[发明专利]用于电子变换器的功率控制模块、相关集成电路、电子变换器和方法

说明书

本公开涉及用于电子变换器的功率控制模块、相关集成电路、电子变换器和方法。具体地，公开了用于电子变换器的功率控制模块(280)。电子变换器包括功率级，功率级包括用于接收第一功率信号的两个输入端子以及用于提供第二功率信号的两个输出端子。电子变换器还包括被配置成根据反馈控制信号(y)控制功率级的操作的控制电路。特别地，功率控制模块(280)包括：被配置成根据反馈控制信号(y)以及表示向两个输入端子施加的电压的第一信号(v)生成参考信号(i_ref)的预处理模块(282a，290a)，以及被配置成根据参考信号(I_ref)和表示流过两个输入端子的电流的第二信号(i)生成经修改的控制信号(w)的误差放大器(286，284a)。

技术领域

本公开的实施例涉及用于控制诸如开关模式电源之类的电子变换器的技术。

背景技术

功率变换器是将电能从一种形式变换成另一种形式并且能够控制其从源到负载的流动的电子电路。无论能够考虑到哪种类型的功率变换器(取决于输入和输出，存在ac-dc、dc-dc、ac-ac和dc-ac功率变换器)，控制的概念在其性质方面是固有的。

图1的框图示出了位于电源10(诸如电池或市电)与负载30之间的功率变换器20的总体结构。

在所考虑的示例中，功率变换器20包括功率级22(有时称为“功率电路”)和控制单元24，控制单元24连接至功率级22并且基于数个电学量的测量来控制功率级22的操作。

因此，功率变换器20从源10接收功率并且将电能变换成不同形式以施加至负载30。

功率级22可以用很多电路拓扑结构来实现，通常包括功率半导体器件和无源部件(主要是变压器、电感器和/或电容器)的组合。在一些变换器中，功率级22可以包括使用级联或并联连接的相同或不同拓扑结构的多个变换级。

控制单元24通过一个或多个传感器S1和S2接收所测量的电学量，该一个或多个传感器S1和S2监测功率级的操作条件。例如，图1中示出了耦合至功率级22的输入线路的第一组传感器S1以及耦合至功率级22的输出线路的第二组传感器S2。例如，传感器S2可以监测输出电压V_out和/或输出电流I_out，传感器S1可以监测输入电压V_in和/或输入电流I_in。然而，通常，也可以将其他量(电学量或热学量)考虑在内。基于所接收到的所测量的量，控制单元24输出控制信号，控制信号使得功率级22能够调制和控制能量流，从而有效地调节期望的电学量。

现代功率变化通常基于开关模式技术，其中使用一个或多个电子开关以开关频率f_SW闭合或断开功率电路22中的支路以控制能量流。开关通常是由控制单元驱动的功率半导体开关，即由控制单元输出的控制量是确定可控功率开关的断开和闭合状态的二进制(两电平)脉冲信号。功率开关可以是用于处理高功率开关操作的任意合适的半导体器件，诸如双极结型晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)和/或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。开关还可以包括二极管。

例如，对于dc-dc变换器，控制单元24被配置成保持dc输出电压V_out和/或dc输出电流I_out恒定，即使在操作条件改变的情况下。本领域技术人员将理解，可以借助于例如整流器(诸如桥式整流器)来将ac输入功率变换成dc输入功率。

例如，操作条件可以由于dc输入电压V_in的变化或者负载30所需要的功率的变化而发生变化。控制单元24确保要调节的输出量(V_out或I_out)尽可能接近预设恒定值(也称为设定点)。

图2图示具有常规闭环负反馈控制设计的控制单元24。图2的控制单元包括4个主要的块：感测电路240、可选的信号调节电路242、调制器244和驱动器246。