專利名稱：用于改變電流極限以限制電源的輸出功率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電源，更具體地本發(fā)明涉及開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
所有電子裝置都使用功率來運轉(zhuǎn)。一種形式的高效且同時提供可接受的輸出調(diào)節(jié) 以向電子裝置或其他負(fù)載供應(yīng)功率的電源是開關(guān)電源。在許多電子裝置應(yīng)用中，諸如像在 低功率脫機(jī)(off-line)適配器/充電器市場中，在電源的正常運轉(zhuǎn)負(fù)荷范圍內(nèi)，期望在一 輸入電壓值范圍內(nèi)有大致恒定的輸出峰值功率。例如，一種典型的回掃電源可以被設(shè)計為從世界范圍的市電電壓諸如像85V交流 到沈5￥交流運轉(zhuǎn)。在許多情況下，目標(biāo)是設(shè)計一種在最小規(guī)定輸入電壓和最大規(guī)定輸入電 壓之間的所有輸入電壓下都輸送最大規(guī)定輸出功率的電源。對于一個給定的輸出功率，開 關(guān)電源中的功率開關(guān)中的最高電流發(fā)生在最小輸入電壓下。因此，對該開關(guān)的電流極限以 及電源中其他部件的值進(jìn)行選擇，以在最小輸入電壓下輸送規(guī)定輸出功率。該電源通常在 低輸入電壓下以連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)，以對于給定的電流極限和部件值獲得最多功率。


參照下列附圖描述本發(fā)明的非限制性和非窮舉性實施方案，其中在所有各個視圖 中，除非另有說明，相同的參考數(shù)字指代相同的部分。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電源的一個實施例的圖，該電源包括電源控制 器，該電源控制器被耦合以通過在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間響應(yīng)于輸入電壓而改變的電流極限來 調(diào)節(jié)該電源的輸出，以限制該電源的輸出峰值功率。圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、以連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的電源控制器的一個實 施例在調(diào)節(jié)電源的輸出時的波形的時序圖。圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、以非連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的電源控制器的一個 實施例在調(diào)節(jié)電源的輸出時的波形的時序圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電源的另一個實施例的圖，該電源包括電源控制 器，該電源控制器被耦合以通過在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間響應(yīng)于輸入電壓而變化的電流極限來 調(diào)節(jié)該電源的輸出，以限制該電源的輸出峰值功率。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例性電源控制器的內(nèi)部細(xì)節(jié)的圖，該電源控制 器實行使用示例性電流極限電路來產(chǎn)生電流極限信號的技術(shù)以在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間改變 開關(guān)的電流極限，以限制電源的輸出峰值功率。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、可以用在示例性電流極限電路中的示例性可變電 阻。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、可以用來實行用在示例性電流極限電路中的第二 比率計算器電路的示例性圖解。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、可以用來實行用在示例性電流極限電路中的第一比率計算器電路的示例性圖解。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、可以用來實行在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間改變電流極限 信號以限制示例性電源的輸出峰值功率的方法的示例性流程圖。
具體實施例方式公開了用于實行如下的電源控制器的方法和設(shè)備，該電源控制器具有被改變以限 制電源的輸出峰值功率的電流極限。在下文的描述中，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā) 明的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的是，實施本發(fā)明并不必須采用所述 具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，為了避免使本發(fā)明不清楚，沒有詳細(xì)描述眾所周知的材料或方法。在本說明書全文中，提到“一個實施方案”、“一實施方案”、“一個實施例”或“一實 施例”意指，關(guān)于該實施方案或?qū)嵤├枋龅奶囟ㄌ卣鳌⒔Y(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少 一個實施方案中。因而，在本說明書全文中不同位置出現(xiàn)的措辭“在一個實施方案中”、“在 一實施方案中”、“一個實施例”或“一實施例”未必全都指同一實施方案或?qū)嵤├?。此外，?定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個或多個實施方案或?qū)嵤├幸匀魏魏线m的組合和/或子組 合相組合。特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以被包括在集成電路、電子電路、組合邏輯電路或提供 所描述的功能性(functionality)的其他合適部件中。另外，應(yīng)理解，隨本文提供的附圖僅 出于向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行解釋的目的，并且這些圖未必按比例繪制。如將要討論的，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電源控制器包括電流極限電路，該電流極限電 路產(chǎn)生在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間響應(yīng)于電源的輸入和輸出電壓而改變的電流極限信號。該電流 極限信號被用來限制經(jīng)過該電源的功率開關(guān)的開關(guān)電流，以響應(yīng)于該輸入電壓來限制該電 源的輸出峰值功率。在一個實施例中，該電流極限信號在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間與第一比率和 第二比率有關(guān)地改變，該第二比率等于該第一比率的倒數(shù)。該第一比率是該電源的輸入電 壓與反射輸出電壓之乘積比該電源的輸入電壓與反射輸出電壓之和。舉例說明，圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電源100的一個實施例的圖，該電源包 括電源控制器170，該電源控制器被耦合以通過在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間改變的電流極限來調(diào) 節(jié)該電源的輸出，以限制輸送到該電源100的輸出端的輸出峰值功率。在一個實施例中，在 一輸入電壓范圍內(nèi)，該電源的輸出峰值功率被限制為大致恒定的值。如在所描繪的實施例 中所示，電源100被耦合以在該電源的輸入端接收輸入電壓Vin 105。在一個實施例中，Vin 105是從交流線輸入電壓整流而成的直流輸入電壓。在圖1中所示的實施例中，電源100包 括能量傳遞元件Tl 125，該能量傳遞元件具有初級繞組120，其被耦合至電源100的輸入 端；以及輸出繞組130，其被耦合至電源100的輸出端。在該實施例中，箝位電路115被跨 接在初級繞組120兩端，以對初級繞組120兩端的電壓Vp 122進(jìn)行箝位。如該實施例中所 示，二極管Dl 135被耦合至輸出繞組130以對輸出進(jìn)行整流，且電容器Cl 140并聯(lián)于電源 100的輸出。如該實施例中所示，負(fù)載155被耦合至電源100的輸出端，且輸出電流Iq 145 和輸出電壓Vq 150被電源100輸送到負(fù)載155。應(yīng)注意，在圖1中描繪的實施例中，電源100的輸入端與電源100的輸出端借助于 能量傳遞元件125流電隔離(galvanically isolated)。相應(yīng)地，應(yīng)注意，能量傳遞元件125 的初級側(cè)的接地連接110與能量傳遞元件125的輸出側(cè)的接地連接195流電隔離。
在所描繪的實施例中，開關(guān)Sl 190被耦合至初級繞組120。在一個實施例中，電 源控制器170包括輸入電壓檢測輸入端，該輸入電壓檢測輸入端被耦合以檢測輸入電壓檢 測信號175，該輸入電壓檢測信號代表輸入電壓Vin 105。電源控制器170還包括輸出電壓 檢測輸入端，該輸出電壓檢測輸入端被耦合以檢測輸出電壓檢測信號180，該輸出電壓檢測 信號代表輸出電壓I 150。電源控制器170還包括開關(guān)電流檢測輸入端，該開關(guān)電流檢測 輸入端被耦合以檢測開關(guān)電流檢測信號165，該開關(guān)電流檢測信號代表經(jīng)過開關(guān)Sl 190的 開關(guān)電流IS1160。在所示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，包括在電源控制器170中的驅(qū)動信 號發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號185，以響應(yīng)于輸入電壓Vin 105、輸出電壓Vq 150和開關(guān)電流IS1160 來控制開關(guān)Sl 190的開關(guān)，以調(diào)節(jié)電源100的輸出。在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，開 關(guān)電流Isi的電流極限響應(yīng)于輸入電壓Vin 105和輸出電壓Vq 150而改變，以限制輸送到負(fù) 載155的輸出峰值功率。在圖1中所示的實施例中，針對電源100示出了回掃轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌缬媚芰總鬟f元 件125上所示的點極性(dot polarity)指示的?？傮w上，以連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的帶有開 關(guān)Sl 190的回掃轉(zhuǎn)換器——其具有給定的開關(guān)電流IS1160最大值——能夠在較高的輸入 電壓Vin 105下輸送較多功率。換言之，開關(guān)Sl 190的固定的電流極限將允許電源100在 較高的輸入電壓Vin 105下輸送比它在較低的輸入電壓Vin 105下輸送的功率更多的功率。 因此，以連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的電源100——其通過把開關(guān)Sl 190中的電流IS1160限制到 固定的最大值來避免過載——將在較高的輸入電壓Vin 105下提供比它在較低的輸入電壓 Vin105下提供的過載功率更高的過載功率。為了舉例說明連續(xù)傳導(dǎo)模式和非連續(xù)傳導(dǎo)模式，圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、 以連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的電源控制器的一個實施例在調(diào)節(jié)電源的輸出時的波形的時序圖。圖 2B示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的、以非連續(xù)傳導(dǎo)模式運轉(zhuǎn)的電源控制器的一個實施例在調(diào)節(jié) 電源的輸出時的波形的時序圖。如圖2A和2B中所示，示出了隨著開關(guān)Sl 190響應(yīng)于驅(qū)動信號185而接通和斷 開，初級繞組120兩端的電壓Vp 122隨時間而變的情況。圖2A和2B還示出了隨著開關(guān)Sl 190響應(yīng)于驅(qū)動信號185而接通和斷開，經(jīng)過開關(guān)Sl 190的開關(guān)電流IS1160隨時間而變的 情況。在該實施例中，驅(qū)動信號185的頻率fs是固定的且具有周期Ts。在該實施例中，開 關(guān)Sl 190被示為在標(biāo)注為Dts的接通時間期間是接通的，且開關(guān)Sl被示為在標(biāo)注為t,的 斷開時間期間是斷開的。具體參照舉例說明了連續(xù)傳導(dǎo)模式的圖2A，示出了在驅(qū)動信號185的接通時間期 間，經(jīng)過開關(guān)Sl 190的開關(guān)電流IS1160從非零值開始每個周期。開關(guān)電流IS1160在驅(qū)動信 號185的接通時間期間上升，直到開關(guān)電流IS1160達(dá)到電流極限，該電流極限在圖2A和2B 中被標(biāo)注為IPEAK。如圖2A中所示，在連續(xù)傳導(dǎo)模式中，當(dāng)開關(guān)Sl 190接通時，初級繞組120 兩端的電壓Vp 122代表輸入電壓VIN。在該實施例中，當(dāng)開關(guān)Sl 190斷開時，初級繞組120 兩端的電壓Vp 122代表反射輸出電壓Vtffi，該反射輸出電壓是經(jīng)能量傳遞元件125反射的輸 出電壓\，并根據(jù)能量傳遞元件1 的匝數(shù)比而被縮放(scale)。在圖2B中舉例說明的非連續(xù)傳導(dǎo)模式中，示出了在驅(qū)動信號185的接通時間期 間，經(jīng)過開關(guān)Sl 190的開關(guān)電流IS1160從零開始每個周期。開關(guān)電流IS1160在驅(qū)動信號 185的接通時間期間上升，直到開關(guān)電流IS1160達(dá)到電流極限，該電流極限在圖2A和2B中被標(biāo)注為IPEffi。如圖2B中所示，當(dāng)開關(guān)Sl 190接通時，初級繞組120兩端的電壓Vp 122代 表輸入電壓VIN。在非連續(xù)傳導(dǎo)模式中，在開關(guān)Sl 190最初被斷開的斷開時間的最初部分 期間，初級繞組120兩端的電壓VP122代表反射輸出電壓V,該反射輸出電壓是經(jīng)能量傳遞 元件125反射的輸出電壓V。，并根據(jù)能量傳遞元件125的匝數(shù)比而被縮放。應(yīng)理解，在開關(guān) Sl 190最初被斷開的該最初部分期間，有電流流過次級繞組130和二極管135。正是在這 段時間期間，初級繞組120兩端的電壓Vp 122代表反射輸出電壓V吣然而，當(dāng)存儲在能量 傳遞元件125中的能量經(jīng)次級繞組130和二極管135完全釋放之后，經(jīng)過次級繞組130和 二極管135的電流不再流動，在開關(guān)Sl 190的斷開時間的剩余持續(xù)時間，初級繞組120兩 端的電壓Vp 122回到零，直到下一個開關(guān)周期開始且開關(guān)Sl 190響應(yīng)于驅(qū)動信號185回 到接通狀態(tài)。圖3是示出了另一個電源300的實施例的圖，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，該電源包括電源 控制器170，該電源控制器被耦合以通過在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間改變的電流極限來調(diào)節(jié)電源 300的輸出，以限制電源300的輸出峰值功率。應(yīng)理解，圖3的電源300與圖1的電源100 有許多相似之處。例如，在圖3中所示的實施例中，針對電源300也示出了回掃轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌?如用能量傳遞元件325上所示的點極性指示的。在所描繪的實施例中，電源300被耦合以 在該電源的輸入端接收輸入電壓Vin 105。在一個實施例中，Vin 105是從交流線輸入電壓整 流而成的直流輸入電壓。在圖3中所示的實施例中，電源300包括能量傳遞元件T1325，該 能量傳遞元件具有初級繞組120，其被耦合至電源300的輸入端；輸出繞組130，其被耦合 至電源300的輸出端；以及偏置繞組(bias winding) 305，其被磁耦合至初級繞組120和輸 出繞組130。在該實施例中，箝位電路115被跨接在初級繞組120兩端，以對初級繞組120 兩端的電壓Vp 122進(jìn)行箝位。如該實施例中所示，二極管Dl 135被耦合至輸出繞組130 以對輸出進(jìn)行整流，且電容器Cl 140并聯(lián)于電源300的輸出。在該實施例中，輸出電流Iq 145和輸出電壓Vq 150待輸送到待耦合至電源300的輸出端的負(fù)載。如關(guān)于圖1中示出的示例性電源100那樣，應(yīng)注意，借助于能量傳遞元件325，電源 300的輸入端與電源300的輸出端流電隔離。相應(yīng)地，應(yīng)注意，接地連接110與能量傳遞元 件325的輸出側(cè)的接地連接195流電隔離。在圖3中描繪的實施例中，開關(guān)Sl 190被耦合至初級繞組120。在該實施例中，電 源控制器170包括輸入電壓檢測輸入端，該輸入電壓檢測輸入端被耦合以檢測輸入電壓檢 測信號175，該輸入電壓檢測信號代表輸入電壓Vin 105。電源控制器170還包括輸出電壓 檢測輸入端，該輸出電壓檢測輸入端被耦合以檢測輸入電壓檢測信號180，該輸入電壓檢測 信號代表輸出電壓I 150。電源控制器170還包括開關(guān)電流檢測輸入端，該開關(guān)電流檢測輸 入端被耦合以檢測開關(guān)電流檢測信號165，該開關(guān)電流檢測信號代表經(jīng)過開關(guān)Sl 190的 開關(guān)電流IS1160。在所示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，包括在電源控制器170中的驅(qū)動信 號發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號185，以響應(yīng)于輸入電壓Vin 105、輸出電壓Vq 150和開關(guān)電流IS1160 來控制開關(guān)Sl 190的開關(guān)，以調(diào)節(jié)電源100的輸出。在一個實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，開 關(guān)電流Isi的電流極限響應(yīng)于輸入電壓Vin 105和輸出電壓Vq 150而改變，以限制輸送到負(fù) 載155的輸出峰值功率。在圖3中所示的示例性電源300中，信號分離器315被耦合以接收來自偏置繞組 305的電壓檢測信號310，以檢測偏置繞組305兩端的電壓\。在運轉(zhuǎn)中，信號分離器315被耦合以產(chǎn)生輸入電壓檢測信號Vinsense 175，該輸入電壓檢測信號代表在開關(guān)Sl 190的接 通時間期間的輸入電壓Vin 105。信號分離器315還被耦合以產(chǎn)生輸出電壓檢測輸入，該輸 出電壓檢測輸入被耦合以檢測輸入電壓檢測信號180，該輸入電壓檢測信號代表在連續(xù)傳 導(dǎo)模式中在開關(guān)Sl 190的斷開時間期間的輸出電壓Vtj 150或者在非連續(xù)傳導(dǎo)模式中在開 關(guān)Sl 190的斷開時間的至少最初部分期間的輸出電壓Vtj 150?？偟膩碚f，對于電源，諸如像前文描述的回掃轉(zhuǎn)換器，通常期望防止電源輸送大于 規(guī)定最大過載功率的功率，同時又確保該電源能夠在規(guī)定的輸入電壓范圍內(nèi)輸送基本恒定 的最大規(guī)定輸出功率。如將討論的，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，通過在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間響應(yīng)于輸入 電壓來改變該開關(guān)的電流極限，該過載功率可以被限制到期望的最大值。對于以恒定頻率fs運轉(zhuǎn)的帶有限流開關(guān)的回掃轉(zhuǎn)換器，如在過載下的情況，100% 效率下的輸出功率P在非連續(xù)傳導(dǎo)模式中是
1p = ^ lpi2peak fs而在連續(xù)傳導(dǎo)模式中是

(1) P =
^in^or
1peak
yV[N + ^qr
2LPfs
\\
(2)
ν/其中P是輸出功率，Lp是初級繞組120的電感，Ipeak是開關(guān)Sl 190中的峰值電流 Isl160，fs是開關(guān)Sl 190的開關(guān)頻率，Vin是直流輸入電壓Vin 105，且Vqk是反射輸出電壓。 反射輸出電壓Vtffi是關(guān)于初級繞組120反射的并按能量傳遞元件125的匝數(shù)比縮放的輸出 電壓Vq150。在上面的等式O)中，觀察到，輸入電壓Vin與反射輸出電壓Vrai之乘積與輸入電 Vin和反射輸出電壓Vrai之和的比率可以用下式替換 Vx =
^in^or
vin+vor
(3)對于所有Vin值，上式都被限制于零值和Vtffi值之間。即，0 ^ Vx ^ Voe這導(dǎo)致等式(2)被化簡為對于 0 彡 Vx 彡 V0E, p = vx
1peak
vx
2LPfs
(4) 可見，隨著Vx從零增大，功率P增大直到
V=V =TfT
v Y v XCRIT j^PisxPFAKJ
P丄 S 丄PEAK，
(5)此時電源300的運轉(zhuǎn)進(jìn)入非連續(xù)傳導(dǎo)模式，且功率P變得獨立于輸入電壓VIN。求出上面的等式中的Ipeak并假定峰值電流Ipeak可以被認(rèn)為是電流極限，還可 見，在連續(xù)傳導(dǎo)模式中，當(dāng)電流極限Ipeak按照以下關(guān)系響應(yīng)于Vin從其在最小輸入電壓下的 值減小時，輸出功率P將獨立于輸入電壓Vin
「…。
τ 一 pmaxdcm . ^x
(6)
9
其中Pmaxdcm是最大期望過載輸出功率，其出現(xiàn)在以下臨界電壓值下Vx = Vxceit(7)以及以下臨界電流值下I PEAK — IpEAKCEIT·⑶由于輸出功率P將獨立于輸入電壓Vin，所以最大期望過載輸出功率Pmahxm也是在 最小輸入電壓下的最大功率。因而，當(dāng)電源進(jìn)入非連續(xù)傳導(dǎo)模式時電流極限的減小停止，且 對于比率Vx > Vxceit電流極限Ipeak保持在恒定值Ipeak = Ipeakceito應(yīng)理解，Ipeak的恒定電流 極限值IPEAra 在本公開內(nèi)容中也可以被稱為Iumitdcm,因為它是當(dāng)電源進(jìn)入非連續(xù)傳導(dǎo)模 式時電流IS1160的恒定電流極限值。舉例說明，圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的電源400的示例性電源控制器170的 一部分的一些內(nèi)部細(xì)節(jié)的圖。在該實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，電源控制器170實行使用 示例性電流極限電路405來產(chǎn)生電流極限信號的技術(shù)，其在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間改變開關(guān)的 電流極限，以限制該電源的輸出峰值功率。應(yīng)注意，沒有詳細(xì)示出本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉 的電源控制器170的其他常規(guī)細(xì)節(jié)，以避免使本發(fā)明的教導(dǎo)不清楚。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明教 導(dǎo)，圖4的示例性電源控制器170的該部分的內(nèi)部細(xì)節(jié)可以被納入圖1和/或圖3所示的 電源控制器170中，并且各圖之間標(biāo)號相似的特征可以在各圖中相互替代。在圖4中所示的實施例中，電源控制器170包括電流極限電路405，以當(dāng)該電源處 于連續(xù)傳導(dǎo)模式中時響應(yīng)于輸入電壓Vin和輸出電壓Vtj來產(chǎn)生電流極限信號480，該電流極 限信號在圖4中被標(biāo)注為IUMIT。應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，電流極限Iumit對應(yīng)于開關(guān)電流 IS1160——其如圖1和/或圖3中所示流經(jīng)開關(guān)Sl 190——的峰值電流IPEAK。圖4的實施 例中所示的電源170的該部分示出了具有輸出端470的電流極限比較器460，輸出端470被 耦合至電源控制器170的驅(qū)動信號發(fā)生器，以在輸出端470為高時斷開開關(guān)Sl 190 ( S卩，將 開關(guān)Sl 190斷開)，并在輸出端470為低時使能開關(guān)Sl 190 (S卩，允許開關(guān)Sl 190接通)。如所描繪的實施例中所示，電流極限比較器460包括第一輸入端，該第一輸入端 被耦合以接收電流檢測信號165，該電流檢測信號代表經(jīng)過開關(guān)Sl 190的開關(guān)電流IS1160。 根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，電流極限比較器460的第二輸入端被耦合以接收自電流極限電路405輸 出的電流極限信號480。在圖4中示出的實施例中，根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，上面的等式(6)在模擬電路系統(tǒng)中實 現(xiàn)以產(chǎn)生改變的電流極限信號480。具體地，等式(6)提供了實現(xiàn)電流極限的關(guān)系，該電流 極限對應(yīng)于在等式(6)中被標(biāo)注為Ipeak的峰值電流，為
權(quán)利要求
1.一種電源控制器，包括輸入電壓檢測輸入端，其被耦合以檢測代表電源的輸入電壓的輸入電壓檢測信號；輸出電壓檢測輸入端，其被耦合以檢測代表該電源的輸出電壓的輸出電壓檢測信號；電流極限電路，其被耦合以產(chǎn)生電流極限信號，其中該電流極限信號與第一比率有關(guān) 地改變，該第一比率代表該電源的輸入電壓與經(jīng)縮放的輸出電壓之乘積與該電源的輸入電 壓和該經(jīng)縮放的輸出電壓之和的比率；以及驅(qū)動信號發(fā)生器，其被耦合以響應(yīng)于該電流極限信號來產(chǎn)生驅(qū)動信號，以驅(qū)動該電源 的功率開關(guān)，以響應(yīng)于該輸入電壓來限制該電源的輸出功率。
2.權(quán)利要求1的電源控制器，其中該電流極限信號還與第二比率有關(guān)地改變，該第二 比率代表該電源的輸入電壓與該經(jīng)縮放的輸出電壓之和與該電源的輸入電壓與該經(jīng)縮放 的輸出電壓之乘積的比率，其中該第二比率基本等于該第一比率的倒數(shù)。
3.權(quán)利要求2的電源控制器，其中該電流極限信號還與該第一比率和該第二比率之和 有關(guān)地改變。
4.權(quán)利要求2的電源控制器，其中該電流極限電路包括與第二可變電阻并聯(lián)耦合的第 一可變電阻，其中該第一可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸入電壓，并且其中該第二可變電阻 被耦合以響應(yīng)于該輸出電壓。
5.權(quán)利要求4的電源控制器，其中該電流極限電路被耦合以驅(qū)動參考電流經(jīng)過與所 述第二可變電阻并聯(lián)耦合的所述第一可變電阻，以在所述第一和第二可變電阻兩端產(chǎn)生電 壓。
6.權(quán)利要求5的電源控制器，其中該電流極限電路被耦合以產(chǎn)生代表所述第一和第二 可變電阻兩端的電壓的第一電流，其中該第一電流還代表該第一比率。
7.權(quán)利要求2的電源控制器，其中該電流極限電路包括與第四可變電阻并聯(lián)耦合的第 三可變電阻，其中該第三可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸入電壓，并且其中該第四可變電阻 被耦合以響應(yīng)于該輸出電壓。
8.權(quán)利要求7的電源控制器，其中該電流極限電路被耦合以在與所述第四可變電阻并 聯(lián)耦合的所述第三可變電阻兩端建立參考電壓，以產(chǎn)生代表該第二比率的第二電流。
9.權(quán)利要求1的電源控制器，其中該電流極限電路被耦合以在該電源的連續(xù)傳導(dǎo)模式 運轉(zhuǎn)期間改變該電流極限信號。
10.權(quán)利要求9的電源控制器，其中該驅(qū)動信號發(fā)生器被耦合以產(chǎn)生驅(qū)動該電源的功 率開關(guān)的驅(qū)動信號，以在一輸入電壓范圍內(nèi)將該電源的輸出峰值功率限制為大致恒定的 值。
11.一種供用于電源控制器的電流極限發(fā)生器電路，包括第一比率計算器，其被耦合以接收代表電源的輸入電壓的輸入電壓檢測信號以及代表 該電源的輸出電壓的輸出電壓檢測信號，該第一比率計算器產(chǎn)生第一比率信號，該第一比 率信號代表該電源的該輸入電壓與該經(jīng)縮放的輸出電壓之乘積與該電源的該輸入電壓和 該經(jīng)縮放的輸出電壓之和的比率；第二比率計算器，其被耦合以接收該輸入電壓檢測信號以及該輸出電壓檢測信號，該 第二比率計算器產(chǎn)生第二比率信號，該第二比率信號代表該電源的該輸入電壓與該經(jīng)縮放 的輸出電壓之和與該電源的該輸入電壓與該經(jīng)縮放的輸出電壓之乘積的比率；以及加法電路，其被耦合以根據(jù)該第一和第二比率信號之和產(chǎn)生電流極限信號。
12.權(quán)利要求11的電流極限信號發(fā)生器，其中該第一比率計算器包括與第二可變電阻 并聯(lián)耦合的第一可變電阻，其中該第一可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸入電壓，并且其中該 第二可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸出電壓。
13.權(quán)利要求12的電流極限信號發(fā)生器，其中該第一比率計算器還包括參考電流源， 該參考電流源被耦合以驅(qū)動參考電流經(jīng)過所述第一和第二可變電阻，以在所述第一和第二 可變電阻兩端產(chǎn)生電壓。
14.權(quán)利要求13的電流極限信號發(fā)生器，其中該第一比率計算器還包括第一電流鏡， 該第一電流鏡具有第一電流路徑，該參考電流被驅(qū)動經(jīng)過該第一電流路徑，該第一電流鏡 具有第二電流路徑，該第二電流路徑被耦合到一電阻器，所述第一和第二可變電阻兩端的 電壓被建立在該電阻器的兩端。
15.權(quán)利要求14的電流極限信號發(fā)生器，其中該第一比率計算器還包括第二電流鏡， 該第二電流鏡被耦合到該電阻器，并被耦合以根據(jù)所述第一和第二可變電阻兩端的電壓來 產(chǎn)生第一電流，其中該第一電流代表該第一比率。
16.權(quán)利要求12的電流極限信號發(fā)生器，其中所述第一和第二可變電阻包括第一和第 二 JFET。
17.權(quán)利要求11的電流極限信號發(fā)生器，其中該第二比率計算器包括與第四可變電阻 并聯(lián)耦合的第三可變電阻，其中該第三可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸入電壓，并且其中該 第四可變電阻被耦合以響應(yīng)于該輸出電壓。
18.權(quán)利要求17的電流極限信號發(fā)生器，其中該第二比率計算器被耦合以在與所述第 四可變電阻并聯(lián)耦合的所述第三可變電阻兩端建立參考電壓，以產(chǎn)生經(jīng)過該第三和第四可 變電阻的電流。
19.權(quán)利要求18的電流極限信號發(fā)生器，其中該第二比率計算器還包括具有第一電流 路徑的電流鏡，響應(yīng)于所述第三和第四可變電阻兩端的參考電壓，經(jīng)過所述第三和第四可 變電阻的電流被驅(qū)動經(jīng)過該第一電流路徑，該電流鏡具有第二電流路徑以產(chǎn)生代表該第二 比率的第二電流。
20.權(quán)利要求12的電流極限信號發(fā)生器，其中所述第三和第四可變電阻包括第三和第 四 JFET。
21.一種供用于電源控制器的產(chǎn)生電流極限的方法，包括計算第一比率，該第一比率是電源的輸入電壓與經(jīng)縮放的輸出電壓之乘積比該電源的 該輸入電壓與該經(jīng)縮放的輸出電壓之和；計算第二比率，該第二比率基本等于該第一比率的倒數(shù)；以及將該第一和第二比率相加，以在該電源的連續(xù)傳導(dǎo)模式期間為耦合到該電源的能量傳 遞元件的開關(guān)產(chǎn)生電流極限。
22.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，還包括，在該電源的非連續(xù)傳導(dǎo)模式期間將 該電流極限設(shè)置為基本等于恒定值。
23.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，其中計算該第一比率包括設(shè)置響應(yīng)于該輸入電壓的第一可變電阻；設(shè)置響應(yīng)于輸出電壓的第二可變電阻；以及產(chǎn)生與并聯(lián)耦合的第一可變電阻和第二可變電阻的等效電阻成正比的第一信號。
24.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，其中計算該第二比率包括產(chǎn)生 設(shè)置響應(yīng)于該輸入電壓的第三可變電阻；設(shè)置響應(yīng)于輸出電壓的第四可變電阻；以及產(chǎn)生與并聯(lián)耦合的該第三可變電阻和該第四可變電阻的等效電阻的倒數(shù)成正比的第二信號。
25.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，還包括，響應(yīng)于該電流極限來開關(guān)耦合至該 電源的能量傳遞元件的開關(guān)，以響應(yīng)于該電源的輸入電壓來限制該電源的輸出峰值功率。
26.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，還包括，在該開關(guān)的斷開時間期間檢測從能 量傳遞元件接收的反射電壓，以檢測該輸出電壓。
27.權(quán)利要求21的產(chǎn)生電流極限的方法，還包括，在該開關(guān)的接通時間期間檢測從該 能量傳遞元件接收的反射電壓，以檢測該輸入電壓。
全文摘要
公開了一種電源控制器。一種示例性電源控制器包括輸入電壓檢測輸入端，該輸入電壓檢測輸入端被耦合以檢測代表電源的輸入電壓的輸入電壓檢測信號。輸出電壓檢測輸入端被耦合以檢測代表該電源的輸出電壓的輸出電壓檢測信號。電流極限電路被耦合以產(chǎn)生電流極限信號。該電流極限信號與第一比率有關(guān)地改變，該第一比率代表該電源的輸入電壓與經(jīng)縮放的輸出電壓之乘積與該電源的輸入電壓和經(jīng)縮放的輸出電壓之和的比率。驅(qū)動信號發(fā)生器被耦合以響應(yīng)于該電流極限信號來產(chǎn)生驅(qū)動信號，以驅(qū)動該電源的功率開關(guān)，以響應(yīng)于輸入電壓來限制該電源的輸出功率。
文檔編號H02M3/335GK102104339SQ20101061517
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者W·M·波利夫卡 申請人:電力集成公司