開關電源及其改進制造技術

本發明專利技術針對開關電源及其改進。根據一個實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受中間調節電壓并配置為形成調節輸出電壓，其中當電源啟動時中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中中間調節電壓在電源的穩態操作期間被設置到第二目標電平。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及開關電源的領域。
技術介紹
離線電源(off-line power supply)從交流(AC)源接收電能，并提供可用于給負載供電的電壓調節直流(DC)輸出。示例性離線電源包括功率因數校正(PFC)級和DC到DC轉換器級。PFC級接收AC輸入信號、執行整流并維持基本與AC電壓同相的從AC源抽取的電流，使得電源表現為對AC源的電阻性負載。DC到DC轉換器級接收PFC級的整流輸出并產生可用于給負載供電的電壓調節DC輸出。與DC到DC級的輸出相比，PFC級的整流輸出一般在更高電壓下并被更寬松地調節。期望提供改進的開關電源。
技術實現思路
本專利技術針對開關電源及其改進。根據一個實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓，其中當電源啟動時中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中在電源的穩態操作期間中間調節電壓被設置到第二目標電平。初始目標電平可以高于第二目標電平。中間電壓可在輕負載狀態下被設置到第三目標電平。第三目標電平可以低于第二目標電平。第二目標電平可以是大約380伏DC。第一電源級可以是功率因數校正級，且第二電源級可以是DC到DC轉換器級。可通過從反饋電壓節點抽取電流來達到初始目標電平。開關電流源可耦合到反饋電壓節點。可通過比較軟啟動電壓斜坡與參考電壓來控制開關電流源，且當軟啟動電壓斜坡達到參考電平時，開關電流源可被禁用。根據另一實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括具有控制器電路的電源級，控制器電路包括電壓調節器，其中在開關電源的啟動階段期間，電壓調節器形成用于給控制器電路供電的第一調節輸出，以及其中在啟動階段之后，第一調節輸出耦合到第二電壓源，第二電壓源被調節在比第一調節輸出高的電平處，從而禁用電壓調節器。第一調節輸出可經由二極管耦合到第二電壓源。控制器電路可控制在用于產生第二電壓源的電源中的切換。第二電壓源可在啟動階段之后為控制器電路提供電能。開關電源還可包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級。電源級可包括DC到DC轉換器。DC到DC轉換器可配置成接受中間調節電壓。DC到DC轉換器的輸出可包括第二電壓源。電壓調節器可從PFC級接收電能。PFC級可包括主電感器。可通過在第二電感器中感生的電流將電能提供到電壓調節器，第二電感器感應地耦合到主電感器。根據另一實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括具有控制器電路的電源級，控制器電路在啟動階段期間從電容器接收電能，其中電容器經由晶體管開關由整流交流(AC)信號充電，且控制器電路包括電壓調節器，其中控制器電路在啟動階段之后從電壓調節器接收電能。晶體管開關可最初被閉合。電容器可被充電到初始電壓電平，且當初始電壓電平被達到時，晶體管開關可被斷開。在啟動階段期間，控制器電路可控制在電源級中的切換以形成調節電壓。如果在電容器上的電壓電平落在閾值之下，切換可停止。當電壓接近閾值時，晶體管開關可被閉合以便給電容器充電并禁止在電容器上的電壓達到閾值，從而防止切換被停止。電源級可包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級。開關電源還可包括DC到DC轉換器。DC到DC轉換器可配置成接受中間調節電壓。DC到DC轉換器的輸出可向電壓調節器提供電能。初始電壓電平可以是大約15.3到15.5伏，且閾值可以是大約10.0伏。當在電容器上的電壓達到11.0伏時，晶體管開關可被閉合。晶體管開關可以是耗盡模式MOSFET。根據一個實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：形成中間調節電壓的第一電源級，第一電源級包括用于控制在用于形成中間調節電壓的第一電源級中的切換的第一控制器電路，其中當電源啟動時中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中在電源的穩態操作期間中間調節電壓被設置到第二目標電平，以及其中控制器電路在啟動階段期間從電容器接收電能，其中電容器最初經由晶體管開關由整流交流(AC)信號充電，以及其中晶體管開關閉合，除非在電容器上的電壓接近閾值；以及配置成接受中間調節電壓并配置成形成電源輸出電壓的第二電源級，第二電源級包括用于控制在第二電源級中的切換的控制器電路，且第二電源級的控制器電路包括電壓調節器，其中在開關電源的啟動階段期間，電壓調節器形成用于給第二電源級的控制器電路供電的第一調節輸出，以及其中在啟動階段之后，第一調節輸出耦合到電源輸出電壓，電源輸出電壓被調節在比第一調節輸出更高的電平處，從而禁用電壓調節器。根據另一實施方式，提供了開關電源。開關電源包括：形成中間調節電壓的第一電源級；以及配置成接受中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓的第二電源級。第一電源級監控表示在中間調節電壓與中間調節電壓的期望電平之間的差異的誤差信號以檢測輕負載狀態。當誤差信號落在第一閾值之下時，第一電源級進入第一功率節省模式，在第一電源級中的開關頻率在第一功率節省模式中降低。當誤差信號落在第二閾值之下時，第一電源級進入第二功率節省模式，在第二功率節省模式中在第一電源級中的切換以突發被執行。向第一電源級提供操作電能的偏壓電路可提供在第二功率節省模式中的開關突發之間的減小的電流。誤差信號可表示被提供到第一電源級的輸入功率。開關頻率可在第一功率節省模式中從67.5kHz降低到50kHz。第一電源級可保持在第一功率節省模式中，直到誤差信號上升為高于第一閾值一個滯后余量為止。第二閾值可以低于第一閾值。當誤差信號保持在第二閾值之下時，在第一電源級中的切換被停止。開關電源可包括將控制信號從第一電源級提供到第二電源級的光耦合器，控制信號用于啟用和禁用在第二電源級中的切換。在光耦合器中的電流可禁用在第二電源中的切換，且在光耦合器中的電流的缺乏可啟用在第二電源級中的切換。根據另一實施方式，提供了開關電源。該開關電源包括：形成中間調節電壓的第一電源級；以及配置成接受中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓的第二電源級。表示第二電源級的輸出電流的信號被監控以檢測輕負載狀態。表示第二電源級的輸出電流的信號還被監控以檢測過電流狀態。當檢測到輕負載狀態時，第二電源級可進入功率節省模式，其中切換以突發被執行。可在功率節省操作模式中監控表示第二電源級的輸出電壓的反饋信號，且當反饋信號落在閾值之下時，切換可被啟用，直到反饋信號上升為高于閾值一個滯后余量為止。可在功率節省模式中以恒定的開關頻率執行在第二電源級中的切換。當不在功率節省模式中時，可根據頻率調制來執行在第二電源級中的切換。在功率節省模式中，可通過改變與突發之間的時段相比的開關突發的持續時間來調節所述輸出電壓。恒定開關頻率可以是用戶可選擇的。恒定開關頻率可以是用戶通過參考電壓可選擇的。表示第二電源級的輸出電流的信號可穿過對輸出電流取平均并檢測輕負載狀態的第一路徑。表示第二電源級的輸出電流的信號可穿過用于過電流保護的第二路徑。用于表示第二電源級的輸出電流的信號的路徑可具有用于頻率補償的用戶可選擇的第一極和用戶可選擇的第二極。進入功率節省模式所需的輸出電流的電平可以是用戶可選擇的。在本文描述這些和其它實施方式。附圖說明關于本專利技術的特定示例性實施方式且相應地參考附圖描述了本專利技術，其中：圖1示出了根據本專利技術的實施方式的兩級離線電源的方框示意圖；圖2示出了根據本專利技術的實施方式的功率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關電源，包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受所述中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓，其中當所述電源啟動時所述中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中在所述電源的穩態操作期間所述中間調節電壓被設置到第二目標電平。

【技術特征摘要】
2015.05.01 US 62/156157;2015.12.30 US 62/2732031.一種開關電源，包括：第一電源級，其形成中間調節電壓；以及第二電源級，其配置成接受所述中間調節電壓并配置成形成調節輸出電壓，其中當所述電源啟動時所述中間電壓被設置到初始目標電平，以及其中在所述電源的穩態操作期間所述中間調節電壓被設置到第二目標電平。2.如權利要求1所述的開關電源，其中所述初始目標電平高于所述第二目標電平。3.如權利要求2所述的開關電源，其中在輕負載狀態下所述中間電壓被設置到第三目標電平。4.如權利要求3所述的開關電源，其中所述第三目標電平低于所述第二目標電平。5.如權利要求4所述的開關電源，其中所述第二目標電平是大約380伏DC。6.如權利要求1所述的開關電源，其中所述第一電源級是功率因數校正級，且所述第二電源級是DC到DC轉換器級。7.如權利要求1所述的開關電源，其中通過從反饋電壓節點抽取電流來達到所述初始目標電平。8.如權利要求7所述的開關電源，還包括耦合到所述反饋電壓節點的開關電流源。9.如權利要求8所述的開關電源，其中通過比較軟啟動電壓斜坡與參考電壓來控制所述開關電流源，且當所述軟啟動電壓斜坡達到所述參考電平時，所述開關電流源被禁用。10.一種開關電源，包括具有控制器電路的電源級，所述控制器電路包括電壓調節器，其中在所述開關電源的啟動階段期間，所述電壓調節器形成用于給所述控制器電路供電的第一調節輸出，以及其中在所述啟動階段之后，所述第一調節輸出耦合到第二電壓源，所述第二電壓源被調節到比所述第一調節輸出高的電平處，從而禁用所述電壓調節器。11.如權利要求10所述的開關電源，其中所述第一調節輸出經由二極管耦合到所述第二電壓源。12.如權利要求10所述的開關電源，其中所述控制器電路控制在用于產生所述第二電壓源的所述電源中的切換。13.如權利要求10所述的開關電源，其中所述第二電壓源在所述啟動階段之后為所述控制器電路提供電能。14.如權利要求13所述的開關電源，其中所述開關電源還包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級，以及其中所述電源級包括DC到DC轉換器，以及其中所述DC到DC轉換器配置成接受所述中間調節電壓，以及其中所述DC到DC轉換器的輸出包括所述第二電壓源。15.如權利要求14所述的開關電源，其中所述電壓調節器從所述PFC級接收電能。16.如權利要求15所述的開關電源，其中所述PFC級包括主電感器，并且其中通過在第二電感器中感生的電流將電能提供到所述電壓調節器，所述第二電感器感應地耦合到所述主電感器。17.一種開關電源，包括具有控制器電路的電源級，所述控制器電路在啟動階段期間從電容器接收電能，其中所述電容器經由晶體管開關由整流交流(AC)信號充電，且所述控制器電路包括電壓調節器，其中所述控制器電路在所述啟動階段之后從所述電壓調節器接收電能。18.如權利要求17所述的開關電源，其中所述晶體管開關最初被閉合，且所述電容器被充電到初始電壓電平，且當達到所述初始電壓電平時，所述晶體管開關被斷開。19.如權利要求18所述的開關電源，其中在所述啟動階段期間，控制器電路控制在所述電源級中的切換以形成調節電壓，以及如果在所述電容器上的電壓電平落在閾值之下，則所述切換停止。20.如權利要求19所述的開關電源，其中當所述電壓接近所述閾值時，所述晶體管開關被閉合以便給所述電容器充電并禁止在所述電容器上的電壓達到所述閾值，從而防止所述切換被停止。21.如權利要求20所述的開關電源，其中所述電源級包括形成中間調節電壓的功率因數校正(PFC)級，以及其中所述開關電源還包括DC到DC 轉換器，以及其中所述DC到DC轉換器配置成接受所述中間調節電壓，以及其中所述DC到DC轉換器的輸出向所述電壓調節器提供電能。22.如權利要求21所述的開關電源，其中所述初始電壓電平是大約15.3到15.5伏，且其中所述閾值是大約10.0伏。23.如權利要求22所述的開關電源，其中當在所述電容器上的電壓達到11.0伏時，所述晶體管開關被閉合。24.如權利要求17所述的開關電源，其中所述晶體管開關包括耗盡模式MOSFET。25.一種開關電源，包括：第一電源級，其形成中間調節電壓，所述第一電源級包括第一控制器電路，該第一控制器電路用于控制在用于形成所述中間調節電壓的第一電源級中的切換，其中當所述電源啟動時所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃新年，
申請(專利權)人：虹冠電子工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71