用在功率轉換器中的次級控制器以及功率轉換器的制造方法

用在功率轉換器中的次級控制器以及功率轉換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了用在功率轉換器中的次級控制器以及功率轉換器。次級控制電路包含被耦合至該功率轉換器的輸出以提供經調節的功率供應的電壓調節器電路。一個或多個切換負載被耦合在第一端子與輸出接地端子之間，該第一端子被耦合至該功率轉換器的輸出。一個或多個比較器電路被耦合至第二端子，該第二端子被耦合以接收輸出感測信號。該一個或多個比較器電路中的每一個被耦合以接收一個或多個參考信號中的對應一個。該一個或多個參考信號中的每一對應一個是該一個或多個參考信號的第一個的經縮放表示。該一個或多個切換負載中的每一個被耦合，以響應于該一個或多個比較器電路中的對應一個的輸出而被切換。
【專利說明】用在功率轉換器中的次級控制器以及功率轉換器

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及功率轉換器（power converter)。更具體而言，本實用新型的實施 例涉及箝位功率轉換器的輸出。

【背景技術】
[0002] 開關模式功率轉換器廣泛用于要求經調節的直流（dc)源來運行的家用器具或工 業器具的功率供應（power supply)中，諸如普遍用在電子移動設備中的電池充電器。離線 式ac-dc轉換器將低頻(例如50Hz或60Hz)高電壓ac (交流）輸入電壓轉換至所要求水平 的dc輸出電壓。各種類型的開關模式功率轉換器是受歡迎的，這是因為它們良好的經調節 的輸出、高效率和小尺寸，連同它們的安全特征和保護特征。開關模式功率轉換器的受歡迎 的拓撲結構包含回掃型（flyback)、正向型（forward)、升壓型（boost)、降壓型（buck)、半 橋型（half bridge)和全橋型（full bridge)及包含諧振類型的許多其他拓撲結構。
[0003] 在故障或瞬時負載狀況下，功率轉換器的輸出電壓會過沖，潛在地損壞與它們連 接的負載。在其他配置中，如果調節電壓被有意改變(這會在例如如果輸出電壓的經調節值 根據可被連接至功率轉換器的輸出的不同負載的變化電壓要求而改變時發生)，負載的突 然斷開會使功率轉換器輸出電容器上保持高電壓。功率轉換器的輸出電容器上保持的高電 壓繼而會損壞所連接的未被設計為承受升高的輸出電壓的新負載。
[0004] 箝位這些輸出過壓狀況的技術通常不精確，諸如使用齊納二極管的技術；或者，消 耗過量功率，因為輸出電壓在經調節的閾值外的甚至微小的變化都會導致從功率轉換器的 輸出汲取過量的箝位電流。 實用新型內容
[0005] 根據本實用新型的第一方面，提供了一種用在功率轉換器中的次級控制電路，包 括：
[0006] -個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被 耦合，以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應；
[0007] -個或多個切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子 之間，其中所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及
[0008] -個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合，以接收代表所 述功率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中所述一個或多個比較器電路中的每一個被 耦合，以接收一個或多個參考信號中的對應一個，其中所述一個或多個參考信號中的每一 對應一個是所述一個或多個參考信號中的第一個的經縮放表示，以及其中所述一個或多個 切換負載中的每一個被耦合，以響應于所述一個或多個比較器電路的對應一個的輸出而被 切換。
[0009] 根據本實用新型的第二方面，提供了一種功率轉換器，包括：
[0010] 一個能量傳遞元件，通過一個功率開關被耦合至功率轉換器的輸入，且被耦合至 所述功率轉換器的輸出；
[0011] 一個初級控制電路，被耦合至所述功率開關，以控制所述功率開關的切換，從而調 節所述功率轉換器的輸出；以及
[0012] 一個次級控制電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述次級控制電路包含：
[0013] 一個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被 耦合，以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應；
[0014] 一個或多個切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子 之間，其中所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及
[0015] 一個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合，以接收代表所 述功率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中所述一個或多個比較器電路中的每一個被 耦合，以接收一個或多個參考信號中的對應一個，其中所述一個或多個參考信號中的每一 對應一個是所述一個或多個參考信號中的第一個的經縮放表示，以及其中所述一個或多個 切換負載中的每一個被耦合，以響應于所述一個或多個比較器電路的對應一個的輸出而被 切換。
[0016] 根據本實用新型的第三方面，提供了一種用在功率轉換器中的次級控制電路，其 特征在于，包括 ：
[0017] 一個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被 耦合以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應；
[0018] 第一切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子之間， 其中所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及
[0019] 兩個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合以接收代表所 述功率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中
[0020] 所述比較器電路中的第一個被耦合，以接收多個參考信號中的第一個，其中所述 比較器電路中的所述第一個的輸出被耦合至一個反饋信號發生器電路，以輸出代表所述功 率轉換器的輸出的反饋信號，以及
[0021] 所述比較器電路中的第二個被耦合，以接收所述參考信號中的對應第二個，其中 所述參考信號中的所述第二個是所述參考信號中的所述第一個的經縮放表示并且高于所 述參考信號中的所述第一個，并且其中所述第一切換負載被耦合，以響應于所述比較器電 路中的所述第二個的、指示已經超過所述參考信號中的所述第二個的輸出而被接通以傳導 電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 參照下列圖描述了本實用新型的非限制性和非窮舉性的實施方案，其中在各個視 圖中，相同的參考數字指代相同的部分，除非另有規定。
[0023] 圖1是根據本實用新型的教導的一個示例性功率轉換器的示意圖，該示例性功率 轉換器包含具有一個輸出箝位和供應端子（supply terminal)的一個示例性次級控制電 路。
[0024] 圖2是根據本實用新型的教導的一個示例性次級控制電路的功能框圖，該示例性 次級控制電路包含一個輸出箝位和供應端子。
[0025] 圖3是根據本實用新型的教導的另一個示例性次級控制電路的示意圖，該示例性 次級控制電路包含一個輸出箝位和供應端子。
[0026] 在附圖的這些視圖中，相應的參考字符指示相應的部件。本領域的技術人員將意 識到，圖中的元件是為了簡單和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，圖中的一些 元件的尺寸可以相對于其他元件被放大，以幫助增進對本實用新型的各個實施方案的理 解。此外，常常沒有描繪在商業上可行的實施方案中有用或必要的普通且公知的元件，以便 于較小地妨礙本實用新型的各個實施方案的視圖。

【具體實施方式】
[0027] 在下文的描述中，闡明了眾多具體細節，以提供對本實用新型的透徹理解。然而， 本領域的普通技術人員將明了，實踐本實用新型無需采用所述具體細節。在其他情況下，沒 有詳細描述公知的材料或方法，以避免模糊本實用新型。
[0028] 本說明書全文提到"一個實施方案"、"一實施方案"、"一個實施例"或"一實施例" 意指，結合該實施方案或實施例描述的具體特征、結構或特性被包括在本實用新型的至少 一個實施方案中。因此，本說明書全文多處出現的短語"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實施例。再者，所述具體 特征、結構或特性可在一個或多個實施方案或實施例中以任何合適的組合和/或子組合結 合。具體特征、結構或特性可被包括在集成電路、電子電路、組合邏輯電路或其他提供所描 述的功能的合適的部件中。此外，應意識到，這里提供的圖是為了向本領域普通技術人員解 釋，并且這些圖未必按比例繪制。
[0029] 如先前提及的，箝位輸出過壓狀況的技術通常不精確或者消耗過量功率。如將討 論的，公開了根據本實用新型的教導的一個示例性次級控制電路，該示例性次級控制電路 提供低消耗和精確的箝位配置，并且直到輸出電壓在功率轉換器輸出的正常調節閾之上增 大一個百分比時才被激活。具有經調節的輸出的功率轉換器通常被稱為經調節的電源。
[0030] 舉例而言，圖1總體例示了根據本實用新型的教導的一個示例性功率轉換器100 的示意圖，該示例性功率轉換器100包含具有一個輸出箝位和供電端子的一個示例性次級 控制電路120。在一個實施例中，功率轉換器100被耦合，以通過具有阻抗Z。的電纜132向 輸出負載136提供功率。在所描繪的實施例中，功率轉換器100包含具有初級繞組106和 次級繞組112的能量傳遞元件110。在所描繪的實施例中，能量傳遞元件110在功率轉換器 100的輸入側與輸出側之間提供電流隔離（galvanic isolation)。電流隔離防止dc電流在 功率轉換器100的輸入側與輸出側之間流動，并且通常被要求滿足安全規則。在一個實施 例中，初級繞組106被耦合至功率轉換器的輸入，該功率轉換器的輸入被耦合以接收輸入 電壓V IN102。在一個實施例中，箝位電路104被耦合在初級繞組106兩端，如所示出的。次 級繞組112被耦合以通過輸出二極管D1114向功率轉換器100的輸出提供輸出電流IJ18， 并且向功率轉換器100的輸出提供輸出電容器C1116兩端的輸出電壓VJ30。
[0031] 在圖1中所描繪的實施例中，功率轉換器100是一個開關模式功率轉換器，并且包 含一個功率開關S1156,該功率開關S1156被耦合至能量傳遞元件110且通過一個初級接地 (ground)參考108被耦合至功率轉換器的輸入。如所示出的，初級控制電路150被耦合至 功率開關S1156以控制功率開關S1156的切換，從而調節從功率轉換器100的輸入到功率 轉換器100的輸出的能量傳遞。在一個實施例中，初級控制電路150被耦合以響應于反饋 信號162而產生驅動信號158,從而控制功率開關S1156的切換以調節功率轉換器100的 輸出。在該實施例中，反饋信號162代表功率轉換器100的輸出，并且被耦合以通過來自次 級控制電路120的反饋鏈路148被初級控制電路150接收，該次級控制電路120被耦合至 功率轉換器1〇〇的輸出。在所描繪的實施例中，反饋鏈路148是用光耦合器實施的一個隔 離式反饋鏈路，該光耦合器包含耦合至次級控制電路120的LED144和耦合至初級控制電路 150的光電晶體管160,如所示出的。應意識到，根據本實用新型的教導，可以利用反饋鏈路 的其他實施例，該反饋鏈路提供電流隔離，諸如像電感鏈路或電容鏈路而非光學鏈路。應意 識到，通過反饋鏈路傳輸的信號可以是本領域技術人員將已知的具有變化幅度的連續信號 或者包含使用二進制或其他編碼系統的反饋信息的脈沖信號。
[0032] 如上面提及的，次級控制電路120被耦合至功率轉換器100的輸出。如將在下面進 一步詳細討論的，次級控制電路120包含第一端子126,該第一端子126被耦合以箝位功率 轉換器100的輸出，并且還為次級控制電路120提供經調節的功率供應。在所例示的實施例 中，次級控制電路120還包含第二端子128,該第二端子128被耦合以接收來自輸出感測電 路的感測信號，該輸出感測電路被耦合至功率轉換器100的輸出。在所例示的實施例中，該 輸出感測電路包含耦合至功率轉換器100的輸出的輸出電阻分壓器電路，如所示出的。在 所例示的實施例中，在第二端子128處所接收的來自包含電阻器R1124和電阻器R2140的 電阻分壓器的輸出感測信號代表功率轉換器100的輸出處的輸出電壓V〇130。應意識到，在 其他實施例中，電阻器124和140可以被集成在次級控制電路120中，但仍得益于本實用新 型的教導。在所例示的實施例中，旁通電容器C2142還被耦合至次級控制電路120。
[0033] 在各個實施例中，根據本實用新型的教導，可以存在想要調整輸出電壓％130的調 節電壓的各種情況。功率轉換器100的調節電壓被有意調整的一個實施例可在如下情況下 出現，其中響應于由輸出負載136所汲取的負載電流Ι ωΜ)134,在電纜132的阻抗Zc兩端存 在電纜電壓降。在各個實施例中，電纜132兩端的電纜電壓降可以通過如下方式被補償， 艮P，通過使用電纜補償電路系統響應于負載電流1_134和電纜132的阻抗Z c來有意增大功 率轉換器100的調節電壓。例如，隨著負載電流1_134增大，電纜132的阻抗Z。兩端的電 壓降增大。結果，輸出電壓V30可被有意增大，以補償電纜132的阻抗Z。兩端的電壓降， 從而將負載電壓'_138增大返回升到想要的調節電壓。然而，負載136的突然減小會導致 電壓高于用于該負載的指定最大值。例如，如果負載初始位于最大水平(滿負載)，則電壓％ 將被電纜補償電路系統增大以補償電纜阻抗Z。兩端的壓降。如果負載136現在突然降低到 一個可忽略的水平，則Z。兩端的電壓降將突然降低到可忽略的值并且基本上電壓％130將 出現在負載136兩端。這個水平的V。可高于負載136所允許的最大水平。由于電容器C1 上的可忽略的負載，電容器C1會花長時間來放電至對于該負載的安全范圍內的水平內。即 使有源負載被用作電纜補償電路系統的一部分，與這樣的電路系統相關聯的慢循環時間常 數可允許電容器C1上的電壓在長時期內保持為高，從而導致負載損壞。
[0034] 在另一個實施例中，可以存在可被耦合至功率轉換器100的輸出的各種不同類型 的可互換的輸出負載136。例如，連接至功率轉換器100的不同的可互換的輸出負載136可 具有不同的調節電壓要求。在這些實施例中，功率轉換器100的調節電壓被有意調整，以適 應可被連接的不同輸出負載136。然而，一個輸出負載136的突然斷開可使功率轉換器100 的輸出電容器C1116上為高電壓。功率轉換器的輸出電容器上保持的高電壓繼而可損壞接 下來連接的另一輸出負載136,該另一輸出負載136被設計用于較低的調節電壓，因此不能 承受由先前連接的輸出負載136留下來的升高的輸出電壓。
[0035] 在各個實施例中，根據本實用新型的教導，次級控制電路120被耦合以箝位第一 端子126處的輸出電壓V Q130,從而通過第一端子126從功率轉換器100的輸出汲取所需的 電流Is122來提供附加負載，進而解決這些問題。在一個實施例中，根據本實用新型的教導， 相同的第一端子126還是用于次級控制電路120的供應端子。在一個實施例中，當附加負 載通過端子126被施加至功率供應的輸出時，總電流I s122超過次級控制電路120的正常 運行電流。
[0036] 舉例而言，圖2是根據本實用新型的教導的包含第一端子126的功率轉換器200 的一個示例性次級控制電路120的功能框圖，該第一端子126在該例示的實施例中是一個 輸出箝位和供應端子。如所描繪的實施例中所示出的，次級控制電路120包含耦合至第 一端子126的電壓調節器電路210。在所描繪的實施例中，根據本實用新型的教導，該電 壓調節器電路210被耦合以從第一端子126提供次級控制電路120的經調節的功率供應 V KEe205。在一個實施例中，旁通電容器C2142在提供經調節的功率供應VKEe205的端子處被 奉禹合至電壓調節器210,如所示出的。一個或多個切換負載（switched load)(它們在圖2 中被例示為負載AQ215至ALn225)被耦合在功率轉換器100的第一端子126與輸出接地參 考端子G290之間。在所例示的實施例中，一個或多個負載AQ215至AL n225中的每一個用 電流源實施。在所例示的實施例中，開關SAU250被耦合至負載AQ215以切換負載AQ215來 使能/禁止電流L230。開關S AUl235被耦合至負載ALn225以切換負載ALn225來使能/禁 止電流I n220。
[0037] 圖2中的實施例還例示了一個或多個比較器電路，所述一個或多個比較器電路在 圖2中被例示為耦合至第二端子128的比較器270以及比較器255至240。在一個實施例 中，該一個或多個比較器電路包含遲滯比較器。如先前提及的，在一個實施例中，第二端子 128被耦合，以通過輸出感測電路接收代表功率轉換器200的輸出電壓V Q130的輸出感測 信號。在所例示的實施例中，該輸出感測電路包含一個電阻分壓器，該電阻分壓器包含電阻 器R1124和電阻器R2140,如所示出的。在該實施例中，一個或多個比較器270以及比較器 255至240中的每一個都被耦合，以接收一個或多個參考信號中的對應一個，該一個或多個 參考信號在圖2中被例示為V KEro265以及VKEF1260至VKEFn245,如所示出的。在一個實施例 中，該一個或多個參考信號V KEF(I265以及VKEF1260至VKEFn245中的每一對應一個是該一個或 多個參考信號中的第一個V KEro265的經縮放（scaled)表示或者固定百分數。在一個實施例 中，一個或多個切換負載AQ215至負載AL n225中的每一個被耦合，以響應于一個或多個比 較器電路255至240中的對應一個的輸出，而對應地被開關S AU250至SAta235切換。例如， 比較器255的輸出被耦合至開關SAU250,以響應于V KEF1260和從第二端子128所接收的代 表輸出電壓VQ130的輸出感測信號的比較，來使能/禁止通過負載215的電流L230。類似 地，比較器240的輸出被耦合至開關S AUl235,以響應于VKEFn245和從第二端子128所接收的 代表輸出電壓V30的輸出感測信號的比較，來使能/禁止通過負載225的電流I n220。
[0038] 如所例示的實施例中所示出的，一個或多個比較器270中的一個被耦合，以接收 一個或多個參考信號中的一個V KEF(I265和從第二端子128所接收的代表輸出電壓VJ30的輸 出感測信號。在該實施例中，功率轉換器200的輸出電壓Vq130的調節電壓響應于Vkefq265。 比較器270的輸出275被耦合，以由反饋信號發生器280接收，該反饋信號發生器280被耦 合，以輸出代表功率轉換器200的輸出電壓V Q130的反饋信號285。如先前提及的，在一個 實施例中，反饋信號285被耦合，以由初級控制電路150通過一個包含LED144的光耦合器 接收，如所示出的。該初級控制電路被耦合，以響應于反饋信號285來控制功率開關S1156 的切換，從而調節功率轉換器200的輸出電壓VJ30。應意識到，在其他實施例中，可用線性 或非線性放大器替換比較器270,以在輸出275處產生誤差信號，但仍受益于本實用新型的 教導。還應意識到，通過簡單地改變反饋信號發生器電路280內的電路系統的邏輯，比較器 或放大器270輸入的極性可被反轉，使得V_被耦合至比較器270的非反相輸入，且端子 128處的反饋信號被耦合至比較器270的反相輸入。
[0039] 在運行中，次級控制電路120利用所述一個或多個參考信號VKEF1260至V KEFn245， 它們是參考信號VKEF(I265的經縮放表示。在所例示的實施例中，所述一個或多個參考信號 V KEF1260至VKEFn245可以是大于標稱的功率供應輸出電壓調節參考信號VKEF(I265的一個絕對 值或固定百分數。如所描繪的實施例中所示出的，在第二端子128處所接收的輸出感測信 號被耦合，以由一個或多個比較器270以及比較器255至240中的每一個接收。在另一個 實施例中，依賴于在功率轉換器100中使用的反饋配置和控制技術的類型，比較器270可被 替換為誤差放大器。在另一個實施例中，應意識到，在第二端子128處所接收的輸出感測信 號可利用電流閾而非電壓閾來通過第二端子128檢測輸出電壓VJ30。
[0040] 在所例示的實施例中，當超過一個或多個相應的附加閾參考信號VKEF1260至 V KEFn245時，通過接通一個或多個電流L230至In220,附加負載AQ215至ALn225以及附加的 參考信號V KEF1260至VKEFn245被用于在功率轉換器100的輸出上引入附加負載。如圖2所 描繪的實施例中所示出的，當超過W60時，比較器255的輸出變高并且接通開關S au250， 這使得通過來自功率轉換器100的輸出的負載電流L118的電流Is122,使電流L230能夠 流動通過負載AQ215,從而向功率轉換器100的輸出提供附加負載。根據本實用新型的教 導，如果在第二端子128處所接收的輸出感測信號進一步增大并且超過參考信號V KEFn245， 則比較器240的輸出變高并且接通開關SAta235,這使得通過來自功率轉換器100的輸出的 負載電流1。118的電流I s122,使電流In225能夠流動通過負載ALn225,從而進一步向功率轉 換器100的輸出提供附加負載。在其他實施例中，根據本實用新型的教導，一個或多個負載 AU215至AL n225中的每一個可用電阻器或類似物實施，以提供附加負載。
[0041] 因此，根據本實用新型的教導，通過利用上面描述的技術，當輸出電壓V30超過 一個附加的更高的閾時接通一個附加的負載，當輸出電壓V30超過一個第二附加的更高 閾時接通第二附加的負載。
[0042] 附加的閾（在圖2所描述的實施例中是參考信號VKEF1260至VKEFn245)可以是高于 調節閾參考信號V KEro265的經縮放表示或者高于該調節閾參考信號VKEF(I265的固定百分數。 這樣，調節閾參考信號V_265本身可以被調制以調整功率轉換器100的輸出電壓V Q130,而 不接合附加的負載電路。例如，輸出電壓V30可以通過調整調節閾參考信號VKEFQ265而被 有意升高，以解決較高電壓負載要求。然而，一旦移除負載，調節閾參考信號V KEra265可被減 小到較低的標稱值，從而當新的負載連接至功率供應輸出時提供正確的標稱電壓。如果參 考信號V KEF1260至VKEFn245的值被設定為高于參考信號VKEF(I265的經縮放表示或者高于參考 信號VKEro265的固定百分數，則在輸出電壓被有意升高時，將不會超過參考信號VKEF1260至 VKEFn245的值，而是使用由負載AQ215至ALn225所施加的附加負載，由負載AQ215至AL n225 所引入的附加負載以及參考信號VKEF1260至VKEFn245將輸出電壓V Q130降低至調節閾參考信 號V_265值。當輸出電壓VQ130已經被減小到第二端子128處的輸出感測信號不再超過 參考信號V KEFn245閾的水平時，開關SAta235打開，所施加的附加負載的程度被減小。以負載 AU215施加的附加負載繼續提供附加的負載，直到輸出電壓VJ30已經被降低到第二端子 128處的輸出感測信號不再超過參考信號V KEF1260的水平時。在其他實施例中，引入本領域 已知的遲滯可修改參考信號VKEF1260至V KEFn245,使得不移除附加負載，直到輸出電壓VJ30 下降到附加負載被施加的水平。
[0043] 因此，根據本實用新型的教導，通過負載AU215至ALn225所施加的附加負載以及 相應的附加參考信號V KEF1260至VKEFn245用于將功率轉換器100的輸出電壓VQ130迅速降低 至接近標稱值，盡管事實上負載實際上并未耦合至功率轉換器100的輸出。此外，根據本實 用新型的教導，附加負載被施加，以通過次級控制電路120的單個第一端子126來箝位功率 轉換器100的輸出。另外，根據本實用新型的教導，相同的第一端子126還被用作電壓調節 器電路210的供應端子，以為次級控制電路120提供經調節的功率供應V KEe205。
[0044] 圖3是根據本實用新型的教導的包含第一端子126的一個示例性次級控制電路 120的示意圖，該第一端子126提供單個輸出箝位和電源端子。在另一個實施例中，第一端 子可以是專用的輸出箝位端子，而并非還是次級控制電路120的供應端子。應意識到，圖3 中例示的次級控制電路120的實施例示出了圖2中描述的次級控制電路120的實施例中未 例示的一些更多細節。例如，在圖3中例示的實施例中，次級控制電路120包含一個參考 信號發生器電路，該參考信號發生器電路包含耦合至具有一個或多個電阻器的電阻分壓器 電路的可變電流源305,所述一個或多個電阻器在圖3中被例示為R KEFQ325以及RKEF1320至 RKEFn315,如所示出的。如所描繪的實施例中所示出的，可變電流源305被耦合，以接收經調 節的功率供應V KEe205,該經調節的功率供應VKEe205由耦合至第一端子126的電壓調節器 電路210提供，如圖2中所例示的。在運行中，一個或多個參考信號V KEF(i265以及VKEF1260 至VKEFn245中的每一個由一個或多個電阻器R kefq325以及Rkef1320至RKEFn315中的相應一個 產生，如所示出的。在所例示的實施例中，根據本實用新型的教導，可變電流源305被耦合 以響應于參考控制信號310改變通過電阻分壓器電路的一個或多個電阻器R KEra325以及 R腿320至RKEFn315的參考電流IKEF。
[0045] 如上面提及的，可以存在想要調整輸出電壓VJ30的調節電壓的各種情況，諸如 在執行電纜壓降補償時，或者可能地在具有不同電壓要求的各種不同類型的可互換負載連 接至功率轉換器時。在運行中，如上面討論的，根據本實用新型的教導，通過響應于參考控 制信號310增大參考電流I KEF，可以有意增大由一個或多個電阻器RKEF(I325以及RKEF1320至 R KEFn315產生的一個或多個參考信號VKEro265以及VKEF1260至V KEFn245。類似地，如上面討論 的，根據本實用新型的教導，通過響應于參考控制信號310減小參考電流I KEF，可以將一個 或多個參考信號VKEro265以及VKEF1260至V KEFn245有意減小回至它們的最小標稱值。
[0046] 上面對本實用新型的所例示的實施例的描述，包含在摘要中描述的內容，不旨在 是窮舉性的或是對所公開的精確形式的限制。盡管本實用新型的具體實施方案和針對本實 用新型的實施例在這里是為了例示而被描述的，但在不脫離本實用新型的較寬泛的精神和 范圍的前提下，多種等同變體是可能的。其實，應意識到，具體示例性的電壓、電流、頻率、功 率范圍值、時間等是為了解釋而被提供的，且根據本實用新型的教導，在其他實施方案和實 施例中也可以采用其他值。
【權利要求】
1. 一種用在功率轉換器中的次級控制電路，其特征在于，包括： 一個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被耦合， 以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應； 一個或多個切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子之 間，其中所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及 一個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合，以接收代表所述 功率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中所述一個或多個比較器電路中的每一個被耦 合，以接收一個或多個參考信號中的對應一個，其中所述一個或多個參考信號中的每一對 應一個是所述一個或多個參考信號中的第一個的經縮放表示，以及其中所述一個或多個切 換負載中的每一個被耦合，以響應于所述一個或多個比較器電路的對應一個的輸出而被切 換。
2. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述電壓調節器電路被耦合至 所述第一端子。
3. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述一個或多個比較器電路中 的第一個被耦合，以接收所述一個或多個參考信號中的第一個，其中所述一個或多個比較 器電路中的所述第一個的輸出被耦合至一個反饋信號發生器電路，以輸出代表所述功率轉 換器的輸出的反饋信號。
4. 根據權利要求3所述的次級控制電路，其特征在于，所述功率轉換器的一個初級控 制電路被耦合，以響應于代表所述功率轉換器的輸出的反饋信號來控制所述功率轉換器的 功率開關的切換，從而調節所述功率轉換器的輸出。
5. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，進一步包括一個參考信號發生 器電路，所述參考信號發生器電路耦合所述電壓調節器電路，以產生所述一個或多個參考 信號。
6. 根據權利要求5所述的次級控制電路，其特征在于，所述參考信號發生器電路包括 耦合至一個可變電流源的一個電阻分壓器電路，其中所述一個或多個參考信號中的每一個 是由所述電阻分壓器電路的一個或多個電阻器中的相應一個產生的。
7. 根據權利要求6所述的次級控制電路，其特征在于，所述可變電流源被耦合，以響應 于一個參考控制信號來改變通過所述電阻分壓器電路的參考電流。
8. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述一個或多個切換負載中的 每一個包括耦合在所述功率轉換器的所述第一端子和所述輸出接地端子之間的一個電流 源和一個開關，其中所述開關被耦合以響應于所述一個或多個比較器電路中的對應一個的 輸出而被切換。
9. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述一個或多個切換負載中的 每一個包括耦合在所述功率轉換器的所述第一端子與所述輸出接地端子之間的一個負載 電阻和一個開關，其中所述開關被耦合以響應于所述一個或多個比較器電路中的對應一個 的輸出而被切換。
10. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述一個或多個比較器電路包 括遲滯比較器。
11. 根據權利要求1所述的次級控制電路，其特征在于，所述輸出感測信號被耦合，以 從耦合至所述功率轉換器的輸出的一個輸出感測電路被接收。
12. 根據權利要求11所述的次級控制電路，其特征在于，耦合至所述功率轉換器的輸 出的所述輸出感測電路包含一個輸出電阻分壓器，所述輸出電阻分壓器被耦合以產生所述 輸出感測信號。
13. -種功率轉換器，其特征在于，包括： 一個能量傳遞元件，通過一個功率開關被耦合至功率轉換器的輸入，且被耦合至所述 功率轉換器的輸出； 一個初級控制電路，被耦合至所述功率開關，以控制所述功率開關的切換，從而調節所 述功率轉換器的輸出；以及 一個次級控制電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述次級控制電路包含： 一個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被耦合， 以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應； 一個或多個切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子之 間，其中所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及 一個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合，以接收代表所述 功率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中所述一個或多個比較器電路中的每一個被耦 合，以接收一個或多個參考信號中的對應一個，其中所述一個或多個參考信號中的每一對 應一個是所述一個或多個參考信號中的第一個的經縮放表示，以及其中所述一個或多個切 換負載中的每一個被耦合，以響應于所述一個或多個比較器電路的對應一個的輸出而被切 換。
14. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述電壓調節器電路被耦合至 所述次級控制電路的所述第一端子。
15. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，進一步包括一個輸出感測電路， 所述輸出感測電路被耦合至所述功率轉換器的輸出，以產生所述輸出感測信號，所述輸出 感測信號被耦合以由所述次級控制電路的所述第二端子接收。
16. 根據權利要求15所述的功率轉換器，其特征在于，耦合至所述功率轉換器的輸出 的所述輸出感測電路包含一個輸出電阻分壓器，所述輸出電阻分壓器被耦合以產生所述輸 出感測信號，所述輸出感測信號被耦合以由所述次級控制電路的所述第二端子接收。
17. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，進一步包括一個旁通電容器，所 述旁路電容器被耦合至所述次級控制電路的所述電壓調節器電路。
18. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述一個或多個比較器電路中 的第一個被耦合，以接收所述一個或多個參考信號中的第一個，其中所述一個或多個比較 器電路中的第一個的輸出被耦合至所述次級控制電路的一個反饋信號發生器電路，以輸出 代表所述功率轉換器的輸出的反饋信號。
19. 根據權利要求18所述的功率轉換器，其特征在于，所述初級控制電路被耦合，以響 應于代表所述功率轉換器的輸出的所述反饋信號來控制所述功率開關的切換，以調節所述 功率轉換器的輸出。
20. 根據權利要求18所述的功率轉換器，其特征在于，進一步包括一個光耦合器，所述 光耦合器被包含在一個反饋鏈路中，所述反饋鏈路被耦合在所述初級控制電路與所述次級 控制電路之間。
21. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述次級控制電路進一步包括 一個參考信號發生器電路，所述參考信號發生器電路耦合所述電壓調節器電路以產生所述 一個或多個參考信號。
22. 根據權利要求21所述的功率轉換器，其特征在于，所述參考信號發生器電路包括 耦合至一個可變電流源的一個電阻分壓器電路，其中所述一個或多個參考信號中的每一個 是由所述電阻分壓器電路的一個或多個電阻器中的相應一個產生的。
23. 根據權利要求22所述的功率轉換器，其特征在于，所述可變電流源被耦合，以響應 于一個參考控制信號來改變通過所述電阻分壓器電路的參考電流。
24. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述一個或多個切換負載中的 每一個包括耦合在所述功率轉換器的所述第一端子與所述輸出接地端子之間的一個電流 源和一個開關，其中所述開關被耦合以響應于所述一個或多個比較器電路中的所述對應一 個的輸出而被切換。
25. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述一個或多個切換負載中的 每一個包括耦合在所述功率轉換器的所述第一端子與所述輸出接地端子之間的一個負載 電阻和一個開關，其中所述開關被耦合以響應于所述一個或多個比較器電路中的所述對應 一個的輸出而被切換。
26. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述一個或多個比較器電路包 含遲滯比較器。
27. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，進一步包括耦合至所述功率轉 換器的輸出的一個輸出電容器。
28. 根據權利要求13所述的功率轉換器，其特征在于，所述功率轉換器的輸出通過電 纜耦合至一個輸出負載。
29. -種用在功率轉換器中的次級控制電路，其特征在于，包括： 一個電壓調節器電路，被耦合至所述功率轉換器的輸出，所述電壓調節器電路被耦合 以提供所述次級控制電路的經調節的功率供應； 第一切換負載，被耦合在所述功率轉換器的第一端子與一個輸出接地端子之間，其中 所述第一端子被耦合至所述功率轉換器的輸出；以及 兩個或多個比較器電路，被耦合至第二端子，所述第二端子被耦合以接收代表所述功 率轉換器的輸出的一個輸出感測信號，其中 所述比較器電路中的第一個被耦合，以接收多個參考信號中的第一個，其中所述比較 器電路中的所述第一個的輸出被耦合至一個反饋信號發生器電路，以輸出代表所述功率轉 換器的輸出的反饋信號，以及 所述比較器電路中的第二個被耦合，以接收所述參考信號中的對應第二個，其中所述 參考信號中的所述第二個是所述參考信號中的所述第一個的經縮放表示并且高于所述參 考信號中的所述第一個，并且其中所述第一切換負載被耦合，以響應于所述比較器電路中 的所述第二個的、指示已經超過所述參考信號中的所述第二個的輸出而被接通以傳導電 流。
30. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述電壓調節器電路被耦合 至所述第一端子。
31. 根據權利要求30所述的次級控制電路，其特征在于，所述功率轉換器的一個初級 控制電路被耦合，以響應于代表所述功率轉換器的輸出的反饋信號來控制所述功率轉換器 的一個功率開關的切換，從而調節所述功率轉換器的輸出。
32. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，進一步包括一個參考信號發 生器電路，所述參考信號發生器電路耦合所述電壓調節器電路，以產生所述參考信號中的 所述第二個。
33. 根據權利要求32所述的次級控制電路，其特征在于，所述參考信號發生器電路包 括耦合至一個可變電流源的一個電阻分壓器電路，其中所述參考信號中的所述第二個是由 所述電阻分壓器電路的相應的一個或多個電阻器產生的。
34. 根據權利要求33所述的次級控制電路，其特征在于，所述可變電流源被耦合，以響 應于一個參考控制信號而改變通過所述電阻分壓器電路的參考電流。
35. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述第一切換負載包括耦合 在所述功率轉換器的所述第一端子和所述輸出接地端子之間的一個電流源和一個開關，其 中所述開關被耦合，以響應于所述比較器電路中的第二個的、指示已經超過所述參考信號 中的所述第二個的輸出而被切換。
36. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述第一切換負載包括耦合 在所述功率轉換器的所述第一端子和所述輸出接地端子之間的一個負載電阻和一個開關， 其中所述開關被耦合，以響應于所述一個或多個比較器電路中的所述第二個的、指示已經 超過所述參考信號中的所述第二個的輸出而被切換。
37. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述比較器電路中的所述第 二個是一個遲滯比較器。
38. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述輸出感測信號被耦合，以 從耦合至所述功率轉換器的輸出的一個輸出感測電路被接收。
39. 根據權利要求38所述的次級控制電路，其特征在于，耦合至所述功率轉換器的輸 出的所述輸出感測電路包含一個輸出電阻分壓器，所述輸出電阻分壓器被耦合以產生所述 輸出感測信號。
40. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，所述一個或多個參考信號中 的所述第二個是大于所述參考信號中的所述第一個的絕對值。
41. 根據權利要求29所述的次級控制電路，其特征在于，其中所述一個或多個參考信 號中的所述第二個是大于所述參考信號中的所述第一個的固定百分數。
【文檔編號】H02M3/28GK203840203SQ201420103366
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2013年3月8日
【發明者】D·M·H·馬修斯, B·巴拉克里什南, A·B·詹格里安 申請人:電力集成公司