本发明所公开的实施例提供用于控制与计算机系统(120)一起使用的反激变换器(104)的装置(122)。在工作期间，所述装置(122)借助所述反激变换器(104)的电压传感器(118)感测输出电压并且借助所述反激变换器(104)的电流传感器(114)感测输出电流。装置包括不连续模式控制器(124)和连续模式控制器(126)。装置(122)随后基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器(104)的模式从不连续模式切换至连续模式。
1.一种用于控制与计算机系统一起使用的反激变换器的方法，所述方法包括：感测所述反激变换器的输出电压；
基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器的模式从不连续模式切换至连续模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中以所述不连续模式控制所述反激变换器涉及以恒定电压模式控制所述反激变换器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中以所述连续模式控制所述反激变换器涉及以恒定电流模式控制所述反激变换器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式涉及当所感测的输出电压小于预定电压并且所感测的输出电流大于预定电流时，将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其中用于控制所述反激变换器的控制器包括连续模式控制器和不连续模式控制器，并且将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式涉及将所述控制器的输出从所述不连续模式控制器的输出切换至所述连续模式控制器的输出。
基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述连续模式切换至所述不连续模式。
在预定时间段后将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述连续模式切换至所述不连续模式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述反激变换器在所述连续模式下的工作频率高于所述反激变换器在所述不连续模式下的工作频率。
9.一种包含指令的非暂态计算机可读存储介质，所述指令在由控制器中的处理子系统执行时使得所述控制器执行用于控制与计算机系统一起使用的反激变换器的方法，所述方法包括：感测所述反激变换器的输出电压；
基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将所述控制器的模式从不连续模式切换至连续模式。
10.根据权利要求9所述的存储介质，其中以所述不连续模式控制所述反激变换器涉及以恒定电压模式控制所述反激变换器。
11.根据权利要求9所述的存储介质，其中以所述连续模式控制所述反激变换器涉及以恒定电流模式控制所述反激变换器。
12.根据权利要求9所述的存储介质，其中基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式涉及当所感测的输出电压小于预定电压并且所感测的输出电流大于预定电流时，将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式。
所述控制器包括连续模式控制器和不连续模式控制器，并且将所述控制器的所述模式从所述不连续模式切换至所述连续模式涉及将所述控制器的输出从所述不连续模式控制器的输出切换至所述连续模式控制器的输出。
基于所感测的输出电压和所感测的输出电流将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述连续模式切换至所述不连续模式。
在预定时间段后将用于控制所述反激变换器的所述模式从所述连续模式切换至所述不连续模式。
16.根据权利要求9所述的存储介质，其中所述反激变换器在所述连续模式下的工作频率高于所述反激变换器在所述不连续模式下的工作频率。
17.一种用于控制与计算机系统一起使用的反激变换器的装置，包括：第一控制器，所述第一控制器被配置为以不连续模式控制所述反激变换器；
第二控制器，所述第二控制器被配置为以连续模式控制所述反激变换器；以及控制模式选择模块，所述控制模式选择模块耦合至所述第一控制器并耦合至所述第二控制器，并且被配置为接收所述反激变换器的输出电压和所述反激变换器的输出电流，以及基于所述输出电压和所述输出电流从所述第一控制器和所述第二控制器选择用于所述反激变换器的控制器。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一控制器被进一步配置为以恒定电压模式控制所述反激变换器。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述第二控制器被进一步配置为以恒定电流模式控制所述反激变换器。
20.根据权利要求17所述的装置，其中当基于所述输出电压和输出电流选择用于所述反激变换器的所述控制器时，所述控制模式选择模块被配置为：当所述输出电压小于预定电压并且所述输出电流大于预定电流时选择所述第二控制器。
21.根据权利要求17所述的装置，其中当基于所述输出电压和输出电流选择用于所述反激变换器的所述控制器时，所述控制模式选择模块被配置为：当所述输出电压大于预定电压并且所述输出电流小于预定电流时选择所述第一控制器。
22.根据权利要求17所述的装置，其中当由所述控制选择模块选择的所述控制器为所述第二控制器，并且自所述第二控制器被所述控制选择模块选择起已经过预定时间段时，所述控制选择模块被进一步配置为选择所述第一控制器。
23.根据权利要求17所述的装置，其中所述第二控制器被配置为使得所述反激变换器在由所述第二控制器控制时的工作频率高于所述反激变换器在由所述第一控制器控制时的工作频率。
用于控制反激变换器在DCM和CCM模式下工作的控制电路
以及方法
技术领域
[0001] 本发明实施例涉及用于控制反激变换器的技术。更具体地，本发明实施例涉及用于控制与计算机系统一起使用的反激变换器的技术。
背景技术
[0002] 用于为便携式计算机系统诸如膝上型计算机供电的适配器通常使用反激变换器，这是由于其低成本和较小的封装尺寸。然而，计算机系统包括膝上型计算机正越来越多地被制造成具有能够在短时间段内显著提高其功率需求的芯片(例如，通过进入“涡轮”模式)。当这些芯片进入高功率需求状态时，所需功率可暂时超过反激变换器的输出功率能力，从而导致变压器铁芯饱和，或使功率限制电路限制适配器的输出功率。这可能影响计算机系统的性能并导致较差的用户体验。
附图说明
[0003] 图1示出了根据实施例的反激变换器。
[0004] 图2示出了根据实施例的流程图，该流程图描述了用于控制反激变换器的过程。
[0005] 在附图中，相似的参考编号是指相同的附图元件。
具体实施方式
[0006] 给出以下描述是为了使本领域的任何技术人员能够作出并使用实施例，并且以下描述是在特定应用及其要求的语境中提供的。对于本领域的技术人员而言，对本发明所公开的实施例的各种修改将是显而易见的，并且可在不脱离本公开的实质和范围的情况下将本文定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本发明不限于所示的实施例，但要符合根据本文公开的原理和特征的最广泛范围。
[0007] 此具体实施方式中描述的数据结构和代码通常存储在计算机可读存储介质上，其可以是能够存储供计算机系统使用的代码和/或数据的任何设备或介质。计算机可读存储介质包括但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性和光学存储设备，例如磁盘驱动器、磁带、CD(光盘)、DVD(数字多功能光盘或数字视频光盘)、或现在已知或以后开发的能够存储代码和/或数据的其他介质。
[0008] 可以将具体实施方式部分描述的方法和过程实施为代码和/或数据，该方法和过程可存储在如上所述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取并执行计算机可读存储介质上存储的代码和/或数据时，计算机系统执行被实施为数据结构和代码并存储于计算机可读存储介质内的方法和过程。
[0009] 此外，可以将本文描述的方法和过程包括在硬件模块或装置中。这些模块或装置可包括但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时间执行特定软件模块或一段代码的专用或共享处理器、和/或其他现在已知或以后开发的可编程逻辑设备。当激活硬件模块或装置时，它们执行包括在其中的方法和过程。
[0010] 图1示出了根据实施例的反激变换器。输入电源102耦合至反激变换器104，该反激变换器104通过电流传感器114并且横跨电压传感器118耦合至计算机系统120。反激变换器104包括初级侧线圈106、开关108和次级侧线圈110，该次级侧线圈110耦合至次级整流器112并且横跨电容器116。反馈控制器122通过电隔离器128和开关控制器130耦合至电流传感器114、电压传感器118和开关108。反馈控制器122包括不连续模式控制器124和连续模式控制器126。
[0011] 输入电源102可以为用于将电功率输入到反激变换器中的任何电源，包括但不限于连接至家用交流(AC)电的全桥式整流器或半桥式整流器。初级侧线圈106和次级侧线圈110可以为通常用于反激变换器的具有适当规格(例如峰值功率和平均功率)的任何反激变压器线圈。开关108可以为用于反激变换器的任何开关，并且可包括但不限于场效应晶体管(FET)。电容器116可以为通常用于反激变换器的任何适当电容器。
[0012] 电压传感器118可以为可感测反激变换器的输出电压并向反馈控制器122传输信号的任何电压传感器。电压传感器118可以在包括但不限于模拟或数字技术或其组合的任何技术中实现，并且在一些实施例中包括含有两个或更多个电阻器的分压器。
[0013] 电流传感器114可以为可感测反激变换器的输出电流并向反馈控制器122传输信号的任何电流传感器。电流传感器114可以在包括但不限于模拟或数字技术或其组合的任何技术中实现，并且在一些实施例中包括电流感测电阻器，该电流感测电阻器在每一端处均耦合至反馈控制器122。
[0014] 计算机系统120可以为使用可由反激变换器提供的电功率的任何计算系统。计算机系统120可包括但不限于膝上型计算机、平板电脑、智能电话或台式计算机。
[0015] 电隔离器128将反激变换器104的次级侧上的电压和信号与初级侧上的电压和信号进行电隔离。电隔离器128可以在任何技术中实现，包括但不限于一个或多个光耦合器。
[0016] 开关控制器130可以在任何技术中实现，包括模拟和数字电路系统以及硬件和/或软件的任何组合。在一些实施例中，开关控制器130被实现为集成电路芯片并且还可包括一种或多种分立组件，诸如电容器或电阻器。在其他实施例中，开关控制器130和电隔离器128在反馈控制器122中实现。如将在下文所论述，开关控制器130基于来自反馈控制器122的通过电隔离器128的一种或多种模拟和/或数字信号来控制开关108。
[0017] 反馈控制器122可以在任何技术中实现，并且可包括但不限于硬件、软件以及模拟和/或数字组件的任何组合，并且可包括一个或多个处理器，以及易失性和/或非易失性存储器。反馈控制器122接收来自电流传感器114和电压传感器118的输入，并且包括不连续模式控制器124和连续模式控制器126。需注意，不连续模式控制器124和连续模式控制器126两者均可接收来自电流传感器114和电压传感器118的输入。
[0018] 在一些实施例中，不连续模式控制器124和连续模式控制器126为在反馈控制器122中实现的各个独立的控制器。不连续模式控制器124和连续模式控制器126可各自在模拟和数字组件的任何组合中实现，并且可包括硬件和软件的任何组合。在一些实施例中，不连续模式控制器124和连续模式控制器126各自实现独立的数字比例积分微分(PID)控制器。需注意，不连续模式控制器124和连续模式控制器126可共享反馈控制器122中的一个或多个资源，诸如处理器和/或存储器。
[0019] 在工作期间，反馈控制器122使用来自不连续模式控制器124或连续模式控制器126的输出，以通过使用开关控制器130控制开关108来控制反激变换器104。当反馈控制器122使用不连续模式控制器124的输出来控制反激变换器104时，反激变换器104以不连续模式受到控制，并且反馈控制器122将由不连续模式控制器124生成的电压控制反馈信号通过电隔离器128发送至开关控制器130以控制开关108。这通过电压模式控制来控制反激变换器104，该电压模式控制针对反激变换器104的电压输出进行控制。不连续模式控制器124还可通过开关控制器130将开关108控制处于准谐振、零电压和零电流切换模式。
[0020] 当反馈控制器122使用连续模式控制器126的输出来控制反激变换器104时，反激变换器104以连续模式受到控制。反馈控制器122将由连续模式控制器126生成的电流控制反馈信号通过电隔离器128发送至开关控制器130以控制开关108。这通过电流模式控制来控制反激变换器104，该电流模式控制针对反激变换器104的电流输出进行控制。反馈控制器122还可将信号通过电隔离器128发送至开关控制器130，所述信号控制开关控制器130在预定的频率下操作开关108，所述频率高于在反激变换器104处于不连续模式时开关108的工作频率。预定的高频率可基于如下信息确定，所述信息包括但不限于来自反激变换器104的所需输出电压和电流，以及输入电源102的规格。例如，在一些实施例中，当反激变换器104处于不连续模式时，开关108可在60kHz至100kHz范围内的频率下工作，而当反激变换器104处于连续模式时，开关108的工作频率可为120kHz。需注意，来自反激变换器104的功率输出在其由连续模式控制器126控制时可大于其由不连续模式控制器124控制时的功率输出。另外，需注意在一些实施例中，当反馈控制器122从使用连续模式控制器126切换至使用不连续模式控制器124以控制开关控制器130时，反馈控制器
122还可将信号通过电隔离器128发送至开关控制器130，以停止在预定的较高频率下工作并恢复在如上所述的准谐振模式下工作。
[0021] 次级整流器112可为通常用作反激变换器中的次级整流器的任何整流器。在一些实施例中，次级整流器112为同步整流器并且通过连接部(未示出)耦合至反馈控制器122。在这些实施例中，当反馈控制器122从使用不连续模式控制器124切换至使用连续模式控制器126以控制反激变换器104时，反馈控制器122可发送信号至次级整流器112的同步整流器以使其断开并从而充当无源整流器。然后，当反馈控制器122从使用连续模式控制器126切换至使用不连续模式控制器124以控制反激变换器104时，反馈控制器122可发送信号至次级整流器112以接通次级整流器112中的同步整流器，使得它再次充当同步整流器。
[0022] 实施例操作如下。电功率由输入电源102提供给反激变换器104并且被转换为电压电平供计算机系统120使用。在计算机系统120的正常工作期间(例如当其未处于高功率使用状态诸如“涡轮”模式时)，反馈控制器122使用来自不连续模式控制器124的输出来控制反激变换器104。
[0023] 当计算机系统120诸如通过进入“涡轮”模式来增加其对功率的需求时，计算机系统120将开始从反激变换器104汲取更多电流。随着更多电流从反激变换器104中被汲取，最终来自反激变换器104的电压将开始下降，因为计算机系统120所需要的功率开始超过在调节处于所需电平的反激变换器104的输出电压时可从反激变换器104输送的功率。当反馈控制器122感测到来自反激变换器104的电流已超过预定电流并且来自反激变换器
104的电压已降至低于预定电压时，则反馈控制器122将从使用不连续模式控制器124来控制反激变换器104切换至使用连续模式控制器126来控制反激变换器104。
[0024] 预定电压和预定电流可按如下方式选择。在一些实施例中，当反激变换器104由反馈控制器122使用不连续模式控制器124以准谐振电压模式控制进行控制时，反激变换器104的输出被调节为处于其标称输出的预定值或百分比(例如5％)内。然后预定电压可选择为等于或小于落在反激变换器104的标称调节输出电压之外的电压(例如标称电压的95％或更小)。
[0025] 预定电流值可选择为从反激变换器104汲取的电流，该电流将导致反激变换器104的电压输出降至反激变换器104的标称电压调节以下(例如95％)，或其可为高于最大输出电流的固定百分比，该最大输出电流可由反激变换器104在由不连续模式控制器124控制时在标称输出电压下提供。例如，对于具有16.5伏特的标称输出电压和3.6安培的标称稳态峰值电流的60瓦特反激变换器，预定电压可设定为处于或小于15.675伏特(例如
16.5伏特的95％)，并且预定电流可设定为处于5.4至7.2安培的范围内(例如高于标称稳态峰值电流的50％至100％)。
[0026] 需注意，在一些实施例中，预定电压和预定电流可基于在为计算机系统供电时在反激变换器104的操作测试或其他测试期间的电流和电压的测量值来确定，所述计算机系统执行一系列操作以在现场使用期间模拟计算机系统的功率使用配置文件。随后，可基于包括但不限于对计算机系统进行操作时反激变换器104和/或输入电源102的热特性或其他操作特性以及用户体验的因素来选择预定电压和预定电流。
[0027] 当由反馈控制器122使用电压传感器118感测到的电压小于预定电压，并且由反馈控制器122使用电流传感器114感测到的电流高于预定电流时，则反馈控制器122从使用不连续模式控制器124来控制反激变换器104切换至使用连续模式控制器126来控制反激变换器104。
[0028] 然后，当反馈控制器122使用连续模式控制器126以控制反激变换器104时，如果由反馈控制器122使用电压传感器118感测到的电压大于预定电压、或由反馈控制器122使用电流传感器114感测到的电流低于预定电流，则反馈控制器122从使用连续模式控制器126来控制反激变换器104切换至使用不连续模式控制器124来控制反激变换器104。需注意，在一些实施例中，预定电压和预定电流的一组值可由反馈控制器122使用，以从使用不连续模式控制器124切换至连续模式控制器126来控制反激变换器104，并且另一组值可用于从使用连续模式控制器126切换至不连续模式控制器124来控制反激变换器104。
[0029] 在一些实施例中，反馈控制器122限制其可使用连续模式控制器126来控制反激变换器104的时间量。该时间段的持续时间可通过反激变换器104和/或输入电源102的热特性和电特性中的一个或多个来确定，并且在一些实施例中可为10毫秒。当该时间段到期时，反馈控制器122可切换至使用不连续模式控制器124来控制反激变换器104。另外，在一些实施例中，当该时间段到期时，第二时间段开始，在此期间反馈控制器122防止连续模式控制器126控制反激变换器104。该第二时间段可基于反激变换器104和/或输入电源102的热特性来确定，并且可选择为足够长以防止反激变换器104和/或输入电源102由于工作在由连续模式控制器126所控制的连续模式下而导致的过热。在一些实施例中，第二时间段可为300毫秒。另外，在一些实施例中，如果由反馈控制器122使用电流传感器114感测到的来自反激变换器104的电流超过预定阈值，则反馈控制器122可使用未在图1中示出的连接部来关断反激变换器104和/或输入电源102。
[0030] 图2示出了根据实施例的流程图，该流程图描述了用于控制与计算机系统一起使用的适配器中的反激变换器的过程。在步骤202中，电源适配器处于待机(vampire)模式。在步骤204处，如果不存在负载(例如如果适配器未插入到计算机系统中)，则该过程返回到步骤202，而如果存在负载，则该过程继续到步骤206并且进入默认模式。在默认模式中(步骤206)，反激变换器由适配器中的反馈控制器以电压模式控制的准谐振不连续模式进行控制。
[0031] 然后测量反激变换器的输出电压和输出电流(步骤208)。如果输出电压不小于预定电压或输出电流不大于预定电流(步骤210)，则该过程继续到步骤212。如果计算机系统断开(步骤212)，则该过程返回到步骤202。如果计算机系统未断开(步骤212)，则使反馈控制器进入电压模式控制(步骤214)，以及准谐振模式和不连续模式(216)，如果反馈控制器尚未处于这些模式中。然后该过程返回到步骤208。
[0032] 在步骤210处，如果输出电压小于预定电压并且输出电流大于预定电流，则该过程继续到步骤218。在步骤218处，如果定时器2仍在运行，则该过程继续到步骤220。在步骤220处，如果存在过电流保护故障，则该过程继续到步骤222并且关闭适配器(例如对其进行闩锁)，并且该过程停止。在步骤220处，如果不存在过电流保护故障，则该过程继续到步骤206。
[0033] 在步骤218处，如果定时器2不是仍在运行(例如定时器2已到期)，则使反馈控制器进入电流模式控制(步骤224)并且以连续模式且相对于准谐振、不连续模式以更高的频率进行控制(步骤226)。随后，如果定时器1尚未启动，则启动定时器1并持续第一预定时间段；如果定时器1已被启动，则其被递增(步骤228)。随后，如果定时器1尚未到期，则该过程返回到步骤208。如果定时器1已到期(步骤230)，则启动定时器2并持续第二预定时间段(步骤232)，并且该过程返回到步骤206。需注意，在一些实施例中，定时器1的第一预定时间段为10毫秒并且定时器2的第二预定时间段为300毫秒。
[0034] 仅仅出于例示和描述的目的给出了各种实施例的前述描述。它们并非意在穷举本发明或将本发明限制为所公开的形式。因此，对于本领域技术人员而言许多修改和变型将是显而易见的。另外，以上公开并非意在限制本发明。
