[发明专利]用于开关电源的功率转换器及其操作方式

说明书

一种开关电源，包括功率转换器，功率转换器包括变压器、低侧开关和高侧开关。低侧开关通过变压器的初级绕组从电源电压汲取电流。高侧开关将来自变压器的初级绕组的电流放电到缓冲电容器。控制器同步地控制低侧开关和高侧开关的断开和闭合。功率转换器可以包括在反激式转换器中。功率转换器可以产生经调节的输出电压。

本申请是2015年12月18日提交的申请No.14/975,692的部分继续申请，其全部内容通过引用包含在本文中。

技术领域

本发明涉及开关电源领域。更特别地，本发明涉及用于开关电源的反激式功率转换器及其操作方式。

背景技术

离线开关电源从交流(AC)电源接收电能并提供用于给负载供电的电压调节的直流(DC)输出。一种示例性离线电源包括功率因数校正(PFC)级和DC-DC转换器级。PFC级接收AC输入信号，进行整流并使得来自AC源的电流与AC电压保持大致同相，从而使得电源表现为AC源的电阻负载。DC-DC转换器级从PFC级接收整流输出并生成可以用于给负载供电的电压调节的DC输出。PFC级的整流输出通常处于较高的电压并且比DC-DC级的输出更宽松地调节。

反激式功率转换器(或者更简单地，反激式转换器)可以应用于DC-DC功率转换器。反激式转换器使用变压器，变压器将来自反激式转换器的输入端的能量传输至其输出端并且提供在反激式转换器的输入端和输出端之间的电隔离。通过闭合开关将输入电压(例如PFC级的整流输出电压)施加在变压器初级绕组的两端；结果，初级绕组电流流动并且变压器中的磁通量增加，在变压器中存储能量。当开关被断开时，电压被消除并且初级绕组电流降低，同时磁通量减小。结果在变压器的次级绕组中感生电流。该感生电流给输出电容器充电以产生用于给负载供电的输出电压。

开关电源可以经受各种负载条件。对于这种电源重要的是，高效地操作以最小化电量使用。因此，需要适应不同的负载条件并实现高效操作的改进的开关电源技术。还需要使用反激式功率转换器的这种开关电源技术。

发明内容

根据实施例，开关电源包括功率转换器，该功率转换器包括变压器、低侧开关和高侧开关。低侧开关通过变压器的初级绕组从电源电压汲取电流。高侧开关将来自变压器的初级绕组的电流放电到缓冲电容器。控制器同步地控制低侧开关和高侧开关的断开和闭合。功率转换器可以包括在反激式转换器中。功率转换器可以产生经调节的输出电压。

根据另一实施例，开关电源包括功率转换器，该功率转换器包括变压器、低侧开关和高侧开关。低侧开关被配置为通过变压器的初级绕组从电源电压汲取电流。高侧开关被配置为将来自变压器的初级绕组的电流放电到缓冲电容器。控制器被配置为同步地控制低侧开关和高侧开关的断开和闭合。低侧开关和高侧开关各自被反复地断开和闭合以在反馈回路中形成调节的输出电压，输出电压由在变压器的次级绕组中感应的电流形成。控制器被配置为在检测到负载条件或电源电压条件中的一个或多个时调节每个开关循环中闭合高侧开关的时刻。可以通过超过阈值的电源电压检测电源电压条件。负载条件包括轻负载条件。

根据又一实施例，开关电源包括功率转换器，该功率转换器包括变压器、低侧开关和高侧开关。低侧开关被配置为通过变压器的初级绕组从电源电压汲取电流。高侧开关被配置为将来自变压器的初级绕组的电流放电到缓冲电容器。控制器被配置为同步地控制低侧开关和高侧开关的断开和闭合，其中，低侧开关和高侧开关各自被反复地断开和闭合以在反馈回路中形成调节的输出电压。输出电压由在变压器的次级绕组中感应的电流形成。控制器还被配置为选择性地在以下操作：(1)频率控制模式，其中，在反馈回路中控制开关频率以调节输出电压；和(2)电流控制模式，其中，在反馈回路中控制针对每个开关循环的变压器的初级绕组中的峰值电流，用于调节输出电压。在检测到电源电压条件时，控制器在所述频率控制模式下操作。通过超过阈值的电源电压检测电源电压条件。

本文描述了这些和其他实施例。

附图说明

以下参照特定的示例性实施例并结合附图描述本发明，其中：