CN111146947A - 具有可变采样发生器的控制器 - Google Patents

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Abstract

用于开关模式功率转换器中的控制器，所述控制器包括比较器，该比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的输出感测信号与目标值进行比较。更新时钟发生器被耦合以响应于所述输出感测信号生成具有时钟频率的时钟信号。请求控制器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成具有请求频率的请求信号，从而控制所述开关模式功率转换器的功率开关的运行状态。所述请求控制器更新所述请求信号的所述请求频率的速度响应于所述时钟信号的所述时钟频率。

Description

具有可变采样发生器的控制器
技术领域
本发明总体涉及功率转换器，更具体地涉及开关模式功率转换器。
背景技术
电子设备使用电力来运行。因为开关模式功率转换器具有高效率、小尺寸和轻重量，它们通常用于为当今许多电子设备供电。传统的壁式插座提供高压交流电。在开关功率转换器中，高压交流(ac)输入被转换以通过能量传递元件提供良好调节的直流(dc)输出。在运行中，利用开关来通过改变开关模式功率转换器中开关的占空比(通常是开关的导通时间与总开关周期的比率)、改变开关频率或改变开关的每单位时间的脉冲数来提供期望的输出。
开关模式功率转换器还包括控制器。可以通过感测和控制在闭环中的输出来实现输出调节。控制器可以接收表示输出的信号，并且控制器响应于该信号改变一个或多个参数以将输出调节到期望的量。可以使用各种控制模式，例如脉冲宽度调制(PWM)控制、脉冲频率调制(PFM)控制或开(ON)/关(OFF)控制。在一个示例中，开关模式功率转换器用于向发光二极管(LED)器件提供经调节的功率。
在设计功率转换器和控制器时，通常考虑诸如效率、尺寸、重量和成本的特性。开关模式功率转换器和控制器也可以设计成满足监管机构设定的标准。例如，对开关模式功率转换器的一个考虑因素是从电源汲取的输入电流相对于交流输入电压的波形和相位。壁式插座提供具有符合幅值、频率和谐波含量的标准的波形的ac输入电压。然而，从壁式插座汲取的电流波形的特性由功率转换器决定。ac输入电压的波形通常是正弦的，但由于开关功率转换器将其自身表现为非线性负载，因此从电源汲取的输入电流的波形可能变得失真(非正弦)和/或与ac输入电压异相。这导致配电***中的功率损耗增加。
为减小输入电流波形相对于ac输入电压的波形和/或相位的不匹配而对输入电流波形的校正被称为功率因数校正(PFC)。功率因数可以定义为一个周期内的平均功率与均方根(rms)电压和均方根电流的乘积之比。也就是说，功率因数可以表示可用功率量与传递到负载的总功率量的比率。因此，功率因数可以具有0和1之间的值，其中单位功率因数是最佳的。如果输入电流是正弦的并且与输入电压完全同相，这对于线性负载是正确的，则功率转换器的功率因数是1，并且传递到负载的能量都不返回到电源。然而，当功率转换器使输入电流的波形失真和/或引入相对于输入电压的相移时，功率因数减少。一些监管机构制定了如下严格的标准，通常规定较高功率因数和/或输入电流的较低谐波含量。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。
图1A是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和控制器的示意图。
图1B是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和初级控制器以及次级控制器的示意图。
图2是示出根据本发明的实施方案的用于图1A-1B的控制器的更新的各种运行频带的时序图。
图3是示出根据本发明的实施方案的图1A的示例控制器的示意图。
图4A是示出根据本发明的实施方案的在图3的频率和导通时间之间的示例关系的状态表。
图4B是示出根据本发明的实施方案的在图3的频率和导通时间之间的另一示例关系的状态表。
图5是示出根据本发明的实施方案的具有可变更新的一种示例功率转换器和初级控制器以及次级控制器的示意图。
图6是示出根据本发明的实施方案的用于图5的控制器的更新的各种运行频带的时序图。
图7是示出根据本发明的实施方案的图5的示例控制器的示意图。
相应的附图标记在附图的若干视图中指示相应的部件。本领域技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助提高对本发明的各种实施方案的理解。此外，通常未描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的常见但易于理解的元件，以便于更少地妨碍对本发明的这些各种实施方案的观察。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，不需要采用具体细节来实施本发明。在其他情况下，没有详细描述公知的材料或方法，以避免模糊本发明。
贯穿本说明书提及的“一个实施方案(one embodiment)”、“一实施方案(anembodiment)”、“一个实施例(one example)”或“一实施例(an example)”意味着，结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在整个说明书各个地方出现的措辞“在一个实施方案中(in one embodiment)”、“在一实施方案中(in an embodiment)”、“一个实施例(in one example)”或“一实施例(in anexample)”不一定都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合进行组合。具体特征、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中。另外，应当理解的是，随本文提供的附图用于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。
低功率因数和过多的谐波含量导致不能充分利用电力基础设施，并且还存在其他问题，例如辐射、过量的中性电流等。因此，监管机构和电力公用事业公司有动机对这些参数设置限制。可能需要功率转换器来执行PFC的一个示例应用是用于发光二极管(LED)照明的功率转换***。LED灯提供的光的亮度通常是关于通过LED的电流的函数，在这种***中使用的功率转换器还可以调节在功率转换器的输出处提供给LED的电流。换句话说，功率转换器可以提供输出调节和PFC。
输出调节通常由功率转换器的控制器通过感测提供给LED的输出来实现。反馈信号用于表示功率转换器的输出。控制器响应于反馈信号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。功率转换器通常通过调节能量传递非常快地响应于反馈信号的波动，以将输出调节到期望的水平。然而，快速改变能量传递会损害PFC性能并使得输入电流非正弦化和/或与输入电压异相，导致功率因数减少。
如将讨论的，根据本发明的教导的示例利用更新时钟发生器，其可以响应于功率转换器的输出的值而改变控制器更新其运行状态的速度。在一个示例中，控制器可以改变功率开关的开关频率和/或导通时间以调节功率转换器的输出。运行状态可以指用于调节的确定的开关频率和/或导通时间。控制器可以响应于功率转换器的输出与目标调节值之间的差异来确定运行状态。
控制器改变其运行状态的速度可以响应于更新时钟发生器输出的时钟信号的频率。如果功率转换器的输出与目标调节值之间的差值小于第一阈值，则采样时钟发生器输出具有第一频率的时钟信号。第一频率可被选择为足够慢以在不损害PFC的情况下调节功率转换器的输出。然而，如果功率转换器的输出与目标调节值之间的差值大于第一阈值，则采样时钟发生器输出具有比第一频率更大(即更快)的第二频率的时钟信号。在一个示例中，如果功率转换器的输出与目标调节值之间的差值大于第一阈值，则这可以指示应该被快速处理的瞬态条件。在这种情况下，控制器会快速更新其运行状态，以处理瞬态条件，并将功率转换器恢复进行调节。换句话说，更新时钟发生器用于在不损害PFC的情况下更新运行状态。但是在瞬态条件下，更新时钟发生器比正常条件更快地更新状态，以快速使转换器恢复进行调节。
为了说明，图1A是示出根据本发明的一个实施方案的具有更新时钟发生器129的示例开关模式功率转换器100和控制器122的示意图。在一个示例中，功率转换器100从一个未调节的输入电压VIN 102向负载118提供输出功率，在一个示例中，所述输入电压VIN 102是整流的ac线路电压或整流的和滤波的ac线路电压。在所描绘的示例中，输入电压VIN 102是具有线路周期(line cycle)103的全波整流电压，所述线路周期103包括ac输入电压波形的两个半线路周期。在一个示例中，可以从变化的ac线路接收ac输入电压波形，并且功率转换器100是功率因数校正(PFC)的功率转换器。输入电压VIN 102被耦合到能量传递元件104。在一些实施方案中，能量传递元件104可以是耦合电感器、变压器或电感器。图1A中示出的示例性能量传递元件104包括两个绕组：初级绕组105和次级绕组106。然而，在其他示例中，能量传递元件104可以具有多于或少于两个绕组。耦合在初级绕组105上的是钳位电路111，所述钳位电路111限制如图所示被耦合到初级绕组105和输入返回109的功率开关SP 108上的最大电压。
次级绕组106耦合到输出整流器D1 112，其在所描绘的示例中被示为二极管。然而，在另一示例中，应当理解，输出整流器D1 112可以被替换为用作同步整流器的晶体管。输出电容器CO 114被示出为耦合到输出整流器D1112和输出返回115。如将讨论的，功率转换器100还包括控制器122以调节功率转换器100的输出。通常，功率转换器100的输出是输出电压VO 116、输出电流IO 117或两者的组合。输出感测电路120被耦合以感测功率转换器100的输出以提供输出感测信号OS 121，有时也称为反馈信号。输出感测信号OS 121可以表示由能量传递元件T1 104传递的能量。输出感测信号OS 121可以表示输出电压VO 116、输出电流IO 117或两者的组合。
在所示的示例中，功率转换器100被示出为具有反激拓扑。应了解，其他已知的功率转换器的拓扑和配置也可受益于本发明的教导。在所描绘的示例中，功率转换器100的输入与功率转换器100的输出电流隔离，使得输入返回109与输出返回115电流隔离。由于功率转换器100的输入和输出是电流隔离的，因此在能量传递元件T1 104的隔离屏障上、或者在初级绕组105和次级绕组106之间、或者在输入返回109和输出返回115之间不存在直流(dc)路径。但是，应当理解，非隔离的转换器拓扑可以受益于本公开的教导。
如所描绘的示例中所示，功率转换器100包括控制器122，所述控制器122被耦合以接收输出感测信号OS 121。控制器122被耦合以响应于输出感测信号OS 121生成驱动信号DR 140。驱动信号DR 140控制功率开关SP 108的导通和断开。在一个示例中，驱动信号DR140是具有变化持续时间的逻辑高和逻辑低部分的矩形脉冲波形。在一个示例中，驱动信号DR 140中的逻辑高值使功率开关SP 108导通，而逻辑低值使功率开关SP 108断开。逻辑高部分的持续时间可以被称为功率开关SP 108的导通时间，而逻辑低部分的持续时间可以被称为功率开关SP 108的断开时间。此外，导通时间和断开时间的总和可以被称为开关周期，开关周期是开关频率的倒数。
为了调节提供给负载118的输出，控制器可以改变功率开关SP 108的一个或多个开关参数。示例参数可以包括导通时间、断开时间和开关频率/开关周期。控制器122可以为开关参数选择的各种值可以称为运行状态。在一个示例中，控制器122可以控制功率开关SP108的开关频率和导通时间以及用于开关频率和导通时间的各种值可以是运行状态。如将进一步讨论的，控制器122可以增加功率开关SP 108的开关频率以向负载188传递更多能量。此外，增加的开关频率可以对应于功率开关SP 108的更大的导通时间。
控制器122被示出为包括电阻器123和124、比较器127、请求控制器128、更新时钟发生器129、最小频率控制器130和最大频率控制器131。电阻器123和124被耦合在一起作为用于接收的输出感测信号OS 121的分压器，并且该分压器参考返回125。如将进一步讨论的，返回125可以是输入返回109、输出返回115或另一个值。输出感测信号OS 121的分压值被示为缩放的输出感测信号SOS 126。比较器被耦合以接收输出感测信号SOS 126和目标值132。如图所示，在比较器127的非-反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 126，而在反相输入处接收目标值132。在一个示例中，目标值132是表示功率转换器100的输出的目标输出值的常数。在另一示例中，目标值132可以是可变的。例如，功率转换器100的输出电压的目标输出值可以是可编程的，因此目标值132是可变的。
请求控制器128被耦合以接收比较器127的输出并输出请求信号REQ 136。该请求信号REQ 136可以包括响应于缩放的输出感测信号SOS 126与目标值132的比较而生成的请求事件142，并且指示控制器122应该导通功率开关SP 108。请求信号REQ 142可以是矩形脉冲波形，其跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值。逻辑高脉冲可以被称为请求事件142。请求事件142的前沿(或后沿)之间的时间可以被称为请求周期TREQ，并且请求频率fREQ是请求周期TREQ的倒数。请求事件142的请求频率fREQ(以及因此请求周期TREQ)可以响应于输出感测信号OS 121(经由缩放的输出感测信号SOS 126与目标值132的比较)。在一个示例中，如果缩放的输出感测信号SOS 126小于目标值132，则请求频率fREQ增加；如果缩放的输出感测信号SOS 126大于目标值132，则请求频率fREQ减小。如将进一步讨论的，请求控制器128响应于输出感测信号OS 121更新请求信号REQ 136的请求频率fREQ的速度是响应于由更新时钟发生器129生成的时钟信号CLK 133的时钟频率fCLK。更新时钟发生器129响应于输出感测信号OS 121确定时钟信号CLK 133的时钟频率fCLK。
驱动电路139被耦合以通过通信链路141接收请求信号REQ 136。在所示的示例中，驱动电路139被耦合以响应于请求事件142而导通功率开关SP 108。具体地，驱动电路139被耦合以响应于请求信号REQ 136中的请求事件142而生成驱动信号DR 140，所述驱动信号DR140被耦合以控制功率开关SP 108的开关来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。例如，驱动电路139可以响应于接收到的使能事件142将驱动信号DR 140转变为逻辑高值(以导通功率开关SP 108)。
通常理解的是，闭合的开关可以传导电流并且被认为是导通的，而打开的开关不能传导电流并且被认为是断开的。在一个示例中，功率开关SP 108可以是晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、基于碳化硅(SiC)的晶体管、基于氮化镓(GaN)的晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。请求事件142的频率(即，fREQ)设置功率开关SP 108的开关频率。此外，请求频率fREQ可以确定功率开关SP 108的导通时间。驱动电路139可以包括频率-导通时间转换器以将请求频率fREQ转换为功率开关SP 108的导通时间。
更新时钟发生器129、最小频率控制器130和最大频率控制器131被耦合以接收缩放的输出感测信号SOS 126。更新时钟发生器129响应于输出信号OS 121输出时钟信号CLK133(经由缩放的输出感测信号SOS 126)。时钟信号CLK 133可以是矩形脉冲波形，其跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值。更新时钟发生器129响应于缩放的输出感测信号SOS 126的值改变时钟信号CLK 133的频率。如将讨论的，如果缩放的输出感测信号SOS 126小于较高快速更新参考但是大于较低快速更新参考，所述更新时钟发生器129输出具有第一时钟频率f1或fCLK＝f1的时钟信号CLK 133。第一时钟频率f1可以被选择为足够慢以在不损害PFC的情况下调节功率转换器100的输出。在一个示例中，第一时钟频率f1可以基本上等于10千赫兹(kHz)。然而，如果缩放的输出感测信号SOS大于较高快速更新参考或小于较低快速更新参考(也称为快速更新参考)，则所述更新时钟发生器129输出具有第二时钟频率f2(fCLK＝f2)的时钟信号CLK 133，所述第二时钟频率大于(即，更快于)第一时钟频率f1。在一个示例中，第二时钟频率f2是第一时钟频率f1的M倍，或者在数学上：f2＝M*f1。例如，第二时钟频率f2可以是第一时钟频率f1的五倍。此外，第二时钟频率f2可以基本上等于50kHz。
更新时钟发生器129可以增加时钟信号CLK 133的频率以处理瞬态条件，例如输入电压VIN 102或负载108的变化。如果缩放的输出感测信号SOS126比目标值132大或小第一阈值(即，快速更新参考)，这可以指示存在控制器122应该处理的瞬态条件。换句话说，功率转换器100可以传递高于或低于预期值的能量。在该快速响应模式期间，PFC可能受损，但是控制器122可以使输出更快地恢复进行调节。
请求控制器128接收时钟信号CLK 133并响应于输出感测信号OS 121(经由比较器127)以根据时钟信号CLK 133的频率确定的速度更新/确定功率开关SP 108的运行状态。换句话说，请求控制器128接收时钟信号CLK 133并响应于输出感测信号OS 121(经由比较器127)以根据时钟信号CLK 133的频率确定的速度确定请求信号REQ 136的请求频率fREQ和周期TREQ。如上所述，请求信号REQ 136的请求频率fREQ和周期TREQ可以设置功率开关SP 108的开关频率/周期和导通时间。例如，如果时钟信号CLK 133的频率是10kHz，则请求控制器128将响应于每100微秒(μs)的比较器127的输出，以确定请求信号REQ 136的请求频率fREQ和周期TREQ。
最小频率控制器130响应于输出信号OS 121(经由缩放的输出感测信号SOS 126)输出最小频率信号MIN 134。最小频率信号MIN 134可以是具有变化持续时间的逻辑高和逻辑低部分的矩形波形。最小频率控制器130经由最小频率信号MIN 132向所述请求控制器128指示所述请求控制器128和控制器122应该运行的最小开关频率。如果缩放的输出感测信号SOS 126大于最小频率参考，则这可以是功率转换器100正在过度地传递能量达到控制器122应采取快速动作以减少所传递的能量的程度的一个指示。在运行中，如果缩放的输出感测信号SOS 126大于最小频率参考，则最小频率控制器130使最小频率信号MIN 134有效。在一个示例中，最小频率信号MIN 134的逻辑高值可以对应于有效(asserted，要求)的最小频率信号MIN 134。请求控制器128被耦合以接收最小频率信号MIN 134。响应于有效的最小频率信号MIN 134，请求控制器128输出请求信号REQ 136，其中请求信号REQ 136的请求频率fREQ处于由控制器122设置的最小开关频率值(即，请求周期TREQ处于最大值)。这样，功率开关SP 108的开关频率被设置为最小值，并且功率转换器100传递的能量被减小。
类似地，最大频率控制器131响应于输出信号OS 121(经由缩放的输出感测信号SOS 126)输出最大频率信号MAX 135。最大频率信号MAX 135可以是具有变化持续时间的逻辑高部分和逻辑低部分的矩形波形。最大频率控制器131经由最大频率信号MAX 135向请求控制器128指示请求控制器128和控制器122应该运行的最大开关频率。如果缩放的输出感测信号SOS 126小于最大频率参考，则这可以是功率转换器100传递能量不足达到控制器122应采取快速动作以增加能量传递的程度的一个指示。在运行中，如果缩放的输出感测信号SOS 126小于最大频率参考，则最大频率控制器131使最大频率信号MAX 135有效。在一个示例中，逻辑高值可以对应于有效的最大频率信号MAX 135。请求控制器128被耦合以接收最大频率信号MAX 135。响应于有效的最大频率信号MAX 135，请求控制器128输出请求信号REQ 136，其中请求信号REQ 136的请求频率fREQ处于由控制器122设置的最大开关频率值(即，请求周期TREQ处于最小值)。这样，功率开关SP 108的开关频率被设置为最大值，并且功率转换器100传递的能量增加。
控制器122可以实现为单片集成电路，或者可以用分立的电子部件或离散和集成部件的组合来实现。控制器122和功率开关SP 108可以形成集成电路的一部分，该集成电路被制造为混合或单片集成电路。在一个示例中，整个控制器122可以参考初级返回(并且返回125可以等于输入返回109)，并且输出感测电路120可以提供在控制器122和功率转换器的次级侧之间的电流隔离。输出感测电路120的示例可以包括能量传递元件T1 104的光耦合器或次级侧偏置绕组。然而，如图1B所示，控制器122的一些部件可以参考输入返回109，而控制器122的其他组件可以参考输出返回115。对于该示例，电流隔离可以由通信链路141提供。
图1B示出了根据本公开的教导的利用具有更新时钟发生器的控制器的另一示例开关模式功率转换器101。图1B中所示的功率转换器101的示例共享了许多与图1A中所示的示例功率转换器100相同的元件。应当理解的是，类似命名和编号的元件如上所述地耦合并且起作用。然而，至少一个区别在于功率转换器101的控制器122包括初级控制器144和次级控制器143。初级控制器144包括驱动电路139并且参考输入返回109。初级控制器144经由驱动信号DR 140控制所述功率开关SP 108的开关。初级控制器144和次级控制器143可以经由通信链路141进行通信。在一个示例中，初级控制器144和次级控制器143彼此电流隔离，并且通信链路141使用感应耦合——例如变压器或耦合电感器、光耦合器、电容耦合或维持电流隔离的其他装置——提供电流隔离。
如图所示，次级控制器143将请求信号REQ 136输出到初级控制器144并且参考输出返回115。在所示的示例中，次级控制器143包括电阻器123和电阻器124、比较器127、请求控制器128、更新时钟发生器129、最小频率控制器130和最大频率控制器131。由电阻器123和124形成的分压器参考输出返回115。在另一示例中，功率转换器101可以使用同步整流器(例如晶体管)用于输出整流器D1 112。对于这种情况，次级控制器143还可以输出次级驱动信号以控制同步整流器。
在一个示例中，初级控制器144和次级控制器143可以形成为集成电路的一部分，该集成电路被制造为混合或单片集成电路。在一个示例中，功率开关SP 108还可以与初级控制器144和次级控制器143集成在单个集成电路封装中。此外，在一个示例中，初级控制器144和次级控制器143可以形成为分立的集成电路。功率开关SP 108也可以集成在与初级控制器144相同的集成电路中或可以在其自己的集成电路上形成。此外，应当理解，初级控制器144、次级控制器143和功率开关SP 108都不需要被包括在单个封装中，并且可以在分立的控制器封装中或者在组合/分立封装的组合中实现。
图2示出了用于图1A-1B中所示的更新时钟发生器129、最小频率控制器130和最大频率控制器131的各种运行频带的时序图200。应当理解，类似命名和编号的元件如上所述地被耦合并且起作用。如图所示，区域245是图2中利用松散填充点形成阴影的区域，该区域245表示控制器和功率转换器的正常频率运行区域。在区域245内，控制器在保持PFC的同时调节功率转换器的输出。区域245通过较高快速更新参考250和较低快速更新参考251划分频带，其具有在所述较高快速更新参考和所述较低快速更新参考之间的目标值232。较高快速更新参考250可以基本上等于常数A3和目标值232的乘积。在一个示例中，常数A3可以是1到2之间的值，更具体地是1到1.2之间的值。换句话说，较高快速更新参考250比目标值232大0-100％之间的某个百分比，并且更具体地比目标值232大0-20％之间的某个百分比。较低快速更新参考251可以是基本上等于常数B1和目标值232的乘积。在一个示例中，常数B1可以是0和1之间的值，更具体地，在0.35和1之间的值。换句话说，较低快速更新参考251是目标值251的0-100％之间的某个百分比，更具体地是目标值232的35-100％之间的某个百分比。换句话说，较低快速更新参考251比目标值小0-65％。在一个示例中，常数A3和B1可以由用户/设计者调整。此外，可以响应于功率转换器的预期输出电压VO来选择常数A3和B1。换句话说，可以响应于预期负载电压来选择常数A3和B1。基于控制器的所期望的瞬态响应来选择参数A3和B1。A3和B1的值越靠近(即，幅值越接近目标值232)，瞬态响应越快。然而，输出电容的值可能更大。
如果缩放的输出感测信号SOS 226的值在较低快速更新参考251和较高快速更新参考250之间，则更新时钟发生器输出的时钟信号CLK的频率被设置为第一时钟频率f1，fCLK＝f1。第一时钟频率f1可以被选择为在不会不利地影响PFC的情况下功率转换器可以调节其输出的速度。在一个示例中，第一时钟频率f1可以在1kHz-10kHz的范围内选择，并且更具体地可以是10kHz。换句话说，如果输出感测信号SOS 226在通过常数A3和B1确定的目标值232的某一百分比范围内，则时钟频率fCLK基本上等于第一时钟频率f1。
区域246和247是图2中用密集填充点形成阴影的区域，表示更快频率开关的区域。这些区域对应于影响功率转换器的输出的瞬态条件。因此，控制器增加了其响应于输出的速度以试图使功率转换器比区域245更快地恢复进行调节。区域246通过较高快速更新参考250和最小频率参考253划分频带，而区域247通过较低快速更新参考251和最大频率参考254划分频带。最小频率参考253基本上等于常数A2和目标值232的乘积。常数A2可以是1和2之间的值，更具体地说，在1.15和1.4之间。此外，常数A2大于常数A3(即，A3<A2)。换句话说，最小频率参考253比目标值232大0-100％之间的某个百分比，并且更具体地比目标值232大15-40％之间的某个百分比。最大频率参考254基本上等于常数B2和目标值232的乘积。常数B2可以是0和1之间的值，更具体地是0.2和0.85之间的值。此外，常数B2小于B1(即，B2<B1)。换句话说，最大频率参考254可以比目标值232小15-80％。
如果缩放的输出感测信号SOS 226在较高快速参考250和最小频率参考253之间，或者在最大频率参考254和较低快速更新参考251之间，则更新时钟发生器输出的时钟信号CLK的频率设置成第二时钟频率f2，或fCLK＝f2。第二时钟频率f2比第一时钟频率f1更大(即，更快)。在一个示例中，第二时钟频率f2是第一时钟频率f1的M倍，或者在数学上：f2＝M*f1。例如，第二时钟频率f2可以是第一时钟频率f1的五倍。此外，第二时钟频率f2可以在20kHz-50kHz之内，更具体地，基本上50kHz。换句话说，如果输出感测信号SOS 226大于通过常数A3确定的目标值232的百分比但小于通过常数A2确定的目标值232的百分比，则时钟频率fCLK基本上等于第二时钟频率f2。常数A2和A3可以是由用户或设计者设置的可调整的值。此外，可以响应于功率转换器的预期输出电压或预期负载电压来选择所述常数A2和A3。如果输出感测信号SOS 226大于通过常数B2确定的目标值232的百分比但小于通过常数B1确定的目标值232的百分比，则时钟频率fCLK基本上是第二时钟频率f2。
区域248是图2中用适度填充点形成阴影的区域，表示最小频率开关的区域。区域248通过脉冲跳跃参考252和最小频率参考253划分频带。最小频率参考253基本上等于常数A2和目标值232的乘积。脉冲跳跃参考252基本上等于常数A1和目标值232的乘积。常数A1可以是介于1和2之间的值，更具体地介于1.2和1.5之间的值。此外，常数A1大于常数A2，常数A2大于常数A3(即，A3<A2<A1)。换句话说，脉冲跳跃参考252可以比目标值232大20-50％。
如果缩放的输出感测信号SOS 226在最小频率参考253和脉冲跳跃参考252之间，则最小频率控制器输出的最小频率信号MIN有效，并且控制器以最小开关频率运行。或者换句话说，请求信号REQ的频率被设置为功率转换器和控制器的最小开关频率，fREQ＝fMIN。换句话说，如果输出感测信号SOS 226大于通过常数A2确定的目标值232的百分比但小于通过常数A1确定的目标值232的百分比，则请求频率fREQ基本上是最小开关频率fMIN。此外，如果输出感测信号SOS 226大于通过常数A1确定的目标值232的百分比，则控制器实现脉冲跳跃。
区域249是图2中用适度填充点形成阴影的区域，表示最大频率开关的区域。区域249以最大频率参考254为频带的上限。如果缩放的输出感测信号SOS 226小于最大频率参考254，则最大频率控制器输出的最大频率信号MAX有效并且控制器以最大开关频率运行。或者换句话说，请求信号REQ的请求频率fREQ被设置为功率转换器和控制器的最大开关频率，fREQ＝fMAX。换句话说，如果缩放的输出感测信号SOS 226小于通过常数B2确定的目标值232的百分比，则请求频率fREQ基本上等于最大开关频率fMAX。
图3示出了示例控制器300的元件。应当理解，所示的控制器300可以是图1B中所示的次级控制器的一个示例，或图1A中所示的控制器的一部分的一个示例。具体地，图3示出了请求控制器328、更新时钟发生器329、最小频率控制器330和最大频率控制器331的示例实施方案。应当理解，类似命名和编号的元件如上所述地耦合并起作用。
电阻器323和324被耦合在一起作为用于输出感测信号OS 321的分压器。如图所示，电阻器323和324参考输出返回315，然而应当理解，它们可以参考另一个值。电阻器323和324生成缩放的输出感测信号SOS 326。比较器327被耦合以接收缩放的输出感测信号SOS326和目标值332。在一个示例中，比较器327在其反相输入处接收目标值332并且在其非反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 326，这在另一个示例中可以相反。
请求控制器328被示出为包括状态机355和压控振荡器(VCO)360。状态机355被耦合以接收比较器327的输出和从更新时钟发生器329接收时钟信号CLK 333。如图所示，状态机还接收最小信号MIN 334和最大信号MAX 335。状态机355输出一个状态信号ST 359，其表示功率转换器的运行状态，并且更具体地，表示功率开关的运行状态。在一个示例中，状态信号ST 359表示功率开关的开关频率和/或导通时间。状态信号ST 359可以是表示数字值的模拟信号。状态机响应于比较器327的输出更新状态信号ST 359。状态机355更新的速度响应于时钟信号CLK 333的频率。响应于有效的最小信号MIN 334，状态机355将输出所述状态信号ST 359的值以对应于最小开关频率。响应于有效的最大信号MAX 335，状态机355将输出对应于最大开关频率的对于所述状态信号ST 359的值。
状态机355被示出为包括计数器356和数模转换器(DAC)357。计数器356被耦合以在其U/D输入处接收比较器327的输出，并在其时钟输入处接收时钟信号CLK 333。计数器356输出计数信号CT 358，所述计数信号可以是N-位数字信号。在运行中，计数器356响应于比较器327的输出以时钟信号CLK 333指示的速度更新其内部计数。在一个示例中，当缩放的输出感测信号SOS 326大于目标值332时，计数器356增加计数，以及当缩放的输出感测信号SOS 326小于目标值332时，计数器356倒计数。或者，当缩放的输出感测信号SOS 326小于目标值332时，计数器356可以增加计数，以及当缩放的输出感测信号SOS 326大于目标值332时，计数器356可以倒计数。计数信号CT 358可以是计数器356的内部计数。
DAC 357被耦合以接收计数信号CT 358并输出一个状态信号ST 359。DAC 356还接收最小信号MIN 334和最大信号MAX 335。在运行中，DAC 357根据接收的数字计数信号CT358确定状态信号ST 359的值。在一个示例中，状态信号ST 359可以是电压信号，并且计数信号CT 358越大，状态信号ST 359的电压越大。当DAC 357接收到有效的最小信号MIN 334时，DAC 357输出对于所述状态信号ST 359的如下值，该值对应于功率开关的最小开关频率(即，最慢的开关频率fREQ)。当DAC 357接收到有效的最大信号MAX 335时，DAC 357输出对于所述状态信号ST 359的如下值，该值对应于功率开关的最大开关频率(即，最快的开关频率fREQ)。换句话说，当最小信号MIN 334或最大信号MAX 335时，DAC 357忽略计数信号CT 358。一旦最小信号MIN 334或最大信号MAX 335被置为无效(deasserted，不要求的)，则DAC 357返回以响应于计数信号CT 358确定状态信号ST 359的值。
计数信号CT 358(即计数器358的内部计数)和状态信号ST 359表示功率开关的运行条件。在一个示例中，它们可以表示功率开关的开关频率(即，请求信号336的请求频率fREQ)和导通时间。如将在图4A-4B进一步讨论的那样，增加的计数信号CT 358和状态信号ST359可以对应于增加的开关频率/请求频率fREQ。在另一示例中，减小的计数信号CT 358和状态信号ST 359可以对应于增加的开关频率/请求频率fREQ。
VCO 360被耦合以接收状态信号ST 359并输出请求信号REQ 336。在一个示例中，请求信号REQ 336可以是跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值的矩形脉冲波形。逻辑高脉冲可以被称为请求事件342。请求事件342的前沿(或后沿)之间的时间可以被称为请求周期TREQ，并且请求频率fREQ是请求周期TREQ的倒数。请求事件342的请求频率fREQ(以及因此请求周期TREQ)可以响应于状态信号ST 359的值。在一个示例中，状态信号ST 359的增加值可以对应于减小的请求频率fREQ(以及因此增加的请求周期TREQ)，如图4A所示。在另一示例中，状态信号ST 359的增加值可以对应于增加的请求频率fREQ(以及因此减少的请求周期TREQ)，如图4B所示。
更新时钟发生器329包括比较器361和362、或门363、具有频率fOSC的振荡器364、和时钟分频器365。比较器361被耦合以接收缩放的输出感测信号SOS 326和较高快速更新参考350(即，常数A3和目标值332的乘积)。如图所示，比较器361在其非反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 326，并且在其反相输入处接收较高快速更新参考350。比较器362被耦合以接收缩放的输出感测信号SOS 326和较低快速更新参考351(即，常数B1和目标值332的乘积)。如图所示，比较器362在其反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 326，并且在其非反相输入处接收较低快速更新参考351。或门363被耦合以接收比较器361和362的输出。振荡器364生成具有频率fOSC的脉冲序列。在一个示例中，振荡器的频率fOSC基本上等于100kHz，即fOSC＝100kHz。时钟分频器365被示出为接收振荡器364的输出和或门363的输出。时钟分频器365响应于或门363的输出将振荡器频率fOSC除以常数X或Y。在一个示例中，常数X可以是常数Y的2倍，即X＝2Y。时钟分频器365的输出是时钟信号CLK 333。换句话说，时钟信号CLK 333具有的频率是振荡器频率fOSC与常数X或Y的商。振荡器频率fOSC被除以的量可以经由比较器361和362根据缩放的输出感测信号SOS 326的值来确定。
在运行中，如果或门363的输出是逻辑低，则时钟分频器365将振荡器频率fOSC除以常数X，对应于缩放的输出感测信号SOS 326的值在较低快速更新参考351和较高快速更新参考350之间。换句话说，时钟分频器365将振荡器频率fOSC分频，使得时钟信号CLK 333的频率fCLK基本上等于第一时钟频率f1。如果或门363的输出为逻辑高，则时钟分频器365将振荡器频率fOSC除以常数Y，对应于缩放的输出感测信号SOS 326的值大于较高快速更新参考350或小于较低快速更新参考351。换句话说，时钟分频器365将振荡器频率fOSC分频，使得时钟信号CLK 333的频率fCLK基本上等于第二时钟频率f2。对于第一时钟频率f1基本上等于5kHz、第二时钟频率f2基本上等于10kHz并且振荡频率fOSC基本上等于100kHz的例子，当或门的输出为逻辑低时(即，缩放的输出感测信号SOS 326的值在较低快速更新参考351和较高快速更新参考350之间)，时钟分频器365将振荡器频率fOSC除以20(X)，并且当或门的输出为逻辑高时(即，缩放的输出感测信号SOS 326的值大于较高快速更新参考350或小于较低快速更新参考351)，时钟分频器365将振荡器频率fOSC除以10(Y)。
最小频率控制器330包括比较器366，其被耦合以接收缩放的输出感测信号326和最小频率参考353(即，常数A1和目标值332的乘积)并输出最小频率信号MIN 334。如图所示，比较器366在其非反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 326，在其反相输入处接收最小频率参考353。在运行中，当缩放的输出感测信号SOS 326大于最小频率参考353时，最小频率信号MIN 334有效(即，逻辑高)。当最小频率信号MIN 334有效时，请求控制器328输出具有基本上等于功率开关的最小开关频率fMIN的请求频率的请求信号REQ 336。
最大频率控制器331包括比较器367，所述比较器367被耦合以接收经缩放的输出感测信号326和最大频率参考354(即，常数B2和目标值332的乘积)并输出最大频率信号MAX335。如图所示，比较器367在其反相输入处接收缩放的输出感测信号SOS 326，以及在其非反相输入处接收最大频率参考354。在运行中，当缩放的输出感测信号SOS 326小于最大频率参考354时，最大频率信号MAX 335有效(即，逻辑高)。当最大频率信号MAX 335有效时，请求控制器328输出具有基本上等于功率开关的最大开关频率fMAX的请求频率的请求信号REQ336。
图4A-4B示出了功率开关的开关频率/请求频率fREQ与导通时间tON之间的示例关系的状态表400和401。如上所述，计数器可以是N位计数器，并且因此，状态机可以具有2N个状态。在图4A所示的状态表400中，随着状态机的状态/计数增加，请求频率fREQ和导通时间tON减小。或者换句话说，随着状态机的状态/计数增加，请求周期TREQ增加。为了实现状态表400，VCO可以将状态信号转换为请求周期TREQ。在图4B所示的状态表401中，随着状态机的状态/计数增加，请求频率fREQ和导通时间tON增加。或者换句话说，随着状态机的状态/计数增加，请求周期TREQ减小。为了实现状态表401，VCO可以将状态信号转换为请求频率fREQ。
图5示出了利用具有更新时钟发生器529的次级控制器的另一示例开关模式功率转换器500。图5中所示的功率转换器500共享许多与图1A-1B中所示的功率转换器相同的元件，应该理解，类似命名和编号的元件如上所述地耦合并起作用。功率转换器500的控制器522包括初级控制器544和次级控制器543。然而，至少一个区别在于功率转换器500是包括第一输出和第二输出的多输出功率转换器，并且能量传递元件T1 504具有耦合到第一输出的第一输出绕组506和耦合到功率转换器500的第二输出的第二输出绕组569。此外，功率转换器500还包括耦合在功率转换器500的多个输出之间的调节器电路574。如上所述，次级控制器543接收多个输出感测信号OS。如将进一步讨论的，表示第一输出绕组506的输出的反馈信号FB 578可以是输出感测信号OS的示例。表示第二输出绕组569的输出的储能感测VR573可以是输出感测信号OS的另一示例。此外，初级控制器544输出初级驱动信号DR1 540，所述初级驱动信号DR1 540控制功率开关SP 508的开关以控制从功率转换器500的初级侧到次级侧的能量传递。次级控制器543输出次级驱动信号DR2，该次级驱动信号DR2控制一个直通开关(pass switch)S2 568的开关来控制传递给输出电容器514的能量。
功率转换器500从未调节的输入电压VIN 502向负载518提供输出功率，在一个示例中，该输入电压VIN 502是整流的ac线路电压或经整流和滤波的ac线路电压。输入电压VIN502被耦合以由能量传递元件504接收。图5中示出的示例能量传递元件504包括三个绕组：输入绕组505、第一输出绕组506和第二输出绕组569。耦合在输入绕组505上的是钳位电路511，所述钳位电路511限制耦合到初级绕组505和输入返回509的功率开关SP 508上的最大电压，如图所示。初级控制器544包括驱动电路539，所述驱动电路539提供驱动信号DR1 540以打开和闭合功率开关SP 508。驱动信号DR1 540可以是电压或电流信号。类似于上面讨论的，驱动电路539响应于来自次级控制器543的请求信号REQ 536中的请求事件导通所述功率开关SP 508。
输出整流器D1 512被耦合到第一输出绕组506。直通开关S2 568被耦合到输出整流器512和输出电容器514，并且响应于来自次级控制器543的次级驱动信号DR2 581打开和闭合，以向负载518提供经调节的输出电压VO 516、输出电流IO 517或两者的组合。在示例功率转换器500中，输出电压516相对于输出返回515是正的，所述输出返回515通过能量传递元件T1 504与输入返回509电流隔离。次级驱动信号DR2 581可以是电压或电流信号。电阻器576和577串联耦合在输出电容器CO 514上，并将反馈信号FB 578提供给次级控制器543。如图所示，电阻器576和577形成用于输出电压VO 516的分压器。因此，反馈信号FB 578代表输出电压VO 516，并且具体地代表输出电压VO 516的缩放形式。
初级控制器544和次级控制器543控制功率开关SP 508，使得功率转换器500的输入电流与输入电压VIN 502通过一因数成比例，该因数在整个半线路周期内基本固定以维持功率因数。此外，初级控制器544和次级控制器543控制电源开关SP 508以调节输出电压VO516、输出电流IO 517或两者的组合。如将会进一步讨论的，次级控制器543利用反馈信号FB578和储能感测VR 573来确定何时开关所述功率开关SP 508。此外，次级控制器543也可以利用表示通过负载518的负载电流IL 575的电流感测信号IS 580以确定何时开关该功率开关SP 508。电流感测电阻579可以串联耦合到负载518以提供电流感测信号IS 580。
当功率转换器500的瞬时输入功率超过负载的需求(加上一些损耗)时，次级控制器543断开所述直通开关S2 568以防止输出电压VO 516超过其期望的值。在一个示例中，次级控制器543将反馈信号FB 578与输出电压参考进行比较，以确定何时导通和断开所述直通开关S2 568。如果反馈信号FB 578超过输出电压参考，则次级控制器543可以输出次级驱动信号DR2 581以控制断开所述直通开关S2 568。如果反馈信号FB 578小于输出电压参考，则控制导通所述直通开关S2 568。当第一输出绕组506上的直通开关S2 568打开(即，断开)时，来自输出的剩余能量在第二输出绕组569和第二输出整流器D2 570中生成电流，以将剩余能量存储在储能电容器CRES 571中。如图所示，输出整流器D2 570和储能电容器CRES571耦合在第二输出绕组569上。储能电压VRES 572是储能电容器CRES 571上的电压并且参考输出返回515。次级控制器542接收储能感测信号VR 573，所述储能感测信号VR 573表示储能电压VRES 572。在其他示例中，输出整流器D2 570可以是由次级控制器543驱动的开关。
调节器电路574耦合在储能电容器CRES 571和输出电容器CO 514之间。调节器电路574可以是非隔离功率转换器，例如升压或降压-升压转换器。降压转换器也可用于调节器电路574。对于该示例，第二输出绕组569将耦合到输出电容器CO 514以提供输出电压VO516和输出电流IO 517，而第一输出绕组506耦合到储能电容器CRES 571以提供储能电压VRES 572。当瞬时输入功率小于负载518的需求加上功率转换电路的损耗时，调节器电路574从储能电容器CRES 571接收电流以补充传递到负载518的能量。在一个示例中，当能量传递元件T1 504向功率转换器的输出(即，负载518)传递比所需更多的能量时，储能电压VRES 572增加。当能量传递元件T1 504传递所需的能量给功率转换器的输出时，储能电压VRES 572基本恒定，并且当能量传递元件T1 504未传递所需的能量时，储能电压VRES 572减小。换句话说，当调节器电路574从储能电容器CRES 571汲取电流时，储能电压VRES 572减小。因此，表示储能电压VRES 572的储能感测信号VR 573也表示传递给功率转换器500的输出的能量的量，并且被认为是输出感测信号OS，如上所述。
次级控制器542被示为接收储能感测信号VR 573、反馈信号FB 578和电流感测信号IS 580。次级控制器542输出次级驱动信号DR2 581并且还可以输出用于调节器电路574的控制信号(未示出)。次级控制器542类似于图1B中所示的次级控制器和图1A中所示的控制器，并且应当理解，类似命名和编号的元件如上所述地耦合并起作用。次级控制器543被示为包括电阻器523和524；比较器582、586和589；请求控制器528；更新时钟发生器529；最小频率控制器530和最大频率控制器531。
类似于如上所讨论的，电阻器523和524耦合在一起作为用于接收的储能感测信号VR 572(其是输出感测信号OS的一个示例)的分压器，并且该分压器参考输出返回515。储能感测信号VR 572的分压值被示出为缩放的储能感测信号SVR 583。比较器582被耦合以接收缩放的储能感测信号SVR 583和第一目标值TARGET1 584。如图所示，缩放的储能感测信号SVR 583在比较器582的非反相输入处被接收，而第一目标值TARGET1 584在反相输入处被接收。比较器586被耦合以接收反馈信号FB 578和第二目标值TARGET2 587。如图所示，反馈信号FB 578在比较器586的非反相输入处被接收，而第二目标值TARGET2 587在反相输入处被接收。比较器589被耦合以接收电流感测信号IS 580和电流参考CC_REF 590。如图所示，在比较器586的非反相输入处接收电流感测信号IS 580，而在反相输入处接收电流参考CC_REF 590。
在一个示例中，初级控制器544和次级控制器543可以在恒定电压区域、恒定电流区域和/或恒定功率区域中运行。恒定电压通常是指将输出电压VO516调节到恒定值，而恒定电流是指将输出电流IO 517调节到恒定值，并且类似地用于获得恒定功率。此外，初级控制器544和次级控制器543还可以为负载518提供调光。反馈信号FB 578和储能感测VR 573可以用于恒定电压运行，而电流感测IS 580和储能感测VR 573可以用于恒定电流运行。对于调光，可以使用电流感应IS 580和储能感测VR 573。在一个示例中，电流参考CC_REF 590可以表示对于次级控制器543在恒定电流运行下运行的阈值。
请求控制器528被耦合以接收比较器585、586和589的输出，其被称为储能调节信号VR_REG 585、反馈调节信号FB_REG 588和电流调节信号IS_REG 591。请求控制器528输出请求信号REQ 536，其可包括响应于储能调节信号VR_REG 585、反馈调节信号FB_REG 588和电流调节信号IS_REG 591中的至少一个而生成的请求事件，并指示控制器539应该导通功率开关SP 508。请求信号REQ 542可以是矩形脉冲波形，其跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值，并且逻辑高脉冲可以称为请求事件。请求事件的前沿或后沿之间的时间可以被称为请求周期TREQ，并且请求频率fREQ是请求周期TREQ的倒数。请求频率fREQ(以及功率开关SP508的后续开关频率)可以响应于储能感测信号VR 573(经由储能调节信号VR_REG 585)。请求频率fREQ还可以响应于反馈信号FB 578(经由反馈调节信号FB_REG 588)或电流感测信号IS 580(经由电流调节信号IS_REG 591)。
在一个示例中，如果缩放的储能感测信号SVR 583大于第一目标值TARGET1 584(即，储能调节信号VR_REG 585是逻辑高或有效的)，则请求频率fREQ减小，并且如果缩放的储能感测信号SVR 583小于第一目标值TARGET1 584(即，储能调节信号VR_REG 585为逻辑低或无效的)，则请求频率fREQ增加。在另一示例中，如果电流感测信号IS 580大于电流参考CC_REG 590(即，电流调节信号IS_REG 591是逻辑高或有效的)，则请求频率fREQ减小。
如将进一步讨论的，请求控制器528更新请求信号REQ 536的请求频率fREQ的速度响应于更新时钟发生器529的时钟信号CLK 533的频率。更新时钟发生器529经由缩放的储能感测信号SVR 583响应于储能感测信号VR 573确定时钟信号CLK 533的频率。然而，应当理解，更新时钟发生器529可以响应于反馈信号578或反馈信号FB 578的缩放形式来确定时钟信号CLK 533的频率。
驱动电路539被耦合以通过通信链路541接收请求信号REQ 536。在所示的示例中，驱动电路539被耦合以响应于请求信号REQ 536中的请求事件来导通所述功率开关SP 508。特别地，驱动电路539被耦合以响应于请求事件生成驱动信号DR1 540。例如，驱动电路539可以响应于接收到的使能事件将驱动信号DR1 540转变为逻辑高值(以导通功率开关SP508)。请求信号REQ 536的频率基本上等于功率开关SP 508的开关频率。此外，请求频率fREQ可以确定功率开关SP 508的导通时间。
更新时钟发生器529、最小频率控制器530和最大频率控制器531被耦合以接收缩放的储能感测信号SVR 583。更新时钟发生器529响应于缩放的储能感测信号SVR 583输出时钟信号CLK 533。时钟信号CLK 533可以是跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值的矩形脉冲波形。更新时钟发生器529响应于缩放的储能感测信号SVR 583的值改变时钟信号CLK533的频率。如将讨论的，如果缩放的储能感测信号SVR 583小于较高快速更新参考且大于较低快速更新参考，更新时钟发生器529输出具有第一时钟频率f1，或fCLK＝f1的时钟信号CLK 533。第一时钟频率f1可以被选择为足够慢以在不损害PFC的情况下调节功率转换器500的输出。在一个示例中，第一时钟频率f1可以基本上等于10千赫兹(kHz)。然而，如果缩放的储能感测信号SVR 583大于较高快速更新参考或小于较低快速更新参考，则更新时钟发生器529输出具有大于(即，快于)第一时钟频率f1的第二时钟频率f2(fCLK＝f2)的时钟信号CLK 533。在一个示例中，第二时钟频率f2是第一时钟频率f1的M倍，或者在数学上：f2＝M*f1。例如，第二时钟频率f2可以是第一时钟频率f1的五倍。此外，第二时钟频率f2可以基本上等于50kHz。更新时钟发生器529可以增加时钟信号CLK 533的频率以处理瞬态条件，例如输入电压VIN 502或负载518的变化。如果缩放的储能感测信号SVR 583大于较高快速更新参考或小于较低快速更新参考，这可以指示存在次级控制器543应该处理的瞬态条件。换句话说，功率转换器500可能超出预期过度传递能量或者传递能量不足。在该快速响应模式期间，PFC可能受损，但是次级控制器543可以使输出更快地恢复进行调节。图5中所示的示例利用缩放的储能感测信号SVR 583，然而，更新时钟发生器529可以利用反馈信号FB 578或反馈信号FB 578的缩放形式来确定CLK信号533的频率。
请求控制器528接收时钟信号CLK 533并响应于储能调节信号VR_REG 585、反馈调节信号FB_REG 588或电流调节信号IS_REG 591中的至少一个以根据时钟信号CLK 533的频率确定的速度来更新/确定功率开关SP 508的运行状态。换句话说，请求控制器528以根据时钟信号CLK 533的频率确定的速度来确定请求信号REQ 536的请求频率fREQ和周期TREQ。如上所述，请求信号REQ 536的请求频率fREQ和周期TREQ可以设置功率开关SP 508的开关频率/周期和导通时间。例如，如果时钟信号CLK 533的频率是10kHz，则请求控制器128将每100微秒(μs)更新运行状态。
最小频率控制器530响应于储能感测信号VR 573(经由缩放的储能感测信号SVR583)输出最小频率信号MIN 534。最小频率信号MIN 534可以是具有变化持续时间的逻辑高和逻辑低部分的矩形波形。最小频率控制器530经由最小频率信号MIN 532向请求控制器528指示请求控制器528和控制器522应该以最小频率运行。如果缩放的储能感测信号SVR583大于最小频率参考，则这可以是功率转换器500过度传递能量达到初级控制器544和次级控制器543应采取快速动作以减少传递能量的程度的一个指示。在运行中，如果缩放的储能感测信号SVR 583比最小频率参考大第三阈值(即，最小频率参考值)时，最小频率控制器530使最小频率信号MIN 534有效。在一个示例中，最小频率信号MIN 534的逻辑高值可以对应于有效的最小频率信号MIN 534。图5所示的示例利用缩放的储能感测信号SVR 583，然而，最小频率控制器530可以利用反馈信号FB 578或反馈信号FB 578的缩放形式来确定是否应该使最小频率信号MIN 534有效。
请求控制器528被耦合以接收最小频率信号MIN 534。响应于有效的最小频率信号MIN 534，请求控制器528输出请求信号REQ 536，其中请求信号REQ 536的请求频率fREQ处于由次级控制器543设置的最小值(即，请求周期TREQ处于最大值)。这样，功率开关SP 508的开关频率被设置为最小值，并且功率转换器500传递的能量减小。
类似地，最大频率控制器531响应于储能感测信号VR 573(经由缩放的储能感测信号SVR 583)输出最大频率信号MAX 535。最大频率信号MAX535可以是具有变化持续时间的逻辑高和逻辑低部分的矩形波形。最大频率控制器531经由最大频率信号MAX 535向请求控制器528指示功率转换器应该以最大频率运行。如果缩放的储能感测信号SVR 583小于最大频率参考，则这可以是功率转换器500传递能量不足达到初级控制器544和次级控制器543应采取快速动作以增加能量的程度的一个指示。在运行中，如果缩放的储能感测信号SVR583小于最大频率参考，则最大频率控制器531使最大频率信号MAX 535有效。在一个示例中，逻辑高值可以对应于有效的最大频率信号MAX 535。图5所示的示例利用缩放的储能感测信号SVR 583，然而，最大频率控制器531可以利用反馈信号FB 578或反馈信号FB 578的缩放形式来确定是否应该使最大频率信号MAX 535有效。
请求控制器528被耦合以接收最大频率信号MAX 535。响应于有效的最大频率信号MAX 535，请求控制器528输出请求信号REQ 536，其中请求信号REQ 536的请求频率fREQ处于次级控制器543设置的最大值(即，请求周期TREQ处于最小值)。这样，功率开关SP 508的开关频率被设置为最大值，并且功率转换器500传递的能量增加。
图6示出了图5中所示的更新时钟发生器529、最小频率控制器530和最大频率控制器531的各种运行频带的时序图600。应当理解，类似命名和编号的元件如上所述地耦合且起作用。应理解，图6共享了许多与图2所示的时序图200相似的地方。然而，至少一个区别是y轴是缩放的储能信号SVR 683。此外，缩放的储能信号SVR 683的阈值由第一目标值TARGET1 684、第二目标值TARGET2和反馈信号FB确定。
区域645是图6中利用松散填充的点形成的阴影区域，表示功率转换器和初级控制器以及次级控制器的正常频率运行区域。在区域645内，初级控制器和次级控制器调节功率转换器的输出同时维持PFC。区域645通过较高快速更新参考650和较低快速更新参考651划分频带，其中第一目标值TARGET1 684在所述较高快速更新参考和所述较低快速更新参考之间。第一目标值TARGET1 684可以基本上等于常数A和反馈信号FB的乘积(如图5所示)。在一个示例中，常数A可以是1.0-1.05。较高快速更新参考650可以基本上等于常数A3和反馈信号FB的乘积。在一个示例中，常数A3可以是介于1和2之间的值，更具体地介于1和1.2之间。此外，常数A3大于常数A(即，A<A3)。换句话说，较高快速更新参考650比第一目标值TARGET1684大0-100％之间的某个百分比，并且更具体地在0-20％之间。较低快速更新参考651可以基本上等于常数B1和第二目标值TARGET2的乘积(如图5所示)。在一个示例中，常数B1可以是介于0和1之间的值，并且更具体地介于0.35和1之间。换句话说，较低快速更新参考651是第二目标值TARGET2的0-100％之间的某个百分比，并且更具体地是在第二目标值TARGET2的35-100％之间的某个百分比。换句话说，较低快速更新参考651比第二目标值TARGET2小0-65％。在一个示例中，常数A3和B1可以由用户/设计者调整。此外，可以响应于功率转换器的预期输出电压VO来选择常数A3和B1。换句话说，可以响应于预期的负载电压来选择常数A3和B1。还可以为次级控制器的期望瞬态响应选择常数A3和B1。
如果缩放的储能感测信号SVR 683的值在较低快速更新参考651和较高快速更新参考650之间，则更新时钟发生器输出的时钟信号CLK的频率被设置为第一时钟频率f1，fCLK＝f1。第一时钟频率f1可以被选择为在不会不利地影响PFC的情况下功率转换器可以调节其输出的速度。在一个示例中，第一时钟频率f1可以在1kHz-10kHz的范围内选择，并且更具体地可以是10kHz。换句话说，如果缩放的储能感测信号SVR 683是在通过常数A3和B1确定的第一目标值TARGET1 684和第二目标值TARGET2的百分比范围内，则时钟频率fCLK基本上是第一时钟频率f1。
区域646和647在图6中利用密集填充的点形成阴影，表示更快频率开关的区域。这些区域可能对应于影响功率转换器输出的瞬态条件。因此，控制器增加其响应于输出的速度，以试图使功率转换器比区域645更快地恢复进行调节。换句话说，控制器增加其响应于输出的速度以将缩放的储能感测SVR 682的值带入区域645。区域646通过较高快速更新参考650和最小频率参考653划分频带，而区域647通过较低快速更新参考651和最大频率参考654划分频带。最小频率参考653是基本上等于常数A2与反馈信号FB的乘积。常数A2可以是1和2之间的值，更具体地是1.15和1.4之间的值。此外，常数A2大于常数A3，常数A3大于常数A(即，A<A3<A2)。换句话说，最小频率参考653比频率信号FB大0-100％之间的某个百分比，并且更具体地比频率信号FB大15-40％之间的某个百分比。最大频率参考654基本上等于常数B2和第二目标值TARGET2的乘积。常数B2可以是介于0和1之间的值，更具体地介于0.2和0.85之间。此外，常数B2小于常数B1(即B2<B1)。换句话说，最大频率参考654可以比第二目标值TARGET2小15-80％。
如果缩放的储能感测SVR 683在较高快速参考650和最小频率参考653之间，或者在最大频率参考654和较低快速更新参考651之间，则更新时钟发生器输出的时钟信号CLK的频率被设置为第二时钟频率f2，或fCLK＝f2。第二时钟频率f2比第一时钟频率f1大(即，更快)。在一个示例中，第二时钟频率f2是第一时钟频率f1的M倍，或者在数学上：f2＝M*f1。例如，第二时钟频率f2可以是第一时钟频率f1的五倍。此外，第二时钟频率f2可以在20kHz-50kHz之内，且更具体地，基本上等于50kHz。换句话说，如果缩放的储能感测SVR 683大于通过常数A3确定的反馈信号FB的百分比但小于通过常数A2确定的反馈信号FB的百分比，则时钟频率fCLK基本上等于第二时钟频率f2。常数A2和A3可以是由用户或设计者设置的可调整值。此外，可以响应于功率转换器的预期输出电压或预期负载电压来选择它们。如果缩放的储能感测SVR 683大于通过常数B2确定的第二目标值TARGET2的百分比但小于通过常数B1确定的目标值的百分比，则时钟频率fCLK基本上是第二时钟频率f2。
区域648是在图6中利用适度填充的点形成阴影的区域，表示最小频率开关的区域。区域648通过脉冲跳跃参考652和最小频率参考653划分频带。最小频率参考653基本上等于常数A2和反馈信号FB的乘积。脉冲跳跃参考652基本上等于常数A1和反馈信号FB的乘积。常数A1可以是介于1和2之间的值，更具体地介于1.2和1.5之间。此外，常数A1大于常数A2，常数A2大于常数A3，常数A3进一步大于常数A(即，A<A3<A2<A1)。换句话说，脉冲跳跃参考652可以比反馈信号FB大20-50％。
如果缩放的储能感测SVR 683在最小频率参考653和脉冲跳跃参考652之间，则最小频率控制器输出的最小频率信号MIN有效，并且控制器以最小开关频率fMIN运行。或者换句话说，请求信号REQ的频率被设置为功率转换器和控制器的最小开关频率fMIN，fREQ＝fMIN。换句话说，如果缩放的储能感测SVR 683大于通过常数A2确定的反馈信号FB的百分比但小于通过常数A1确定的反馈信号FB的百分比，则请求频率fREQ基本上是最小开关频率fMIN。此外，如果缩放的储能感测SVR 683大于通过常数A1确定的反馈信号FB的百分比，则控制器实施脉冲跳跃。
区域649是在图6中利用适度填充的点形成阴影的区域，表示最大频率开关的区域。区域649以最大频率参考654为频带的上限。如果缩放的储能感测SVR 683小于最大频率参考654，则最大频率控制器输出的最大频率信号MAX有效并且控制器以最大开关频率fMAX运行。或者换句话说，请求信号REQ的频率被设置为功率转换器和控制器的最大开关频率fMAX，fREQ＝fMAX。换句话说，缩放的储能感测SVR 683小于通过常数B2确定的反馈信号FB的百分比，请求频率fREQ基本上是最大开关频率fMAX。
在一个示例中，第二目标值TARGET2是固定值。这样，较低快速更新参考651和最大频率参考654也可以是固定的。这可以实现，因为储能电压VR可以用作次级控制器的供电电压，并且存在次级控制器运行的最小电压要求。第一目标值TARGET1 684、较高快速更新参考650、最小频率参考653和脉冲跳跃参考652可以不是固定值，因为它们取决于反馈信号FB的值。这可以实现，因为输出电压的值(反馈信号FB表示的值)可以随负载而变化。例如，当灯变暗时，可调光的灯会减少输出电压。
图7示出了示例性次级控制器700的元件，其可以是图5中所示的次级控制器的一个示例。应当理解，类似命名和编号的元件如上所述地耦合并起作用。此外，为了便于解释，简化了图7中所示的次级控制器700。例如，比较器782、786和789显示在图的左下方，并用它们相应的输入信号和输出信号进行标记。为了便于解释，也省略了分压电阻器。
请求控制器728被耦合以分别从比较器782、786和789接收储能调节信号VR_REG785、反馈调节信号FB_REG 788和电流调节信号IS_REG 791。如上所述，比较器782、786和789将储能感测VR 732、反馈信号FB 778和电流感测IS 780与它们各自的目标和/或参考进行比较。请求控制器728被示出为包括状态机755、压控振荡器(VCO)760、与门792和或门793。与门792被耦合以接收反相反馈调节信号FB_REG 788和反相电流调节信号IS_REG791，如与门792的输入处的圆圈所示。或门793被耦合以接收储能调节VR_REG 785和电流调节IS_REG 791。与门792和或门793的输出由状态机755接收。状态机755进一步耦合到信号CLK 733、最小信号MIN 734和最大信号MAX 735。状态机755输出一个状态信号ST 759，所述状态信号ST 759表示功率转换器的运行状态，并且更具体地说，表示功率开关的运行状态。在一个示例中，状态信号ST 759表示功率开关的开关频率和/或导通时间。状态信号ST 759可以是表示数字值的模拟信号。状态机响应于储能调节信号VR_REG 785、反馈调节信号FB_REG 788和电流调节信号IS_REG 791更新状态信号ST 759。状态机755更新的速度响应于时钟信号CLK 733的频率。响应于有效的最小信号MIN 734，状态机755输出对应于功率转换器的最小开关频率的对于所述状态信号ST 759的值。响应于有效的最大信号MAX 735，状态机755输出对应于功率转换器的最大开关频率的对于所述状态信号ST 759的值。
状态机755被示为包括计数器756和数模转换器(DAC)757。计数器756被耦合以在其下输入(D)处接收与门792的输出，在其上输入(U)接收或门793的输出，以及在其时钟输入处接收时钟信号CLK 733。计数器756输出计数信号CT 758，该计数信号CT 758可以是N位数字信号。在运行中，计数器756响应于与门792和或门793的输出以时钟信号CLK 733指示的速度更新其内部计数。在一个示例中，计数器756响应于储能调节信号VR_REG 785或电流调节信号IS_REG 791而向上计数，并且计数器756响应于调节信号FB_REG 788的反相和电流调节信号IS_REG 791的反相而向下计数。在另一个示例中，可以理解可以依据期望的VCO760的响应行为来切换计数器756的上下输入的逻辑。
DAC 757被耦合以接收计数信号CT 758并输出一个状态信号ST 759。DAC 756还接收最小信号MIN 734和最大信号MAX 735。在运行中，DAC 757从接收的数字计数信号CT 758确定状态信号ST 759的值。在一个示例中，状态信号ST 759可以是电压信号，并且计数信号CT 758越大，状态信号ST 759的电压越大。当DAC 757接收有效的最小信号MIN 734，DAC757输出所述状态信号ST 759的如下一个值，该值对应于功率开关的最小开关频率(即，最慢的开关频率fREQ)。当DAC 757接收到有效的最大信号MAX 735时，DAC 757输出所述状态信号ST 759的如下一个值，该值对应于功率开关的最大开关频率(即，最快的开关频率fREQ)。换句话说，当最小信号MIN 734或最大信号MAX 735时，DAC 757忽略计数信号CT 758。一旦最小信号MIN 734或最大信号MAX 735被置为无效，DAC 757返回以响应于计数信号CT 758确定状态信号ST 759的值。
计数信号CT 758(即计数器756的内部计数)和状态信号ST 759表示功率开关的运行条件。在一个示例中，它们可以表示功率开关的开关频率(即，请求信号736的请求频率fREQ)和导通时间。
VCO 760被耦合以接收状态信号ST 759并输出请求信号REQ 736。在一个示例中，请求信号REQ 736可以是跳动到逻辑高值并快速返回到逻辑低值的矩形脉冲波形。逻辑高脉冲可以被称为请求事件742。请求事件742的前沿(或后沿)之间的时间可以被称为请求周期TREQ，并且请求频率fREQ是请求周期TREQ的倒数。请求事件742的请求频率fREQ(和因此请求周期TREQ)可以响应于状态信号ST 759的值。
对于图7中所示的示例，增加的计数信号CT 758和状态信号ST 759对应于请求信号736的减少的开关频率/请求频率fREQ。或者换句话说，增加的计数信号CT 758和状态信号ST 759对应于请求信号736的增加的开关周期/请求周期TREQ。因此，随着计数信号CT 758的增加，VCO 760增加请求周期TREQ(即，减少请求频率fREQ)。换句话说，VCO 760以其输入处的请求周期TREQ运行。
然而，应当理解，可以在计数器756的上输入处接收与门792的输出并且可以在下输入处接收或门793的输出。对于该示例，增加的计数信号CT 758(即，计数器756的内部计数)和状态信号ST 759对应于请求信号736的增加的开关频率/请求频率fREQ。或者换句话说，增加的计数信号CT 758和状态信号ST 759对应于请求信号736的减小的开关周期/请求周期TREQ。这样，随着计数信号CT 758的增加，VCO 760增加请求频率fREQ(即，减小请求周期TREQ)。换句话说，VCO 760以其输入处的请求频率fREQ运行。
更新时钟发生器729包括比较器761和762、或门763、具有频率fOSC的振荡器764以及时钟分频器765。比较器761被耦合以接收缩放的储能感测SVR 783和较高快速更新参考750(即，常数A3和反馈信号FB 778的乘积)。如图所示，比较器761在其非反相输入处接收缩放的储能感测SVR 783，并在其反相输入处接收较高快速更新参考750。比较器762被耦合以接收缩放的储能感测SVR 783和较低快速更新参考751(即，常数B1和第二目标值TARGET2的乘积)。如图所示，比较器762在其反相输入处接收缩放的储能感测SVR 783，并在其非反相输入处接收较低快速更新参考751。或门763被耦合以接收比较器761和762的输出。
振荡器764生成具有频率fOSC的脉冲序列。在一个示例中，振荡器的频率基本上是100kHz，即fOSC＝100kHz。时钟分频器765被示为接收振荡器764的输出和或门763的输出。时钟分频器765响应于或门763的输出将振荡器频率fOSC除以常数X或Y。在一个示例中，常数X可以是常数Y的2倍，即X＝2Y。时钟分频器765的输出是时钟信号CLK 733。换句话说，时钟信号CLK 733具有的频率是振荡器频率fOSC与常数X或Y的商。振荡器频率fOSC被除以的量可以经由比较器761和762根据缩放的储能感测SVR 783的值来确定。
在运行中，如果或门763的输出是逻辑低，则时钟分频器765将振荡器频率fOSC除以常数X，对应于缩放的储能感测SVR 783的值在较低快速更新参考751和较高快速更新参考750之间。换句话说，时钟分频器765将振荡器频率fOSC分频，使得时钟信号CLK 733的频率fCLK基本上是第一时钟频率f1。如果或门763的输出为逻辑高，则时钟分频器765将振荡器频率fOSC除以常数Y，对应于缩放的储能感测SVR 783的值大于较高快速更新参考750或小于较低快速更新参考751。换句话说，时钟分频器765将振荡器频率fOSC分频，使得时钟信号CLK733的频率fCLK基本上是第二时钟频率f2。对于例如第一时钟频率f1基本上等于5kHz、第二时钟频率f2等于10kHz和振荡器频率fOSC等于100kHz的情况，当或门的输出是逻辑低(即，缩放的储能感测SVR 783的值在较低快速更新参考751和较高快速更新参考750之间)时，时钟分频器765将振荡器频率fOSC除以20(X)；以及当或门的输出为逻辑高(即，缩放的储能感测SVR783的值大于较高快速更新参考750或小于较低快速更新参考751)时，时钟分频器765将振荡器频率fOSC除以10(Y)。
最小频率控制器730包括比较器766，该比较器766被耦合以接收缩放的储能感测SVR 783和最小频率参考753(即，常数A1和反馈信号FB 778的乘积)并输出最小频率信号MIN 734。如图所示，比较器766在其非反相输入处接收缩放的储能感测SVR 783，并在其反相输入处接收最小频率参考753。在运行中，当缩放的储能感测SVR 783大于最小频率参考753时，最小频率信号MIN 734有效(即，逻辑高)。当最小频率信号MIN 734有效时，请求控制器728输出具有最小请求频率fREQ(即fMIN)的请求信号REQ 736，并且功率开关的开关频率也应该最小。对于其中增加的计数信号CT 758和状态信号759对应于减少的请求频率fREQ的示例，DAC 757响应于有效的最小频率信号MIN 734输出所述状态信号759的最大状态。对于增加的计数信号CT 758和状态信号759对应于增加的请求频率fREQ的示例，DAC 757响应于有效的最小频率信号MIN 734输出所述状态信号759的最小状态。
最大频率控制器731包括比较器767，该比较器767被耦合以接收缩放的储能感测SVR 783和最大频率参考754(即，常数B2和第二目标值TARGET2 787的乘积)并输出最大频率信号MAX 735。如图所示，比较器767在其反相输入处接收缩放的储能感测SVR 783，并且在其非反相输入处接收最大频率参考754。在运行中，当缩放的储能感测SVR 783小于最大频率参考754时，最大频率信号MAX 735有效(即，逻辑高)。当最大频率信号MAX 735有效时，请求控制器728输出具有最大请求频率fREQ(即fMAX)的请求信号REQ 736，并且功率开关的开关频率也应该最大。对于其中增加的计数信号CT 758和状态信号759对应于减少的请求频率fREQ的示例，DAC 757响应于有效的最大频率信号MAX 735输出对于所述状态信号759的最小状态。对于其中增加的计数信号CT 758和状态信号759对应于增加的请求频率fREQ的示例，DAC 757响应于有效的最大频率信号MAX 735输出对于所述状态信号759的最大状态。
本发明示出的示例的以上描述，包括摘要中所描述的内容，并非旨在是穷举的或者是对所公开的确切形式的限制。尽管出于说明性目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和示例，但是在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以进行各种等同修改。实际上，应当理解，出于解释的目的，提供了具体示例的电压、电流、频率、功率范围值、时间等，并且根据本发明的教导，在其他实施方案和实施例中也可以使用其他值。

Claims (34)

1.一种用于开关模式功率转换器的控制器，包括：
比较器，所述比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的输出感测信号与目标值进行比较；
更新时钟发生器，所述更新时钟发生器被耦合以响应于所述输出感测信号生成具有时钟频率的时钟信号；以及
请求控制器，所述请求控制器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成具有请求频率的请求信号，从而控制所述开关模式功率转换器的功率开关的运行状态，其中所述请求控制器更新所述请求信号的请求频率的速度响应于所述时钟信号的所述时钟频率。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，当所述输出感测在较高快速更新参考和较低快速更新参考之间时，所述时钟信号的时钟频率是第一频率。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，当所述输出感测大于所述较高快速更新参考时，所述时钟信号的时钟频率是第二频率。
4.根据权利要求2所述的控制器，其中，当所述输出感测小于所述较低快速更新参考时，所述时钟信号的时钟频率是第二频率。
5.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述较高快速更新参考等于第一常数和所述目标值的乘积。
6.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述较低快速更新参考等于第二常数与所述目标值的乘积。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述目标值是常数。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中，所述目标值表示对于所述功率转换器的输出的目标输出值。
9.根据权利要求1所述的控制器，还包括：最小频率控制器，所述最小频率控制器被耦合以响应于所述输出感测信号生成最小频率信号，其中所述请求控制器被耦合以接收所述最小频率信号，并且其中所述请求控制器被耦合以响应于所述最小频率信号的有效而生成具有等于最小开关频率的请求频率的所述请求信号。
10.根据权利要求1所述的控制器，还包括：最大频率控制器，所述最大频率控制器被耦合以响应于所述输出感测信号生成最大频率信号，其中，所述请求控制器被耦合以接收最大频率信号，并且其中所述请求控制器被耦合以响应于所述最大频率信号的有效而生成具有等于最大开关频率的请求频率的所述请求信号。
11.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述请求控制器包括：
状态机，所述状态机被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成状态信号；以及
振荡器，所述振荡器被耦合以响应于所述状态信号生成具有所述请求频率的请求信号。
12.根据权利要求11所述的控制器，其中，所述状态机包括：
计数器，所述计数器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成计数信号；以及
数模转换器，所述数模转换器被耦合以响应于所述计数信号生成所述状态信号。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述数模转换器还被耦合以响应于最小频率信号和最大频率信号生成所述状态信号，其中所述最小频率信号被耦合以由最小频率控制器响应于所述输出感测信号生成，并且其中所述最大频率信号被耦合以由最大频率控制器响应于所述输出感测信号生成。
14.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器还包括驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于所述请求信号中的请求事件生成驱动信号，其中所述驱动信号被耦合以控制所述功率开关的开关来控制从所述开关模式功率转换器的输入到所述开关模式功率转换器的输出的能量传递。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述驱动电路被包括在所述控制器中所包括的初级控制器中，并且其中所述比较器、所述请求控制器和所述时钟发生器均被包括在所述控制器中所包括的次级控制器中。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述初级控制器和所述次级控制器彼此电流隔离。
17.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述开关模式功率转换器的输出是所述开关模式功率转换器的第一输出，并且其中所述比较器是多个比较器的第一比较器，其中所述控制器还包括：
所述多个比较器的第二比较器，所述第二比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的第二输出的储能感测信号与第二目标值进行比较；以及
所述多个比较器的第三比较器，所述第三比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的电流感测信号与电流参考进行比较，
其中，所述请求控制器被进一步耦合以响应于所述第二比较器的输出和所述第三比较器的输出而生成具有所述请求频率的请求信号，并控制所述开关模式功率转换器的功率开关的运行状态。
18.一种开关模式功率转换器，包括：
能量传递元件，所述能量传递元件被耦合在所述开关模式功率转换器的输入和所述开关模式功率转换器的输出之间；
功率开关，所述功率开关被耦合到能量传递元件和所述开关模式功率转换器的输入；以及
控制器，所述控制器被耦合以生成驱动信号来控制所述功率开关的开关，从而控制从所述开关模式功率转换器的输入到所述开关模式功率转换器的输出的能量传递，其中所述控制器包括：
比较器，所述比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的输出感测信号与目标值进行比较；
更新时钟发生器，所述更新时钟发生器被耦合以响应于所述输出感测信号生成具有时钟频率的时钟信号；
请求控制器，所述请求控制器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成具有请求频率的请求信号来控制所述功率开关的运行状态，其中所述请求控制器更新所述请求信号的请求频率的速度响应于所述时钟信号的时钟频率；以及
驱动电路，所述驱动电路被耦合以响应于所述请求信号中的请求事件生成所述驱动信号。
19.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，当所述输出感测在较高快速更新参考和较低快速更新参考之间时，所述时钟信号的时钟频率是第一频率。
20.根据权利要求19所述的开关模式功率转换器，其中，当所述输出感测大于所述较高快速更新参考时，所述时钟信号的时钟频率是第二频率。
21.根据权利要求19所述的开关模式功率转换器，其中，当所述输出感测小于所述较低快速更新参考时，所述时钟信号的时钟频率是第二频率。
22.根据权利要求19所述的开关模式功率转换器，其中，所述较高快速更新参考等于第一常数与所述目标值的乘积。
23.根据权利要求19所述的开关模式功率转换器，其中，所述较低快速更新参考等于第二常数与所述目标值的乘积。
24.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，所述控制器还包括：最小频率控制器，所述最小频率控制器被耦合以响应于所述输出感测信号生成最小频率信号，其中所述请求控制器被耦合以接收所述最小频率信号，并且其中所述请求控制器被耦合以响应于所述最小频率信号的有效而生成具有等于最小开关频率的请求频率的所述请求信号。
25.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，所述控制器还包括：最大频率控制器，所述最大频率控制器被耦合以响应于所述输出感测信号生成最大频率信号，其中所述请求控制器被耦合以接收所述最大频率信号，并且其中所述请求控制器被耦合以响应于所述最大频率信号的有效而生成具有等于最大开关频率的请求频率的所述请求信号。
26.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，所述请求控制器包括：
状态机，所述状态机被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成状态信号；以及
振荡器，所述振荡器被耦合以响应于所述状态信号生成具有所述请求频率的请求信号。
27.根据权利要求26所述的开关模式功率转换器，其中，所述状态机包括：
计数器，所述计数器被耦合以响应于所述比较器的输出和所述时钟信号生成计数信号；以及
数模转换器，所述数模转换器被耦合以响应于所述计数信号生成所述状态信号。
28.根据权利要求27所述的开关模式功率转换器，其中，所述数模转换器还被耦合以响应于最小频率信号和最大频率信号生成所述状态信号，其中所述最小频率信号被耦合以由最小频率控制器响应于所述输出感测信号生成，并且其中所述最大频率信号被耦合以由最大频率控制器响应于所述输出感测信号生成。
29.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，所述驱动电路被包括在所述控制器中所包括的初级控制器中，并且其中所述比较器、所述请求控制器和所述时钟发生器被包括在所述控制器中所包括的次级控制器中。
30.根据权利要求29所述的开关模式功率转换器，其中，所述初级控制器和所述次级控制器彼此电流隔离。
31.根据权利要求18所述的开关模式功率转换器，其中，所述开关模式功率转换器的输出是所述开关模式功率转换器的第一输出，并且其中所述比较器是多个比较器的第一比较器，其中，所述控制器还包括：
所述多个比较器的第二比较器，所述第二比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的第二输出的储能感测信号与第二目标值进行比较；以及
所述多个比较器的第三比较器，所述第三比较器被耦合以将表示所述开关模式功率转换器的输出的电流感测信号与电流参考进行比较，
其中，所述请求控制器还被耦合以响应于所述第二比较器的输出和所述第三比较器的输出生成具有所述请求频率的请求信号，并控制所述开关模式功率转换器的功率开关的运行状态。
32.根据权利要求31所述的开关模式功率转换器，其中，所述能量传递元件包括：
输入绕组，所述输入绕组被耦合到所述开关模式功率转换器的输入和所述功率开关；
第一输出绕组，所述第一输出绕组被耦合到所述开关模式功率转换器的第一输出；以及
第二输出绕组，所述第二输出绕组被耦合到所述开关模式功率转换器的第二输出。
33.根据权利要求31所述的开关模式功率转换器，还包括调节器电路，所述调节器电路被耦合在所述开关模式功率转换器的所述第一输出与所述开关模式功率转换器的所述第二输出之间。
34.根据权利要求33所述的开关模式功率转换器，其中，所述调节器电路包括非隔离功率转换器。
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