[发明专利]新型电能管理集成电路配置

说明书

开关模式电力变换器包括反馈机制，通过这种机制，电力变换器次级侧产生具有准确定义的完整性的脉冲编码列，并且发送至初级侧，由波形分析器解码和应用从而调节电力变换器输出。脉冲列由次级侧控制器调制并且跨过电隔离阻挡层发送。主变压器被用作从电力变换器次级侧至初级侧的信号发送器。编码脉冲列由初级侧的控制器识别并解析为用于主开关元件的调节驱动信号。发送的编码脉冲列可以嵌入允许电隔离阻挡层充当容性信号发送器的高频调制。

相关申请

本专利申请依据35U.S.C.119(e)要求了2013年3月15日提交的题为“New PowerManagement Integrated Circuit Partitioning”的还未审批的序列号为61/793,099的美国临时申请的优先权。本申请通过引用将序列号为61/793,099的美国临时申请整体合并到本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及电力变换器领域。更具体地，本发明涉及电力变换器的控制。

背景技术

在很多应用中，需要电力变换器来提供从具有不同电压电平的电压源形成的预定范围内的电压。如果供电跌落到特定范围之外，一些电路会遭受不确定和不希望的运作甚至会遭受不可挽回的损坏。更具体地说，在一些应用中，在已知时段需要精确的电量。这被称为稳压电源。

为了控制电力变换器传送按需的精确电量，需要电力变换器的某种形式的控制。该控制可以发生在隔离变压器的初级侧或次级侧。闭环反馈控制系统是这样一种系统，即监测电路中的某些参量，诸如电路输出电压，以及它们的变化趋势，并将这些参量调节到基本上恒定的值。电力变换器次级侧的控制可以使用监测的输出电压作为反馈控制，但是需要使用从隔离变压器的次级侧到初级侧的一些通信来控制初级侧开关参量。初级侧的控制可以容易地控制初级侧开关参量，但是需要从次级侧到初级侧的一些反馈机制以传递监测参量的状态。在一些应用中，使用光耦合器电路，或光耦合器来发送反馈信号，同时保持初级侧和次级侧之间的电气隔离。

图1示出了包括光耦合器电路的传统调节开关模式电力变换器。电力变换器2被配置为传统的反激型变换器。电力变换器2包括具有初级绕组P1和次级绕组S1的隔离变压器4。初级绕组P1与输入电压Vin电气耦接，驱动电路包括晶体管8、电阻器12和控制器10。电容器28横跨输入Vin耦接并与初级绕组P1耦接。电路的输入电压可以是AC电源通过整流和滤波后得到的未稳压的DC电压。晶体管8是快速开关设备，诸如MOSFET，其开关由快速动态控制器10来控制以维持所希望的输出电压Vout。控制器10与晶体管8的栅极耦接。众所周知，通过提供给晶体管8的PWM开关信号的占空比来确定从初级绕组P1到次级绕组S1的DC/DC变换。使用二极管6和电容器22来整流和滤波次级绕组电压。感测电路和负载14经由二极管6并联耦接到次级绕组S1。感测电路包括电阻器16、电阻器18和次级控制器20。次级控制器20感测负载上的输出电压Vout。

这样的配置中，电力变换器由初级侧的驱动电路控制，耦接于输出的负载与控制相隔离。这样，需要用于电压调节的监测的输出电压来作为由次级侧到初级侧控制的反馈。电力变换器2具有电压调节电路，包括次级控制器20和光耦合器电路。光耦合器电路包括两个电力隔离组件，耦接于次级控制器20的光二极管24和耦接于控制器10的光敏晶体管26。光二极管24跨过由变压器4构成的隔离阻挡层提供与光敏晶体管26的光通信。光耦合器电路与次级控制器20共同为控制10提供反馈。控制器10由此调节晶体管8的占空比来补偿输出电压Vout的任意变化。