电源和多输出电源的制作方法

1.本实用新型涉及多输出电源，即，包括多个usb插座或其他输出的电源。


背景技术：

2.连接到电网的壁式插座提供高压交流电力。然而，许多电子装置使用相对较低电压的直流电力。这样的装置的示例包括蜂窝电话、平板电脑和膝上型电脑、以及用于这样的装置的电池充电器。
3.功率转换器可以将高压交流功率转换成例如可以用于对这样的电子装置直接供电或对它们的电池充电的较低电压的直流功率。开关模式(或“切换式(switching)”)功率转换器由于其高效率、小尺寸和低重量而被普遍使用。在开关模式功率转换器中，通过使用功率开关切换流经能量传递元件的电流来将高电压交流输入转换成经调节的直流输出。在操作中，使功率开关以比交流输入的频率更高的频率(通常为数10至100千赫兹)在导通(conductive)状态和电阻状态之间(即，在“接通(on)状态”和“断开(off)状态”之间)切换。可以使用各种不同的方法来确保输出满足受电装置的需求。示例方法包括：改变功率开关的占空比(即，接通时间与总切换周期的比率)、改变功率开关的切换频率、以及改变功率开关的每单位时间的接通脉冲的数量。
4.功率转换器也可以被“分级”以将输入功率转换成期望的输出功率。利用分级式功率转换器，功率转换过程可以被认为按顺序步骤发生。例如，第一级功率转换器可以将高压交流功率转换成较低电压的直流功率。第二级功率转换器进而可以将从第一级输出的功率转换成不同的直流功率。例如，从第二级输出的功率与从第一级输出的功率相比可以具有更高或更低的电压或者被更严格地调节。各功率转换级将在转换过程期间损失一定量的功率。具有多个级的功率转换器的效率通常低于具有单个级的功率转换器的效率。分级式功率转换器的常见示例包括第一级的反激式转换器和第二级的降压或降压/升压转换器。
5.在这样的背景下，电源可以以各种不同的方式向多个输出提供功率。例如，电源可以包括单独向多个输出供给功率的单个功率转换器(具有一个或多于一个级)。然而，并非所有的输出都需要同时加载。随着负载的数量或性质改变，功率需求也改变。能够处理这种各种各样的功率需求的唯一功率转换器可能难以设计并且昂贵和/或实现效率低。在功率转换器具有为了彼此兼容以及与不同需求兼容而必须设计的多个级的情况下尤其如此。
6.其他多输出电源可以将单个功率转换器(具有一个或多于一个级)专用于各输出。例如，功率转换器可以全部耦合到同一高压交流电源，并且可以在各功率转换器的输出上全部提供较低电压的直流功率。即使各单独功率转换器所需的功率的范围减小，用廉价且高效的功率转换器适应需求多样性仍然是设计和实现的挑战。
7.此外，作为这些选项的混合的多输出电源也是可能的。例如，多输出电源的输出中的一些输出可以具有专用的功率转换器，而其他输出可以由单一功率转换器供给。


技术实现要素：

8.随着负载的数量或性质改变，功率需求也改变。能够处理这种各种各样的功率需求的唯一功率转换器可能难以设计并且昂贵和/或实现效率低。在功率转换器具有为了彼此兼容以及与不同需求兼容而必须设计的多个级的情况下尤其如此。
9.本实用新型提供一种电源，其特征在于，包括：第一输出，其被配置为单独地耦合到第一负载以及从所述第一负载解耦，其中所述第一输出包括：第一功率输出端子和第二功率输出端子；以及通信端子；第二输出，其被配置为单独地耦合到第二负载并且从所述第二负载解耦，其中所述第二输出包括：第一功率输出端子和第二功率输出端子；以及通信端子；第一功率转换器，其包括耦合到高输出轨的高输出和耦合到低输出轨的低输出；第二功率转换器，其包括耦合到高输出轨的高输出和耦合到低输出轨的低输出；功率切换矩阵，其包括沿着所述高输出轨和所述低输出轨耦合或者耦合在所述高输出轨和所述低输出轨之间的开关的集合；以及功率传输控制器，其耦合到所述功率切换矩阵中的所述开关中的至少一些开关以及所述第一输出和所述第二输出的通信端子，其中所述功率传输控制器被配置为响应于从耦合到所述第一输出和所述第二输出的通信端子的一个或多于一个装置接收到的信号，控制所述功率传输控制器所耦合到的所述功率切换矩阵中的开关，其中所述功率传输控制器被配置为控制所述功率切换矩阵，使得：所述第一功率转换器的高输出耦合到所述第一输出的第一功率输出端子，所述第一功率转换器的低输出耦合到所述第二功率转换器的高输出，以及所述第二功率转换器的低输出耦合到所述第一输出的第二功率输出端子。
10.优选地，所述功率传输控制器被配置为控制所述功率切换矩阵，使得：所述第二功率转换器的高输出耦合到所述第二输出的第二功率输出端子，所述第二功率转换器的低输出耦合到所述第一功率转换器的高输出，以及所述第一功率转换器的低输出耦合到所述第二输出的第一功率输出端子。
11.优选地，所述第一输出是第一usb插座，所述第二输出是第二usb插座，以及所述通信端子是配置通道端子。
12.优选地，所述功率传输控制器被配置为控制所述功率切换矩阵，使得：所述第一功率转换器的高输出和所述第二功率转换器的高输出这两者都耦合到所述第一输出的第一功率输出端子，所述第一功率转换器的低输出和所述第二功率转换器的低输出这两者都耦合到所述第一输出的第二功率输出端子。
13.优选地，所述功率传输控制器被配置为控制所述功率切换矩阵，使得：所述第一功率转换器的高输出和所述第二功率转换器的高输出这两者都耦合到所述第二输出的第一功率输出端子，所述第一功率转换器的低输出和所述第二功率转换器的低输出这两者都耦合到所述第二输出的第二功率输出端子。
14.优选地，所述功率切换矩阵包括：第一开关，其沿着所述第一功率转换器的低输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第一开关将所述第一功率转换器的低输出与所述第一输出的第二功率输出端子断开连接；第二开关，其耦合在所述第一功率转换器的低输出轨和所述第二功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第二开关将所述第一功率转换器的低输出连接到所述第二功率转换器的高输出；以及电连接，其耦合所述第一输出的第二功率输出端子和所述第二输出的第二功率输出端子。
15.优选地，所述第一开关包括源极连接到所述第一输出的低输出端子的耗尽模式n沟道mosfet。
16.优选地，电源还包括跨所述mosfet的源极和漏极耦合的齐纳二极管。
17.优选地，所述第二开关包括漏极连接到所述第一功率转换器的低输出并且源极连接到所述第二功率转换器的高输出的耗尽模式n沟道mosfet。
18.优选地，电源还包括：耦合在所述耗尽模式n沟道mosfet的栅极和源极之间的电阻。
19.优选地，所述功率切换矩阵包括：第三开关，其沿着所述第二功率转换器的高输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第三开关将所述第二功率转换器的高输出与所述第二输出的第一功率输出端子断开连接。
20.优选地，所述功率切换矩阵包括：第四开关，其耦合在所述第一功率转换器的高输出轨和所述第二功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第四开关将所述第一功率转换器的高输出连接到所述第二功率转换器的高输出；以及第五开关，其沿着所述第一功率转换器的高输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第五开关将所述第一功率转换器的高输出与所述第一输出的第一功率输出端子断开连接。
21.优选地，所述功率切换矩阵包括：第六开关，其沿着所述第二功率转换器的低输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第六开关将所述第二功率转换器的低输出与所述第二输出的第一功率输出端子断开连接；第七开关，其耦合在所述第二功率转换器的低输出轨和所述第一功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第七开关将所述第二功率转换器的低输出连接到所述第一功率转换器的高输出；以及电连接，其耦合所述第二输出的第二功率输出端子和所述第一输出的第二功率输出端子。
22.优选地，所述第一功率转换器和所述第二功率转换器这两者都耦合到同一输入以接收相同的输入功率。
23.一种多输出电源，其特征在于，包括：第一功率转换器，其包括耦合到高输出轨的高输出和耦合到低输出轨的低输出；第二功率转换器，其包括耦合到高输出轨的高输出和耦合到低输出轨的低输出；第一开关，其沿着所述第一功率转换器的低输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第一开关将所述第一功率转换器的低输出与所述多输出电源的第一输出的低输出端子断开连接；第二开关，其耦合在所述第一功率转换器的低输出轨和所述第二功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第二开关将所述第一功率转换器的低输出连接到所述第二功率转换器的高输出；以及电连接，其耦合所述多输出电源的所述第一输出的低输出端子和第二输出的低输出端子。
24.优选地，电源还包括：第三开关，其沿着所述第二功率转换器的高输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第三开关将所述第二功率转换器的高输出与所述多输出电源的所述第二输出的高输出端子断开连接。
25.优选地，电源还包括：第一开关控制线，其耦合到所述第一开关的控制端子，其中所述第一开关控制线还耦合到所述第一功率转换器。
26.优选地，电源还包括功率传输控制器，其被配置为控制由所述多输出电源的所述第一输出和所述第二输出各自传输的功率。
27.优选地，电源还包括：第一开关控制线，其耦合到所述第一开关的控制端子；以及
第二开关控制线，其耦合到所述第二开关的控制端子，其中所述第一开关控制线和所述开关控制线这两者都耦合到所述功率传输控制器。
28.优选地，所述功率传输控制器还包括：第一开关通信线，其耦合到所述多输出电源的所述第一输出的通信端子；以及第二开关通信线，其耦合到所述多输出电源的所述第二输出的通信端子，其中，所述功率传输控制器被配置为基于通过所述第一开关通信线和所述第二开关通信线的通信来控制由所述第一输出和所述第二输出各自传输的功率。
29.优选地，所述多输出电源的所述第一输出是第一usb插座，所述多输出电源的所述第二输出是第二usb插座，所述第一开关通信线耦合到所述第一 usb插座的配置通道端子，以及所述第二开关通信线耦合到所述第二usb插座的配置通道端子。
30.优选地，电源还包括：第四开关，其耦合在所述第一功率转换器的高输出轨和所述第二功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第四开关将所述第一功率转换器的高输出连接到所述第二功率转换器的高输出；以及第五开关，其沿着所述第一功率转换器的高输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第五开关将所述第一功率转换器的高输出与所述多输出电源的所述第一输出的高输出端子断开连接。
31.优选地，电源还包括：第六开关，其沿着所述第二功率转换器的低输出轨耦合，其中，在断开状态下，所述第六开关将所述第二功率转换器的低输出与所述多输出电源的所述第二输出的低输出端子断开连接；第七开关，其耦合在所述第二功率转换器的低输出轨和所述第一功率转换器的高输出轨之间，其中，在接通状态下，所述第七开关将第二功率转换器的低输出连接到所述第一功率转换器的高输出；以及电连接，其耦合所述多输出电源的所述第一输出的低输出端子和所述第二输出的所述低输出端子。
32.优选地，所述第一功率转换器和所述第二功率转换器这两者都是反激式功率转换器。
33.优选地，所述第一开关包括具有源极的耗尽模式n沟道mosfet，所述源极连接到所述第一输出的低输出端子。
34.优选地，电源还包括：跨所述mosfet的源极和漏极耦合的齐纳二极管。
35.优选地，所述第二开关包括具有漏极和源极的耗尽模式n沟道mosfet，所述漏极连接到所述第一功率转换器的低输出，所述源极连接到所述第二功率转换器的高输出。
36.优选地，电源还包括：耦合在所述耗尽模式n沟道mosfet的栅极和所述源极之间的电阻。
37.优选地，所述第一功率转换器和所述第二功率转换器这两者都耦合到同一输入以接收相同的输入功率。
38.本实用新型的多输出电源包括多个功率转换器和功率切换矩阵，该功率切换矩阵能够切换功率转换器的输出以在电源的输出处实现各种各样的输出功率。
附图说明
39.图1是多输出电源的示意图。
40.图2至图5是功率切换矩阵中的不同开关的晶体管装置实现的示意图。
41.图6是多输出电源的示意图。
42.图7是多输出电源的示意图。
43.各个图中的相同附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
44.图1是多输出电源100的示意图。为了方便起见，多输出电源100被例示为仅具有两个usb插座输出。在其他实现中，多输出电源100包括附加输出和/或除usb插座以外的输出。
45.多输出电源100的例示实现包括输入105、一对输出插座110、115、一对功率转换器120、125、功率传输控制器130和功率切换矩阵135。尽管各功率转换器120、125主要与单个输出插座110、115相关联，但功率传输控制器130 被配置为控制功率切换矩阵135以定制各个插座110、115上的功率输出，从而满足负载的各种各样的功率需求。
46.更详细地，输入105被配置为接收高压输入。在一些实现中，高压输入是交流输入，例如线电压。在其他实现中，高压输入是高压直流输入，例如经整流的线电压。
47.各个功率转换器120、125耦合到输入105，并且被配置为将输入105上的功率转换成更低电压的直流电压v
o1 140、v
o2 142和直流i
o1 145、i
o2 147。特别地，功率转换器120跨高轨150和低轨155输出电压v
o1 140。功率转换器125 跨高轨160和低轨165输出电压v
o2 142。在usb插座的上下文中，高轨150、 160各自耦合到相应输出插座110、115的vbus端子。低轨155、165各自耦合到相应输出插座110、115的返回(rtn)端子。在例示实现中，低轨155、165 通过线(line)167连结在一起。线167将rtn端子耦合在一起以形成耦合到输出插座110、115的负载所用的共同回线。
48.功率转换器120、125可以使用各种不同的拓扑来实现。在符合usb功率传输要求的电源的上下文中，功率转换器120、125通常被实现为反激功率转换器。
49.功率传输控制器130被配置为控制切换矩阵135以通过插座110、115传输各种各样的功率。在符合usb要求的实现中，功率传输控制器130可以与耦合到插座110、115的电子装置协商通过插座110、115传输的功率。这些协商通过输出插座110、115中的配置通道端子cc1/cc2来进行。功率传输控制器 130被配置为控制切换矩阵内的开关中的至少一些开关以传输所协商的功率。为此，功率传输控制器130包括各自耦合到切换矩阵135中的相应开关的控制端子的开关控制线的集合132。如以下论述的，在一些实现中，切换矩阵135 中的开关可以由功率转换器120、125而不是功率传输控制器130来控制。
50.在任何情况下，切换矩阵135包括开关sp 170、开关as1 175、开关as2180、开关ls1 185和开关ls2 190。在例示实现中，开关sp 170是耦合在功率转换器120、125的高轨150、160的输出之间的双向开关。
51.开关as1 175沿着功率转换器120的低轨155耦合在功率转换器120的输出和插座110的返回端子rtn之间的、在线167与开关as2 180到低轨155的耦合之间的位置处。由于例示实现中的这种定位，开关as1 175不能中断线167 与输出插座110中的rtn端子之间的传导(conduction)。然而，开关as1 175能够中断功率转换器120的输出与输出插座110中的rtn端子之间的传导。
52.开关as2 180耦合在功率转换器120的低轨155和功率转换器125的高轨 160之间。在例示实现中，不存在可以将开关as2 180从功率转换器120、125 的低输出和高输出解耦的中间元件。
53.开关ls1 185沿着功率转换器120的高轨150耦合在功率转换器120的输出和插座
110的vbus端子之间的、在开关sp 170到高轨150的耦合与输出插座110的vbus端子之间的位置处。由于例示实现中的该定位，开关ls1 185 能够中断功率转换器120的输出与输出插座110的vbus端子之间的传导。
54.开关ls2 190沿着功率转换器125的高轨160耦合在功率转换器120的输出和插座115的vbus端子之间的、在开关sp 170和as2 180向高轨160的耦合与输出插座115的vbus端子之间的位置处。由于例示实现中的该定位，开关 ls2 190能够中断输出插座115的vbus端子与功率转换器125的各个输出和功率转换器120的各个轨150、155(在开关sp 170和as2 180中的各个开关正在导通时)之间的传导。开关ls2 190可以用n沟道mosfet或p沟道mosfet 来实现。
55.下表是描述可以如何协调功率切换矩阵135中的开关sp 170、as1 175、 as2 180、ls1 185、ls2 190的状态以满足不同的功率需求的表。本表包括表头下的第一行、第二行、第三行、第四行和第一列、第二列、第三列、第四列、第五列、第六列、第七列、插座110输出列、插座115输出列的集合。各个表中的v
oc
表示共同输出电压，i
oc
表示共同输出电流。
[0056][0057]
所述第一行描述在如第一列、第二列所示的装置耦合到两个插座110、 115的情景中的功率切换矩阵135中的开关的示例状态。在该情景中，如插座 110输出列所示，功率转换器120向耦合到插座110的装置独立地提供功率。如插座115输出列所示，功率转换器125向耦合到插座115的装置独立地提供功率。为此，如第四列、第六列所示，沿着轨150、155的开关as1 175、ls1185处于导通接通(on)状态。同样，如第七列所示，沿着轨160的开关ls2 190 处于导通接通状态。然而，如第三列、第五列所示，开关sp 170、as2 180 基本上处于非导通断开(off)状态。在各插座110、115处传输的功率的多样性受到相应功率转换器120、125的个体能力的限制。
[0058]
第二行描述在如第一列、第二列所示的装置耦合到插座115但不耦合到插座110的情景中的功率切换矩阵135中的开关的示例状态。在该情景中，功率转换器120、125以在功率转换器120、125这两者的能力内的电压一起向耦合到插座115的装置提供电流。在插座115输出列中，组合电流被指定为“i
o1
i
o2”，而电压被指定为共同输出电压“v
oc”。
[0059]
在这里，如第三、四列所示，开关sp 170和as1 175处于导通接通状态。这将功率转换器120、125的高输出和低输出这两者连结在一起。此外，如第七列所示，开关ls2 190处于导通接通状态，并且两个功率转换器120、125 的高压输出耦合到插座115的vbus端子。然
190可以通过将其栅极耦合到足够低于rtn端子的电压以耗尽mosfet而切换到断开状态。
[0068]
图2是使用晶体管装置的开关sp 170的一个实现的示意图。如前面论述的，开关sp 170是耦合在功率转换器120、125的高轨150、160之间的双向开关。开关sp 170的例示实现包括一对背对背耗尽模式n沟道mosfet 305、310，即，n沟道mosfet 305、310在其源极处连接，并且其漏极各自连接到轨150、 160。当mosfet 305、310这两者都处于断开状态时，不论轨150、160之间的电压差如何，都防止了轨150、160之间的电流流动。通过将控制线315连接到例如耦合有装置的任何插座110、115的rtn端子，可以将开关sp 170切换到断开状态。另外，尽管例示实现被示出为包括两个控制线315，但单个控制线也可以耦合到两个mosfet 305、310的控制端子。
[0069]
图3是使用晶体管装置的开关ls1 185的一个实现的示意图。如前面论述的，开关ls1 185沿着高轨150耦合在输出插座110的vbus端子之前。开关ls1185的例示实现包括漏极连接到vbus端子的耗尽模式p沟道mosfet 405。当mosfet 405处于断开状态时，防止了从轨150向vbus端子的电流流动。通过将控制线410连接到与高轨150上的电压相比足够低的电压以耗尽 mosfet 405的沟道，可以将开关ls1 185切换到断开状态。齐纳二极管415 可以防止高轨150与mosfet 405的栅极之间的电压差超过mosfet 405的最大v
gs
额定值。应当理解，尽管mosfet 405被示出为p沟道mosfet，但也可以使用n沟道mosfet。
[0070]
图4是使用晶体管装置的开关as1 175的一个实现的示意图。如前面论述的，开关as1 175沿着功率转换器120的低轨155耦合在耦合了插座110、115 的rtn端子的线167与开关as2 180向低轨155的耦合之间的位置处。开关as1175的例示实现包括源极连接到连结在一起的rtn端子的耗尽模式n沟道 mosfet 505。当mosfet 505处于断开状态时，防止了从轨155向连结在一起的rtn端子的电流流动。通过将控制线510连接到与低轨155上的电压相比足够低的电压以耗尽mosfet 505的沟道，可以将开关as1 175切换到断开状态。开关as1 175的例示实现还包括跨mosfet 505的源极和漏极耦合的肖特基二极管515。肖特基二极管515用作钳位，以例如在mosfet 505的接通和断开(turn on and off)转变期间限制mosfet 505的体二极管两端的电压摆动。
[0071]
图5是使用晶体管装置的开关as2 180的一个实现的示意图。如前面论述的，开关as2 180耦合在功率转换器120的低轨155和功率转换器125的高轨 160之间。开关as2 180的例示实现包括漏极连接到功率转换器120的低轨155 且源极连接到功率转换器125的高轨160的耗尽模式n沟道mosfet 605。当 mosfet 605处于断开状态时，防止了轨155、160之间的电流流动。通过将控制线610连接到与低轨155上的电压相比足够低的电压以耗尽mosfet 605 的沟道，可以将开关as2 180切换到断开状态。电阻器615耦合在mosfet 605 的栅极和源极之间，并且可以用作放电电阻器。此外，电容器620和电阻器 625耦合到mosfet 605的栅极。在该位置中，电容器620和电阻器625可以减少浪涌电流并为mosfet 605提供软启动。
[0072]
实现使用晶体管装置的开关sp 170、as1 175、as2 180、ls1 185、ls2190的其他方法是可能的。例如，开关ls1 185可以被实现为源极耦合到插座 115的vbus端子但栅极控制信号由功率转换器120提供的耗尽模式n沟道 mosfet。因此，功率转换器120可以相对于高轨150上的电压来限定栅极控制信号以耗尽沟道。
[0073]
图6是多输出电源700的示意图，其例示功率转换器120、125和功率传输控制器130
以及功率切换矩阵135的一部分的示例实现。为了简洁起见，图6 省略了功率转换器125中的与功率转换器120的部分基本上相同的许多部分。然而，应当理解，功率转换器125还可以包括模仿功率转换器120的组件的组件。
[0074]
功率转换器120的例示实现是采用反激式拓扑，并且包括初级控制器705 和次级控制器710。功率传输控制器130与次级控制器710协商以调整/调节功率转换器120的输出量u
o1 712。输出量u
o1 712可以是输出电压v
o1 714、输出电流i
1 716或输出功率。输出量u
o1 712被提供到插座110的总线端子vbus718。
[0075]
电源700还包括emi滤波和整流721，该emi滤波和整流721可以被耦合以接收ac输入电压vac并提供经滤波和整流的dc输入电压vin。该输入电压 vin耦合到功率转换器120的能量传递元件t1 720。例示的能量传递元件t1720是包括初级绕组和次级绕组这两个绕组的耦合电感器。在其他电源和/或拓扑中，可以使用例如变压器、电感器或具有附加绕组的耦合电感器来传递能量。功率转换器120的初级功率开关pp 725耦合在能量传递元件t1 720的初级绕组与输入回线730之间。可以接通和断开初级功率开关pp 725以控制能量从功率转换器120的输入到输出的传递。
[0076]
能量传递元件t1 720的次级绕组耦合到功率转换器120的输出整流器d1735。在例示实现中，输出整流器d1 735是包括由次级控制器710切换的晶体管的同步整流器。在其他实现中，输出整流器d1 735可以是二极管。此外，输出整流器d1 735的例示实现是低侧耦合的。在其他实现中，输出整流器d1735可以是高侧耦合的。
[0077]
功率转换器120还包括耦合到输出整流器d1 735和输出回线745的输出电容器co1 740。输出电容器co1 740被配置为使功率转换器120的输出量 uo1 712平滑化。
[0078]
如上所述，功率转换器120包括次级控制器710和初级控制器705。初级控制器705控制初级功率开关pp 725的切换，并且次级控制器710控制输出整流器d1 735的切换并调节输出量uo1 712。在例示实现中，功率转换器120 的输入与功率转换器120的输出电流隔离，即，输入回线730与输出回线745 电流隔离。不存在跨能量传递元件t1 720的隔离势垒的直流(dc)路径。然而，非隔离式转换器拓扑也是可能的。
[0079]
在例示实现中，功率转换器120的次级控制器710被配置为接收表示输出电压v
o1 714的电压感测信号750和表示输出电流i
1 716的电流感测信号752。次级控制器247被配置为生成次级驱动信号sr 754以控制同步整流器d1 735 的切换。次级驱动信号sr 754可以是具有不同长度的逻辑高和逻辑低部分的矩形脉冲波形。逻辑高部分可以对应于接通同步整流器d1 735，而逻辑低部分可以对应于断开同步整流器d1 735。
[0080]
次级控制器710还被配置为响应于输出量u
o1 712与设定点的偏差而生成请求信号req 756。这些偏差可以通过使用电压感测信号750、电流感测信号 752或两者的组合来检测。换句话说，次级控制器710被耦合，以响应于所感测到的输出电压v
o1 714、所感测到的输出电流i
1 716或由此提供的输出功率而生成请求信号req 756。请求信号req 756可以包括表示初级控制器705将接通初级功率开关pp 725的请求事件。请求信号req 756可以是产生脉冲到逻辑高值并返回到逻辑低值的矩形脉冲波形。逻辑高脉冲也可以被称为请求事件。
[0081]
初级控制器705被耦合以通过通信链路接收请求信号req 756。在例示实现中，通信链路以虚线示出，以表示初级控制器705和次级控制器710之间的电流隔离。该电流隔离可以例如使用电感性耦合(诸如变压器或耦合电感器)、光耦合器或电容性耦合来提供。初
级控制器响应于请求信号req 756而生成初级驱动信号dr 758以控制初级功率开关pp 725的接通和断开。特别地，初级控制器705响应于请求信号req 756中的请求事件而接通初级功率开关pp725。
[0082]
在一些实现中，初级功率开关pp 725与初级控制器705和次级控制器710 集成在单个集成电路封装中。初级控制器705和次级控制器710通常被形成为该封装内的单独集成电路(即，在单独的裸晶(die)上)。在一些情况下，初级功率开关pp 725也可以集成到与初级控制器705相同的裸晶中。然而，在其他实现中，初级控制器705、次级控制器710和/或初级功率开关pp 725不包括在单个封装中。在一些实现中，提供初级控制器705和次级控制器710之间的电流隔离的通信链路是从支撑初级控制器705和次级控制器710的(一个或多于一个)集成电路的引线框架形成的。
[0083]
晶体管耦合在功率转换器120的输出与插座110的总线端子vbus 718之间，并且用作开关ls1 185。如图所示，在该实现中，开关ls1 185由次级控制器710而不是功率传输控制器130驱动。开关ls1 185通过控制线727耦合到次级控制器710。可以在输出电容器co1 740与用作开关ls1 185的晶体管之间指定节点765。如以上论述的，双向开关sp 170耦合到节点765，并且与矩阵135中的其他开关一起由pd控制器130控制，以满足负载的各种各样的功率需求。
[0084]
功率传输控制器130的例示实现耦合到插座110的配置通道端子cc1 770 和cc2 772以及插座115的相应配置通道端子cc1、cc2。功率传输控制器130 将一个或多于一个通信信号输出到次级控制器710。在例示实现中，这些通信信号包括根据i2c两线接口协议的串行数据信号sda 775和时钟信号scl780。然而，也可以使用其他通信协议。
[0085]
次级控制器710的例示实现包括被配置为存储与功率转换器120有关的信息的数字寄存器。该信息的示例包括输出电压v
o1 714、输出电流i
1 716和输出功率的当前值。次级控制器710还可以存储诸如输出电压v
o1 714、输出电流i
1 716和输出功率的期望调节值等的信息。由功率传输控制器130发出的命令可以包括读取命令和写入命令。示例读取命令包括利用功率传输控制器 130的状况查询，例如，在这些状况查询中，功率传输控制器130请求输出电压v
o1 714、输出电流i
1 716或输出功率的当前值。示例写入命令包括调节或调整命令，通过该调节或调整命令，功率传输控制器130调整输出电压v
o1 714、输出电流i
1 716或输出功率的期望调节值。写入命令的其他示例包括用于开关ls1 185的启用或禁用命令。
[0086]
图7是多输出电源800的示意图。为了方便起见，多输出电源800被示出为仅具有两个usb插座输出。在其他实现中，多输出电源800包括附加输出和/或除usb插座以外的输出。多输出电源800与图1所示的多输出电源100共享许多特征。这些特征被类似地命名和编号。
[0087]
多输出电源800包括切换矩阵835，该切换矩阵835除包括开关sp 170、 as1 175、as2 180、ls1 185、ls2 190之外，还包括开关bs1 894和开关bs2 896。此外，功率传输控制器130的例示实现被配置为输出控制信号d_bs1、 d_bs2以分别控制开关bs1 894、bs2 896的接通和断开。
[0088]
开关bs1 894沿着功率转换器125的低轨165耦合在功率转换器125的输出和插座115的返回端子rtn之间的、在线167与开关bs2 896向低轨165的耦合之间的位置处。由于该定位，开关bs1 894不能中断线167与输出插座115 中的返回端子rtn之间的传导。然而，开关bs1 894能够中断功率转换器125 的输出与输出插座115中的返回端子rtn之间的传导。
[0089]
开关bs2 896耦合在功率转换器120的高轨150与功率转换器125的低轨 165之间。在例示实现中，不存在可以将开关bs2 896从功率转换器120、125 的高输出和低输出解耦的中间元件。
[0090]
在一些实现中，开关bs2 896使用晶体管装置来实现。例如，开关bs2 896 可以以类似于如图5所示的开关as2 180的方式实现。在一些实现中，开关bs1894使用晶体管装置来实现。例如，开关bs1 894可以以类似于如图4所示的开关as1 175的方式实现。
[0091]
下表是描述可以如何协调功率切换矩阵135中的开关sp 170、as1 175、 as2 180、ls1 185、ls2 190、bs1 894、bs2 896的状态以满足不同的功率需求的表。下表包括表头下的第一行、第二行、第三行、第四行、第五行和第一列、第二列、第三列、第四列、第五列、第六列、第七列、第八列、第九列、插座110输出列、插座115输出列的集合。与前一个表相比，下表还包括第五行和第八、九列。
[0092][0093]
第八、九列表示在由第一行至第五行表示的情景期间附加开关bs1 894 和bs2 896的传导的状态。对于在第一行至第四行中表示的情景，开关sp 170、 as1 175、as2 180、ls1 185、ls2 190的状态与第一个表中的相同。此外，对于第一行至第四行，如第八列所示，开关bs1 894处于导通接通状态。如第九列所示，开关bs2 896处于非导通断开状态。
[0094]
第五行表示如第一、二列所示、装置耦合到插座115但不耦合到插座110 的情景。在该情景中，功率转换器120、125一起向耦合到插座115的装置提供电流，该电流在两个功率转换器120、125的能力内、但由作为两个功率转换器120、125的电压能力的总和的电压决定。在插座115输出列中，组合输出电压被指定为“v
o1
v
o2”，而电流被指定为共同输出电流“i
oc”。
[0095]
在这里，如第九列所示，开关bs2 896处于导通接通状态。这将功率转换器120的高轨150耦合到功率转换器125的低轨165。如第八列所示，开关bs1894处于非导通断开状态，这将功率转换器125的输出与插座115的返回端子 rtn解耦。如第四列所示，开关as1处于导通接通状态，并且插座110的返回端子rtn耦合到功率转换器120的输出。此外，插座115的返回端子rtn通过线167耦合到功率转换器120的低轨155。如第七列所示，开关ls2处于导通接通状态，并且插座115中的vbus端子耦合到功率转换器125的高轨160。此外，如第三、五、六
列所示，开关sp 170、as2 180、ls1 185处于非导通断开状态。插座110中的vbus端子可以浮置。
[0096]
尽管在插座115处传输的功率的多样性受限于功率转换器120、125其中之一的最大电流输出能力，但以该电流传输的电压量可以增加到功率转换器 120、125的各个电流电压输出能力的总和。再一次，在功率转换器120、125 是相同装置的示例情况中，第五行中的情景允许在插座115处传输高达第一行的情景中可在插座115处传输的电压量的两倍的电压量。
[0097]
已经描述了许多实现。然而，应当理解，可以进行各种修改。因此，其他实施例在所附权利要求书的范围内。