電源電路、相關發送電路、集成電路的制作方法
【專利說明】
[0001] 優先權要求
[0002] 本申請要求來自通過引用而結合其公開內容的、提交于2014年8月8日的第 T02014A000646號意大利專利申請的優先權。
技術領域
[0003] 本公開內容設及電源電路。本公開內容的實施例設及用于設備的解決方案，運些 設備提供用于開關電源的轉換器中的喚醒系統。
【背景技術】
[0004] 電源電路、如例如AC到DC或者DC到DC開關電源在本領域中是眾所周知的。
[0005] 圖1示出在輸出處供應用于負載LD的供應信號的電源電路的架構。
[0006] 在考慮的示例中，電源電路包括輸入級10、切換級20、輸出級30和控制電路40。
[0007] 例如輸入級10可W包括整流器、如比如二極管橋和/或一個或者多個輸入濾波 器。例如輸入級10通常地被配置為例如經由電線M接收輸入AC或者DC電壓，并且在輸出 處供應DC電壓Vm。一般而言，具體在輸入電壓M已經是DC電壓時，W上濾波器也可W是 多余的，因而輸入級10完全地是可選的。
[0008] 切換級20由包括至少一個電子開關的電子轉換器構成。存在主要地劃分成絕緣 型轉換器和非絕緣型轉換器的許多類型的電子轉換器。例如非絕緣型電子轉換器是"降 壓"、"升壓"、"降壓-升壓"、"化k"、"SEPIC"和"ZETA"類型的轉換器。取而代么絕緣型轉 換器例如是"反激"、"正向"、"半橋"和"全橋"類型的轉換器。運些類型的轉換器是本領域 技術人員眾所周知的。
[0009] 最后，輸出級30可W包括濾波器，濾波器穩定在輸出處來自切換級20的信號V。。,。 一般而言，也可W已經在級20中包括運些濾波器，因而輸出級30完全地是可選的。
[0010] 在W上架構中，通常經由控制電路40控制對切換級20的一個或者多個開關的切 換，該一個或者多個開關經由至少一個驅動信號DRV斷開和閉合，該驅動信號DRV用于根據 至少一個控制信號驅動切換級20的一個或者多個開關。一般而言，可W使用：
[0011] a)經由例如在塊10或者塊20的輸入上拾取的控制信號FF的開環控制（或者正 向或者預測或者前饋控制）；和/或
[0012] b)經由例如在塊20或者塊30的輸出上拾取的控制信號FB的閉環控制（或者反 饋或者反向控制）。
[0013] 例如在圖1中圖示在從塊20的輸出的供應信號的反饋、如比如輸出電壓或者電 流。因而，在運一情況下，控制電路40可W用達到期望的輸出電壓或者電流運樣的方式驅 動切換級20的一個或者多個開關。
[0014] 例如，圖2圖示可W在級20中使用的反激轉換器的電路圖。
[0015] 眾所周知，反激轉換器包括具有初級繞組Tl和次級繞組T2的變壓器T、電子開關 204、輸出二極管Dout和輸出電容器Cout，電子開關204如比如n溝道MOSFET(金屬氧化物 半導體場效應晶體管）或者雙極晶體管或者IGBT(絕緣柵雙極晶體管）、。
[0016] 具體而言，可W將變壓器T建模為與初級繞組Tl并聯連接的電感器Lm,該電感器 代表變壓器T的磁化電感，與次級繞組T2串聯連接的電感器Lr,該電感器代表變壓器T的 分散電感，W及具有給定的應數比1 :n的理想變壓器。
[0017] 在考慮的示例中，轉換器20在輸入處通過兩個輸入端子202和GNDi接收電壓V1。， 并且在輸出處通過兩個輸出端子206和GNDz供應電壓VWt和電流i。。,。
[001引如先前提到的那樣，也可W例如經由輸入級10在輸入處從交變電流獲得電壓Vm, 該輸入級包括整流器（如比如二極管或者二極管橋）和可能一個或者多個濾波器、如比如 電容器。
[0019] 具體而言，第一輸入端子202連接到變壓器T的初級繞組Tl的第一端子，并且第 二輸入端子GNDi代表第一接地。取而代之，變壓器Tl的初級繞組Tl的第二端子通過開關 204連接到接地GNDi。因而，開關204可W用于選擇性地激活流過變壓器T的初級繞組Tl 的電流。
[0020] 取而代之，變壓器T的次級繞組T2的第一端子通過二極管Dout連接到第一輸出 端子208,并且變壓器T的次級繞組T2的第二端子直接連接到代表第二接地的第二輸出端 子GN02,該第二接地在考慮變壓器T的絕緣效應時優選地不同于接地GNDi、因而由不同接地 符號代表。一般而言，在端子206與接地GNDz之間串聯連接次級繞組T2和二極管Dout就 足夠了。
[0021] 最后，輸出電容器Cout與輸出并聯連接、即在端子206與GN02之間。
[0022] 因而，在閉合開關204時，變壓器T的初級繞組Tl直接連接到輸入電壓Vi。。運造 成變壓器T中的磁通量增加。因而，在次級繞組T2兩端的電壓為負，并且二極管Dout被反 向偏置。在運一狀態中，輸出電容器Cout供應負載需要的能量。
[0023] 取而代之，在開關204關斷時，向負載傳送在變壓器T中存儲的能量作為反激掃電 流。
[0024] 如先前提到的那樣，控制可W是在電流中或者在電壓中。出于運一目的，通常地使 用控制單元40,該控制單元W在期望的值上調節輸出電壓V。。,或者輸出電流i。。,運樣的方 式驅動開關204。出于運一目的，可W用本身已知的方式使用被配置用于檢測電流i。。,或者 電壓V。。,的傳感器。
[00巧]通常，控制單元40用PWM(脈寬調制）類型的調制來驅動開關204,其中在第一操 作區間期間閉合開關204和在第二操作區間期間關斷開關204。本領域技術人員將認識運 一PWM驅動和對操作區間的持續時間的控制是眾所周知的，并且可W例如經由在輸出處通 過誤差放大器的電壓或者電的反饋流來獲得。例如在電流控制的情況下，增加第一區間的 持續時間直至在輸出處的（平均）電流達到預定闊值。
[0026] 利用運一類的PWM驅動，通常存在S個操作模式。具體而言，如果在磁化電感Lm 中的電流在切換周期期間從未達到零，則轉換器視為在CCM(連續電流模式）中操作。取而 代之，在磁化電感Lm中的電流在周期期間達到零時，轉換器視為在DCM(不連續電流模式） 中操作。通常，轉換器在負載吸收低電流時在不連續電流模式中操作，而在吸收更高電流電 平時在連續電流模式中操作。在電流確切地在切換周期結束時達到零時，達到在CCM與DCM 之間的限制。運一限制情況稱為"TM(過渡模式）"。另外，存在也用可變切換頻率驅動開關 的可能性、如比如諧振或者準諧振驅動，其中在電子開關204兩端的電壓為零或者達到局 部最小值時切換開關204。通常，切換頻率、即操作時段的持續時間之和對于CCM或者DCM 驅動為固定而對于準諧振驅動為可變。
[0027] 運些切換電源電路的問題與各種部件的電子消耗有聯系。
[002引例如控制電路40通常必須總是保持接通用于檢測控制信號FF和/或FB和用于 驅動切換級20。
[0029] 然而，在低負荷、例如在沒有連接到轉換器的負載時，一個或者多個反饋信號FB 可W甚至緩慢地改變。出于運一原因，控制電路40的（和整個轉換器的）能量消耗可W通 過將控制電路40激活和去激活某些時段來減少。例如可W在所謂"待命模式"的節能模式 中設置控制電路40,并且可W周期性地和/或根據控制信號重新激活控制電路40。因而， 在運一操作模式中，未總是驅動切換級20,但是對切換級20的一個或者多個開關的切換是 間歇的，因而運一模式通常稱為"突發模式"。
[0030] 例如在開關電源在輸出電壓與輸入電壓之間有電絕緣的分節中，通常借助光禪合 器件獲得控制反饋，該光禪合器件除了閉合控制回路之外還實現獲得精確電絕緣。運一解 決方案的優點在于控制電路40的和級20的激活頻率依賴于系統的負載運樣的事實。然而， 運一解決方案通常從在待命狀態中的消耗運一觀點來看效率低，因為不能消除光禪合器的 反饋網絡的消耗。
[0031] 其它技術實現從初級繞組直接執行輸出電壓的反饋而未借助光禪合器。在運些系 統中，在零負載的條件中，突發模式的最小頻率通常由器件固定并且是固定頻率。在運些系 統中，可W周期性地恢復接通級20的一個或者多個開關W便向初級繞組傳送關于輸出電 壓的值的信息。
[0032] 具體而言，在恢復接通系統時，它在輸出處供應必須耗散的固定能量，W便防止系 統在很低或者零負載的情況下脫離調節。為了克服運一問題，通常在輸出處插入虛負載。 待耗散的能量主要地依賴于接通頻率，該接通頻率不應被隨意地選擇為低，因為在一個切 換去激活與下一切換去激活之間系統是"盲目"的；即無關于輸出的狀態的信息。一旦切換 已經發生，系統可W識別負載的變化并且通過供應必需能量來響應。在最壞情況下、即負載 從零變化成最大值，負載吸收的電流由輸出電容維系，并且電壓降V。。,依