專利名稱：接通時間采樣防止的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及功率轉(zhuǎn)換器控制器，更具體地，本發(fā)明涉及用于初級側(cè)調(diào)節(jié)的功率轉(zhuǎn)換器控制器。
背景技術(shù)：
許多電子設(shè)備一諸如蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上電腦等一都利用電力來運行。因為電力通常是以高壓交流(ac)的形式經(jīng)由墻上的插座輸送，因此可利用一種一般被稱為功率轉(zhuǎn)換器的裝置來通過能量傳遞元件將高壓交流(ac)輸入轉(zhuǎn)變成經(jīng)良好調(diào)節(jié)的直流(dc)輸出。在如今許多電子器件中常常使用開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器來改善效率、尺寸以及減少部件數(shù)量。開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器可使用一個功率開關(guān)，該功率開關(guān)在閉合位置(通態(tài))(ON state)和斷開位置(斷態(tài))(OFF state)之間切換，以將能量從功率轉(zhuǎn)換器的輸入傳遞到功率轉(zhuǎn)換器的輸出。在運行中，功率轉(zhuǎn)換器可以使用控制器，以通過閉環(huán)感測和控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和/或電流來為電子設(shè)備(通常被稱為負(fù)載)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出?？梢酝ㄟ^功率開關(guān)的開關(guān)頻率(switching frequency)來定義開關(guān)循環(huán)(switchingcycle)。在一個實施例中，開關(guān)循環(huán)的持續(xù)時間包括功率開關(guān)轉(zhuǎn)變到通態(tài)，接著開關(guān)轉(zhuǎn)變到斷態(tài)。控制器可被耦合以接收關(guān)于功率轉(zhuǎn)換器的輸出的反饋信息，以調(diào)節(jié)輸送至負(fù)載的輸出量?？刂破魍ㄟ^響應(yīng)于反饋信息控制功率開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷以從一個輸入電力源諸如電力線將能量脈沖傳遞到功率轉(zhuǎn)換器輸出，來調(diào)節(jié)輸送到負(fù)載的輸出量。對于某些應(yīng)用，可能需要一個功率轉(zhuǎn)換器來提供電流隔離(galvanicisolation)。具體地，電流隔離防止直流電流在功率轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間流動，且通常是為滿足安全規(guī)定所必需的。使用電流隔離的一種特定類型的功率轉(zhuǎn)換器是回掃式功率轉(zhuǎn)換器。一種類型的用于電流隔離功率轉(zhuǎn)換器的控制方法是初級側(cè)控制。具體地，初級側(cè)控制是當(dāng)控制器使用一個與功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)電隔離的感測元件時。一種類型的初級側(cè)調(diào)節(jié)可使用一個附加的繞組(例如，偏置繞組)，該附加的繞組電耦合至輸入側(cè)并且通過磁耦合接收來自輸出側(cè)的信息。在一個實施例中，偏置繞組可被用來感測回掃式功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。功率轉(zhuǎn)換器可適合于在兩個運行模式下運行。在第一運行模式一被稱為不連續(xù)傳導(dǎo)模式——下，存儲在能量傳遞元件中的所有能量都在功率開關(guān)的斷態(tài)期間被傳遞到輸出。在此運行模式下，在功率開關(guān)閉合(處在斷態(tài))之后有一段偏置繞組電壓可代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的有限量的時間。在第二運行模式——被稱為連續(xù)傳導(dǎo)模式——下，存儲在能量傳遞元件中的能量的僅一部分在功率開關(guān)的斷態(tài)期間被傳遞到輸出。在此運行模式下，偏置繞組電壓在功率開關(guān)閉合(處在斷態(tài))的基本上整個時間內(nèi)可代表輸出電壓。即使偏置繞組電壓在連續(xù)傳導(dǎo)模式期間可在基本整個斷開時間(當(dāng)功率開關(guān)處在斷態(tài)時的時間)內(nèi)代表輸出電壓，但偏置繞組電壓代表輸出電壓的時間的持續(xù)時間仍然短于當(dāng)控制器在不連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時。這種情況可產(chǎn)生是因為，在不連續(xù)傳導(dǎo)模式下功率開關(guān)的斷開時間的持續(xù)時間足夠長以使所有能量被傳遞到功率轉(zhuǎn)換器的輸出；而在連續(xù)傳導(dǎo)模式下功率開關(guān)的斷開時間在所有能量被輸送到功率轉(zhuǎn)換器的輸出之前就被截斷(以開始下一個開關(guān)循環(huán))。因此，當(dāng)控制器在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，獲取代表輸出電壓的偏置繞組電壓的樣本的時間就更少。此外，在偏置繞組電壓代表輸出電壓的時間內(nèi)可能有耦合至該偏置繞組的開關(guān)噪聲，這更進(jìn)一步地縮短了用于控制器從該偏置繞組捕獲代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的相對“干凈(c I ean)”(沒有噪聲)的信號的時間窗口。甚至，在某些負(fù)載條件下(例如，在高負(fù)載要求的情況下)，可能要求功率轉(zhuǎn)換器通過增加開關(guān)頻率來增加功率輸送，對于每個開關(guān)循環(huán)來說，這進(jìn)一步縮短了功率開關(guān)處于斷態(tài)的時間的持續(xù)時間。因此，進(jìn)一步減小了用于獲取干凈信號的米樣窗口。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供用于功率轉(zhuǎn)換器的集成電路控制器，所述控制器包括反饋采樣電路，被耦合以對接收自所述控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，從而調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及錯誤采樣防止電路，被耦合以接收采樣完成信號，其中所述錯誤采樣防止電路還被耦合至所述驅(qū)動邏輯，以延長所述功率開關(guān)的斷開時間直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器包括能量傳遞元件，耦合至所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入；功率開關(guān)，被耦合以控制通過所述能量傳遞元件的能量傳遞；控制器，耦合至所述功率開關(guān)，所述控制器包括反饋采樣電路，被耦合以對一個反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，從而調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及錯誤采樣防止電路，被耦合以接收采樣完成信號，其中所述錯誤采樣防止電路還被耦合至所述驅(qū)動邏輯，以延長所述功率開關(guān)的斷開時間直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種方法，該方法包括對接收自集成電路控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的一個采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；產(chǎn)生采樣完成信號，該采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成；
響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，以調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及延長所述功率開關(guān)的斷開時間，直到所述采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供集成電路控制器，該集成電路控制器包括反饋采樣電路，被耦合以對接收自所述控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號且響應(yīng)于一個接通時間信號控制所述功率開關(guān)；以及振蕩器，被耦合以產(chǎn)生具有一開關(guān)周期的所述接通時間信號，所述振蕩器包括電容器；第一電流源和第二電流源，被耦合以分別在上基準(zhǔn)電壓和下基準(zhǔn)電壓之間交替地對所述電容器進(jìn)行充電和放電，以產(chǎn)生一個時鐘信號；鎖存器，被耦合以產(chǎn)生所述接通時間信號；以及邏輯門，被耦合以響應(yīng)于所述時鐘信號且響應(yīng)于一個采樣完成信號將鎖存器置位和復(fù)位，以延長所述接通時間信號的開關(guān)周期，直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成，以減少所述反饋采樣電路對所述反饋信號的錯誤采樣。


參考下面的附圖描述本發(fā)明的非限制性和非窮舉性實施例，其中，除非另有說明，在所有各幅視圖中，相似的參考數(shù)字指相似的部分。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的包括一個控制器的示例功率轉(zhuǎn)換器的功能方框圖。圖2是圖1的功率轉(zhuǎn)換器的偏置繞組的示例電壓波形。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個示例控制器的功能方框圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個示例采樣延遲電路的功能方框圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個示例反饋采樣電路的功能方框圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個振蕩器的功能方框圖。圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的用于通過功率轉(zhuǎn)換器控制器進(jìn)行接通時間采樣防止的一個示例過程。圖7B示出了與根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例功率轉(zhuǎn)換器控制器相關(guān)聯(lián)的示例電壓和電流波形以及時鐘信號。圖8示出了圖7B的振蕩器電壓和采樣完成信號波形的分解圖。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一個示例振蕩器的功能方框圖。圖10示出了與根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一個示例功率轉(zhuǎn)換器控制器相關(guān)聯(lián)的示例電壓和電流波形以及時鐘信號。圖11示出了圖10的振蕩器電壓和采樣完成信號波形的分解圖。
具體實施方式
公開了涉及功率轉(zhuǎn)換器控制器中的錯誤采樣防止的實施例。為提供對本發(fā)明的透徹理解，在下面的描述中闡明了許多具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會明了，實施本發(fā)明不是必須采用所述具體細(xì)節(jié)。在其他情形下，為避免模糊本發(fā)明，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。因此，在本說明書全文中多處出現(xiàn)的短語“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”未必全都指相同的實施方案或?qū)嵤├?。此外，具體的特征、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/或子組合結(jié)合。具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可被包括在提供所述的功能性的集成電路、電子電路、組合邏輯電路或其他合適的部件中。此外，應(yīng)理解，在此所提供的附圖僅僅是出于向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員解釋的目的，且這些附圖未必按比例繪制。如將討論的，用于功率轉(zhuǎn)換器的示例集成控制器通過閉環(huán)感測和控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出來提供輸出調(diào)節(jié)。在利用初級側(cè)控制的功率轉(zhuǎn)換器中，功率轉(zhuǎn)換器可依賴于能量傳遞元件的隔離的繞組之間的磁耦合來提供代表輸出電壓的反饋信號。例如，能量傳遞元件可以是一個I禹合電感器，該I禹合電感器包括磁I禹合在一起的一個輸出繞組和一個偏置繞組，以向控制器提供一個代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的反饋信號。當(dāng)在回掃式功率轉(zhuǎn)換器布局(topology)中使用偏置繞組感測輸出電壓時，偏置繞組在功率開關(guān)處于斷態(tài)時能量被傳遞到輸出的時間期間可代表輸出電壓。在運行中，控制器可使用采樣電路，該采樣電路包括一個電容器，以當(dāng)偏置繞組電壓代表輸出電壓時捕獲偏置繞組電壓。所采樣的信號可以存儲在電容器上，且接下來可以由控制器的驅(qū)動邏輯用來控制功率開關(guān)。由于功率開關(guān)處于斷態(tài)的時間量有限，因此控制器可被設(shè)計為在一特定的時間窗口內(nèi)采樣偏置繞組電壓。該時間窗口可能被進(jìn)一步減小，取決于功率轉(zhuǎn)換器正處的運行模式。具體地，功率轉(zhuǎn)換器可適合于在兩個運行模式下運行。在第一運行模式一被稱為不連續(xù)傳導(dǎo)模式——下，存儲在能量傳遞元件中的所有能量都在功率開關(guān)的斷態(tài)期間被傳遞到輸出。在此運行模式下，在功率開關(guān)閉合(處在斷態(tài))之后有一段偏置繞組電壓可代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的有限量的時間(能量被傳遞到輸出所花費的時間的持續(xù)時間)。在第二運行模式——被稱為連續(xù)傳導(dǎo)模式——下，存儲在能量傳遞元件中的能量的僅一部分在功率開關(guān)的斷態(tài)期間被傳遞到輸出。在此運行模式下，偏置繞組電壓在功率開關(guān)閉合(處在斷態(tài))的基本上整個時間內(nèi)可代表輸出電壓。即使在運行在不連續(xù)傳導(dǎo)模式期間偏置繞組電壓可以在一部分?jǐn)嚅_時間(當(dāng)功率開關(guān)處在斷態(tài)時的時間)內(nèi)代表輸出電壓，但是偏置繞組電壓代表輸出電壓的時間的持續(xù)時間仍然長于當(dāng)控制器在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時。這種情況可產(chǎn)生是因為，偏置繞組僅在能量被傳遞到功率轉(zhuǎn)換器的輸出的時間內(nèi)代表輸出電壓。因為在連續(xù)傳導(dǎo)運行模式下功率開關(guān)的斷開時間在所有能量被輸送到功率轉(zhuǎn)換器的輸出之前就被截斷(以開始下一個開關(guān)循環(huán))，因此偏置繞組代表輸出電壓的時間的持續(xù)時間就更短。因此，當(dāng)控制器在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，獲取代表輸出電壓的偏置繞組電壓的樣本的時間比在不連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時更少。
此外，當(dāng)功率開關(guān)切換到斷態(tài)時，還必須考慮初始存在于偏置繞組中的開關(guān)噪聲。例如，控制器可能需要在獲取相對干凈的偏置電壓樣本之前將采樣延遲。此采樣延遲進(jìn)一步減小了當(dāng)偏置繞組電壓代表輸出電壓時采樣偏置繞組電壓的時間窗口。此外，當(dāng)功率開關(guān)的開關(guān)頻率增大時(通常在更大的輸出負(fù)載期間)，在每個開關(guān)周期(switching period)的斷開時間期間采樣偏置繞組電壓的時間量變得更短。因此，在某些條件(例如，不連續(xù)傳導(dǎo)模式、低輸入電壓和高負(fù)載條件)下，可能迫使控制器就在功率開關(guān)將要為下一個開關(guān)循環(huán)接通之前進(jìn)行采樣。對于常規(guī)控制器，控制器可能被迫或是意外地在功率開關(guān)已經(jīng)接通之后(即，當(dāng)功率開關(guān)從斷態(tài)轉(zhuǎn)變到通態(tài)時)進(jìn)行采樣，導(dǎo)致錯誤采樣。例如，在一個控制器設(shè)計中，功率開關(guān)的最小斷開時間可以是2. 5 y S，而采樣延遲時間(自功率開關(guān)關(guān)斷之后到控制器可以開始采樣所過的時間)也可以是2. S。因此，在控制器以最小斷開時間運行的情形下，采樣可能發(fā)生在開關(guān)已經(jīng)切換到通態(tài)之后。因此，控制器可能接收到不代表輸出電壓的偏置繞組電壓的采樣。因此，本發(fā)明的實施方案包括一個用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，該控制器通過防止在功率開關(guān)的接通時間期間對反饋信號進(jìn)行采樣而允許此類定時交疊(例如，采樣延遲時間>最小斷開時間)。在一個實施例中，在功率轉(zhuǎn)換器以最小斷開時間運行且具有大的采樣延遲時間的情況下的這種時間交疊可能僅在短暫的持續(xù)時間內(nèi)在某一組情形下——例如，在高負(fù)載條件下在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行且使用低輸入電壓時的瞬時負(fù)載條件期間一出現(xiàn)。在另一情形下，常規(guī)控制器在接通時間期間的采樣可能會意外地發(fā)生，即便在采樣延遲時間和功率開關(guān)的最小斷開時間之間沒有刻意的交疊。例如，由于控制器內(nèi)部的個別部件或定時變化，功率控制器可能在斷態(tài)期間錯過采樣，并可能無意中在隨后的通態(tài)期間進(jìn)行采樣，從而獲得錯誤樣本。在通態(tài)期間采樣反饋信號時對反饋信號的采樣在本文中可被稱為“錯誤采樣”。因此，本發(fā)明的實施方案利用了包括在控制器中的錯誤采樣防止電路，以減少在功率開關(guān)處于通態(tài)時錯誤采樣的發(fā)生。在一個實施例中，錯誤采樣防止電路延長功率開關(guān)的斷態(tài)，直到對反饋信號的采樣完成。換句話說，延遲開始下一個開關(guān)循環(huán)的功率開關(guān)的接通，直到對偏置繞組電壓的采樣完成。在下文將更詳細(xì)地討論此實施方案和其他實施方案。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的包括控制器102的示例功率轉(zhuǎn)換器100的功能方框圖。所示出的功率轉(zhuǎn)換器100的實施例包括輸入(即輸入端子101)、控制器102、輸出(即輸出端子103)、能量傳遞元件Tl、能量傳遞元件Tl的初級繞組104、能量傳遞元件Tl的次級繞組106、功率開關(guān)S1、輸入回路(input return)108、箝位電路110、整流器D1、輸出電容器Cl、偏置繞組112、電阻器R1、R2和R3，以及電容器C2和C 3?？刂破?02被示為被包括在集成電路126中，集成電路126包括反饋端子114。控制器102包括反饋采樣電路116、振蕩器118以及驅(qū)動邏輯120。在圖1中還示出了輸入電壓Vin、輸出電壓Vott、輸出電流IQUT、反饋電壓Vfb、旁路電壓Vbp、反饋信號Ufb、驅(qū)動信號Udkive以及開關(guān)電流Isw。在所示的實施例中，出于解釋目的，功率轉(zhuǎn)換器100被示為具有回掃式布局的功率轉(zhuǎn)換器。應(yīng)理解，其他已知的功率轉(zhuǎn)換器布局和配置亦可得益于本發(fā)明的教導(dǎo)。在一個實施方案中，功率轉(zhuǎn)換器100從未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流輸入Vin向負(fù)載122提供輸出功率。例如，輸入Vin可以源自經(jīng)整流和濾波的交流線電壓。如所示，能量傳遞元件Tl被耦合以接收輸入VIN。在一些實施方案中，能量傳遞元件Tl是一個耦合電感器。在一些其他實施方案中，能量傳遞元件Tl是一個變換器(transformer)。在圖1的實施例中，能量傳遞元件Tl包括初級繞組104和次級繞組106。NP和NS分別是初級繞組104和次級繞組106的匝數(shù)。在圖1的實施例中，初級繞組104可被稱為輸入繞組，次級繞組106可被稱為輸出繞組。如所示，初級側(cè)繞組104被電耦合至輸入回路108，而次級繞組106被電耦合至輸出回路(output return) 109。在一個實施例中，電稱合至輸入回路108的電路可被稱為在功率轉(zhuǎn)換器100的“輸入側(cè)”，而電耦合至輸出回路109的電路可被稱為在功率轉(zhuǎn)換器100的“輸出”側(cè)。如所示，初級繞組104還被耦合至功率開關(guān)SI，功率開關(guān)SI又被進(jìn)一步耦合至輸入回路108。此外，箝位電路110耦合在能量傳遞元件Tl的初級繞組104的兩端，以限制初級繞組104兩端的電壓降。能量傳遞元件Tl的次級繞組106被耦合至輸出整流器D1。在圖1中所示的實施例中，整流器Dl包括一個輸出二極管，且次級繞組106被耦合至輸出二極管Dl的正極。然而，在一些實施方案中，整流器Dl可以是一個被用作同步整流器的晶體管。輸出電容器Cl和負(fù)載122均被耦合至整流器Dl。在圖1的實施例中，輸出電容器Cl和負(fù)載122都被耦合至整流器Dl的負(fù)極。功率轉(zhuǎn)換器100在輸出端子103處向負(fù)載122提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出，該經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出可以是輸出電壓Vot、輸出電流1tt或兩者的組合。在圖1的實施例中，輸入電壓Vin相對于輸入回路108為正。圖1的實施例還示出了在輸入回路108和功率轉(zhuǎn)換器100的輸出之間的電流隔離。換句話說，在輸入回路108和功率轉(zhuǎn)換器100的輸出之間沒有用于直流電流的直接路徑。因此，功率轉(zhuǎn)換器100的輸入側(cè)與功率轉(zhuǎn)換器100的輸出側(cè)電流隔離。在所示的實施方案中，反饋端子114被耦合以接收反饋信號Ufbo電阻器Rl和R2被耦合至偏置繞組112，以按比例縮小偏置繞組電壓Vbias，從而提供反饋電壓VFB。在所示的實施例中，電阻器R2兩端的電壓(即反饋電壓VFB)被用作反饋信號UFB。反饋電壓Vfb由控制器102經(jīng)由端子114接收，且進(jìn)一步由反饋采樣電路116接收(下文將更詳細(xì)討論)。如所示，集成電路126可包括除了反饋端子114之外的端子。例如，集成電路126可包括用于接收消耗電壓(d rain voltage)的消耗端子125。包括在集成電路126中的電流感測(current sense )127可向控制器102提供代表開關(guān)電流Isw的電流感測信號UisenseI24。此外，控制器102向功率開關(guān)SI提供驅(qū)動信號Udkive,以控制各個開關(guān)參數(shù)。這樣的參數(shù)的例子可包括:功率開關(guān)SI的開關(guān)頻率、開關(guān)周期、占空比或相應(yīng)的接通時間和斷開時間。在一些實施方案中，功率開關(guān)SI可以是一個晶體管，而控制器102可包括無源電子部件和/或分立電子部件。在一個實施方案中，控制器102和功率開關(guān)SI被一起包括進(jìn)單個集成電路126中。在一個實施例中，集成電路126是單片集成電路。在另一個實施例中，集成電路126是混合集成電路。如圖1中所示，控制器102包括被耦合以接收反饋信號Ufb的反饋采樣電路116。在運行中，反饋采樣電路116采樣反饋信號Ufb，且提供代表反饋信號Ufb的采樣信號UsampleI28 采樣信號USAmE128接下來被驅(qū)動邏輯120接收。驅(qū)動邏輯120還接收電流感測信號Uisense124，并響應(yīng)于采樣信號USAmE128以及響應(yīng)于由振蕩器118產(chǎn)生的接通時間信號(on-time signal) Uw132輸出驅(qū)動信號UDKIVE。在一些實施方案中，驅(qū)動邏輯120還響應(yīng)于電流感測信號Uisense124輸出驅(qū)動信號UDKIVE。在通態(tài)和斷態(tài)之間切換功率開關(guān)SI在初級繞組104兩端產(chǎn)生一個時變電壓VP。能量傳遞元件Tl在功率開關(guān)SI的通態(tài)期間在次級繞組106兩端產(chǎn)生初級電壓Vp的一個按比例的復(fù)制，比例因子是次級繞組106的匝數(shù)Ns除以初級繞組104的匝數(shù)Np的比值。功率開關(guān)SI的切換還在整流器Dl處產(chǎn)生一個脈動電流。整流器Dl中的電流被輸出電容器Cl濾波，以在輸出端子103處產(chǎn)生基本恒定的輸出電壓Vott、輸出電流Iott或者兩者的組合。在運行期間，偏置繞組112產(chǎn)生偏置繞組電壓Vbias,該偏置繞組電壓Vbias響應(yīng)于在整流器Dl導(dǎo)通時的輸出電壓VOTT。反饋電壓Vfb以及由此反饋信號Ufb在功率開關(guān)SI的至少一部分?jǐn)嚅_時間內(nèi)代表輸出電壓VOTT。在一個實施方案中，當(dāng)控制器102在不連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，反饋信號Ufb僅在一部分?jǐn)嚅_時間內(nèi)代表輸出電壓VOT。不連續(xù)傳導(dǎo)模式可被定義為能量傳遞元件Tl中的能量在功率開關(guān)的斷態(tài)期間被降到基本為零時。換句話說，在不連續(xù)傳導(dǎo)運行模式期間，整流器Dl在功率開關(guān)SI處于斷態(tài)的僅一部分時間內(nèi)導(dǎo)通。在另一個實施例中，反饋信號Ufb在整個斷開時間期間都代表輸出電壓VOTT。在另一個實施方案中，當(dāng)控制器102在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，反饋信號Ufb在功率開關(guān)SI處于斷態(tài)的基本上整個時間內(nèi)都代表輸出電壓VOTT。連續(xù)傳導(dǎo)模式可被定義為能量傳遞元件Tl中的能量在功率開關(guān)的斷態(tài)期間基本不被降到零時。換句話說，在連續(xù)傳導(dǎo)運行模式期間，整流器Dl在功率開關(guān)SI處于斷態(tài)的整個持續(xù)時間內(nèi)都導(dǎo)通。在一個實施例中，偏置繞組Vbias112也可以為控制器102提供功率源。具體地，二極管D2、電容器C2和C3以及電阻器R3產(chǎn)生一個直流供電電壓(即旁路電壓VBP)，該直流供電電壓被提供給功率控制器102。如所示，控制器102被耦合以通過旁路端子143接收旁路電壓Vbp。使用偏置繞組112感測輸出電壓Vqut提供了輸出電壓Vqut和控制器102之間的電流隔離，而無需使用光耦合器。然而，當(dāng)使用能量傳遞元件Tl的一個繞組來感測輸出電壓Vtm時，偏置繞組112處的偏置繞組電壓VbiasR當(dāng)輸出整流器Dl導(dǎo)通時可代表輸出電壓VOTT。因此，反饋采樣電路116僅僅可以在功率開關(guān)SI的斷態(tài)期間采樣反饋信號UFB。此外，當(dāng)功率開關(guān)SI的開關(guān)頻率高(對應(yīng)于開關(guān)周期中較短的開關(guān)斷態(tài))時，反饋信號Ufb代表輸出電壓Votit的時間較少。圖2示出了當(dāng)圖1的功率轉(zhuǎn)換器100在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時偏置繞組電壓Vbias的一個示例電壓波形。如圖2中所示，電壓Vbias在每個開關(guān)循環(huán)的斷開時間W期間代表輸出電壓VOTT。在重負(fù)載條件期間，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器100已經(jīng)在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，開關(guān)頻率可能增加，從而減少每個開關(guān)周期的斷開時間t,。因此，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器100在連續(xù)傳導(dǎo)模式下運行時，感測輸出電壓Vott的時間也就較少。此外，反饋信號Ufb的采樣可能被朝斷開時間的末尾延遲，部分是為了保證采樣到對輸出電壓Vott的更準(zhǔn)確表示，以允許偏置繞組電壓Vbias中的振鈴噪聲(ringing noise)減退。因此，圖1的反饋采樣電路116可以在功率開關(guān)SI關(guān)斷之后過一段采樣延遲時間Tdelay采樣反饋信號Ufbo然而，由于功率轉(zhuǎn)換器中的或控制器自身內(nèi)的具體運行條件和/或個別部件或其他參數(shù)變化，常規(guī)電路可能會在不正確的時間采樣反饋信號UFB。圖2通過示例的方式示出了當(dāng)偏置繞組電壓中的大部分振鈴已經(jīng)減退時，快到斷開時間的末尾時發(fā)生的對反饋信號Ufb的有效采樣。然而，在功率開關(guān)SI已經(jīng)在隨后的開關(guān)循環(huán)中接通之后，負(fù)載處的部件失配和/或瞬時事件可能導(dǎo)致常規(guī)電路錯誤地采樣反饋信號uFB。在一個實施方案中,偏置繞組電Svbias在接通時間Tw期間代表輸入電壓vIN。因此，由控制器中的采樣電路作出的錯誤采樣會提供導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)的無效信息。因此，本發(fā)明的實施方案包括一個功率轉(zhuǎn)換器控制器(例如，圖1的控制器102)，該控制器包括錯誤采樣防止電路，用于防止錯誤采樣的發(fā)生(例如防止在功率開關(guān)SI的接通時間期間采樣)。在一個實施方案中，錯誤采樣防止電路延長功率開關(guān)的斷開時間，直到反饋采樣電路116對反饋信號的采樣完成。通過延長斷開時間直到采樣完成，控制器102能夠確保由反饋采樣電路進(jìn)行的采樣在偏置繞組電壓VB改變之前完成。延遲接通時間直到采樣電路116獲得準(zhǔn)確樣本會在短暫的時間段內(nèi)改變有效開關(guān)頻率，這將在下文進(jìn)一步詳細(xì)討論。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例控制器300的功能方框圖?？刂破?00是圖1的控制器102的一個可行的實現(xiàn)。所示出的控制器300的實施例包括反饋采樣電路302、振蕩器304、采樣延遲電路306、驅(qū)動邏輯308以及電壓調(diào)節(jié)器310。振蕩器304被示出包括錯誤采樣防止電路312。在圖3中還示出了旁路電壓Vbp、供電電壓VsumY、反饋信號Ufb、采樣開始信號 UsAMP—START、 米樣信號uSA_、米樣完成信號USAMP—OTP、接通時間信號Uw、負(fù)載信號u_以及驅(qū)動信號uDKIVE。如圖3中所示，電壓調(diào)節(jié)器310被耦合以接收旁路電壓310，并提供經(jīng)調(diào)節(jié)的供電電壓Vsumy以為控制器300中的電路供電。例如，電壓調(diào)節(jié)器310可被耦合以提供供電電壓Vsupply以為反饋采樣電路302、振蕩器304、采樣延遲電路306和/或驅(qū)動邏輯308供電。圖3還示出了驅(qū)動邏輯308被耦合以產(chǎn)生驅(qū)動信號UDKIVE。在一個實施方案中，驅(qū)動邏輯308使用固定頻率脈沖寬度調(diào)制器(PWM)控制來運行，該固定頻率脈沖寬度調(diào)制器(PWM)控制適合于調(diào)整功率開關(guān)SI的占空比，從而調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸出。在此實施方案中，驅(qū)動邏輯308適于在每個開關(guān)循環(huán)響應(yīng)于接通時間信號Um來接通功率開關(guān)SI。在運打中，通過在穩(wěn)態(tài)期間在由固定頻率所確定的時間的設(shè)定持續(xù)時間之后將功率開關(guān)切換到通態(tài)，接通時間信號Um可以設(shè)置功率開`關(guān)的開關(guān)頻率。此外，驅(qū)動邏輯308可以每個開關(guān)循環(huán)響應(yīng)于采樣信號Usami^e的值關(guān)斷功率開關(guān)SI，以調(diào)節(jié)傳遞至功率轉(zhuǎn)換器100的輸出的能量。如下文將討論的，采樣信號USAmE代表反饋信號Ufb,反饋信號Ufb可代表在功率開關(guān)SI的一部分?jǐn)嚅_時間期間獲得的功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。因此，控制器300包括一個振蕩器304和一個反饋采樣電路302，該振蕩器304和反饋采樣電路302被耦合以分別向驅(qū)動邏輯308提供接通時間信號Uon和采樣信號
Usample°如圖2中所示，在功率開關(guān)SI關(guān)斷之后，偏置繞組電壓VbiasS刻開始振鈴。因此，控制器300還包括采樣延遲電路306，以延遲反饋采樣電路302在功率開關(guān)SI關(guān)斷之后采樣反饋信號Ufb的時間。在圖3中所示的實施例中，采樣延遲發(fā)生器306生成采樣開始信號UsAMP—START， 采樣開始信號 UsAMP—START 在功率開關(guān)SI關(guān)斷之后過一個時間延遲Tdeuy開始。在一個實施方案中，米樣延遲電路306響應(yīng)于負(fù)載信號Uload且響應(yīng)于驅(qū)動信號Udkive生成米樣開始信號USAMP—STAKT。例如，采樣延遲電路306可以在功率開關(guān)SI關(guān)斷——如驅(qū)動信號Udkive轉(zhuǎn)變至邏輯低所指示的——之后過一時間延遲Tdeuy,使采樣開始信號Usamp stakt產(chǎn)生脈沖(pulse).此外，時間延遲Tdelay的長度響應(yīng)于如負(fù)載信號Uumd所指示的功率轉(zhuǎn)換器輸出處的負(fù)載條件。在一個實施方案中，負(fù)載信號Uwad代表功率轉(zhuǎn)換器輸出處的負(fù)載條件。如上文所提到的，斷開時間和二極管導(dǎo)通時間Tdiotd (例如，圖2)響應(yīng)于這樣的負(fù)載條件。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例采樣延遲電路400的功能方框圖。采樣延遲電路400是圖3的采樣延遲電路306的一個可行的實現(xiàn)。如圖4中所示，采樣延遲電路400包括比較器402、可變電流源404、開關(guān)406、電容器408、觸發(fā)器410以及反相器412。圖4將反相器412示為接收驅(qū)動信號Udkive且將驅(qū)動信號Udkive的反相提供給觸發(fā)器410的時鐘輸入。因此，當(dāng)驅(qū)動信號Udkive轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷蜁r(即斷開時間開始，且當(dāng)功率開關(guān)SI關(guān)斷時)，觸發(fā)器410的泛輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷?。觸發(fā)器410被耦合以在泛輸出為低時斷開開關(guān)406，從而允許開始用可變電流源404對電容器408充電。比較器402被耦合以將電容器408上的電壓Vdeuy與基準(zhǔn)電壓Vkeftd進(jìn)行比較。當(dāng)電容器408上的電壓Vdeuy達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vkeftd時，比較器402轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺?，以將觸發(fā)器410復(fù)位。當(dāng)觸發(fā)器410被復(fù)位時，觸發(fā)器410的G輸出閉合開關(guān)406,從而使電容器408放電。在所不的實施例中，比較器402的輸出還被I禹合以產(chǎn)生米樣開始信號USAMP—STAKT。由可變電流源404提供的電流的幅度由負(fù)載信號Uujad控制。在一個實施方案中，為了減少在采樣開始信號Usamp stakt產(chǎn)生脈沖(開始采樣)之前的時間延遲Tdeuy，功率轉(zhuǎn)換器輸出處的負(fù)載條件越輕，可變電流源404所提供的電流就越大。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例反饋采樣電路500的功能方框圖。反饋采樣電路500是分別在圖1和圖3中的反饋采樣電路116和反饋采樣電路302的一種可行的實現(xiàn)。示出的反饋采樣電路500的實施例被示為包括采樣電容器502、開關(guān)504、緩沖器506、定時電路508、單穩(wěn)態(tài)(單觸發(fā))電路510、反相器512以及D觸發(fā)器514。在圖5中所示的實施例中，反饋采樣電路500包括一個采樣保持電路503，該采樣保持電路503包括采樣電容器502、開關(guān)504和緩沖器506。緩沖器506被耦合以接收反饋信號Ufb，且還被耦合至開關(guān)504。開關(guān)504還被耦合至采樣電容器502以控制何時將值采樣到采樣電容器502上。例如，當(dāng)開關(guān)504被啟用(即閉合)時，采樣電容器502兩端的電壓在采樣時間上對緩沖器506的輸出(即反饋信號Ufb)進(jìn)行積分。類似地，當(dāng)開關(guān)504在采樣時間的末尾被禁用(即斷開)時，電容器502兩端的電壓被保持。在一個實施方案中，保持在電容器502上的值是采樣 信號
Usample°反饋采樣電路還可包括一個定時電路508，以提供采樣時間信號USMPmiME。在一個實施方案中，定時電路508響應(yīng)于米樣開始信號
UsAMP—START 生成采樣時間信號 Usampletimeo 具體
地，采樣開始信號Usamp STAKT可以觸發(fā)采樣時間的開始。例如，定時電路508可包括一個單觸發(fā)，以產(chǎn)生采樣時間信號 Usmapletime， 采樣時間信號 Usmapletime 是響應(yīng)于采樣開始信號 UsAMP—START產(chǎn)生脈沖而開始的具有固定持續(xù)時間的脈沖。反饋米樣電路500還可產(chǎn)生代表米樣何時完成的米樣完成信號USAMP—roMP。換句話說，采樣完成信號Usamp OTP可指示開關(guān)504斷開、所采樣的值被保持在電容器502上的時間。在一個實施方案中，反饋米樣電路500響應(yīng)于如米樣時間信號Usampu5所指不的米樣時間的末尾產(chǎn)生采樣完成信號Usamp OTP。例如，反饋采樣電路500包括D觸發(fā)器514，D觸發(fā)器514被耦合以借助于單穩(wěn)態(tài)電路510在采樣時間信號USAMPmiME的下降沿處被復(fù)位。換句話說，當(dāng)開關(guān)504斷開時，單穩(wěn)態(tài)電路510產(chǎn)生脈沖。因此，當(dāng)D觸發(fā)器514的Q輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷蜁r，D觸發(fā)器514指示采樣完成。D觸發(fā)器514還被耦合以借助于反相器512接收驅(qū)動信號Udkive的反相，以使得在每個開關(guān)循環(huán)當(dāng)功率開關(guān)SI被關(guān)斷時觸發(fā)器514的Q輸出被置位。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的振蕩器600的功能方框圖。振蕩器600是分別在圖1和圖3中的振蕩器118和振蕩器304的一個可行的實現(xiàn)。所示出的振蕩器600的實施例包括錯誤采樣防止電路602、比較器604、可變電流源606和608、振蕩器電容器Cqsc以及開關(guān)610、612、614和616。錯誤采樣防止電路602被示為包括一個邏輯門618和一個鎖存器620。在圖6的實施例中，可變電流源606被耦合以當(dāng)開關(guān)610被啟用(即閉合)時對電容器Qjse充電，可變電流源608被耦合以當(dāng)開關(guān)612被啟用時使電容器Ctjse放電。比較器604被耦合以將電容器Ctjsc兩端的電壓Vrec與由開關(guān)614和616確定的上基準(zhǔn)電壓Vkefh和下基準(zhǔn)電壓VKE%進(jìn)行比較。在運行中，用接通時間信號Uon控制開關(guān)610和612，以交替地對電容器Qse充電和放電，從而在比較器604的輸出處產(chǎn)生時鐘信號UM，使得接通時間信號Uon具有開關(guān)頻率和相應(yīng)的開關(guān)周期。例如，當(dāng)接通時間信號Uon是邏輯高時，開關(guān)610和614被啟用，以對電容器充電，同時振蕩器電壓Vtjse與上基準(zhǔn)電壓Vkefh作比較。繼續(xù)該實施例，當(dāng)接通時間信號Uon為低(即_為高)時，開關(guān)612和616被啟用，以對電容器進(jìn)行放電，同時振蕩器電壓Vosc與下基準(zhǔn)電壓Vkef1j作比較。在一個實施例中，開關(guān)610和614被一起切換，且開關(guān)612和616被一起切換。在另一個實施例中，當(dāng)開關(guān)610和614處于一個狀態(tài)時，開關(guān)612和616處于另一個狀態(tài)。例如，當(dāng)開關(guān)610和614被啟用時，開關(guān)612和616被禁用，當(dāng)開關(guān)610和614被禁用時，開關(guān)612和616被啟用。如圖6中所示，電流源606和608是可變電流源，被耦合以接收負(fù)載信號隊_。因此，由電流源606和608提供的電流的幅度響應(yīng)于功率轉(zhuǎn)換器100的輸出處的負(fù)載條件。在一個實施方案中，負(fù)載條件越大，由電流源606和608提供的電流的幅度就越大,從而增大時鐘信號Ucm的頻率。以此方式，可以響應(yīng)于一個代表功率轉(zhuǎn)換器輸出處的負(fù)載條件的負(fù)載信號設(shè)置振蕩器頻率。雖然圖6將電流源606和608示為可變電流源，但是電流源606和608中的一個或多個可以是固定電流源，提供固定電流以對電容器Ctfic進(jìn)行充電和/或放電。圖6進(jìn)一步示出了錯誤采樣防止電路602，錯誤采樣防止電路602被耦合以接收采樣完成信號USAMP—OTtip和時鐘信號Uclko鎖存器620被稱合以產(chǎn)生接通時間信號Uon。如上所述，接通時間信號Um確定功率開關(guān)的接通時間，且被用來設(shè)置驅(qū)動信號Udkive的頻率。換句話說，接通時間信號Uw可向驅(qū)動邏輯指示何時結(jié)束功率開關(guān)SI的斷開時間Ttw以結(jié)束每個開關(guān)周期。在圖6的實施方案中，鎖存器620經(jīng)由鎖存器620的泛輸出提供接通時間信號。因此，當(dāng)鎖存器620復(fù)位時，鎖存器620使接通時間信號Uon有效(assert)以接通功率開關(guān)SI，并且因而結(jié)束斷開時間。然而，錯誤采樣防止電路602還包括邏輯門618，該邏輯門618被耦合以延長功率開關(guān)SI的斷開時間直到采樣完成信號Usamp otp指示反饋采樣電路(例如，圖3的反饋采樣電路302)所進(jìn)行的采樣完成。具體地，僅當(dāng)振蕩器Vree被放電至下基準(zhǔn)電壓VKE% (以維持想要的頻率)并且對偏置繞組電壓Vbias的采樣完成時，邏輯門618才將鎖存器620復(fù)位。如果當(dāng)振蕩器電壓Vtfie達(dá)到下基準(zhǔn)電壓Vkefl時采樣未完成，則邏輯門618阻止鎖存器620復(fù)位，從而延長功率開關(guān)SI的斷開時間直到采樣完成信號Usamp 指示采樣確實完成。通過延長開關(guān)周期的斷開時間以防止錯誤采樣(例如，防止在接通時間期間的采樣)，開關(guān)循環(huán)的周期可被延長，這可臨時調(diào)整開關(guān)頻率。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，如果開關(guān)頻率臨時擴(kuò)展(extend)而不獲取錯誤樣本，則功率轉(zhuǎn)換器可維持更好的調(diào)節(jié)。圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)用于通過功率轉(zhuǎn)換器控制器防止錯誤采樣的示例過程718。圖7B示出了與根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的示例功率轉(zhuǎn)換器控制器相關(guān)聯(lián)的示例電壓和電流波形以及時鐘信號。現(xiàn)在將參考圖3-7B進(jìn)一步詳細(xì)描述控制器300的運行。參見圖7A，過程718包括一個過程方框720，在該處功率開關(guān)SI被關(guān)斷以開始斷開時間。如圖7B中所示，斷開時間在時間t2開始，同時驅(qū)動信號Udkive轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷汀ｒ?qū)動信號Udkive轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷陀|發(fā)采樣延遲電路400的電容器408的充電，以開始時間延遲tDEUY。在時間t3(即時間延遲tDEUY的末尾),米樣延遲電路400使米樣開始信號
UsAMP—START 有
效。同樣在時間t3，響應(yīng)于采樣開始信號Usamp STAKT，反饋采樣電路500通過閉合開關(guān)504開始采樣反饋信號Ufb (即過程方框724)。當(dāng)采樣完成時，反饋采樣電路500將采樣完成信號USAMP_C0MP轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷?。在判決方框726中，振蕩器600的比較器604確定振蕩器電壓Vrec是否達(dá)到了下基準(zhǔn)電壓VKE%。如圖7A中所示，振蕩器電壓Vrec在時間t4達(dá)到下基準(zhǔn)電壓VKEFL。在判決方框728中，錯誤采樣防止電路602確定采樣已經(jīng)完成(如采樣完成信號Usampcomp在時間t4處處于邏輯低狀態(tài)所指示的)。在過程方框730，錯誤采樣防止電路602然后使接通時間信號Uon有效·，以接通功率開關(guān)SI，且因此結(jié)束斷開時間(即開始接通時間)。繼續(xù)圖7B中的電壓波形，在隨后的開關(guān)周期Tp2中，在時間t7，振蕩器電壓Vtfic再次達(dá)到下基準(zhǔn)電壓VKEFL。然而，反饋采樣電路500對反饋信號Ufb的采樣在時間t7尚未完成。因此，錯誤采樣防止電路602在時間t7不使接通時間信號Um有效，從而保持功率開關(guān)SI禁用(即斷開)。在時間t8，如采樣完成信號Usamp otp轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷退甘镜?，采樣完成。因此，錯誤采樣防止電路602將接通時間信號的開關(guān)周期延長了一時間tEXT(W，以保持功率開關(guān)SI斷開直到時間t8。如上文所提到的，參見振蕩器600，接通時間信號Uon可被用于控制開關(guān)610和612，以確定電容器0^被充電和放電的時間。從圖7B的部分702可見，通過延遲接通時間信號Uon來延長開關(guān)周期使得電容器Ctfic放電至下基準(zhǔn)電壓VKE%以下。圖8示出了部分712的分解圖。如從圖8可見，接通時間信號Um的開關(guān)周期以及由此功率開關(guān)SI的斷開時間被延長了一斷開時間延長Texotf。此外，因為振蕩器電壓Vosc放電至下基準(zhǔn)電壓Vkef1j以下，因此隨后的開關(guān)周期也被延長一隨后的延長時間(subsequent extension time)TEXTSUB。在一個實施方案中，斷開時間延長tEXT(w基本等于隨后的延長時間Textsub。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的另一個示例振蕩器900的功能方框圖。振蕩器900是分別在圖1和圖3中的振蕩器118和振蕩器304的一個可行的實現(xiàn)。振蕩器900類似于圖6的振蕩器600，其中相同的參考數(shù)字被用于指代相同的對象。然而，不同于圖6的振蕩器，振蕩器900利用分開的信號來控制開關(guān)610和612。具體地，響應(yīng)于接通時間信號Uon控制開關(guān)610，而響應(yīng)于時鐘信號Uclk控制開關(guān)612。如圖10中所示，使用時鐘信號Uclk來控制電容器Cree的放電允許振蕩器電壓Vree保持在下基準(zhǔn)電壓VKE%，直到采樣完成信號Usamp otp指示采樣完成。固然，在時間t 7，振蕩器電壓已經(jīng)達(dá)到下基準(zhǔn)電壓VKE%。然而，由反饋采樣電路500對反饋信號Ufb進(jìn)行的采樣在時間t7尚未完成。因此，錯誤采樣防止電路在時間t7不使接通時間信號Um有效，從而保持功率開關(guān)SI禁用(即斷開)。然而，在時間t 7，當(dāng)達(dá)到下基準(zhǔn)電壓VKE%時，振蕩器900的比較器604的輸出(即時鐘信號Um)轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷?，從而斷開開關(guān)612。開關(guān)612在時間t 7斷開防止電容器Cffic進(jìn)一步放電，并在電容器上保持下基準(zhǔn)電壓VKEFL。在時間t 8，如采樣完成信號Usamp otp轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷退甘镜?，采樣完成，從而啟用開關(guān)610，以通過對電容器Ctfic進(jìn)行充電開始下一個周期。因此，振蕩器900的錯誤采樣防止電路602延長了接通時間信號的開關(guān)周期，以保持功率SI開關(guān)斷開直到時間t8。圖11示出了圖10的振蕩器電壓的部分1020的分解圖。如從圖11可見，接通時間信號Uw的開關(guān)周期以及由此功率開關(guān)SI的斷開時間被延長了一斷開時間延長Text(w。此夕卜，由于振蕩器電壓Vrec被保持在下基準(zhǔn)電壓Vkefl,因此隨后的開關(guān)周期不會像圖6的實施方案中的情況一樣被延長。在此實施方案中，只有一次開關(guān)循環(huán)的開關(guān)周期受到影響。對示出的本發(fā)明的實施例的上述描述——包括在摘要中所描述的——不意在是窮舉性的或限制所公開的準(zhǔn)確形式。雖然出于示例目的在本文中描述了本發(fā)明的特定實施方案和實施例，但是在不偏離本發(fā)明的更寬泛主旨和范圍的情況下，各種等同修改是可能的。事實上，應(yīng)意識到，具體的電壓、電流、頻率、功率范圍值、時間等是出于解釋目的而提供的，且根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在其他實施方案和實施例中也可采用其他值?？筛鶕?jù)以上詳細(xì)描述對本發(fā)明的實施例作出這些修改。在下面的權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制到說明書和權(quán)利要求中所公開的具體實施方案。而是，本發(fā)明的范圍完全由下列權(quán)利要求確定，這些權(quán)利要求應(yīng)根據(jù)權(quán)利要求解釋的既定原則進(jìn)行解釋。因此，本說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被視為示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.用于功率轉(zhuǎn)換器的集成電路控制器，所述控制器包括: 反饋采樣電路，被耦合以對接收自所述控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，從而調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及 錯誤采樣防止電路，被耦合以接收采樣完成信號，其中所述錯誤采樣防止電路還被耦合至所述驅(qū)動邏輯，以延長所述功率開關(guān)的斷開時間直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路控制器，還包括振蕩器，該振蕩器被耦合以產(chǎn)生一個具有一開關(guān)周期的接通時間信號，其中所述錯誤采樣防止電路被包括在所述振蕩器中，以響應(yīng)于所述采樣完成信號延長所述開關(guān)周期，且其中所述驅(qū)動邏輯被耦合以響應(yīng)于所述接通時間信號接通所述功率開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路控制器，其中所述振蕩器還包括: 電容器；以及 第一電流源和第二電流源，被耦合以分別在上基準(zhǔn)電壓和下基準(zhǔn)電壓之間交替地對所述電容器進(jìn)行充電和放電，以產(chǎn)生具有所述開關(guān)周期的所述接通時間信號，其中所述驅(qū)動邏輯被耦合以在所述采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成的情況下響應(yīng)于所述電容器被放電至所述下基準(zhǔn)電壓接通所述功率開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路控制器，其中所述第二電流源被耦合以在當(dāng)達(dá)到所述下基準(zhǔn)電壓時所述采樣完成信號未指示采樣完成的情況下將所述電容器放電至所述下基準(zhǔn)電壓以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路控制器，其中所述第二電流源被耦合以持續(xù)將所述電容器放電至所述下基準(zhǔn)電壓以下，直到所述采樣完成信號指示采樣完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成電路控制器，其中如果當(dāng)達(dá)到所述下基準(zhǔn)電壓時所述采樣完成信號未指示采樣完成，所述電容器上的電壓被保持在所述下基準(zhǔn)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成電路控制器，其中所述電容器上的電壓被保持在所述下基準(zhǔn)電壓，直到所述采樣完成信號指示采樣完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路控制器，其中所述功率開關(guān)被包括在所述集成電路控制器中。
9.開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，包括: 能量傳遞元件，耦合至所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入； 功率開關(guān)，被耦合以控制通過所述能量傳遞元件的能量傳遞； 控制器，耦合至所述功率開關(guān)，所述控制器包括: 反饋采樣電路，被耦合以對一個反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，從而調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及錯誤采樣防止電路，被耦合以接收采樣完成信號，其中所述錯誤采樣防止電路還被耦合至所述驅(qū)動邏輯，以延長所述功率開關(guān)的斷開時間直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述控制器還包括振蕩器，該振蕩器被耦合以產(chǎn)生一個具有一開關(guān)周期的接通時間信號，其中所述錯誤采樣防止電路被包括在所述振蕩器中以響應(yīng)于所述采樣完成信號延長所述開關(guān)周期，且其中所述驅(qū)動邏輯被耦合以響應(yīng)于所述接通時間信號接通所述功率開關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述振蕩器還包括: 電容器；以及 第一電流源和第二電流源，被耦合以分別在上基準(zhǔn)電壓和下基準(zhǔn)電壓之間交替地對所述電容器進(jìn)行充電和放電，以產(chǎn)生具有所述開關(guān)周期的所述接通時間信號，其中所述驅(qū)動邏輯被耦合以在所述采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成的情況下響應(yīng)于所述電容器被放電至所述下基準(zhǔn)電壓接通所述功率開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二電流源被耦合以在當(dāng)達(dá)到所述下基準(zhǔn)電壓時所述采樣完成信號未指示采樣完成的情況下將所述電容器放電至所述下基準(zhǔn)電壓以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第二電流源被耦合以持續(xù)將所述電容器放電至所述下基準(zhǔn)電壓以下，直到所述采樣完成信號指示采樣完成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中如果當(dāng)達(dá)到所述下基準(zhǔn)電壓時所述采樣完成信號未指示采樣完成，所述電容器上的電壓被保持在所述下基準(zhǔn)電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述電容器上的電壓被保持在所述下基準(zhǔn)電壓，直到所述采樣完成信號指示采樣完成。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，其中所述控制器和所述功率開關(guān)被一起包括在單個集成電路中。
17.一種方法，包括: 對接收自集成電路控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的一個采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 產(chǎn)生采樣完成信號，該采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成； 響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，以調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出；以及 延長所述功率開關(guān)的斷開時間，直到所述采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括產(chǎn)生一個具有一開關(guān)周期的接通時間信號，其中控制所述功率開關(guān)包括響應(yīng)于所述接通時間信號接通所述功率開關(guān)，且其中延長所述功率開關(guān)的斷開時間包括延長所述 接通時間信號的開關(guān)周期。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中產(chǎn)生所述接通時間信號包括分別在上基準(zhǔn)電壓和下基準(zhǔn)電壓之間交替地對一個電容器進(jìn)行充電和放電，且其中響應(yīng)于所述接通時間信號接通所述功率開關(guān)包括，如果所述采樣完成信號指示對所述反饋信號的采樣完成，響應(yīng)于所述電容器放電至所述下基準(zhǔn)電壓接通所述功率開關(guān)。
20.集成電路控制器，包括: 反饋采樣電路，被耦合以對接收自所述控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號，其中所述反饋信號在功率開關(guān)的至少一部分?jǐn)嚅_時間期間代表所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓； 驅(qū)動邏輯，耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號且響應(yīng)于一個接通時間信號控制所述功率開關(guān)；以及 振蕩器，被耦合以產(chǎn)生具有一開關(guān)周期的所述接通時間信號，所述振蕩器包括: 電容器； 第一電流源和第二電流源，被耦合以分別在上基準(zhǔn)電壓和下基準(zhǔn)電壓之間交替地對所述電容器進(jìn)行充電和放電，以產(chǎn)生一個時鐘信號； 鎖存器，被耦合以產(chǎn)生所述接通時間信號；以及 邏輯門，被耦合以響應(yīng)于所述時鐘信號且響應(yīng)于一個采樣完成信號將鎖存器置位和復(fù)位，以延長所述接通時間信號的開關(guān)周期，直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成 ，以減少所述反饋采樣電路對所述反饋信號的錯誤采樣。
全文摘要
一種用于功率轉(zhuǎn)換器的示例控制器包括反饋采樣電路、驅(qū)動邏輯以及錯誤采樣防止電路。所述反饋采樣電路被耦合以對接收自所述控制器的一個端子的反饋信號進(jìn)行采樣，并且產(chǎn)生代表所述反饋信號的值的采樣信號。所述驅(qū)動邏輯耦合至所述反饋采樣電路，并且被耦合以響應(yīng)于所述采樣信號控制所述功率開關(guān)，從而調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出。所述錯誤采樣防止電路被耦合以接收采樣完成信號，所述采樣完成信號指示對反饋信號的采樣何時完成。所述錯誤采樣防止電路還被耦合至所述驅(qū)動邏輯，以延長所述功率開關(guān)的斷開時間，直到所述采樣完成信號指示所述反饋采樣電路對所述反饋信號的采樣完成。
文檔編號H02M3/28GK103078503SQ20121037210
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者Y·迦諾基, D·龔, M·Y·張 申請人:電力集成公司