控制器集成電路、電源適配器以及自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種控制器集成電路、電源適配器以及自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法。其中，電源適配器包括變壓器次級(jí)側(cè)上的協(xié)議集成電路以及所述變壓器初級(jí)側(cè)上的控制器集成電路。所述電源適配器的輸出電壓會(huì)根據(jù)所連接的電子設(shè)備(例如，移動(dòng)設(shè)備)的充電電壓要求而變化，所述電子設(shè)備(例如，移動(dòng)設(shè)備)經(jīng)連接以從所述電源適配器接收功率。所述電源適配器包括自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式，所述自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式在啟動(dòng)期間將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為低電平，并隨后在檢測(cè)到所述協(xié)議集成電路的正常操作之后將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為較高電平。
【專利說(shuō)明】控制器集成電路、電源適配器以及自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2015年2月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.62/117，176的權(quán)益，所述美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及電路，尤其涉及電源適配器。
【背景技術(shù)】
[0004]與常規(guī)電源適配器相比，采用快速充電技術(shù)諸如Qualcomm Quick Charge2.0?技術(shù)的電源適配器對(duì)移動(dòng)設(shè)備(例如，智能電話和平板電腦)充電的速度要快最多75%。快速充電電源適配器通常能夠在5V下對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備充電，并能夠在9V和12V下對(duì)新移動(dòng)設(shè)備快速充電。作為一個(gè)具體例子，快速充電旅行電源適配器能根據(jù)所連接的移動(dòng)設(shè)備的充電要求自適應(yīng)地改變其輸出電壓。因此旅行電源適配器能用于對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備和具備快速充電功能的移動(dòng)設(shè)備兩者進(jìn)行充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，電源適配器包括變壓器次級(jí)側(cè)上的協(xié)議集成電路(IC)以及變壓器初級(jí)側(cè)上的控制器1C。電源適配器的輸出電壓會(huì)根據(jù)所連接的電子設(shè)備(例如，移動(dòng)設(shè)備)的充電電壓要求而變化，所述電子設(shè)備(例如，移動(dòng)設(shè)備)經(jīng)連接以從電源適配器接收功率。電源適配器包括自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式，所述自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式在啟動(dòng)期間將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為低電平，并隨后在檢測(cè)到協(xié)議IC的正常操作之后將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為較高電平。
[0006]本發(fā)明一方面提供一種控制器集成電路，包括:
[0007]開(kāi)關(guān)控制器，所述開(kāi)關(guān)控制器被配置為控制變壓器的初級(jí)側(cè)上的開(kāi)關(guān)的切換操作，其中所述開(kāi)關(guān)的所述切換操作在所述變壓器的次級(jí)側(cè)上感生輸出電壓；
[0008]反饋電路，所述反饋電路被配置為從協(xié)議集成電路接收反饋信號(hào)，所述協(xié)議集成電路被配置為根據(jù)充電協(xié)議利用所述輸出電壓為電子設(shè)備充電；以及
[0009]比較器電路，所述比較器電路被配置為將所感測(cè)的輸出電壓與過(guò)電壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較以檢測(cè)所述輸出電壓的過(guò)電壓狀態(tài)，
[0010]其中所述控制器集成電路在所述控制器集成電路的啟動(dòng)期間將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為比第二電平更小的第一電平，并且在檢測(cè)到所述變壓器的所述次級(jí)側(cè)上所述協(xié)議集成電路的正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為所述第二電平。
[0011]本發(fā)明另一方面提供一種用于移動(dòng)設(shè)備的電源適配器，包括:
[0012]變壓器的次級(jí)側(cè)上的協(xié)議集成電路，所述協(xié)議集成電路被配置為與所述移動(dòng)設(shè)備通信以根據(jù)充電協(xié)議在輸出電壓下對(duì)所述移動(dòng)設(shè)備充電；以及
[0013]所述變壓器的初級(jí)側(cè)上的控制器集成電路，所述控制器集成電路被配置為感測(cè)所述輸出電壓、在所述輸出電壓超過(guò)過(guò)電壓保護(hù)閾值電平時(shí)觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)、在啟動(dòng)期間將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值電平設(shè)定為第一電平、并且在檢測(cè)到所述協(xié)議集成電路正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值電平設(shè)定為比所述第一電平更高的第二電平。
[0014]本發(fā)明再一方面提供一種自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，包括:
[0015]在對(duì)電子設(shè)備充電的電源適配器的啟動(dòng)期間，將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為第一電平；
[0016]提供對(duì)所述電子設(shè)備充電的輸出電壓；
[0017]將所述輸出電壓與所述過(guò)電壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較，以檢測(cè)所述啟動(dòng)期間所述輸出電壓的過(guò)電壓狀態(tài)；
[0018]檢測(cè)所述電源適配器的變壓器的次級(jí)側(cè)上控制所述電子設(shè)備的充電的電路的操作狀態(tài)；以及
[0019]在檢測(cè)到控制所述電子設(shè)備的所述充電的所述電路正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為比所述第一電平更高的第二電平。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1示出了一種示例性自適應(yīng)電源適配器的示意圖。
[0021]圖2以圖表的方式示出了一種危險(xiǎn)狀態(tài)，在這種危險(xiǎn)狀態(tài)中當(dāng)在啟動(dòng)期間變壓器次級(jí)側(cè)上的次級(jí)IC發(fā)生故障時(shí)傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備不會(huì)受到過(guò)電壓保護(hù)。
[0022]圖3示出了具有針對(duì)啟動(dòng)期間次級(jí)側(cè)IC故障的過(guò)電壓保護(hù)的一種示例性自適應(yīng)電源適配器。
[0023]圖4示出了曲線圖，該曲線圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種為自適應(yīng)電源適配器提供自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)的方法。
[0024]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種自適應(yīng)電源適配器的示意圖。
[0025]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模式選擇塊的示意圖。
[0026]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖6所示模式選擇塊的信號(hào)的時(shí)序圖。
[0027]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種自適應(yīng)電源適配器的仿真結(jié)果。
[0028]在不同附圖中使用相同參考標(biāo)記指示相同或相似部件。
[0029]附圖標(biāo)記:
[0030]100:電源適配器
[0031]101:初級(jí)側(cè)集成電路
[0032]102:次級(jí)側(cè)集成電路
[0033]112: USB 連接器
[0034]151:輸出電壓范圍
[0035]200:電源適配器
[0036]201:初級(jí)側(cè)集成電路
[0037]202:次級(jí)側(cè)集成電路
[0038]203-1:光源
[0039]203-2:光檢測(cè)器
[0040]500:電源適配器[0041 ]501:初級(jí)側(cè)集成電路
[0042]502:次級(jí)側(cè)集成電路
[0043]503:變壓器
[0044]504:輔助繞組
[0045]505:輸出電壓監(jiān)控電路
[0046]506:過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器
[0047]507:模式選擇塊
[0048]510:交流線源
[0049]511:移動(dòng)設(shè)備
[0050]512:連接器
[0051]513-1:光源
[0052]513-2:光檢測(cè)器
[0053]514:過(guò)電壓保護(hù)比較器
[0054]515: SR 觸發(fā)器
[0055]516: D觸發(fā)器
[0056]517: VDD 檢測(cè)電路
[0057]518: D觸發(fā)器
[0058]520:開(kāi)關(guān)控制器
[0059]551、552:電流源
[0060]553:比較器
[0061 ]801:(FB/V)曲線圖
[0062]802:(10/V)曲線圖
[0063]803、804:(V)曲線圖
[0064]805:(Vo/V)曲線圖
[0065]Α0Μ:自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式信號(hào)
[0066]BLD、CN、CP、CS、COMR、CSN、CSP、DN、DP、DRIVE、FB、GND、IREF、HV、MODE、NC、OVP、QN、PGND、SD、SFB、SGND、SOMP、VDD,VIN,VREF、VS:引腳
[0067]CINT:內(nèi)部電容器
[0068]Drv、0SC、S/H:部件
[0069]QP:引腳/信號(hào)
[0070]Rext:外部電阻器
[0071]S1、S2、S5:開(kāi)關(guān)
[0072]Tl:變壓器
[0073]VBUS:引腳/充電電壓
[0074]VDD_G00D:信號(hào)
[0075]Vint:內(nèi)部電壓
[0076]Vqvp1:第一過(guò)電壓保護(hù)閾值
[0077]VQVP2:第二過(guò)電壓保護(hù)閾值
【具體實(shí)施方式】
[0078]在本公開(kāi)中，提供許多特定細(xì)節(jié)，諸如電路、部件和方法的例子，以提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)中的一者或多者的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其他情況下，未示出或描述熟知細(xì)節(jié)以免模糊本發(fā)明的方面。
[0079]圖1示出了能夠?qū)σ苿?dòng)設(shè)備快速充電的一種示例性自適應(yīng)電源適配器100的示意圖。例如，電源適配器100可符合高通快充技術(shù)(Qualcomm Quick Charge 2.0?)的要求。將電源適配器100插入到交流線源中以在通用串行總線(USB)連接器112處生成直流輸出電壓。將移動(dòng)設(shè)備(未示出)連接到USB連接器112以便充電。電源適配器100包括變壓器Tl初級(jí)偵U:的初級(jí)側(cè)集成電路(IC)1U例如，脈沖寬度調(diào)制(PffM)控制器)以及變壓器Tl次級(jí)側(cè)上的次級(jí)側(cè)IC 102(例如，協(xié)議1C)。
[0080]電源適配器100是自適應(yīng)電源適配器，因?yàn)槠湓赨SB連接器112的VBUS引腳上提供的輸出電壓會(huì)根據(jù)所連接的移動(dòng)設(shè)備的充電電壓要求而變化。例如，電源適配器100能對(duì)5V、9V和12V移動(dòng)設(shè)備充電。一般而言，自適應(yīng)電源適配器很方便，因?yàn)樗鼈兡苡糜趯?duì)傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備和新移動(dòng)設(shè)備兩者充電。目前可用的自適應(yīng)電源適配器的一個(gè)問(wèn)題是，在次級(jí)側(cè)IC故障的情況下它們可能不能夠?yàn)檩^低電壓傳統(tǒng)設(shè)備提供過(guò)電壓保護(hù)。例如，初級(jí)控制器IC通常只具有一個(gè)過(guò)電壓保護(hù)閾值電平，這個(gè)過(guò)電壓保護(hù)閾值電平是針對(duì)所支持的最高電壓設(shè)定的。作為一個(gè)具體例子，當(dāng)電源適配器的最大輸出電壓為12V時(shí)，通常針對(duì)14V設(shè)定初級(jí)控制器IC過(guò)電壓保護(hù)閾值。這會(huì)產(chǎn)生一種危險(xiǎn)狀態(tài)，即其中當(dāng)次級(jí)側(cè)IC發(fā)生故障時(shí)，被設(shè)計(jì)成僅接收5V的傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備可接收最高14V。該問(wèn)題以圖表方式在圖2中示出。
[0081 ]圖2示出了充電電壓(VBUS)隨時(shí)間推移而變化的曲線圖。如圖2所示，在次級(jí)側(cè)IC發(fā)生故障的情況下，在觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)使輸出電壓關(guān)閉之前，輸送到所連接的移動(dòng)設(shè)備的輸出電壓可增大到最高至過(guò)電壓保護(hù)(OVP)閾值。當(dāng)OVP閾值設(shè)定得相對(duì)較高(諸如圖2例子中的14V)時(shí)，被設(shè)計(jì)成在5V充電的傳統(tǒng)設(shè)備將被損壞。圖2示出了可潛在損壞5V傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備的被標(biāo)記為151的示例性輸出電壓范圍。
[0082]圖3示出了具有過(guò)電壓保護(hù)的一種示例性自適應(yīng)電源適配器200。電源適配器200包括初級(jí)側(cè)IC 201 (例如，F(xiàn)airchild Semiconductor?FAN501A IC)和次級(jí)側(cè)IC 202(例如，F(xiàn)airchild Semiconductor?FAN6100Q IC)。在圖3的例子中，在次級(jí)側(cè)IC 202的QP引腳處的QP信號(hào)指示次級(jí)側(cè)IC 202是否發(fā)生故障。當(dāng)QP信號(hào)較高時(shí)，次級(jí)側(cè)IC正常地偏壓和操作。在這種情況下，開(kāi)關(guān)SI接通，而開(kāi)關(guān)S2切斷，并且沒(méi)有電流流到光耦合器203，所述光耦合器203包括次級(jí)側(cè)上的光源203-1以及初級(jí)側(cè)上的光檢測(cè)器203-2。低QP信號(hào)指示次級(jí)側(cè)IC202發(fā)生故障。在這種情況下，開(kāi)關(guān)SI切斷，而開(kāi)關(guān)S2接通，從而牽引電流通過(guò)光耦合器203并且激活初級(jí)側(cè)IC 201的切斷功能。電源適配器200需要外部部件來(lái)為啟動(dòng)期間次級(jí)側(cè)IC故障提供過(guò)電壓保護(hù)，從而增加了電源適配器的成本和尺寸。
[0083]圖4示出了曲線圖，該曲線圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種為自適應(yīng)電源適配器提供自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)的方法。在圖4的例子中，所述方法包括兩個(gè)過(guò)電壓保護(hù)閾值，一個(gè)(0VP閾值I)適用于低電壓移動(dòng)設(shè)備(例如，5V傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備)，而另一個(gè)(0VP閾值2)適用于較高電壓移動(dòng)設(shè)備(例如，9V和12V具備快速充電功能的移動(dòng)設(shè)備)。在圖4的例子中，自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)初始設(shè)定低電平過(guò)電壓保護(hù)閾值以保護(hù)5V移動(dòng)設(shè)備。在一段時(shí)間后，一旦基于經(jīng)調(diào)節(jié)5V輸出驗(yàn)證了次級(jí)側(cè)IC的正常操作，則將過(guò)電壓保護(hù)閾值調(diào)節(jié)到較高電平以保護(hù)高電壓(例如，9V和12V)移動(dòng)設(shè)備。例如，可將初始過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為6V，并且可將最終過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為14V?，F(xiàn)有的電源適配器可結(jié)合圖4的自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法而只需極少的附加部件或無(wú)需任何附加部件，從而允許在啟動(dòng)期間次級(jí)側(cè)IC發(fā)生故障時(shí)以相對(duì)較低成本保護(hù)移動(dòng)設(shè)備。
[0084]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種自適應(yīng)電源適配器500的示意圖。電源適配器500是自適應(yīng)電源適配器，因?yàn)槠漭敵鲭妷簳?huì)根據(jù)所連接的電子設(shè)備的充電電壓要求而變化，所述電子設(shè)備在圖5的例子中是移動(dòng)設(shè)備。例如，電源適配器500能對(duì)5V、9V和12V移動(dòng)設(shè)備充電?？紤]到其具有相對(duì)較小的形狀因素并能對(duì)有不同充電電壓要求的移動(dòng)設(shè)備充電，電源適配器500可以(但不一定)是旅行電源適配器。
[0085]在圖5的例子中，電源適配器500連接到交流線源510以生成直流輸出電壓，所述直流輸出電壓用作對(duì)連接到連接器512的移動(dòng)設(shè)備511充電的充電電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，連接器512是USB連接器，并且充電電壓是VBUS引腳處的輸出電壓。移動(dòng)設(shè)備511可為智能電話、平板電腦、膝上型電腦等等。根據(jù)本公開(kāi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例也可用于對(duì)其他合適的電子設(shè)備充電。
[0086]在圖5的例子中，電源適配器500包括變壓器503初級(jí)側(cè)上的初級(jí)側(cè)控制器IC 501以及變壓器503次級(jí)側(cè)上的次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502。雖然初級(jí)側(cè)控制器IC 501和次級(jí)側(cè)協(xié)議IC502實(shí)現(xiàn)為集成電路，但也可用分立電路或者分立電路與集成電路的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。
[0087]在圖5的例子中，次級(jí)側(cè)協(xié)議IC502允許根據(jù)快速充電協(xié)議對(duì)移動(dòng)設(shè)備511快速充電。更具體地講，次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502可允許根據(jù)快速充電協(xié)議，諸如Qualcomm QuickCharge 2.0?技術(shù)的快速充電協(xié)議或一些其他快速充電協(xié)議，對(duì)移動(dòng)設(shè)備511的電池充電。次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502可借助USB連接器(圖5，連接器512)的DP引腳和DN引腳來(lái)與移動(dòng)設(shè)備511通信。
[0088]在圖5的例子中，初級(jí)側(cè)控制器IC 501包括開(kāi)關(guān)控制器520，所述開(kāi)關(guān)控制器520例如通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制開(kāi)關(guān)S5的切換操作，從而生成對(duì)移動(dòng)設(shè)備511充電的輸出電壓。在圖5的例子中，開(kāi)關(guān)控制器520通過(guò)根據(jù)在FB引腳處接收的反饋信號(hào)在DRIVE引腳處輸出柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)S5。開(kāi)關(guān)S5的切換操作導(dǎo)致在變壓器503次級(jí)側(cè)上生成輸出電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出電壓提供于VBUS引腳處，并且以USB連接器的GND引腳作為參考。
[0089]初級(jí)側(cè)控制器IC501可借助從光耦合器513接收的反饋信號(hào)FB來(lái)檢測(cè)輸出電壓，所述光耦合器513包括次級(jí)側(cè)上的光源513-1以及初級(jí)側(cè)上的光檢測(cè)器513-2。在圖5的例子中，初級(jí)側(cè)控制器IC 501包括用于接收反饋信號(hào)FB的FB引腳。
[0090]初級(jí)側(cè)控制器IC501可包括用于選擇自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式的模式選擇塊507。模式選擇塊507可允許借助于例如在初級(jí)側(cè)控制器IC 501的MODE引腳上接收的信號(hào)來(lái)選擇自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。當(dāng)選擇自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式時(shí)，初級(jí)側(cè)控制器IC 501可根據(jù)圖4執(zhí)行自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)。更具體地講，當(dāng)選擇自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式時(shí)，初級(jí)側(cè)控制器IC501最初在啟動(dòng)期間將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為低電平，并隨后在檢測(cè)到次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502的正常操作時(shí)將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為較高電平。
[0091]在圖5的例子中，變壓器503包括用于感測(cè)啟動(dòng)期間的輸出電壓的輔助繞組504。輔助繞組504上的電壓由開(kāi)關(guān)S5的切換操作所感生，因此指示輸出電壓。初級(jí)側(cè)控制器IC 501包括輸出電壓監(jiān)控電路505，諸如采樣保持電路，以感測(cè)啟動(dòng)期間的輸出電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，所感測(cè)的輸出電壓由初級(jí)側(cè)控制器IC 501在VS引腳處接收。
[0092]在一個(gè)實(shí)施例中，由過(guò)電壓保護(hù)比較器514將VS引腳處所感測(cè)的輸出電壓與過(guò)電壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較，以檢測(cè)過(guò)電壓。在圖5的例子中，過(guò)電壓保護(hù)閾值由OVP閾值發(fā)生器506提供。OVP閾值發(fā)生器506可包括模擬多路復(fù)用器，所述模擬多路復(fù)用器在圖5的例子中提供第一過(guò)電壓保護(hù)閾值(V Cl V PI )或第二過(guò)電壓保護(hù)閾值(V Cl V P 2 )。第一過(guò)電壓保護(hù)閾值可適用于低電壓傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備，而第二過(guò)電壓保護(hù)閾值可適用于具備快速充電功能的高電壓移動(dòng)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，初級(jí)側(cè)控制器IC 501最初在啟動(dòng)期間選擇第一過(guò)電壓保護(hù)閾值，然后在確認(rèn)次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502正常操作時(shí)選擇第二過(guò)電壓保護(hù)閾值。
[0093]在圖5的例子中，初級(jí)控制器IC 501包括VDD檢測(cè)電路517 (例如，遲滯比較器)，其也通過(guò)VDD引腳耦合到輔助繞組504。與VS引腳處所感測(cè)的輸出不同，VDD引腳處所感測(cè)的輸出未按比例縮放，以允許VDD檢測(cè)電路517檢測(cè)輸出電壓是否保持在高電壓。如果是這樣的話，則VDD檢測(cè)電路517輸出￥00_6000信號(hào)，該信號(hào)對(duì)D觸發(fā)器518進(jìn)行時(shí)鐘控制以從OVP閾值發(fā)生器506選擇第二(較高電平)過(guò)電壓保護(hù)閾值。否則，如果次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502沒(méi)有正常操作，則D觸發(fā)器518不被時(shí)鐘控制，并繼續(xù)從OVP閾值發(fā)生器506選擇第一(較低電平)過(guò)電壓保護(hù)閾值。
[0094]為了檢測(cè)過(guò)電壓，過(guò)電壓保護(hù)比較器514將來(lái)自輸出電壓監(jiān)控電路505的所感測(cè)輸出電壓與由OVP閾值發(fā)生器506提供的第一或第二過(guò)電壓保護(hù)閾值(以有效活動(dòng)的過(guò)電壓保護(hù)閾值為準(zhǔn))進(jìn)行比較。當(dāng)檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)，諸如當(dāng)輸出電壓大于有源過(guò)電壓保護(hù)閾值時(shí)，過(guò)電壓保護(hù)比較器514設(shè)定SR觸發(fā)器515以將D觸發(fā)器516清零，從而禁用傳輸?shù)介_(kāi)關(guān)S5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并斷輸輸出電壓。
[0095]在一種示例性操作中，可將第一過(guò)電壓保護(hù)閾值(Vqvpi)設(shè)定為1.2V，并且可將第二過(guò)電壓保護(hù)閾值(Vqvp2)設(shè)定為3.2V。由于VS引腳處所感測(cè)的輸出電壓被按比例縮放，
1.2V過(guò)電壓保護(hù)閾值可適用于5V的輸出電壓，并且3.2V過(guò)電壓保護(hù)閾值可適用于12V的輸出電壓。在啟動(dòng)的情況下，當(dāng)電源適配器500從切斷狀態(tài)接通時(shí)，隨著輸出電壓在啟動(dòng)期間升高，F(xiàn)B引腳處的反饋電壓將飽和。如果次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502正常運(yùn)行，則隨著輸出電壓達(dá)到5V，反饋電壓將下降。如果次級(jí)側(cè)協(xié)議IC 502發(fā)生故障，則反饋電壓保持飽和。隨著反饋電壓下降，過(guò)電壓保護(hù)閾值電平(其與VS引腳處所感測(cè)的輸出電壓相比較)將返回到3.2V。如果反饋電壓未下降，則過(guò)電壓保護(hù)閾值電平保持在1.2V，從而在輸出電壓超過(guò)5V時(shí)觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)以保護(hù)低電壓傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備。
[0096]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種模式選擇塊507的示意圖。在圖6的例子中，借助于初級(jí)側(cè)控制器IC 501的MODE引腳來(lái)啟用自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。例如，可通過(guò)借助于模式電容器C獻(xiàn)將MODE弓I腳耦合到地面來(lái)啟用自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。電流源551對(duì)模式電容器Cm充電以在MODE引腳處形成模式電壓Vm。電流源55 2對(duì)內(nèi)部電容器Cint充電以生成內(nèi)部電壓Vint。比較器553將模式電壓V樓ξ與內(nèi)部電壓Vint進(jìn)行比較以生成自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式信號(hào)AOM(在該例中為低態(tài)有效信號(hào))，從而指示啟用了自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。在一個(gè)實(shí)施例中，比較器553包括去抖時(shí)間(例如，20ys)以延遲比較直到模式電壓V獻(xiàn)和內(nèi)部電壓VINT穩(wěn)定為止。
[0097]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模式選擇塊507的時(shí)序圖。圖7的頂部時(shí)序圖是用于自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式啟用時(shí)的情況，而圖7的底部時(shí)序圖是用于自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式未啟用時(shí)的情況。
[0098]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式啟用時(shí)，模式電容器C獻(xiàn)親合到MODE引腳。在這種情況下，如圖7的頂部時(shí)序圖所示，在啟動(dòng)期間模式電壓V獻(xiàn)(曲線圖701)在由模式電容器(>試的電容和外部電阻器RExt的電阻決定的時(shí)間常數(shù)處升高。在去抖時(shí)間之后，將存在內(nèi)部電壓VINT(曲線圖702)大于模式電壓Vm的時(shí)間段，從而使自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式信號(hào)Α0Μ(曲線圖703)處于邏輯低狀態(tài)并且啟用自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。初級(jí)側(cè)控制器IC501的其他電路特征可使用處于穩(wěn)態(tài)的模式電壓Vm的值。
[0099]當(dāng)自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式未啟用時(shí)(參見(jiàn)圖7的底部時(shí)序圖)，啟動(dòng)期間的模式電壓Vm(曲線圖704)會(huì)隨著外部電阻器Rext上的電壓升高而升高。然而，即使在去抖模式后，內(nèi)部電SVINT(曲線圖705)也將比模式電壓Vm更小，從而使自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式信號(hào)AOM(曲線圖706)處于邏輯高狀態(tài)并且禁用自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式。
[0100]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源適配器500的仿真結(jié)果。圖8從頂部到底部示出了反饋電壓(曲線圖801)、輸出電流(曲線圖802)、過(guò)電壓保護(hù)閾值(曲線圖803)、VS引腳處所感測(cè)的輸出電壓(曲線圖804)以及輸出電壓(曲線圖805)。
[0101]圖8的仿真結(jié)果一般性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種操作電源適配器500的方法。如圖8所示，當(dāng)自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)模式啟用時(shí)，最初將過(guò)電壓保護(hù)閾值電平設(shè)定為低電壓以保護(hù)5V傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備。在啟動(dòng)期間，反饋電壓飽和達(dá)到高電壓，這是由于輸出電壓低于目標(biāo)電壓。一旦輸出電壓達(dá)到5V，隨著誤差放大器退出飽和狀態(tài)，反饋電壓會(huì)下降到正常范圍。于是，過(guò)電壓保護(hù)閾值電平切換到更高電平以允許更高輸出電壓。
[0102]已公開(kāi)了具有自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)的電源適配器。盡管已經(jīng)提供了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例用于說(shuō)明目的而不具限制性。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員在閱讀本公開(kāi)后將會(huì)明白許多附加實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制器集成電路，其特征在于，包括: 開(kāi)關(guān)控制器，所述開(kāi)關(guān)控制器被配置為控制變壓器的初級(jí)側(cè)上的開(kāi)關(guān)的切換操作，其中所述開(kāi)關(guān)的所述切換操作在所述變壓器的次級(jí)側(cè)上感生輸出電壓； 反饋電路，所述反饋電路被配置為從協(xié)議集成電路接收反饋信號(hào)，所述協(xié)議集成電路被配置為根據(jù)充電協(xié)議利用所述輸出電壓為電子設(shè)備充電；以及 比較器電路，所述比較器電路被配置為將所感測(cè)的輸出電壓與過(guò)電壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較以檢測(cè)所述輸出電壓的過(guò)電壓狀態(tài)， 其中所述控制器集成電路在所述控制器集成電路的啟動(dòng)期間將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為比第二電平更小的第一電平，并且在檢測(cè)到所述變壓器的所述次級(jí)側(cè)上所述協(xié)議集成電路的正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為所述第二電平。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器集成電路，其特征在于，在檢測(cè)到所述過(guò)電壓狀態(tài)后，所述開(kāi)關(guān)控制器停止所述開(kāi)關(guān)的所述切換操作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器集成電路，其特征在于，還包括: 過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器，所述過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器被配置為生成所述過(guò)電壓保護(hù)閾值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器集成電路，其特征在于，所述過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器選擇具有所述第一電平的第一過(guò)電壓保護(hù)閾值電壓或具有所述第二電平的第二過(guò)電壓保護(hù)閾值電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器集成電路，其特征在于，所述控制器集成電路還包括自適應(yīng)模式選擇塊，所述自適應(yīng)模式選擇塊用于啟用所述過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器以改變所述過(guò)電壓保護(hù)閾值。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器集成電路，其特征在于，所述自適應(yīng)模式選擇塊還包括:電流源，所述電流源被配置為對(duì)所述控制器集成電路外部的模式電容器充電；以及模式比較器，在所述控制器集成電路啟動(dòng)期間當(dāng)所述模式電容器上的模式電壓小于內(nèi)部電壓時(shí)，所述模式比較器啟用所述過(guò)電壓保護(hù)閾值發(fā)生器以改變所述過(guò)電壓保護(hù)閾值。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器集成電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)控制器被配置為通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控制所述開(kāi)關(guān)的所述切換操作。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器集成電路，其特征在于，所述第一過(guò)電壓保護(hù)閾值是用于所述電子設(shè)備在5V下充電時(shí)保護(hù)所述電子設(shè)備的，而所述第二過(guò)電壓保護(hù)閾值是用于所述電子設(shè)備在12V下充電時(shí)保護(hù)所述電子設(shè)備的。9.一種用于移動(dòng)設(shè)備的電源適配器，其特征在于，包括: 變壓器的次級(jí)側(cè)上的協(xié)議集成電路，所述協(xié)議集成電路被配置為與所述移動(dòng)設(shè)備通信以根據(jù)充電協(xié)議在輸出電壓下對(duì)所述移動(dòng)設(shè)備充電；以及 所述變壓器的初級(jí)側(cè)上的控制器集成電路，所述控制器集成電路被配置為感測(cè)所述輸出電壓、在所述輸出電壓超過(guò)過(guò)電壓保護(hù)閾值電平時(shí)觸發(fā)過(guò)電壓保護(hù)、在啟動(dòng)期間將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值電平設(shè)定為第一電平、并且在檢測(cè)到所述協(xié)議集成電路正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值電平設(shè)定為比所述第一電平更高的第二電平。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源適配器，其特征在于，所述電源適配器的所述輸出電壓根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備的電壓要求而變化。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源適配器，其特征在于，還包括: 連接器，所述移動(dòng)設(shè)備通過(guò)所述連接器來(lái)接收所述輸出電壓。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源適配器，其特征在于，所述協(xié)議集成電路根據(jù)所述充電協(xié)議通過(guò)所述連接器來(lái)與所述移動(dòng)設(shè)備通信。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源適配器，其特征在于，所述連接器是通用串行總線連接器。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源適配器，其特征在于，所述控制器集成電路是脈沖寬度調(diào)制控制器。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源適配器，其特征在于，所述充電協(xié)議是快速充電協(xié)議。16.一種自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，包括: 在對(duì)電子設(shè)備充電的電源適配器的啟動(dòng)期間，將過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為第一電平； 提供對(duì)所述電子設(shè)備充電的輸出電壓； 將所述輸出電壓與所述過(guò)電壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較，以檢測(cè)所述啟動(dòng)期間所述輸出電壓的過(guò)電壓狀態(tài)； 檢測(cè)所述電源適配器的變壓器的次級(jí)側(cè)上控制所述電子設(shè)備的充電的電路的操作狀態(tài)；以及 在檢測(cè)到控制所述電子設(shè)備的所述充電的所述電路正常操作之后，將所述過(guò)電壓保護(hù)閾值設(shè)定為比所述第一電平更高的第二電平。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，控制所述電子設(shè)備的所述充電的所述電路包括根據(jù)充電協(xié)議對(duì)所述電子設(shè)備充電的協(xié)議集成電路。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述電子設(shè)備是移動(dòng)設(shè)備。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，還包括: 根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備的充電電壓要求，改變所述輸出電壓。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述協(xié)議集成電路根據(jù)所述充電協(xié)議通過(guò)通用串行總線連接器來(lái)與所述移動(dòng)設(shè)備通信。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK105897010SQ201610090302
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】拉納·戴比亞度, 謝志賢, 徐乾尊, 崔恒碩
【申請(qǐng)人】快捷半導(dǎo)體股份有限公司