本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器，且更明確地說，涉及用于功率轉(zhuǎn)換器的控制電路和數(shù)字功率控制控制電路。

背景技術(shù)：
功率轉(zhuǎn)換器是用于將電能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式（即，在AC與DC之間轉(zhuǎn)換）或僅改變電壓或頻率或進行這些操作的某一組合的電氣裝置或機電裝置。功率轉(zhuǎn)換器可如同改變AC功率的電壓的變壓器一樣簡單，還可包含更加復(fù)雜的系統(tǒng)。如今，功率轉(zhuǎn)換器需要微控制器來實現(xiàn)較少能量損失、較佳性能和完全保護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制電路和數(shù)字功率控制電路。本發(fā)明提供一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制電路。所述控制電路包括微控制器、振蕩電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號產(chǎn)生器。所述微控制器包括閃存。所述振蕩電路包括用于產(chǎn)生時鐘信號的鎖相回路。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器耦接到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出，且產(chǎn)生用于所述微控制器的數(shù)字反饋信號。所述信號產(chǎn)生器經(jīng)配置以接收所述時鐘信號和所述微控制器的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生切換信號。所述微控制器控制所述切換信號，且所述切換信號經(jīng)配置以切換變壓器來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出。從另一觀點來看，本發(fā)明還提供一種用于功率轉(zhuǎn)換器的數(shù)字功率控制電路。所述數(shù)字功率控制電路包括微控制器、振蕩電路、信號檢測電路和信號產(chǎn)生器。所述微控制器包含閃存。所述振蕩電路包含用于產(chǎn)生時鐘信號的鎖相回路。所述信號檢測電路耦接到所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出，且經(jīng)配置以產(chǎn)生反饋信號。所述信號產(chǎn)生器經(jīng)配置以接收所述時鐘信號和所述反饋信號來產(chǎn)生切換信號。所述微控制器控制所述切換信號，且所述切換信號經(jīng)配置以切 換變壓器來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出。附圖說明圖1示出說明根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的一個實施例的示意圖；圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA和OB的波形示意圖；圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA、OB和信號DET1、PWM1的波形示意圖；圖3示出說明根據(jù)本發(fā)明的控制器的一個實施例的方塊圖；圖4示出說明根據(jù)本發(fā)明的信號產(chǎn)生器的一個實施例的方塊圖；圖5示出說明根據(jù)本發(fā)明的脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation；PWM）電路的一個實施例的電路圖；圖6示出說明根據(jù)本發(fā)明的PWM信號產(chǎn)生器的一個實施例的電路圖；圖7示出說明根據(jù)本發(fā)明的保護電路的一個實施例的電路圖；圖8示出說明根據(jù)本發(fā)明的信號檢測電路的一個實施例的電路圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA、OB和切換電流IP的波形示意圖；圖10示出說明根據(jù)本發(fā)明的振蕩電路的一個實施例的方塊圖；圖11示出說明根據(jù)本發(fā)明的參考信號產(chǎn)生器的一個實施例的電路圖。附圖標(biāo)記說明：10：變壓器；15：驅(qū)動器變壓器；19：電流變壓器；20：晶體管；25：晶體管；30：電容器；35：電感器；40：電容器；45：二極管；46：二極管；50：晶體管；55：整流器；60：晶體管；65：整流器；71：電阻器；72：電阻器；80：高速橋式整流器；81：電阻器；85：電阻器；86：電容器；100：控制器；110：微控制器；112：閃存；150：信號產(chǎn)生器；160：計時器A；170：計時器B；180：計時器D；190：邏輯電路；191：與門；192：與門；195：脈沖產(chǎn)生電路；200：脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation；PWM）電路；210：計時器；211：反相器；215：寄存器；220：計時器；221：反相器；225：寄存器；230：PWM信號產(chǎn)生器；231：比較器；232：與門；235：去抖動電路；237：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；239：與門；241：比較器；242：與門；245：去抖動電路；247：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；249：與門；250：PWM1計時器；255：數(shù)字比較器；260：PWM2計時器；265：數(shù)字比較器；270：寄存器；280：邏輯電路；281：與門；282：與門；300：保護電路；310：比較器；311：比較器；315：去抖動電路；316：去抖動電路；325：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；330：監(jiān)視計時器；335：或門；340：解碼器；345：反相器；350：信號檢測電路；370：解碼器；360：多路復(fù)用器；362：采樣保持電路；365：模數(shù)轉(zhuǎn)換器；500：振蕩電路；510：振蕩器；511：寄存器；512：寄存器；520：壓控振蕩器；525：計數(shù)器；530：相位比較器；535：低通濾波器；600：參考信號產(chǎn)生器；610：帶隙產(chǎn)生器；620：數(shù)模轉(zhuǎn)換器；630：寄存器；CK：時鐘信號；DB：數(shù)據(jù)總線；DET1：信號；DET2：信號；EN_a：信號；EN_b：信號；EN_d：信號；F0：振蕩信號；FN：經(jīng)分頻的時鐘信號；INT：中斷信號；IP：切換電流；OA：切換信號；OB：切換信號；OVF：溢出信號；PWM1：信號；PWM2：信號；RST：復(fù)位信號；S1：信號；S2：信號；SA：信號；SB：信號；SD：信號；SD1：觸發(fā)信號；SD2：觸發(fā)信號；SFLH：數(shù)據(jù)；SO1：停止信號；SO2：停止信號；SPX：錯誤信號；ST1：開始信號；ST2：開始信號；STORE：信號；TA：切換信號OA的接通時間周期；TB：切換信號OB的接通時間周期；TD：切換信號OA與OB之間的死區(qū)時間周期；TDB：去抖動時間周期；TPWM：信號PWM1的脈寬；TR：時間；VBG：帶隙電壓；VCS：電流信號；VFB：反饋信號；VIN：輸入電壓；VO：輸出電壓；VOI：電流信號；VOV：信號；VREF：參考信號；VT1：閾值；VT2：閾值；VT4：閾值；VTN……VT0：閾值信號；VTN：參考信號；W1：修整數(shù)據(jù)信號；WA：頻率選擇信號；WB：頻率選擇信號；X：信號；Y：信號。具體實施方式下文描述的實施例的本發(fā)明提供用于功率轉(zhuǎn)換器的具有嵌入式微控制器的數(shù)字控制電路。數(shù)字控制電路減小微控制器的負載，且提供實時操作以實現(xiàn)較佳性能和完全保護。圖1示出說明根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的一個實施例的示意圖。晶體管20和25經(jīng)由電容器30和電感器35而切換變壓器10。在圖1中，晶體管20的漏極接收輸入電壓VIN。電容器30和電感器35形成諧振槽（resonanttank）。電感器35可表示為變壓器10的一部分，諸如，變壓器10的漏電感（leakageinductance）。變壓器10的二次繞組（secondarywinding）經(jīng)由整流器55和65而在電容器40處產(chǎn)生輸出電壓VO。晶體管50和60分別連接到整流器55和65以進行同步整流。整流器55和65可分別為晶體管50和60的體二極管（bodydiode）。根據(jù)輸出電壓VO，電阻器71和72形成分壓器以產(chǎn)生耦接到控制器100的反饋信號VFB。根據(jù)反饋信號VFB，控制器100產(chǎn)生切換信號OA、OB，所述切換信號OA、OB經(jīng)耦接以經(jīng)由驅(qū)動器變壓器15而控制晶體管20、25。切換信號OA、OB的頻率將決定諧振功率轉(zhuǎn)換器的輸出功率。二極管45連接到整流器（rectifier）55，以產(chǎn)生耦接到控制器100的信號DET1。二極管46連接到整流器65，以產(chǎn)生耦接到控制器100的信號DET2。在晶體管50切斷時，信號DET1的下拉狀態(tài)指示整流器55仍接通。根據(jù)切換信號OA、OB和/或信號DET1、DET2的狀態(tài)，控制器100產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation；PWM）信號PWM1和PWM2以分別控制同步整流晶體管50和60。耦接到變壓器10的電流變壓器19檢測變壓器10的切換電流IP，且根據(jù) 信號X和Y經(jīng)由高速橋式整流器80和電阻器81而產(chǎn)生電流信號VCS。經(jīng)由電阻器85和電容器86，根據(jù)電流信號VCS而進一步產(chǎn)生電流信號VOI，以用于過電流保護。電流信號VCS和VOI耦接到控制器100。信號VOV進一步耦接到控制器100，以用于過電壓保護。信號VOV的電平與輸出電壓VO的電平相關(guān)。圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA和OB的波形示意圖。切換信號OA的接通時間周期表示為TA。切換信號OB的接通時間周期表示為TB。TD為切換信號OA與OB之間的死區(qū)時間（dead-time）周期。切換信號OA和OB的頻率、工作循環(huán)（duty-cycle）和脈寬（pulsewidth）可經(jīng)由計時器來編程。圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA、OB和信號DET1、PWM1的波形示意圖。在切換信號OA被“拉高”和/或信號DET1被“拉低”時，則將產(chǎn)生信號PWM1以接通晶體管50來進行同步整流。TDB是去抖動（de-bounce）時間周期，所述去抖動時間周期經(jīng)提供以確保信號DET已拉低。信號PWM1的脈寬TPWM可由計時器來編程。另一計時器將記錄從“信號PWM1的切斷”開始到“信號DET1的拉高”的時間TR。這意味著時間TR記錄從“晶體管50的切斷”到“整流器55的切斷”的周期。時間TR用于對脈寬TPWM編程以優(yōu)化同步整流。圖3示出說明根據(jù)本發(fā)明的控制器的一個實施例的方塊圖?？刂破?00包含具有閃存112的微控制器（MCU）110。閃存112包含程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和校準(zhǔn)存儲器。振蕩電路（OSC）500產(chǎn)生時鐘信號CK。參考信號產(chǎn)生器（REF）600產(chǎn)生參考信號，諸如，VREF、VTN等。閃存112的校準(zhǔn)存儲器經(jīng)配置以校準(zhǔn)振蕩電路500和參考信號產(chǎn)生器600的輸出。在通電之后，閃存112的校準(zhǔn)存儲器的數(shù)據(jù)SFLH將存儲到振蕩電路500和參考信號產(chǎn)生器600中。例如，控制器100是集成電路（IC）。校準(zhǔn)存儲器在控制器100的大規(guī)模生產(chǎn)期間編程到閃存112中。經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB，微控制器110控制信號產(chǎn)生器150以產(chǎn)生切換信號OA、OB和中斷信號INT。中斷信號INT經(jīng)配置以回應(yīng)于切換信號OA、OB的下降沿而中斷微控制器110。脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation；PWM）電路200經(jīng)耦接以回應(yīng)于切換信號OA、OB和/或信號DET1、DET2而產(chǎn)生 信號PWM1、PWM2。信號PWM1、PWM2的脈寬可由微控制器110編程。保護電路300產(chǎn)生復(fù)位信號RST，所述復(fù)位信號RST經(jīng)配置以在信號VOV高于閾值、信號VOI高于另一閾值或監(jiān)視計時器（watchdogtimer）溢出（overflow）時切斷切換信號OA、OB和信號PWM1、PWM2。信號檢測電路350經(jīng)配置以將反饋信號VFB、電流信號VCS和VOI轉(zhuǎn)換為用于微控制器110的數(shù)字數(shù)據(jù)。圖4示出說明根據(jù)本發(fā)明的信號產(chǎn)生器的一個實施例的方塊圖。信號產(chǎn)生器150包含用于確定切換信號OA的接通時間周期TA（圖2A所示）的計時器A160、用于確定切換信號OB的接通時間周期TB的計時器B170和用于確定死區(qū)（dead-time）時間周期TD的計時器D180。例如，計時器A160和計時器B170是16位長度，且計時器A160和計時器B170可經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來編程。計時器D180是8位（8-bit）長度，且計時器D180也可經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來編程。計時器A160、計時器B170和計時器D180的輸出耦接到邏輯電路190，以通過信號SA、SB、SD、EN_a、EN_b和EN_d經(jīng)由與門191和192而產(chǎn)生切換信號OA、OB。復(fù)位信號RST也連接到與門191和192。中斷信號INT可對應(yīng)于切換信號OA和OB的下降沿經(jīng)由脈沖產(chǎn)生電路195而產(chǎn)生。圖5示出說明根據(jù)本發(fā)明的脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation；PWM）電路的一個實施例的電路圖。PWM電路200包含PWM信號產(chǎn)生器230，PWM信號產(chǎn)生器230用于回應(yīng)于切換信號OA、OB和/或信號DET1、DET2而產(chǎn)生信號PWM1和PWM2。PWM信號產(chǎn)生器230還產(chǎn)生觸發(fā)信號SD1、SD2。觸發(fā)信號SD1、SD2與信號DET1、DET2相關(guān)。計時器（TR1）210經(jīng)由反相器211而接收信號PWM1，且計時器（TR2）220經(jīng)由反相器221而接收信號PWM2。計時器210經(jīng)配置以記錄從信號PWM1的切斷開始到對應(yīng)于信號DET1的上升沿的觸發(fā)信號SD1的邏輯低狀態(tài)的時間TR（圖2B所示）。計時器220經(jīng)配置以記錄從信號PWM2的切斷開始到對應(yīng)于信號DET2的上升沿的觸發(fā)信號SD2的邏輯低狀態(tài)的時間TR（圖2B所示）。計時器210和220的數(shù)據(jù)分別存儲在寄存器（REG）215、225中。微控制器110可從數(shù)據(jù)總線DB讀取計時器210和220（寄存器215、225）的數(shù)據(jù)。圖6示出說明根據(jù)本發(fā)明的PWM信號產(chǎn)生器230的一個實施例的電路圖。PWM信號產(chǎn)生器230包含比較器231，比較器231經(jīng)耦接以接收信號 DET1。比較器231將根據(jù)信號DET1是高于還是低于閾值VT1的比較結(jié)果而產(chǎn)生耦接到去抖動電路235的輸出信號。去抖動電路235將輸出觸發(fā)信號SD1。觸發(fā)信號SD1和切換信號OA經(jīng)由與門（ANDgate）232而耦接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器237。經(jīng)由與門239，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器237的輸出經(jīng)施加以控制PWM1計時器250的輸入信號。PWM1計時器250的值可由微控制器110經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來編程。比較器241經(jīng)耦接以接收信號DET2。比較器241將根據(jù)信號DET2是高于還是低于閾值VT1的比較結(jié)果而產(chǎn)生耦接到去抖動電路245的輸出信號。去抖動電路245將輸出觸發(fā)信號SD2。觸發(fā)信號SD2和切換信號OB經(jīng)由與門242而耦接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器247。經(jīng)由與門249，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器247的輸出經(jīng)施加以控制PWM2計時器260的輸入信號。PWM2計時器260的值可由微控制器110經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來編程。寄存器（PWM_REG）270的數(shù)據(jù)可由微控制器110經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來編程。在啟用時鐘信號CK以對PWM1計時器250進行時控時，將產(chǎn)生開始信號ST1。數(shù)字比較器255將經(jīng)配置以比較PWM1計時器250的值和寄存器270的值。在計時器250的值和寄存器270的值相等時，數(shù)字比較器255將產(chǎn)生停止信號SO1。停止信號SO1經(jīng)配置以將雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器237復(fù)位，且停止發(fā)送到PWM1計時器250中的時鐘信號CK。開始信號ST1與停止信號SO1兩者經(jīng)配置以經(jīng)由信號S2、邏輯電路280和與門281而產(chǎn)生信號PWM1。在啟用時鐘信號CK以對PWM2計時器260進行時鐘計數(shù)（clocking）時，將產(chǎn)生開始信號ST2。數(shù)字比較器265將經(jīng)配置以比較PWM2計時器260的值和寄存器270的值。在PWM2計時器260的值和寄存器270的值相等時，數(shù)字比較器265將產(chǎn)生停止信號SO2。停止信號SO2經(jīng)配置以將雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器247復(fù)位，且停止耦接到PWM2計時器260的時鐘信號CK。開始信號ST2與停止信號SO2兩者經(jīng)配置以經(jīng)由信號S1、邏輯電路280和與門282而產(chǎn)生信號PWM2。復(fù)位信號RST耦接到與門281和282以在啟用復(fù)位信號RST而進行保護時切斷信號PWM1和PWM2。圖7示出說明根據(jù)本發(fā)明的保護電路的一個實施例的電路圖。比較器310經(jīng)配置以接收信號VOV，且在信號VOV高于閾值VT2時，比較器310產(chǎn)生輸出到去抖動電路315的輸出信號。比較器311經(jīng)配置以接收電流信號VOI，且 在電流信號VOI高于閾值VT4時，產(chǎn)生輸出到去抖動電路316的輸出信號。去抖動電路315、316的輸出經(jīng)由或門335而耦接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器325，以產(chǎn)生復(fù)位信號RST。或門335的另一輸入為溢出信號OVF。監(jiān)視計時器（WDT）330產(chǎn)生溢出信號OVF。監(jiān)視計時器330由微控制器110經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB來控制。當(dāng)保護根據(jù)信號VOV、VOI或監(jiān)視計時器330而發(fā)生時，保護狀態(tài)和復(fù)位信號RST將由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器325閂鎖。僅微控制器110可經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB、解碼器340和反相器345來清除雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器325。圖8示出說明根據(jù)本發(fā)明的信號檢測電路的一個實施例的電路圖。耦接到數(shù)據(jù)總線DB的解碼器370產(chǎn)生信號以控制多路復(fù)用器（MUX）360、采樣保持電路（S/H）362和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）365。模數(shù)轉(zhuǎn)換器365的最大值由參考信號VREF縮放（scale）。圖3的微控制器110可經(jīng)由數(shù)據(jù)總線DB而讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換器365的輸出。多路復(fù)用器360經(jīng)配置以接收反饋信號VFB、電流信號VOI和VCS。因此，微控制器110可讀取反饋信號VFB（反饋數(shù)據(jù)）、電流信號VOI和VCS的信息。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的切換信號OA、OB和切換電流IP的波形示意圖。參照圖1和圖9，切換電流IP是流經(jīng)圖1的變壓器10和電流變壓器19的電流。切換電流IP可轉(zhuǎn)換為電流信號VCS。通過回應(yīng)于中斷信號INT（切換信號OA、OB的下降沿）而測量電流信號VCS（經(jīng)由信號檢測電路350），微控制器110可檢測ΔI的信號電平。ΔI的信號電平指示在切換電流IP下降到零電流之前的裕度（margin）。ΔI的電平用于確保晶體管20和25的切換實現(xiàn)零電壓切換（zerovoltageswitching；ZVS）。這也可確保可在電感模式中操作諧振切換。ΔI的電平還指示允許用來控制諧振功率轉(zhuǎn)換器的最低切換頻率。圖10示出說明根據(jù)本發(fā)明的振蕩電路500的一個實施例的方塊圖。振蕩電路500包含產(chǎn)生振蕩信號F0的振蕩器（OSC）510。振蕩信號F0的頻率是由參考信號VREF、修整數(shù)據(jù)（trim-data）信號W1和頻率選擇信號WA確定。寄存器（REG）511用于通過信號STORE而存儲修整數(shù)據(jù)信號W1。當(dāng)電源接通時，修整數(shù)據(jù)信號W1從校準(zhǔn)存儲器的數(shù)據(jù)SFLH加載。寄存器512用于存儲頻率選擇信號WA和WB。頻率選擇信號WA和WB是從微控制器110的數(shù)據(jù)總線DB加載。振蕩信號F0進一步連接到相位比較器530以與經(jīng)分頻的時鐘信號FN比較。由相位比較器530產(chǎn)生的錯誤信號SPX經(jīng)由低通濾波器 （LPF）535而耦接到壓控振蕩器（VCO）520。壓控振蕩器（VCO）520產(chǎn)生時鐘信號CK。時鐘信號CK進一步耦接到用于產(chǎn)生經(jīng)分頻的時鐘信號FN的計數(shù)器525。壓控振蕩器520、計數(shù)器525、相位比較器530和低通濾波器535形成用于根據(jù)振蕩信號F0而產(chǎn)生時鐘信號CK的鎖相回路（PLL）。時鐘信號的頻率可通過修整數(shù)據(jù)信號W1和頻率選擇信號WA、WB來編程。圖11示出說明根據(jù)本發(fā)明的參考信號產(chǎn)生器的一個實施例的電路圖。參考信號產(chǎn)生器600包含產(chǎn)生帶隙電壓VBG的帶隙（bandgap）產(chǎn)生器610。帶隙電壓VBG是作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）620的滿量程電壓而操作。數(shù)模轉(zhuǎn)換器620根據(jù)帶隙電壓VBG和寄存器（REG）630的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生參考信號VREF和閾值信號VTN……VT0。當(dāng)電源接通時，寄存器630的數(shù)據(jù)從校準(zhǔn)存儲器的數(shù)據(jù)SFLH加載。因此，可精確地產(chǎn)生參考信號VREF和閾值信號VTN……VT0。最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。