專利名稱：保護(hù)開路和/或短路狀況下的電源變換系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明提供了用于保護(hù)電源變換系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明已應(yīng)用來保護(hù)利用脈寬調(diào)制的電源變換系統(tǒng)。但是將認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)被廣泛用在電源變換系統(tǒng)中。諸如過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、限流或過流保護(hù)(OCP)和過功率保護(hù)(OPP)之類的各種保護(hù)機(jī)制常被構(gòu)建在與PWM控制器相關(guān)聯(lián)的電路中，以保護(hù)使用了 PWM控制器的電源變換系統(tǒng)免受潛在損壞。這些保護(hù)機(jī)制通常在與PWM控制器相關(guān)聯(lián)的電路在正常狀況下操作時工作。但是，當(dāng)與PWM控制器相關(guān)聯(lián)的電路處于某些狀況下時，這些保護(hù)機(jī)制常常不能有效地起到作用。

圖1是示出包括脈寬調(diào)制(PWM)控制器的傳統(tǒng)電源變換系統(tǒng)的簡化示圖。該電源變換系統(tǒng)100包括PWM控制器102、電源開關(guān)124、電流感測電阻器126、隔離反饋組件128、初級繞組130、次級繞組132、電容器134和整流二極管136。PWM控制器102包括PWM組件104、邏輯控制組件106、柵極驅(qū)動器108、比較器110和前沿消隱(LEB)組件112。此外，PWM控制器102包括五個端子114、116、118、120和122。例如，電源開關(guān)124是晶體管。在操作中，初級電流138流經(jīng)初級繞組130、電源開關(guān)124和電流感測組件126 (例如，Rs)。作為響應(yīng)，電阻器信號140(例如，Ves)被輸出給端子118(例如，端子CS)。LEB組件112接收信號140，并且向比較器110的非反相輸入端子輸出電流感測信號142。例如，電流感測信號142是經(jīng)LEB組件112處理的電阻器信號140。在另一示例中，LEB組件112可被去除，并且電流感測信號142與電阻器信號140相同。比較器110在反相輸入端子處接收閾值信號144(例如，VtM。)，并且基于閾值信號144和電流感測信號142生成比較信號146。PWM組件104接收電流感測信號142和來自隔離反饋組件128的反饋信號150，并且作為響應(yīng)生成調(diào)制信號152。邏輯控制組件106接收比較信號146和調(diào)制信號152，并且作為響應(yīng)向柵極驅(qū)動器108輸出信號148用于通過端子116 (Gate)驅(qū)動電源開關(guān)124。過流保護(hù)通常被需要來限制初級電流138，以保護(hù)電源變換系統(tǒng)100不遭受各種損壞狀況，例如，過大功率、熱耗散、變壓器飽和、以及過大的電流和電壓應(yīng)力。在正常操作中，初級電流138的大小低于預(yù)定電流限值(例如，Iumit)。該預(yù)定電流限值可根據(jù)下式來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)電源變換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 第一比較器，被配置為接收感測信號和第一閾值信號，并且至少基于與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述感測信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)聯(lián)，所述電源變換器與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)并且還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)；以及 關(guān)斷時間組件，被配置為接收所述第一比較信號并且至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成關(guān)斷時間信號； 其中，所述關(guān)斷時間組件還被配置為:如果所述第一比較信號指示所述感測信號的大小大于所述第一閾值信號，則生成所述關(guān)斷時間信號以使所述開關(guān)關(guān)斷至少長達(dá)預(yù)定時間段，所述預(yù)定時間段至少延伸超過與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的下一開關(guān)周期的開始。
2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，并且還包括: 第二比較器，被配置為接收所述感測信號和第二閾值信號，并且至少基于與所述感測信號和所述第二閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號； 其中，所述第二比較器還被配置為:如果所述感測信號的大小大于所述第二閾值信號，則生成所述第二比較信號以在與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)關(guān)斷所述開關(guān)，所述當(dāng)前開關(guān)周期位于緊鄰所述下一開關(guān)周期之前。
3.按權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二閾值信號的大小小于所述第一閾值信號。
4.按權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第二比較器還被配置為:如果所述感測信號的大小小于所述第二閾 值信號，則不生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述第二比較信號。
5.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述關(guān)斷時間組件還被配置為:如果所述第一比較信號指示所述感測信號的大小小于所述第一閾值信號，則允許所述開關(guān)在與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的所述下一開關(guān)周期的開始處被接通。
6.一種用于保護(hù)電源變換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 第一比較器，被配置為接收第一輸入信號和第二輸入信號，并且至少基于與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述第一輸入信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)聯(lián)，所述電源變換器還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)；以及 檢測組件，被配置為接收所述第一比較信號并且至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成關(guān)斷時間信號； 其中，所述檢測組件被配置為: 如果所述第一比較信號指示所述第一輸入信號的大小小于所述第二輸入信號達(dá)第一預(yù)定時間段，則生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述關(guān)斷時間信號； 如果所述第一比較信號未指示所述第一輸入信號的大小小于所述第二輸入信號達(dá)所述第一預(yù)定時間段，則不生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述關(guān)斷時間信號。
7.按權(quán)利要求6所述的系統(tǒng),其中,所述第一輸入信號與感測信號和偏移電壓之和成比例。
8.按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述偏移電壓的大小大于零，并且其大小小于靜電放電二極管的正向壓降。
9.按權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括:第二比較器，被配置為接收所述感測信號和閾值信號，并且至少基于與所述感測信號和所述閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號； 其中，所述第二比較器還被配置為:如果所述感測信號的大小大于所述閾值信號，則生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述第二比較信號。
10.按權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中: 所述第一比較器和所述檢測組件位于芯片上； 所述芯片包括接地端子；以及 所述第二輸入信號的大小等于所述接地端子的電壓。
11.按權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測組件還被配置為:如果所述第一比較信號指示所述第一輸入信號的大小大于所述第二輸入信號，則不生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述關(guān)斷時間信號。
12.按權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測組件還被配置為:如果所述第一比較信號指示所述第一輸入信號的大小小于所述第二輸入信號達(dá)第一預(yù)定時間段，則生成所述關(guān)斷時間信號以使所述開關(guān)被關(guān)斷至少長達(dá)第二預(yù)定時間段。
13.按權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述第二預(yù)定時間段在與所述電源變換器的所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的當(dāng)如開關(guān)周期中結(jié)束。
14.按權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述第二預(yù)定時間段至少延伸超過與所述電源變換器的所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的下一開關(guān)周期的開始。
15.按權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述第二預(yù)定時間段至少大于與超過與所述電源變換器的所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的開關(guān)周期。
16.一種用于保護(hù)電源變換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 第一比較器，被配置為接收感測信號和第一閾值信號，并且至少基于與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述感測信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)聯(lián)，所述電源變換器與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)并且還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)；以及 定時組件，被配置為接收輸入信號并且生成定時信號；以及 關(guān)斷時間組件，被配置為接收所述定時信號，以響應(yīng)于該定時信號在檢測時間處檢測所述第一比較信號，并且如果所述檢測時間與所述開關(guān)被接通時的時間相對應(yīng)，則至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成關(guān)斷時間信號； 其中，所述關(guān)斷時間組件還被配置為:如果所述檢測時間與所述開關(guān)被接通時的時間相對應(yīng)并且檢測到的第一比較信號指示所述感測信號的大小小于所述第一閾值信號，則生成所述關(guān)斷時間信號以使所述開關(guān)被關(guān)斷至少長達(dá)預(yù)定時間段，所述預(yù)定時間段至少延伸超過與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的下一開關(guān)周期的開始。
17.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述關(guān)斷時間組件還被配置為:如果檢測到的第一比較信號指示在所述檢測時間處所述感測信號的大小大于所述第一閾值信號，則允許所述開關(guān)在與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的所述下一開關(guān)周期的開始處被接通。
18.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，并且還包括: 第二比較器，被配置為接收所述感測信號和第二閾值信號，并且至少基于與所述感測信號和所述第二閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號；其中，所述第二比較器還被配置為:如果所述感測信號的大小大于所述第二閾值信號，則生成所述第二比較信號以在與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的當(dāng)前開關(guān)周期內(nèi)關(guān)斷所述開關(guān)，所述當(dāng)前開關(guān)周期位于緊鄰所述下一開關(guān)周期之前。
19.按權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述第二比較信號還被配置為:如果所述感測信號的大小小于所述第二閾值信號，則不生成用于關(guān)斷所述開關(guān)的所述第二比較信號。
20.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測時間是在當(dāng)前開關(guān)周期中所述開關(guān)被接通之后，所述當(dāng)前開關(guān)周期位于緊鄰所述下一開關(guān)周期之前。
21.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測時間對應(yīng)于所述定時信號的下降沿。
22.按權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述下降沿緊隨著上升沿且兩者相距延遲時段，所述上升沿對應(yīng)于所述開關(guān)被接通的時刻。
23.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述關(guān)斷時間組件還被配置為:如果所述檢測時間對應(yīng)于所述開關(guān)被關(guān)斷時的時間，則不生成所述關(guān)斷時間信號。
24.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入信號是與所述開關(guān)被接通時的時間所對應(yīng)的上升沿相關(guān)聯(lián)的時鐘信號。
25.按權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定時間段至少大于與超過與所述電源變換器的所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的開關(guān)周期。
26.一種用于保護(hù)電源變換器的方法，該方法包括: 接收感測信號和第一閾值信號； 處理與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述感測信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)聯(lián)，所述電源變換器與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)并且還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)； 處理與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息；以及 至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出關(guān)斷時間信號； 其中，用于輸出關(guān)斷時間信號的處理包括:如果所述第一比較信號指示所述感測信號的大小大于所述第一閾值信號，則輸出所述關(guān)斷時間信號以使所述開關(guān)關(guān)斷至少長達(dá)預(yù)定時間段，所述預(yù)定時間段至少延伸超過與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的下一開關(guān)周期的開始。
27.一種用于保護(hù)電源變換器的方法，該方法包括: 接收第一輸入信號和第二輸入信號； 處理與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述第一輸入信號和所述第二輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述第一輸入信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)聯(lián)，所述電源變換器還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)； 處理與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息；以及 如果所述第一比較信號指示所述第一輸入信號的大小小于所述第二輸入信號達(dá)第一預(yù)定時間段，則至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，輸出用于關(guān)斷所述開關(guān)的關(guān)斷時間信號； 如果所述第一比較信號未指示所述第一輸入信號的大小小于所述第二輸入信號達(dá)所述第一預(yù)定時間段，則不輸出所述關(guān)斷時間信號。
28.一種用于保護(hù)電源變換器的方法，該方法包括: 接收感測信號和第一閾值信號； 處理與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述感測信號和所述第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，所述感測信號至少與流經(jīng)所述電源變換器的初級繞組的初級電流相關(guān)，所述電源變換器與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)并且還包括被配置來影響所述初級電流的開關(guān)； 接收輸入信號； 處理與所述輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成定時信號； 接收所述定時信號； 響應(yīng)于該定時信號在檢測時間處檢測所述第一比較信號； 處理與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息；以及 如果所述檢測時間與所述開關(guān)被接通時的時間相對應(yīng)，則至少基于與所述第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出關(guān)斷時間信號； 其中，用于輸出關(guān)斷時間信號的處理包括:如果所述檢測時間與所述開關(guān)被接通時的時間相對應(yīng)并且檢測到的第一比較信號指示所述感測信號的大小小于所述第一閾值信號，則輸出所述關(guān)斷時間信號以使所述開關(guān)被關(guān)斷至少長達(dá)預(yù)定時間段，所述預(yù)定時間段至少延伸超過與所述開關(guān)頻率相對應(yīng)的下一開關(guān)周期的開始。
全文摘要
本發(fā)明提供了保護(hù)開路和/或短路狀況下的電源變換系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括第一比較器和關(guān)斷時間組件。該第一比較器被配置為接收感測信號和第一閾值信號，并且至少基于與感測信號和第一閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，電源變換器與開關(guān)頻率相關(guān)聯(lián)并且還包括被配置來影響初級電流的開關(guān)。該關(guān)斷時間組件被配置為接收第一比較信號并且至少基于與第一比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成關(guān)斷時間信號。關(guān)斷時間組件還被配置為如果第一比較信號指示感測信號的大小大于第一閾值信號，則生成關(guān)斷時間信號以使開關(guān)關(guān)斷至少長達(dá)預(yù)定時間段。
文檔編號H02M3/335GK103094884SQ20111036231
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者方烈義 申請人:昂寶電子(上海)有限公司