短路保護(hù)方法和返馳式轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種短路保護(hù)方法和返馳式轉(zhuǎn)換器。上述短路保護(hù)方法適用于一返馳式轉(zhuǎn)換器，該返馳式轉(zhuǎn)換器包括一變壓器，該短路保護(hù)方法包括：根據(jù)來自上述變壓器的一二次線圈的一輸出電壓輸出產(chǎn)生一反饋電壓；根據(jù)上述反饋電壓控制經(jīng)過上述變壓器的一一次線圈的一一次電流；根據(jù)上述一次電流判定一感測電壓；根據(jù)上述感測電壓判定一短路狀況；當(dāng)該短路狀況發(fā)生時(shí)，根據(jù)一短路感測電壓限制設(shè)定上述一次電流；以及當(dāng)該短路狀況未發(fā)生時(shí)，根據(jù)一正常感測電壓限制設(shè)定上述一次電流。本發(fā)明可在正常狀況下通過正常感測電壓限制Vcs_max提供足夠的電力輸出，并在短路狀況下通過短路感測電壓限制Vcs_short使跨越切換晶體管M1電壓降至可忍受的范圍，借以提供短路保護(hù)。
【專利說明】短路保護(hù)方法和返馳式轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，尤其涉及適用于電力系統(tǒng)的短路保護(hù)方法和返馳式轉(zhuǎn)換 器。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于使用可開關(guān)的開關(guān)晶體管調(diào)節(jié)輸出電壓或輸出電流可以使得SMPS轉(zhuǎn)換器 不會(huì)在非零電流和電壓的線性區(qū)域中運(yùn)作，所以交換式電源供應(yīng)（Switching Mode Power Supply，下稱SMPS)轉(zhuǎn)換器可提供優(yōu)秀的電力轉(zhuǎn)換功率。因?yàn)榫w管電流或電壓趨近于0， 所以電力消耗大幅降低。由于高效能的關(guān)系，SMPS轉(zhuǎn)換器在多種便攜式裝置（例如移動(dòng)電 話、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦、數(shù)字音樂播放器、媒體播放器、便攜硬盤、手持游戲主機(jī)、以及其他 手持消費(fèi)者電子裝置）中被廣泛采用。在電路設(shè)計(jì)中，通常會(huì)將具有反饋回路的返馳式控 制實(shí)現(xiàn)于SMPS轉(zhuǎn)換器之中，用以提供電力調(diào)節(jié)的方式。
[0003] 在短路時(shí)，由于通過的大電流，SMPS轉(zhuǎn)換器可能會(huì)遭到損害。同時(shí)通過的最大電 流也限制SMPS轉(zhuǎn)換器所能供給的最大電力。因此晶體管電流的電流限制是一種取舍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明一實(shí)施例公開了一種短路保護(hù)方法，適用于一 返馳式轉(zhuǎn)換器，該返馳式轉(zhuǎn)換器包括一變壓器，該短路保護(hù)方法包括：根據(jù)來自上述變壓器 的一二次線圈的一輸出電壓輸出產(chǎn)生一反饋電壓；根據(jù)上述反饋電壓控制經(jīng)過上述變壓器 的一一次線圈的一一次電流；根據(jù)上述一次電流判定一感測電壓；根據(jù)上述感測電壓判定 一短路狀況；當(dāng)該短路狀況發(fā)生時(shí)，根據(jù)一短路感測電壓限制設(shè)定上述一次電流；以及當(dāng) 該短路狀況未發(fā)生時(shí)，根據(jù)一正常感測電壓限制設(shè)定上述一次電流。
[0005] 本發(fā)明又一實(shí)施例還公開了一種返馳式轉(zhuǎn)換器，包括一變壓器、一二次電路、一控 制器、一開關(guān)晶體管、一感測電阻以及一控制電路。該變壓器包括一一次線圈和一二次線 圈，其中上述二次線圈輸出一輸出電壓。該二次電路耦接上述二次線圈，以及產(chǎn)生一反饋電 壓根據(jù)上述輸出電壓。該開關(guān)晶體管控制通過上述變壓器的上述一次線圈的一一次電流。 該感測電阻耦接上述開關(guān)晶體管，以及通過上述一次電流建立一感測電壓。該控制電路光 耦合至上述二次電路，用于根據(jù)上述反饋電壓控制上述開關(guān)晶體管，根據(jù)上述感測電壓判 定一短路，當(dāng)該短路狀況發(fā)生時(shí)，根據(jù)一短路感測電壓限制設(shè)定上述一次電流，以及當(dāng)該短 路狀況未發(fā)生時(shí)，根據(jù)一正常感測電壓限制設(shè)定上述一次電流。
[0006] 本發(fā)明具有在正常狀況下通過較高的正常感測電壓限制Vcsjnax提供足夠的電 力輸出，并在短路狀況下通過較低的短路感測電壓限制V CS_Sh〇rt使跨越切換晶體管Ml電 壓降至可忍受的范圍，借以提供短路保護(hù)的好處。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種返馳式交換電源供應(yīng)器1的電路圖。
[0008] 圖2顯示通過控制信號(hào)KVFB限制感測電壓Vcs的波形圖。
[0009] 圖3為通過短路信號(hào)限制Vcs_max限制感測電壓Vcs的波形圖。
[0010] 圖4在短路狀況通過短路信號(hào)限制Vcsjnax限制感測電壓Vcs的示意圖。
[0011] 圖5A顯示本發(fā)明實(shí)施例中短路狀況下感測電壓Vcs的波形圖。
[0012] 圖5B顯示本發(fā)明實(shí)施例中重載狀況下感測電壓Vcs的波形圖。
[0013] 圖6顯示本發(fā)明實(shí)施例中輕載狀況下感測電壓Vcs的波形圖。
[0014] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中圖1的PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)變）控 制器12的電路圖。
[0015] 圖8顯示本發(fā)明實(shí)施例中另一圖1的PWM控制器12的電路圖。
[0016] 圖9顯示本發(fā)明實(shí)施例中感測電壓限制Vcs_limit的波形圖。
[0017] 圖10顯示Vcs_limit的連續(xù)波形圖的例子。
[0018] 圖11顯示本發(fā)明實(shí)施例中一種短路保護(hù)方法11的流程圖。
[0019] 其中，附圖標(biāo)記說明如下：
[0020] 10?變壓器；
[0021] W1?一次線圈；
[0022] W2?二次線圈；
[0023] 12?PWM控制器；
[0024] 14?二次電路；
[0025] D1 ?二極管；
[0026] 0ΡΤ0?光耦合器；
[0027] TL431?并聯(lián)穩(wěn)壓器；
[0028] Ml?開關(guān)晶體管；
[0029] Res?感測電阻；
[0030] Ics?一次電流；
[0031] Vcs?感測電壓；
[0032] Vin?輸入電壓；
[0033] Vout?輸出電壓；
[0034] Vdiv?分割電壓；
[0035] VFB?反饋電壓；
[0036] SPWM ?PWM 信號(hào)；
[0037] Tshort?延遲時(shí)間；
[0038] KVFB?控制信號(hào)；
[0039] Vcs_max?正常感測電壓限制；
[0040] Vcs_short?短路感測電壓限制；
[0041] D?工作周期；
[0042] Dshort?短路工作周期臨界值；
[0043] 700?觸發(fā)器；
[0044] 702?多路復(fù)用器；
[0045] 704、706 ?比較器；
[0046] 708 ?或門；
[0047] 800、802 ?比較器；
[0048] 804 ?或門；
[0049] 806?觸發(fā)器；
[0050] 808?緩沖器；
[0051] Vcs_limit?感測電壓限制；以及
[0052] S1100、1102、?步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0053] 在此必須說明的是，于下公開內(nèi)容中所提出的不同實(shí)施例或范例，是用以說明本 發(fā)明所揭示的不同技術(shù)特征，其所描述的特定范例或排列是用以簡化本發(fā)明，然非用以限 定本發(fā)明。此外，在不同實(shí)施例或范例中可能重復(fù)使用相同的參考數(shù)字與符號(hào)，此等重復(fù)使 用的參考數(shù)字與符號(hào)是用以說明本發(fā)明所揭示的內(nèi)容，而非用以表示不同實(shí)施例或范例間 的關(guān)系。
[0054] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種返馳式交換電源供應(yīng)器（Switching Mode PowerSupply，下稱SMPS)1(返馳式轉(zhuǎn)換器）的電路圖，包括變壓器10、PWM控制器12(控制 電路）、二次電路14、開關(guān)晶體管Ml、以及感測電阻Res。
[0055] 返馳式SMPS1通過感測變壓器10二次線圈W2的輸出電壓Vout以及通過打開或 關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml控制一次電流Ics而形成控制回路。為了獲取變壓器10的一次側(cè)的輸 出電壓值，會(huì)通過二次電路14而分割輸出電壓Vout產(chǎn)生電壓Vdiv，二次電路14包括電阻 網(wǎng)絡(luò)。電壓Vdiv控制并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431，并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431產(chǎn)生與Vdiv和內(nèi)部參考電壓的 差值呈正比的電流，通常內(nèi)部參考電壓會(huì)是2. 5V。上述產(chǎn)生的電流通過光耦合器0ΡΤ0轉(zhuǎn) 換為反饋電壓VFB。PWM控制器12使用反饋電壓V FB產(chǎn)生控制信號(hào)KVFB，借以控制一次電流 Ics。感測電阻Res感測一次電流而產(chǎn)生感測電壓Vcs，由算式[1]表示。
[0056] Ves = Ics*Rcs 算式[1]
[0057] -旦感測電壓Ves趨近K*VFB，PWM控制器12將會(huì)關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml且由算式[2] 判定峰值一次電流Ics, peak :
[0058] Ics, peak = K*Vfb/Rcs 算式[2]
[0059] 其中K為一系數(shù)，用于將反饋信號(hào)VFB轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)KVFB。通過這個(gè)方式，PWM控 制器12能正確調(diào)整輸入電力，用以調(diào)節(jié)輸出電壓Vout進(jìn)而達(dá)成輸出負(fù)載（未圖示）的電 力需求。
[0060] 公知技術(shù)通過反饋電壓VFB提供短路保護(hù)，如圖2的波形所示。圖2顯示通過控制 信號(hào)KV FB限制感測電壓Ves的波形圖。更具體來說，PWM控制器12將反饋電壓VFB和感測 電壓Ves相比，一旦感測到電壓趨近于KV FB時(shí)就關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml。這表示晶體管電流的 峰值由反饋電壓所判定。當(dāng)短路狀況發(fā)生時(shí)，輸出電壓Vout會(huì)非常接近0且反饋電壓V FB 會(huì)拉高至飽和層級(jí)以請求更多的輸入電流Ics。若反饋電壓VFB維持飽和一段特定延遲時(shí) 間Tshort還長的時(shí)間時(shí)，PWM控制器12將會(huì)通過關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml來關(guān)閉返馳式SMPS1。 在延遲時(shí)間Tshort時(shí)，反饋電壓V FB會(huì)維持飽和，且開關(guān)晶體管Ml受到高運(yùn)作電流的限制。 一旦開關(guān)晶體管Ml被切斷，變壓器的漏電感會(huì)造成在Ml漏極的共振電壓。當(dāng)開關(guān)晶體管 Ml關(guān)閉時(shí)共振電壓和Ics的峰值成正比。這表示短路下的高運(yùn)作電流可于開關(guān)晶體管Ml 上產(chǎn)生更多的電壓應(yīng)力（voltage stress)。
[0061] 為了減低電壓應(yīng)力，所以新增一低于KVFB的飽和層級(jí)的電流限制Vcsjnax借以減 低M0SM1在短路狀況下的峰值電流，如圖3所示。然而，當(dāng)逐漸增加的反饋電壓請求更多輸 入電力時(shí)，由于最大輸入電流受到限制，該電流限制Vcsjnax會(huì)降低最大電力，如圖4所示。
[0062] 圖5到圖11顯示本發(fā)明實(shí)施例中各種短路保護(hù)方法以及使用短路保護(hù)方法的返 馳式SMPS。短路保護(hù)方法能夠針對正常運(yùn)作和短路狀況而提供不同的感測電壓限制Vcs_ limit，且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大電力傳送以及可忍受的短路M0S應(yīng)力。
[0063] 實(shí)施例公開一種短路保護(hù)方法，用于峰值電流模式控制。根據(jù)對PWM控制器12輸 出的PWM信號(hào)的工作周期D的觀察而決定檢測方法。對在重載或短路情況下運(yùn)作的返馳式 SMPS1可通過伏秒平衡算式[3](忽略圖1的二極管D1的二極管壓降）來判定PWM信號(hào)SPWM 的工作周期D以及感測電壓Vcs :
[0064] Vout/Vin = n*D/(l_D)算式[3]
[0065] 其中η是變壓器10 -次和二次線圈的圈數(shù)比。
[0066] 當(dāng)短路狀況發(fā)生時(shí)，輸出電壓Vout會(huì)趨近于0。因此工作周期D會(huì)減低至最小允 許臨界值（預(yù)定工作周期臨界值）。相對地，在重載且具有調(diào)節(jié)的輸出電壓Vout的情況時(shí)， 工作周期D會(huì)大于最小允許臨界值。通過監(jiān)測工作周期D，當(dāng)D小于目前最小值時(shí)，PWM控 制器12會(huì)判定短路狀況且觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作。
[0067] 翻到圖5A，顯示本發(fā)明實(shí)施例中短路狀況下SMPS1的波形圖。
[0068] 當(dāng)短路狀況發(fā)生時(shí)，輸出電壓Vout趨近于0。根據(jù)伏秒平衡算式[3]，返馳式SMPS1 的工作周期D很小。因此能夠如圖5A所示，設(shè)定一限制Dshort (預(yù)定工作周期臨界值）， 用以在當(dāng)工作周期D小于Dshort時(shí)觸發(fā)較低的短路感測電壓限制Vcs_short作為Vcs_ limit。如同前面的解釋，通過降低感測電壓Vcs，跨越Ml的電壓應(yīng)力會(huì)減輕。重載和短路 狀況能由感測電壓Vcs的工作周期D進(jìn)行分辨，感測電壓Vcs的工作周期D和開關(guān)晶體管 Ml的工作周期相同。如圖5B所示，短路狀況下的工作周期D是Dshort，且其小于重載狀況 下的工作周期。由于重載時(shí)的輸出電壓Vout仍由目標(biāo)電壓KV FB調(diào)節(jié)，Dshort的限制值能 夠通過以下算式[4]以目標(biāo)Vout而進(jìn)行計(jì)算：
[0069] D = Vout/ (Vout+n*Vin) >Dshort 算式[4]
[0070] 圖6顯示本發(fā)明實(shí)施例中輕載狀況下SMPS1的波形圖。在圖6中我們可以注意 至IJ，工作周期D在輕載狀況時(shí)也會(huì)減輕且可小于短路限制Dshort。但是因?yàn)樵谳p載切換時(shí) 峰值電流會(huì)受限于小于短路感測電壓限制V CS_Sh〇rt的KVFB，所以輕載狀況和短路狀況能 夠有所區(qū)別。這表示短路保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)，且系統(tǒng)仍由V FB形成的閉環(huán)峰值電流控制。
[0071] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中圖1的PWM控制器12的電路圖。通過該電路，PWM控制器 12能根據(jù)感測電壓Vcs的工作周期D大于Dshort與否而調(diào)整下個(gè)切換周期的Vcs_limit。 電路7包括觸發(fā)器700、多路復(fù)用器702、比較器704和706、或門708、觸發(fā)器710以及緩沖 器 712。
[0072] 觸發(fā)器700接收感測電壓Vcs且以一個(gè)短路工作周期Dshort由一信號(hào)敲入。當(dāng)感 測電壓Vcs的工作周期D小于短路工作周期Dshort時(shí)，觸發(fā)器700輸出選擇信號(hào)至多路復(fù) 用器702用以選擇短路感測電壓限制V CS_Sh〇rt。當(dāng)感測電壓Vcs的工作周期D超出短路 工作周期Dshort時(shí)，觸發(fā)器700輸出選擇信號(hào)至多路復(fù)用器702用以選擇正常感測電壓限 制Vcs_max。比較器706根據(jù)工作周期D，將感測電壓Vcs和短路感測電壓限制Vcs_short 以及正常感測電壓限制Vcsjnax其中的一個(gè)相比。在某些實(shí)施例中，在短路和輕載狀況中， 比較器706將感測電壓Vcs和短路感測電壓限制Vc S_sh〇rt相比，在重載狀況中，將感測電 壓Vcs和正常感測電壓限制Vcs_max相比。比較器704使用控制信號(hào)KV FB比較感測電壓。 或門708判定感測電壓Vcs是否超出控制信號(hào)KVFB或所選的感測電壓限制。當(dāng)感測電壓 Vcs超出控制信號(hào)KVFB或所選的感測電壓限制時(shí)，緩沖器712用于輸出PWM信號(hào)SPWM借以關(guān) 閉開關(guān)晶體管Ml。
[0073] 請參考圖5A和圖7,在短路狀況時(shí)，比較器706將感測電壓Vcs和短路感測電壓限 制V CS_Sh〇rt相比，且比較器704將感測電壓和控制信號(hào)KVFB相比，由于短路感測電壓限制 Vcs_short小于控制信號(hào)K回路，比較器706將會(huì)在比較器704表示感測電壓Vcs到達(dá)電壓 限制前先表示感測電壓Vcs已到達(dá)短路感測電壓限制Vc S_sh〇rt。因此，一旦感測電壓Vcs 到達(dá)短路感測電壓限制VcS_sh〇rt，緩沖器712將會(huì)輸出PWM信號(hào)SPWM關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml。
[0074] 參考圖5B和圖7,在重載狀況時(shí)，比較器706會(huì)比較感測電壓Vcs和正常感測電壓 限制Vcs_max且比較器704會(huì)比較感測電壓和控制信號(hào)K回路。由于控制信號(hào)K回路小于 正常感測電壓限制Vcsjnax，比較器704將會(huì)先表示感測電壓Vcs到達(dá)控制信號(hào)K回路直到 感測電壓Vcs到達(dá)正常感測電壓限制Vcsjnax為止。一旦感測電壓Vcs已到達(dá)控制信號(hào)K 回路或正常感測電壓限制Vcsjnax，緩沖器712將會(huì)輸出PWM信號(hào)SPWM關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml。
[0075] 請參考圖6和圖7,在輕載狀況時(shí)，比較器706會(huì)比較感測電壓Vcs和短路感測電 壓限制V CS_Sh〇rt且比較器704會(huì)比較感測電壓和控制信號(hào)K回路。由于控制信號(hào)K回路 永遠(yuǎn)小于短路感測電壓限制Vcs_short，比較器704將在到短路感測電壓限制Vcs_short前 一直表示感測電壓Vcs已到達(dá)控制信號(hào)K回路。一旦感測電壓Vcs到達(dá)控制信號(hào)K回路， 緩沖器712將會(huì)輸出PWM信號(hào)S PWM關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml。
[0076] 這里提供另一種感測電壓限制Vcs_limit的變化形實(shí)施例，在短路工作周期臨界 值Dshort期間具有較小的短路感測電壓限制Vcs_short且在短路工作周期臨界值Dshort 后具有正常感測電壓限制Vcsjnax。圖8顯示電路的實(shí)現(xiàn)方式，且圖9顯示感測電壓限制 Vcs_limit的波形圖。
[0077] 圖8顯示本發(fā)明實(shí)施例中另一圖1的PWM控制器12的電路圖?？刂齐娐?包括 比較器800和802、或門804、觸發(fā)器806、以及緩沖器808。
[0078] 如前述，當(dāng)感測電壓Vcs的高電平期間小于短路工作周期臨界值Dshort時(shí)感測電 壓限制Vcs_limit被設(shè)為短路感測電壓限制Vcs_short，且當(dāng)感測電壓Vcs的高電平期間超 出短路工作周期臨界值Dshort時(shí)感測電壓限制Vcs_limit被設(shè)為正常感測電壓限制Vcs_ max。因此，當(dāng)高電平期間小于短路工作周期臨界值Dshort時(shí)，比較器802會(huì)將感測電壓 Vcs和短路感測電壓限制Vcs_short相比。當(dāng)高電平期間超出短路工作周期臨界值Dshort 時(shí)，比較器802會(huì)將感測電壓Vcs和正常感測電壓限制Vcs_max相比。同時(shí)，比較器800將 感測電壓Vcs和控制信號(hào)K回路相比?；蜷T804判定感測電壓Vcs是否超出控制信號(hào)K回 路或感測電壓限制Vcs_limit。當(dāng)感測電壓Vcs超出控制信號(hào)K回路或感測電壓限制Vcs_ limit時(shí)，緩沖器808用于輸出PWM信號(hào)SPWM用以關(guān)閉開關(guān)晶體管M1，反之，開關(guān)晶體管Ml 維持開啟狀態(tài)。
[0079] 翻到圖9,其顯示通過短路工作周期臨界值Dshort和正常感測電壓限制Vcs_max 設(shè)定感測電壓限制Vcs_limit。若感測電壓Vcs的工作周期D小于短路工作周期臨界值 Dshort，電流峰值將會(huì)受到短路感測電壓限制VCS_Sh〇rt限制。重載狀態(tài)下的工作周期將 會(huì)大于短路工作下的周期臨界值Dshort且限制將會(huì)蓋為正常感測電壓限制Vcsjnax，正常 感測電壓限制Vcsjnax的值足夠提供最大電力傳輸。
[0080] 在動(dòng)態(tài)Vcs_limit的實(shí)現(xiàn)方式中，感測電壓限制Vcs_limit不只在短路工作周期 臨界值Dshort時(shí)須小于飽和K回路，且不需為常數(shù)。圖10顯示Vcs_limit的連續(xù)波形圖 的例子。
[0081] 圖11顯示本發(fā)明實(shí)施例中一種短路保護(hù)方法11的流程圖，使用圖1的返馳式 SMPS1。另外，短路保護(hù)方法11適用于圖7和圖8的控制電路7或8。
[0082] 在短路保護(hù)方法11開始后，返馳式SMPS1啟動(dòng)以提供電力至連接的負(fù)載（S1100)。 連接的負(fù)載可以為重載、輕載、或短路。接著二次電路14用于根據(jù)來自變壓器10的二次線 圈W2的輸出電壓Vout產(chǎn)生反饋電壓回路（S1102)。具體來說，二次電路14內(nèi)的電阻網(wǎng)絡(luò) 將輸出電壓Vout分割為分割電壓Vdiv，分割電壓Vdiv和參考信號(hào)的差值接著通過并聯(lián)穩(wěn) 壓器TL431轉(zhuǎn)換成為一電流，該電流經(jīng)由光耦合器0ΡΤ0轉(zhuǎn)換為反饋電壓回路。
[0083] PWM控制器12從光耦合器0ΡΤ0接收反饋電壓回路并根據(jù)反饋電壓回路控制一次 電流Ics (S1104)。PWM控制器12也用于監(jiān)測感測電壓，該感測電壓由流過感測電阻Res - 次電流Ics所建立（S1106)。在運(yùn)作時(shí)，PWM控制器12產(chǎn)生內(nèi)部控制信號(hào)K回路，且將感測 電壓Ves與內(nèi)部控制信號(hào)K回路相比以產(chǎn)生PWM信號(hào)S pwm，PWM信號(hào)SPWM用于打開或關(guān)閉開 關(guān)晶體管M1，借以控制一次電流Ics的電流值。
[0084] PWM控制器12會(huì)判定短路狀況或正常運(yùn)作下的電流限制。在某些實(shí)施例中，PWM 控制器12根據(jù)工作周期判定短路狀況，如在圖5A、圖5B到圖7中各個(gè)實(shí)施例的描述。在另 外的實(shí)施例中，如在圖8到圖10中各個(gè)實(shí)施例的描述，PWM控制器12根據(jù)感測電壓Ves的 高電平期間辨別正常運(yùn)作和短路限制。
[0085] 當(dāng)短路狀況已發(fā)生時(shí)，PWM控制器12用于根據(jù)短路感測電壓限制VCS_ Sh〇rt設(shè)定 一次電流ICS(S1110)。否則，PWM控制器12用于根據(jù)正常感測電壓限制Vcs_max設(shè)定一次 電流Ics(S1112)。短路感測電壓限制Vcs_short小于正常感測電壓限制Vcs_max。在短路 狀況中，PWM控制器12還輸出PWM信號(hào)S PWM借以在當(dāng)感測電壓Ves超出短路感測電壓限制 VCS_sh〇rt時(shí)關(guān)閉開關(guān)晶體管Ml。而在非短路狀況時(shí)，特別是重載狀況，PWM控制器12還 輸出PWM信號(hào)S PWM用以在當(dāng)感測電壓Ves超出正常感測電壓限制Vcsjnax時(shí)關(guān)閉開關(guān)晶體 管Ml。通過針對短路狀況和非短路狀況而使用不同的感測電壓限制作為感測電壓Ves，短 路保護(hù)方法11會(huì)于短路狀況時(shí)減少跨越開關(guān)晶體管Ml的電壓應(yīng)力，同時(shí)于正常操作時(shí)提 供最大電力傳輸。
[0086] 當(dāng)PWM控制器12根據(jù)感測電壓Ves的工作周期判定短路狀況時(shí)會(huì)判定感測電壓 Ves的工作周期D，當(dāng)工作周期D小于預(yù)定工作周期臨界值Dshort時(shí)判定為短路狀況，且當(dāng) 工作周期D超出預(yù)定工作周期臨界值Dshort時(shí)判定不是短路狀況。
[0087] 當(dāng)PWM控制器12針對短路狀況和正常運(yùn)作判定各種感測電壓限制時(shí)，它會(huì)判定 工作臨界值Dshort，在預(yù)定工作周期臨界值Dshort期間內(nèi)判定較小的感測電壓限制Vcs_ short,且當(dāng)超出預(yù)定工作周期臨界值Dshort時(shí)判定正常感測電壓限制Vcs_max。
[0088] 本發(fā)明描述的各種邏輯區(qū)塊、模塊、以及電路可以使用通用處理器、數(shù)字信號(hào) 處理器（Digital Signal Processor，DSP)、特定應(yīng)用集成電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或其他可程控邏輯元件、離散式邏輯電路或晶體管邏輯門、離 散式硬件元件、或用于執(zhí)行本發(fā)明所描述的執(zhí)行的功能的其任意組合。通用處理器可以為 微處理器，或者，該處理器可以為任意商用處理器、控制器、微處理器、或狀態(tài)機(jī)。
[0089] 說明書使用的"判定"一詞包括計(jì)算、估算、處理、取得、調(diào)查、查找、確定、以及類似 意義。"判定"也包括解決、檢測、選擇、獲得、以及類似的意義。
[0090] 圖1、圖5A到圖11的實(shí)施例和公知技術(shù)相比，具有在正常狀況下通過較高的正常 感測電壓限制Vcsjnax提供足夠的電力輸出，并在短路狀況下通過較低的短路感測電壓限 制V CS_Sh〇rt使跨越切換晶體管Ml電壓降至可忍受的范圍，借以提供短路保護(hù)的好處。
[0091] 本發(fā)明描述的各種邏輯區(qū)塊、模塊、單元、以及電路的操作以及功能可以利用電路 硬件或嵌入式軟件碼加以實(shí)現(xiàn)，該嵌入式軟件碼可以由一處理器存取以及執(zhí)行。
[0092] 本申請對應(yīng)于美國優(yōu)先權(quán)申請61/824, 571，送件日期為2013年5月17日以及美 國優(yōu)先權(quán)申請61/823, 001，送件日期為2013年5月14日。其完整內(nèi)容已整合于此。
[0093] 本發(fā)明雖以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng) 視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種短路保護(hù)方法，適用于一返馳式轉(zhuǎn)換器，該返馳式轉(zhuǎn)換器包括一變壓器，該短路 保護(hù)方法包括： 根據(jù)來自上述變壓器的一二次線圈的一輸出電壓輸出產(chǎn)生一反饋電壓； 根據(jù)上述反饋電壓控制經(jīng)過上述變壓器的一一次線圈的一一次電流； 根據(jù)上述一次電流判定一感測電壓； 根據(jù)上述感測電壓判定一短路狀況； 當(dāng)該短路狀況發(fā)生時(shí)，根據(jù)一短路感測電壓限制設(shè)定上述一次電流；以及 當(dāng)該短路狀況未發(fā)生時(shí)，根據(jù)一正常感測電壓限制設(shè)定上述一次電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其中，上述判定上述短路步驟包括： 判定上述感測電壓的一工作周期；以及 當(dāng)上述工作周期小于一預(yù)定工作周期臨界值時(shí)，判定上述短路。
3. 如權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其中，上述判定上述短路步驟包括： 判定一二區(qū)段感測電壓限制； 當(dāng)上述感測電壓的一高電平期間小于一預(yù)定工作周期臨界值時(shí)，判定上述短路感測電 壓限制作為上述二區(qū)段感測電壓限制的一第一區(qū)段。
4. 如權(quán)利要求3所述的短路保護(hù)方法，其中，上述判定上述短路步驟包括： 當(dāng)上述感測電壓的上述高電平期間超出上述預(yù)定工作周期臨界值時(shí)，判定上述正常感 測電壓限制作為上述二區(qū)段感測電壓限制的一第二區(qū)段。
5. 如權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其中，上述短路感測電壓限制小于上述正常感 測電壓限制。
6. 如權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)方法，其中，上述根據(jù)上述短路感測電壓限制設(shè)定上 述一次電流的步驟包括： 當(dāng)上述感測電壓超出上述短路感測電壓限制時(shí)，關(guān)閉一開關(guān)晶體管，該開關(guān)晶體管耦 接上述變壓器的上述一次線圈且用于產(chǎn)生上述一次電流。
7. -種返馳式轉(zhuǎn)換器，包括： 一變壓器，包括一一次線圈和一二次線圈，其中上述二次線圈輸出一輸出電壓； 一二次電路，耦接上述二次線圈，以及產(chǎn)生一反饋電壓根據(jù)上述輸出電壓； 一開關(guān)晶體管，控制通過上述變壓器的上述一次線圈的一一次電流； 一感測電阻，耦接上述開關(guān)晶體管，以及通過上述一次電流建立一感測電壓；以及 一控制電路，光耦合至上述二次電路，用于根據(jù)上述反饋電壓控制上述開關(guān)晶體管，根 據(jù)上述感測電壓判定一短路，當(dāng)該短路狀況發(fā)生時(shí)，根據(jù)一短路感測電壓限制設(shè)定上述一 次電流，以及當(dāng)該短路狀況未發(fā)生時(shí)，根據(jù)一正常感測電壓限制設(shè)定上述一次電流。
8. 如權(quán)利要求7所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中，： 上述控制電路判定上述感測電壓的一工作周期，以及當(dāng)上述工作周期小于一預(yù)定工作 周期臨界值時(shí)判定上述短路；以及 上述控制電路還包括一多路復(fù)用器，根據(jù)上述短路的判定而選擇上述短路感測電壓限 制和上述正常感測電壓限制其中的一者。
9. 如權(quán)利要求7所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中，上述控制電路通過上述感測電壓判定上 述開關(guān)晶體管的一高電平期間；以及當(dāng)上述高電平期間小于一預(yù)定工作周期臨界值時(shí)判定 上述短路。
10. 如權(quán)利要求9所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)上述高電平期間超出上述預(yù)定工作周 期臨界值時(shí)，上述控制電路判定上述短路未發(fā)生。
11. 如權(quán)利要求7所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中， 上述控制電路包括一比較器，當(dāng)上述高電平期間小于上述預(yù)定工作周期臨界值時(shí)，t匕 較上述感測電壓和上述短路感測電壓限制借以輸出一 PWM信號(hào)，以及當(dāng)上述高電平期間超 出上述預(yù)定工作周期臨界值時(shí)，比較上述感測電壓和上述正常感測電壓限制借以輸出上述 PWM信號(hào)；以及 上述控制電路通過上述PWM信號(hào)控制上述開關(guān)晶體管。
12. 如權(quán)利要求7所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中，上述短路感測電壓限制小于上述正常感 測電壓限制。
13. 如權(quán)利要求7所述的返馳式轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)上述感測電壓超出上述短路感測電壓 限制時(shí)，上述控制電路關(guān)閉上述開關(guān)晶體管借以關(guān)閉上述一次電流。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK104158393SQ201410204269
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】曾任輝, 王冠盛, 蘇偉全 申請人:新能微電子股份有限公司