开关功率转换器和用于开关功率转换器的电路制造技术

一种开关功率转换器和用于开关功率转换器的电路。开关功率转换器包括通过变压器的初级绕组耦合到输入端子的开关，以及被配置为驱动所述开关以在变压器的辅助绕组处提供经调节的输出信号的控制电路。唤醒电路被提供来在功率转换器进入脉冲串模式时迫使开关接通。唤醒电路包括耦合到次级绕组的发射部分和耦合到变压器的辅助绕组和控制电路的接收部分。发射部分被配置为当输出信号低于阈值时向接收部分提供以无线方式通信的唤醒信号。用于开关功率转换器的电路包括：变压器，第一开关，第一控制电路，第二开关，第二控制电路，其中所述第一控制电路包括接收电路。

【技术实现步骤摘要】
优先权要求本申请要求于2014年3月31日提交的意大利专利申请MI2014A000559的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种功率开关转换器和用于开关功率转换器的电路，特别是涉及一种DC-DC开关转换器及其电路。
技术介绍
本公开涉及以高效率向负载提供恒定电流的功率开关转换器，例如电池。本公开更具体地涉及一种开关电压和电流调节器，其负载应当与调节器的电源隔离，其常为220伏市电。例如，传统的功率开关转换器是反激式转换器，其中提供具有初级绕组和次级绕组的变压器以用于将电压源与负载隔离。初级绕组通过功率开关连接到电压源，而次级绕组通过二极管连接到负载，并且滤波电容器并联连接到负载。当开关接通时，第一电流在初级绕组上流动，并且自初始值起根据初级绕组所提供的电感和电压源的值的函数而增加。在此期间，次级绕组上没有电流流过，因为二极管被反向偏置，而功率被存储在变压器的芯部。当开关关断时，初级绕组上的电流被突然关断，而仅存储在芯部中的功率被转移到次级绕组。次级绕组上的第二电流突然达到峰值，所述峰值等于当开关被关断时，由第一电流乘以初级绕组与次级绕组的匝数之比达到的峰值电流。第二电流开始根据次级绕组的电感和负载两端的电压的函数而减小。从初级绕组转移到次级绕组的功率量取决于开关的开关占空比。为了这个目的，功率开关转换器包括用于驱动所述开关的控制电路；该控制电路被配置为接收反馈信号并操作修改开关的控制脉冲的宽度。反馈控制是由光耦合器或者辅助绕组来提供的。在后一种情况下，辅助绕组给出输出电压的图像，与次级绕组直接同相。在轻负载的条件下，功率开关转换器典型地操作在所谓的“脉冲串模式(burstmode)”中。与此操作模式下，转换器间歇地操作，具有由其间转换器不进行开关(空闲时间)的时间间隔所分隔的系列(脉冲串)开关周期。当负载使得转换器刚刚进入脉冲串模式操作时，空闲时间短暂；随着负载降低，脉冲串的持续时间减少，而空闲时间增加。以这种方式，平均开关频率被显着降低，并且因此，与转换器中的寄生元件相关联的开关损耗以及与变压器中的无功电流流动有关的导通损耗减小。脉冲串和空闲时间的持续时间由反馈回路确定，从而使得转换器的输出电压总是保持在控制之下。在其中输出电压的反馈是由辅助绕组形成的情况下，脉冲串模式操作的最小频率由开关的控制电路确定；在脉冲串模式操作期间，控制电路以某一“重启”频率来周期性地迫使开关接通，以接收反馈信号。因此，功率开关转换器提供独立于负载的固定功率，并且该功率需要被消散，以避免发生低负载或零负载时转换器失调。为此目的，通常使用虚拟负载(dummyload)。要消散的功率主要取决于“重启”的频率，其不能选择得太低。实际上，在开关的两个连续换向之间的时间段期间，控制电路不能在输出端子处对负载的最终变化作出响应。只有当开关的换向发生转换器响应时，提供给负载所需的功率。在最坏的情况下，当负载从零到最大值发生变化时，由负载吸收的电流由输出电容器支持，并且输出电压的电压降取决于所述输出电容器的电容值(输出电容越高，电压降越低)、“重启”频率(频率越低，电压降越高)、以及最大输出电流。在功率开关转换器的设计阶段，脉冲串模式消耗和输出电容器的值之间的折衷是必要的。然而，为了获得可接受的功耗值，有必要选择相对低的“重启”频率，这意味着选择多余的输出电容。为了克服这个问题，一种已知的解决方案是，在脉冲串模式期间负载变化发生在两个连续换向之间时，使用被配置为迫使开关接通的唤醒电路。该解决方案允许低功耗，而无需使用大的输出电容器。
技术实现思路
本公开的一个方面在于提供一种开关功率转换器，其具有创新的唤醒电路。本公开的一个方面为一种开关功率转换器，其包括：被配置为接收输入信号的输入端子，可连接到负载的输出端子，耦合到输入端子的开关，被配置为驱动所述开关以在输出端子处提供经调节的输出信号的控制电路，被配置为当功率转换器进入脉冲串模式时，迫使开关接通的唤醒电路，其中所述唤醒电路包括耦合到输出端子的发送部分，以及耦合到控制电路的接收部分，所述发射部分被配置为当输出信号低于预定的阈值时，以无线的方式向接收部分提供唤醒信号。本专利技术的另一方面为一种用于开关功率转换器的电路，其包括：变压器，包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组；第一开关，与所述初级绕组串联耦合；第一控制电路，被配置为致动所述第一开关；第二开关，与所述次级绕组串联耦合；第二控制电路，被配置为响应于所述次级绕组处的输出电压致动所述第二开关，以便产生唤醒信号，所述唤醒信号通过所述变压器向所述辅助绕组无线地传达；并且其中所述第一控制电路包括接收电路，所述接收电路耦合到所述辅助绕组，并且被配置为在所述第一开关关断的情况下以及在所述变压器的退磁后的时间延迟之后，接收所述唤醒信号并且迫使所述第一开关接通。附图说明为了更好地理解本公开的，现在描述其优选实施例，仅通过非限制性示例的方式并参照所附的附图，其中：图1为根据本公开的开关功率转换器的框图；图2为图1的第一特定框图；图3为图1的第二特定框图；图4-6为时序图，其示出开关功率转换器中播放的信号。具体实施方式图1示出了根据本公开的开关转换器1。开关转换器1包括被配置为接收输入信号Vin的输入端子2和被配置为提供经调节的输出信号Vout以用于为负载LOAD供电的输出端子3。例如，输入信号Vin为经整流的市电电压(110或220V)。功率转换器1继而包括耦合到输入端子2的开关SW1，以及被配置为驱动所述开关SW1以用于调节输入信号Vin并在输出端子3处提供经调节的输出信号Iout、Vout的控制电路4。更具体地，开关SW1是功率MOSFET，其漏极端子与输入端子2耦合，其源极端子与感测电阻器Rsens连接，并且其栅极端子与控制电路4连接。例如，功率转换器1是所谓的反激式转换器，其包括变压器7，其具有与输入端子2耦合的初级绕组8、与输出端子3耦合的次级绕组9、和与控制电路4耦合的辅助绕组10。尤其是，初级绕组8被布置在输入端子2和功率MOSFETSW1的漏极端子之间，并且次级绕组9被布置在输出端子3和整流二极管D1的阴极之间，而其阳极连接到地参考GND。优选地，缓冲电路30与初级绕组8并联布置。输出电容器Cout也并联连接到负载LOAD。辅助绕组10借助于电容器Cvdd向控制电路4提供供电电压，所述电压器设定电压VDD，所述电容器Cvdd与辅助绕组10通过二极管D耦合。同时，辅助绕组10与次级绕组9直接同相，给出输出信号Vout的图像。辅助绕组10两端的电压继而与次级绕组9两端的电压成比例。控制电路4被配置为提供控制信号Vdrive_1以通过处理反馈电压Vaux来驱动开关SW1，所述反馈电压Vaux为辅助绕组10两端的电压。控制电路4(图2、3)包括至少脉冲宽度调制(PWM)电路50，其被配置为通过直接连接到开关SW1的驱动器25生成控制信号Vdrive_1。电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关功率转换器，其特征在于，包括：输入端子，被配置为接收输入信号，输出端子，能够连接到负载，开关，被耦合到所述输入端子，控制电路，被配置为驱动所述开关，以在所述输出端子处提供经调节的输出信号，唤醒电路，被配置为当所述功率转换器进入脉冲串模式时，迫使所述开关的接通，其中所述唤醒电路包括：发射部分，所述发射部分被耦合到所述输出端子，以及接收部分，所述接收部分被耦合到所述控制电路，所述发射部分被配置为当所述输出信号下降至低于阈值时，以无线的方式向所述接收部分提供唤醒信号。

【技术特征摘要】
2014.03.31 IT MI2014A0005591.一种开关功率转换器，其特征在于，包括：
输入端子，被配置为接收输入信号，
输出端子，能够连接到负载，
开关，被耦合到所述输入端子，
控制电路，被配置为驱动所述开关，以在所述输出端子处提供经调节的输出信号，
唤醒电路，被配置为当所述功率转换器进入脉冲串模式时，迫使所述开关的接通，
其中所述唤醒电路包括：
发射部分，所述发射部分被耦合到所述输出端子，以及
接收部分，所述接收部分被耦合到所述控制电路，
所述发射部分被配置为当所述输出信号下降至低于阈值时，以无线的方式向所述接收部分提供唤醒信号。
2.根据权利要求1所述的开关功率转换器，其特征在于，所述功率转换器包括：
变压器，具有与所述输入端子耦合的初级绕组、与所述输出端子耦合的次级绕组、以及与所述控制电路耦合的辅助绕组，
所述唤醒信号是由于通过所述次级绕组的电流流动产生的感应电流脉冲而生成的跨所述辅助绕组两端的感应电压。
3.根据权利要求2所述的开关功率转换器，其特征在于，所述接收部分包括：
第一使能电路，所述第一使能电路被配置为在所述开关为关断，并且在距离所述变压器退磁的最后时刻第一时间段之后，使得能够进行所述唤醒信号从所述发射部分至所述控制电路的传输。
4.根据权利要求3所述的开关功率转换器，其特征在于，所述发射部分包括：
第二使能电路，所述第二使能电路被配置为在距离所述变压器的退磁的最后时刻的第二时间段之后，向所述接收部分提供所述唤醒信号，所述第二时间段大于所述第一时间段。
5.根据权利要求3所述的开关功率转换器，其特征在于，所述第一使能电路包括：
第一检测器，所述第一检测器与第一信号发生器级联，所述第一检测器耦合至所述辅助绕组，并且被配置为通过跨所述辅助绕组两端的电压来检测所述变压器的退磁，以及限定所述变压器的退磁的所述最后时刻，所述第一信号发生器被配置为在距离所述变压器的退磁的所述最后时刻所述第一时间段之后，生成第一使能信号，
第一电压比较器，所述第一电压比较器被配置为对响应于反馈电压的电压与电压参考进行比较，并且作为所述比较的结果而生成第二使能信号，以及
逻辑门，所述逻辑门在其输入处具有所述第一使能信号、所述第二使能信号、以及由与辅助绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·帕斯夸，S·图米纳罗，A·拉皮萨达，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT