[实用新型]用于开关转换器的唤醒管理电路和控制装置

说明书

技术领域

本公开涉及用于开关转换器、特别是DC-DC开关转换器的唤醒管理电路。

背景技术

本公开涉及以高效率将恒定电流提供至负载、例如电池的功率开关转换器。本实用新型更特别地涉及开关型电压和电流调节器，该调节器的负载应该与调节器的电源(常常为220V电源)隔离。

例如，传统的功率开关转换器是其中具有初级绕组和次级绕组的变压器被提供用于使负载与电压源隔离的反激式转换器。初级绕组通过功率开关被连接至电压源，而次级绕组借助于二极管被连接至负载并且滤波电容器并联地连接至负载。

当开关接通时，第一电流流过初级绕组并且作为电压源的值与初级绕组所提供的电感的值的函数而从初始值增加。在这期间，没有电流流过次级绕组，因为二极管被反向偏置并且功率被存储在变压器的磁芯中。

当开关关断时，流过初级绕组的电流被突然关断并且刚刚存储在磁芯中的功率被转移到次级绕组内。当开关被关断时，次级绕组上的第二电流突然达到等于通过用初级绕组与次级绕组的匝数之间的比率乘第一电流而达到的峰电流的峰值。第二电流作为次级绕组的电感与跨负载的电压的函数而开始减小。

从初级绕组转移至次级绕组的功率的量取决于开关的开关占空比。为此目的，功率开关转换器包括用于驱动开关的控制电路；控制电路被配置成接收反馈信号并响应于反馈信号来操作开关的控制脉冲的宽度的修改。

反馈控制借助于光耦合器或辅助绕组来提供。在后一情况中，辅助绕组直接与次级绕组同相位地给出输出电压的图像。

在轻负载的状况下，功率开关转换器典型地以所谓的“突发模式(burst-mode)”进行操作。利用该操作模式，转换器间歇地操作，其中开关周期的系列(突发)由转换器不开关时的时间间隔(空闲时间)分开。当负载为使得转换器刚刚进入突发模式时，空闲时间短；随着负载减小，突发的持续时间也减小并且空闲时间增加。以该方式，平均开关频率被显著地降低，并且结果是，与转换器中的寄生元件关联的开关损耗和与变压器中的无功电流的流动有关的传导损耗被降低。突发的持续时间和空闲时间由反馈回路确定，使得转换器的输出电压总是保持在控制之下。

在其中输出电压的反馈借助于辅助绕组来形成的情况中，辅助绕组还借助于设置了电源电压的电容器而将电源电压提供至控制电路，所述电容器通过二极管与辅助绕组耦合。

突发模式操作的最小频率由开关的控制电路确定；在突发模式操作期间，控制电路以特定“重启”频率周期性地迫使开关的接通以便接收反馈信号。因此，功率开关转换器提供了独立于负载的固定功率并且该功率需要被耗散以避免在低或零负载的情况中转换器失去调节。为此目的，典型地使用虚拟负载。

耗散的功率主要取决于“重启”频率，“重启”频率不能选择得太低。事实上，在开关的两个连续的转换之间的时间周期期间，控制电路不能对输出端子处的负载的最终变化做出反应。只有当开关的转换发生时，转换器才通过向负载提供所需的功率来做出反应。为了克服该问题，已知的解决方案是使用被配置成当在突发模式期间输出电压值低时迫使开关的接通的所谓的唤醒电路。

唤醒电路必须解释不同的负载背景并且结果是向负载提供正确的功率，从而维持良好的控制性能并避免像当开关转换器利用接近可听范围的频率以突发模式操作时由非受控的电压源引起的的声学噪声等的缺陷。

特别地，当开关转换器以突发模式操作时，唤醒电路发生时所处的输出电压值低于特定百分比的经调节的输出电压值。以该方式，控制电路可以将最大功率提供至负载以迅速地带来处于经调节的值的输出电压。这引发两个问题：因变压器上的过度的电流而产生的声学噪声；以及因唤醒和控制电路的响应的延迟而产生的输出电压的非受控的纹波。

在其中反馈信号由辅助绕组导出并且辅助绕组还借助于设置电源电压的电容器而将电源电压提供至控制电路的情况中，对于非常低的负载并且在电源电压的平均消耗大于输出电压的平均消耗的情况下，重启频率非常低，并且归因于长时间的开关休止状态，限定了控制电路的电源电压的电容器可能被过度地放电。有时可能的是电容器可以具有如下值，在该值时电源电压非常接近转换器的欠压锁定(UVLO)阈值。在这些状况下，反馈电压取决于输出信号和电源电压两者，在该情况中，采样的反馈电压甚至低于所述百分比。这引起输出电压的长时间高功率相位和较高纹波。

实用新型内容

本公开的一个方面是提供一种用于开关转换器的唤醒管理电路，以用于正确地恢复在与输出电压有关的反馈电压上的信息并且解释可连接至开关转换器的输出端子的负载的状况，以便向负载提供必要的功率以确保良好的性能。