開關(guān)式電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的涉及開關(guān)式電源(500)包括：具有第一繞組(506)和第二繞組(508)的變壓器；發(fā)射器(510，512，504，514，502)被配置為檢測(cè)第一繞組(506)上的可檢測(cè)變量(Vout)，根據(jù)可檢測(cè)變量(Vout)產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，向第一繞組(506)提供變壓器中繼信號(hào)；以及接收器(514，516，518)被配置為從第二繞組(508)接收變壓器中繼信號(hào)，和響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組(508)上的可控變量，其中，變壓器中繼信號(hào)是包含多個(gè)符號(hào)的符號(hào)流。
【專利說明】開關(guān)式電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)式電源。具體而言，本發(fā)明涉及但不限于帶電源隔離的開關(guān)式電源和帶同步整流的反激式轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]這通常需要將信息從電源的隔離的次級(jí)側(cè)發(fā)送到初級(jí)側(cè)。例如，輸出值與調(diào)節(jié)后值的偏差的信息有可能被傳送，該信息用于控制要轉(zhuǎn)換的功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種開關(guān)式電源，包括:
[0004]具有第一繞組和第二繞組的變壓器；
[0005]發(fā)射器，該發(fā)射器被配置為:
[0006]檢測(cè)第一繞組上的可檢測(cè)變量，
[0007]根據(jù)可檢測(cè)變量產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，和
[0008]向第一繞組提供變壓器中繼信號(hào)；以及
[0009]接收器，該接收器被配置為:
[0010]從第二繞組接收變壓器中繼信號(hào)，和
[0011]響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組上的可控變量，
[0012]變壓器中繼信號(hào)可以是包含多個(gè)符號(hào)的符號(hào)流。
[0013]這樣的開關(guān)式電源(SMPS)能控制信息編碼到變壓器中繼信號(hào)中并進(jìn)行跨變壓器傳輸，同時(shí)不需要大量的額外的元件就能保持它們之間的電源隔離?？刂菩畔⒖梢允菑?fù)雜的，因?yàn)樗梢蕴峁┒嘤谝晃坏男畔ⅰ７?hào)流可能是比特流。
[0014]第一繞組可以是變壓器的次級(jí)側(cè)繞組。第二繞組可以是變壓器的初級(jí)側(cè)繞組。開關(guān)式電源可以進(jìn)一步包括與初級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)耦接的電源開關(guān)?？煽刈兞靠赡芘c電源開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)，電源開關(guān)可能是在斷開或閉合的狀態(tài)。
[0015]輔助繞組可以被提供作為初級(jí)或次級(jí)側(cè)繞組。即所述第一或第二繞組可以是輔助繞組。
[0016]開關(guān)式電源還可以包括與次級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)耦接的次級(jí)側(cè)開關(guān)。次級(jí)側(cè)開關(guān)可以是整流開關(guān)。發(fā)射器可能會(huì)通過操作整流開關(guān)產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)。
[0017]該發(fā)射器可以被配置為在開關(guān)式電源的操作過程中振鈴時(shí)間段內(nèi)，操作次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0018]發(fā)射器可被配置為在開關(guān)式電源的操作過程中振鈴時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)次級(jí)繞組的電壓達(dá)到或接近最大值或最小值時(shí)，操作次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0019]該發(fā)射器可以被配置為在開關(guān)式電源的一個(gè)周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供符號(hào)流的至少一部分，并在下一周期或隨后一周期的次級(jí)沖程與該下一周期或隨后一周期之后的一周期的初級(jí)沖程的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供符號(hào)流的另一部分。
[0020]第二繞組可以是變壓器次級(jí)側(cè)繞組，第一繞組可以是變壓器初級(jí)側(cè)繞組。開關(guān)式電源，還可以包括與次級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)耦合的次級(jí)側(cè)開關(guān)?？煽刈兞靠赡芘c次級(jí)側(cè)開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)，次級(jí)側(cè)開關(guān)的狀態(tài)可能是斷開或閉合狀態(tài)。
[0021]可控變量可能與電流源的操作有關(guān)。
[0022]可控變量可以表示為提供給第二繞組的脈沖的周期或頻率，或者脈沖應(yīng)該被提供給第二繞組的時(shí)間。
[0023]該發(fā)射器可以被配置為通過操作通信電流源來產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，以便根據(jù)可檢測(cè)變量來調(diào)節(jié)第一繞組的電壓。
[0024]根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種開關(guān)式電源，包括:
[0025]具有第一繞組和第二繞組的變壓器；
[0026]與第一繞組相關(guān)聯(lián)的通信電流源；
[0027]與第一繞組相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器，該發(fā)射器被配置為根據(jù)傳送給第二繞組的信息操作通信電流源，以便調(diào)整(增加或減少)第一繞組上的電壓，從而產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)。
[0028]與第二繞組相關(guān)聯(lián)的接收器，該接收器被配置為:
[0029]從所述第二繞組接收變壓器的中繼信號(hào)，和
[0030]響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組的可控變量。
[0031]這種變壓器中繼信號(hào)可方便的實(shí)現(xiàn)從初級(jí)繞組到次級(jí)繞組或從次級(jí)繞組到初級(jí)繞組的信息的傳送。
[0032]該發(fā)射器可以被配置為在開關(guān)式電源一個(gè)周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)操作通信電流源，以便調(diào)節(jié)第一繞組的電壓。
[0033]可控變量可以是開關(guān)的操作，該開關(guān)可能是變壓器的初級(jí)側(cè)的電源開關(guān)或次級(jí)側(cè)的次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0034]電流源可以被配置為提供具有載波頻率的交變電流。
[0035]該發(fā)射器可以被配置為根據(jù)發(fā)送到第二繞組的信息來調(diào)節(jié)載波頻率，以便提供變壓器中繼信號(hào)。
[0036]開關(guān)式電源可能是雙向的反激式轉(zhuǎn)換器。
[0037]第一繞組可以是初級(jí)繞組，第二繞組可以是次級(jí)繞組。該開關(guān)式電源還可以包括與次級(jí)繞組串聯(lián)的次級(jí)側(cè)開關(guān)。接收器可被配置為根據(jù)變壓器中繼信號(hào)來控制次級(jí)側(cè)開關(guān)的狀態(tài)，以便在開關(guān)式電源的次級(jí)沖程開始之前閉合次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0038]接收器可被配置為確定第二繞組兩端非預(yù)期電壓變化，以便接收變壓器中繼信號(hào)。也就是說，接收器可識(shí)別在振鈴期間除可預(yù)期變化之外的變化。
[0039]可檢測(cè)變量可以表示電壓，功率，或電流之一。
[0040]發(fā)射器可以被配置為在開關(guān)式電源的第一周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供變壓器中繼信號(hào)。
[0041]變壓器中繼信號(hào)可以包括變壓器的繞組的電流或電壓的附加的變化。
[0042]根據(jù)再一個(gè)方面，提供了一種開關(guān)式電源，它包括:
[0043]具有初級(jí)側(cè)繞組和次級(jí)側(cè)繞組的變壓器；
[0044]與次級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)耦接的次級(jí)側(cè)開關(guān)；[0045]發(fā)射器，該發(fā)射器被配置為:
[0046]檢測(cè)初級(jí)側(cè)繞組上的可檢測(cè)變量，
[0047]根據(jù)可檢測(cè)變量產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，和
[0048]向初級(jí)側(cè)繞組提供變壓器中繼信號(hào)；以及
[0049]接收器，該接收器被配置為:
[0050]從次級(jí)側(cè)繞組接收變壓器的中繼信號(hào)，和
[0051]響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)操作次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0052]可以提供一種電池充電器，它包括本文所公開的任何開關(guān)式電源。
[0053]可以提供一種計(jì)算機(jī)程序，配置本文公開的開關(guān)式電源，電路，控制器，轉(zhuǎn)換器，或移動(dòng)設(shè)備燈任何設(shè)備，或執(zhí)行本文所公開的任何方法。該計(jì)算機(jī)程序可以是軟件實(shí)現(xiàn)，并且計(jì)算機(jī)可以被認(rèn)為是任何適當(dāng)?shù)挠布?，包括?shù)字信號(hào)處理器，微控制器，并在只讀存儲(chǔ)器(R0M)，可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)或電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)中執(zhí)行，作為非限制性實(shí)施例。該軟件可能是一個(gè)匯編程序。
[0054]該計(jì)算機(jī)程序可以被提供在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其可以是物理的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，如光盤或存儲(chǔ)設(shè)備，也可體現(xiàn)為瞬態(tài)信號(hào)。這種瞬時(shí)的信號(hào)可能是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下載，包括互聯(lián)網(wǎng)下載。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的反激式轉(zhuǎn)換器；
[0056]圖2示出了反激式轉(zhuǎn)換器內(nèi)一些信號(hào)的配置文件；
[0057]圖3進(jìn)一步示出了用于圖1的反激式轉(zhuǎn)換器的電源開關(guān)漏極處的電壓波形的細(xì)節(jié);
[0058]圖4示出了在次級(jí)側(cè)使用同步整流(SR)的反激式轉(zhuǎn)換器的一部分；
[0059]圖5示出了反激式轉(zhuǎn)換器，其中，與次級(jí)沖程結(jié)束相關(guān)的SR開關(guān)的時(shí)間可以用于對(duì)從變壓器次級(jí)側(cè)傳送到初級(jí)側(cè)的信息進(jìn)行編碼；
[0060]圖6示出了如何將信息編碼到次級(jí)繞組兩端的電壓內(nèi)的一個(gè)例子；
[0061]圖7示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的一個(gè)例子；
[0062]圖8示出了把信息編碼到反激式變壓器的繞組兩端電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子；
[0063]圖9示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子；
[0064]圖10示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子；
[0065]圖1la示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子；
[0066]圖1lb示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子；
[0067]圖12示出了反激式轉(zhuǎn)換器，其使用電流源220將信息從變壓器次級(jí)側(cè)傳送到初級(jí)側(cè)；
[0068]圖13示出了圖12顯示的反激式轉(zhuǎn)換器的操作圖；
[0069]圖14顯示了反激式轉(zhuǎn)換器操作的兩個(gè)圖，分別顯示電壓域和電流域的振鈴；
[0070]圖15示出了反激式轉(zhuǎn)換器，包含表示從初級(jí)繞組傳送到次級(jí)繞組的時(shí)刻的信息；
[0071]圖16示出了反激式轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)例子；[0072]圖17示出了類似于圖16的反激式轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0073]在具有電源隔離和在變壓器初級(jí)側(cè)進(jìn)行控制的開關(guān)式電源中，檢測(cè)被調(diào)節(jié)輸出變量是必要的。例如，輸出電壓，輸出電流或輸出功率可調(diào)節(jié)到所需水平。經(jīng)常通過檢測(cè)輸出變量，將其與變壓器次級(jí)側(cè)的參考值進(jìn)行比較，并發(fā)送由兩者之間的差值產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)，來執(zhí)行調(diào)節(jié)。圖1中給出了這樣的轉(zhuǎn)換器100的一個(gè)例子。
[0074]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的反激式轉(zhuǎn)換器100，檢測(cè)輸出變量，產(chǎn)生誤差信號(hào)119，并通過光電耦合器116向反激式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)發(fā)送錯(cuò)誤信號(hào)119。
[0075]在圖1中，向電源濾波器102提供交流電源信號(hào)101，防止轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的高頻噪音進(jìn)入電源信號(hào)101。該轉(zhuǎn)換器功率信號(hào)103被提供到橋式整流器104中，在本示例中提供轉(zhuǎn)換器功率信號(hào)103的全波整流。橋式整流器104向變壓器106的初級(jí)繞組107的第一端子提供整流后信號(hào)105。變壓器106的初級(jí)繞組107的第二端子通過開關(guān)的導(dǎo)電溝道被耦接到地。在此示例中，開關(guān)被設(shè)置為帶有源極-漏極路徑的導(dǎo)電溝道的場(chǎng)效應(yīng)晶體管110。晶體管開關(guān)110可以被稱為作為電源開關(guān)。
[0076]初級(jí)繞組107的第一端子通過電容器112耦接到地。電容112的作用是平滑提供給初級(jí)繞組105的整流后信號(hào)。
[0077]反激控制器114控制電源開關(guān)或晶體管開關(guān)110的柵極，根據(jù)從光電耦合器116接收到的調(diào)節(jié)輸入信號(hào)改變柵極電勢(shì)。
[0078]光電耦合器116可以被用于維持變壓器106的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電氣隔離。光電耦合器116包括用于向控制器114提供調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的初級(jí)側(cè)傳感器117。光電耦合器116還包括用于接收誤差信號(hào)119的次級(jí)側(cè)發(fā)射器118。誤差信號(hào)119由次級(jí)側(cè)控制器120確定，次級(jí)側(cè)控制器120從次級(jí)繞組107接收反激式轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)122。誤差信號(hào)119提供控制初級(jí)繞組107所需的必要信息，或僅表示輸出信號(hào)122與期望值之間的偏差。
[0079]次級(jí)繞組108的第一端子被耦接到輸出二極管124—端，二極管124被配置為允許電流從次級(jí)繞組108的第一端子流出。輸出二極管124的第二端子被耦接到輸出電容126的第一極板(該輸出電容也可以被稱為ELCAP)。輸出電容126的第二極板被耦接到次級(jí)繞組108的第二端子和地。輸出信號(hào)122被設(shè)置在輸出二極管124和輸出電容126之間的接合點(diǎn)。
[0080]用光電耦合器的一個(gè)缺點(diǎn)是，光電耦合器需偏置幾毫安的電流，以防止不確定和緩慢的操作。光電耦合器消耗大約50 μ A的暗電流，暗電流是添加到期望信號(hào)的偏移。暗電流致使調(diào)節(jié)輸入的水平應(yīng)該至少與暗電流一樣大，以保證在光電耦合器的輸入為零輸入電流時(shí)，可以設(shè)置SMPS達(dá)到最大功率。光電耦合器可以在開關(guān)式電源中使用，在低偏置電流的情況下可以接受電流傳輸比(CTR)的消散。例如，光電耦合器的輸出電流為IOOyAATR在最壞的情況下通常會(huì)下降到0.2，提供驅(qū)動(dòng)光電耦合器LED側(cè)所需的500 μ Α。對(duì)于輸出電壓為19V和在初級(jí)側(cè)提供給光電耦合器的供給電壓為15V的電源來說，驅(qū)動(dòng)光電耦合器的功率損耗至少為10mW。在這種情況下，滿足30mW的無負(fù)載功耗的要求是相當(dāng)困難的。
[0081]在變壓器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)間使用光電耦合器傳輸信息的另一個(gè)缺點(diǎn)是增加了使用光電耦合器來通信所需的額外電路的成本和PCB面積。[0082]對(duì)于某些應(yīng)用，光電耦合器116和次級(jí)側(cè)控制器布置120是過于昂貴的。特別是在低功率適配器和LED驅(qū)動(dòng)器市場(chǎng)。因此，提供不需要光電耦合器的開關(guān)電路是期望的。
[0083]圖2示出了在不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下的反激式轉(zhuǎn)換器內(nèi)的一些信號(hào)的配置文件。在DCM或臨界導(dǎo)通模式(BCM)下，次級(jí)電路的電流在次級(jí)沖程開始時(shí)是高的，然后逐漸減小，到次級(jí)沖程262結(jié)束時(shí)達(dá)到零。
[0084]如圖2示出了一個(gè)完整的開關(guān)周期，由三個(gè)時(shí)期組成；初級(jí)沖程260，接著是次級(jí)沖程262，以及振鈴時(shí)間264，它也被稱為死沖程或死時(shí)間。振鈴時(shí)間264從次級(jí)沖程262的結(jié)束處開始，在下一個(gè)初級(jí)沖程260的開始處結(jié)束。
[0085]開關(guān)電路的初級(jí)沖程(其也可稱為磁化期間，或“開”期間)可被認(rèn)為是介于電源開關(guān)閉合時(shí)刻與電感器內(nèi)最大磁化電流時(shí)刻之間的一段時(shí)間?？商鎿Q的，初級(jí)沖程可被認(rèn)為是介于電源開關(guān)閉合時(shí)刻與電源開關(guān)斷開時(shí)刻之間的一段時(shí)間。圖2的示意圖示出了初級(jí)沖程的結(jié)束和次級(jí)沖程的開始之間的時(shí)間間隔。在許多實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樗窍鄬?duì)較短的，此時(shí)間間隔可以被忽略?？商鎿Q地，在一些示例性實(shí)施例中，此時(shí)間間隔可能會(huì)被認(rèn)為是初級(jí)沖程的一部分。
[0086]次級(jí)沖程(后者也可稱為退磁期，或“關(guān)”期間)可以被認(rèn)為是磁能流向反激式轉(zhuǎn)換器的輸出端直到磁化電流在變壓器中變?yōu)榱愕囊欢螘r(shí)間。
[0087]圖2中的頂部信號(hào)251是開關(guān)晶體管的柵極電壓。柵極信號(hào)251在初級(jí)沖程(由定義)期間是高的。柵極信號(hào)251在開關(guān)周期的其他期間是低的。當(dāng)柵極信號(hào)251由低變高時(shí)，電流開始流過初級(jí)繞組和開關(guān)晶體管的導(dǎo)電溝道。
[0088]圖2中第二個(gè)圖形表示初級(jí)電流252。經(jīng)過由初級(jí)開關(guān)的漏極節(jié)點(diǎn)放電導(dǎo)致的初級(jí)電流的最初激增之后，初級(jí)電流252從較低水平線性上升到峰值，這由圖2中的Ipk-prim標(biāo)識(shí)。
[0089]圖2中的第三個(gè)圖表示通過次級(jí)繞組上的輸出二極管的電流測(cè)繪曲線圖253?？梢钥闯?，電流253在初級(jí)沖程260期間為零。在初級(jí)沖程260結(jié)束期間，由初級(jí)線圈206儲(chǔ)藏在磁場(chǎng)中的能量開始被轉(zhuǎn)移到次級(jí)繞組。隨著輸出電流253從零上升到被稱為Ipk-sec的峰值，在初級(jí)沖程的結(jié)束和次級(jí)沖程的開始之間的間隙，傳遞到次級(jí)繞組的電流(通過輸出二極管測(cè)量)在次級(jí)沖程262的過程中從峰值Ipk衰減至零。
[0090]圖2的第四張圖示出了與初級(jí)繞組串聯(lián)連接的開關(guān)晶體管的漏極處的電壓。該電壓將被稱為Vdrain254。柵極信號(hào)251在初級(jí)沖程260中是高的，Vdrain254接近于零。
[0091]當(dāng)柵極信號(hào)251變低時(shí)，Vdrain254開始上升。當(dāng)Vdrain254與轉(zhuǎn)換器的輸入電壓相交時(shí)(在圖2中這是確定的，參照256)，次級(jí)沖程262開始。更精確地，當(dāng)Vdrain254到達(dá)轉(zhuǎn)換器輸入電壓256+NX Vout時(shí)，次級(jí)電流開始流動(dòng)，其中Vout代表所需的輸出電流，當(dāng)次級(jí)繞組兩端的電壓達(dá)到Vout時(shí)。Vdrain254從零上升到輸入電壓電平的時(shí)間段代表了初級(jí)沖程260和次級(jí)沖程262之間的間隔。
[0092]Vdrain254在次級(jí)沖程262的開始處繼續(xù)上升。Vdrain254達(dá)到一個(gè)峰值，然后開始振蕩，振蕩的振幅逐漸減小。最終的振蕩衰減到可忽略的振幅，直到次級(jí)沖程262結(jié)束時(shí)，Vdrain254達(dá)到一個(gè)相對(duì)恒定的值。
[0093]次級(jí)沖程262屆滿，直到第下一次初級(jí)沖程260，振鈴時(shí)間264出現(xiàn)，這期間Vdrain254由于Vdrain的寄生電容和變壓器的磁化電感之間的能量交換產(chǎn)生震蕩。[0094]對(duì)于反激式轉(zhuǎn)換器，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均輸出電流由下公式給出:
[0095]其中:
[0096]N是變壓器的匝數(shù)比，
[0097]1ut是輸出電流，
[0098]Ipk是初級(jí)繞組內(nèi)的峰值電流，
[0099]Tprim是初級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間，也被稱為磁化期間，
[0100]Tsec是次級(jí)沖程的持續(xù)時(shí)間，也被稱為退磁期間，和
[0101]Tring是振鈴周期的持續(xù)時(shí)間(次級(jí)沖程的結(jié)束和下一個(gè)初級(jí)沖程開始之間的期間)。
[0102]在開關(guān)周期的總周期(Tprim+Tsec+Tring與選擇的開關(guān)周期Ts相等)。其中所選擇的開關(guān)頻率7'.ν = ^T
[0103]圖3示出圖1中在不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下的反激式轉(zhuǎn)換器的電源開關(guān)的漏極處的電壓波形的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。次級(jí)沖程參考362所示，振鈴時(shí)間參考364所示。在次級(jí)沖程362的結(jié)束，變壓器的次級(jí)側(cè)的電壓Vout以振幅Vout振鈴，次級(jí)側(cè)電壓也同樣發(fā)生振幅NXVout的振鈴，其中N是兩個(gè)繞組之間的匝數(shù)比。
[0104]如果反激式轉(zhuǎn)換器在臨界導(dǎo)通模式(BCM)工作，電源開關(guān)漏極處的電壓與圖3中所示的相似，但振鈴時(shí)間364會(huì)更短，因?yàn)橄乱粋€(gè)開關(guān)周期在實(shí)際開關(guān)周期一結(jié)束后馬上就開始，優(yōu)選在第一次振鈴 電壓的谷值結(jié)束后，這樣做是為了減少開關(guān)損耗。與此相反，用于DCM的下一個(gè)開關(guān)周期，提供一個(gè)時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔內(nèi)沒有輸出電流傳遞到負(fù)載(不連續(xù)的輸出電流)。
[0105]圖4示出了在次級(jí)側(cè)使用同步整流(SR)的反激式轉(zhuǎn)換器的一部分。SR開關(guān)402提供了圖1中所示的二極管的功能。SR開關(guān)402由SR控制器404操作，用以在電流以一個(gè)方向流過次級(jí)繞組406時(shí)閉合SR開關(guān)，以及在電流以相反方向流過次級(jí)繞組406時(shí)斷開SR開關(guān)。以該方式，SR開關(guān)402在功能上與二極管相同。該SR開關(guān)可以是被精確時(shí)鐘控制的低電阻開關(guān)，這樣的SR開關(guān)402兩端的電壓降與二極管相比要低，所以可以進(jìn)一步提高效率。
[0106]這種反激式轉(zhuǎn)換器的SR開關(guān)402除了可以整流之外，同時(shí)也不會(huì)顯著增加成本或復(fù)雜設(shè)計(jì)。例如，可以提供雙向反激式轉(zhuǎn)換器，其中，SR開關(guān)在次級(jí)沖程結(jié)束后附加的一段時(shí)間間隔被保持開啟狀態(tài)，以便在變壓器中積累能量，用于在下一個(gè)初級(jí)沖程之前為漏極節(jié)點(diǎn)放電。
[0107]在這種方式中，可以在開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓到達(dá)最小值即接近O伏時(shí)開啟開關(guān)，從而為高電源獲取“軟開關(guān)”。通過在次級(jí)沖程結(jié)束后的一小段延長(zhǎng)時(shí)間保持SR開關(guān)狀態(tài)來把能量從負(fù)載傳遞回變壓器，這是可行的。這樣可以進(jìn)一步提高效率和減少電磁干擾(EMI)，從而提供了節(jié)約成本的電源濾波器。
[0108]出于許多不同的原因，在變壓器的繞組之間相互發(fā)送信息是必要的，尤其是在反激式轉(zhuǎn)換器中。本文所公開的實(shí)施例涉及到通信的一般方法，如多個(gè)符號(hào)或位的信息沒有顯著損失的被發(fā)送。多個(gè)符號(hào)在一起，而非個(gè)別的，可以傳輸涉及可檢測(cè)變量的離散的信息。這樣的信息可以表示可檢測(cè)變量或者表示可控制變量應(yīng)采取的值。多個(gè)符號(hào)可以被認(rèn)為是一個(gè)排列或單獨(dú)的符號(hào)的組合。
[0109]在一些實(shí)例中，通信可以不被限制在主轉(zhuǎn)換器關(guān)閉的時(shí)間間隔，因?yàn)樘貏e是在高功率水平，這樣的不活動(dòng)的時(shí)間間隔在其他時(shí)間間隔進(jìn)行轉(zhuǎn)換要求大量的能量，這樣會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不希望的輸出波紋電壓以及由于增加RMS電流帶來的效率損失。不在這種特定的時(shí)間間隔限制通信的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到非常有限的數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0110]本文所公開的實(shí)施例可以使通信的符號(hào)有一個(gè)以上的值，它可以幫助發(fā)送清晰可辨的數(shù)據(jù)字的開始和結(jié)束的串行數(shù)據(jù)。
[0111]圖5示出了反激式轉(zhuǎn)換器500，其中，在次級(jí)沖程結(jié)束時(shí)，SR開關(guān)502可以用于解碼從變壓器的次級(jí)側(cè)傳輸?shù)匠跫?jí)側(cè)的信息。該SR開關(guān)502是次級(jí)側(cè)開關(guān)的一個(gè)例子。
[0112]反激式轉(zhuǎn)換器500包括具有第一繞組506和第二繞組508的變壓器。在這個(gè)例子中，第二繞組是初級(jí)繞組508，第一繞組是次級(jí)繞組506。反激式轉(zhuǎn)換器500的次級(jí)側(cè)包括SR開關(guān)502，而非二極管和SR控制器504，這與圖3描述的是相似的。此外，反激式轉(zhuǎn)換器500包括誤差放大器510，其接收代表輸出電壓Vout的信號(hào)(在這個(gè)例子中，跨輸出端的電阻分壓器)，并將輸出電壓與目標(biāo)值進(jìn)行比較。測(cè)量的輸出電壓是在第一繞組上的可檢測(cè)變量的一個(gè)例子。這樣的誤差放大器510中是眾所周知的，其中通過光電耦合器把誤差信號(hào)傳送回變壓器的初級(jí)側(cè)，如圖1中例子所示的那樣。
[0113]圖5所示的轉(zhuǎn)換器，還包括通信編碼器512。通信編碼器512接收來自誤差放大器510的誤差信號(hào)，并把該誤差信號(hào)編碼入開關(guān)控制信號(hào)，來以加電壓到次級(jí)繞組506代表誤差信號(hào)被傳送到初級(jí)繞組508的方式操作SR開關(guān)502。
[0114]誤差信號(hào)可以是增加或減少輸出電壓的指令，或表示所需的變化程度。在次級(jí)繞組506加電壓可以產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，附加的電壓會(huì)被變壓器初級(jí)側(cè)的繞組的電壓所映射，從而具有跨變壓器的中繼信號(hào)。下面提供了信息如何被編碼的各種例子。
[0115]任選地，所述通信編碼器512還接收來自SR控制器504的信號(hào)。正如下面所描述的，在反激式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)或次級(jí)沖程中，這可以被用來防止通信編碼器把信息從變壓器的次級(jí)側(cè)傳送到初級(jí)側(cè)。
[0116]通信編碼器512可接收關(guān)于反激式轉(zhuǎn)換器的操作的當(dāng)前狀態(tài)的時(shí)鐘信息，例如初級(jí)沖程，次級(jí)沖程，振鈴時(shí)間內(nèi)振鈴波形的正半周，振鈴時(shí)間內(nèi)振鈴波形的負(fù)半周，以及振鈴波形期間的電壓與波形的底部的頂部有多接近。由SR控制器504或邏輯狀態(tài)機(jī)(圖中未示出)提供時(shí)鐘信息，跟蹤例如系統(tǒng)時(shí)鐘。SR控制器504可以使用時(shí)鐘信息來確定次級(jí)沖程的結(jié)束(在此期間，SR控制塊關(guān)閉SR開關(guān)502以提供整流)，或者就振鈴振蕩的頂部之前或之后的某一個(gè)時(shí)刻，確定SR開關(guān)502何時(shí)應(yīng)該開啟。這樣的電路實(shí)現(xiàn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是明確的。
[0117]在這個(gè)例子中，反激式轉(zhuǎn)換器500還包括或門(OR) 514。把SR控制部504的輸出信號(hào)提供為或門514的輸入，這會(huì)導(dǎo)致SR開關(guān)502 (沒有任何附加的控制信號(hào))作為一個(gè)二極管以上述相同的方式進(jìn)行操作。通信編碼器512的輸出也被作為輸入提供到或門514，以便在發(fā)送信息的時(shí)間間隔關(guān)閉SR開關(guān)502?；蜷T514使得SR開關(guān)502發(fā)送信息到初級(jí)的側(cè)操作以及反激轉(zhuǎn)換器500的常規(guī)操作能夠進(jìn)行?？梢岳斫?，在其他實(shí)施例中，或門514的功能可以結(jié)合到所述通信編碼器512，使得只有通信編碼器512需要向SR開關(guān)502提供控制信號(hào)。[0118]誤差放大器510，通信編碼器512，SR控制器504，或門514和次級(jí)繞組506中的一
個(gè)或多個(gè)可被一起考慮作為一個(gè)發(fā)射器，檢測(cè)在第一繞組的可檢測(cè)變量，根據(jù)可檢測(cè)變量產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，并向第一繞組提供變壓器中繼信號(hào)。
[0119]通信解碼器514和反激控制器516被提供至反激式轉(zhuǎn)換器500的初級(jí)側(cè)。在這個(gè)例子中的反激控制器516可以作為初級(jí)調(diào)節(jié)和柵極驅(qū)動(dòng)器控制器516。
[0120]通信解碼器514可以監(jiān)視初級(jí)繞組508兩端的電壓(或其他相關(guān)聯(lián)的信號(hào))，以識(shí)別通過操作SR開關(guān)502從次級(jí)繞組506發(fā)送的任何信息。作為一個(gè)例子，電源開關(guān)漏極節(jié)點(diǎn)上的電壓或初級(jí)側(cè)的輔助繞組兩端的電壓可以被監(jiān)控。通信解碼器514可以使用時(shí)鐘信息，該時(shí)鐘信息與次級(jí)側(cè)的通信編碼器512用于對(duì)信息進(jìn)行編碼的時(shí)鐘信息相似。然而，由于初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電源隔離，該時(shí)鐘信息可能需要在初級(jí)側(cè)獨(dú)立地產(chǎn)生。
[0121]經(jīng)解碼的任何傳送的信息，通信解碼器514向反激控制器516提供控制信號(hào)，以便根據(jù)從次級(jí)側(cè)接收到的信息，來設(shè)置或調(diào)整電源開關(guān)518的操作。一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)可以是反激式轉(zhuǎn)換器500的初級(jí)側(cè)的可控變量。例如，如果傳送的信息顯示輸出電壓過低，則反激控制器516可以以增加輸出電壓的方式來控制電源開關(guān)518。正如本領(lǐng)域中已知的，這可以涉及到調(diào)節(jié)電源開關(guān)的開關(guān)頻率，或調(diào)節(jié)初級(jí)側(cè)的峰值電流。
[0122]初級(jí)繞組508，通信解碼器514，反激控制器516和電源開關(guān)518中的一個(gè)或多個(gè)可以被考慮在一起作為接收器，其接收來自第二繞組的變壓器中繼信號(hào)，并且響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組的可控變量。
[0123]可以理解的是，本文所公開的實(shí)施例可用于不包含次級(jí)側(cè)SR開關(guān)的反激式轉(zhuǎn)換器。例如，圖1中所示的反激式轉(zhuǎn)換器(包括二極管，而不是SR開關(guān))可增加與二極管并聯(lián)的通信開關(guān)用于通信(其可以是一個(gè)小開關(guān))。即，當(dāng)為了通信的目的需要在次級(jí)繞組增加電壓時(shí)，可以通過關(guān)閉通信開關(guān)來把二極管旁路掉。這樣的通信開關(guān)比SR開關(guān)更便宜，更不強(qiáng)勁，因?yàn)橹挥行〉碾娏鲿?huì)通過開關(guān)。另外一點(diǎn)有利的是，這種開關(guān)的驅(qū)動(dòng)損耗要比SR開關(guān)小?？梢岳斫猓瑘D5中所示的或門也可以不一定要求這樣的實(shí)施方式。
[0124]作為另一種選擇，可以使用SR開關(guān)專門用于整流，以及與SR開關(guān)并聯(lián)的單獨(dú)的通信開關(guān)專門用于通信。該SR的開關(guān)和通信開關(guān)都是次級(jí)側(cè)開關(guān)的例子。通信開關(guān)比SR開關(guān)可能有更高的歐姆特性。本文所公開的任何通信開關(guān)都可以被集成到次級(jí)側(cè)控制器集成電路(IC)。
[0125]圖6示出了信息如何在反激式轉(zhuǎn)換器振鈴時(shí)間段內(nèi)被編碼到次級(jí)繞組兩端的電壓中，以便在反激式變壓器繞組之間傳送信息。在這個(gè)例子中的反激式轉(zhuǎn)換器在次級(jí)側(cè)具有SR整流器。
[0126]圖6不出了三個(gè)時(shí)序圖。每個(gè)時(shí)序圖包括信號(hào)602,604,606來代表SR開關(guān)的狀態(tài)(SRGate)，信號(hào)608，610，612代表反激式轉(zhuǎn)換器的輔助繞組的電壓(Vaux)?？梢岳斫獾氖?，輔助繞組上的電壓的形狀與初級(jí)和次級(jí)繞組上的電壓的形狀將是相同的。
[0127]由三個(gè)時(shí)序圖中的SRGate602，604，606所示，在次級(jí)沖程的的結(jié)束的結(jié)束關(guān)閉SR開關(guān)，以便整流輸出信號(hào)。其結(jié)果是，Vaux608，610，612 (并因此次級(jí)繞組兩端的輸出電壓)開始振鈴，參照?qǐng)D上2和圖3。圖5只顯示了振鈴波形的很小一部分，其中，振鈴波形從初始值開始，下降到振蕩的底部的附近。
[0128]圖6的頂部的時(shí)序圖顯示了當(dāng)沒有第二 SR脈沖產(chǎn)生的情況的一個(gè)例子。S卩，反激式轉(zhuǎn)換器正常工作，及SR開關(guān)僅用于整流。在這種情況下，電壓振鈴將與圖3中所示的相同。
[0129]中間的時(shí)序圖顯示了在電壓振鈴開始后不久，暫時(shí)關(guān)閉SR開關(guān)來提供SR脈沖614的情況。開關(guān)在電壓振鈴期間，當(dāng)SR閉合時(shí)，電壓Vout連接在次級(jí)繞組兩端，從而產(chǎn)生Vaux610中的電壓階躍Delta V1616。振鈴開始(次級(jí)沖程的結(jié)束)和SR脈沖614開始之間的時(shí)間被稱為SR脈沖延遲時(shí)間。
[0130]電壓階躍DeltaV1616在變壓器初級(jí)側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，例如，通過監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Vdrain或輔助繞組兩端的電壓，如在圖6中示出。
[0131]Delta V1616明顯小于輸出電壓，由于硬開關(guān)(開關(guān)損耗)導(dǎo)致的能量損耗與Delta V2成正比。本發(fā)明的實(shí)施例允許從次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)發(fā)送任何種類的信息。如代表所需輸出電壓和實(shí)際輸出電壓(檢測(cè)變量)之間的差值的誤差信號(hào)。即根據(jù)可檢測(cè)變量可以設(shè)置變壓器中繼信號(hào)(誤差信號(hào))。該誤差信號(hào)可以在初級(jí)側(cè)被處理，來為轉(zhuǎn)換器設(shè)置可控變量，可以根據(jù)可檢測(cè)變量來設(shè)置功率水平。以這種方式，可控變量可以被設(shè)置為每個(gè)周期的轉(zhuǎn)換能量(=0.5 X Ipeak2 X Ltrafo)和電流峰值的任意組合，來為所需的輸出電壓提供改進(jìn)的電源轉(zhuǎn)換效率。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可改進(jìn)性能的靈活性。這樣的靈活性對(duì)于提高效率和在正常操作期間在20千赫的可聽限度上操作來說是非常有用的。當(dāng)使用脈沖模式時(shí)，為了提供所希望的效率和在要求的范圍內(nèi)發(fā)生脈沖重復(fù)時(shí)間，改變每周期的能量，也可能是必要的。
[0132]底部的時(shí)序圖顯示了在電壓振鈴開始不久之后，但遲于中間的時(shí)序圖的SR脈沖614，提供SR脈沖618的情況。即底部的時(shí)序圖的SR脈沖延遲時(shí)間比中間的時(shí)序圖更長(zhǎng)。因此，當(dāng)SR618發(fā)生時(shí)，較大部分的電壓振鈴已經(jīng)發(fā)生時(shí)，從而導(dǎo)致Vaux612的電壓階躍的大小不同。在底部的時(shí)序圖中，產(chǎn)生了電壓階躍Delta V2620。
[0133]可以理解的是，該SR脈沖延遲時(shí)間與電壓階躍DeltaV616，620的振幅有關(guān)。因此，可以使用SR脈沖延遲時(shí)間或電壓階躍DeltaV的振幅來定義脈沖的屬性，如相對(duì)于振鈴振蕩的相位的開始時(shí)間。將信息編碼入變壓器兩端的電壓，以這種方式可以使具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的離散電平的符號(hào)得以使用。盡管存在或不存在第二 SR脈沖，二進(jìn)制都可以被編碼。兩個(gè)以上的離散電平可通過調(diào)整電壓階躍DeltaV或SR脈沖延遲時(shí)間的長(zhǎng)度來進(jìn)行編碼。
[0134]在其他實(shí)施例中，該SR開關(guān)閉合的時(shí)間長(zhǎng)度可用于提供脈沖，該脈沖代表跨變壓器傳達(dá)的信息。
[0135]上述的編碼信息的選擇可以結(jié)合來把數(shù)字信息流編碼入反激式轉(zhuǎn)換器的連續(xù)開關(guān)周期。
[0136]圖7示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的一個(gè)例子，使起始位702和信息位之間有差異。在這個(gè)例子中，起始位702被預(yù)先確定的振幅的階躍電壓DeltaVl所編碼。停止位可以以相同或不同的方式編碼。值為I的信息位706通過預(yù)定振幅的階躍電壓deltaV2進(jìn)行編碼，這與deltaVl不同。在這個(gè)實(shí)施例中，deltaVl大于deltaV2。值為O的信息位704通過不對(duì)階躍電壓編碼來進(jìn)行編碼。如果在起始位702與停止位之間的振鈴振蕩沒有識(shí)別到階躍電壓，那么它可能被解釋為值為O的信息位704。起始位702，停止位，數(shù)據(jù)位0704和數(shù)據(jù)位1706都只是符號(hào)的例子。[0137]圖7是一個(gè)例子，其中起始位702與不同的DeltaV的信息位相區(qū)別，值為I的信息位706和值為O的信息位704可以通過第二 SR脈沖的存在與否來區(qū)別。
[0138]圖8示出了把信息編碼到反激式變壓器的繞組兩端電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，取代用于每個(gè)開關(guān)周期或振鈴振蕩的一個(gè)脈沖，在一個(gè)振鈴周期中的一個(gè)接一個(gè)的多個(gè)脈沖都可以被使用。多個(gè)脈沖的識(shí)別，或兩個(gè)脈沖之間的距離/時(shí)間，或所得的階躍電壓DeltaV，可以定義每個(gè)位或符號(hào)的值。圖8示出了在次級(jí)沖程結(jié)束不久的兩個(gè)快速連續(xù)的脈沖。振鈴波形開始的兩個(gè)凹口 802，804是可見的。
[0139]正如圖8中所示，由于輸出電壓被更長(zhǎng)的時(shí)間地耦接到次級(jí)繞組，使用多個(gè)脈沖來向變壓器提供更多的能量。由于每個(gè)振鈴振蕩的可用的時(shí)間有限，脈沖的數(shù)量可以直接應(yīng)用在彼此之后也可能是有限的。
[0140]圖7或圖8中，階躍電壓的應(yīng)用可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用脈沖之后電壓振鈴的振幅變得更大。
[0141]圖9示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，多個(gè)脈沖被應(yīng)用到反激式轉(zhuǎn)換器的一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的振鈴振蕩。
[0142]在圖9中，值為I或O的信息位是由第二 SR脈沖的存在或不存在來定義的。I表示的第二 SR脈沖902存在，O表示第二 SR脈沖904不存在。此外，可以理解的是，可以通過使用不同的電壓階躍DeltaV值來定義啟動(dòng)和停止脈沖，從而定義更多的層級(jí)。
[0143]在一些實(shí)例中，可以在接近最大或最小振鈴振湯處應(yīng)用脈沖，以減少開關(guān)損耗。
[0144]本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)通信的良好的比特率，即使反激式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率低，這可能發(fā)生在低負(fù)載的情況下。
[0145]圖10示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，振鈴振蕩中預(yù)定的點(diǎn)相關(guān)的SR脈沖的時(shí)鐘用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。這樣的預(yù)定的點(diǎn)，可以是預(yù)定的相角，振蕩中的預(yù)定的時(shí)間，或振蕩中的預(yù)定的振幅。在圖10的例子中，SR脈沖相對(duì)于振鈴振蕩中的峰值是定時(shí)的。在振鈴的頂部剛出現(xiàn)之前或之后應(yīng)用SR脈沖可以以一種在初級(jí)側(cè)編碼的方式編碼I或O。如圖10中所示，在振鈴振蕩的峰值后不久用脈沖編碼1，參照1002所示。如圖10中所示，在振鈴振蕩的峰值之前用脈沖編碼0，參照1004。此外，第三個(gè)值可以對(duì)振鈴振蕩有貢獻(xiàn)。在這個(gè)例子中，起始位或停止位在振鈴振蕩的峰值附近沒有脈沖的情況下被編碼，參照1006所示。
[0146]圖1la示出了把信息編碼到電壓波形的振鈴時(shí)間部分的另一個(gè)例子。在此示例中，可以在振鈴時(shí)間內(nèi)的任意時(shí)刻開始進(jìn)行信息通信，任選的通信可以跨越一個(gè)以上的反激式開關(guān)周期。通信的開始不必限于次級(jí)沖程的結(jié)束。
[0147]圖1la的實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)快速的響應(yīng)，例如，當(dāng)新功率電平的設(shè)置需要被傳達(dá)給初級(jí)側(cè)的情況。在圖11中，圖10的使用自然振鈴傳送信息的裝置與使用次級(jí)沖程結(jié)束傳送信息結(jié)合在一起。
[0148]在本實(shí)施例中，該序列以第一 SR脈沖開始，以起始位1102表示，它出現(xiàn)在峰值部分穿過第一反激式開關(guān)周期的振鈴時(shí)間之前。在其它實(shí)例中，振鈴中的SR脈沖的識(shí)別，不考慮它的相對(duì)時(shí)間或振幅，被解釋為起始位。以下6個(gè)峰值是用來編碼振鈴時(shí)間I和O的。在這個(gè)例子中，在SR脈沖接近峰值或SR脈沖緊接在次級(jí)沖程結(jié)束后的情況下，I數(shù)據(jù)位1104被編碼。在沒有SR脈沖接近振鈴振蕩的峰值的情況下或緊接在次級(jí)沖程之后，O位1106被編碼。在SR脈沖1108顯著在振鈴振蕩峰值之前的情況下，停止位被編碼。代替的，或除此之外，在兩個(gè)SR脈沖一起接近次級(jí)沖程結(jié)束之后的情況下，停止位可以被編碼(未示出)。
[0149]以這種方式，在振鈴時(shí)間內(nèi)的任意時(shí)刻開始數(shù)據(jù)字的通信是有可能的。根據(jù)由初級(jí)側(cè)開關(guān)序列決定的哪些選擇是可用的，來發(fā)送個(gè)別的位。
[0150]如果初級(jí)/電源開關(guān)使用谷值開關(guān)(即當(dāng)開關(guān)兩端的電壓是最小/谷值時(shí)進(jìn)行開關(guān)操作)，以開始下一個(gè)周期，SR開關(guān)只在振鈴的頂部周圍開啟來進(jìn)行通信，保證兩個(gè)開關(guān)不會(huì)在同一時(shí)刻開啟是有利的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致初級(jí)開關(guān)和SR開關(guān)內(nèi)的電流都迅速上升，由于電壓器的漏電感是在兩個(gè)電壓源之間的:初級(jí)電源電源和-NXVout。如果兩個(gè)開關(guān)中的一個(gè)不十分迅速的被關(guān)閉，就可能導(dǎo)致開關(guān)的毀壞。
[0151]圖1lb示出了如何在反激式轉(zhuǎn)換器器的振鈴時(shí)間，把信息編碼入次級(jí)繞組兩端的電壓，以便在反激式轉(zhuǎn)換器的繞組之間進(jìn)行通信。在此示例中，例如，更多的高歐姆(10歐姆)通信開關(guān)可以用于次級(jí)側(cè)。由于高歐姆開關(guān)，不太可能導(dǎo)致圖8到11所示的陡峭的DeltaV。然而，如圖1lb所示的，從默認(rèn)的振鈴形狀可能會(huì)發(fā)生可檢測(cè)的偏差，這可以在變壓器的另一側(cè)被檢測(cè)到。本文所公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以檢測(cè)到預(yù)期的振鈴的特征的所有變化，包括振鈴的形狀。
[0152]可以理解的是，任何引用如“接近”，“之前”，“之前不久”，“之后”，或“之后不久”
等，可以指的是小于或大于一個(gè)閾值或兩個(gè)閾值之間的所討論的參數(shù)，這取決于上下文。
[0153]當(dāng)初級(jí)側(cè)設(shè)置的反激式開關(guān)頻率非常低的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)特殊情況，例如，在低負(fù)載的時(shí)候，振鈴的振幅可以在下一個(gè)初級(jí)沖程開始之前完全衰減。在這種情況下，如果編碼和解碼不需要與振鈴?fù)?，那么通過閉合SR開關(guān)開始通信序列仍然是可能的。在一個(gè)示例中，如果振鈴的振幅低于一定的閾值，這樣就可以使用編碼與解碼的裝置。這樣的編碼和解碼與任何與振鈴時(shí)間和/或反激式開關(guān)周期相關(guān)聯(lián)的時(shí)鐘信息是相互獨(dú)立的。因此，有利的，本文所公開的實(shí)施例中可以通過變壓器繞組進(jìn)行通信，即使不存在振鈴或只有小振幅的振鈴。
[0154]實(shí)施方式揭露了可以使得通信序列與初級(jí)側(cè)下一開關(guān)周期同時(shí)開始。SR開關(guān)可以由很短的脈沖驅(qū)動(dòng)，并且其柵極電壓只略高于SR開關(guān)的閾值電壓，在這種情況下，由于低柵極電壓，SR開關(guān)傳遞的電流是十分有限的，所以這種情況是無害的。因此，在一定時(shí)間內(nèi)是允許操作SR開關(guān)的，這樣并不存在損壞開關(guān)的危險(xiǎn)，而短的柵極脈沖的使用進(jìn)一步限制了非預(yù)期時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間。這種情況下，通信的開始以及初級(jí)側(cè)開關(guān)的開啟可以被次級(jí)側(cè)檢測(cè)，因?yàn)樵谶@些事件一發(fā)生后,SR開關(guān)兩側(cè)的電壓將是Vout+Vin/N，其中Vin/N是次級(jí)側(cè)開關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)次級(jí)側(cè)繞組兩側(cè)產(chǎn)生的電壓。
[0155]由于次級(jí)繞組連接到Vout，在SR開關(guān)在斷開狀態(tài)時(shí)，其漏極出電壓將是Vout+VIN/N?？梢栽诘谝贿m用時(shí)間重新發(fā)送第一位，該第一適用時(shí)間是在次級(jí)沖程結(jié)束時(shí)，此時(shí)次級(jí)側(cè)在初級(jí)開關(guān)開啟狀態(tài)開啟時(shí)試圖通信，但是通信失敗了，但是在最早的時(shí)候重新發(fā)送最后的命令仍然是可能的。這是下一個(gè)次級(jí)沖程的結(jié)束。
[0156]可以理解的是，上述的編碼的例子并非詳盡無遺。此外，本文所公開的編碼實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)可以結(jié)合來進(jìn)行跨變壓器的信息發(fā)送。
[0157]正如上面所討論的，本文所公開的實(shí)施例可以使用SR開關(guān)或小的額外開關(guān)，在開關(guān)處于開啟狀態(tài)或至少低歐姆的情況下來發(fā)送信息。其它實(shí)施例中，可以驅(qū)動(dòng)不同的開關(guān)，例如，通過提供電流源的方式。這樣的例子將參照?qǐng)D12進(jìn)行討論。
[0158]圖12示出了使用電流源1220把信息從變壓器的次級(jí)側(cè)發(fā)送到初級(jí)側(cè)的反激式轉(zhuǎn)換器1200。圖12的反激式轉(zhuǎn)換器1200是類似于圖5的反激式轉(zhuǎn)換器。在圖12和圖5都出現(xiàn)的常見組件不一定會(huì)在此再次詳細(xì)描述。
[0159]在圖12中，SR控制部1204作為整流器用于操作SR開關(guān)1202。SR控制器1204向通信編碼器1212提供了信號(hào)，例如，以防止在初級(jí)和/或次級(jí)沖程期間發(fā)送信息。
[0160]在這個(gè)例子中，電流源1220與SR交換機(jī)1202并聯(lián)。通信編碼器1212根據(jù)次級(jí)側(cè)的可檢測(cè)變量，向電流源1220提供控制信號(hào)。電流源1220根據(jù)該控制信號(hào)通過次級(jí)繞組1206提供額外的電流脈沖，從而如例子中提到的類似的方式那樣，使次級(jí)繞組1206兩端的額外電壓下降。以這種方式，信息可以傳送到反激式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)。
[0161]電流源1220接收的能量等于VXIXDeltaT，其中V是電流源兩端的電壓，DeltaT是脈沖的持續(xù)時(shí)間的。該次級(jí)繞組接收的能量等于VlXIXDeltaT，其中Vl是在次級(jí)繞組兩端的電壓。輸出電壓Vout發(fā)送的能量等于Vout X I XDeltaT,其中Vout=V+Vl。Vout可以向變壓器繞組和電流源發(fā)送能量或從變壓器繞組和電流源吸取能量。能量轉(zhuǎn)移符號(hào)依賴于元件兩端的電壓和DeltaT間隔期間的電流方向。
[0162]關(guān)于能量，W，由電流源1220提供的基本公式是:
[0163]W=IXVlXDeltaT
[0164]其中:
[0165]I是電流值；
[0166]DeltaT是脈沖的持續(xù)時(shí)間(通信編碼器1212使電流源1220向次級(jí)繞組1206提供電流的時(shí)間長(zhǎng)度)；
[0167]Vl是額外電流脈沖期間，次級(jí)繞組1206兩端電壓的瞬時(shí)值。
[0168]由于Vl在正值和負(fù)值之間變化，能量可以根據(jù)Vl的符號(hào)被發(fā)送到繞組或從繞組去除。
[0169]當(dāng)電流源1220被開啟一小段時(shí)間間隔，在次級(jí)漏極的振鈴期間的谷值(最小/底部)附近，電流源可以向初級(jí)側(cè)的電源開關(guān)的漏極處的諧振電壓添加一定的能量。
[0170]這在圖13中的圖形中顯示了。
[0171]可選地，在次級(jí)漏極處的振鈴的峰值(最大/最高)附近的一小段時(shí)間，電流源1220被開啟，在此期間，電流源1220可以從初級(jí)側(cè)的電源開關(guān)的漏極處的諧振電壓移除特
定的能量。
[0172]這也顯示在圖13中。
[0173]在一些實(shí)例中，逆變器和去耦電容可以用來代替或部分代替電流源1220。
[0174]圖13顯示了圖12中的反激式轉(zhuǎn)換器的操作的各種細(xì)節(jié)圖。每個(gè)圖的水平軸都表示時(shí)間。仿真在磁化電感為650uH，寄生電容為150PF(這會(huì)導(dǎo)致振鈴)，以及Rseries為50ohm的情況下，得到的實(shí)際的阻尼振鈴。
[0175]最上方的圖1320示出了負(fù)載(輸出5V)中的電流(I (Vl)) 1302和在負(fù)載中的初級(jí)電流(I(V2)) 1304。
[0176]初級(jí)電流的值根據(jù)變壓器匝數(shù)比(在本示例中為20)進(jìn)行縮放，使兩個(gè)波形1302和1304具有相同的振幅。
[0177]第二幅圖1322顯示了輸出電壓(V(Vout)) 1308和次級(jí)開關(guān)漏極處的電壓(V (DSEC)) 1306。
[0178]第三幅圖1324示出了初級(jí)開關(guān)漏極處的電壓(V(dprim))1310?？梢钥闯?，(V(dprim)) 1310的形狀與V(dsec) 1306的形狀是正好倒轉(zhuǎn)的。
[0179]第四幅圖1326顯示了次級(jí)漏極和地之間的電流源提供的兩個(gè)額外的電流脈沖Il和13。
[0180]在V (dsec) 1306達(dá)到峰值(發(fā)生在V (dprim) 1310的谷值)的瞬時(shí),提供第一電流脈沖111312?？梢钥闯?，V(dsec) 1306和V(dprim)1310中的振鈴的振幅在附加電流脈沖1312之后減小。
[0181]在V (dsec) 1306的谷值(發(fā)生在V (dprim) 1310的峰值)的瞬時(shí)，提供第二電流脈沖121314。可以看出，V (dsec) 1306和V (dprim) 1310中的振鈴的振幅在附加電流脈沖1314之后增大。
[0182]在一些實(shí)例中，在振鈴的頂部或底部向次級(jí)繞組提供能量脈沖式是有利的，因?yàn)檫@可以減少開關(guān)損耗。然而在其他例子中，較大的開關(guān)損耗是可以接受的，這可以在初級(jí)側(cè)更容易檢測(cè)到脈沖。根據(jù)特定的應(yīng)用程序的要求，振鈴振蕩中特定的瞬間被用于跨變壓器的信息傳送。
[0183]雖然上述公開的實(shí)施例主要涉及從反激式轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)發(fā)送信息，實(shí)施例同樣地也可以適用于從初級(jí)側(cè)向次級(jí)側(cè)發(fā)送信息。這是可行的，因?yàn)榉醇な睫D(zhuǎn)換器的帶SR開關(guān)的次級(jí)側(cè)和帶主/電源開關(guān)的初級(jí)側(cè)之間是有對(duì)稱性的。
[0184]一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)型電源如反激式轉(zhuǎn)換器中，從初級(jí)側(cè)向次級(jí)側(cè)發(fā)送信息，包含了代表變壓器的磁化電感和電源開關(guān)漏極節(jié)點(diǎn)的電容之間振鈴或諧振的波形的振幅變化的傳送的信息。上面描述了一個(gè)跟圖12類似的例子。
[0185]這樣一個(gè)實(shí)施例可以應(yīng)用到例如雙向反激式轉(zhuǎn)換器。在具有雙向動(dòng)作的反激式轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)整流器(SR)可以用于在次級(jí)側(cè)提供整流，如上所討論的。這種SR包括SR開關(guān)和SR控制器來檢測(cè)和次級(jí)沖程時(shí)間間隔。在次級(jí)沖程時(shí)，此時(shí)電流流過負(fù)載，SR控制器使SR開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
[0186]可以在額外的時(shí)間間隔，次級(jí)沖程結(jié)束時(shí)間外的時(shí)間，使SR開關(guān)保持開通狀態(tài)，以在臨界導(dǎo)通模式(BCM)提供雙向動(dòng)作。在這額外的時(shí)間間隔中，變壓器的次級(jí)側(cè)中的電流反向，并將能量從負(fù)載中傳輸回變壓器的次級(jí)繞組。這額外的時(shí)間間隔之后，關(guān)閉SR開關(guān)。存儲(chǔ)在變壓器中的額外能量使初級(jí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)放電并允許進(jìn)行軟開關(guān)(當(dāng)開關(guān)兩端的電壓低或?yàn)榱銜r(shí)進(jìn)行開關(guān))。這種軟開關(guān)可以減少或消除開關(guān)損耗，并可以顯著地降低EMI。EMI的降低可以使得只需要使用較小的EMI濾波器，其潛在的能量損失也較小。反過來，即可以提聞轉(zhuǎn)換器的效率。
[0187]除了 BCM，雙向反激式轉(zhuǎn)換器也可以在不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下工作，為了保持開關(guān)頻率低于所需的最大和，以及得到根均方(RMS)損耗與開關(guān)算好之間的更好的折衷，對(duì)于一些應(yīng)用來說從而得到更好的效率。在DCM下，等待時(shí)間間隔包括在次級(jí)沖程結(jié)束值后，下一次初級(jí)沖程開始之前。雙向反激式轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)也可以適用于DCM模式下的操作。
[0188]對(duì)于初級(jí)側(cè)控制器來說需要與次級(jí)側(cè)進(jìn)行通信。對(duì)于雙向反激式轉(zhuǎn)換器，例如，在次級(jí)側(cè)通過閉合SR開關(guān)開始雙向反激式?jīng)_程，這是在初級(jí)側(cè)通過閉合電源開關(guān)開始初級(jí)沖程之前進(jìn)行的。本文所公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可實(shí)現(xiàn)從初級(jí)側(cè)到次級(jí)側(cè)的信息通信等，以致SR開關(guān)可以在初級(jí)側(cè)由控制器來操作(及與何時(shí)操作電源開關(guān)來啟動(dòng)次級(jí)沖程相關(guān)的信息)。
[0189]有利的是，這些信息可以通過變壓器繞組被傳送，同時(shí)保持電源隔離，從而避免使用例如光電稱合器或脈沖變壓器(pulsetrafo)。使用光稱或脈沖變壓器(pulsetrafo)發(fā)送此信息，在功率消耗、成本以及元件數(shù)量方便又負(fù)面的影響。本文所公開的一個(gè)或多個(gè)的實(shí)施例中可以把這信息從初級(jí)側(cè)傳送到次級(jí)側(cè)。
[0190]從圖1到3可以理解，振鈴所需的能量與由Cpar和Lm形成的并聯(lián)諧振電路的次級(jí)沖程的結(jié)束處的電壓NXVout有關(guān)。Cpar是在初級(jí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的總電容，Lm是變壓器的磁化電感。振鈴?fù)瑫r(shí)存在在電壓域和電流域中，但是在電壓域中，振鈴的振幅是有限的(夾在)，其最大值等于NXVout時(shí)，而在電流域中，振鈴振幅不是固定的(雖然它可能會(huì)由于電壓鉗位動(dòng)作而失真)。
[0191]圖14示出了說明反激式轉(zhuǎn)換器的操作的兩附圖，顯示了電壓域和電流域中的振鈴。頂部的圖包括三種波形:
[0192]第一個(gè)波形1402示出了反激式轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)的電源開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0193]第二個(gè)波形1404示出了變壓器的輔助繞組兩端的電壓。
[0194]第三個(gè)波形1406示出了 SR開關(guān)的漏極處的電壓導(dǎo)數(shù)。在振鈴期間，該導(dǎo)數(shù)與漏極節(jié)點(diǎn)處的寄生電容內(nèi)的電流是成比例的(I=CparXdVdrain/dt)。因此,該導(dǎo)數(shù)代表電流域的振鈴。
[0195]第二波形1404和第三波形1406是更詳細(xì)地示出了圖14中的底部的圖，也彼此重疊，以便它們可以更容易地進(jìn)行比較。
[0196]一般情況下，振鈴的振幅呈指數(shù)的形狀降低，因?yàn)橥ㄟ^電阻元件的損耗使能量耗散。因此，可以檢測(cè)由于正常阻尼導(dǎo)致的預(yù)期范圍之外的任何能量的變化，并使用當(dāng)前檢測(cè)到的變化來確定時(shí)刻。也就是說，振鈴振幅的增大或減小(與預(yù)期值比較，考慮到振鈴阻尼)可以作為跨電壓器傳送的信息來識(shí)別。
[0197]本文所公開的反激式轉(zhuǎn)換器可以通過增加或減小能量到達(dá)或來自反激式變壓器的初級(jí)繞組的能量來發(fā)送信息的位，從而改變可以在次級(jí)繞組檢測(cè)到的振鈴的屬性。振鈴的屬性可能是振幅?；蛘撸ㄟ^增加或減少能量來進(jìn)行通信的時(shí)刻。
[0198]圖15示出了反激式轉(zhuǎn)換器1500，其中的信息代表從初級(jí)繞組1508向次級(jí)繞組1506傳送信息的時(shí)刻。
[0199]電源開關(guān)1502與初級(jí)繞組1508串聯(lián)連接。電源開關(guān)1502由初級(jí)側(cè)/反激控制器1504所控制。
[0200]二極管1510與次級(jí)繞組1506串聯(lián)連接。該二極管1510使得次級(jí)繞組可以在次級(jí)沖程期間被連接到Vout。次級(jí)側(cè)開關(guān)被設(shè)置為與二極管1510并聯(lián)。次級(jí)側(cè)開關(guān)1512由次級(jí)側(cè)控制器1508所控制。
[0201]在初級(jí)沖程期間，反激控制器1504根據(jù)閉合電源開關(guān)的正常操作來控制電源開關(guān)。此外，在次級(jí)沖程結(jié)束以及下一初級(jí)沖程開始的期間，反激控制器1504控制電源開關(guān)1502關(guān)閉，以便通過變壓器將信息從初級(jí)側(cè)傳送到到次級(jí)側(cè)。傳達(dá)的信息可以是時(shí)刻信息，在該時(shí)刻，次級(jí)側(cè)的次級(jí)側(cè)開關(guān)1512應(yīng)閉合以啟動(dòng)雙向反激式?jīng)_程。傳達(dá)的信息由次級(jí)側(cè)控制器1508控制，其通過檢測(cè)變壓器次級(jí)側(cè)的次級(jí)繞組1506或輔助繞組兩端的電壓或電壓導(dǎo)數(shù)來進(jìn)行控制。
[0202]圖16示出了反激式轉(zhuǎn)換器1600的另一個(gè)例子。上文描述過的圖16的功能此處
不一定再描述。
[0203]圖16中的反激式轉(zhuǎn)換器1600包括與電源開關(guān)1606并聯(lián)的小型晶體管1602，它可以作為一個(gè)恒定電流源1602被驅(qū)動(dòng)來向在初級(jí)繞組1604提供電流，如幾毫安的電流。該小型晶體管將被稱為通信電流源1602。初級(jí)側(cè)控制器1608操作通信電流源1602，以便在操作的振鈴時(shí)間內(nèi)把能量傳輸?shù)阶儔浩鳎c上面參照?qǐng)D13所描述的方式類似。
[0204]在這個(gè)例子中，可選的谷值檢測(cè)器1610也在初級(jí)側(cè)被提供。
[0205]谷值檢測(cè)器1610標(biāo)識(shí)初級(jí)繞組1604兩端的電壓在振鈴期間的谷值，并向初級(jí)側(cè)控制器1608就此提供信號(hào)。以這種方式，初級(jí)側(cè)控制器可以控制通信電流源1602在振鈴的谷值處產(chǎn)生電流脈沖，以注入傳送電流的適當(dāng)極性。次級(jí)繞組1612兩端的振鈴電流通過差分器1614進(jìn)行檢測(cè)，其中，向檢測(cè)器1616提供輸出信號(hào)，用于檢測(cè)振幅變化。當(dāng)次級(jí)側(cè)控制器1618檢測(cè)到代表傳送后信息的振鈴振幅的變化時(shí)，檢測(cè)器1616向次級(jí)側(cè)控制器1618提供輸出信號(hào)。傳送后信息是表示SR開關(guān)1620的操作請(qǐng)求和雙向反激式?jīng)_程的開始。任選地，次級(jí)側(cè)控制器1618可以被配置為在次級(jí)側(cè)開關(guān)1620的漏極的電壓的下一個(gè)谷值處關(guān)閉次級(jí)側(cè)開關(guān)1620,以減少開關(guān)損耗。也就是說，開關(guān)損耗減少與電源開關(guān)1606的關(guān)閉有關(guān)。
[0206]在本實(shí)施例中，只有一小部分的能量被存儲(chǔ)在振鈴共振中，由與繞組兩端電壓有關(guān)的的電源開關(guān)1606漏極處的電壓(Vdrain)所確定。在一個(gè)示例中，Vdrain是220V，而繞組兩端的電壓為100V。這意味著，只有31%的能量是用來增加振鈴的能量，而其余的能量則消散。可能需要檢測(cè)振幅中最小階躍變化，與能量轉(zhuǎn)換相比，能量損失應(yīng)是小的，以保持足夠的效率?？梢岳斫獾氖?，盡可能高效率地傳遞來自電流脈沖的能量是期望的。
[0207]在另一個(gè)例子中，電流源1602可以配置用來提供帶有載波頻率的AC分量。初級(jí)側(cè)控制器1608在此示例中被配置為在振鈴期間給載波頻率增加額外的信號(hào)。通過在變壓器隔離的另一側(cè)檢測(cè)次級(jí)繞組1612兩端的電壓，可以檢測(cè)載波。在這個(gè)例子中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)送和接收可以使用現(xiàn)有技術(shù)的方法，例如，振幅或頻率調(diào)制。載波頻率可以選擇為高于振鈴頻率，通信可能不僅僅是在振鈴期間，也有可能是在初級(jí)或次級(jí)沖程期間。在初級(jí)和次級(jí)沖程期間，變壓器中的寄生電感可能潛在地提供阻抗，以防止開關(guān)1606，1620之一是處于開啟情況下的載波信號(hào)傳輸?shù)娜笔А?br> [0208]通過電容可以AC耦接電流源1602，以盡可能地減少與轉(zhuǎn)化信號(hào)的交互。
[0209]在這種例子中，電流源1602被配置為提供帶有載波頻率的交流電，初級(jí)側(cè)控制器1608被配置為根據(jù)傳送到第二繞組1614的信息來調(diào)節(jié)載波頻率，以提供變壓器中繼信號(hào)。次級(jí)側(cè)控制器1618對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以取得變壓器的中繼信號(hào)。除了這些步驟，在這個(gè)例子中的SMPS的操作與圖16中描述的是類似的。
[0210]可以理解的是，這樣電流源也可以設(shè)置在SMPS中，該SMPS用次級(jí)側(cè)檢測(cè)信息，并從次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)傳送信息。
[0211]圖17示出了類似于圖16的反激式轉(zhuǎn)換器1700。圖16和圖17中常見的特征不一定會(huì)再次被描述。
[0212]在圖17中的反激式變壓器在初級(jí)側(cè)具有輔助繞組1722。從下面的描述中，可以理解的，輔助繞組1722用于把信息從初級(jí)側(cè)傳送到次級(jí)側(cè)。
[0213]通信電流源1724耦接至輔助繞組1722，并通過初級(jí)側(cè)控制器控制。當(dāng)初級(jí)側(cè)控制器要跨變壓器傳送信息時(shí)，會(huì)引起電流源1724增加輔助繞組的電流，該方式與圖16中電流源在初級(jí)繞組增加電流的方式相似。可以理解的是，以與初級(jí)繞組的電流被耦接至次級(jí)繞組相似的方式的方式，輔助繞組1722的電流被耦接至次級(jí)繞組。
[0214]在一些實(shí)例中，輔助繞組1722的使用可以是有利的，因?yàn)檩o助繞組需要添加的能量比初級(jí)繞組更少(參加圖16)，這是由于跨輔助繞組不存在直流分量。與此相反，Vbus用提供跨初級(jí)繞組的直流分量。因此，在某些應(yīng)用中，圖17中的反激式轉(zhuǎn)換器提供的通信導(dǎo)致與未進(jìn)行通信的情況相比，只有少量的效率降低。
[0215]本文所披露的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中涉及到的帶有電源隔離的反激式轉(zhuǎn)換器，或任何其它帶電源隔離的轉(zhuǎn)換器，其中，自由振鈴振蕩是有時(shí)間間隔的。在自由振鈴振蕩期間在次級(jí)進(jìn)行的開關(guān)動(dòng)作，可以通過電源隔離的另一側(cè)檢測(cè)。
[0216]本文所公開的實(shí)施例涉及開關(guān)型轉(zhuǎn)換器，包括跨電源隔離的信息的轉(zhuǎn)移。開關(guān)可以在某個(gè)最佳時(shí)刻附近被閉合一小段時(shí)間(次級(jí)沖程結(jié)束后很短的時(shí)間，電壓振鈴剛到頂部之前或之后)，涉及到轉(zhuǎn)換器的特定時(shí)間間隔(次級(jí)沖程結(jié)束，振鈴頂部)，以檢測(cè)電源隔離的另一側(cè)的的效果。該效果可以通過檢測(cè)電壓差異的幅度來檢測(cè)，并基于電壓差異的幅度和涉及最佳時(shí)刻的時(shí)間關(guān)系來定義信息的位的狀態(tài)。
[0217]該開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器，可以是反激式轉(zhuǎn)換器，其可以包括次級(jí)整流二極管和用于通信的單獨(dú)的開關(guān)或用整流和通信的于SR開關(guān)。
[0218]可以在次級(jí)沖程剛結(jié)束之后對(duì)信息進(jìn)行編碼:SR脈沖是“是”或“否”，如果是“是”，那么與次級(jí)沖程的結(jié)束處的距離等于deltaV。
[0219]N開關(guān)周期可能被使用，根據(jù)所有的可能性，每個(gè)周期都包括次級(jí)沖程的結(jié)束+編碼位?？梢跃幋aN位，位可以有2個(gè)以上的值，具體取決于使用的可能性。
[0220]在次級(jí)沖程剛剛結(jié)束后可以對(duì)信息進(jìn)行編碼:脈沖之間的不止一個(gè)SR脈沖的距離，deltaV,用于編碼。
[0221]每個(gè)開關(guān)周期編碼大于I位，在次級(jí)沖程結(jié)束后使用振鈴，包括選擇每個(gè)周期使用多個(gè)SR脈沖和在關(guān)于頂部的某個(gè)時(shí)間使用脈沖。
[0222]可提供額外的手段，由于初級(jí)開關(guān)被開啟的過于接近，檢測(cè)位為無效，配置系統(tǒng)重新發(fā)送丟失的位。
[0223]可以在任何時(shí)間開始通信，可以在特定時(shí)刻通信(次級(jí)沖程的結(jié)束或振鈴振蕩的頂部)，來編碼電源隔離一側(cè)的位，到所需的信息被發(fā)送后，編碼電源隔離的另一側(cè)的位。
[0224]也可以提供開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器，包括電源隔離，和跨過電源隔離的信息的傳輸。圍繞目標(biāo)的最佳的時(shí)刻很短的實(shí)例(周圍的頂或谷值的一個(gè)免費(fèi)的電壓振鈴)，電流脈沖可以被施加到變壓器有關(guān)的轉(zhuǎn)換器，以一定的時(shí)間間隔，以適應(yīng)諧振能量和檢測(cè)中的變化在另一側(cè)的電源隔離的諧振能量，并定義一個(gè)位的狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上檢測(cè)到的效果。
[0225]信息位可以被用來啟動(dòng)雙向的反激沖程。
[0226]可以理解的，在替代的實(shí)施例中，元件的操作，例如根據(jù)初級(jí)使用與任何涉及信令電容的方法或裝置跨過電源隔離向次級(jí)側(cè)發(fā)送的信息，來控制次級(jí)側(cè)的次級(jí)側(cè)開關(guān)。
[0227]將會(huì)理解的，本文所描述的任何組件的耦接或連接都可以是直接或間接的耦接或連接。即，所述的耦接或連接的兩個(gè)組件之間可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)元件，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。
[0228]各種修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)式電源(500),包括: 具有第一繞組(506)和第二繞組(508)的變壓器； 發(fā)射器(510，512，504，514，502)，該發(fā)射器被配置為: 檢測(cè)第一繞組(506)上的可檢測(cè)變量(Vout)， 根據(jù)可檢測(cè)變量(Vout)產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，和 向第一繞組(506)提供變壓器中繼信號(hào)；以及 接收器(514，516，518)，該接收器被配置為: 從第二繞組(508)接收變壓器中繼信號(hào)，和 響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組(508)上的可控變量， 其中，變壓器中繼信號(hào)是包含多個(gè)符號(hào)的符號(hào)流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)式電源(500)，其特征在于，第一繞組(506)是變壓器的次級(jí)側(cè)繞組，第二繞組(508)是變壓器的初級(jí)側(cè)繞組，開關(guān)式電源(500)進(jìn)一步包括與初級(jí)側(cè)繞組(508)串聯(lián)耦接的電源開關(guān)(518)，所述可控變量與電源開關(guān)(518)的狀態(tài)有關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)式電源(500)，其特征在于，進(jìn)一步包括與次級(jí)側(cè)繞組(506)串聯(lián)耦接的次級(jí)側(cè)開關(guān)(502)，其中，所述發(fā)射器(510,512,504,514,502)通過操作次級(jí)側(cè)開關(guān)(502)來產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)式電源(500)，其特征在于，所述發(fā)射器(510，512，504，514.502)被配置為在開關(guān)式電源(500)操作中的振鈴時(shí)間段內(nèi)，操作次級(jí)側(cè)開關(guān)(502)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開`關(guān)式電源(500)，其特征在于，所述發(fā)射器(510，512，504，514.502)被配置為在開關(guān)式電源(500)的操作中的振鈴時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)次級(jí)側(cè)繞組(506)的電壓達(dá)到或接近最大值或最小值時(shí)，操作次級(jí)側(cè)開關(guān)(502)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任何一項(xiàng)所述的開關(guān)式電源(500)，其特征在于，所述發(fā)射器(510，512，504，514，502)被配置為在開關(guān)式電源的一個(gè)周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供符號(hào)流的至少一部分，并在下一周期或隨后一周期的次級(jí)沖程與該下一周期或隨后一周期之后的一周期的初級(jí)沖程的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供符號(hào)流的另一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)式電源(500)，其特征在于，所述第二繞組是變壓器的次級(jí)側(cè)繞組，第一繞組是變壓器的初級(jí)側(cè)繞組，開關(guān)式電源進(jìn)一步包括與次級(jí)側(cè)繞組串聯(lián)耦接的次級(jí)側(cè)開關(guān)，其中，所述可控變量與次級(jí)側(cè)開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)。
8.一種開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，包括: 具有第一繞組(1604)和第二繞組(1612)的變壓器； 與第一繞組(1604)相關(guān)聯(lián)的通信電流源(1602)； 與第一繞組(1604)相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器(1610,1608),發(fā)射器(1610,1608)被配置為根據(jù)傳送給第二繞組(1612)的信息操作通信電流源(1602)，以便調(diào)整第一繞組(1604)上的電壓，從而產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)；以及 與第二繞組(1612)相關(guān)聯(lián)的接收器(1618，1616，1614)，接收器(1618，1616，1614)被配置為: 從所述第二繞組(1612)接收變壓器的中繼信號(hào)，和 響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)控制第二繞組(1612)的可控變量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，該發(fā)射器(1610，1608)被配置為在開關(guān)式電源一個(gè)周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)操作通信電流源(1602)，以便調(diào)節(jié)第一繞組(1604)兩端的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，第一繞組(1604)是初級(jí)繞組(1604)，第二繞組(1612)是次級(jí)繞組(1612)，該開關(guān)式電源進(jìn)一步包括與次級(jí)繞組(1612)串聯(lián)的次級(jí)側(cè)開關(guān)(1620)，其中，接收器(1618，1616，1614)被配置為根據(jù)變壓器中繼信號(hào)來控制次級(jí)側(cè)開關(guān)(1620)的狀態(tài)，以便在開關(guān)式電源(1600)的次級(jí)沖程開始之前閉合次級(jí)側(cè)開關(guān)(1620)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任何一項(xiàng)所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，所述的電流源(1602)被配置為提供具有載波頻率的交流電，發(fā)射器(1610,1608)被配置為根據(jù)傳送到第二繞組的信息來調(diào)節(jié)載波頻率，以提供變壓器中繼信號(hào)。
12.—種開關(guān)式電源(1500)，其特征在于，包括: 具有初級(jí)側(cè)繞組(1508)和次級(jí)側(cè)繞組(1506)的變壓器； 與次級(jí)側(cè)繞組(1506)串聯(lián)耦接的次級(jí)側(cè)開關(guān)(1512)； 發(fā)射器(1504)，該發(fā)射器被配置為: 檢測(cè)初級(jí)側(cè)繞組(1508)上的可檢測(cè)變量， 根據(jù)可檢測(cè)變量產(chǎn)生變壓器中繼信號(hào)，和 向初級(jí)側(cè)繞組(1508)提供變壓器中繼信號(hào)；和 接收器(1508)，該接收器被配置為: 從次級(jí)側(cè)繞組(1506)接收變壓器中繼信號(hào)，和 響應(yīng)于變壓器中繼信號(hào)操作次級(jí)側(cè)開關(guān)(1512)。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，所述可檢測(cè)變量代表以下之一:電壓，功率，或電流。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，所述發(fā)射器(1608,1610)被配置為在開關(guān)式電源(1600)的第一周期的次級(jí)沖程與下一周期的初級(jí)沖程之間的振鈴時(shí)間段內(nèi)提供變壓器中繼信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的開關(guān)式電源(1600)，其特征在于，變壓器中繼信號(hào)包括變壓器的繞組(1604,1612)的電流或電壓的附加變化。
【文檔編號(hào)】H02M5/10GK103715910SQ201310464724
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】漢斯·哈貝爾施塔特 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司