[发明专利]开关功率变换器动态负载检测

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源并且更具体地涉及检测开关功率变换器中的动态负载改变。

背景技术

常规开关电源，比如反激功率变换器，通过使用开关控制器以基于一个或者多个表示输出功率、输出电压和/或输出电流的反馈信号控制开关的接通时间和关断时间来调节供给负载的功率。在从开关功率变换器断开负载时，一些常规电源将开关减少至很低频率，以便以最小功消将输出电压维持在经调节的电平。在将负载重新连接到开关功率变换器时，输出电压开始下降直至开关控制器可以经由反馈信号检测到电压降并且补偿增加的负载需求。然而，由于在开关周期之间的相对长时段，所以在开关控制器可以检测到输出电压改变并且对输出电压改变做出回应之前可以观测到大量延迟。结果，常规开关功率变换器受对变化的负载条件的不良动态响应的困扰。

发明内容

一种开关功率变换器和方法使能能够快速检测动态负载改变以便响应于负载改变来快速适配开关。开关功率变换器向负载提供经调节的功率。变压器包括耦合到输入电压的初级绕组和耦合到开关功率变换器的输出电压的次级绕组。变压器电气隔离开关功率变换器的与初级绕组对应的初级侧和开关功率变换器的与次级绕组对应的次级侧。开关耦合到功率变换器的初级绕组。在接通开关之时生成而在关断开关之时不生成经过初级绕组的电流。耦合到开关功率变换器的次级侧上的负载的动态负载检测器电路监测至负载的输出电压并且基于输出电压的改变速率超过阈值改变速率生成指示动态负载改变的检测信号。在开关功率变换器的初级侧上的开关控制器生成控制信号以接通或者关断开关。开关响应于控制信号在第一状态中而接通并且开关响应于控制信号在第二状态中而关断。开关控制器还被配置为响应于生成动态负载检测信号，生成开关的开关周期。

本说明书中描述的特征和优点并非全部，特别是，考虑到附图、说明书和权利要求书，很多附加特征和优点对于本领域普通技术人员来说将是清楚的。此外，应当注意的是，本说明书中所使用的措词主要出于可读性和指导性的目的进行总体选择，并且可以不是被选择来界定或限定本发明主题。

附图说明

图1图示具有多个操作模式的开关功率变换器的电流-电压曲线的实施例。

图2是图示具有动态负载感测能力的开关功率变换器的第一实施例的电路图。

图3是图示具有动态负载感测能力的开关功率变换器的第二实施例的电路图。

图4是图示具有动态负载感测能力的开关功率变换器的第三实施例的电路图。

图5图示用于具有动态负载感测能力的开关功率变换器的电流-电压曲线。

图6是图示具有动态负载感测能力的开关功率变换器的第四实施例的电路图。

具体实施方式

附图和以下描述仅通过示例而涉及本发明的优选实施例。从以下讨论应当注意的是，本文所公开的结构和方法的可替换实施例将容易被识别为在不背离要求保护的本发明的原理的情况下可能被利用的可行的替换形式。

现在将详细参考本发明的若干实施例，其示例在附图中进行图示。注意到，只要可行，可以在图中使用相似或相同附图标记并且其可以指示相似或相同的功能。附图仅出于说明的目的描绘本发明的实施例。本领域技术人员从下文描述将会容易地认识到，在并不背离这里所描述本发明的原理的情况下可以采用这里所图示的结构和方法的可替换实施例。

一种次级侧动态负载检测系统和方法快速地识别在开关功率变换器的输出处的动态负载改变(例如，在将电子设备重新连接到开关功率变换器时)。一旦次级侧检测器已经检测到动态负载条件，则从开关功率变换器的次级侧向在初级侧上的开关控制器传送动态负载检测信号。开关控制器然后可以响应于动态负载条件来迅速地适配开关。在一个实施例中，从开关功率变换器的次级侧向初级侧控制器传送动态负载检测信号而未使用在开关功率变换器的初级侧与次级侧之间的附加隔离部件(例如光隔离器、反馈变压器等)。

在一个实施例中，开关功率变换器以多个不同操作模式操作。例如图1图示开关功率变换器的操作曲线，该开关功率变换器基于如下三个主要操作模式向电子设备提供控制和经调节的功率：(1)恒定电压模式(CVM)101；(2)恒定电流模式(CCM)102；以及(3)空载条件103。在CVM101中，开关功率变换器被配置为供应在CVM范围104表示的特定容限内的基本上固定电压的经调节的DC输出。在一个实施例中，开关功率变换器在被供电的电子设备的内部电池被完全充电时以CVM101操作。开关功率变换器的固定电压输出对将正常操作的电子设备提供操作功率。