级控制器20的光二极管24以及耦合到控制器10的光学晶体管26。光二极管24在由变压器4形成的隔离势垒之上提供与光学晶体管26的光通信。与次级控制器20合作的光耦合器电路向控制器10提供反馈。控制器10从而调整晶体管8的占空比以补偿输出电压Vout的任意变动。