以最大化功率效率來(lái)控制開(kāi)關(guān)模式電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種可操作以生成控制開(kāi)關(guān)模式電源(100)的占空比的控制信號(hào)(D)的控制電路(200)。控制電路(200)包括參考電壓發(fā)生器(201)，其可操作在第一模式以生成預(yù)定參考信號(hào)(VRdes)，并且可操作在第二模式以接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源(100)的輸入電壓(Vin)的信號(hào)并且生成取決于所述輸入電壓(Vin)的可變參考信號(hào)(VRvar)，參考電壓發(fā)生器(201)配置成當(dāng)輸入電壓(Vin)超過(guò)閾值時(shí)操作在第一模式，而當(dāng)輸入電壓(Vin)等于或小于所述閾值時(shí)操作在第二模式。控制電路(200)還包括誤差信號(hào)發(fā)生器(202)，其可操作以接收指示開(kāi)關(guān)模式電源(100)的輸出電壓(Vout)的信號(hào)，并且可操作以基于參考電壓發(fā)生器所生成的參考信號(hào)(VR；VRvar，VRdes)并且基于輸出電壓(Vout)來(lái)生成誤差信號(hào)(VE)?？刂齐娐?200)還包括占空比控制信號(hào)發(fā)生器(204)，其可操作以生成與誤差信號(hào)(VE)相關(guān)的、控制開(kāi)關(guān)模式電源(100)的占空比的控制信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】以最大化功率效率來(lái)控制開(kāi)關(guān)模式電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)模式電源的領(lǐng)域，以及更具體來(lái)說(shuō)，涉及開(kāi)關(guān)模式電源 的占空比的控制。

【背景技術(shù)】
[0002] 開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS)是一種因其尺寸小、重量輕和效率高而具有不同范圍的應(yīng) 用的眾所周知類(lèi)型的電源轉(zhuǎn)換器。例如，SMPS廣泛用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和便攜電子設(shè)備、例如 蜂窩電話中。SMPS通過(guò)以高頻率（通常為數(shù)十至數(shù)百kHz)開(kāi)關(guān)例如功率M0SFET等開(kāi)關(guān)元 件，來(lái)實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，其中開(kāi)關(guān)的頻率或占空比定義將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所需輸出電壓的效 率。 在大多數(shù)SMPS拓?fù)渲?，輸出電壓Vwt與輸入電壓Vin成正比。
[0003]

【權(quán)利要求】
1. 一種可操作以生成控制開(kāi)關(guān)模式電源（100)的占空比的控制信號(hào)⑶的控制電路 (200) ，所述控制電路（200)包括： 參考電壓發(fā)生器（201)，可操作在第一模式以生成預(yù)定參考信號(hào)（VKdJ，并且可操作在 第二模式以接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源（1〇〇)的輸入電壓（Vin)的信號(hào)并且生成取決于所 述輸入電壓（V in)的可變參考信號(hào)（VKvJ，所述參考電壓發(fā)生器（201)配置成當(dāng)所述輸入電 壓（V in)超過(guò)閾值時(shí)操作在所述第一模式，而當(dāng)所述輸入電壓（Vin)等于或小于所述閾值時(shí) 操作在所述第二模式； 誤差信號(hào)發(fā)生器（202)，可操作以接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的輸出電壓（Vwt) 的信號(hào)，并且可操作以基于所述參考電壓發(fā)生器（201)所生成的參考信號(hào)（VK;VKvm，V KdJ并 且基于所述輸出電壓（〇來(lái)生成誤差信號(hào)（VE);以及 占空比控制信號(hào)發(fā)生器（204)，可操作以生成與所述誤差信號(hào)（VE)相關(guān)的、控制所述開(kāi) 關(guān)模式電源（100)的所述占空比的所述控制信號(hào)（D)。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制電路（200)，還包括： 調(diào)節(jié)器（203)，可操作以生成與所述誤差信號(hào)（VE)相關(guān)的、定義占空比的信號(hào)， 以及其中所述占空比控制信號(hào)發(fā)生器（204)布置成生成與定義所述占空比的所述信 號(hào)相關(guān)的所述控制信號(hào)（D)。
3. 如權(quán)利要求2所述的控制電路（200)，其中，所述調(diào)節(jié)器是PID調(diào)節(jié)器、PI調(diào)節(jié)器、 PD調(diào)節(jié)器和超前滯后補(bǔ)償調(diào)節(jié)器其中之一。
4. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)，其中，所述參考電壓發(fā)生器 (201) 包括： 變壓器匝數(shù)比乘法器（2011)，可操作以將接收信號(hào)與變壓器匝數(shù)比η相乘；以及 標(biāo)稱(chēng)占空比乘法器（2012)，可操作以將接收信號(hào)與標(biāo)稱(chēng)占空比D_相乘， 其中，所述變壓器匝數(shù)比乘法器（2011)和所述標(biāo)稱(chēng)占空比乘法器（2012)布置成當(dāng)所 述參考電壓發(fā)生器（201)操作在所述第二模式時(shí)，將指示所述開(kāi)關(guān)模式電源的所述輸入電 壓（Vin)的所述信號(hào)與所述變壓器匝數(shù)比η和所述標(biāo)稱(chēng)占空比D_相乘，以生成所述可變參 考信號(hào)（U。
5. 如權(quán)利要求4所述的控制電路（200)，其中，所述參考電壓發(fā)生器（201)包括參考信 號(hào)選擇器（2013)，其可操作以選擇所述可變參考信號(hào)（VKvJ和所述預(yù)定參考信號(hào)（VKdJ中 的較小的以供作為所述參考信號(hào)（V K)來(lái)輸出，所述閾值等于所述預(yù)定參考電壓（VKdJ除以 η〇ηοπι °
6. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)，其中，所述誤差信號(hào)發(fā)生器 (202) 可操作以通過(guò)從所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述輸出電壓和所述參考信號(hào) (VK)中的一個(gè)中減去所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述輸出電壓（VJ和所述參考信號(hào)（V K) 中的另一個(gè)，來(lái)生成所述誤差信號(hào)（VE)。
7. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)，其中，所述誤差信號(hào)發(fā)生器 (202)可操作以接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的輸出電流（1_)的信號(hào)，并且可操作以 基于所述參考信號(hào)（V K)、所述輸出電壓（V?！购退鲚敵鲭娏鳎↖?！箒?lái)生成所述誤差信號(hào) (VE)。
8. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)，其中，所述占空比控制信號(hào)發(fā) 生器（204)包括脈寬調(diào)制器。
9. 如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)，其中，所述占空比控制信號(hào)發(fā) 生器（204)布置成生成控制信號(hào)（D)，以將所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述占空比保持在高 于預(yù)定最小值。
10. -種具有如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制電路（200)的開(kāi)關(guān)模式電源 (100)。
11. 一種生成控制開(kāi)關(guān)模式電源（100)的占空比的控制信號(hào)（D)的控制方法，所述方法 包括： 接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源的輸入電壓（vin)的信號(hào)（S401，S501); 接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源的輸出電壓（Vwt)的信號(hào)（S403，S505); 當(dāng)所述輸入電壓（Vin)超過(guò)閾值時(shí)，在第一模式操作參考電壓發(fā)生器（201)以生成預(yù)定 參考信號(hào)（vKdJ ; 當(dāng)所述輸入電壓（vin)等于或小于所述閾值時(shí)，在第二模式操作所述參考電壓發(fā)生器 (201)以生成取決于所述輸入電壓（Vin)的可變參考信號(hào)（VKvJ ; 基于所述參考電壓發(fā)生器（201)所生成的所述參考信號(hào)（VK)并且基于所述輸出電壓 來(lái)生成誤差信號(hào)（VE) (S404, S507);以及 生成與所述誤差信號(hào)相關(guān)的、控制所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述占空比的控制信號(hào) (D) (S406, S511)。
12. 如權(quán)利要求11所述的控制方法，其中， 所述方法還包括調(diào)節(jié)所述誤差信號(hào)（VE)，以生成定義占空比的信號(hào)（S405，S509);以及 所述控制信號(hào)（S406，S511)與定義所述占空比的所述信號(hào)相關(guān)地生成。
13. 如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中，所述誤差信號(hào)使用PID調(diào)節(jié)器、PI調(diào)節(jié)器、 ro調(diào)節(jié)器和超前滯后補(bǔ)償調(diào)節(jié)器其中之一來(lái)調(diào)節(jié)。
14. 如權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，所述參考電壓發(fā)生器 (201)在所述第二操作模式通過(guò)將指示所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述輸入電壓（V in)的 所述信號(hào)與變壓器匝數(shù)比n(S502)并且與標(biāo)稱(chēng)占空比D_(S503)相乘，來(lái)生成所述參考電 壓（V K)。
15. 如權(quán)利要求11至14中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，所述參考電壓發(fā)生器 (201)選擇所述可變參考信號(hào)（VKvJ和所述預(yù)定參考信號(hào)（V Mes)中的較小的以供作為所述 參考信號(hào)（VK)來(lái)輸出，所述閾值等于所述預(yù)定參考電壓（V KdJ除以nD_。
16. 如權(quán)利要求11至15中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，通過(guò)從所述開(kāi)關(guān)模式電 源（100)的所述輸出電壓（〇和所述參考信號(hào)（V K)中的一個(gè)中減去所述開(kāi)關(guān)模式電源 (100)的所述輸出電壓（〇和所述參考信號(hào)（VK)中的另一個(gè)，來(lái)生成所述誤差信號(hào)（V E) (S506)。
17. 如權(quán)利要求11至16中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中， 所述方法還包括接收指示所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的輸出電流（I。」的信號(hào)；以及 所述誤差信號(hào)（VE)基于所述參考信號(hào)（VK)、所述輸出電壓（Vwt)和所述輸出電流（I wt) 來(lái)生成。
18. 如權(quán)利要求11至17中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，所述控制信號(hào)（D)通過(guò)與 所述誤差信號(hào)相關(guān)地生成脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)生成（S510)。
19.如權(quán)利要求11至18中的任一項(xiàng)所述的控制方法，其中，生成所述控制信號(hào)（D)，以 將所述開(kāi)關(guān)模式電源（100)的所述占空比保持在高于預(yù)定最小值。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK104067498SQ201280068548
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月30日
【發(fā)明者】M.卡爾松, O.佩爾松 申請(qǐng)人:瑞典愛(ài)立信有限公司