TWI421663B

Master-slave critical conduction mode power converter

Abstract

A system and a method for to use multiple power sources for supplying power to a load. The system and method use a triggering system to automatically and substantially cancel a ripple component of the input current drawn by the system. A master power source and a slave power source supply power to the load. The triggering system results in the two power sources having switching frequencies that are substantially equal’ and switching cycles that are substantially 1 SO’ out of phase. Further, the method and the device contemplate the use of a local oscillator in the triggering system to ensure that the slave power source is triggered to the on position at a point in the switching cycle of the master power source that is approximately ISO-out of phase with a leading edge of the master switching drive signal. The system and method are advantageously wed to provide a power factor correction front-end for a switch-mode power supply. Power supplies with a diverse array of relationships between power supplied and switching frequency can be used.

Term

No projected expiry on record.

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28 claims: 5 independent, 23 dependent

  1. 1
    一種將功率供應至一負載之系統,該系統包含:a.一第一及第二電源,各具有一控制系統;b.一用於偵測該第一電源之關閉事件及隨後觸動該第二電源之開啟事件之裝置,該裝置包含一用於直接將一第一信號供應至該第一電源之一開關及該第二電源之該控制系統之裝置;及c.一回授機構,配置以監視該第二電源的一切換狀態並根據該切換狀態而連續調整該第二電源之一工作循環,其中該回授機構更配置以在該第二電源中的一殘餘電源供應器電流是實質等於零的時候觸動該第二電源中的一關閉事件,其中該第一及第二電源具有類似雜訊特性。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之系統,其中該第一電源具有一包含一頻率及一工作循環之一切換波形,其中該工作循環係藉由一第一回授系統而採用包含與該系統所供應之該功率成正比之信號之輸入來調變,且其中該頻率係藉由一第二回授系統而採用包含與該第一電源中出現的一電源供應器電流成正比之一信號之輸入來調變。
  3. 3
    如申請專利範圍第2項之系統,其中該第二回授系統包含一用於偵測缺乏該第一電源中之該電源供應器電流且隨後發送該第一電源之該控制系統之信號來觸動該第一電源之關閉事件之裝置。
  4. 4
    如申請專利範圍第3項之系統,其中該控制系統的該隨後發送信號包含可延遲該信號發送以利用該第一電源中該電源供應器電流的已知振盪行為使該電流於該第一電源之關閉事件時具有一最大絕對振幅之裝置。
  5. 5
    如申請專利範圍第1項之系統,其中該第二電源具有一包含一頻率及一工作循環之一切換波形,其中該頻率係藉由觸動該第二電源之一開啟事件來決定,且其中該工作循環係藉由一第三回授系統而採用包含一與出現於該第二電源中之一電源供應器電流成正比之信號、一與該系統所供應之該功率成正比之信號及一預期切換事件之輸入來調變。
  6. 6
    如申請專利範圍第5項之系統,其中該預期切換事件係藉由該第一電源之該關閉事件所間接觸動。
  7. 7
    如申請專利範圍第6項之系統,其中該第三回授系統被配置以決定該 預期切換事件及該第二電源中該電源供應器電流間的一差別,其中該控制系統係使用表示該差別之一信號來連續調整該第二電源之該工作循環。
  8. 8
    一種將電源供應至一負載之系統,該系統包含:a.一第一及第二電源,各具有一控制系統;及b.一用於偵測該第一電源之一關閉事件及隨後觸動該第二電源之一開啟事件之裝置,其中該用於偵測裝置包含用於將一第一信號直接供應至該第一電源之一開關及該第一電源與該第二電源之間耦合的一振盪器電路之裝置,該振盪器電路負責供應一控制信號至該第二電源之該控制系統,其中該振盪器電路包括一電壓控制振盪器,該電壓控制振盪器配置以從該第一電源接收該第一信號並產生該控制信號,以使得該控制信號的一頻率等於該第一信號的一頻率;其中該第一及第二電源具有類似雜訊特性。
  9. 9
    如申請專利範圍第8項之系統,其中該控制信號具有一波形,該波形具有與該第一電源之一波形實質相同之頻率,亦與該第一電源實質180度相位差,及具有實質50%之一工作循環。
  10. 10
    如申請專利範圍第8項之系統,其中該第一電源具有一切換波形,該切換波形包含一頻率及一工作循環,其中該工作循環是由一第一回授系統採用包含一與該系統所供應之該功率成正比之信號之輸入來調變,另外其中該頻率是由一第二回授系統採用包含與該第一電源中之一電源供應器電流成正比之一信號之輸入來決定。
  11. 11
    如申請專利範圍第10項之系統,其中該第二回授系統包含可偵測缺少該第一電源中該電源供應器電流及隨後發送該第一電源之該控制系統之信號來觸動第一電源之關閉事件之裝置。
  12. 12
    如申請專利範圍第11項之系統,其中該控制系統隨後發送信號包含可延遲該發送信號以利用該第一電源中之該電源供應器電流的已知振盪行為使該電流於該第一電源之關閉事件時具有一最大絕對振幅之裝置。
  13. 13
    如申請專利範圍第8項之系統,其中該第二電源具有一包含一頻率及一工作循環的切換波形,其中該頻率係藉由觸動該第二電源之一開啟事件來決定,另外其中該工作循環係藉由一第三回授系統採用一包含與出 現於該第二電源中之一電源供應器電流成正比之信號、一與該系統所供應之該功率成正比之信號及一預期切換事件之輸入來調變。
  14. 14
    如申請專利範圍第13項之系統,其中該預期切換事件是由該第一電源之該關閉事件所間接觸動。
  15. 15
    如申請專利範圍第14項之系統,其中該第三回授系統配置以決定該預期切換事件及該第二電源中之一電源供應器電流的一差別,其中該控制系統使用表示該差別的一信號來連續調整該第二電源之該工作循環。
  16. 16
    如申請專利範圍第14項之系統,其中該第三回授系統更包含可防止切換發生於當該第二電源供應器中的該電源供應器電流大於零時的裝置。
  17. 17
    一種可提供功率之因子修正至一電源供應器之系統,該系統包含:a.第一及第二電源,其中該第一及第二電源之各電源具有該各電源所供應之該功率及該各電源之該切換頻率之間類似關係,且其中該第一及第二電源之各電源在電源輸出中具有類似的特性雜訊;b.偵測該第一電源中一關閉事件及隨後產生有一第一頻率之一第一信號來觸動該第二電源中一開啟事件之裝置;c.根據該第二電源之出現的特性而調變該第二電源之該工作循環的裝置;及d.一振盪器電路,包括一電壓控制振盪器,該電壓控制振盪器配置以接收該第一信號並產生具有一第二頻率之一控制信號,以觸動該第二電源中的該開啟事件,其中該第一頻率等於該二頻率。
  18. 18
    如申請專利範圍第17項之系統,其中該偵測裝置包含直接供應該第一信號至該第一電源之一開關及該振盪器電路之裝置。
  19. 19
    如申請專利範圍第18項之系統,其中該第一電源具有一切換波形,該切換波形包含一頻率及一工作循環,其中該工作循環係藉由一第一回授系統而採用包含與該系統所供應之該功率成正比之信號之輸入來調變,且其中該頻率係藉由一第二回授系統而採用包含與該第一電源中出現的一電源供應器電流成正比之一信號之輸入來調變。
  20. 20
    如申請專利範圍第19項之系統,其中該第二回授系統包含可偵測缺乏該第一電源中之該電源供應器電流且隨後發送該第一電源之該控制系 統之信號來觸動該第一電源之關閉事件之裝置。
  21. 21
    如申請專利範圍第20項之系統,其中該控制系統隨後發送信號包含可延遲該信號發送以利用該第一電源中該電源供應器電流的已知振盪行為使該電流於該第一電源之關閉事件時具有一最大絕對振幅之裝置。
  22. 22
    如申請專利範圍第18項之系統,其中該第二電源具有一切換波形,該切換波形包含一頻率及一工作循環,其中該頻率係藉由觸動該第二電源中一開啟事件來決定,且用於調變該第二電源之該工作循環之裝置係為一第三回授系統,第三回授系統採用包含一與出現於該第二電源中之一電源供應器電流成正比之信號、一與該系統所供應之該功率成正比之信號及一預期切換事件之輸入。
  23. 23
    如申請專利範圍第22項之系統,其中該預期切換事件係藉由該第一電源中該關閉事件間接觸動。
  24. 24
    如申請專利範圍第23項之系統,其中該第三回授系統配置以決定該預期切換事件及該第二電源中一電源供應器電流之間的一差別,其中該控制系統使用表示該差別之一信號來連續調變該第二電源之該工作循環。
  25. 25
    如申請專利範圍第24項之系統,其中該控制系統包括之一波形具有與該第一電源之一波形實質相同之頻率,與該第一電源實質180度相位差,及具有實質50%之一工作循環。
  26. 26
    如申請專利範圍第24項之系統,其中該第三回授系統更包含防止切換發生於當該第二電源中的該電源供應器電流大於零時的裝置。
  27. 27
    一種可提供功率之因子修正至一電源供應器之方法,該方法包含:a.耦合一第一及一第二電源,使得兩電源可從該相同來源接收功率及輸出功率至該相同負載;其中該第一電源具有一第一切換週期,且該第二電源具有一第二切換週期;b.以一自我共振方式配置該第一電源,以使得該第一電源決定該第一切換週期的一切換頻率;c.當該第一電源關閉時配置該第二電源為開啟,藉此該第二電源之該第二切換週期具有約等於該第一電源之切換頻率之一切換頻率;及d.調變該第二電源之一工作循環,以使得該第二電源之一關閉事件發生 於該第二電源中一電源供應器電流實質等於零的時候。
  28. 28
    一種可提供功率因子修正至一電源供應器之方法,該方法包含:a.耦合一第一及一第二電源,使得兩電源可從該相同來源接收功率及輸出功率至該相同負載;其中兩電源均具有一切換週期;b.以一自我共振方式配置該第一電源,使其決定其自我切換週期之切換頻率;c.配置一本地振盪器,以在等於該第一電源之切換頻率之一頻率且更與該第一電源之切換頻率同相校準之一頻率來製造具有約50%之波形;d.配置該第二電源,以該本地振盪器所製造之該波形約180度相位差之一切換頻率來操作,藉此該第二電源之切換週期具有一約等於該第一電源之切換頻率及與該第一電源之切換頻率180度相位差之一切換頻率;及e.調變該第二電源之工作循環,使該第二電源之關閉事件發生於相對存在於該第二電源之一電流之一最佳時間。
Independent claims28