本發(fā)明大體上涉及電源，特別地但不排他性地涉及開關(guān)模式電源的新拓?fù)浜涂刂啤?/p>

背景技術(shù)：

開關(guān)模式電源用于需要經(jīng)調(diào)節(jié)的直流(dc)電壓供其運(yùn)行的各種家用電器或工業(yè)電器。存在各種已知的用于通過使用控制方法來調(diào)節(jié)電源的輸出量(電壓或電流)的交流-直流(離線)轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌鲜隹刂品椒ㄖT如為PWM(脈沖寬度調(diào)制)、PFM(脈沖頻率調(diào)制)或者通斷控制/脈沖跳躍。

為了與低頻(例如60或50Hz)交流(ac)網(wǎng)絡(luò)對接，通常包括交流-直流前級轉(zhuǎn)換器，以提供與交流網(wǎng)絡(luò)有效率的功率交換，并且在至交流網(wǎng)絡(luò)的接口處起功率因數(shù)校正(PFC)轉(zhuǎn)換器的作用。

兩級轉(zhuǎn)換器通常是有利的，并且以前級PFC升壓器(作為與交流網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)校正接口)與直流-直流轉(zhuǎn)換器(作為降壓穩(wěn)壓器)級聯(lián)的方式使用。前級PFC升壓器接收通過橋式整流器的經(jīng)整流的交流正弦波形，并且其通過功率開關(guān)的高頻(HF)開關(guān)來實現(xiàn)以通過電感能量傳遞元件將能量傳遞至第二級直流-直流轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用作兩級功率轉(zhuǎn)換器中的第一級的升壓-旁路轉(zhuǎn)換器，該升壓-旁路轉(zhuǎn)換器包括：升壓電感器，所述升壓電感器耦接在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸入與所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸出之間，其中，所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為被耦接成在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入處接收的整流輸入線路正弦電壓；旁路二極管，所述旁路二極管耦接在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入與所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出之間；以及，耦接至所述升壓電感器的升壓開關(guān)元件，其中，所述升壓開關(guān)元件被耦接成在所述輸入電壓的每個線路半周期中的第一間隔期間啟用以使所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出處的輸出電壓升高，其中，所述升壓開關(guān)元件被耦接成在所述輸入電壓的所述每個線路半周期中的第二間隔期間停用，其中，所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓被耦接成當(dāng)所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓大于所述輸入電壓時在所述第二間隔期間朝著所述輸入電壓下降，其中，所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓被耦接成當(dāng)所述輸入電壓和所述輸出電壓大致相等并且所述升壓開關(guān)元件停用時在所述輸入電壓的所述每個線路半周期的第三間隔期間跟隨所述輸入電壓，其中，在所述第三間隔期間能量通過所述旁路二極管在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入與所述輸出之間傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器包括升壓-旁路轉(zhuǎn)換器以及與所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器級聯(lián)的第二級反激式轉(zhuǎn)換器，

其中，所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器包括：升壓電感器，所述升壓電感器耦接在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸入與所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸出之間，其中，所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為被耦接成在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入處接收的整流輸入線路正弦電壓；旁路二極管，所述旁路二極管耦接在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入與所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出之間；以及，耦接至所述升壓電感器的升壓開關(guān)元件，其中，所述升壓開關(guān)元件被耦接成在所述輸入電壓的每個線路半周期的第一間隔期間啟用以使所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出處的輸出電壓升高，其中，所述升壓開關(guān)元件被耦接成在所述輸入電壓的所述每個線路半周期中的第二間隔期間停用，其中，所述輸出電壓被耦接成當(dāng)所述輸出電壓大于所述輸入電壓時在所述第二間隔期間朝著所述輸入電壓下降，其中，所述輸出電壓被耦接成當(dāng)所述輸入電壓和所述輸出電壓大致相等并且所述升壓開關(guān)元件停用時在所述輸入電壓的所述每個線路半周期的第三間隔期間跟隨所述輸入電壓，其中，在所述第三間隔期間能量通過所述旁路二極管在所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸入與所述輸出之間傳遞，

其中，所述反激式轉(zhuǎn)換器包括耦接至所述升壓-旁路轉(zhuǎn)換器的所述輸出的輸入，其中，所述反激式轉(zhuǎn)換器還包括：能量傳遞元件，所述能量傳遞元件耦接在所述反激式轉(zhuǎn)換器的所述輸入與所述反激式轉(zhuǎn)換器的輸出之間；反激開關(guān)元件，所述反激開關(guān)元件耦接至所述能量傳遞元件；以及，控制器，所述控制器被耦接成控制所述反激開關(guān)元件的開關(guān)，以調(diào)節(jié)能量從所述反激式轉(zhuǎn)換器的所述輸入通過所述能量傳遞元件至所述反激式轉(zhuǎn)換器的所述輸出的傳遞。

附圖說明

參照以下附圖描述本發(fā)明的非限制性且非窮舉性的實施方案，其中，除非另有說明，否則在所有各個視圖中相似的附圖標(biāo)記指代相似的部分。

圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的兩級功率轉(zhuǎn)換器的一個示例的略圖，該兩級功率轉(zhuǎn)換器包括與第二級反激式轉(zhuǎn)換器級聯(lián)的、具有混合升壓-旁路功能的前級轉(zhuǎn)換器。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于前級混合升壓-旁路功能的電壓和電流波形。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于第一級升壓器的控制塊的示例。

圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于與第二級反激式轉(zhuǎn)換器級聯(lián)的第一級混合升壓-旁路功能的控制塊的示例。

在附圖中的所有多個視圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指代相應(yīng)的部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，附圖中的元件是為了簡化和清楚而示出的，而不一定按比例繪制。例如，圖中的一些元件的尺寸可能相對于其他元件被夸大，以幫助增進(jìn)對本發(fā)明的各個實施方案的理解。此外，通常并未描繪商業(yè)上可行的實施方案中有用的或必要的常見卻公知的元件，以便于較少地妨礙對本發(fā)明的各個實施方案的查看。

具體實施方式

在以下描述中，闡明了許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，實施本發(fā)明無需采用這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，為了避免模糊本發(fā)明，沒有詳細(xì)描述公知的材料或方法。

貫穿此說明書全文提及“一個實施方案”、“一實施方案”、“一個示例”或“一示例”意指，結(jié)合該實施方案或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中。因此，貫穿本說明書在各個地方出現(xiàn)的措詞“在一個實施方案中”、“在一實施方案中”、“一個示例”或“一示例”未必全都指相同的實施方案或示例。此外，特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以在一個或多個實施方案或示例中以任何合適的組合和/或子組合結(jié)合。特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以被包括在集成電路、電子電路、組合邏輯電路或提供所描述功能的其他合適的部件中。此外，將理解的是，隨本文提供的圖是為了向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行解釋，并且這些圖未必按比例繪制。

如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)討論的，公開了針對兩級轉(zhuǎn)換器中的混合升壓-旁路功能的新穎的拓?fù)浜涂刂萍夹g(shù)。與普通的橋式整流器和大容量電容器相比，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例性第一級升壓轉(zhuǎn)換器由于對升壓電容的需求量非常小而節(jié)省了空間。例如，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例性第一級升壓轉(zhuǎn)換器以非標(biāo)準(zhǔn)的升壓控制運(yùn)行，該升壓控制通過使第一級升壓轉(zhuǎn)換器的升壓功能僅在每個半線路周期中的最短需要時間內(nèi)運(yùn)行來提供兩級轉(zhuǎn)換器的增加的效率。第一級升壓轉(zhuǎn)換器在每個半線路周期中運(yùn)行的最短需要時間由為了向第二級轉(zhuǎn)換器提供足夠的輸入電壓而需要存儲在升壓輸出電容器中的能量的量限定。在升壓功能已停止并且第一級升壓輸出電壓下降的時間間隔期間需要存儲在升壓輸出電容器中的能量，這在干線電源的零交叉附近發(fā)生。

要注意的是，即使第一級升壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)行的最短時間使兩級轉(zhuǎn)換器的效率增加，但輸入處的功率因數(shù)(PF)下降。然而，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)仍然可以優(yōu)化第一級升壓轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行時間以平衡以下兩個目標(biāo)：(1)相對于“標(biāo)準(zhǔn)”高PF升壓轉(zhuǎn)換器增加效率；以及(2)保持滿足必須要求的最小功率因數(shù)。實際上，利用根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的具有混合升壓-旁路功能的示例性兩級轉(zhuǎn)換器，仍然獲得PF≈0.7的功率因數(shù)，然而在具有橋式整流器和大容量電容器的典型反激式轉(zhuǎn)換器中，功率因數(shù)通常降低至PF≈0.5的功率因數(shù)。

為了說明，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的兩級功率轉(zhuǎn)換器100的一個示例，該兩級功率轉(zhuǎn)換器包括與第二級反激式轉(zhuǎn)換器級聯(lián)的、具有混合升壓-旁路功能的前級升壓轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器100包括整流橋110，該整流橋被耦接成在輸入處接收V_AC 102并且生成參考接地參考101的整流輸出V_REC 111。與輸入交流線路并聯(lián)的兩個電阻器103和104形成中心點(diǎn)，該中心點(diǎn)通過第三電阻器105耦接至控制器150的端子155HTS，以追蹤輸入線路正弦電壓并使線路半周期上的特定時間點(diǎn)與零交叉同步。全波正弦整流電壓V_REC 111被施加至可選的濾波電感器L_F 112和濾波電容器C_F120。

在一個示例中，升壓開關(guān)元件為雙極結(jié)型晶體管BJT Q_B 125，該雙極結(jié)型晶體管接收來自控制器端子BBD(升壓基極驅(qū)動)158的基極驅(qū)動控制信號。在耦合電感器115上監(jiān)測施加至升壓電感器L_B 114的鐵芯的升壓電感器電流I_L 113，以通過在電阻分壓器117和116上檢測電感器零電流來生成升壓反饋BFB 156(以控制升壓臨界導(dǎo)通模式，CrM)。

在返回線路處在感測電阻器119上對升壓電流進(jìn)行感測，并且將該升壓電流通過串聯(lián)電阻器122施加至控制器150的端子BCS 152。在電流過大的情況下，二極管118的正向壓降(例如0.6V)可以限制感測電阻器119和BCS端子上的壓降。要理解的是，在此示例中，控制器150還包括發(fā)射極驅(qū)動，該發(fā)射極驅(qū)動控制通過與端子BED 154串聯(lián)的內(nèi)部開關(guān)的發(fā)射極電流?？刂破?50的接地端子Gnd 151參考主要電源地101。

大容量電容器138兩端的第一級升壓器130輸出電壓被施加至第二級反激式轉(zhuǎn)換器160。用于第二級反激式轉(zhuǎn)換器的控制信號被包括在控制器150中，并且參考耦接至控制器接地端子Gnd 151的主要地101。

如所描繪的示例中所示，第一級升壓器130被耦接成接收來自橋式整流器110的全波整流正弦電壓波形V_REC 111。第一級升壓轉(zhuǎn)換器130的主要部件包括：升壓電感器L_B 114、為雙極結(jié)型晶體管Q_B 125的升壓開關(guān)元件、升壓二極管D_B 134以及升壓輸出大容量電容器138。通過濾波電容器120將高頻HF開關(guān)噪聲旁路掉。耦合電感器114和115可以在電阻分壓器116和117上檢測I_L 113的零電感器電流。來自節(jié)點(diǎn)157的零電感器電流信號耦接至控制器150的升壓反饋端子BFB 156，以為第一級升壓器130提供臨界導(dǎo)通運(yùn)行模式。

要注意的是，第一級升壓器通?？梢杂糜谠谳斎刖€路端子處提供功率因素校正PFC，并且通常耦接至低頻正弦交流網(wǎng)絡(luò)。然而，在所公開的根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的示例性兩級轉(zhuǎn)換器中，公開了第一級升壓器的非標(biāo)準(zhǔn)控制，該非標(biāo)準(zhǔn)控制可以提供除升壓轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)PFC運(yùn)行之外的額外益處。旁路二極管D_bp 132在其它解決方案中通常用作對主升壓二極管D_B134的保護(hù)，以旁路掉啟動時的涌入電流為升壓輸出大容量電容器(例如電容器138)充電，或箝制原本會損害輸入部件(諸如橋式整流器110或濾波電容器120)的任何輸入浪涌。

通過二極管D_bp 132旁路掉浪涌電流可以在涌入電流期間保護(hù)主升壓二極管D_B134。主升壓二極管D_B 134通常是具有低正向壓降的快速二極管(例如肖特基、SiC或其它快速類型二極管)，這樣的二極管可能在任何涌入或浪涌電流期間受損害。在所公開的前級升壓器130的示例性非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中，旁路二極管D_bp 132以不同的方式起作用，并且在每個線路半周期的主要部分中始終導(dǎo)通，如下面將在圖2的波形中描述的。

要理解的是，控制器150向升壓雙極型晶體管開關(guān)Q_B 125提供雙驅(qū)動，以驅(qū)動來自端子BBD(升壓基極驅(qū)動)158的升壓晶體管基極控制信號以及來自控制器150的端子154的升壓晶體管發(fā)射極驅(qū)動BED。在一些示例中，升壓晶體管開關(guān)Q_B 125的基極上的電阻器135可以在啟動期間起上拉電阻器的作用。

在升壓大容量電容器138兩端的第一級升壓器130的輸出電壓與反激能量傳遞元件并聯(lián)地被施加至第二級反激式轉(zhuǎn)換器160，該反激能量傳遞元件被描繪為變壓器T1 170。反激能量傳遞元件T1 170實際上為耦合電感器，其通常被稱為反激變壓器。初級繞組171與反激開關(guān)元件(例如，Mosfet M_F 165)串聯(lián)，該反激開關(guān)元件接收控制器150的端子FGD 166上的柵極控制信號。

反激變壓器T1 170具有初級繞組171、次級繞組172以及輔助繞組173。輔助繞組173通過可選的按比例縮減的電阻分壓器176/178在控制器150的端子164上提供反激反饋信號FFB。此外，輔助繞組173通過整流二極管174和電容器175在端子V_DD 168上向控制器提供直流電源。

通過輔助繞組173提供的所有控制信號和控制器電源V_DD 168均參考控制器地151，該控制器地可以耦接至主要地101。來自反激輸出的反激反饋信息通過T1 170上的輔助繞組173、在電阻分壓器176和178上作為交流信號被重新得到。端子164FFB上的該交流信號攜載雙重信息至控制器150。該交流脈沖的負(fù)部分(由于繞組171和173的相反卷繞方向)提供為升壓輸出電壓的反激輸入電壓信息。

來自輔助繞組173的交流脈沖的正部分表示在反激開關(guān)元件160的斷開時間期間傳遞至次級繞組172的能量(由于繞組171和172的方向相反)。交流脈沖的該正部分生成反激反饋信號用于輸出電壓調(diào)節(jié)。在控制器150的端子FCS 162上在反激電流感測電阻器161上感測反激開關(guān)電流?？刂破?50通過處理所有的感測信號來生成用于升壓開關(guān)元件Q_B125的驅(qū)動信號BBD 158以及用于反激開關(guān)元件M_F 165的驅(qū)動信號FGD166。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于具有混合升壓-旁路功能的第一級轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形。橫軸示出了以正弦線路周期為刻度的、針對多個連續(xù)的半線路周期(例如，T_L/2 212和213)的時間210。上部曲線圖200的縱軸示出了第一級升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V_升壓220，該輸出電壓為圖1中的電容器138上存在的電壓。下部曲線圖250的縱軸示出了通過第一級升壓轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)電流I_傳導(dǎo)240。

第一級升壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓V_升壓220由三個不同的部分構(gòu)成，這三個不同的部分即：224(第一間隔τ_B 215，升壓進(jìn)行)、226(第二間隔τ_停止216，升壓停止)以及222(第三間隔τ_bp 214，旁路二極管導(dǎo)通)。

從線路周期的零交叉處的時間t₀ 202到預(yù)定的固定時間t₁ 203(在一個示例中，其是為線路周期的3/32的部分)，升壓開關(guān)停止(停用)并且第一級輸出電壓V_升壓下降(向下傾斜226)。在時間t₁ 203，在升壓輸出電壓上的點(diǎn)A 229、在升壓輸出電壓V_升壓達(dá)到輸入整流正弦電壓V_REC 221(圖1中的V_REC 111)之前，測量升壓輸出電壓在此特定時間的值V_Reg，并將其與被稱為“升壓目標(biāo)”V_BT 230的預(yù)定期望升壓電壓比較。

如果V_Reg>V_BT，表明從t₃ 205到t₄ 206的升壓時間間隔(升壓進(jìn)行時間215)大于所需要的，并且V_升壓已上移(過升壓)。為了調(diào)節(jié)回來，升壓進(jìn)行時間215將減少。另一方面，如果V_Reg<V_BT，表明從t₃ 205到t₄206的升壓時間間隔(升壓進(jìn)行時間215)小于所需要的，并且V_升壓已下移(欠升壓)。為了調(diào)節(jié)回來，升壓進(jìn)行時間215將增加。

當(dāng)?shù)谝患壿敵鲭妷篤_升壓達(dá)到輸入整流正弦電壓V_REC 221時，升壓輸出電壓等于輸入整流正弦電壓，并且旁路二極管(有時被稱為浪涌二極管)D_bp 132變得正向偏置導(dǎo)通。在時間間隔τ_bp中，即從t₂ 204到時間t₃ 205，升壓輸出電壓跟隨輸入整流正弦電壓V_REC 221，使得升壓輸出電壓和輸入整流正弦電壓V_REC 221在時間間隔τ_bp——即從t₂ 204到時間t₃205——期間大致相等或幾乎相等。

從時間t₃ 205到時間t₄ 206的持續(xù)時間被稱為升壓進(jìn)行時間間隔215，在該段時間，第一級升壓轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自升壓控制器的升壓命令運(yùn)行，并使第一級升壓輸出電壓V_升壓升高(斜升部分224)。第一級升壓轉(zhuǎn)換器130運(yùn)行持續(xù)時間τ_B 215，這由如上所述的那樣控制V_reg 229的“升壓時間調(diào)節(jié)器”控制塊(例如圖3中的控制塊397)控制。V_升壓(斜升部分224)在t₄處的最大振幅不應(yīng)超過“升壓最大”電壓電平234。

在升壓進(jìn)行時間間隔τ_B 215之后，在時間t₄ 206，升壓控制器停止至升壓開關(guān)元件(圖1中的Q_B 125)的開關(guān)信號。當(dāng)升壓開關(guān)元件Q_B 125停用并且停止開關(guān)時，第一級輸出電壓V_升壓斜降226(釋放升壓大容量電容器138中的能量)。V_升壓226的斜降繼續(xù)并且通過零交叉點(diǎn)t’₀ 207，直到其達(dá)到命令升壓時間調(diào)節(jié)的下一個半線路周期測量點(diǎn)t’₁ 208，然后在時間t’₂ 209處再次達(dá)到輸入整流正弦電壓V_REC 221。

下部曲線圖250介紹了在上部曲線圖200的半線路周期期間通過第一級升壓轉(zhuǎn)換器的傳導(dǎo)電流，I_傳導(dǎo)240。只要升壓已停止并且升壓輸出大容量電容器138中的能量正在釋放(從線路零交叉t₀ 202到時間t₂ 204，在升壓輸出電壓V_升壓達(dá)到輸入整流正弦電壓V_REC 221之前)，沒有電流經(jīng)過第一級升壓轉(zhuǎn)換器。

從時間t₂ 204到t₃ 205，當(dāng)旁路(浪涌)二極管D_bp 132導(dǎo)通時，第一級升壓轉(zhuǎn)換器中的電流242斜降直至該電流達(dá)到零，并且其可以在短間隔244內(nèi)保持為零，而輸出負(fù)載能量僅通過升壓輸出大容量電容器138提供。此時間間隔的持續(xù)時間被表示為旁路二極管導(dǎo)通τ_bp 214。

從時間t₃ 205到t₄ 206，當(dāng)升壓開關(guān)被啟用并且開始起作用時，升壓輸出電壓斜升(224)并且經(jīng)調(diào)節(jié)的電流246通過第一級升壓轉(zhuǎn)換器被傳送至第二級反激式轉(zhuǎn)換器。此時間間隔的持續(xù)時間被表示為升壓進(jìn)行τ_B 215。當(dāng)?shù)谝患壣龎恨D(zhuǎn)換器停止開關(guān)并且升壓輸出電壓斜降(226)時，沒有電流通過第一級升壓轉(zhuǎn)換器傳導(dǎo)。此時間間隔的持續(xù)時間被表示為升壓停止τ_停止216。

圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于第一級升壓器的控制塊的示例。圖3A中介紹的控制塊和控制信號與第一級升壓轉(zhuǎn)換器相關(guān)。所有的控制塊和控制信號均參考耦接至主要地301的接地線，Gnd線361。

來自控制器150的端子155(如圖1中所示)的信號HTS 355接收輸入交流線路的信息，該信息在干線電源同步控制塊390中被處理。干線電源同步控制塊390生成兩個輸出信號。開始升壓信號392與交流線路零交叉同步，并且將第一級升壓開關(guān)功能的開始時間限定在線路正弦半周期的特定時間點(diǎn)(例如，圖2中的點(diǎn)B)處。來自干線電源同步控制塊390的第二信號為采樣信號391，該采樣信號用于限定采樣時間(圖2中的點(diǎn)A229，在一個示例中是零交叉后的為線路周期的3/32的部分)以測量升壓輸出電壓并將其與升壓目標(biāo)電壓比較。

反激反饋端子FFB 364耦接至反激變壓器的輔助繞組(圖1中的173)，并且傳遞在輔助繞組上生成的交流信號，其中此交流信號的負(fù)部分表示至第二級反激式轉(zhuǎn)換器(圖1中的160)的輸入電壓，或者換言之，此交流信號的負(fù)部分為第一級升壓器(圖1中的130)的輸出電壓。

采樣信號391以信號告知被稱為“V_升壓模型”393的電壓模型控制塊進(jìn)行采樣和通過干線電源同步塊390在與線路零交叉同步的采樣時間處測量升壓轉(zhuǎn)換器輸入電壓。升壓輸出電壓信息通過信號FFB 364接收。

電壓模型控制塊“V_升壓模型”393生成去往“升壓時間調(diào)節(jié)器”塊397的采樣V_升壓信號394?！吧龎簳r間調(diào)節(jié)器”塊397通過從“V_升壓模型”控制塊393接收采樣V_升壓信號394，將采樣升壓電壓394與從“目標(biāo)升壓電壓”塊395接收的目標(biāo)升壓電壓396進(jìn)行比較，并且基于差值來調(diào)節(jié)升壓時間(例如，升壓進(jìn)行持續(xù)時間τ_B 215)。

通過“干線電源同步”塊390生成去往控制塊“升壓時間調(diào)節(jié)器”397的信號“開始升壓”392，升壓開始時間被限定且同步。通過接收“開始升壓”信號392并且將來自“V_升壓模型”塊393的采樣V_升壓信號394與來自“升壓目標(biāo)”塊395的期望值信號396相比，“升壓時間調(diào)節(jié)器”塊397生成“升壓運(yùn)行時間”信號398。“升壓運(yùn)行時間”信號398可以調(diào)節(jié)(調(diào)整)用于下一個線路半周期的升壓時間——即圖2中的“升壓進(jìn)行”持續(xù)時間τ_B 215，以補(bǔ)償與升壓輸出電壓的期望或目標(biāo)值的偏差。調(diào)節(jié)過程可能會相當(dāng)慢，占用多達(dá)若干線路周期。

來自“升壓時間調(diào)節(jié)器”397的輸出信號398“升壓運(yùn)行時間”被耦接至“升壓BJT控制”塊399中的BJT驅(qū)動器，以為了第一級轉(zhuǎn)換器的升壓功能控制BJT升壓開關(guān)元件(圖1中的Q_B 125)運(yùn)行。通過接收來自端子352(圖1中的152)的升壓電流感測信號和來自端子BFB 356的升壓反饋信號，“升壓BJT控制”塊399生成用于升壓基極驅(qū)動器(端子358；圖1中的158)和給升壓發(fā)射極驅(qū)動器(端子354；圖1中的154)的控制信號?！吧龎簳r間調(diào)節(jié)器”塊397和“升壓BJT控制”塊399可以控制或調(diào)節(jié)升壓開關(guān)元件運(yùn)行時間(例如，第一級升壓進(jìn)行時間τ_B 215)。升壓開關(guān)元件運(yùn)行時間可以控制圖2中的升壓輸出電壓的峰點(diǎn)225，然后該升壓輸出電壓趨于向預(yù)定的目標(biāo)升壓電壓回落。在一個示例中，要理解的是，BJT升壓開關(guān)元件可以有利地通過至BJT開關(guān)元件的基極端子和發(fā)射極端子的獨(dú)立驅(qū)動信號受控制。

圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的用于與第二級反激式轉(zhuǎn)換器的示例級聯(lián)的第一級升壓-旁路轉(zhuǎn)換器(具有所謂的混合升壓-旁路功能)的控制塊的示例。

圖3B中的略圖300展示了在由級聯(lián)的第一級升壓轉(zhuǎn)換器和第二級反激式轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的兩級功率轉(zhuǎn)換器中的控制器耦接的更多細(xì)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，第一級或前級升壓轉(zhuǎn)換器包括非傳統(tǒng)或非標(biāo)準(zhǔn)的具有混合升壓-旁路功能的運(yùn)行。第二級反激式轉(zhuǎn)換器接收第一級升壓器的未調(diào)節(jié)的輸出電壓并生成經(jīng)調(diào)節(jié)的反激輸出電壓。功率轉(zhuǎn)換器300包括整流橋310，該整流橋被耦接成從輸入線路接收V_AC 302并在輸入濾波電容器320兩端生成整流電壓V_REC 311。

輸入電壓通過電阻器305施加至控制器350的端子HTS 355。在不同的示例中，要理解的是，端子HTS 355可以耦接至交流輸入電壓V_AC(例如，如圖1中所示出的)，或耦接至整流輸入電壓V_REC(例如，如圖3B中所示出的)。升壓電感器L_B 312具有耦接至控制器端子BFB 356的第二繞組315，該控制器端子BFB作為升壓反饋信號對電感器電流I_L 313的零電流進(jìn)行檢測以進(jìn)行升壓運(yùn)行的臨界導(dǎo)通模式(CrM)控制。如圖1中所解釋的，升壓開關(guān)元件Q_B325通過分別來自端子BBD 358和BED 354的基極驅(qū)動信號和發(fā)射極驅(qū)動信號受控制，以用于升壓進(jìn)行間隔(例如，圖2中的持續(xù)時間τ_B，246)期間的升壓行為。在升壓進(jìn)行間隔τ_B期間，升壓輸出電容器338通過升壓二極管D_B 334進(jìn)行充電。然而，在旁路二極管D_bp導(dǎo)通間隔(圖2中的持續(xù)時間τ_bp，214)期間，升壓輸出電容器338通過旁路二極管D_bp 314直接從輸入線路進(jìn)行充電，其中該旁路二極管D_bp導(dǎo)通間隔在升壓開關(guān)已停止并且升壓輸出電壓已下降并正跟隨線路正弦波形(圖2中的222跟隨V_REC 221)時發(fā)生。

在升壓停止間隔(圖2中的持續(xù)時間τ_停止，216)期間，沒有電流或能量傳遞至升壓輸出電容器338，并且升壓輸出電容器338放電或朝著線路正弦電壓斜降(圖2中的226)。

電容器338兩端的第一級升壓輸出電壓被施加至反激變壓器370。反激變壓器370的初級繞組371耦接至反激開關(guān)元件，該反激開關(guān)元件在一個示例中可以為Mosfet開關(guān)M_F365。在參考主要地301的感測電阻器363上感測通過反激開關(guān)元件的電流，并且該電流通過控制器350的端子FCS362耦接至“反激控制”塊389。反激開關(guān)元件365的控制端子(例如，柵極端子)耦接至控制器350的端子FGD 366，并接收來自反激控制塊389的反激柵極驅(qū)動信號，以響應(yīng)于反激反饋信號FFB 364和反激電流感測信號FCS 362執(zhí)行開關(guān)，從而通過次級繞組372調(diào)節(jié)輸出電路380上的反激輸出。

反激變壓器370上的輔助繞組373在控制器350的端子364上提供用于反激式轉(zhuǎn)換器的反饋信號FFB。來自輔助繞組373的信號FFB 364為交流脈沖，其負(fù)部分提供為升壓輸出電壓的反激輸入電壓信息。由于次級繞組372和輔助繞組373相對于初級繞組371具有相反的方向，來自輔助繞組373的交流FFB信號的正部分表示在反激開關(guān)元件365的斷開時間期間傳遞至次級繞組372的能量，并且用于反激輸出電壓和電流調(diào)節(jié)。

用于控制器350的不同控制塊的直流電源也經(jīng)由輔助繞組373、通過增加整流二極管374和跨接于端子V_DD 368的電容器375來生成，并且該直流電源參考主要地301。輔助繞組373和用于控制器350的所有控制信號均參考接地母線361和主要地301。

在一個示例中，圖3B中示出的升壓控制塊“干線電源同步”390、“V_升壓模型”393、“目標(biāo)升壓電壓”395、“升壓時間調(diào)節(jié)器”397以及“升壓BJT控制”399具有與圖3A中示出的它們的對應(yīng)升壓控制塊相同的功能。

以上對本發(fā)明的所示出示例的描述，包括摘要中所描述的內(nèi)容，并不旨在是窮舉性的或?qū)λ_的確切形式進(jìn)行限制。盡管在本文中出于例示目的描述了本發(fā)明的具體實施方案和示例，但是在不偏離本發(fā)明的較寬泛的精神和范圍的前提下，各種等同修改都是可能的。實際上，要理解的是，具體的電壓、電流、頻率、功率范圍值、時間等均是出于說明目的而提供的，且根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在其它實施方案和示例中還可以采用其他值。根據(jù)以上的詳細(xì)描述，可以對本發(fā)明的示例進(jìn)行這些修改。所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制于說明書和權(quán)利要求書中公開的具體實施方案。相反，范圍完全由所附權(quán)利要求書確定，而權(quán)利要求書應(yīng)根據(jù)既定的權(quán)利要求解讀原則進(jìn)行解釋。相應(yīng)地，本說明書和附圖應(yīng)被視為說明性的而非限制性的。