[实用新型]用于具有可变输出电压范围的电源转换器的开关控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于具有可变输出电压范围的电源转换器的开关控制器。更为具体地，本实用新型涉及在保持用于防止连续模式接通时间下降到连续模式最小接通时间以下的占空比的同时降低切换工作频率。

背景技术

本章节中的陈述仅提供与本实用新型相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

对于降压型转换器和任何变型，例如，正向转换器或桥式转换器，在处于连续的电感电流模式下时，工作占空比(D)被定义为：

D＝V_out÷V_in(1)

其中，V_out为转换器的输出电压，V_in为转换器的输入电压。

对于需要在能够微调的输出电压范围内工作的电源转换器，当输出电压被设置成相对于额定输出为非常低时，工作占空比变得非常小。

一些电流源应用需要相比额定值而言低很多的电流设置，或者有时负载阻抗是异常低的。这些情况也促使输出电压为低。

在操作中，电源转换器具有最小可控工作接通时间。该最小工作接通时间受控制器的脉冲宽度调制器(pulsewidthmodulator，PWM)的分辨率的影响。然而，已知的数字控制器具有低至几百皮秒的级别的PWM分辨率，因此对于大部分应用而言，这将不会成为设计限制。当然，对模拟控制而言，PWM分辨率不是问题。

然而，外部因素，例如电路、缓冲器、驱动器中的传播延时以及在功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)中的接通和关断延时，确实会创建在电源转换器被迫进入突发模式前的最小可控接通时间。在现有的控制方案中，一旦达到最小接通时间且失去了可靠的操作控制，则使用能量均衡。通常能量均衡包括：通过以比实际所需的占空比大的占空比进行操作来供应过量的能量、接着关闭转换器以传送期望的平均有效功率。在能量均衡期间，控制回路可以是极度缓慢的，并伴随有具有过度脉动的转换器输出。对于很多应用而言，缓慢的控制回路响应和过度的脉动输出是不可接受的。一些要求较快的控制回路响应和小的脉动的示例包括磁驱动器和超磁体，其中，对于四象限运算，从正极性到负极性，电流必须平滑地通过零点。另一示例是要求输出电压和输出电流从近零值到预定最大值之间可调的实验室仪表或台式电源。现有技术通过以低切换频率工作来满足这些需求，导致庞大的电源设计或以低的电源转换效率为代价而使用线性控制器。再一示例是在用于计算和其它应用的电压调节模块(voltageregulatormodule，VRM)中使用的大电流多相降压型转换器。当针对给定的负载电流降低输出电压时，VRM通常在效率上具有显著的降低。为每一所需的输出设计单独的VRM以避免效率降低是可行的。然而，VRM已经变成商品，并且可配置性是非常重要的，用以通过允许较少的库存单位(stockkeepingunit，SKU)来保持低的制作成本。因此，发明人意识到，需要保持连续模式，并防止转换器在任何相对额定条件而言低的输出电压、低的输出电流或低的负载下被迫进入突发模式，同时仍提供小的脉动输出和充分的控制回路响应。

实用新型内容

从本文中提供的描述，适用的其它领域将变得明显。应当理解，描述和特定示例仅用于说明的目的且不意图限制本实用新型的范围。

根据本实用新型的一示例，一种用于具有可变输出电压范围的电源转换器的开关控制器可以包括：脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器具有产生用于驱动电源转换器开关的脉冲信号的输出端；模式选择器，所述模式选择器具有指示所述电源转换器的工作接通时间状态的输出端，该输出端连接至乘法器；周期选择器，所述周期选择器具有指示所述脉冲信号的周期时间的输出端，该输出端连接至所述乘法器和所述脉冲宽度调制器的一输入端；乘法器，所述乘法器具有指示所述周期时间中的开关接通时间的输出端，该输出端连接至所述脉冲宽度调制器的另一输入端；比较器，所述比较器具有指示相对于最小工作接通时间的工作接通时间状态的输出端，该输出端连接至所述周期选择器的一输入端。当所述工作接通时间状态大于最小工作接通时间时，所述周期选择器向所述脉冲宽度调制器输出额定周期时间。当所述工作接通时间状态小于所述最小工作接通时间时，所述周期选择器输出比额定周期时间大的更新的周期时间。相应地，脉冲宽度调制器输出具有更新的周期时间和与紧邻的前一个脉冲信号的占空比相等的占空比的脉冲信号。

附图说明