控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種開(kāi)關(guān)模式電源的控制器，諸如，降壓變換器或反激變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)通常被用于電源單元，以將諸如干線輸入電壓之類(lèi)的源變換為所需輸出電壓。SPMS包括布置在開(kāi)關(guān)模式電源的輸入和輸出之間的開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)通常由場(chǎng)效應(yīng)晶體管提供并且可操作在斷開(kāi)狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間。SMPS還包括開(kāi)關(guān)切換單元，配置為在斷開(kāi)狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間切換開(kāi)關(guān)，以便從電源的輸入向電源的輸出傳送能量。周期性地執(zhí)行這種切換，通常以幾十或幾百千赫茲的頻率來(lái)執(zhí)行這種切換。

【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(kāi)關(guān)模式(SMPS)的控制器，包括:
[0004]第一端子，用于接收控制器輸入電壓；
[0005]第二端子，用于耦接到接地；
[0006]選擇性可接合負(fù)載；
[0007]負(fù)載選擇器，配置為:
[0008]在第一和第二端子之間接合選擇性可接合負(fù)載，以便汲取選擇性可接合負(fù)載電流；以及
[0009]根據(jù)分開(kāi)閾值與第一端子處的(i)控制器輸入電壓或(ii)控制器輸入電流之間的比較，選擇性將可接合負(fù)載與第一和第二端子分開(kāi)。
[0010]控制器可以在啟動(dòng)期間接合選擇性可接合負(fù)載以便呈現(xiàn)增加的電流需求，并在操作期間分開(kāi)選擇性可接合負(fù)載以便減小電流需求。這樣可以防止不期望的開(kāi)關(guān)行為。針對(duì)啟動(dòng)(接合)和停止(分開(kāi))條件使用滯后使SMPS當(dāng)供給電流啟動(dòng)時(shí)能夠連續(xù)地進(jìn)行操作，其中已知所述供給電流足以用于穩(wěn)態(tài)操作。
[0011]第一端子可以是Vcc端子。第二端子可以是接地端子?？梢?xún)H當(dāng)?shù)谝欢俗犹幍目刂破鬏斎腚妷夯蜉斎腚娏鳚M(mǎn)足啟動(dòng)閾值(可以是電流或電壓)時(shí)，啟用開(kāi)關(guān)模式電源的開(kāi)關(guān)切換單元。在開(kāi)關(guān)模式電源的啟動(dòng)期間或當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)模式電源時(shí)，控制器可以通過(guò)接合選擇性可接合負(fù)載，來(lái)增加第一端子處的電流需求，并且因此可以減小第一端子處的電壓或來(lái)自第一端子的電流。因此，接合選擇性可接合負(fù)載可以防止在不太理想的供應(yīng)電流或電壓下啟用開(kāi)關(guān)切換單元，如果啟用開(kāi)關(guān)切換單元，則所述不太理想的供應(yīng)電流或電壓可能引起電源的輸出的震蕩。當(dāng)接合了選擇性可接合負(fù)載時(shí)，一旦第一端子處的控制器輸入電壓或輸入電流已增加到分開(kāi)閾值，第一端子處的控制器輸入電壓或輸入電流可能足以操作控制器而不在輸出處發(fā)生振蕩。那么，可以在分開(kāi)閾值處分開(kāi)選擇性可接合負(fù)載。當(dāng)?shù)谝欢俗犹幍碾妷夯驈牡谝欢俗犹峁┑碾娏鳚M(mǎn)足啟動(dòng)閾值時(shí)(這啟用了電源的開(kāi)關(guān)切換單元)，分開(kāi)在第一端子上的附加耗用電流(current drain)。也就是說(shuō)，啟動(dòng)閾值可以與分開(kāi)閾值是相同的。在啟用開(kāi)關(guān)切換單元之后開(kāi)關(guān)模式電源(或開(kāi)關(guān)切換單元)的操作可以與現(xiàn)有技術(shù)的電源的操作相似。
[0012]閾值與電壓或電流之間的比較可以是電壓閾值與開(kāi)關(guān)模式電源的電壓之間的比較或電流閾值與開(kāi)關(guān)模式電源的電流之間的比較。負(fù)載選擇器可以被配置為根據(jù)第一端子處的控制器輸入電壓或輸入電流與接合閾值之間的比較，接合選擇性可接合負(fù)載。負(fù)載選擇器可以被配置為當(dāng)激活控制器時(shí)接合選擇性可接合負(fù)載。
[0013]開(kāi)關(guān)模式電源可以包括:開(kāi)關(guān)，布置在開(kāi)關(guān)模式電源SMPS的輸入和輸出之間。SMPS的輸入可以包括干線輸入端子。開(kāi)關(guān)可以在斷開(kāi)狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間操作。開(kāi)關(guān)模式電源或控制器可以包括開(kāi)關(guān)切換單元。開(kāi)關(guān)切換單元可以配置為:當(dāng)通過(guò)第一端子處滿(mǎn)足啟動(dòng)閾值的控制器輸入電壓或輸入電流來(lái)啟用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)，在斷開(kāi)狀態(tài)和閉合狀態(tài)之間切換開(kāi)關(guān)，以便從SMPS的輸入向SMPS的輸出傳送能量。
[0014]當(dāng)啟用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)，開(kāi)關(guān)模式電源可以從SMPS的輸入汲取寄生操作電流。開(kāi)關(guān)模式電源可以被配置為當(dāng)禁用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)，從SMPS的輸入汲取啟動(dòng)電流?？梢愿鶕?jù)啟動(dòng)電流和操作電流之間的差值，設(shè)置由選擇性可接合負(fù)載汲取的電流量。
[0015]可以根據(jù)操作電流，設(shè)置分開(kāi)閾值。啟動(dòng)閾值可以與分開(kāi)閾值相等或不同(例如，高于分開(kāi)閾值)。
[0016]控制器可以包括開(kāi)關(guān)切換單元?？刂破骺梢栽O(shè)置在諸如集成電路等一體化外殼(unitary housing)中?？梢詫㈤_(kāi)關(guān)切換單元配置為:當(dāng)啟用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)，提供用于設(shè)置開(kāi)關(guān)狀態(tài)的控制信號(hào)?？刂破鬟€可以包括用于向開(kāi)關(guān)模式電源的開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)的開(kāi)關(guān)控制端子?？刂破骺梢园ū容^器單元，配置為當(dāng)?shù)谝欢俗犹幍目刂破鬏斎腚妷夯蜉斎腚娏鳚M(mǎn)足啟動(dòng)閾值時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)切換單元。
[0017]所述開(kāi)關(guān)模式電源可以包括:
[0018]供應(yīng)電容器，具有第一極板和第二極板，第一極板與控制器的第一端子相連，第二極板與控制器的第二端子相連；以及
[0019]限流電阻器，耦接在控制器的第一端子和SMPS的輸入或整流輸入之間。
[0020]提供了一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序使計(jì)算機(jī)配置包括本文所公開(kāi)的電路、控制器、切換模式電源或設(shè)備在內(nèi)的任何裝置或執(zhí)行本文所公開(kāi)的任何方法。負(fù)載選擇器可以包括計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序可以是軟件實(shí)現(xiàn)方案，并且可以將計(jì)算機(jī)程序看作是任何適合硬件，包括數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器和在只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、或電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)中的實(shí)現(xiàn)方案，作為非限制性示例。所述軟件可以是匯編程序。
[0021]可以將計(jì)算機(jī)程序提供在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是諸如磁盤(pán)或存儲(chǔ)器設(shè)備的物理計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，可以表現(xiàn)為瞬態(tài)信號(hào)。這種瞬態(tài)信號(hào)可以是網(wǎng)絡(luò)下載，包括互聯(lián)網(wǎng)下載。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種包括上述控制器的開(kāi)關(guān)模式電源?？梢蕴峁┮环N包括本文所公開(kāi)的任何控制器的開(kāi)關(guān)模式電源。還可以提供一種包括本文所公開(kāi)的任何控制器或開(kāi)關(guān)模式電源的LED發(fā)光系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]現(xiàn)參考附圖示例性地描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，附圖中:
[0024]圖1示出了反激變換器；
[0025]圖2示出了在啟動(dòng)和操作期間，在圖1的反激變換器中的信號(hào)；
[0026]圖3示出了與圖1的反激變換器相似的反激變換器，其中變換器的變壓器具有附加輔助繞組(addit1nal auxiliary winding)；
[0027]圖4示出了在啟動(dòng)和操作期間，在圖3的開(kāi)關(guān)模式電源中的信號(hào)狀態(tài)；
[0028]圖5示出了用于使用降壓模式配置來(lái)向LED發(fā)光設(shè)備提供電力的開(kāi)關(guān)模式電源；
[0029]圖6示出了控制器的示意表示，將控制器配置為當(dāng)從電源的輸出有足夠的電流來(lái)維持電源在穩(wěn)定狀態(tài)下的操作時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)切換單元；
[0030]圖7示出了與使用圖6的控制器相關(guān)的信號(hào)；
[0031]圖8示出了可以提供結(jié)合圖6和7討論的控制器功能的控制器的實(shí)現(xiàn)方案；
[0032]圖9示出了與使用圖8的控制器相關(guān)的信號(hào)；
[0033]圖10示出了與圖6的控制器相似的控制器及其相關(guān)電路的示意表示；以及
[0034]圖11示出了與圖10的控制器相關(guān)的信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出了反激開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS) 100 SMPS100包括變壓器102、電力開(kāi)關(guān)104和控制器106。SMPS100被配置為接收在SMPS100的干線輸入端子108處的AC干線電壓。整流器112將該干線電壓變換為SMPS100的整流干線電壓100。將整流干線電壓110提供在整流干線端子114和接地端子116之間?？梢栽谡鞲删€端子114和接地端子116之間設(shè)置可切換導(dǎo)電路徑(switchable conduct1n path)?？汕袚Q導(dǎo)電路徑包括串聯(lián)的變壓器102的初級(jí)繞組、電力開(kāi)關(guān)104的導(dǎo)電通道以及可切換導(dǎo)電路徑電阻器118。
[0036]在整流干線端子114和接地端子116之間在整流器112的輸出兩端設(shè)置平滑電容器122。限流電阻器124和供應(yīng)電容器126被串聯(lián)地設(shè)置在整流干線端子114和接地端子116之間。供應(yīng)電容器126具有第一極板和第二極板。第二極板與接地端子116相連。限流電阻器連接在整流干線端子114和供應(yīng)電容器126的第一極板之間。
[0037]控制器106具有:地連接，耦接到接地端子116 ；電壓感測(cè)連接，連接到在電力開(kāi)關(guān)104和可切換導(dǎo)電路徑電阻器118之間的結(jié)；開(kāi)關(guān)控制端子，連接到電力開(kāi)關(guān)104的柵極；以及Vcc端子120，用于從整流干線端子114接收控制器輸入電壓或輸入電流。Vcc端子120還可以被稱(chēng)作控制器106的第一端子。接地端子還可以被稱(chēng)作控制器106的第二端子。Vcc端子120與供應(yīng)電容器126的第一極板相連，使得將供給電容器126兩端的Vcc電壓用作控制器106的控制器輸入電壓。
[0038]控制器106包括開(kāi)關(guān)切換單元(圖1未示出)。開(kāi)關(guān)切換單元被配置為當(dāng)啟用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)通過(guò)控制器106的開(kāi)關(guān)控制端子提供用于設(shè)置電力開(kāi)關(guān)104狀態(tài)的控制信號(hào)。當(dāng)控制器106的Vcc端子120到達(dá)啟動(dòng)閾值VstalJt，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)切換單元。否則，開(kāi)關(guān)切換單元是被禁用的或閑置的?？梢酝ㄟ^(guò)控制器106來(lái)實(shí)現(xiàn)欠壓閉鎖電壓(under-voltage-lock-out voltage)(停止閾值Vstop)，如果當(dāng)啟用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí)供應(yīng)電壓落入停止閾值Vstop以下，則停止對(duì)開(kāi)關(guān)切換單元的操作。
[0039]在變壓器102的次級(jí)側(cè)，將次級(jí)側(cè)繞組設(shè)置為與輸出整流器二極管128串聯(lián)。變壓器102的次級(jí)側(cè)繞組與輸出整流器二極管128的串聯(lián)結(jié)構(gòu)被設(shè)置為與輸出平滑電容器130并聯(lián)。在該示例中，輸出平滑電容器130的第一端子被耦接到二極管128的陰極。輸出平滑電容器130的第二極板被耦接到晶體管102的次級(jí)側(cè)繞組和接地。將開(kāi)關(guān)模式電源100的輸出電壓提供在輸出平滑電容器130兩端。
[0040]當(dāng)將AC干線電源與SMPS 100的干線輸入端子108相連時(shí)，在整流干線端子114和接地116之間的整流干線電壓110開(kāi)始提升。只要Vcc(供應(yīng)電容器126兩端的電壓)提升到控制單元106的啟動(dòng)電壓之上，控制器106發(fā)起控制器106中的開(kāi)關(guān)切換單元?？刂破?06在開(kāi)關(guān)狀態(tài)(當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)切換單元時(shí))下比在非開(kāi)關(guān)、空閑狀態(tài)(當(dāng)禁用開(kāi)關(guān)切換單元時(shí))下消耗更多供應(yīng)電流。例如，可能需要附加的供應(yīng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電力開(kāi)關(guān)104，可以電力開(kāi)關(guān)104由金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)提供。