電流的限制的制作方法
【專利摘要】在一實(shí)施例中，一種電源供應(yīng)器的控制器是包含一切換式調(diào)節(jié)器以及一電流限制器。該切換式調(diào)節(jié)器被配置以產(chǎn)生一輸入電流，使得一輸出電壓被產(chǎn)生以響應(yīng)于該輸入電流以及一輸入電壓，并且該電流限制器被配置以響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的一比例的量來(lái)限制該輸入電流。例如，此種電源供應(yīng)器的控制器的一實(shí)施例能夠通過(guò)響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)該輸出電壓至該輸入電壓的比例(例如，升壓比例)的量來(lái)限制該輸入電流，以限制來(lái)自一電源供應(yīng)器的輸出或負(fù)載電流至一設(shè)定的位準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】電流的限制
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)要求2012年11月2日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案號(hào)61/721，790的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)案以其整體被納入在此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電流的限制。
【背景技術(shù)】
[0003]電源供應(yīng)器，例如降壓轉(zhuǎn)換器及升壓轉(zhuǎn)換器，是用于許多產(chǎn)品，例如計(jì)算機(jī)以及電話。為了避免電源供應(yīng)器損害本身、或是該電源供應(yīng)器中進(jìn)行供電的構(gòu)件，該電源供應(yīng)器可包含過(guò)電流保護(hù)(over-current-protection, 0CP)電路系統(tǒng),其是避免一或多個(gè)電流(例如，負(fù)載(供應(yīng)輸出)電流和供應(yīng)開(kāi)關(guān)電流)超過(guò)個(gè)別的安全位準(zhǔn)。
[0004]在一過(guò)電流狀況期間，雖然電源供應(yīng)器的過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)能夠限制此種電流為可定義的，或是可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)，但是該過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)不能限制一或更多其他的此種電流為可定義的，或是可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，雖然用于一升壓轉(zhuǎn)換器的過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)能夠在一過(guò)電流狀況期間將該轉(zhuǎn)換器切換電流限制成一可定義的位準(zhǔn)，但是該過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)不能在一過(guò)電流狀況期間將該轉(zhuǎn)換器輸出(負(fù)載)電流限制成一可定義的，或是可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)。盡管有該過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)的動(dòng)作，該過(guò)電流保護(hù)電路系統(tǒng)不能在一過(guò)電流狀況期間將該轉(zhuǎn)換器輸出(負(fù)載)電流限制成可定義的或是可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)的事實(shí)可能允許在過(guò)電流狀況期間的損害發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一實(shí)施例中，一種電源供應(yīng)器的控制器是包含一切換式調(diào)節(jié)器以及一電流限制器。該切換式調(diào)節(jié)器被配置以產(chǎn)生一輸入電流以使得一輸出電壓響應(yīng)于該輸入電流以及一輸入電壓而被產(chǎn)生，并且該電流限制器被配置以響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的一比例的量來(lái)限制該輸入電流。
[0006]其中，該切換式調(diào)節(jié)器被配置以產(chǎn)生用于控制電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，該電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)是被配置以傳導(dǎo)該輸入電流。
[0007]其中，所述的電源供應(yīng)器的控制器還包括該電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)。
[0008]其中，該量是包含該控制信號(hào)。
[0009]該量是包含該控制信號(hào)的工作周期。
[0010]該量是包含I減去該控制信號(hào)的工作周期。
[0011]該量是包含一差值除以該控制信號(hào)的工作周期，該差值是等于I減去該工作周期。
[0012]該量是等于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
[0013]該量是包含信號(hào)，該信號(hào)是具有相關(guān)于該控制信號(hào)的工作周期的位準(zhǔn)。
[0014]一種電源供應(yīng)器包括:[0015]輸入節(jié)點(diǎn)，其被配置以接收輸入電壓；
[0016]輸出節(jié)點(diǎn)，其被配置以載有調(diào)節(jié)后的輸出電壓；
[0017]開(kāi)關(guān)，其被配置以響應(yīng)于控制信號(hào)來(lái)傳導(dǎo)來(lái)自該輸入節(jié)點(diǎn)的輸入電流；以及
[0018]其中，電源供應(yīng)器的控制器，其是包含
[0019]開(kāi)關(guān)控制器，其被配置以產(chǎn)生該控制信號(hào)，以及
[0020]電流限制器，其被配置以響應(yīng)于一個(gè)量來(lái)限制該輸入電流，該量相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
[0021]所述的電源供應(yīng)器，其中該開(kāi)關(guān)系包含晶體管，該晶體管是具有被配置以接收該控制信號(hào)的控制節(jié)點(diǎn)。
[0022]所述的電源供應(yīng)器，還包括:
[0023]電感器，其是耦接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該開(kāi)關(guān)之間，并且被配置以在該開(kāi)關(guān)的周期的第一部分期間傳導(dǎo)該輸入電流，以及在該周期的第二部分期間傳導(dǎo)放電電流；以及
[0024]單向電流的裝置，其是耦接在該電感器與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，并且被配置以在該周期的該第二部分期間傳導(dǎo)該放電電流。
[0025]所述的電源供應(yīng)器，還包括:
[0026]參考節(jié)點(diǎn)；
[0027]電感器，其是耦接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該開(kāi)關(guān)之間，并且被配置以在該開(kāi)關(guān)的周期的第一部分期間傳導(dǎo)該輸入電流，以及在該周期的第二部分期間傳導(dǎo)放電電流；
[0028]單向電流的裝置，其是耦接在該電感器與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，并且被配置以在該周期的該第二部分期間傳導(dǎo)該放電電流；以及
[0029]電容器，其是耦接在該輸出節(jié)點(diǎn)與該參考節(jié)點(diǎn)之間。
[0030]一種系統(tǒng),包括:
[0031]電源供應(yīng)器，其是包含
[0032]輸入節(jié)點(diǎn)，其被配置以接收輸入電壓，
[0033]輸出節(jié)點(diǎn)，其被配置以載有輸出電壓，
[0034]開(kāi)關(guān)，其被配置以響應(yīng)于控制信號(hào)來(lái)傳導(dǎo)來(lái)自該輸入節(jié)點(diǎn)的輸入電流，以及
[0035]電源供應(yīng)器的控制器，其是包含
[0036]開(kāi)關(guān)控制器，其被配置以產(chǎn)生該控制信號(hào)，以及
[0037]電流限制器，其被配置以響應(yīng)于一個(gè)量來(lái)限制該輸入電流，該量相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的比例；以及
[0038]負(fù)載，其是耦接至該電源供應(yīng)器的該輸出節(jié)點(diǎn)。
[0039]其中，所述的系統(tǒng)，該電源供應(yīng)器是包含升壓轉(zhuǎn)換器。
[0040]該負(fù)載是包含集成電路。
[0041]該負(fù)載以及該電源供應(yīng)器的一部分被設(shè)置在同一個(gè)集成電路的晶粒上。
[0042]該負(fù)載以及該電源供應(yīng)器的一部分被設(shè)置在個(gè)別的集成電路的晶粒上。
[0043]該負(fù)載被配置以傳導(dǎo)負(fù)載電流；以及
[0044]該電流限制器被配置以響應(yīng)于該量來(lái)限制該負(fù)載電流。
[0045]一種方法，包括:
[0046]響應(yīng)于輸入電壓以及輸入電流以產(chǎn)生輸出電壓；以及[0047]響應(yīng)于一個(gè)量以限制該輸入電流，該量相關(guān)于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
[0048]其中，產(chǎn)生該輸出電壓是包含周期性地使得該輸入電流根據(jù)工作周期來(lái)流動(dòng)；以及
[0049]該量相關(guān)于該工作周期。
[0050]產(chǎn)生該輸出電壓是包含使得該輸出電壓具有的大小是大于該輸入電壓的大小。
[0051]所述的方法，還包括響應(yīng)于該量來(lái)限制輸出電流。
[0052]一種方法，包括:
[0053]響應(yīng)于輸入電壓以產(chǎn)生輸出電壓以及輸出電流；以及
[0054]響應(yīng)于一個(gè)量以限制該輸出電流，該量相關(guān)于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
[0055]例如，此種電源供應(yīng)器的控制器的一實(shí)施例可以是能夠響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)該輸出電壓至該輸入電壓的比例的量以限制來(lái)自一電源供應(yīng)器的輸出或負(fù)載電流至一界定的位準(zhǔn)。在該電源供應(yīng)器是一種產(chǎn)生一具有大小是大于該輸入電壓的大小的輸出電壓的升壓轉(zhuǎn)換器的情形中，則此比例是該電源供應(yīng)器的升壓比例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0056]圖1是根據(jù)一實(shí)施例的包含一種電源供應(yīng)器的控制器的電源供應(yīng)器的圖。
[0057]圖2是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中的輸入電流的時(shí)序圖。
[0058]圖3是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中的切換電流的時(shí)序圖。
[0059]圖4是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中的輸入及切換電流兩者的時(shí)序圖。
[0060]圖5是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一限制電流的模式中的切換電流的時(shí)序圖。
[0061]圖6A是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電壓的時(shí)序圖。
[0062]圖6B是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電流的時(shí)序圖。
[0063]圖7A是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電壓的另一時(shí)序圖。
[0064]圖7B是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電流的另一時(shí)序圖。
[0065]圖8是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器的升壓比例相對(duì)于圖1的電源供應(yīng)器的工作周期的曲線。
[0066]圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的包含一種電源供應(yīng)器的控制器的電源供應(yīng)器的圖。
[0067]圖10是根據(jù)一實(shí)施例的圖9的電源供應(yīng)器的控制器的一電流限制參考的產(chǎn)生器的圖。[0068]圖1lA是根據(jù)一實(shí)施例的圖9的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電壓的時(shí)序圖。
[0069]圖1lB是根據(jù)一實(shí)施例的圖9的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電流的時(shí)序圖。
[0070]圖12A是根據(jù)一實(shí)施例的圖9的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電壓的另一時(shí)序圖。
[0071]圖12B是根據(jù)一實(shí)施例的圖9的電源供應(yīng)器當(dāng)操作在一正常的模式中以及當(dāng)操作在一限制電流的模式中的輸入與輸出電流的另一時(shí)序圖。
[0072]圖13是根據(jù)一實(shí)施例的一種納入圖9的電源供應(yīng)器的系統(tǒng)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0073]圖1是根據(jù)一實(shí)施例的一升壓轉(zhuǎn)換器電源供應(yīng)器10以及一通過(guò)該電源供應(yīng)器所供電的負(fù)載12的概要圖。
[0074]該電源供應(yīng)器10是被配置以在一正常的操作模式中響應(yīng)于一節(jié)點(diǎn)16上的一輸入電壓Vin而在一節(jié)點(diǎn)14上產(chǎn)生一調(diào)節(jié)后的輸出電壓Vrat,并且包含一具有一電感L的濾波器的電感器18、一單向電流的構(gòu)件(在此是一個(gè)二極管)20、一具有一電容C的濾波器的電容器22、一電源供應(yīng)器的控制器24、以及一參考節(jié)點(diǎn)(在此是一接地節(jié)點(diǎn))26。
[0075]該電源供應(yīng)器 的控制器24是包含一被配置以產(chǎn)生輸入、切換、輸出及負(fù)載電流Iin> Iswitch> 1ut及IlMd或是造成其產(chǎn)生的切換式調(diào)節(jié)器28，并且包含一被配置以在一限制電流的模式期間通過(guò)限制Iswitah以及因此限制Iin至一限制電流的參考CLref所設(shè)定的個(gè)別值來(lái)限制Itjut及Iltjad的電流限制器30。
[0076]該切換式調(diào)節(jié)器28是包含一誤差放大器32、一脈沖寬度調(diào)變的(PWM)控制器34以及一 NMOS開(kāi)關(guān)晶體管36。在一正常的操作模式期間，該誤差放大器32響應(yīng)于該調(diào)節(jié)后的輸出電壓Vrat以及一參考電壓VMf來(lái)產(chǎn)生一誤差信號(hào)，并且該P(yáng)WM控制器34響應(yīng)于該誤差信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一控制信號(hào)38并且調(diào)整該控制信號(hào)38的工作周期，該控制信號(hào)38是驅(qū)動(dòng)該晶體管36的閘極以便于調(diào)節(jié)Vrat至一通過(guò)VMf設(shè)定的電壓位準(zhǔn)(例如，12伏特)。
[0077]而且，該電流限制器30是包含一電流感測(cè)器40以及一限制比較器42。在一例如是由一通過(guò)或繞過(guò)該負(fù)載12的低阻抗的路徑所引起的限制電流的操作模式期間，若Isrttc；h(例如，I3Witch的波峰或平均)大于該限制電流的參考CLref,則該比較器42是在其輸出產(chǎn)生一限制電流的信號(hào)，該限制電流的信號(hào)是具有一邏輯高的位準(zhǔn)以使得該P(yáng)麗控制器34轉(zhuǎn)變?cè)摽刂魄袚Q的信號(hào)38至一邏輯低的位準(zhǔn)以便于將該晶體管36“關(guān)斷”。以此種方式限制Iswitdl可以避免對(duì)于例如是該晶體管36的損壞。而且，因?yàn)橄拗艻switdl會(huì)固有地限制Iwt及IlMd，因此以此種方式限制Iswitdl也可以避免對(duì)于該負(fù)載12的損壞。
[0078]圖2是根據(jù)一實(shí)施例的圖1的電源供應(yīng)器10當(dāng)操作在一正常的模式中的圖1的輸入電流Iin的時(shí)序圖。
[0079]圖3是根據(jù)一實(shí)施例，當(dāng)圖1的電源供應(yīng)器10操作在一正常的模式中的圖1的切換電流Iswitdl的時(shí)序圖。
[0080]圖4是根據(jù)一實(shí)施例，當(dāng)圖1的供應(yīng)器10操作在一正常的模式中的圖2的輸入電流Iin以及圖3的切換電流Iswitah的時(shí)序圖；1^是以虛線展示，Iswitdl是以實(shí)線展示，并且Iin及Iswitdl是相等之處是以粗體虛線展示。
[0081]參照?qǐng)D2-4，在該晶體管36 (圖1)的一切換期間T的一第一部分Tm期間-Tm是對(duì)應(yīng)于圖1的控制信號(hào)38的邏輯高的部分-該晶體管是從Vin透過(guò)該電感器18導(dǎo)通該電流Iswitc；h=Iin。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)一電感器的電流上的變化di/dt是等于橫跨該電感器的電壓除以該電感器的電感，因此在Tm期間，Iswitdl=Iin是在一時(shí)間h從一谷值位準(zhǔn)Ivalley以一個(gè)Vin/L的斜率線性地斜波上升至在一時(shí)間h的一波峰位準(zhǔn)Ipeak，其中Vin是橫跨該電感器18的電壓(其中假設(shè)橫跨該“導(dǎo)通”晶體管36的電壓降是可忽略的)，并且L是該電感器的電感。
[0082]在該時(shí)間h，該晶體管36是“關(guān)斷”，使得Iswiteh快速地減小到零，并且Iin開(kāi)始以一個(gè)(Iut-VinVL的斜率減小，其中Vtjut -Vin是橫跨該電感器18的電壓(其中假設(shè)橫跨該二極管20的電壓降是可忽略的)。
[0083]在該晶體管36 (圖1)的切換期間T的一第二部分Irff期間-1rff是對(duì)應(yīng)于圖1的控制信號(hào)38的邏輯低的部分-該晶體管并不導(dǎo)通電流，并且因此Iswitah維持在零，而1^是持續(xù)以一個(gè)(Vwt-Vin)/L的速率斜波下降，直到一時(shí)間t2為止，時(shí)間t2是下一個(gè)正常模式的切換周期的開(kāi)始。
[0084]圖5是根據(jù)一實(shí)施例，當(dāng)該電源供應(yīng)器10操作在一限制電流的模式中的圖1的切換電流Iswitah的時(shí)序圖。使得該電源供應(yīng)器10操作在該限制電流的模式中的狀況例如可能是一介于該供應(yīng)器的輸出節(jié)點(diǎn)14以及該參考節(jié)點(diǎn)26(圖1)之間的低阻抗的路徑。此種低阻抗的路徑的原因可能包含該負(fù)載12的損壞、耦接到一不適當(dāng)?shù)呢?fù)載、以及一橫跨該負(fù)載形成的短路(例如，來(lái)自被潑灑到的一種例如是水的導(dǎo)電液體)。
[0085]在該晶體管36 (圖1)的切換期間T的一第一部分!》期間-Tm是對(duì)應(yīng)于圖1的控制信號(hào)38的邏輯高的部分 -該晶體管是從Vin透過(guò)該電感器18來(lái)導(dǎo)通該電流Iswitc;h。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)一電感器的電流上的變化di/dt是等于橫跨該電感器的電壓除以該電感器的電感，因此在Tm期間，Iswitdl是從在一時(shí)間h的Ivalley以一個(gè)Vin/L的斜率線性地斜波上升(其中假設(shè)橫跨該“導(dǎo)通的”晶體管36的電壓降是可忽略的)。但是由于過(guò)電流的狀況，Iswitch是在一時(shí)間h增加至一臨界值位準(zhǔn)Ilimit ;換言之，即使該負(fù)載12是使得其原本將會(huì)使Iswitah增加到超過(guò)該臨界值位準(zhǔn)Ilimit而到一波峰位準(zhǔn)Ipeak,但是該電流限制器30會(huì)防止Iswitah增加到超過(guò)Ilimit。該電源供應(yīng)器10(圖1)的設(shè)計(jì)者通常選擇Ilimit以使得該電源供應(yīng)器的構(gòu)件(例如，該晶體管36)在一過(guò)電流的狀況存在時(shí)不會(huì)受損。
[0086]在該時(shí)間h，該晶體管36是“關(guān)斷”，使得Iswiteh快速地減小至零。
[0087]在該晶體管36 (圖1)的切換期間T的第二部分Irff期間-1rff是對(duì)應(yīng)于圖1的控制信號(hào)38的邏輯低的部分-該晶體管并不導(dǎo)通電流，并且因此Iswitdl是維持在零直到一時(shí)間t2為止，t2是下一個(gè)限制電流模式的切換周期的開(kāi)始。
[0088]參照?qǐng)D1-5，若過(guò)電流的狀況停止存在，則該電源供應(yīng)器的控制器24是從在以上結(jié)合圖5所描述的限制電流的操作模式切換至在以上結(jié)合圖2-4所描述的正常的操作模式。
[0089]參照?qǐng)D1-4，根據(jù)一實(shí)施例，該電源供應(yīng)器10在該正常的模式中的操作是在一切換期間T上加以描述。
[0090]在該時(shí)間^該P(yáng)WM控制器34是轉(zhuǎn)變?cè)摽刂菩盘?hào)38至一邏輯高的位準(zhǔn)，因此將該晶體管36 “導(dǎo)通”。[0091]在該切換期間T從時(shí)間h至?xí)r間h的部分Tm期間，該晶體管36是透過(guò)該電感器18來(lái)導(dǎo)通該線性地斜坡上升的電流Iswitah=Iin，并且因此以磁能“充電”該電感器。
[0092]Ton的長(zhǎng)度是至少部分通過(guò)Vwt至該誤差放大器32的負(fù)回授來(lái)加以決定。例如，若V-低于一通過(guò)設(shè)定的位準(zhǔn)，則該P(yáng)WM控制器34是趨向延長(zhǎng)該控制信號(hào)38的邏輯高的部分以便于延長(zhǎng)Tm，并且因此以便于使得Vrat朝向由VMf設(shè)定的該位準(zhǔn)增高。相反地，若Vout高于由V,ef設(shè)定的該位準(zhǔn)，則該P(yáng)WM控制器34是趨向縮短該控制信號(hào)38的邏輯高的部分以便于縮短Tm，并且因此以便于使得Vwt朝向由Vref設(shè)定的該位準(zhǔn)降低。并且盡管Vwt被描述為直接耦接至該誤差放大器32的反相的節(jié)點(diǎn)，但是一相關(guān)Vtjut但不一定等于Vtjut的回授信號(hào)可以替代Vtjut來(lái)耦接至該誤差放大器。
[0093]在該時(shí)間t1;該P(yáng)WM控制器34是轉(zhuǎn)變?cè)摽刂菩盘?hào)38至一低邏輯位準(zhǔn)以便于關(guān)斷該晶體管36，并且因此以便于使得Iswitah快速地從其波峰位準(zhǔn)Ipeak下降至零。
[0094]但仍然是在時(shí)間h，因?yàn)榫驮谠揚(yáng)WM控制器34將該晶體管36 “關(guān)斷”之前，該電感器18正在導(dǎo)通具有一 Ipeak位準(zhǔn)的Iswitdl=Iin,因此通過(guò)該電感器的電流Iin并不會(huì)快速地下降到零，因?yàn)槿缤阎?，通過(guò)電感器的電流并不會(huì)瞬間改變。
[0095]反而，在時(shí)間h開(kāi)始，通過(guò)該電感器18的輸入電流1^是流過(guò)該二極管20，使得該輸出電流1ut等于該輸入電流Iin,也即1ut=Iin(在Ton期間1ut=O)。
[0096]由于該電源供應(yīng)器10是一升壓轉(zhuǎn)換器，因此|vwt|>|vin|。
[0097]因此，在該切換期間T的部分Irff期間，通過(guò)該電感器18的電流Iwt=Iin衰減，其中衰減的速率是相關(guān)于該差值Vtjut - Vin，其是橫跨該電感器的電壓，其中假設(shè)橫跨該二極管20的電壓是相對(duì)可忽略的。盡管該電流Iwt=Iin在該周期部分Irff期間的某個(gè)時(shí)點(diǎn)可衰減至零，但是其通常并不衰減至 零，而使得由于該電感器18及電容器22的濾波作用，k-是等于Irat的平均，也即，Ikad=Irat-avg。
[0098]當(dāng)操作在該正常的模式中，該電源供應(yīng)器10是對(duì)于每個(gè)后續(xù)的切換期間T重復(fù)以上的步驟。
[0099]參照?qǐng)D1及5，根據(jù)一實(shí)施例，該電源供應(yīng)器10在該限制電流的模式中的操作是在一切換期間T上加以描述。
[0100]在該時(shí)間h，該P(yáng)WM控制器34是轉(zhuǎn)變?cè)摽刂菩盘?hào)38至一邏輯高的位準(zhǔn)，因此將該晶體管36 “導(dǎo)通”。
[0101]在該切換期間T從該時(shí)間h至該時(shí)間的部分Tm期間，該晶體管36是導(dǎo)通該通過(guò)電感器18的線性地斜坡上升的電流Iswitdl=Iin，并且因此以磁能“充電”該電感器。
[0102]但是不同于當(dāng)操作在該正常的模式中，該電源供應(yīng)器的控制器24并不通過(guò)Vwt至該誤差放大器32的負(fù)回授來(lái)決定Tm的長(zhǎng)度，因?yàn)榇藢?huì)容許Iswitdl=Iin超過(guò)一個(gè)安全值。因此，當(dāng)操作在該限制電流的模式中，該切換式調(diào)節(jié)器28并不調(diào)節(jié)Vwt ;換言之，Vwt是自由地從其經(jīng)調(diào)節(jié)的位準(zhǔn)改變，并且通常確實(shí)會(huì)從該位準(zhǔn)改變。
[0103]因此，該電流限制器30反而是限制Iswiteh=Iin的波峰位準(zhǔn)至與Vrat的位準(zhǔn)無(wú)關(guān)的Ilifflito更詳細(xì)說(shuō)，該電流感測(cè)器40是轉(zhuǎn)換橫跨該晶體管36的導(dǎo)通節(jié)點(diǎn)的電壓(此電壓是成比例于Iswitdl=Iin)成為一電流感測(cè)的信號(hào)，該電流比較器42是在其非反相的(“ + ”)節(jié)點(diǎn)接收該電流感測(cè)的信號(hào)。當(dāng)該電流感測(cè)的信號(hào)變成大于CLMf時(shí)，該比較器42是轉(zhuǎn)變其輸出信號(hào)從一邏輯低的位準(zhǔn)至一邏輯高的位準(zhǔn)，此是使得該P(yáng)WM控制器34轉(zhuǎn)變?cè)摽刂菩盘?hào)38至一邏輯低的位準(zhǔn)，并且因此使得該P(yáng)WM控制器關(guān)斷該晶體管36。換言之，該電流限制器30限制該信號(hào)38的工作周期D，使得Iswiteh及Iin的波峰位準(zhǔn)并不超過(guò)Ilimit，其中D=Tm/T。
[0104]仍然參照?qǐng)D1及5，在該時(shí)間h，該P(yáng)WM控制器34是響應(yīng)于該電流限制器30來(lái)轉(zhuǎn)變?cè)摽刂菩盘?hào)38至一低邏輯的位準(zhǔn)以便于關(guān)斷該晶體管36，并且因此以便于使得Iswiteh快速地從該限制電流的臨界值Ilimit減小至零。
[0105]但是，仍然是在時(shí)間h，因?yàn)樵撾姼衅?8就在該P(yáng)WM控制器34 “關(guān)斷”該晶體管36之前是導(dǎo)通具有一 Ilimit的位準(zhǔn)的Iswitdl=Iin,因此通過(guò)該電感器的電流Iin并不會(huì)下降到零，因?yàn)槿缤阎?，通過(guò)一電感器的電流并不會(huì)瞬間改變。
[0106]因此，開(kāi)始在該時(shí)間h，通過(guò)該電感器18的電流Iin是流過(guò)該二極管20而作為該電流Irat,使得
[0107]即使該電源供應(yīng)器10是一升壓轉(zhuǎn)換器，在該限制電流的模式期間是否vout|>|vin是依據(jù)過(guò)電流狀況的嚴(yán)重性而定(例如，在該輸出節(jié)點(diǎn)14以及該參考節(jié)點(diǎn)
26 (其中該參考節(jié)點(diǎn)是一接地節(jié)點(diǎn))之間的一真正的短路將會(huì)使得Vwt=O)。但是為了舉例的目的，可以假設(shè)在大多數(shù)的情況中，即使在該限制電流的模式期間，Vout也可以從其經(jīng)調(diào)節(jié)的位準(zhǔn)減低，而|vwt|>|vin|至少是在該電源供應(yīng)器10的限制電流的作用期間仍然成立。
[0108]因此，在該切換期間T的部分Irff期間，通過(guò)該電感器18的電流Iwt=Iin衰減，其中衰減的速率是相關(guān)于Vrat-Vin，此是橫跨該電感器的電壓，其中假設(shè)橫跨該二極管20的電壓是相對(duì)可忽略的。該電流U=Iin是否在該期間T的部分Irff期間的某個(gè)時(shí)點(diǎn)衰減至零是依據(jù)該過(guò)電流狀況的原因而定。但是在許多情況中，1_=1&在Irff期間并不衰減至零，而使得由于該電感器18以及該電容器22的濾波作用，IlMd是等于U的平均，就如同其在該正常的操作模式期間所為者。
[0109]仍然參照?qǐng)D1及5，當(dāng)該過(guò)電流狀況持續(xù)時(shí)，該電源供應(yīng)器10是對(duì)于每個(gè)后續(xù)的切換期間T重復(fù)以上的步驟。
[0110]若該過(guò)電流狀況結(jié)束，則該電源供應(yīng)器10轉(zhuǎn)變至如上結(jié)合圖1 - 4所述的正常的操作模式。更詳細(xì)地說(shuō)，若該過(guò)電流狀況結(jié)束，則該輸出電壓Vrat是增加至其經(jīng)調(diào)節(jié)的位準(zhǔn)，并且此在Vtjut的增加是縮短該控制信號(hào)38的工作周期D，使得Iswitdl=Iin的波峰位準(zhǔn)Ipeak (圖5)也減小。當(dāng)Iswitdl=Iin的波峰位準(zhǔn)Ipeak(圖5)減小時(shí)，來(lái)自該電流感測(cè)器40的電流感測(cè)的信號(hào)的位準(zhǔn)減小至低于CLMf，使得該比較器42不再轉(zhuǎn)變其輸出信號(hào)至一邏輯高的位準(zhǔn)。因此，該控制信號(hào)38的工作周期D的控制是從該電流限制器30轉(zhuǎn)移回到包含該誤差放大器32的回授回路。
[0111]根據(jù)一實(shí)施例，圖6A是當(dāng)該電源供應(yīng)器10操作在該正常的模式中以及在該限制電流的模式中的圖1的Vin及Vwt的時(shí)序圖，并且其中Vin=5V，IUmit=5A，并且當(dāng)操作在該正常的模式時(shí)，該供應(yīng)器調(diào)節(jié)Vtjut至16V。
[0112]根據(jù)一實(shí)施例，圖6B是當(dāng)圖1的電源供應(yīng)器10如同以上結(jié)合圖6A所述地操作時(shí)，通過(guò)該電感器18的電流Iin以及通過(guò)該負(fù)載12的電流Ikjad的時(shí)序圖。
[0113]類似地，根據(jù)一實(shí)施例，圖7A是當(dāng)該電源供應(yīng)器10操作在該正常的模式中以及在該限制電流的模式中的圖1的Vin及Vtjut的另一時(shí)序圖，并且其中Vin=5V，IUmit=5A，并且當(dāng)操作在該正常的模式時(shí)，該供應(yīng)器調(diào)節(jié)Vtjut至6V。[0114]而且根據(jù)一實(shí)施例，圖7B是當(dāng)圖1的電源供應(yīng)器10如同以上結(jié)合圖5A所述地操作時(shí)的電流Iin及Iuad的另一時(shí)序圖。
[0115]參照?qǐng)D1 -7B，該電源供應(yīng)器10所采用的上述的限制電流的技術(shù)的一潛在的問(wèn)題是該供應(yīng)器限制I^jad所到的位準(zhǔn)可能會(huì)根據(jù)例如是Vin的位準(zhǔn)以及該升壓比例vwt/vin的電源供應(yīng)器的設(shè)計(jì)因素而變化。
[0116]然而，此Ikjad的電流限制的位準(zhǔn)對(duì)于此種因素的相依性可能是非所要的，因?yàn)橐苊庠撠?fù)載12的損壞，該電源供應(yīng)器10的使用者可能會(huì)想要該供應(yīng)器將Ikjad限制到與電源供應(yīng)器的設(shè)計(jì)因素?zé)o關(guān)的一可設(shè)定的值、或至少是一可預(yù)測(cè)的值。
[0117]例如，參照?qǐng)D1-6B，在圖6A-6B的一時(shí)間h，該電源供應(yīng)器10開(kāi)始操作，在圖6A - 6B的一時(shí)間h，該供應(yīng)器開(kāi)始升壓Vwt至一位準(zhǔn)是大于Vin的位準(zhǔn)，并且在圖6A - 6B的一時(shí)間〖2，該供應(yīng)器達(dá)到在該正常的模式中的穩(wěn)態(tài)的操作，該供應(yīng)器在該期間維持V0Ut=16V, Ipeak ^ 4.2A，并且I^d ^ 3.6A -注意到的是，Ipeak是當(dāng)該供應(yīng)器操作在該正常的模式時(shí)的Iin的實(shí)際的波峰位準(zhǔn)。
[0118]但是在圖6A - 6B的一時(shí)間t3，該電源供應(yīng)器10是響應(yīng)于一過(guò)電流狀況而開(kāi)始運(yùn)作在該限制電流的模式中，以使得該電源供應(yīng)器的控制器24使Vrat減弱至約10V，此是限制該電流Iin的波峰位準(zhǔn)至IUmit=5A，并且限制Lad至約2A -注意的是，Iumit是當(dāng)該供應(yīng)器操作在該限制電流的模式時(shí)的Iin的實(shí)際的波峰位準(zhǔn)。
[0119]類似地，參照?qǐng)D1 - 5及7A - 7B，在圖7A - 7B的一時(shí)間tQ，該電源供應(yīng)器10是開(kāi)始操作，在圖7A - 7B的一時(shí)間t1;該供應(yīng)器是開(kāi)始升壓Vrat至一位準(zhǔn)是大于Vin的位準(zhǔn)，并且在圖7A - 7B的一時(shí)間t2，該供應(yīng)器是達(dá)到在該正常的模式中的穩(wěn)態(tài)的操作，該供應(yīng)器在該期間維持UV，Ipeak ^ 1.5A，并且Lad ^ 1.0A -注意到的是，Ipeak是當(dāng)該供應(yīng)器操作在該正常的模式時(shí)的Iin的實(shí)際的波峰位準(zhǔn)。
[0120]但是在圖7A - 7B的一時(shí)間t3，該電源供應(yīng)器10響應(yīng)于一過(guò)電流狀況以開(kāi)始運(yùn)作在該限制電流的模式中，以使得該電源供應(yīng)器的控制器24使Vrat減弱至約5.5V，此是限制Iin的波峰位準(zhǔn)至1-1t=5A，并且限制Ikjad至約3.5A -注意到的是，Iumit是當(dāng)該供應(yīng)器操作在該限制電流的模式時(shí)的Iin的實(shí)際的波峰位準(zhǔn)。
[0121]參照?qǐng)D6A - 7B，盡管在兩個(gè)例子中，當(dāng)操作在該限制電流的模式時(shí)，該電源供應(yīng)器的控制器24是限制Iswiteh=Iin的波峰位準(zhǔn)至IUmit=5A，但是該控制器24在每個(gè)例子中是限制I^d至一顯著不同的位準(zhǔn)(也即，分別約2A及3.5A)。
[0122]再者，盡管在該第一例子中，該電源供應(yīng)器的控制器24是限制Ikjad至一小于其正常模式的位準(zhǔn)(也即，約3.6A)的限制電流模式的位準(zhǔn)(也即，限制到約2A)，但是在該第二例子中，該控制器24是限制Ikjad至一顯著高于其正常模式的位準(zhǔn)(也即，約1A)的限制電流模式的位準(zhǔn)(也即，約3.5A)。
[0123]然而，由該兩個(gè)上述的例子所描繪的I^d的不一致的限制對(duì)于該電源供應(yīng)器10的使用者而言可能是一項(xiàng)問(wèn)題。盡管此使用者可能會(huì)想要知道該電源供應(yīng)器的控制器24在該電源供應(yīng)器10操作于該限制電流的模式中時(shí)限制該切換及輸入電流Iswitdl及Iin所到的限制波峰的臨界值Iumit，但是對(duì)該使用者而言通常更重要的是知道或是至少能夠預(yù)測(cè)該控制器24限制I^d所到的位準(zhǔn)。
[0124]再次參照?qǐng)D1，一種該電源供應(yīng)器的控制器24可以采用于該電源供應(yīng)器10操作在一限制電流的模式時(shí)限制I^jad至一可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)的技術(shù)將會(huì)是去監(jiān)視Lad，并且限制Iw至一設(shè)定的臨界值位準(zhǔn)。
[0125]但是此技術(shù)可能會(huì)需要該電源供應(yīng)器的控制器24包含一用于接收I^d或是用于接收一相關(guān)于Ikjad的信號(hào)的額外的接腳，并且可能需要該電源供應(yīng)器10包含用于感測(cè)Iw額外的電路(例如，一霍爾效應(yīng)的傳感器)。
[0126]然而，包含一額外的接腳可能會(huì)增加該電源供應(yīng)器的控制器24的成本、覆蓋區(qū)或復(fù)雜度、或是降低效率，并且包含額外的電路可能會(huì)增加該電源供應(yīng)器10的成本、覆蓋區(qū)或復(fù)雜度、或是降低效率。
[0127]仍然參照?qǐng)D1，一種用于限制Ikjad至一可設(shè)定或至少是可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)的技術(shù)的一實(shí)施例是需要響應(yīng)于該電源供應(yīng)器10的升壓比例ν_/ν?η或是響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)于該升壓比例的量來(lái)限制Iswitdl,并且因此限制1及1_。
[0128]從能量守恒的理論，根據(jù)以下的方程式，也為已知的是，進(jìn)入一例如是該電源供應(yīng)器10的一理想的版本的理想的轉(zhuǎn)換器的功率是等于離開(kāi)該理想的轉(zhuǎn)換器的功率(因?yàn)樵谝焕硐氲霓D(zhuǎn)換器中沒(méi)有損失):
[0129](I)Vin.Iin avg=Vout.1ut avg
[0130]并且假設(shè)該負(fù)載12純粹是電阻性的，由于該輸出濾波器的電容器22的濾波作用，吾人可以假設(shè)在一穩(wěn)定的狀態(tài)中U avg=iLoado因此，從方程式(I)，吾人可以導(dǎo)出以下在Iinavg及I^jad之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式:
[0131](2) I in_avg/1Load=V0ut/Vin=Boost_Rat iO
[0132](3) ILoad=Iin avg * (VinAout) =Iin_avg/Boost_Ratio
[0133]并且盡管圖1的電源供應(yīng)器10不是一個(gè)理想的供應(yīng)器，但是由這些方程式所給出的I^d值對(duì)于電流限制的目的而言是足夠正確的。
[0134]因此，如同在以下進(jìn)一步所述，因?yàn)镮in avg、Vin及Vrat是已經(jīng)通過(guò)圖1的電源供應(yīng)器的控制器24的現(xiàn)有的接腳接收、或是可從該些接腳來(lái)判斷出，因此吾人可以是能夠在該控制器或供應(yīng)器的成本、覆蓋區(qū)或復(fù)雜度上很小的增加或沒(méi)有增加下，并且在效率上很小的減少或沒(méi)有減少下，配置圖1的電源供應(yīng)器的控制器以及電源供應(yīng)器10以利用一種使用該電源供應(yīng)器的升壓比例的限制電流的技術(shù)。
[0135]再者，對(duì)于圖1的升壓電源供應(yīng)器10的一理想的版本而言也為已知的是:
[0136](4) Vout/Vin=Boost_Ratio=l/ (1-D)
[0137]其中D=TjT是驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)晶體管36的控制信號(hào)38的工作周期。
[0138]類似地，對(duì)于一升降壓電源供應(yīng)器(未顯示)的一理想的版本而言
[0139](5) Vout/Vin=Boost_Ratio=D/ (1-D)
[0140]圖8是分別根據(jù)方程式⑷及(5)，針對(duì)O ( D〈l，對(duì)于圖1的升壓電源供應(yīng)器10的一理想的版本B00st_Rati0相對(duì)于工作周期D的一曲線60、以及對(duì)于一升降壓電源供應(yīng)器(未顯示)的一理想的版本的升壓比例相對(duì)于該工作周期的一曲線62。
[0141]對(duì)于圖1的升壓電源供應(yīng)器10的一理想的版本，吾人可以從方程式(3)及⑷導(dǎo)出以下的方程式:
[0142](6) ILoad=(l_D).Iin—avg=(l_D).(Ivalley+(Ipeak _ Ivalley) T/2)
[0143]參照?qǐng)D1及方程式(6)，因?yàn)樵揚(yáng)WM控制器34是產(chǎn)生該控制信號(hào)38，所以該工作周期D也是可供該電源供應(yīng)器的控制器24利用為一個(gè)相關(guān)于該B00st_Rati0的量。
[0144]根據(jù)一實(shí)施例，圖9是一電源供應(yīng)器70的一實(shí)施例，其是被配置以利用一種用于響應(yīng)于該電源供應(yīng)器的Boosi^Ratio=VtjUyVin、或是響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)于該Boost_Ratio的量來(lái)限制Ikjad至一可設(shè)定或至少是一可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)的技術(shù)。如同在以下敘述的，該電源供應(yīng)器70是如此通過(guò)響應(yīng)于該Boost_Ratio或是響應(yīng)于一個(gè)相關(guān)于該Boost_Ratio的量以限制Iswitdl及Iin的波峰來(lái)限制1-d。再者，該電源供應(yīng)器70中類似于圖1的電源供應(yīng)器10的個(gè)別的構(gòu)件的每個(gè)構(gòu)件是在圖1及9中標(biāo)示以相同的組件符號(hào)，并且為了簡(jiǎn)潔的緣故而不再敘述。
[0145]圖9的電源供應(yīng)器70包含一電源供應(yīng)器的控制器72，該控制器72是包含除了該切換式調(diào)節(jié)器28之外的一電流限制器74。
[0146]除了該比較器42之外，該電流限制器74包含一限制電流的控制器76，該控制器76包含該電流感測(cè)器40并且接收除了橫跨該晶體管36的電壓之外的VinJtjut以及PWM控制信號(hào)38。
[0147]因此，當(dāng)該電源供應(yīng)器70操作在一限制電流的模式中，該電源供應(yīng)器的控制器72可以根據(jù)方程式⑶來(lái)判斷出Ikjad的位準(zhǔn)，并且響應(yīng)于I^d判斷出的值來(lái)產(chǎn)生及改變CLref以便于限制I^d至一設(shè)定的界值位準(zhǔn)。例如，若I^d將被限制為1A，但是最初設(shè)定的切換電流限制臨界值是IUmit=5A，則響應(yīng)于操作的狀況，該電源供應(yīng)器的控制器72被配置以調(diào)整(例如，降低)CLref的位準(zhǔn)。該電源供應(yīng)器的控制器72持續(xù)調(diào)整CLMf、根據(jù)方程式(3)來(lái)判斷I^d的位準(zhǔn)、以及監(jiān)視此位準(zhǔn)直到該負(fù)載電流小于或等于IA的臨界值限制位準(zhǔn)為止。換言之，該控制器72利用Iin、Vwt以及Vin的負(fù)回授來(lái)調(diào)整Iswitah及Iin的波峰位準(zhǔn)，直到通過(guò)解出方程式(3)所獲得的I^d的位準(zhǔn)小于或等于該臨界值限制位準(zhǔn)為止，該臨界值限制位準(zhǔn)在以上的例子中是IA。`
[0148]仍然參照?qǐng)D9，替代的是，該電源供應(yīng)器的控制器72可以根據(jù)方程式(6)來(lái)判斷出ILoad的位準(zhǔn)，并且響應(yīng)于I^d判斷出的位準(zhǔn)來(lái)產(chǎn)生及改變(例如，降低)CLref,以便于限制Lad至該臨界值限制位準(zhǔn)。例如，若Lad將被限制為1A，但是該切換限制位準(zhǔn)是IUmit=5A，則該電源供應(yīng)器的控制器72調(diào)整CLMf的位準(zhǔn)，此是通過(guò)調(diào)整在該期間T中，該比較器42轉(zhuǎn)變其輸出至一邏輯高的位準(zhǔn)的時(shí)間來(lái)調(diào)整(例如，縮短)!》，并且因此調(diào)整該控制信號(hào)38的工作周期D。該電源供應(yīng)器的控制器72持續(xù)調(diào)整CLMf、根據(jù)方程式(6)來(lái)判斷Ikjad的一位準(zhǔn)、以及監(jiān)視此判斷出的位準(zhǔn)直到該判斷出的位準(zhǔn)小于或等于該臨界值位準(zhǔn)IA為止。換言之，該電源供應(yīng)器的控制器72使用Iin及工作周期D的負(fù)回授來(lái)調(diào)整Iin，直到通過(guò)解出方程式(6)所獲得的I^d的位準(zhǔn)小于或等于該臨界值限制位準(zhǔn)為止。
[0149]該電源供應(yīng)器的控制器72可以通過(guò)在圖2 - 4的個(gè)別的時(shí)間h及&量測(cè)橫跨該晶體管36的電壓并且通過(guò)將這些電壓除以該晶體管的導(dǎo)通電阻RDSm來(lái)判斷出在方程式
(6)中的Ivalley及Ipeak的值。或者是，因?yàn)樵摬钪?br>


Ipeak Ivalley

相較于






Ivalley
可被視為可忽
略的，因此該電源供應(yīng)器的控制器72可以將Iin avg近似為等于Ivalley或Ipeak、或是近似為等于(Ipeak -1valley)/2ο再者，有其它習(xí)知的用于判斷Iin—avg的技術(shù)可供該電源供應(yīng)器的72采用。
[0150]參照?qǐng)D2-5及9，根據(jù)一實(shí)施例，該電源供應(yīng)器70的操作被描述。
[0151]參照?qǐng)D2-4及9，當(dāng)該電源供應(yīng)器70操作在一正常的模式時(shí)，其是以一種類似于如上結(jié)合圖1 - 4所述的圖1的電源供應(yīng)器10在一正常的模式中操作所用的方式來(lái)操作。
[0152]參照?qǐng)D5及9，當(dāng)操作在一限制電流的模式時(shí)，該電源供應(yīng)器70是在不直接感測(cè)ILoad的下限制I^d至一臨界值位準(zhǔn)。
[0153]當(dāng)該電源供應(yīng)器70首先進(jìn)入該限制電流的模式時(shí)，該電流限制器74是如上結(jié)合圖1及5所述地限制Iswitdl及Iin的波峰位準(zhǔn)至IUmit。
[0154]再者，該限制電流的控制器76是根據(jù)方程式(3)或方程式(6)來(lái)判斷Ikjad的一位準(zhǔn)。例如，若根據(jù)方程式(3)來(lái)判斷Ikjad的一位準(zhǔn)，則該控制器76可以包含計(jì)算Iinavg= (Ivalley+(Iun.1t _ Galley) T/2)并且將 Vwt 除以 Vin 來(lái)計(jì)算該 B00St_Rat iO 的電路?；蛘呤?，若根據(jù)方程式(6)來(lái)判斷Ikjad的一位準(zhǔn)，則該控制器76可以包含計(jì)算Iin—avg= (Ivalley+(Iumit -1valley)T/2)、通過(guò)將該時(shí)間Tm除以該期間T以計(jì)算該工作周期D、并且計(jì)算1-D的電路。
[0155]接著，該限制電流的控制器76是比較針對(duì)Ikjad所判斷出的位準(zhǔn)與該負(fù)載電流的限制臨界值。[0156]若針對(duì)Ikjad所判斷出的位準(zhǔn)小于或等于該負(fù)載電流的限制臨界值，則該限制電流的控制器76將CLMf維持在其目前的位準(zhǔn)。
[0157]但是若針對(duì)Ikjad所判斷出的位準(zhǔn)大于該負(fù)載電流的限制臨界值，則該限制電流的控制器76視需要地調(diào)整(例如，降低)CLref的位準(zhǔn)以降低I^d ;該控制器76可以利用一種抖動(dòng)(dithering)技術(shù)以決定是提升或降低CLief的位準(zhǔn)來(lái)降低Ikjad，并且可以用步階或是根據(jù)一連續(xù)的斜率來(lái)調(diào)整CLMf的位準(zhǔn)，以避免振蕩。
[0158]接著，該限制電流的控制器76是持續(xù)判斷I^d的一位準(zhǔn)、比較此位準(zhǔn)與該負(fù)載電流的限制臨界值、以及調(diào)整CLref的位準(zhǔn)直到I^d判斷出的位準(zhǔn)小于或等于該負(fù)載電流的限制臨界值為止。
[0159]若該過(guò)電流狀況的原因被移除，則Ikjad將會(huì)減少到低于該負(fù)載電流的限制臨界值，并且該限制電流的控制器76將會(huì)響應(yīng)以設(shè)定CLref的位準(zhǔn)回到其正常模式的位準(zhǔn)。
[0160]仍然是參照?qǐng)D5及9，該限制電流的模式的替代實(shí)施例被思及。例如，上述的動(dòng)作可以用任何適當(dāng)?shù)捻樞騺?lái)執(zhí)行，該些動(dòng)作中的一或多個(gè)可被省略，并且一或多個(gè)其它動(dòng)作可以加入。
[0161]參照?qǐng)D9及10，根據(jù)一實(shí)施例，該電源供應(yīng)器70只有使用該工作周期D來(lái)調(diào)整CLref的一實(shí)施例被描述。
[0162]根據(jù)一實(shí)施例，圖10是一種被配置以響應(yīng)于該控制信號(hào)38的工作周期D來(lái)產(chǎn)生CLref,并且可被設(shè)置在圖9的限制電流的控制器76上的電路80的圖。
[0163]該電路80包含一濾波器級(jí)82、一比較器級(jí)84、一解碼器級(jí)86以及一參考產(chǎn)生器級(jí)88。
[0164]該濾波器級(jí)82轉(zhuǎn)換該控制信號(hào)38成為其平均DC值，此是成比例于該工作周期D。
[0165]該比較器級(jí)84包含一或多個(gè)比較器90 (在此為三個(gè)比較器)，該些比較器90分別比較來(lái)自該濾波器級(jí)82的控制信號(hào)38的DC值與一個(gè)別的參考電壓VREF (這些參考電壓可以是不同于圖9的參考電壓。
[0166]該解碼器級(jí)86接收來(lái)自該比較器級(jí)84的一或多個(gè)比較器產(chǎn)生的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)于這一或多個(gè)輸出信號(hào)以產(chǎn)生一或多個(gè)控制信號(hào)92。
[0167]該參考產(chǎn)生器級(jí)88包含一或多個(gè)開(kāi)關(guān)94，該些開(kāi)關(guān)94耦接一對(duì)應(yīng)于該一或多個(gè)控制信號(hào)92的電壓至一 CL,ef節(jié)點(diǎn)96 ;換言之，CL,ef等于該級(jí)88耦接至該節(jié)點(diǎn)96的電壓。在一實(shí)施例中，該等開(kāi)關(guān)94可耦接至該節(jié)點(diǎn)96的一或多個(gè)電壓通過(guò)一電阻性分壓器98以及另一參考電壓VREF (此參考電壓可以是不同于圖9的參考電壓Vref以及該比較器級(jí)84的參考電壓VREF)來(lái)加以產(chǎn)生。
[0168]參照?qǐng)D2-4以及9-10，當(dāng)在該正常的模式中，該電源供應(yīng)器70是以一種類似于如上結(jié)合圖1 - 4所述的圖1的電源供應(yīng)器10在該正常的模式期間操作所用的方式來(lái)操作。
[0169]參照?qǐng)D5以及9 - 10，當(dāng)該電源供應(yīng)器70操作在該限制電流的模式中，該電路80響應(yīng)于該控制信號(hào)38的工作周期D來(lái)調(diào)整CLref,以便于使得I^d小于或等于該負(fù)載電流的限制臨界值。若該過(guò)電流狀況結(jié)束，則該工作周期D回到其穩(wěn)態(tài)的正常操作的值，并且該電路80響應(yīng)以使得CLMf回到其正常操作的位準(zhǔn)。參照?qǐng)D5，即使在此實(shí)施例中IlMd并非響應(yīng)于Iin avg來(lái)加以判斷出，但是該工作周期D響應(yīng)于該過(guò)電流狀況而增長(zhǎng)，因?yàn)镮limit_(圖5)是大于Ipeak的正常模式的位準(zhǔn)(圖2-4)。因此，當(dāng)D增長(zhǎng)到超過(guò)一通過(guò)該電路80所設(shè)定的臨界值位準(zhǔn)時(shí)，此電路調(diào)整CLMf以便于降低I^d至一較低的更可預(yù)測(cè)的位準(zhǔn)。
[0170]根據(jù)一實(shí)施例，兩個(gè)描繪圖9的電源供應(yīng)器70可以限制I^d至一可預(yù)測(cè)或可設(shè)定的臨界值限制的例子是在以下結(jié)合圖1lA- 12B來(lái)加以描述。
[0171]根據(jù)一實(shí)施例，圖1lA是當(dāng)該電源供應(yīng)器70操作在該正常的模式中以及在該限制電流的模式中的圖9的Vin及Vtjut的時(shí)序圖，并且其中Vin=5V，Ilimit (用于Iswitdl及Iin的波峰的限制臨界值)=5A，用于I^d的負(fù)載電流的限制臨界值是1.5A，并且當(dāng)操作在該正常的模式時(shí)，該供應(yīng)器調(diào)節(jié)Vtjut至16V。
[0172]根據(jù)一實(shí)施例，圖1lB是當(dāng)圖9的電源供應(yīng)器70如上結(jié)合圖1lA所述地操作時(shí)，通過(guò)該電感器18的電流Iin以及通過(guò)該負(fù)載12的電流Ikjad的時(shí)序圖。
[0173]類似地，根據(jù)一實(shí)施例，圖12A是當(dāng)圖9的電源供應(yīng)器70操作在該正常的模式中以及在該限制電流的模式中的圖9的Vin及Vwt的時(shí)序圖，并且其中Vin=5V，Ilimit=5A，用于Lad的負(fù)載電流的限制臨界值是1.5A，并且當(dāng)操作在該正常的模式時(shí)，該供應(yīng)器調(diào)節(jié)Vwt至6V。
[0174]而且根據(jù)一實(shí)施例，圖12B是當(dāng)圖9的電源供應(yīng)器70如上結(jié)合圖12A所述地操作時(shí)，電流Iin&IlMd的時(shí)序圖。
[0175]例如，參照?qǐng)D2 _4、9以及IlA- 11B，在圖1lA-1lB的一時(shí)間tQ，該電源供應(yīng)器70開(kāi)始運(yùn)作，在圖1lA -1lB的一時(shí)間t1;該供應(yīng)器開(kāi)始升壓Vwt至一位準(zhǔn)是大于Vin的位準(zhǔn)，并且在圖1lA-1lB的一時(shí)間t2，該供應(yīng)器達(dá)到在該正常的模式中的一穩(wěn)態(tài)的操作，在該期間，其維持 VQUt=16V，Ipeak ^ 4.2A，并且 IlMd ^ 3.6A。
[0176]但是在圖1lA-1lB的一時(shí)間t3，同時(shí)也參考圖5及9，該電源供應(yīng)器70響應(yīng)于一過(guò)電流狀況而開(kāi)始運(yùn)作在該限制電流的模式中，以使得該電源供應(yīng)器的控制器72使Vwt減弱至約8V，其最初限制該切換及輸入電流Iswitah及Iin的波峰位準(zhǔn)至IUmit=5A，并且接著在該電流限制器74限制ILOad至該設(shè)定的1.5A的臨界值時(shí)，限制該切換及輸入電流Iswitdl及Iin的波峰位準(zhǔn)至約3A。
[0177]類似地，參照?qǐng)D2_4、9以及12A- 12B，在圖12A - 12B的一時(shí)間tQ，該電源供應(yīng)器70開(kāi)始運(yùn)作，在圖12A- 12B的一時(shí)間h，該供應(yīng)器開(kāi)始升壓Vtjut至一位準(zhǔn)是大于Vin的位準(zhǔn)，并且在圖12A - 12B的一時(shí)間t2，該供應(yīng)器達(dá)到在該正常的模式中的穩(wěn)態(tài)的操作，在該期間，該供應(yīng)器維持 ν_=6ν，Ipeak。1.5Α，并且 Iltjad。1.0Α。
[0178]但是在圖12Α - 12Β的一時(shí)間t3，同時(shí)也參考圖5及9，該電源供應(yīng)器70響應(yīng)于一過(guò)電流狀況而開(kāi)始運(yùn)作在該限制電流的模式中，以使得該電源供應(yīng)器的控制器24使Vwt減弱至5.5V，其限制該切換及輸入電流Iswitdl及Iin的波峰位準(zhǔn)至Iumit ^ 2A，并且限制I^d到該1.5A的負(fù)載電流的限制臨界值。
[0179]因此，參照?qǐng)D1lA- 12B，不同于圖1的電源供應(yīng)器10，圖9的電源供應(yīng)器70限制Ikjad至1.5A的限制臨界值，該限制臨界值的與例如是Vin、Vwt、該波峰切換/輸入電流限制Iumit以及該Β00^_Ι^^0=ν_/ν?η的電源供應(yīng)器的設(shè)計(jì)以及電源供應(yīng)器的實(shí)施的因素?zé)o關(guān)。
[0180]參照?qǐng)D9 - 12B，該電源供應(yīng)器70的替代實(shí)施例被思及。例如，該電源供應(yīng)器的控制器72可以用硬件、韌體或軟件、或是用其任意組合或子組合來(lái)加以實(shí)施。再者，若該限制電流的控制器72在該限制電流的模式中只有使用該控制信號(hào)38的工作周期D來(lái)限制Iswitch> 1及1-d，則其可以不接收V-及Vin，并且若其在該限制電流的模式中只有使用該B00SUiati0=VJVin來(lái)限制IswitahUil^ 1-d，則其可以不接收該控制信號(hào)38。再者，除了該工作周期D之外，該限制電流的控制器76可以在該限制電流的操作模式期間使用相關(guān)于該B00st_Rati0的量來(lái)限制Iswitc;h、Iin& I_d。此外，一種具有除了升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲獾囊煌負(fù)涞碾娫垂?yīng)器(例如，一升降壓拓?fù)浠蚴且环雕Y拓?fù)洌渲蠭^d=[(l-D)/D].Iinavg)也可以米用上述用于限制Iswitc；h、Iin及l(fā)LMd的實(shí)施例中的一實(shí)施例。
[0181]根據(jù)一實(shí)施例，圖13是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的一實(shí)施例的方塊圖，其是納入圖9的電源供應(yīng)器70。盡管該系統(tǒng)100是被描述為一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是其可以是任何該電源供應(yīng)器70的一實(shí)施例所適用的系統(tǒng)。
[0182]該系統(tǒng)100包含計(jì)算電路102、至少一輸入裝置106、至少一輸出裝置108、以及至少一資料儲(chǔ)存裝置110，該計(jì)算電路102是包含除了該供應(yīng)器10之外的一通過(guò)該供應(yīng)器所供電的處理器104。
[0183]除了處理數(shù)據(jù)之外，該處理器104可以編程或控制該供應(yīng)器70。例如，該電源供應(yīng)器的控制器72、PWM控制器34以及限制電流的控制器76(圖9)的功能可通過(guò)該處理器104來(lái)加以執(zhí)行。
[0184]該輸入裝置(例如，鍵盤(pán)、鼠標(biāo))106容許提供數(shù)據(jù)、程序以及命令至該計(jì)算電路102。
[0185]該輸出裝置(例如，顯示器、打印機(jī)、揚(yáng)聲器)108容許該計(jì)算電路102能夠以一種可被人類操作者感知的形式來(lái)提供數(shù)據(jù)。
[0186]而且該資料儲(chǔ)存裝置(例如，隨身碟、硬盤(pán)機(jī)、RAM、光驅(qū))110容許例如是程序及數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。
[0187]從前述內(nèi)容將會(huì)體認(rèn)到的是，盡管特定實(shí)施例已經(jīng)在此為了說(shuō)明的目的來(lái)加以敘述，但是各種的修改可以在不偏離該揭露內(nèi)容的精神及范疇下加以完成。再者，在一替代方案被揭示用于一特定實(shí)施例的情形中，即使未明確敘明，此替代方案也可以應(yīng)用到其它實(shí)施例。再者，上述的構(gòu)件可被設(shè)置在單一或多個(gè)IC晶粒上以形成一或多個(gè)1C，這一或多個(gè)IC可以耦接至一或多個(gè)其它1C。此外，任何敘述的構(gòu)件或操作都可以用硬件、軟件、韌體、或是硬件、軟件及韌體的任意兩個(gè)或多個(gè)的一組合來(lái)加以實(shí)施/執(zhí)行。再者，一種所敘述的裝置或系統(tǒng)中的一或多個(gè)構(gòu)件可能為了清楚起見(jiàn)或是其它原因而已經(jīng)從該說(shuō)明中省略。再者，一種所敘述的裝置或系統(tǒng)中的一或多個(gè)已經(jīng)內(nèi)含在該說(shuō)明中的構(gòu)件可以從該裝置或系統(tǒng)中省略。
[0188]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，包括: 切換式調(diào)節(jié)器，其被配置以產(chǎn)生輸入電流，使得調(diào)節(jié)后的輸出電壓響應(yīng)于該輸入電流以及輸入電壓而被產(chǎn)生；以及 電流限制器，其被配置以響應(yīng)于一個(gè)量來(lái)限制該輸入電流，該量相關(guān)于該調(diào)節(jié)后的輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
2.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該切換式調(diào)節(jié)器被配置以產(chǎn)生用于控制電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，該電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)是被配置以傳導(dǎo)該輸入電流。
3.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，還包括該電源供應(yīng)器的開(kāi)關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是包含該控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是包含該控制信號(hào)的工作周期。
6.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是包含I減去該控制信號(hào)的工作周期。
7.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是包含一差值除以該控制信號(hào)的工作周 期，該差值是等于I減去該工作周期。
8.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是等于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
9.如權(quán)利要求2所述的電源供應(yīng)器的控制器，其特征在于，該量是包含信號(hào)，該信號(hào)是具有相關(guān)于該控制信號(hào)的工作周期的位準(zhǔn)。
10.一種電源供應(yīng)器，其特征在于，包括: 輸入節(jié)點(diǎn)，其被配置以接收輸入電壓； 輸出節(jié)點(diǎn)，其被配置以載有調(diào)節(jié)后的輸出電壓； 開(kāi)關(guān)，其被配置以響應(yīng)于控制信號(hào)來(lái)傳導(dǎo)來(lái)自該輸入節(jié)點(diǎn)的輸入電流；以及 電源供應(yīng)器的控制器，其是包含 開(kāi)關(guān)控制器，其被配置以產(chǎn)生該控制信號(hào)，以及 電流限制器，其被配置以響應(yīng)于一個(gè)量來(lái)限制該輸入電流，該量相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
11.如權(quán)利要求10所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該開(kāi)關(guān)包含晶體管，該晶體管是具有被配置以接收該控制信號(hào)的控制節(jié)點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求10所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，還包括: 電感器，其是耦接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該開(kāi)關(guān)之間，并且被配置以在該開(kāi)關(guān)的周期的第一部分期間傳導(dǎo)該輸入電流，以及在該周期的第二部分期間傳導(dǎo)放電電流；以及 單向電流的裝置，其是耦接在該電感器與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，并且被配置以在該周期的該第二部分期間傳導(dǎo)該放電電流。
13.如權(quán)利要求10所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，還包括: 參考節(jié)點(diǎn)； 電感器，其是耦接在該輸入節(jié)點(diǎn)與該開(kāi)關(guān)之間，并且被配置以在該開(kāi)關(guān)的周期的第一部分期間傳導(dǎo)該輸入電流，以及在該周期的第二部分期間傳導(dǎo)放電電流； 單向電流的裝置，其是耦接在該電感器與該輸出節(jié)點(diǎn)之間，并且被配置以在該周期的該第二部分期間傳導(dǎo)該放電電流；以及 電容器，其是耦接在該輸出節(jié)點(diǎn)與該參考節(jié)點(diǎn)之間。
14.一種系統(tǒng),其特征在于,包括: 電源供應(yīng)器，其是包含 輸入節(jié)點(diǎn)，其被配置以接收輸入電壓， 輸出節(jié)點(diǎn)，其被配置以載有輸出電壓， 開(kāi)關(guān)，其被配置以響應(yīng)于控制信號(hào)來(lái)傳導(dǎo)來(lái)自該輸入節(jié)點(diǎn)的輸入電流，以及 電源供應(yīng)器的控制器，其是包含 開(kāi)關(guān)控制器，其被配置以產(chǎn)生該控制信號(hào)，以及 電流限制器，其被配置以響應(yīng)于一個(gè)量來(lái)限制該輸入電流，該量相關(guān)該輸出電壓除以該輸入電壓的比例；以及 負(fù)載，其是耦接至該電源供應(yīng)器的該輸出節(jié)點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該電源供應(yīng)器包含升壓轉(zhuǎn)換器。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該負(fù)載包含集成電路。
17.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該負(fù)載以及該電源供應(yīng)器的一部分被設(shè)置在同一個(gè)集成電路的晶粒上。
18.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該負(fù)載以及該電源供應(yīng)器的一部分被設(shè)置在個(gè)別的集成電路的晶粒上。
19.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于， 該負(fù)載被配置以傳導(dǎo)負(fù)載電流；以及 該電流限制器被配置以響應(yīng)于該量來(lái)限制該負(fù)載電流。
20.—種方法,其特征在于,包括: 響應(yīng)于輸入電壓以及輸入電流以產(chǎn)生輸出電壓；以及 響應(yīng)于一個(gè)量以限制該輸入電流，該量相關(guān)于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于， 產(chǎn)生該輸出電壓是包含周期性地使得該輸入電流根據(jù)工作周期來(lái)流動(dòng)；以及 該量相關(guān)于該工作周期。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生該輸出電壓是包含使得該輸出電壓具有的大小是大于該輸入電壓的大小。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括響應(yīng)于該量來(lái)限制輸出電流。
24.—種方法,其特征在于,包括: 響應(yīng)于輸入電壓以產(chǎn)生輸出電壓以及輸出電流；以及 響應(yīng)于一個(gè)量以限制該輸出電流，該量相關(guān)于該輸出電壓除以該輸入電壓的比例。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK103812318SQ201310521800
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月2日
【發(fā)明者】馬克·伊森·丹剛, 魯奇·帕里克 申請(qǐng)人:英特希爾美國(guó)公司