功率转换器的次级侧控制器、功率转换器和操作功率转换器的方法与流程

本申请涉及功率转换器的次级侧控制器、功率转换器和操作功率转换器的方法。

背景技术：

1、功率转换器在许多应用中用于将输入电功率转换成输出电功率，该输出电功率相对于电压、电流或电压和电流两者适合于相应的电器或设备。例如，用于智能电话或平板电脑的充电器设备或者用于计算机、膝上型电脑和多个其他设备的电源将输入功率(通常是主功率)转换成适当的输出功率(电压和电流)。例如，主功率通常是其中电压范围取决于国家而在100伏特至300伏特之间的ac(交流电)功率，并且所需的输出电压取决于应用可以在从3伏特至20伏特dc(直流电)范围内。上述输入电压值和输出电压值仅仅是示例，并且根据应用也可以使用更高或更低的值。功率转换器可以包括多于一个的级。

2、功率转换器通常被设计用于最大负载，即在输入侧汲取的最大功率，使得在功率转换器的输出侧处以最大功率输出。过载状况，即功率转换器处理的功率超过其设计的功率，可能导致功率转换器的损坏或毁坏，并且可能是危险的，例如生成的热量可能引发火灾。避免此问题的一种方法是使得功率转换器规格过高，即设计功率转换器，使其功率显著高于其在使用中旨在处理的功率。然而，因为可能需要更昂贵的部件，这样的规格过高可能是昂贵的。另一种方法是内置功率限制机制，如过电流检测或过电压检测。

3、对于低于100w(特别是低于75w)的应用，经常使用隔离反激式功率转换器。在具有准谐振控制的反激式功率转换器中，开关频率很大程度上取决于输出负载状况和输入电压。在这样的反激式转换器中，初级侧功率开关用于选择性地向包括变压器的初级绕组的电路部分提供功率，并且导通功率开关的定时取决于退磁时间，并且因此取决于负载状况。完全退磁之后，(例如变压器的)电感和电容(例如初级侧开关的输出电容)的电压和电流振荡。准谐振控制意味着功率转换器的初级侧开关在初级侧开关两端的电压接近于零的时刻导通。准确的定时取决于电感和电容的谐振频率。初级侧开关的导通时间取决于输入电压。在初级侧功率开关的开关频率不固定的这样的操作中，不可能基于固定频率限制最大功率转换。对于准谐振控制，在常规的解决方案中，使用限制最大峰值电流的控制方案。这样的功率限制概念通常基于通过测量功率开关的漏极电流的电流模式控制，为此使用分流电阻器。在这样的方法中，功率限制可能在某种程度上依赖于输入电压。此外，由于初级侧(输入侧)需要漏极电流测量，功率限制也必须在初级侧实现，或者漏极电流测量必须被传送至次级侧。

技术实现思路

1、本发明提供了用于功率转换器的次级侧控制器、功率转换器和操作功率转换器的方法。

2、根据实施方式，提供了一种用于功率转换器的次级侧控制器，包括：输入端，其被配置成接收指示功率转换器的初级侧开关的开关频率的信号；以及控制逻辑，其被配置成基于指示开关频率的信号控制功率转换器以限制功率转换器的输入功率和输出功率。

3、在另一实施方式中，提供了一种功率转换器，该功率转换器在其次级侧上包括这样的次级侧控制器。

4、根据又一实施方式，提供一种方法，包括：在功率转换器的次级侧处接收指示功率转换器的初级侧开关的开关频率的信号，以及基于该信号控制功率转换器以限制功率转换器的输入功率和输出功率。

5、上述技术实现要素：仅仅给出了一些实现方式的概述，并不被解释为限制性的。

技术特征：

1.一种用于功率转换器(40；50；60；90)的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，包括：

2.根据权利要求1所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述控制逻辑被配置成基于所述开关频率的函数限制所述输入功率和输出功率。

3.根据权利要求2所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述函数还取决于所述功率转换器的次级侧输入电压和所述功率转换器的初级侧开关的导通时间的乘积。

4.根据权利要求3所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述控制逻辑(12)被配置成基于所述信号确定所述开关频率或开关周期中的至少一个，并且基于所述开关频率或开关周期中的至少一个控制所述功率转换器(40；50；60；90)以限制所述功率转换器(40；50；60；90)的输入功率和输出功率。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成生成用于所述功率转换器(40；50；60；90)的初级侧开关(44)的脉冲宽度调制控制信号。

7.根据权利要求6所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)包括误差放大器(412，512，912)，所述误差放大器(412，512，912)被配置成基于所述功率转换器(40；50；60；90)的输出和参考值生成误差值，并且基于所述误差值生成所述脉冲宽度调制控制信号。

8.根据权利要求7所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，为了基于所述信号控制所述功率转换器(40；50；60；90)以限制所述功率转换器的输入功率和输出功率，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成限制所述误差放大器(412，512，912)的输出值。

9.根据权利要求8所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成还基于传播延迟值来限制所述误差放大器的输出值。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成：基于所述功率转换器(40；50；60；90)的次级侧的电压来确定前馈电流；基于所述前馈电流来生成所述脉冲宽度调制控制信号；并且为了基于所述信号控制所述功率转换器(40；50；60；90)以限制所述功率转换器(40；50；60；90)的输入功率和输出功率，修改所述前馈电流。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成：基于对电容器(642)进行充电来生成所述脉冲宽度调制控制信号，并且为了基于所述信号控制所述功率转换器(40；50；60；90)以限制所述功率转换器(40；50；60；90)的输入功率和输出功率，修改所述电容器(642)的电容。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成基于所述信号设置所述脉冲宽度调制控制信号的导通时间，以限制所述功率转换器(40；50；60；90)的输入功率和输出功率。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)，其中，所述次级侧控制器(10；41；51；61；91)被配置成控制所述功率转换器(40；50；60；90)以提供基本恒定的输出功率。

14.一种功率转换器(40；50；60；90)，包括权利要求1至13中任一项所述的次级侧控制器(10；41；51；61；91)。

15.一种用于操作功率转换器的方法，包括：

技术总结提供了用于功率转换器的次级侧控制器、功率转换器以及用于操作功率转换器的方法，其中次级侧控制器(10)具有输入端(11)和控制逻辑(12)，输入端(11)被配置成接收指示功率转换器的初级侧开关的开关频率的信号，控制逻辑(12)被配置成基于信号控制功率转换器以限制功率转换器的输入功率和输出功率。技术研发人员：卢卡斯·洛豪斯,马库斯·舍曼,托马斯·卢克斯,马克·法伦坎普,张勇祥受保护的技术使用者：英飞凌科技奥地利有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12