具有超低待机功率的电源适配器制造技术

本发明专利技术题为“具有超低待机功率的电源适配器。”本发明专利技术公开了一种用于反激转换器的待机功率系统。该反激转换器包括初级侧、次级侧、位于该次级侧的输出端子，以及次级侧控制器，其中该输出端子被配置为电连接到负载。该待机功率系统包括位于该次级侧的比较器、与该初级侧、该次级侧和该比较器进行信号通信的光耦合器，以及电缆脱离检测器(或负载检测器)。该电缆脱离检测器被配置为确定设备是否通过充电电缆电连接到该反激转换器，并且如果该设备与该充电电缆断开连接，则将该反激转换器设置为待机模式。待机模式。待机模式。

【技术实现步骤摘要】
具有超低待机功率的电源适配器


[0001]本申请涉及开关电源转换器，并且更具体地讲，涉及用于降低开关电源转换器在待机模式下的功率消耗的系统。

技术介绍

[0002]诸如用于对移动设备的电池进行充电的反激转换器包括用于在正常操作模式和待机操作模式两者下调节输出电压的反馈回路。在这两种操作模式下，该反激转换器连接到交流(AC)电源线(即，AC干线)。在正常操作模式下，移动设备连接到该反激转换器。但是在待机操作模式下，该反激转换器与移动设备(例如，智能电话)断开连接。为了在这两种操作模式下调节输出电压，该反激转换器包括具有误差放大器的反馈回路，该误差放大器基于输出电压与输出电压的期望值之间的差值生成误差电压。回路滤波器对误差电压进行滤波以产生控制电压。由于反馈回路在待机模式期间必须是活动的以调节输出电压，因此反激转换器在待机模式期间仍然消耗功率，该功率通常被称为待机功率或待机损耗。
[0003]为了减少待机损耗，现有技术方法通常关注减小集成电路(IC)电流。当反激转换器检测到无负载条件时，已知的方法包括通过关闭电路的各种功能块来减小IC静态电流。然而，反馈回路必须保持接通，这在待机操作模式期间消耗大部分功率。此外，在其中在反激转换器的次级侧上生成并跨光耦合器传输控制电压的实施方案中，光耦合器随后传导连续电流，这也增加了损耗。
[0004]因此，本领域需要在待机模式期间具有降低的功率消耗的反激转换器。

技术实现思路

[0005]为了提供降低的待机模式功率消耗，提供了可在反激转换器变压器的任一侧(或两侧)上实现的待机功率系统。在电缆脱离检测器触发待机操作模式之后，该待机功率系统使用比较器来控制功率开关晶体管的开关。该电缆脱离检测器被配置为诸如通过监测充电接口诸如USB电缆或lightning电缆中的数据通道来确定设备(例如，移动设备或用于移动设备的无线充电器)是否通过该充电接口电连接到反激转换器。如果该电缆脱离检测器检测到设备断开连接，则该电缆脱离检测器将反激转换器设置为待机操作模式，在待机操作模式下，用于正常操作模式的反馈回路掉电。例如，该电缆脱离检测器响应于设备断开连接而触发反馈回路中的误差放大器和回路滤波器的掉电。在另选的实施方案中，该电缆脱离检测器可由负载检测器替换，该负载检测器确定设备是否正在施加负载。如果负载检测器检测到负载不存在或低于阈值负载电平，则负载检测器将反激转换器设置为待机操作模式。
[0006]在比较器为次级侧比较器的实施方案中，该次级侧比较器在待机模式期间起作用，以将反激转换器输出电压与阈值电压进行比较。如果次级侧比较器检测到输出电压低于阈值电压，则次级侧比较器通过接地隔离通道驱动数字信号。例如，次级侧比较器可使电流流过光耦合器中的光电二极管。但是如果输出电压大于阈值电压，则没有电流在光耦合
器中流动。响应于光电二极管电流，初级侧控制器触发功率开关晶体管循环以对输出电压充电。由于在待机模式期间不存在负载，因此输出电压将非常快速地充电至高于阈值电压。因此，通过光耦合器发信号的占空比相对较小，因为除了输出电压小于阈值电压的相对短的时间段之外，光耦合器不传导电流。
[0007]初级侧比较器可用于代替次级侧比较器或与次级侧比较器结合使用。电缆脱离检测器(或负载检测器)保留在次级侧上以通过(例如)光隔离器向待机功率系统发信号通知设备与充电电缆断开连接。响应于该检测，正常模式反馈回路掉电。初级侧控制器由反激转换器变压器中的辅助绕组所产生的电源电压供电。为了在调节中保持输出电压，初级侧比较器将该电源电压与阈值电压进行比较。因此，相对于初级侧比较器的调节，该电源电压充当输出电压的代理。如果该电源电压降至低于阈值电压，则初级侧比较器使功率开关晶体管开始循环，直到达到所需的峰值初级电流。因此，所得待机模式有利地消耗极低功率，因为初级侧比较器不触发任何光耦合器发信号。
[0008]通过阅读下面的具体实施方式，将会更全面地理解本专利技术的这些和其他方面。在结合附图阅读以下对具体示例性实施方案的描述时，其他方面、特征和实施方案对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。尽管可以相对于某些实施方案和以下附图讨论特征，但所有实施方案可以包括本文所讨论的有利特征中的一个或多个。换句话说，尽管可以将一个或多个实施方案讨论为具有某些有利特征，但根据本文所讨论的各种实施方案，也可以使用此类特征中的一个或多个。以类似的方式，尽管下文可以将示例性实施方案讨论为设备、系统或方法实施方案，但应当理解，此类示例性实施方案可以在各种设备、系统和方法中实现。
附图说明
[0009]通过参考以下附图可以更好地理解本专利技术。通过参考以下具体实施方式来最好地理解本公开的实施方案及其优点。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本专利技术的原理上。在附图中，贯穿不同的视图，类似的附图标号表示对应的部分。
[0010]图1A示出了根据本公开的一个方面的用于反激转换器的待机功率系统的系统框图，该待机功率系统利用反激转换器的次级侧上的比较器。
[0011]图1B示出了根据本公开的一个方面的次级侧控制器内的反馈回路的正常模式部分。
[0012]图2示出了根据本公开的一个方面的用于待机模式期间的反激转换器的一些示例性波形。
[0013]图3示出了根据本公开的一个方面的由图1A所示的待机功率系统执行的方法的流程图。
[0014]图4示出了根据本公开的一个方面的利用初级侧比较器的反激转换器的系统框图。
具体实施方式
[0015]为了提供降低的待机模式功率消耗，提供了包括次级侧比较器和/或初级侧比较器的待机功率系统。电缆脱离检测器用于通过例如监测通向充电电缆(诸如USB电缆或
lightning电缆)的充电接口中的数据通道来确定设备(例如，移动设备诸如智能电话，或用于移动设备的无线充电器)是否通过该充电接口电连接到反激转换器。在另选的实施方案中，电缆脱离检测器可由负载检测器替换，该负载检测器检测设备是否正在汲取负载。如果电缆脱离检测器检测到设备断开连接，则电缆脱离检测器将反激转换器设置为待机操作模式，在待机操作模式下，用于正常操作模式的反馈回路掉电。例如，该电缆脱离检测器响应于设备断开连接而触发反馈回路中的误差放大器和回路滤波器的掉电。如本文所用，术语“设备”是指移动设备或用于移动设备的无线充电器。负载检测器类似地用于响应于检测到负载不存在低于阈值负载值而将反激转换器设置为待机模式。
[0016]将首先讨论具有次级侧比较器的待机功率系统，然后讨论具有初级侧比较器的待机功率系统。但是应当理解，待机功率系统可包括初级侧比较器和次级侧比较器两者。与在正常操作模式期间使用的反馈回路相比，比较器消耗相对少的功率，使得易于实现“零待机功率”(5mW或更小的待机功率消耗)。相比之下，常规待机模式功率消耗不提供零待机功率，因为反馈回路和相关联的电路的待机功率消耗超过5mW。
[0017]正常操作模式期间的反馈回路使用(例如)误差放大器和回路滤波器来生成控制电压。如果控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反激转换器的次级侧控制器，所述次级侧控制器包括：反馈回路，所述反馈回路被配置为在正常操作模式期间操作以基于所述反激转换器的输出电压与参考电压之间的误差来生成控制信号；电缆脱离检测器，所述电缆脱离检测器被配置为响应于检测到设备耦接到所述反激转换器而在所述正常操作模式期间控制所述反馈回路，以及响应于检测到所述设备与所述反激转换器断开连接而在待机操作模式期间使所述反馈回路掉电；以及比较器，所述比较器被配置为在所述待机操作模式期间响应于所述输出电压低于阈值电压而接通通过光耦合器中的光电二极管的光电二极管电流，以及响应于所述输出电压大于所述阈值电压而关断所述光电二极管电流。2.根据权利要求1所述的次级侧控制器，还包括：与所述光电二极管串联的晶体管，其中所述比较器被配置为响应于所述输出电压低于阈值电压而接通所述晶体管以接通所述光电二极管电流。3.根据权利要求1所述的次级侧控制器，还包括：数据通道；其中所述电缆脱离检测器被配置为监测所述数据通道以检测所述设备是否与所述反激转换器断开连接。4.根据权利要求3所述的次级侧控制器，其中所述数据通道是到USB电缆的数据通道。5.根据权利要求1所述的次级侧控制器，其中所述次级侧控制器包括同步整流器控制器。6.根据权利要求1所述的次级侧控制器，其中所述反馈回路包括回路滤波器，所述回路滤波器被配置为在所述正常操作模式期间利用所述控制信号来驱动所述光耦合器。7.一种用于反激转换器的初级侧系统，所述初级侧系统包括：控制器，所述控制器被配置为在正常操作模式期间处理控制信号以控制功率开关晶体管的循环，并且被配置为在待机操作模式期间掉电；以及待机模式系统，所述待机模式系统包括：存储元件，所述存储元件被配置为响应于被置位而开始所述功率开关晶体管的循环，以及响应于被复位而停止所述功率开关晶体管的循环；第一比较器，所述第一比较器被配置为响应于反馈信号小于阈值电压而置位所述存储元件；以及第二比较器，所述第二比较器被配置为在所述存储元件已被置位之后复位所述存储元件。8.根据权利要求7所述的初级侧系统，其中所述第一比较器被配置为响应于光耦合器电流小于阈值电流而置位所述存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔鹏举，刘文铎，林永雄，
申请(专利权)人：戴洛格半导体公司，
类型：发明
国别省市：