負(fù)載選擇式輸入電壓感測(cè)器的制造方法
【專利摘要】一種功率轉(zhuǎn)換器控制器包含開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路，該開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路被耦合以生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞。輸入感測(cè)電路被耦合以接收表示功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)。感測(cè)使能電路被耦合以接收該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路。該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于第一負(fù)載條件來連續(xù)地感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)，并響應(yīng)于第二負(fù)載條件來僅在該功率開關(guān)的切換周期的一部分期間感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)。
【專利說明】負(fù)載選擇式輸入電壓感測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器。更具體地，本發(fā)明涉及在輕負(fù)載以高效率運(yùn)行的功率轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002]用于離線功率轉(zhuǎn)換器的控制器常常必須測(cè)量輸入電壓以執(zhí)行諸如欠電壓檢測(cè)和過電壓保護(hù)之類的功能。離線功率轉(zhuǎn)換器通常接收大于100伏特交流的輸入電壓。由于該交流電壓以電力線路的頻率周期性地在峰正值和峰負(fù)值之間變化，該交流線路電壓通常在數(shù)值上被表示成正弦波的均方根(rms)值。該交流電壓的rms值是峰電壓的量值除以二的平方根。例如，在美國，一般的家用電壓是具有169.7伏特的峰值的120伏特交流。在世界上的許多其他地方，一般的家用電壓是具有339.4伏特的峰值的240伏特交流。該交流rms電壓相當(dāng)于相同數(shù)值的直流電壓，當(dāng)它們二者被施加到相同的電阻性負(fù)載諸如白熾燈時(shí)。電力線路上的瞬時(shí)擾動(dòng)和故障可以短暫地將電壓提高到顯著更高的值。
[0003]離線功率轉(zhuǎn)換器通常對(duì)交流輸入電壓進(jìn)行整流，以獲得未經(jīng)調(diào)整的直流輸入電壓，該未經(jīng)調(diào)整的直流輸入電壓繼而被轉(zhuǎn)換成較低的經(jīng)調(diào)整的直流電壓。該未經(jīng)調(diào)整的直流輸入電壓的最大值近似是該交流輸入電壓的峰值。當(dāng)該功率轉(zhuǎn)換器運(yùn)行時(shí)，該功率轉(zhuǎn)換器中的半導(dǎo)體部件可能需要承受實(shí)質(zhì)上大于該交流輸入電壓的峰值的電壓。因此，功率轉(zhuǎn)換器的控制器有必要測(cè)量該輸入電壓，以使得這些部件可以被保護(hù)免受由過高電壓導(dǎo)致的損壞。當(dāng)該輸入電壓變得高于閾值時(shí)，控制器可以暫停該轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行以防止損壞。
[0004]測(cè)量輸入電壓的電路通常通過如下方式來測(cè)量輸入電壓:在該輸入的兩端使用分壓器來提供該輸入電壓的一個(gè)已知部分，該已知部分對(duì)于測(cè)量電路處理而言足夠低。為了降低功率消耗，該分壓器的部件被選擇以從該輸入提取僅僅必要的電流。為了進(jìn)一步降低功率消耗并降低部件數(shù)目，表示該輸入電壓的電流可以被使用來代替分壓器。然而，該電流需要足夠大以保證在有噪聲的情況下的可靠測(cè)量。從該輸入電壓的源提取的功率與該電壓和該電流的乘積成比例。由于交流輸入的峰值可以是數(shù)百伏特，對(duì)于可靠測(cè)量而言可接受的甚至最小電流也仍可以導(dǎo)致顯著的顯著損失，尤其是當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器具有輕負(fù)載或沒有負(fù)載時(shí)。功率轉(zhuǎn)換器需要能夠以低功率消耗可靠地感測(cè)輸入電壓的控制器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種功率轉(zhuǎn)換器控制器，該功率轉(zhuǎn)換器控制器包括:
[0006]開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路，被耦合以生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制功率開關(guān)的切換，以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞；
[0007]輸入感測(cè)電路，接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及
[0008]感測(cè)使能電路，被耦合以接收該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路，其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第一負(fù)載條件來連續(xù)地感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)，且其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第二負(fù)載條件來僅在該功率開關(guān)的切換周期的一部分期間感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器包括:
[0010]能量傳遞元件，被耦合在該功率轉(zhuǎn)換器的輸入與該功率轉(zhuǎn)換器的輸出之間；
[0011]功率開關(guān)，被耦合到該功率轉(zhuǎn)換器的輸入和該能量傳遞元件；以及
[0012]功率轉(zhuǎn)換器控制器,被I禹合以響應(yīng)于表不該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的反饋信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)被耦合以控制該功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞，其中該功率轉(zhuǎn)換器控制器包含:
[0013]開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路，被耦合以生成該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞；
[0014]輸入感測(cè)電路，接收表示功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及
[0015]感測(cè)使能電路，被耦合以接收該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路，其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第一負(fù)載條件來連續(xù)地感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)，且其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第二負(fù)載條件來僅在該功率開關(guān)的切換周期的一部分期間感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于感測(cè)功率轉(zhuǎn)換器的輸入的方法，該方法包括:
[0017]生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該功率轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞；
[0018]響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)，其中在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)將該功率開關(guān)關(guān)斷之后，該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)在擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間上保持處于邏輯高電平；
[0019]接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及
[0020]響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)或該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)處于該邏輯高電平來使能該輸入感測(cè)信號(hào)的感測(cè)；以及
[0021]響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)或該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)處于邏輯低電平來禁止該輸入感測(cè)信號(hào)的感測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]參照下列圖來描述本發(fā)明的非限制性和非窮舉性實(shí)施方案，其中在各個(gè)視圖中，相同的參考數(shù)字指代相同的部分，除非另有規(guī)定。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器的示意圖，該功率轉(zhuǎn)換器包含感測(cè)輸入電壓的控制器。
[0024]圖2是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器控制器的功能框圖，例示了一個(gè)負(fù)載選擇式(load-selective)輸入電壓感測(cè)器的元件。
[0025]圖3是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示出了示例性波形的時(shí)序圖，它例示了圖2中示出的示例性負(fù)載選擇式輸入電壓感測(cè)器的運(yùn)行。
[0026]圖4是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示出了在圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中輸入電壓不被感測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)度與功率開關(guān)關(guān)斷的時(shí)間長(zhǎng)度之間的一種示例性關(guān)系的圖。
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器控制器的功能框圖，例示了一個(gè)替代的輸入電壓感測(cè)器的元件。
[0028]圖6是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器控制器的功能框圖，例示了另一個(gè)替代的輸入電壓感測(cè)器的兀件。
[0029]圖7是一個(gè)流程圖，它例示了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于感測(cè)輸入電壓的一個(gè)示例性過程。
[0030]圖8是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器的示意圖，該功率轉(zhuǎn)換器包含控制器，該控制器除了感測(cè)交流輸入電壓以外還感測(cè)表示直流輸入電壓的切換電壓。
[0031]圖9是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)示例性功率轉(zhuǎn)換器控制器的示意圖，例示了一個(gè)輸入電壓感測(cè)器的兀件，該輸入電壓感測(cè)器包含將雜散電容放電的一個(gè)可選兀件。
[0032]在附圖的所有多個(gè)視圖中，對(duì)應(yīng)的參考字符指示對(duì)應(yīng)的部件。技術(shù)人員將意識(shí)到，這些圖中的元件是為了簡(jiǎn)化和清楚而例示的，且未必按比例繪制。例如，在這些圖中，一些元件的尺度可能相對(duì)于其他元件被夸大，以幫助增進(jìn)對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案的理解。而且，在商業(yè)上可行的實(shí)施方案中有用或必要的常用但容易理解的元件通常未被描繪，以便于較不受妨礙地查看本發(fā)明的這多個(gè)實(shí)施方案。

【具體實(shí)施方式】
[0033]在下列描述中，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的是，實(shí)踐本發(fā)明不需采用該具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，未詳細(xì)描述廣為人知的材料或方法，以免模糊本發(fā)明。
[0034]在本說明書全文提及“一個(gè)實(shí)施方案”、“一實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意味著，結(jié)合該實(shí)施方案或?qū)嵤├枋龅木唧w特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因而，在本說明書全文各處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施方案中”、“在一實(shí)施方案中”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”未必全都指相同的實(shí)施方案或?qū)嵤├?。此外，該具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案或?qū)嵤├幸匀魏魏线m的組合和/或子組合進(jìn)行組合。具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可以被包含在集成電路、電子電路、組合邏輯電路或提供所描述的功能的其他合適的部件中。另外，應(yīng)意識(shí)到，隨本文提供的圖是為了向本領(lǐng)域普通人員進(jìn)行解釋，且附圖未必按比例繪制。
[0035]圖1的示意圖示出了交流-直流功率轉(zhuǎn)換器100(交流輸入、直流輸出)的一個(gè)實(shí)施例的顯著特征，功率轉(zhuǎn)換器100接收具有周期為IY的基本正弦波形的交流輸入電壓VAe102。交流線路周期?Υ是交流線路頻率的倒數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)的交流線路頻率是標(biāo)稱50赫茲或60赫茲，取決于電力系統(tǒng)的國家和位置。被設(shè)計(jì)用于世界范圍運(yùn)行的功率轉(zhuǎn)換器通常接受47赫茲與63赫茲之間的交流線路頻率，47赫茲與63赫茲之間的交流線路頻率相應(yīng)地對(duì)應(yīng)于約21毫秒和16毫秒之間的交流線路周期。圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中的控制器142包含根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的輸入電壓感測(cè)器。圖1的示例性交流-直流功率轉(zhuǎn)換器向負(fù)載128提供基本直流的輸出電壓％124和基本直流的輸出電流IJ26。
[0036] 圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器因其特定電路拓?fù)涠环Q為回掃型功率轉(zhuǎn)換器(flyback power converter)。被控制以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)整的輸出的功率轉(zhuǎn)換器有時(shí)被稱為經(jīng)調(diào)整的電源(regulated power supply)。產(chǎn)生經(jīng)調(diào)整的輸出的回掃型轉(zhuǎn)換器有時(shí)被稱為回掃型電源(flyback power supply)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到,本公開內(nèi)容中描述的根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的實(shí)施例不限于使用特定電路拓?fù)涞墓β兽D(zhuǎn)換器，且由交流輸入電壓運(yùn)行或由直流輸入電壓運(yùn)行的任何類型的功率轉(zhuǎn)換器都可以受益于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的實(shí)施例。
[0037]在圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中，全波橋式整流器104在線路輸入端子L150與中性輸入端子N152之間接收交流輸入電壓VAe102，以在輸入電容器C1106上產(chǎn)生直流電壓Vbulk108ο直流電壓νΒΙΜ108相對(duì)于輸入返回(input return) 114為正,且由于在線路電壓波形102的峰之間能量被該功率轉(zhuǎn)換器從該電容器移除，具有處于交流線路的頻率的二倍(周期的一半)的時(shí)變分量。體電壓(bulk voltage) νΒΙΜ108的最大值約為交流輸入電壓Vac102的峰量值。圖1的實(shí)施例中的經(jīng)整流的電壓V_108的峰與交流輸入電壓VAe102的正峰和負(fù)峰一致。當(dāng)交流輸入電壓Vac102存在時(shí)，體電壓VBlM108的最小值顯著大于零。
[0038]圖1的實(shí)施例中的直流電壓VBUUi108被耦合到耦合電感器T1116，該耦合電感器有時(shí)被稱為變壓器。耦合電感器T1116是圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中的能量傳遞元件。耦合電感器T1116包含初級(jí)繞組112和次級(jí)繞組118。初級(jí)繞組112有時(shí)被稱為輸入繞組，次級(jí)繞組118有時(shí)被稱為輸出繞組。在圖1的實(shí)施例中，次級(jí)繞組118的一端被耦合到輸出返回(output return) 130。在其他實(shí)施例中，I禹合電感器T1116可以具有被f禹合到輸出返回130的附加的繞組以及被耦合到輸入返回114的附加的繞組。被耦合到輸出返回130的附加的繞組有時(shí)被稱為輸出繞組。被耦合到輸入返回114的附加的繞組有時(shí)被稱為偏置繞組、輔助繞組或初級(jí)感測(cè)繞組。
[0039]在圖1的實(shí)施例中，初級(jí)繞組112的一端接收直流電壓VBlM108。初級(jí)繞組112的另一端被耦合到開關(guān)SW1146，該開關(guān)響應(yīng)于來自控制器142的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而斷開和閉合。箝位電路110被耦合在初級(jí)繞組112兩端，以保護(hù)開關(guān)SW1146免受可能由開關(guān)SW1146的切換導(dǎo)致的過大電壓。
[0040]在一個(gè)實(shí)際的功率轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)SW1146通常是半導(dǎo)體器件，諸如像被驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制以要么斷開要么閉合的晶體管。斷開的開關(guān)不能傳導(dǎo)電流。閉合的開關(guān)可以傳導(dǎo)電流。
[0041]在圖1的實(shí)施例中，開關(guān)SWl 146從控制器142的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端子144接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)以為切換周期的周期Ts周期性地在高值與低值之間改變。切換周期Ts遠(yuǎn)小于交流線路周期!Y。切換周期Ts是切換頻率的倒數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器在向負(fù)載128提供最大輸出功率時(shí)，切換周期Ts是大約15微秒或更小，而交流線路周期IY是大約20毫秒。換言之，交流線路周期IY通常大于切換周期Ts的1000倍，以使得在一個(gè)交流線路周期內(nèi)通?？梢杂卸嘤?000個(gè)切換周期。
[0042]在圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)SWl 146的切換在耦合電感器Tl 116的初級(jí)繞組112和次級(jí)繞組118中產(chǎn)生脈動(dòng)電流(pulsating current)。來自次級(jí)繞組118的電流被二極管Dl 120整流且被輸出電容器C2122濾波，以產(chǎn)生輸出電壓VqI24和輸出電流IqI26。在圖1的實(shí)施例中，輸出電壓1124相對(duì)于輸出返回130為正。
[0043]在圖1的實(shí)施例中，輸入返回114與輸出返回130電流隔離(galvanicallyisolated)。電流隔離防止了功率轉(zhuǎn)換器的輸入與輸出之間的直流電流。換言之，被施加在一個(gè)具有電流隔離的功率轉(zhuǎn)換器的輸入端子與輸出端子之間的直流電壓在該功率轉(zhuǎn)換器的輸入端子與輸出端子之間將基本不產(chǎn)生直流電流。應(yīng)意識(shí)到，在其他實(shí)施例中，可以使用沒有電流隔離的功率轉(zhuǎn)換器，取決于系統(tǒng)隔離要求，且沒有電流隔離的功率轉(zhuǎn)換器仍會(huì)受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0044]在圖1的實(shí)施例中，控制器142在輸入電壓感測(cè)端子140處接收輸入電壓感測(cè)信號(hào)，在輸出電壓感測(cè)端子148處接收輸出電壓感測(cè)信號(hào)，并在電流感測(cè)端子134處接收電流感測(cè)信號(hào)，用于調(diào)整輸出電壓1124。控制器142的電壓以輸入返回114為參考。在各實(shí)施例中，在輸出電壓感測(cè)端子148處被接收的輸出電壓感測(cè)信號(hào)可以通過使用光耦合器，或者例如通過使用變壓器上的繞組，或者例如通過使用為集成電路封裝件的引線框架的一部分的磁耦合導(dǎo)體，或者例如通過使用特殊的高電壓安全電容器，與輸出返回130電流隔離。
[0045]多種不同技術(shù)可以被利用來感測(cè)用于電流感測(cè)端子134處的電流感測(cè)信號(hào)的開關(guān)電流ISW1132。例如，開關(guān)電流ISW1132可以被感測(cè)為分立電阻器上的電壓，或者被感測(cè)為來自電流變換器的電流，或者被感測(cè)為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的導(dǎo)通電阻上的電壓，或者被感測(cè)為來自電流感測(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(senseFET)的感測(cè)輸出的電流。
[0046]在圖1的實(shí)施例中，交流輸入電壓VAC102被感測(cè)為電容器Cl 106上的直流電壓Vbulk108o直流輸入電壓Vbm108被耦合到輸入感測(cè)電阻器Rl 118，然后它在控制器142的輸入電壓感測(cè)端子140處被接收。電阻器Rl中的電流經(jīng)過橋式整流器104返回到交流輸入。
[0047]圖2是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器的示例性控制器202的功能框圖200，例示了一個(gè)輸入電壓感測(cè)器的元件。在圖2的實(shí)施例中，控制器202是集成電路，該集成電路包含緩沖放大器226、比較器230、“或”門212、高電壓晶體管QHV220、由晶體管240和242形成的電流鏡、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器250 (也被稱為單觸發(fā)(one-shot)和單沖(single shot))、邏輯反相器208、開關(guān)驅(qū)動(dòng)器210，帶有各種模擬和數(shù)字電路234。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖放大器226、高電壓晶體管Qhv220和由晶體管240和242形成的電流鏡可以被認(rèn)為是控制器202中包含的輸入感測(cè)電路的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，“或”門212、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器250和邏輯反相器208可以被認(rèn)為是控制器202中包含的感測(cè)使能電路的一部分。
[0048]各種模擬和數(shù)字電路234通常包含振蕩器(在圖1中未示出)，該振蕩器提供對(duì)控制器202中的所有電路可用的信號(hào)，用于同步和定時(shí)。在一些控制器中，用于同步和定時(shí)的信號(hào)可以從任何合適的記時(shí)器諸如像系統(tǒng)時(shí)鐘接收，而非從振蕩器接收。
[0049]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，功率轉(zhuǎn)換器控制器不需完全位于集成電路內(nèi)。例如，高電壓晶體管QHV220可以是位于集成電路之外的分立晶體管，且該控制器的其他元件可以被包含在一個(gè)或多個(gè)集成電路中。
[0050]在圖2的實(shí)施例中，控制器202在輸入電壓感測(cè)端子140處接收輸入電壓感測(cè)信號(hào)，輸入電壓感測(cè)端子140被耦合到電壓感測(cè)電阻器R1118的一端。電壓感測(cè)電阻器R1118的另一端可以被耦合到經(jīng)整流的交流輸入電壓，例如圖1的實(shí)施例中示出的Vbm108。圖2中的示例性控制器202的輸入電壓感測(cè)端子140相對(duì)于輸入返回114是高電壓端子。集成電路的高電壓端子通常是如下端子:該端子被適配為承受相對(duì)于接地端子大于30伏特的電壓而不使該集成電路的運(yùn)行受到損壞或破壞。在圖2的實(shí)施例中，輸入電壓感測(cè)端子140處的電壓可以與可以超過幾百伏特的經(jīng)整流的電壓Vbim1S的峰一樣高。
[0051]在圖2的實(shí)施例中，輸入電壓感測(cè)端子140被耦合到高電壓晶體管Qhv220的漏極D218。在一個(gè)實(shí)施例中，高電壓晶體管Qhv220是η溝道增強(qiáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在圖2的實(shí)施例中，高電壓晶體管Qhv220具有耦合到“或”門212的輸出的柵極G216和耦合到低電壓M0SFET240的漏極和柵極的源極S222。
[0052]當(dāng)高電壓晶體管(^220處于接通(ON)狀態(tài)時(shí)，它可以在漏極與源極之間傳導(dǎo)電流。當(dāng)高電壓晶體管QHV220處于關(guān)斷(OFF)狀態(tài)時(shí)，它不能傳導(dǎo)電流。處于接通狀態(tài)的晶體管可以被認(rèn)為是閉合的開關(guān)。處于關(guān)斷狀態(tài)的晶體管可以被認(rèn)為是斷開的開關(guān)。當(dāng)柵極G216處的電壓比源極S222處的電壓大超過閾值電壓Vt的量時(shí)，高電壓晶體管QHV220處于接通狀態(tài)。相反，當(dāng)柵極G216處的電壓不比源極S222處的電壓大超過閾值電壓Vt的量時(shí)，高電壓晶體管Qhv220處于關(guān)斷狀態(tài)。處于接通狀態(tài)的晶體管有時(shí)被稱為是接通的。處于關(guān)斷狀態(tài)的晶體管有時(shí)被稱為是關(guān)斷的。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，高電壓晶體管Qhv220的閾值電壓Vt通常是2.5伏特。在一個(gè)實(shí)施例中，“或”門212的輸出在邏輯高電平是約5.8伏特，且“或”門212的輸出在邏輯低電平基本是零伏特。換言之，當(dāng)“或”門212的輸出處于高邏輯電平時(shí)，高電壓晶體管Qhv212可以傳導(dǎo)電流，當(dāng)“或”門212的輸出處于邏輯低電平時(shí)，高電壓晶體管Qhv220不能傳導(dǎo)電流。
[0054]圖2的實(shí)施例中的“或”門212的輸出確定何時(shí)高電壓晶體管Qhv220接通和何時(shí)高電壓晶體管Qhv220關(guān)斷。當(dāng)圖2的示例性控制器中的高電壓晶體管Qhv220接通時(shí)，輸入感測(cè)電路被使能，因?yàn)檩斎腚妷焊袦y(cè)端子140可以經(jīng)過輸入感測(cè)電阻器R1118從輸入接收電流IK1224。當(dāng)高電壓晶體管Qhv220關(guān)斷時(shí)，輸入感測(cè)電路被禁止，輸入電壓感測(cè)端子140基本不從輸入接收電流。換言之，圖2的實(shí)施例中的控制器202僅在高電壓晶體管Qhv220接通時(shí)才被使能以感測(cè)輸入電壓。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，圖2的實(shí)施例中的控制器202通過限制輸入電壓感測(cè)端子140從給功率轉(zhuǎn)換器的輸入接收電流的時(shí)機(jī)，減少了感測(cè)給功率轉(zhuǎn)換器100的輸入電壓所消耗的功率。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，圖2的實(shí)施例中的高電壓晶體管Qhv220可以被認(rèn)為是輸入電壓感測(cè)開關(guān)，該輸入電壓感測(cè)開關(guān)閉合以使能對(duì)輸入電壓的感測(cè)，且斷開以禁止對(duì)輸入電壓的感測(cè)，并防止源于對(duì)輸入電壓的感測(cè)的功率消耗。
[0056]當(dāng)圖2的示例性控制器中的高電壓晶體管QHV220接通時(shí)，表示輸入電壓的電流IK1224可以進(jìn)入晶體管240的漏極。晶體管240和242形成一個(gè)具有比率K的電流鏡，該電流鏡將晶體管240的漏極中的電流ΙΚ1224縮放至晶體管242的漏極中的鏡像電流1-238，鏡像電流ΙΜΚ1238是Iki乘以K。如所描繪的實(shí)施例中示出的，鏡像電流Imki被緩沖放大器226處理，緩沖放大器226被耦合以產(chǎn)生經(jīng)緩沖的感測(cè)信號(hào)228。圖2的實(shí)施例中的緩沖放大器226可以根據(jù)需要提供放大、電平移動(dòng)、電流-電壓轉(zhuǎn)換以及本領(lǐng)域已知的任何其他轉(zhuǎn)變，以使經(jīng)緩沖的感測(cè)信號(hào)228與接收它的電路——諸如像比較器230——兼容。
[0057]在圖2的示例性控制器202中，比較器230接收經(jīng)緩沖的感測(cè)信號(hào)228，經(jīng)緩沖的感測(cè)信號(hào)228響應(yīng)于功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓。經(jīng)緩沖的感測(cè)信號(hào)228被與為功率轉(zhuǎn)換器運(yùn)行規(guī)定的輸入電壓范圍所對(duì)應(yīng)的閾值進(jìn)行比較。當(dāng)比較器230在“比較使能(COMPAREENABLE)”輸入248處被“感測(cè)使能(SENSE ENABLE)”信號(hào)214的邏輯高電平使能時(shí)，如果輸入電壓在用于運(yùn)行的所規(guī)定的范圍之外，則比較器230使過電壓信號(hào)232或欠電壓信號(hào)236有效(assert)。在圖2的實(shí)施例中，當(dāng)電壓感測(cè)電路被禁止感測(cè)輸入電壓時(shí)，“感測(cè)使能”信號(hào)214處于邏輯低電平，以防止使假的欠電壓信號(hào)有效。
[0058]在圖2的示例性控制器202中，模擬和數(shù)字電路234按照要求接收并處理控制感測(cè)信號(hào)，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出?！半娏鞲袦y(cè)(⑶RRENT SENSE)”信號(hào)244、“輸出電壓感測(cè)(OUTPUT VOLTAGE SENSE) ” 信號(hào) 246、“ 過電壓(OVER-VOLTAGE) ” 信號(hào) 232 和“欠電壓(UNDER-VOLTAGE)”信號(hào)236被處理以產(chǎn)生命令信號(hào)252，命令信號(hào)252被開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路210接收。開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路210在驅(qū)動(dòng)端子144處產(chǎn)生“驅(qū)動(dòng)(DRIVE)”信號(hào)254?！膀?qū)動(dòng)”信號(hào)254變成邏輯高電平以閉合開關(guān)SW1146?！膀?qū)動(dòng)”信號(hào)254變成邏輯低電平以斷開開關(guān)SW1146。稍后在本公開內(nèi)容中給出時(shí)序圖，以例示圖2的示例性控制器中的各個(gè)信號(hào)之間的關(guān)系。
[0059]圖2的實(shí)施例中的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器250從反相器208接收經(jīng)反相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)206，以產(chǎn)生“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展(DRIVE EXTEND)”信號(hào)204，“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204在“或”門212的第一輸入處被接收。在圖2的實(shí)施例中，當(dāng)“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254變成邏輯低電平時(shí)，“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204變成邏輯高電平?！盎颉遍T212的輸入的第二輸入接收“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254，以產(chǎn)生“感測(cè)使能”信號(hào)214，“感測(cè)使能”信號(hào)214在高電壓晶體管Qhv220的柵極G216處被接收。當(dāng)“或”門212的一個(gè)輸入處于邏輯高電平時(shí)，高電壓晶體管(^220接通。
[0060]圖3是示出了示例性波形的時(shí)序圖300,該示例性波形例示了圖2中示出的、如圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中使用的示例性輸入電壓感測(cè)器的運(yùn)行。圖3的示例性波形針對(duì)的是源于交流輸入電壓VAC102的施加的瞬時(shí)擾動(dòng)已經(jīng)衰減到可忽略的值之后的穩(wěn)態(tài)狀況。
[0061]圖3的實(shí)施例中的波形305表示圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)SWl 146中的電流ISW1132。在圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)開關(guān)SW1146接通時(shí)電流ISW1132線性地增大，且當(dāng)開關(guān)SWl 146關(guān)斷時(shí)電流Iswi基本為零。
[0062]圖3的實(shí)施例中的波形310表示圖2的示例性控制器中的“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254，“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254驅(qū)動(dòng)圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)SW1146。圖3的波形示出了，當(dāng)“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254處于邏輯高電平時(shí)開關(guān)SW1146接通，當(dāng)“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254處于邏輯低電平時(shí)開關(guān)SWl 146關(guān)斷。
[0063]圖3的實(shí)施例中的波形315表示圖2的示例性控制器中的“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204。圖3的實(shí)施例中的波形320表示圖2的示例性控制器中的“感測(cè)使能”信號(hào)214。由于“感測(cè)使能”信號(hào)214是接收“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254與“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204的“或”門212的輸出，當(dāng)“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204或“感測(cè)使能”信號(hào)214處于邏輯高電平時(shí)，“感測(cè)使能”信號(hào)214處于邏輯高電平。
[0064]圖3的時(shí)序圖300示出了來自圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器100——其使用圖2的示例性控制器200——的信號(hào)的波形，在時(shí)刻t6之前針對(duì)輕負(fù)載(低輸出電流)條件，在時(shí)刻t6之后針對(duì)中等負(fù)載至重負(fù)載(較高的輸出電流)條件。對(duì)于該功率轉(zhuǎn)換器上的輕負(fù)載條件，切換周期是Tsi，如時(shí)刻‘與t3之間的間隔所指示的，時(shí)刻‘與t3標(biāo)記了開關(guān)SW1146接通的時(shí)間。相似地，對(duì)于中等負(fù)載至重負(fù)載條件，切換周期是TS2，如時(shí)刻t6與t8之間的間隔以及時(shí)刻t8與tn之間的間隔所指示的。
[0065]圖3的時(shí)序圖例示了，在圖1的示例性功率轉(zhuǎn)換器中，對(duì)于輕負(fù)載的切換周期Tsi通常顯著大于對(duì)于中等負(fù)載至重負(fù)載的切換周期TS2。在用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器的設(shè)計(jì)中一般做法是，在輕負(fù)載條件下增大切換周期(減小切換頻率)，以減小由切換事件導(dǎo)致的損失，尤其是對(duì)于必須在輕負(fù)載下以高效率運(yùn)行的功率轉(zhuǎn)換器。因此，大于閾值的切換周期可以指示存在輕負(fù)載和需要以減小的功率消耗來感測(cè)輸入電壓。
[0066]在圖3的實(shí)施例中，在時(shí)刻h與h之間、時(shí)刻t3與t4之間、時(shí)刻t6與t7之間、時(shí)刻t8與t1(l之間以及時(shí)刻tn與t13之間的持續(xù)時(shí)間Ton內(nèi)，開關(guān)SWl 146為接通的。為了避免該例示中的不必要的復(fù)雜度，圖3示出了，在對(duì)于輕負(fù)載條件以及對(duì)于中等負(fù)載至重負(fù)載條件的每個(gè)切換周期中，開關(guān)SW1146為接通的持續(xù)時(shí)間是相同的，指示了在圖3的實(shí)施例中對(duì)于兩種條件輸入電壓是相同的。給功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓以及開關(guān)SWl 146保持接通的持續(xù)時(shí)間Tw在每個(gè)切換周期中可以是不同的。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)SWl 146保持接通的持續(xù)時(shí)間Ton是約7微秒。
[0067]如在圖3的示例性時(shí)序圖中示出的，切換周期是開關(guān)SW1146的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的總和。對(duì)于輕負(fù)載條件，關(guān)斷時(shí)間是在時(shí)刻&與&之間的Ttwitl對(duì)于中等負(fù)載至重負(fù)載條件，關(guān)斷時(shí)間是在時(shí)刻t7與t8之間的以及時(shí)刻t1(l與tn之間的τ_2。
[0068]圖3的實(shí)施例示出了，“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254的高到低轉(zhuǎn)變引發(fā)來自單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器250的“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204的低到高轉(zhuǎn)變?！膀?qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204在開關(guān)SW1146關(guān)斷之后在擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex內(nèi)保持處于邏輯高電平，如在時(shí)刻h與t2之間、時(shí)刻t4與t5之間、時(shí)刻t7與t9之間以及時(shí)刻t1(!與t12之間的時(shí)序圖中不出的。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器250的設(shè)計(jì)設(shè)置了擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間TEX。
[0069]圖3的時(shí)序圖示出了，當(dāng)“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254處于邏輯高電平時(shí)，“感測(cè)使能”信號(hào)214處于邏輯高電平。因此，每當(dāng)開關(guān)SW1146導(dǎo)通時(shí)，控制器就感測(cè)輸入電壓。在開關(guān)SW1146關(guān)斷之后，“驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展”信號(hào)204使“感測(cè)使能”信號(hào)214保持處于邏輯高電平，從而允許控制器在開關(guān)SW1146關(guān)斷之后在擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex內(nèi)繼續(xù)感測(cè)輸入電壓。如果開關(guān)SW1146的關(guān)斷時(shí)間超過了 Tex，則“感測(cè)使能”信號(hào)214變成邏輯低電平，這防止控制器感測(cè)輸入電壓，從而減少由輸入感測(cè)電路消耗的功率。圖3的時(shí)序圖示出了，在時(shí)刻t2與t3之間的時(shí)間Tvsotf期間控制器不感測(cè)輸入電壓。
[0070]如果開關(guān)SW1146的關(guān)斷時(shí)間小于擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex，則“感測(cè)使能”信號(hào)214在整個(gè)切換周期內(nèi)保持高，如在時(shí)刻t6之后例示的，且控制器無中斷地連續(xù)感測(cè)輸入電壓。換言之，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載是中等負(fù)載至重負(fù)載時(shí)，控制器連續(xù)地感測(cè)輸入電壓，但當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載是輕負(fù)載時(shí)，控制器僅在切換周期的一部分期間感測(cè)輸入電壓。
[0071] 在中等負(fù)載至重負(fù)載下，感測(cè)輸入電壓所消耗的功率與功率轉(zhuǎn)換器中的其他損耗相比是可忽略的。在輕負(fù)載下——其中感測(cè)輸入電壓所消耗的功率是功率轉(zhuǎn)換器中的總損耗的一個(gè)顯著部分，輸入電壓在切換周期的僅一部分內(nèi)被感測(cè)。當(dāng)開關(guān)SWl進(jìn)行從接通到關(guān)斷的轉(zhuǎn)變時(shí)，該開關(guān)上的電壓是最高的。在任何給定的輸入電壓，在中等負(fù)載至重負(fù)載下當(dāng)開關(guān)SW1146關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)在該開關(guān)上的電壓高于在輕負(fù)載下當(dāng)開關(guān)SW1146關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)在該開關(guān)上的電壓。因此，在輕負(fù)載下，轉(zhuǎn)換器較不可能因過大的輸入電壓損壞，且輸入電壓在感測(cè)事件之間變得足夠高以損壞轉(zhuǎn)換器的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)低。然而，在中等負(fù)載至重負(fù)載下，重要的是連續(xù)地感測(cè)輸入電壓，以使得當(dāng)輸入電壓太高時(shí)控制器可以防止開關(guān)接通。
[0072]圖4是例示了關(guān)斷時(shí)間Ttw、擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex和無線路感測(cè)的持續(xù)時(shí)間1^_之間的關(guān)系的圖400。該圖示出了，當(dāng)開關(guān)SW1146的關(guān)斷時(shí)間小于或等于擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex時(shí)，無線路感測(cè)的持續(xù)時(shí)間Tvaw是零。該圖也示出了，當(dāng)開關(guān)SW1146的關(guān)斷時(shí)間大于擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex時(shí)，無線路感測(cè)的持續(xù)時(shí)間Tvaw從零以恒定斜率增大。在一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間Tex是50微秒，因?yàn)樵谠搶?shí)施例中在中等負(fù)載下開關(guān)SW1146的關(guān)斷時(shí)間也是大約50微秒。在相同的實(shí)施例中，開關(guān)SW1146在輕負(fù)載下(其中需要以降低的功率消耗來感測(cè)輸入電壓)的關(guān)斷時(shí)間可以是約50毫秒，是在中等負(fù)載下的關(guān)斷時(shí)間的大約1000倍。
[0073]圖5是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于圖1的功率轉(zhuǎn)換器的示例性控制器502的功能框圖500,例示了一個(gè)替代的輸入電壓感測(cè)器的元件。圖5包含圖2的實(shí)施例中例示的許多元件。
[0074]在圖5的替代實(shí)施例中，高電壓晶體管Qhv220的柵極G216被耦合到經(jīng)調(diào)整的內(nèi)部電壓vdd504，且高電壓晶體管Qhv220的源極S222被耦合到低電壓晶體管Qw520的漏極。在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)調(diào)整的內(nèi)部電壓Vdd504是約5.8伏特。低電壓晶體管Qw520的源極被耦合到電流鏡的晶體管240，如在圖2中一樣。
[0075]在圖5的替代實(shí)施例中，“或”門212產(chǎn)生“感測(cè)使能”信號(hào)214，“感測(cè)使能”信號(hào)214被耦合到低電壓晶體管Qw520的柵極，且在“比較使能”輸入248處被比較器230接收。當(dāng)“感測(cè)使能”信號(hào)214處于邏輯高電平(約Vdd)時(shí)，低電壓晶體管Qw520接通，從而使得控制器502能夠以電流IK1224的形式感測(cè)輸入電壓。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，當(dāng)“感測(cè)使能”信號(hào)209處于邏輯低電平(約零伏特)時(shí)，低電壓晶體管Qw520關(guān)斷，從而禁止控制器502感測(cè)輸入電壓且防止控制器502從該輸入電壓接收電流。
[0076]圖5的替代實(shí)施例中的低電壓晶體管Qw520可以被認(rèn)為是線路感測(cè)開關(guān)，該線路感測(cè)開關(guān)閉合以允許感測(cè)給功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，并斷開以阻止感測(cè)電路消耗來自給功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的功率。
[0077]圖6是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于圖1中的示例性功率轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)示例性控制器602的功能框圖600 ，例示了另一個(gè)替代的輸入電壓感測(cè)器的元件。圖6包含圖2和圖5的實(shí)施例中例示的許多元件。
[0078]圖6的替代實(shí)施例將圖5中的為高電壓晶體管Qhv220的MOSFET替換成η溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)Qhv620。圖5中的高電壓MOSFET QHV220的柵極G216被耦合到經(jīng)調(diào)整的內(nèi)部電壓VDD504，而圖6中的高電壓JFET Qhv620的柵極G616被耦合到輸入返回114。
[0079]圖6的替代實(shí)施例中的高電壓晶體管Qhv620的漏極D618被耦合到輸入電壓感測(cè)端子140，且高電壓JFET Qhv620的源極S622被耦合到低電壓晶體管Qw520。這樣，圖6的實(shí)施例中的JFET Qhv620執(zhí)行與圖5中的MOSFET 0^220相同的功能。當(dāng)?shù)碗妷壕w管Qw520為接通時(shí)，圖6的實(shí)施例中的JFET Qhv620為接通，輸入感測(cè)電路被使能以感測(cè)輸入電壓，且當(dāng)?shù)碗妷壕w管Qw520為關(guān)斷時(shí)，圖6的實(shí)施例中的JFET QHV620為關(guān)斷，輸入感測(cè)電路被禁止感測(cè)輸入電壓。
[0080]圖7是例示了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于功率轉(zhuǎn)換器控制器的、感測(cè)輸入電壓的一個(gè)示例性過程的流程圖700。圖7的示例性流程圖與圖2的示例性控制器一致，且與圖3的示例性波形一致。在框705中一其中輸入電壓被施加至功率轉(zhuǎn)換器且控制器已經(jīng)確定該輸入電壓處于供該轉(zhuǎn)換器運(yùn)行的適當(dāng)限度內(nèi)——開始之后，在框710中該控制器閉合功率開關(guān)以開始接通時(shí)間Tw。在框715中，該控制器還閉合線路感測(cè)開關(guān)，以通過允許該控制器在輸入電壓感測(cè)端子處接收電流來開始輸入電壓感測(cè)。
[0081]在框715中線路感測(cè)開關(guān)閉合之后，在框720中控制器處理控制感測(cè)信號(hào)，諸如像電流感測(cè)、輸出感測(cè)、過電壓感測(cè)和欠電壓感測(cè)信號(hào)。當(dāng)該處理要求功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，在框725中該功率開關(guān)的關(guān)斷時(shí)間Ttw開始。當(dāng)該功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，在框730中擴(kuò)展的輸入電壓感測(cè)持續(xù)時(shí)間Tex開始。
[0082]在框740中控制器繼續(xù)處理控制感測(cè)信號(hào)，而在決策框750中關(guān)斷時(shí)間Ttw增大。如果關(guān)斷時(shí)間Ttw超過了擴(kuò)展的輸入電壓感測(cè)持續(xù)時(shí)間Tex，則在框745中擴(kuò)展的輸入感測(cè)持續(xù)時(shí)間Tex結(jié)束，在框735中輸入電壓感測(cè)結(jié)束，且流程繼續(xù)到框775和780，在框775和780中控制器處理控制感測(cè)信號(hào)，直到該控制器結(jié)束關(guān)斷時(shí)間，且在框710中另一個(gè)接通時(shí)間Ton開始。如果關(guān)斷時(shí)間Ttw沒有超過擴(kuò)展的輸入電壓感測(cè)持續(xù)時(shí)間TEX，則流程繼續(xù)到框755。在框755和760中關(guān)斷時(shí)間Ttw增大，直到該控制器結(jié)束關(guān)斷時(shí)間，且在框765中另一個(gè)接通時(shí)間I?開始，然后在框770中擴(kuò)展的輸入電壓感測(cè)持續(xù)時(shí)間Tex結(jié)束。在框720中，控制感測(cè)信號(hào)的處理繼續(xù)。
[0083]功率轉(zhuǎn)換器的一些應(yīng)用要求輸入電容器C1106足夠大，以用于功率轉(zhuǎn)換器在交流輸入被移除之后在相當(dāng)于若干個(gè)交流線路周期的時(shí)間內(nèi)向重負(fù)載提供經(jīng)調(diào)整的輸出。在這些應(yīng)用中，當(dāng)負(fù)載非常輕或接近零負(fù)載時(shí)，直流輸入電壓VBlM108在交流輸入電壓VAe102被移除之后可能會(huì)要求數(shù)十秒來衰減到最小閾值以下。因此，必須在該交流輸入電壓的幾個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)輸入欠電壓狀況的功率轉(zhuǎn)換器控制器不能由僅對(duì)體電壓Vbim1S的一次測(cè)量來可靠地這樣做。對(duì)于這些應(yīng)用，控制器可以如圖8的實(shí)施例例示的那樣感測(cè)交流輸入電壓。
[0084]圖8是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一個(gè)包含控制器的示例性功率轉(zhuǎn)換器的示意圖800，該控制器除了感測(cè)交流輸入電壓VAC102以外還感測(cè)表示直流輸入電壓Vbim1S的切換電壓Vsw852。在圖8的示例性功率轉(zhuǎn)換器中，電壓感測(cè)電阻器R1118的一端被耦合到中性輸入端子N152，以接收半波整流電壓Vkect850。在另一個(gè)實(shí)施例中，電壓感測(cè)電阻器R1118的一端可以被耦合到線路輸入端子L150，以接收半波整流電壓Vkect850。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，當(dāng)圖8的功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載是中等負(fù)載至重負(fù)載時(shí)，該示例性轉(zhuǎn)換器中的控制器842可以連續(xù)地感測(cè)交流輸入電壓VAC102，且當(dāng)該功率轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載是輕負(fù)載時(shí)，它可以以與圖1的轉(zhuǎn)換器感測(cè)直流輸入電壓Vbim1S相同的方式，僅在切換周期的一部分期間感測(cè)交流輸入電壓AV102。
[0086]控制器842中的電路可以響應(yīng)于交流輸入電壓在不止一個(gè)交流線路周期的缺失?？刂破?42中的電路可以通過感測(cè)與體電壓Vbim1S成比例的切換電壓來檢測(cè)過電壓狀況或欠電壓狀況。
[0087]與體電壓VBUUi108成比例的切換電壓Vsw852在圖8的示例性功率轉(zhuǎn)換器的輸出繞組118處是可獲得的。由于切換電壓Vsw852的量值是比交流輸入電壓Vac102的峰顯著更低的電壓，控制器可以以比感測(cè)較高的電壓Vbim1S所需的顯著更低的功率消耗來感測(cè)切換電壓 Vsw852。
[0088]圖8的示例性功率轉(zhuǎn)換器是通過以下方式從圖1的實(shí)施例獲得的:將圖1的輸出二極管Dl 120重新部署到圖8的輸出二極管D2820的位置，并用改型的控制器842接收切換電壓Vsw852。隔尚電路856在輸入返回114與輸出返回130之間提供電流隔尚，以使得切換電壓感測(cè)信號(hào)858與切換電壓信號(hào)854電流隔離。
[0089] 在一個(gè)實(shí)施例中，隔離電路856可以是光耦合器。在另一個(gè)實(shí)施例中，隔離電路856可以包含變壓器。通過圖8中例示的改型，改型的控制器846可以檢測(cè)輸入過電壓狀況，甚至當(dāng)該控制器沒有在從交流輸入電壓V&102接收電流時(shí)。應(yīng)意識(shí)到，在其他實(shí)施例中，類似于切換電壓Vsw852的切換電壓信號(hào)可以從不同于圖8中示出的輸出繞組118的單獨(dú)繞組獲得，而仍受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0090]電路中的每一個(gè)導(dǎo)體具有有限的寄生電容，該寄生電容可以存儲(chǔ)電荷。一般的應(yīng)用中的泄漏電流通常足夠快地將該寄生電容放電，以使該寄生電容的效應(yīng)可忽略。在寄生電容的效應(yīng)不可忽略的應(yīng)用中，對(duì)示例性電路進(jìn)行相對(duì)小的修改可以允許這些應(yīng)用受益于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的具有低功率消耗的交流電壓感測(cè)器。圖9是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例性功率轉(zhuǎn)換器控制器902的示意圖900，例示了一個(gè)輸入電壓感測(cè)器的元件，該輸入電壓感測(cè)器包含將輸入電壓感測(cè)端子處的雜散電容放電的一個(gè)可選元件。
[0091]圖9的示例性控制器包含圖6的實(shí)施例中例示的許多元件。當(dāng)高電壓晶體管Qhv620不導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓感測(cè)端子140與輸入返回114之間的寄生電容905可以充電至輸入電壓。寄生電容905經(jīng)過低電壓晶體管Qw520的放電可能產(chǎn)生電流IK1224的高值，這會(huì)向控制器指示假的高輸入電壓。為了防止假的高輸入電壓指示，寄生電容905可以經(jīng)過如下路徑被放電:該路徑不使源自該電容的放電的電流經(jīng)過由晶體管240和242形成的電流鏡的晶體管240。在圖9的實(shí)施例中，雜散電容905響應(yīng)于“放電(DISCHARGE)”信號(hào)915經(jīng)過晶體管Qm910被放電。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器中的電路(在圖9中未示出)在大約200納秒內(nèi)將“放電”信號(hào)915提升至高邏輯電平，以就在“驅(qū)動(dòng)”信號(hào)254變高之前將雜散電容905放電。
[0092]上面對(duì)本發(fā)明的所例示的實(shí)施例的描述，包含在摘要中描述的內(nèi)容，不旨在是窮舉性的或是對(duì)所公開的精確形式的限制。盡管為了例示的目的在本文中描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案和實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明的較寬泛主旨和范圍的前提下，多種等同變體是可能的。實(shí)際上，應(yīng)意識(shí)到，具體的示例性電壓、電流、頻率、功率范圍值、時(shí)間等是為了解釋的目的而提供的，且根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在其他實(shí)施方案和實(shí)施例中也可以采用其他值。
【權(quán)利要求】
1.一種功率轉(zhuǎn)換器控制器，包括: 開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路，被耦合以生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制功率開關(guān)的切換，以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞； 輸入感測(cè)電路，接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及 感測(cè)使能電路，被耦合以接收該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路，其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第一負(fù)載條件來連續(xù)地感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)，且其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第二負(fù)載條件來僅在該功率開關(guān)的切換周期的一部分期間感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，還包括比較器電路，該比較器電路被耦合到該輸入感測(cè)電路和該感測(cè)使能電路，其中該比較器被耦合以檢測(cè)該功率轉(zhuǎn)換器的輸入是否大于或小于一個(gè)或多個(gè)閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該一個(gè)或多個(gè)閾值包含欠電壓閾值和過電壓閾值之中的一個(gè)或多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該輸入感測(cè)電路是電流輸入感測(cè)電路，且其中表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)是電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中輸入感測(cè)電路包括高電壓晶體管，該高電壓晶體管被耦合以接收該輸入感測(cè)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該輸入感測(cè)電路還包括低電壓晶體管，該低電壓晶體管被耦合到該高電壓晶體管，其中該低電壓晶體管被耦合以響應(yīng)于該感測(cè)使能信號(hào)而被切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該高電壓晶體管被耦合以響應(yīng)于該感測(cè)使能信號(hào)而被切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該輸入感測(cè)電路包括電流鏡電路，該電流鏡電路被耦合以接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的該輸入感測(cè)信號(hào)，其中該電流鏡電路被耦合以生成該輸入感測(cè)信號(hào)的經(jīng)縮放的表示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該輸入感測(cè)電路還包括緩沖放大器電路，該緩沖放大器電路被耦合到該電流鏡電路，其中該緩沖放大器電路被耦合以輸出該輸入感測(cè)信號(hào)的該經(jīng)縮放的表示。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該感測(cè)使能電路包括單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，該單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)，其中該感測(cè)使能電路還被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)來生成該感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該感測(cè)使能電路還包括“或”門，該“或”門被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)和該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)來生成該感測(cè)使能信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該功率開關(guān)響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第二負(fù)載條件的切換周期大于該功率開關(guān)響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第一負(fù)載條件的切換周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器控制器，其中該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第一負(fù)載條件是比該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第二負(fù)載條件更重的負(fù)載條件。
14.一種功率轉(zhuǎn)換器,包括: 能量傳遞元件，被耦合在該功率轉(zhuǎn)換器的輸入與該功率轉(zhuǎn)換器的輸出之間； 功率開關(guān)，被耦合到該功率轉(zhuǎn)換器的輸入和該能量傳遞元件；以及 功率轉(zhuǎn)換器控制器，被I禹合以響應(yīng)于表不該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的反饋信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)被耦合以控制該功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞，其中該功率轉(zhuǎn)換器控制器包含: 開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路，被耦合以生成該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞； 輸入感測(cè)電路，接收表示功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及 感測(cè)使能電路，被耦合以接收該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路，其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第一負(fù)載條件來連續(xù)地感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)，且其中該感測(cè)使能信號(hào)被耦合以控制該輸入感測(cè)電路響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第二負(fù)載條件來僅在該功率開關(guān)的切換周期的一部分期間感測(cè)該輸入感測(cè)信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該功率轉(zhuǎn)換器控制器被耦合以接收表示經(jīng)過該功率開關(guān)的電 流的電流感測(cè)信號(hào)，其中該功率轉(zhuǎn)換器控制器還被耦合以響應(yīng)于電流感測(cè)信號(hào)來生成該驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)被耦合以控制該功率開關(guān)的切換，以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該功率轉(zhuǎn)換器控制器還包含比較器電路，該比較器電路被耦合到該輸入感測(cè)電路和該感測(cè)使能電路，其中該比較器被耦合以檢測(cè)該功率轉(zhuǎn)換器的輸入是否大于或小于一個(gè)或多個(gè)閾值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率轉(zhuǎn)換器,其中該一個(gè)或多個(gè)閾值包含欠電壓閾值和過電壓閾值之中的一個(gè)或多個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該輸入感測(cè)電路是電流輸入感測(cè)電路，且其中表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)是電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入感測(cè)電路包括高電壓晶體管，該高電壓晶體管被耦合以接收輸入感測(cè)信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中輸入感測(cè)電路還包括低電壓晶體管，該低電壓晶體管被耦合到該高電壓晶體管，其中該低電壓晶體管被耦合以響應(yīng)于該感測(cè)使能信號(hào)而被切換。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該高電壓晶體管被耦合以響應(yīng)于該感測(cè)使能信號(hào)而被切換。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該輸入感測(cè)電路包括電流鏡電路，該電流鏡電路被耦合以接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的該輸入感測(cè)信號(hào)，其中該電流鏡電路被耦合以生成該輸入感測(cè)信號(hào)的經(jīng)縮放的表示。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該輸入感測(cè)電路還包括緩沖放大器電路，該緩沖放大器電路被耦合到該電流鏡電路，其中該緩沖放大器電路被耦合以輸出該輸入感測(cè)信號(hào)的該經(jīng)縮放的表示。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該感測(cè)使能電路包括單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，該單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)，其中該感測(cè)使能電路還被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)來生成該感測(cè)使能信號(hào)以控制該輸入感測(cè)電路。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該感測(cè)使能電路還包括“或”門，該“或”門被耦合以響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)和該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)來生成該感測(cè)使能信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該功率開關(guān)響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第二負(fù)載條件的切換周期大于該功率開關(guān)響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第一負(fù)載條件的切換周期。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的該第一負(fù)載條件是比該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的第二負(fù)載條件更重的負(fù)載條件。
28.一種用于感測(cè)功率轉(zhuǎn)換器的輸入的方法，包括: 生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制該功率轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的切換以控制能量從該功率轉(zhuǎn)換器的輸入向該功率轉(zhuǎn)換器的輸出的傳遞； 響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)來生成驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)，其中在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)將該功率開關(guān)關(guān)斷之后，該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)在擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間上保持處于邏輯高電平； 接收表示該功率轉(zhuǎn)換器的輸入的輸入感測(cè)信號(hào)；以及 響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)或該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)處于該邏輯高電平來使能該輸入感測(cè)信號(hào)的感測(cè)；以及 響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)信號(hào)或該驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展信號(hào)處于邏輯低電平來禁止該輸入感測(cè)信號(hào)的感測(cè)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括響應(yīng)于該功率轉(zhuǎn)換器的輸出處的更輕的負(fù)載條件來增大該功率開關(guān)的切換周期。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括響應(yīng)于更重的負(fù)載來減小該功率開關(guān)的切換周期。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括響應(yīng)于該輸入感測(cè)信號(hào)大于第一閾值來使過電壓信號(hào)有效。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括響應(yīng)于該輸入感測(cè)信號(hào)小于第二閾值來使欠電壓信號(hào)有效。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK104052295SQ201410090662
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】Z-J·王, G·M·帕姆, R·S·圣－皮埃爾 申請(qǐng)人:電力集成公司