CN105515418A - 用于轻负载的pfc停机电路 - Google Patents

用于轻负载的pfc停机电路 Download PDF

Info

Publication number
CN105515418A
CN105515418A CN201510646547.3A CN201510646547A CN105515418A CN 105515418 A CN105515418 A CN 105515418A CN 201510646547 A CN201510646547 A CN 201510646547A CN 105515418 A CN105515418 A CN 105515418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
load
direct current
signal
current signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510646547.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105515418B (zh
Inventor
R·莫耶尔
B·S·辛加马内尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Power Integrations Inc
Original Assignee
Power Integrations Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Power Integrations Inc filed Critical Power Integrations Inc
Publication of CN105515418A publication Critical patent/CN105515418A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105515418B publication Critical patent/CN105515418B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于轻负载的PFC停机电路。在一方面，一种功率转换器包括：一个前端级，包括一个功率因数校正控制器；一个输出级，包括一个直流/直流控制器；以及轻负载检测电路***，被耦合以检测所述输出级的一个输出上的一个负载的相对低的功率消耗，并响应于所述检测，关断所述前端级中的所述功率因数校正控制器。

Description

用于轻负载的PFC停机电路
技术领域
本公开内容总体涉及功率转换器(powerconverter)，且更具体而言，涉及使用功率因数校正(powerfactorcorrection)(PFC)级的交流-直流开关模式功率转换器和/或直流-直流开关模式功率转换器。
背景技术
许多电子设备(诸如，蜂窝电话、个人数字助理(PDA’s)、膝上型电脑等)使用电力来运行。因为通常通过壁式插座以高压交流(ac)来递送功率，所以通常使用功率转换器来将通过电气插口提供的交流(“ac”)功率转换成直流(“dc”)以供应电气设备或负载。
为了校正功率转换器从交流源汲取的电流的非正弦波形，许多功率转换器采用一个功率因数校正(PFC)级。如果输入交流电流和电压波形是正弦的且完全同相的，则功率转换器的功率因数是1。在世界的许多地方，针对功率转换器制造商的法律要求确保功率转换器具有大于0.9的功率因数。在高压应用中，功率转换器通常具有75瓦或更大的额定输出功率。安全机构通常要求额定输出功率为75瓦或更高的功率转换器包括PFC级。
通常存在可以与功率转换器一起使用的两种类型的PFC级，即，无源PFC电路和有源PFC电路。无源PFC级通常由无源器件(诸如，电阻器、电容器以及电感器)组成。有源PFC电路通常由无源器件和有源器件(诸如，电容器、电感器和MOSFET)的组合组成。更具体而言，有源PFC级包括降压转换器(buckconverter)、升压转换器(boostconverter)、或降压-升压转换器。在高功率应用中，增大功率转换器的功率因数的一般方法包括使用一个有源PFC级(activePFCstage)。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种功率转换器，包括：
一个前端级(frontendstage)，包括一个功率因数校正控制器；
一个输出级，包括一个直流/直流控制器；以及
轻负载检测电路***，被耦合以检测所述输出级的输出上的一个负载的相对低的功率消耗，并响应于所述检测，关断所述前端级中的所述功率因数校正控制器。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器的最大功率负载的2.5％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器(dualstagepowerconverter)的最大功率负载(maximumpowerload)的1％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个反激转换器。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个功率开关(powerswitch)，所述直流/直流控制器响应于轻负载(lightload)状况降低所述功率开关的开关频率。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述轻负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述开关频率被所述直流/直流控制器降低。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述轻负载检测电路***将响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出轻负载检测信号。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器还包括一个晶体管，该晶体管被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述轻负载检测信号断开来自所述功率因数校正控制器的所述供应输入的功率供应。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器还包括一个整流器，该整流器被耦合以对输入交流信号进行整流并且向所述前端级输出第一直流信号；所述前端级或所述升压功率因数校正级各自运行以将所述第一直流信号转换成第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰量级大于所述第一直流信号；以及所述输出级或所述直流/直流级各自被配置成将所述第一直流信号或所述第二直流信号转换成经调节的输出。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；且所述经调节的输出在3伏特到20伏特之间。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自还包括一个能量传递元件，所述能量传递元件具有一个初级绕组、一个次级绕组以及一个三级绕组；以及所述轻负载检测电路***被耦合至所述三级绕组以检测所述负载的相对低的功率消耗。
在根据本发明的第一方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器是双级功率转换器。
本发明的第二方面提供一种功率转换器，包括：
一个升压功率因数校正级(boostpowerfactorcorrectionstage)，包括一个功率因数校正控制器；
一个直流/直流级(DC/DCstage)，包括一个直流/直流控制器；以及
轻负载检测电路***，被耦合以检测所述直流/直流级的输出上的一个负载的相对低的功率消耗，并响应于所述检测，关断所述升压功率因数校正级中的所述功率因数校正控制器。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是双级功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个反激转换器。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个功率开关，所述直流/直流控制器响应于轻负载状况降低所述功率开关的开关频率。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述轻负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述开关频率被所述直流/直流控制器降低。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述轻负载检测电路***将响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出轻负载检测信号。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器还包括一个晶体管，该晶体管被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述轻负载检测信号断开来自所述功率因数校正控制器的所述供应输入的功率供应。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器还包括一个整流器，所述整流器被耦合以对输入交流信号进行整流并向所述前端级输出第一直流信号；所述前端级或所述升压功率因数校正级各自运行以将所述第一直流信号转换成第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰量级大于所述第一直流信号；以及所述输出级或所述直流/直流级各自被配置成将所述第一直流信号或所述第二直流信号转换成经调节的输出。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；且所述经调节的输出在3伏特到20伏特之间。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述输出级或所述直流/直流级各自还包括一个能量传递元件，所述能量传递元件具有一个初级绕组、一个次级绕组以及一个三级绕组；以及所述轻负载检测电路***被耦合到所述三级绕组以检测所述负载的相对低的功率消耗。
在根据本发明的第二方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器是双级功率转换器。
本发明的第三方面提供一种功率转换器，包括：
一个整流器，被耦合以对输入交流信号进行整流且输出具有第一峰幅度的第一直流信号；
一个功率因数校正前端级，被配置成：
在第一状态中，接收从所述整流器输出的所述第一直流信号并输出第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰幅度大于所述第一峰幅度，以及
在第二状态中，接收所述第一直流信号并输出第三直流信号，所述第三直流信号具有的峰幅度小于所述第一峰幅度，
一个输出级，被耦合以接收来自所述功率因数校正前端级的所述第二直流信号或所述第三直流信号，并输出经调节的直流信号以向一个负载供电；以及
负载检测电路***，被耦合以响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出一个低负载信号，所述功率因数校正前端级被配置成响应于所述低负载信号而切换到所述第二状态。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的2.5％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的1％或更少的功率消耗。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述功率因数校正前端级包括一个功率因数校正控制器；以及在所述功率因数校正前端级的所述第二状态中，所述功率因数校正控制器是关断的。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述功率因数校正前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述输出级包括一个反激转换器。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述输出级包括一个功率开关，其中响应于轻负载状况所述功率开关的开关频率被降低。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述功率开关的所述开关频率的降低。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；且输出到所述负载的所述经调节的直流信号在3伏特到20伏特之间。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述功率因数校正前端级包括：
一个功率因数校正控制器；以及
一个晶体管，被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述低负载信号断开来自所述供应输入的功率供应。
在根据本发明的第三方面的一个优选实施方案中，所述功率转换器是双级功率转换器。
附图说明
参照下面的附图描述本发明的非限制和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则在各个视图中相同的参考数字指相同的部分。
图1A是根据本发明的教导的包括有源PFC升压级的示例性反激转换器、负载检测电路(该负载检测电路还包括频率测量电路)的功能框图。
图1B是根据本发明的教导的包括有源PFC级(该有源PFC级还包括PFC控制器和欠电压检测电路)的示例性直流-直流转换器、负载感测电路(该负载感测电路还包括频率测量电路)和偏置供应电路的另一个功能框图。
图2例示了根据本发明的教导的一个示例性直流-直流转换器。
图3A例示了根据本发明的教导的一个示例性频率测量电路。
图3B例示了根据本发明的教导的一个示例性偏置供应电路(biassupplycircuit)。
图4A例示了一个包括频率测量电路的反激功率转换器和偏置供应电路的一部分的实际电路图。
图4B例示了一个有源PFC与偏置供应电路的一部分的实际电路图。
在附图的所有若干视图中，对应的参考字符指示对应的部件。技术人员应理解，图中的元件是为了简化和清楚的目的而示出的，并且未必按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件被夸大，以帮助增进对本发明多个不同实施方案的理解。此外，为了便于较少地妨碍察看本发明这些不同实施方案，在商业可行的实施方案中有用或必需的常见但是众所周知的元件通常未被示出。
具体实施方式
在下文的描述中，阐明了多个具体细节，以提供对实施方案的透彻理解。然而，本领域普通技术人员认识到，可以在不采用这些具体细节的情况下或用其他方法、部件、材料等实施本文中所描述的技术。在其他情况下，为了避免模糊某些方面，没有示出或详细描述众所周知的结构、材料或运行。
在该说明书全文中提到“一个实施方案”、“一实施方案”意指，关于该实施方案描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在该说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”未必全都指相同的实施方案。另外，所述特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。
特定的特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件内。此外，应理解，随本文提供的附图是出于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图未必按比例绘制。
如之前所述的，有源PFC级包括以开关模式运行的有源器件(诸如，MOSFET)以实现期望的PF值。特别是在高负载时，有源PFC级可以提高功率转换器的效率。然而，在轻负载或无负载运行时，有源PFC级中包括的有源器件的开关会导致效率较差。因此，对于使用有源PFC级的功率转换器，在轻负载或无负载运行期间关断有源PFC级可以大大提高功率转换器的效率。换言之，响应于多个负载状况选择性地接通有源PFC级将提高功率转换器的效率。
本文中所描述的是功率转换器、用于功率转换器的控制器、负载感测电路、频率测量电路以及偏置供应电路的实施方案，其将响应于检测负载状况而接通或关断有源PFC级。更具体而言，本发明公开了一种在轻负载或无负载状况下关断有源PFC级的设备和方法。在所公开的实施方案中，示例性功率转换器是直流-直流功率转换器。
在一个实施例中，在轻负载或无负载状况下，可以通过解耦合或断开从供应输入(supplyinput)到有源PFC级中包括的PFC控制器的功率供应来关断有源PFC级。更具体而言，在一个实施例中，响应于检测到轻负载或无负载状况，通过向有源PFC级中包括的PFC控制器的供应输入提供低于最小运行供应电压VCC_MIN(在下文中，VCC_MIN)的电压来关断有源PFC级。在其他实施方案中，可以通过部分地或完全地解耦合或断开到有源PFC级中包括的PFC控制器的供应输入的功率供应来关断有源PFC级。在其他实施例中，可以通过解耦合或断开到有源PFC级中的任何电路的任何其他必要的运行或控制信号或输入来实现有源PFC级的关断。
一般而言，从功率转换器汲取最大功率的负载可以被认为全负载或最大功率负载。从功率转换器汲取大体上不到最大功率的3％、2.5％或1％的负载可以被称为轻负载或低负载。功率转换器的不到最大功率负载的3％、2.5％或1％的功率消耗可以被称为相对低功率消耗。
与其额定的消耗来自功率转换器的最大功率相比，消耗大体上可忽略的来自功率转换器的功率的负载可以被认为大体上无负载。当功率转换器向负载递送最大功率时，这可以被认为在全负载下运行。当功率转换器向负载递送最小功率时，这可以被认为在无负载下运行。当功率转换器向负载递送小于最大功率但是大于最小功率的功率时，这可以被认为在轻负载下运行。
用于直流-直流功率转换器的控制电路通常响应于负载中的变化来改变耦合到控制电路的直流-直流转换器开关的开关频率。因此，直流-直流转换器开关的开关频率可以大体上代表负载的功率消耗的值的近似范围。当功率转换器在全负载下运行时，该开关频率可以是在其最大值处。当功率转换器在大体上无负载下运行时，开关频率可以在最小值处。当功率转换器在轻负载下运行时，该开关频率可以在最大值和最小值之间。
因此，应理解，本发明公开了一种响应于直流-直流转换器开关的开关频率来接通或关断有源PFC级的方法和设备。
在所描述的实施例中，负载感测电路使用感测元件上的电压来感测或检测直流-直流转换器开关的近似开关频率。在所描述的实施方案中，感测元件上的电压可以大体上代表在任何给定的时间功率转换器开关的开关频率。在一个实施例中，在轻负载或无负载状况下，负载感测电路使用感测元件上的电压来关断有源PFC级。在一个实施例中，在大于轻负载的负载下，负载感测电路可以使用感测元件上的电压接通有源PFC级。
利用PFC级(有源或无源)的功率转换器通常可以包括可以经由一个整流器耦合到一个交流输入的分立的PFC级。这样的功率转换器通常被称为双级或两级功率转换器，第一级或前端级是PFC级且第二级或输出级是直流-直流转换器级或直流-直流级。在一个典型的双级功率转换器的配置中，PFC级的输出可以被耦合到直流-直流转换器的输入且直流-直流转换器的输出可以驱动一个负载。
此外，如果前端级是被耦合以接收直流输入信号的PFC升压级，则PFC升压级的输出可以是具有较大峰量级(peakmagnitude)或峰幅度的直流信号。换言之，PFC升压级可以将第一直流信号转换成具有较大峰量级或峰幅度的第二直流信号。因此，应注意的是，包括PFC升压级作为前端级的双级转换器通常将第一直流信号或第二直流信号转换成经调节的直流输出。第一直流信号的峰幅度可以被称为第一峰幅度且第二直流信号的峰幅度可以被称为第二峰幅度。
可以在双级功率转换器中规定，PFC级被配置成在第一状态中接收从整流器输出的第一直流信号且输出第二直流信号，该第二直流信号具有的峰幅度大于该第一峰幅度，以及在第二状态中，接收该第一直流信号且输出第三直流信号，该第三直流信号具有的峰幅度小于该第一峰幅度。此外，应理解的是，在双级功率转换器中，输出级被耦合以从PFC级接收第二直流信号或第一直流信号且输出经调节的直流信号以给一个负载供电。
在利用PFC级的直流-直流转换器的一个典型的配置中，该直流-直流转换器的输出可以被称为负载或***输出。在下文中在整个说明书中，术语“负载”将被用来指耦合到***输出的负载。
应注意的是，本发明涉及一种如上文所描述的双级功率转换器。此外，所公开的示例性发明可以与任何类型的第二级直流-直流转换器(诸如，隔离转换器、非隔离转换器、正激(forward)转换器、反激(flyback)转换器、降压转换器、升压转换器或谐振转换器)一起使用。此外，它可以包括任何类型的有源PFC级，诸如，有源PFC升压级、有源PFC降压级或有源PFC降压-升压级等。
在一个实施例中，所描述的实施方案包括反激转换器作为第二级。此外，在所描述的实施例中，有源PFC级是在反激转换器的外部的分立的电路。因此，当有源PFC级在功率转换器的外部时，本文中所描述的设备和方法是特别有用的。
反激转换器通常使用控制器以通过感测和控制闭合环路中的功率转换器的输出来向电气装置(通常被称为负载)提供经调节的输出。更具体而言，为了调节递送到负载的输出量，该控制器可以被耦合到提供关于功率转换器的输出的反馈信息的传感器。该控制器通过响应于来自该传感器的反馈信息而控制开关接通和关断以将能量脉冲从输入功率源(电力线路)传递到功率转换器输出来调节递送到负载的输出量。初级开关可以被称为直流-直流转换器开关且初级侧控制器可以被称为直流-直流控制器。
功率转换器中用来提供反馈信息的传感器可以包括直接从该功率转换器的输出接收关于输出电压的信息的光耦合器。功率转换器的输出还被耦合到能量传递元件的次级绕组。此类型的控制方案通常被称为“次级-侧控制(secondary-sidecontrol)”。另一种类型的控制方案，通常被称为“初级-侧控制(primary-sidecontrol)”替代地可以由该控制器利用。在初级-侧控制中，传感器可以包括能量传递元件的初级-参考绕组(例如，偏置绕组)以在向输出递送能量的开关事件之后立即提供代表功率转换器的输出电压的信号。
多种控制模式可以被用来调节功率转换器的输出。在PWM模式中，直流-直流控制器通过更改开关的占空比来调节功率转换器的输出。
另一种控制模式被称为接通/关断控制，其启用或禁用一个开关循环(cycle)。当一个循环被启用时，开关可以传导电流，而在禁用循环期间该开关不能够传导电流。直流-直流控制器产生一系列启用开关循环和禁用开关循环来调节功率转换器的输出。对于接通/关断控制，控制器通常接收代表功率转换器的输出的逻辑信号。在一个实施例中，由该控制器接收的信号可以是一系列逻辑-电平脉冲(logic-levelpulse)，其将启用或禁用开关。在另一个实施例中，由该控制器接收的信号可以是用于启用或禁用开关的数字信号。
本发明可以适用于上文提及的任何类型的控制方案。在接通/关断控制方案中，直流-直流转换器中的初级开关的开关频率可以被认为是直流-直流转换器开关被接通的重复率(repetitionrate)。直流-直流转换器开关连续接通或关断两次之间的时段可以被称为重复时间。重复时间与重复率成反比例。换言之，如果重复时间小，则重复率高。出于此说明书的目的，术语重复率可以被用来意指开关频率。
如较早解释的，在所描述的实施例中，负载感测电路或负载感测电路***(circuitry)对感测元件上的电压进行感测以检测直流-直流转换器的开关频率。换言之，在所描述的实施例中，响应于示例性反激转换器的直流-直流转换器开关的开关频率来关断有源PFC级。
在其他实施方案中，该负载感测电路***可以感测一些其他量(诸如，可以代表负载状况的直流-直流转换器开关的占空比)。在一个实施例中，该负载感测电路***可以包括一个频率感测电路***或频率测量电路以检测直流-直流转换器开关在任何给定负载下的开关频率。该频率测量电路可以包括一个感测元件或一个频率感测元件或直流-直流开关频率感测元件。
在一个实施例中，该感测元件是电容器或感测电容器；其被耦合以充电或放电至代表直流-直流转换器在给定负载下的开关频率的电压。在其他实施例中，该频率感测电路***可以使用线性、非线性、有源或无源电气装置作为感测元件，以生成可以代表直流-直流转换器在给定负载下的开关频率的量(诸如，电压、电流或温度)。这样的元件的一些实施例包括电阻器、双极结型晶体管、MOSFET等。
如本文中将讨论的，在所描述的实施例中，响应于可以大体上代表直流-直流转换器开关的开关频率的偏置绕组电压或偏置绕组电流来使感测电容器充电或放电至特定电压。感测电容器电压VSENSE(在下文中VSENSE)进一步被用来接通或关断有源PFC级。
图1A是例示接收输入电压VRECTDC102以产生到负载的输出电压和输出电流的直流-直流功率转换器100A的一个实施例的功能框图(未在图1A中示出输出电压、输出电流、以及负载)。在交流-直流功率转换器的一个实施例中，直流输入电压VRECTDC102可以是经整流的且经滤波的交流输入电压。图1的示例性直流-直流功率转换器是反激励转换器108。图1A还例示有源PFC升压级电路104。有源PFC升压级电路104还可以被称为有源升压级、第一级或前端级。反激转换器106还可以被称为第二级或输出级。具有如上文所描述的前端级和输出级的功率转换器可以被称为双级功率转换器。应注意的是，本发明涉及一种如上文所描述的双级功率转换器。
图1A还例示了负载检测电路或电路***108。负载检测电路108还可以被称为轻负载检测电路108或轻负载感测电路***108。反激转换器106的输出经由三级绕组信号(tertiarywindingsignal)112耦合到负载检测电路108的输入。负载检测电路108的输出经由接通/关断信号110耦合到有源PFC升压级电路104。
如稍后将描述的，在该例示的实施例中，在轻负载或无负载运行时，根据本发明的教导，通过断开到包括在有源PFC升压级104中的PFC控制器(未在图1A中示出)的供应输入的功率供应,负载检测电路108关断有源PFC升压级电路104。根据本发明的教导，当负载大于轻负载时，通过将功率供应连接至包括在有源PFC升压级104中的PFC控制器(未在图1A中示出)的供应输入,负载检测电路108接通有源PFC升压级电路104。
在一个实施例中，通过经由三级绕组信号112测量反激转换器106的直流-直流转换器开关(未在图1中示出)的开关频率来感测负载状况，负载检测电路108检测或感测负载(满负载/轻负载/无负载状况)。负载检测电路108将接通/关断信号110驱动至高或低。高值是逻辑高且低值是逻辑低。当接通/关断信号110在逻辑高时，接通有源PFC升压级104。当接通/关断信号110在逻辑低时，关断有源PFC升压级104。
图1B是例示接收交流输入电压VAC101以在负载120处产生输出电压VO124和输出电流IO122的功率转换器100B的一个实施例的另一个功能框图。交流输入电压VAC101被整流和滤波，以向有源PFC级104提供直流输入电压VRECTDC102。在另一个实施例中，有源PFC级104可以包括一个整流器和一个过滤器级。交流输入电压还可以被称为交流输入信号或交流输入。直流输出电压还可以被称为直流输出信号或直流输出。在所描述的实施方案中，交流输入信号VAC102是在90伏特(Vac)到260伏特(Vac)之间的商业线路电压且直流输出是在2伏特到20伏特之间。
输入电压VRECTDC102相对于输入返回126为正。输出电压VO124相对于输出返回(return)128为正。
图1B还例示了包括PFC控制器106和欠电压检测电路107的有源PFC级104、负载感测电路110(该负载感测电路110还包括频率测量电路112)以及偏置供应电路113。直流-直流转换器108的输出经由负载感测信号116耦合到频率测量电路112的输入。频率测量电路112的输出经由负载指示器信号117耦合到偏置供应电路113的输入。偏置供应电路113的信号供应电压118向欠电压检测电路107提供供应电压VCC_PFC，如例示的。在下文中在整个说明书中，信号供应电压118处的电压将被称为VCC_PFC。欠电压检测电路107的输出使能信号119还被耦合到PFC控制器106的供应输入或功率供应。有源PFC级104、负载感测电路110、以及偏置供应电路113被耦合到输入返回126。直流-直流转换器108既被耦合到输入返回126又被耦合到输出返回128。负载120被耦合到输出返回128。
在一个实施例中，负载指示器信号117还可以被称为负载检测信号。负载感测电路110还可以被称作负载检测电路或电路***，或被称作轻负载感测电路或电路***。
在该例示的实施例中，根据本发明的教导，在轻负载或无负载状况下，负载感测电路110使用偏置供应电路113来关断有源PFC级104。根据本发明的教导，当负载比轻负载高时，负载感测电路110使用偏置供应电路113接通有源PFC级104。
在运行时，负载感测电路110响应于经由负载感测信号116感测到一个负载状况输出负载指示器信号117或轻负载感测信号117。在一个实施例中，负载感测信号116可以是偏置绕组信号。频率测量电路112使用负载感测信号116以如下的方式生成或修改感测电容器上的电压：感测电容器电压VSENSE代表直流-直流转换器开关的开关频率。频率测量电路112还输出代表感测元件电压的负载指示器信号117。在一个实施例中，负载指示器信号117是具有的电压等于VSENSE的电压信号。在其他实施例中，负载指示器信号117可以是某些量(诸如，电流信号或逻辑信号等)。
此外，如果负载指示器信号117的电压等于或大于第一阈电压或轻负载阈电压VTH(在下文中，VTH)，则VCC_PFC大体上等于PFC控制器106的VCC_MIN。在运行中，欠电压检测电路107包括感测VCC_PFC的电路***(未在此说明书中描述)。如果VCC_PFC等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN，则欠电压检测电路107使得使能信号为高。如果VCC_PFC低于PFC控制器的VCC_MIN，则欠电压检测电路107使得使能信号为低。在所描述的实施方案中，使能信号119是逻辑信号。当使能信号119为高时接通PFC控制器106，且当使能信号119为低时关断PFC控制器106。
在所描述的实施例中，当直流-直流转换器开关(图3中所示)的开关频率是250Hz或更小时，关断有源PFC级104。在另一个实施例中，当直流-直流转换器开关(图3中所示)的开关频率大于或等于250Hz时，可关断有源PFC级104。在一些其他实施方案中，可以针对不同的频率阈值接通或关断有源PFC级。
图2是例示第二级功率转换器的一个实施例的功能框图200，该第二级功率转换器是直流-直流转换器108。在所描绘的实施例中，直流-直流转换器108是反激转换器。直流-直流转换器108从未经调节的直流输入电压V2114向负载220提供输出功率。在所描绘的实施例中，未经调节的直流输入电压V2114是有源PFC级104的输出。直流输入V2114还耦合到能量传递元件T1204。在一些实施例中，能量传递元件T1204可以是耦合电感器、变压器或电感器。示出的示例性能量传递元件T1204包括三个绕组：初级绕组202、次级绕组204以及偏置绕组206。功率转换器利用能量传递元件T1204在初级绕组202和次级绕组204之间传递能量。初级绕组202被耦合到功率开关S1230且该开关S1230还被耦合到输入返回226。
此外，箝位电路208被例示为被耦合在初级绕组202的两端以限制开关S1230上的最大电压。次级绕组204被耦合到整流器D1210，该整流器D1210被例示为一个二极管。然而，整流器D1210可以是被用作同步整流器的晶体管。输出电容器C1212被示出为被耦合到整流器D1210和输出返回228。功率转换器还包括调节输出的电路***，该输出被例示为输出量UO266。一般而言，输出量UO266是输出电压VO224、输出电流IO222或二者的组合。
如所示出的，控制器214被耦合以接收直流-直流反馈信号UFB248。该控制器还可以包括一个感测电路，该感测电路可以被耦合以感测输出量UO266以及提供直流-直流反馈信号UFB248，直流-直流反馈信号UFB248代表输出量UO266。感测电路***可以依赖于可代表功率转换器的状况的感测信号，当功率转换器处于低限制状况(lowlimitcondition)时该感测信号可以接替(relay)。这样的功率转换器的状况的实施例可以是平均输入电压V2114、RMS电流或开关S1230的开关频率。当功率转换器处于低限制状况时，多个部件(诸如，能量传递元件T1204或输出整流器210)的温度也可以被用来接替。
控制器214还包括用于接收开关电流感测信号250的端子和用于向功率开关S1230提供驱动信号252的端子。开关电流感测信号250可以代表功率开关S1230中的开关电流ID254。控制器214向功率开关S1230提供驱动信号252以控制多个开关参数，从而控制从功率转换器的输入到功率转换器的输出的能量传递。这样的参数的实施例可以包括功率开关S1230的开关频率(或周期)、占空比、接通时间和关断时间，或改变功率开关S1230的脉冲数目/单位时间的参数。
开关S1230响应于驱动信号252而被打开或被闭合。在运行中，开关S1230的开关在整流器D1210产生脉动电流。次级绕组电流被输出电容器C1212滤波以产生大体上恒定的输出电压VO224、输出电流IO222或二者的组合。在一个实施例中，开关S1230可以是一个晶体管，诸如，金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。在另一个实施例中，控制器214可以被实施为一个单片集成电路或可以用分立电气部件或分立部件和集成部件的组合来实施控制器214。控制器214和开关S1230可以形成被制造为混合集成电路或单片集成电路的集成电路的一部分。
偏置绕组206的一端被耦合作为到频率测量电路112的负载感测信号246，如稍后在图3A中示出的。实际上，控制器214可以在一个端子上提供可以被用作负载感测信号246的偏置绕组电压或其表示。电阻器R1216和电阻器R2218被耦合作为偏置绕组206和输入返回226之间的分压器电路。该分压器电路还被耦合以向控制器214提供直流-直流反馈信号UFB248。如例示的，偏置绕组电流IB242流经偏置绕组206。偏置绕组电流IB242的一部分IB1244可以流经由R1216和R2218形成的分压器电路。
对于较重负载，直流-直流转换器开关S1230的开关频率大于较轻负载时。通常，响应于负载，通过改变接通时间的持续时间和关断时间的持续时间来改变该开关频率。在所描述的实施例中，当负载变得较轻时，通过增加关断时间(TOFF)或减少接通时间(TON)来改变直流-直流转换器开关S1230的开关频率。
当直流-直流转换器开关S1230接通(闭合)时，初级绕组电压VP232相对于输入返回226为正。当直流-直流转换器开关S1230关断(打开)时，初级绕组电压VP232相对于输入返回226为负。与较重负载运行期间相比，在轻负载或无负载运行期间，直流-直流转换器开关S1230关断更长时间。因此，与对于较重负载相比，对于轻负载或无负载运行，初级绕组电压VP232为负的时间更长。偏置绕组反应初级绕组电压的电压。因此，与对于较重负载相比，对于轻负载或无负载运行，偏置绕组电压VB为负的时间更长。
偏置绕组电压VB236还耦合以在包括在频率测量电路112中的感测电容器上生成电压。一般而言，正偏置绕组电压VB236对该感测电容进行充电，而负偏置绕组电压VB236使该感测电容器放电。由于正偏置绕组电压而使该感测电容器充分充电的时间可以被称为充电时间。由于负偏置绕组电压而使该感测电容器充分放电的时间可以被称为放电时间。如较早解释的，与在较重负载期间相比，在轻负载或无负载运行期间，偏置绕组电压VB236为负值的时间更长。在所描述的实施例中，在较重负载运行期间，该感测电容器的充电时间大于其放电时间。相反地，在轻负载或无负载运行期间，该感测电容器的放电时间大于其充电时间。此外，在轻负载或无负载运行期间该感测电容器的放电时间比在较重负载期间大。
因此，与对于轻负载或无负载运行相比，在较重负载运行期间，该感测电容器的两端的平均电压将更大。如将关于图3A和图3B讨论的，在本实施方案中，响应于感测电容器上的平均电压值VAVG接通或关断有源PFC级104，VAVG还被称为平均感测电容器电压或VSENSE_AVG。换言之，响应于VSENSE_AVG接通或关断PFC控制器106。
图3A例示了示例性频率测量电路112、二极管D2302、电阻器R3304、电阻器R4308、感测电容器C2306、节点A318以及输入返回320的电路图300A。示例性频率测量电路112以负载感测信号246为输入。
还在图3A中示出的是，经过电阻器R3304的电流IR3310、经过感测电容器C2306的电流IC2312、经过电阻器R4308的电流IR4314、VSENSE316以及负载指示器信号117。在图3A的例示的实施例中，感测电容器电压VC2316可以被称为VSENSE316。
在所描述的实施方案中，负载指示器信号117是电压信号。如果负载指示器信号117具有的电压等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN，则接通有源PFC级104。如果负载指示器信号117具有的电压小于PFC控制器106的VCC_MIN，则关断或不允许接通有源PFC级104。
在运行中，如果VSENSE316小于第一阈电压或VTH，则频率测量电路112改变负载指示器信号117上的电压。如将同此一起被描述的，在本实施方案中，负载指示器信号117经由晶体管Q2356和负载指示器信号117向PFC控制器106提供最小的经调节的供应电压VCC_MIN.
简略地参照图2，当偏置绕组电压VB236相对于输入返回226为非零正值(在下文中非零正)时，负载感测信号246也相对于图3的输入返回226或320为非零正值。
在此时，电流IR3310的部分IC2312对感测电容器C2306进行充电。电流IC2312可以被称为充电电流。电流IR3310的一些部分还可以流经电阻器R4308。当偏置绕组电压VB236为非零负值(在下文中非零负)时，负载感测信号246相对于输入返回320也为非零负值。在此时，二极管D2304被反向偏置且大体上防止IR3310在示出的方向上流经电阻器R3304的电流流动。因此，充电电流IC2312大体上为零且感测电容器C2306通过电阻器R4308放电。经过R4308的电流IR4314可以被称为放电电流。
当负载感测信号246为非零正值时，只要充电电流IC2312大于放电电流IR4314那么VSENSE316就继续增大。在直流-直流功率转换器开关S1230的一个完整的开关循环(TON+TOFF)期间，感测电容器C2306充电和放电。放电电流IR4314可以与电阻器R4308和感测电容器C2306的并联组合两端的电压大体上成比例。在任何给定时刻，充电电流IC2312可以与正偏置绕组电压VB236和感测电容器C2306两端的电压VC2316之间的差大体上成比例。因此，当VSENSE316为零时，充电电流IC2312被最大化且放电电流IR4314被最小化。当电压VC2316逐渐增大时，充电电流IC2312被减小然而放电电流IR4314被增大。以此方式，VSENSE316可以从大体上零值快速充电。
此外，正偏置绕组电压VB236相对于一个给定的负载维持大体上恒定。因此，在每个开关循环期间由电流IR3310向感测电容器C2306赋予的总电荷可以被认为是大致恒定的，维持感测电容器电压VC2316的平均值(在下文中，VSENSE_AVG)。为了增大VSENSE_AVG，需要电流IR3310继续增大，且为了减小VSENSE_AVG，需要电流IR3310继续减小。当直流-直流转换器开关230的开关频率或重复率增加时，电流IR3310被增大，引起VSENSE316增大。因此，VSENSE_AVG也被增大。当直流-直流转换器开关的开关频率或重复率减小时，电流IR3310被减小，引起VSENSE316减小。因此，VSENSE_AVG也被减小。
因为上述运行，在节点A318处形成电压VA，该电压VA显示在还被耦合到偏置供应电路113的负载指示器信号117处。在所描述的实施方案中，在给定的负载下，电压VA可以大体上等于VSENSE316。此外，在给定的负载下，电压VA可以大体上等于VSENSE_AVG。
因此，应理解的是，如果VSENSE316等于或大于VTH，则图3B的偏置供应电路将向PFC控制器106提供VCC_MIN且将接通有源PFC级104。如果VSENSE316低于VTH，则图3B的偏置供应电路将向PFC控制器106提供低于VCC_MIN的电压且将关断有源PFC级104。
图3B例示了示例性偏置供应电路113、第一晶体管Q1352、电阻器R5354、第二晶体管Q2356、齐纳二极管D3358、二极管D4362、有源PFC级104、第一节点VCCP372、第二节点VCC374以及输入返回320的电路图300B。示例性偏置供应电路113接收负载指示器信号117作为输入。
如图3B中示出的是，第一晶体管Q1352的最小基极到发射极电压(接通电压)VBE1362、第二晶体管Q2356的最小基极到发射极电压(接通电压)VBE2366、以及齐纳二极管电压VD3368。在所描述的实施方案中，晶体管Q1352和晶体管Q2356是双极结型晶体管。在其他实施方案中，晶体管Q1352和晶体管Q2356可以是MOSFET或任何其他合适的晶体管配置。
第一晶体管Q1352的集电极经由电阻器R5354、二极管D4362以及电阻器R6370耦合到直流电源干线电压TOVCC_MAIN360。电阻器R5354和电阻器R6370是用于第一晶体管Q1352正常运行而通常所包括的限流电阻器或偏置电阻器。二极管D4362大体上防止任何电流反向流经第一晶体管Q1352。第一晶体管Q1352的发射极还经由节点374耦合到齐纳二极管D3358的阴极端子和第二晶体管Q2356的基极。晶体管Q2的集电极被耦合到节点VCCP372。在另一个实施方案中，第一晶体管Q1352的发射极可以经由限流电阻器或任何其他限流电路耦合到节点VCC374。
在一个实施例中，响应于电压VA负载指示器信号117接通或关断有源PFC级104。第二晶体管Q2356的发射极向PFC控制器106提供功率供应或供应电压。第二晶体管Q2356的发射极还经由供应电压118信号耦合到包括在有源PFC级104中的欠电压检测电路107。欠电压检测电路107的输出经由使能信号119接通或关断PFC控制器106。换言之，第二晶体管Q2356的发射极可以被认为PFC控制器106的供应输入，第二晶体管Q2356的发射极经由欠电压检测电路107耦合到PFC控制器106。
在所描述的实施方案中，欠电压检测电路107在PFC控制器106的外部。在其他实施方案中，欠电压电路107可以与PFC控制器106集成。
可以从图3B的电路布置理解的是，当有源PFC级104接通时，通过齐纳二极管D3提供等于VCC的经调节的电压值。
此外，可以通过下面的式子给出VTH：-
VTH＝VCC_MIN+VBE2+VBE1………..(2)
简略地参照图3A和上述等式，应理解的是，如果VSENSE316等于或大于VTH，则接通有源PFC级104。如果VSENSE316小于VTH，则关断有源PFC级104。
在一个实施例中，如果VSENSE316低于VTH，则不可以接通第一晶体管Q1352或第二晶体管Q2356。在另一个实施方案中，当VSENSE316低于VTH时，第一晶体管Q1352或第二晶体管Q2356可以同时或不同时地完全或部分导通，然而，包括其他电路元件可以使得VCC_PFC118低于PFC控制器106的VCC_MIN。
在又一个实施方案中，第一晶体管Q1352和第二晶体管Q2356可以被配置为开关以修改VCC_PFC的值，从而从供应输入向PFC控制器106供应VCC_MIN或断开从供应输入到PFC控制器106的VCC_MIN。
在一个实施例中，轻负载检测信号VCC_OFF376是到节点VCC374上的输出。轻负载检测信号VCC_OFF376(在下文中，信号VCC_OFF376)还可以被称为低负载信号。在期望的实施方案中，信号VCC_OFF376是电压信号且具有的值大体上等于第一晶体管Q1352的发射极处的电压。因此，如果VSENSE316等于或大于VTH，则信号VCC_OFF376向第二晶体管Q2356提供足够的基极电压以使得VCC_PFC等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN。这进一步导致欠电压检测电路107以使得使能信号119为高且接通PFC控制器106。有源PFC级104因此被接通。
如果VSENSE316低于VTH，则信号VCC_OFF376不可以向第二晶体管Q2356提供足够的基极电压以使得VCC_PFC等于或大于VCC_MIN。因此，VCC_PFC具有低于VCC_MIN的电压，这导致欠电压检测电路107，使得使能信号119为低且关断PFC控制器106。因此，关断有源PFC级104。因此，应理解的是，第二晶体管Q2356响应于轻负载检测信号VCC_OFF376断开来自功率因数校正控制器106的供应输入的功率供应。
此外，在下文中，如果VCC_OFF376等于或大于第二阈电压或轻负载检测阈电压VTH_DETECT(下文VTH_DETECT),则VCC_PFC等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN且有源PFC级104被接通。如果VCC_OFF376低于VTH_DETECT,则VCC_PFC低于PFC控制器106的VCC_MIN且有源PFC级104将被关断。
如较早解释的，在较重负载运行期间或在较高的直流-直流转换器开关230的开关频率下，VSENSE_AVG等于或大于VTH，因此，有源PFC级104将被接通。在轻负载或无负载运行期间或在较低的直流-直流转换器开关230的开关频率下，VSENSE_AVG小于VTH，因此，有源PFC级104将被关断。
图4A和图4B一起例示了包括有源PFC级、频率测量电路以及偏置供应电路的反激功率转换器的实际电路图400A和400B的一个工作实施例。
图4A例示了一个示例性功率测量电路112，以及偏置供应电路113的一部分。稍后在图4B中例示偏置供应电路113的其余部分。图4A和图4B的对应的数字指示图2、图3A和图3B的对应的部件。
图4A的控制器204对应于图2的控制器214。图4A的二极管302、电阻器304、电容器306、电阻器308分别对应于图3A的二极管D2302、电阻器R3304、感测电容器C2306以及电阻器R4308。图4A的电流IR3310和IC2312分别对应于图3A的电流IR3310和IC2312。此外，图4A的晶体管352和电阻器354分别对应于图3B的晶体管Q1352和电阻器R5354。类似地，图4A的偏置供应电路的电阻器370和二极管362对应于图3B的电阻器R6370和二极管D4362。图4A的节点360对应于图3B的直流电源干线电压TOVCC_MAIN。图4A的负载感测信号246和负载指示器信号117对应于图3A的负载感测信号246和负载指示器信号117。图4A的节点VCCP372和VCC374对应于图3B的节点VCCP372和VCC374。
现在参照图4B，晶体管356和二极管358对应于图3B的晶体管Q2356和二极管D3358。图4B的PFC控制器&欠电压检测电路(被示出为106&107)对应于图3B的PFC控制器106和欠电压检测电路107。信号118对应于图3B的VCC_PFC118。
图4A和图4B的电路元件以大体上类似于图3A和图3B的对应的电路元件的方式起作用。
如图4A中例示的，二极管302被耦合以从提供偏置绕组电压的电路(未在图4A中突出显示)的一部分接收负载感测信号246，该偏置绕组电压对应于偏置绕组电压VB236。因此，负载感测信号246生成经过电阻器304的电流IR3310。在偏置绕组电压VB236相对于返回(未在图4A中突出显示)为正的时间期间，充电电流IC2312大体上流经感测电容器306。在偏置绕组电压VB236相对于输入返回(未在图4A中突出显示)为零或为负的时间期间，放电电流IR3314(未在图4A中示出)大体上流经电阻器308。如示出的，频率测量电路112向偏置供应电路113提供负载指示器信号117。如较早关于图3A解释的，负载指示器信号117大体上等于VSENSE316(未在图4A中示出)。
参照图4A和图4B，在运行中，在一个实施例中，如果VSENSE316等于或大于VTH，则图4A和图4B的偏置供应电路将向PFC控制器106(在图4B中示出)提供VCC_MIN且有源PFC级将被接通。如果VSENSE316低于VTH，则图4A和图4B的偏置供应电路将向PFC控制器106(在图4B中示出)提供低于VCC_MIN的电压且有源PFC级将被关断。
对本发明的所例示的实施方案的以上描述，包括摘要中描述的内容，并不旨在是穷举性的或限于所公开的确切形式。尽管出于例示目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但是如相关领域技术人员将认识的，在本发明的范围内，多种改型是可能的。
得益于上文的详细描述，可以对本发明的实施例做出这些改型。在下面的权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制到说明书和权利要求书中所公开的具体实施方案。相反，本发明的范围将完全由下面的权利要求确定，所述权利要求应根据既定的权利要求解释原则而被解释。

Claims (38)

1.一种功率转换器，包括：
一个前端级，包括一个功率因数校正控制器；
一个输出级，包括一个直流/直流控制器；以及
轻负载检测电路***，被耦合以检测所述输出级的输出上的一个负载的相对低的功率消耗，并响应于所述检测，关断所述前端级中的所述功率因数校正控制器。
2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
3.根据权利要求2所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器的最大功率负载的2.5％或更少的功率消耗。
4.根据权利要求3所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述双级功率转换器的最大功率负载的1％或更少的功率消耗。
5.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个反激转换器。
7.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个功率开关(410)，所述直流/直流控制器响应于轻负载状况降低所述功率开关的开关频率。
8.根据权利要求7所述的功率转换器，其中所述轻负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述开关频率被所述直流/直流控制器降低。
9.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述轻负载检测电路***将响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出轻负载检测信号。
10.根据权利要求9所述的功率转换器，还包括一个晶体管，该晶体管被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述轻负载检测信号断开来自所述功率因数校正控制器的所述供应输入的功率供应。
11.根据权利要求1所述的功率转换器，其中：
所述功率转换器还包括一个整流器，该整流器被耦合以对输入交流信号进行整流并且向所述前端级输出第一直流信号；
所述前端级或所述升压功率因数校正级各自运行以将所述第一直流信号转换成第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰量级大于所述第一直流信号；以及
所述输出级或所述直流/直流级各自被配置成将所述第一直流信号或所述第二直流信号转换成经调节的输出。
12.根据权利要求11所述的功率转换器，其中：
所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；
且所述经调节的输出在3伏特到20伏特之间。
13.根据权利要求1所述的功率转换器，其中：
所述输出级或所述直流/直流级各自还包括一个能量传递元件，所述能量传递元件具有一个初级绕组、一个次级绕组以及一个三级绕组；以及
所述轻负载检测电路***被耦合至所述三级绕组以检测所述负载的相对低的功率消耗。
14.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述功率转换器是双级功率转换器。
15.一种功率转换器，包括：
一个升压功率因数校正级，包括一个功率因数校正控制器；
一个直流/直流级，包括一个直流/直流控制器；以及
轻负载检测电路***，被耦合以检测所述直流/直流级的输出上的一个负载的相对低的功率消耗，并响应于所述检测，关断所述升压功率因数校正级中的所述功率因数校正控制器。
16.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是双级功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
17.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
18.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个反激转换器。
19.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述输出级或所述直流/直流级各自包括一个功率开关，所述直流/直流控制器响应于轻负载状况降低所述功率开关的开关频率。
20.根据权利要求19所述的功率转换器，其中所述轻负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述开关频率被所述直流/直流控制器降低。
21.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述轻负载检测电路***将响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出轻负载检测信号。
22.根据权利要求21所述的功率转换器，还包括一个晶体管，该晶体管被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述轻负载检测信号断开来自所述功率因数校正控制器的所述供应输入的功率供应。
23.根据权利要求15所述的功率转换器，其中：
所述功率转换器还包括一个整流器，所述整流器被耦合以对输入交流信号进行整流并向所述前端级输出第一直流信号；
所述前端级或所述升压功率因数校正级各自运行以将所述第一直流信号转换成第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰量级大于所述第一直流信号；以及
所述输出级或所述直流/直流级各自被配置成将所述第一直流信号或所述第二直流信号转换成经调节的输出。
24.根据权利要求23所述的功率转换器，其中：
所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；
且所述经调节的输出在3伏特到20伏特之间。
25.根据权利要求15所述的功率转换器，其中：
所述输出级或所述直流/直流级各自还包括一个能量传递元件，所述能量传递元件具有一个初级绕组、一个次级绕组以及一个三级绕组；以及
所述轻负载检测电路***被耦合到所述三级绕组以检测所述负载的相对低的功率消耗。
26.根据权利要求15所述的功率转换器，其中所述功率转换器是双级功率转换器。
27.一种功率转换器，包括：
一个整流器，被耦合以对输入交流信号进行整流且输出具有第一峰幅度的第一直流信号；
一个功率因数校正前端级，被配置成：
在第一状态中，接收从所述整流器输出的所述第一直流信号并输出第二直流信号，所述第二直流信号具有的峰幅度大于所述第一峰幅度，以及
在第二状态中，接收所述第一直流信号并输出第三直流信号，所述第三直流信号具有的峰幅度小于所述第一峰幅度，
一个输出级，被耦合以接收来自所述功率因数校正前端级的所述第二直流信号或所述第三直流信号，并输出经调节的直流信号以向一个负载供电；以及
负载检测电路***，被耦合以响应于检测到所述负载的相对低的功率消耗而输出一个低负载信号，所述功率因数校正前端级被配置成响应于所述低负载信号而切换到所述第二状态。
28.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的5％或更少的功率消耗。
29.根据权利要求28所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的2.5％或更少的功率消耗。
30.根据权利要求29所述的功率转换器，其中所述相对低的功率消耗是所述功率转换器的最大功率负载的1％或更少的功率消耗。
31.根据权利要求27所述的功率转换器，其中：
所述功率因数校正前端级包括一个功率因数校正控制器；以及
在所述功率因数校正前端级的所述第二状态中，所述功率因数校正控制器是关断的。
32.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述功率因数校正前端级包括一个有源功率因数校正升压级。
33.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述输出级包括一个反激转换器。
34.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述输出级包括一个功率开关，其中响应于轻负载状况所述功率开关的开关频率被降低。
35.根据权利要求34所述的功率转换器，其中所述负载检测电路***包括频率感测电路***，以感测所述功率开关的所述开关频率的降低。
36.根据权利要求27所述的功率转换器，其中：
所述输入交流信号是90Vac到260Vac之间的商业线路电压；
且输出到所述负载的所述经调节的直流信号在3伏特到20伏特之间。
37.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述功率因数校正前端级包括：
一个功率因数校正控制器；以及
一个晶体管，被耦合到所述功率因数校正控制器的供应输入，所述晶体管响应于所述低负载信号断开来自所述供应输入的功率供应。
38.根据权利要求27所述的功率转换器，其中所述功率转换器是双级功率转换器。
CN201510646547.3A 2014-10-08 2015-10-08 用于轻负载的pfc停机电路 Active CN105515418B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462061628P 2014-10-08 2014-10-08
US62/061,628 2014-10-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105515418A true CN105515418A (zh) 2016-04-20
CN105515418B CN105515418B (zh) 2019-07-12

Family

ID=55656127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510646547.3A Active CN105515418B (zh) 2014-10-08 2015-10-08 用于轻负载的pfc停机电路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9866108B2 (zh)
CN (1) CN105515418B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108768153A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 青岛海尔空调电子有限公司 多相交错pfc电路中运行通道数量的管理方法及设备
CN110300483A (zh) * 2018-03-21 2019-10-01 波音公司 用于为负载供电的***和方法
CN111355373A (zh) * 2018-12-22 2020-06-30 纬颖科技服务股份有限公司 电源供应***、切换谐振转换器以及电源供应方法
CN113794379A (zh) * 2021-08-17 2021-12-14 华为数字能源技术有限公司 级联变换器及其控制方法
WO2021253243A1 (en) * 2020-06-16 2021-12-23 Redisem Ltd. Power converter, controller, and methods
CN113994563A (zh) * 2019-06-20 2022-01-28 微软技术许可有限责任公司 减轻充电电路中的可听输出

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9960686B2 (en) * 2014-11-17 2018-05-01 Infineon Technologies Austria Ag System and method for detecting a loss of AC power in a switched-mode power supply
TWI608691B (zh) * 2016-06-21 2017-12-11 台達電子工業股份有限公司 供電裝置與其控制方法
AU2017344367B2 (en) * 2017-01-10 2020-04-23 Closed-Up Joint-Stock Company Drive Method of DC voltage - pulse voltage conversion
US10554116B2 (en) 2017-11-08 2020-02-04 Carrier Corporation Pulse width modulation upshift at partial load to improve total harmonic cancellation performance for chiller applications
CN108448876B (zh) * 2018-03-30 2020-04-17 成都芯源***有限公司 一种减小轻载功耗的电路和方法
US11418125B2 (en) 2019-10-25 2022-08-16 The Research Foundation For The State University Of New York Three phase bidirectional AC-DC converter with bipolar voltage fed resonant stages
TWI755736B (zh) * 2020-05-22 2022-02-21 亞源科技股份有限公司 具有超載控制的轉換裝置及其超載控制方法
EP4270762A4 (en) * 2020-12-23 2024-02-14 Mitsubishi Electric Corporation POWER CONVERSION DEVICE
TWI746387B (zh) * 2021-03-08 2021-11-11 群光電能科技股份有限公司 電源供應器及其操作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1421986A (zh) * 2001-11-29 2003-06-04 三垦电气株式会社 开关式电源
US20050269997A1 (en) * 2004-06-04 2005-12-08 Hiroshi Usui Switching power source apparatus and power factor corrector
CN1726631A (zh) * 2002-12-24 2006-01-25 三垦电气株式会社 开关电源装置及开关电源装置控制方法
US20100156509A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Switching mode power supply for reducing standby power

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440475A (en) * 1993-11-08 1995-08-08 Energy Savings, Inc. Electronic Ballast with low harmonic distortion
FR2743953B1 (fr) * 1996-01-19 1998-04-10 Sgs Thomson Microelectronics Circuit d'alimentation a condensateur de stockage
WO2003067744A1 (fr) * 2002-02-08 2003-08-14 Sanken Electric Co., Ltd. Procede de demarrage d'un bloc d'alimentation, circuit de demarrage d'un bloc d'alimentation, bloc d'alimentation
US20080018261A1 (en) * 2006-05-01 2008-01-24 Kastner Mark A LED power supply with options for dimming
US9197132B2 (en) * 2006-12-01 2015-11-24 Flextronics International Usa, Inc. Power converter with an adaptive controller and method of operating the same
JP4400680B2 (ja) * 2008-06-11 2010-01-20 サンケン電気株式会社 力率改善回路
US8199537B2 (en) * 2009-02-19 2012-06-12 Iwatt Inc. Detecting light load conditions and improving light load efficiency in a switching power converter
JP2010233439A (ja) * 2009-03-03 2010-10-14 Toshiba Corp 電源制御装置、及びそれを用いた電源装置
CN101668369A (zh) * 2009-10-01 2010-03-10 英飞特电子（杭州）有限公司 一种高效率恒流led驱动器
US8654483B2 (en) * 2009-11-09 2014-02-18 Cirrus Logic, Inc. Power system having voltage-based monitoring for over current protection
US8369114B2 (en) * 2009-12-14 2013-02-05 Top Victory Investments Ltd. Power supply with output overcurrent detection and error latch protection
US8537569B2 (en) * 2010-03-26 2013-09-17 Cree, Inc. Stored energy dissipating circuits and methods for switched mode power supplies
KR101194485B1 (ko) * 2010-10-19 2012-10-24 삼성전기주식회사 가변 주파수 역률 제어 충전 장치
TWI477051B (zh) * 2011-03-28 2015-03-11 Neoenergy Microelectronics Inc 初次級雙回授控制之返馳式電源轉換器
JP5740471B2 (ja) * 2011-05-27 2015-06-24 ローム株式会社 負荷駆動装置及びこれを用いた電子機器
JP2013021861A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Sanken Electric Co Ltd 電源装置及びその制御方法
US8963371B2 (en) * 2011-07-22 2015-02-24 Oracle International Corporation Power supply with dual asymmetrical inputs
CN102916586B (zh) * 2011-08-04 2014-04-02 昂宝电子（上海）有限公司 用于开关电源变换器的***和方法
US9413246B2 (en) * 2012-04-12 2016-08-09 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Systems and methods for regulating power conversion systems with output detection and synchronized rectifying mechanisms
CN102710152B (zh) * 2012-06-06 2015-12-02 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种高效率、快速响应的交流-直流电压转换电路
CN102801329B (zh) * 2012-08-09 2015-05-13 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种高效率、低损耗的交直流电源电路及其控制方法
TWI481164B (zh) * 2012-08-13 2015-04-11 Leadtrend Tech Corp 應用於交流／直流轉換器的主動控制回授積體電路及其操作方法
KR101422960B1 (ko) * 2012-12-21 2014-08-13 삼성전기주식회사 전원 모듈 및 이를 갖는 분산 전원 공급 장치
JP6070189B2 (ja) * 2012-12-30 2017-02-01 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
EP3014955A4 (en) * 2013-06-25 2017-04-26 Lumastream Canada ULC Apparatus and method for monitoring and limiting power to ssl devices
US20150092458A1 (en) * 2013-10-01 2015-04-02 General Electric Company Two-stage ac-dc power converter with buck pfc and improved thd
KR102127819B1 (ko) * 2013-10-01 2020-06-29 삼성전기주식회사 전원 공급 장치
US8957600B1 (en) * 2013-10-01 2015-02-17 General Electric Company Two-stage led driver with buck PFC and improved THD
CN103490648B (zh) * 2013-10-10 2015-12-09 成都芯源***有限公司 隔离式开关变换器及其控制方法
US20150198634A1 (en) * 2014-01-13 2015-07-16 Power Systems Technologies Ltd. Controller for use with a power converter and method of operating the same
US9960686B2 (en) * 2014-11-17 2018-05-01 Infineon Technologies Austria Ag System and method for detecting a loss of AC power in a switched-mode power supply
US9966840B2 (en) * 2015-05-01 2018-05-08 Champion Microelectronic Corporation Switching power supply and improvements thereof
JP6642143B2 (ja) * 2016-03-11 2020-02-05 コニカミノルタ株式会社 電源装置および画像形成装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1421986A (zh) * 2001-11-29 2003-06-04 三垦电气株式会社 开关式电源
CN1726631A (zh) * 2002-12-24 2006-01-25 三垦电气株式会社 开关电源装置及开关电源装置控制方法
US20050269997A1 (en) * 2004-06-04 2005-12-08 Hiroshi Usui Switching power source apparatus and power factor corrector
US20100156509A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Switching mode power supply for reducing standby power

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110300483A (zh) * 2018-03-21 2019-10-01 波音公司 用于为负载供电的***和方法
CN110300483B (zh) * 2018-03-21 2023-05-12 波音公司 用于为负载供电的***和方法
CN108768153A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 青岛海尔空调电子有限公司 多相交错pfc电路中运行通道数量的管理方法及设备
CN111355373A (zh) * 2018-12-22 2020-06-30 纬颖科技服务股份有限公司 电源供应***、切换谐振转换器以及电源供应方法
CN111355373B (zh) * 2018-12-22 2021-05-28 纬颖科技服务股份有限公司 电源供应***、切换谐振转换器以及电源供应方法
CN113994563A (zh) * 2019-06-20 2022-01-28 微软技术许可有限责任公司 减轻充电电路中的可听输出
WO2021253243A1 (en) * 2020-06-16 2021-12-23 Redisem Ltd. Power converter, controller, and methods
CN113794379A (zh) * 2021-08-17 2021-12-14 华为数字能源技术有限公司 级联变换器及其控制方法
WO2023020168A1 (zh) * 2021-08-17 2023-02-23 华为数字能源技术有限公司 级联变换器及其控制方法
CN113794379B (zh) * 2021-08-17 2024-04-09 华为数字能源技术有限公司 级联变换器及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160105095A1 (en) 2016-04-14
CN105515418B (zh) 2019-07-12
US9866108B2 (en) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105515418A (zh) 用于轻负载的pfc停机电路
US9590513B2 (en) Methods for operating a converter
US9331583B2 (en) Switch mode power supply, control circuit and associated control method
US6788557B2 (en) Single conversion power converter with hold-up time
EP2299571B1 (en) Method and apparatus for implementing a power converter input terminal voltage discharge circuit
CN102377169B (zh) 热关断单元、包括其的开关控制器和控制方法
KR101315928B1 (ko) 타이밍 제어형 인덕터 바이패스를 이용하는 부스트 조절기
CN202798467U (zh) 直流/直流转换器、使用其的电源装置以及电子设备
US20130141947A1 (en) Switching power supply
CN110380628B (zh) 一种电源转换控制芯片及电源适配器
US10445281B2 (en) Load detection apparatus and method for USB systems
CN103227568A (zh) 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法
CN103154851A (zh) 使用多个电源向电子设备供电
CN104838574A (zh) 具有偏置电压调节电路的电源转换器
CN103023337B (zh) 开关电源变换器的电源电路
KR20080025322A (ko) 전원 시스템 및 출력 전압의 제어 방법
US20130033110A1 (en) Power supply circuit with low-voltage control and producing method thereof
US11245338B2 (en) Alternating current-direct current conversion circuit, alternating current-direct current conversion method and charger
CN102857126A (zh) 功率转换器的控制电路
CN110401347A (zh) 直流电源装置
CN111478605B (zh) 一种同步整流控制芯片及ac-dc***
CN209571962U (zh) 一种双绕组副边反馈开关电源
US20230143191A1 (en) Integrated circuit and power supply circuit
CN207490785U (zh) 开关式功率转换器及对其输入电流进行整形的电路
TWI419450B (zh) A system and method for reducing the standby power consumption of a switch mode power converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant