TW201429132A - 用於保護電源轉換器的系統控制器、信號生成器和方法及用於保護電源轉換器的信號的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了用於保護電源轉換器的系統和方法。一種用於保護電源轉換器的示例系統控制器包括信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與閾值信號和電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件被耦合到信號生成器。
Description
本發明涉及積體電路。更具體地,本發明提供了對於過流保護(Over-Current Protection,OCP)和過功率保護(Over-Power Protection,OPP)的控制系統和方法。僅僅作為示例,本發明已應用於電源轉換器。但是將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
電源轉換器被廣泛用於諸如可攜式裝置之類的消費電子設備。電源轉換器可以將電力從一種形式轉換為另一種形式。作為一個示例,將電力從交流(Alternating Current,AC)變換為直流(Direct Current,DC),從DC變換為AC,從AC變換為AC,或者從DC變換為DC。另外,電源轉換器可將電力從一種電壓電平轉換為另一電壓電平。
電源轉換器包括線性轉換器和開關模式轉換器。開關模式轉換器通常使用脈寬調製(Pulse Width Modulation,PWM)機制或脈衝頻率調製(Pulse Frequency Modulation,PFM)機制。這些機制常常是利用包含各種保護元件的開關模式控制器來實現的。這些元件可以提供過壓保護、過溫度保護、過流保護(OCP)和過功率(OPP)保護。這些保護通常可以防止電源轉換器及相連電路遭受永久損壞。
例如,電源轉換器包括開關以及與開關串聯的變壓器繞組。流經該開關和變壓器繞組的電流可能受到OCP系統的限制。如果OCP系統無效,則由於開關時的過大電流和電壓應力或者由於操作期間的熱耗散,電流可能達到即將損壞該開關的水準。例如,當輸出短路或超載發生時,可能達到該電流水準。因此,在許多離線反激式轉換器中,由於過大的電壓和電流應力,變壓器次級側上的整流器元件經歷永久損壞。因此,有效的OCP系統對於可靠開關模式轉換器是重要的。
第1圖是具有過流保護的簡化傳統開關模式轉換器。開關模
式轉換器100包括OCP比較器110、PWM控制器元件120、柵極驅動器130、開關140、電阻器150,152,154和156、以及初級繞組160。OCP比較器110、PWM控制器元件120和柵極驅動器130是用於PWM控制的晶片180的多個部分。
例如,PWM控制器元件120生成PWM信號122,該PWM
信號122由柵極驅動器130接收。在又一示例中,OCP比較器110接收並比較過流閾值信號112(例如,Vth_oc)和電流感測信號114(例如,VCS),並且將過流控制信號116發送給PWM控制器元件120。當初級繞組的電流大於限制水準時,PWM控制器元件120關斷開關140並且關閉開關模式轉換器100。
對於開關模式轉換器,常將逐週期或逐脈衝控制機制用於
OCP。例如,逐週期控制方案限制由開關模式轉換器傳遞的最大電流並且因此限制最大功率。對最大功率的這種限制可以保護電源轉換器不經歷熱耗散。一些傳統的OCP系統使用基於線路輸入電壓的可調節OCP閾值,但是,針對比較寬的輸入電壓範圍而言,為保持最大輸出功率恒定,最大電流並非是恒定的。其它傳統OCP系統使用附加電阻器152和154,附加電阻器152和154位於晶片180外面並被插入在Vin與電阻器150之間,如第1圖所示。但是,電阻器152消耗巨大功率,通常無法滿足低待機功率的嚴格要求。例如,2 MΩ的電阻器152在264伏特的輸入AC電壓下可消耗約70 mW。
如第1圖所示,電流限制被表達如下:
其中,ILimit表示電流限制。例如,電流限制是觸發過流保護的電流閾值。另外,Vin是節點190處的整流後電容上的電壓(bulk voltage)(例如,與電網輸入電壓VAC相關聯),並且Vth_oc是OCP比較器110的輸入過流閾值信號112處的電壓電平。Rs是電阻器150的電阻,並且Lp是初級繞組160的電感。此外,ton表示每個週期中開關140的導通時間。因此,儲存在初級繞組160中的最大能量ε為
其中,T表示時鐘週期,並且P表示最大功率。因此,最大功率P可被表達如下:
因此,可以通過控制電流限制ILimit來限制功率。但是式3並未考慮到“輸出延遲”,其包括通過電流感測路徑到開關140的傳播延遲。例如,該傳播延遲包括通過OCP比較器110、PWM控制器元件120、柵極驅動器130的傳播延遲以及關斷開關140的回應延遲。在“輸出延遲”期間,開關140保持導通,並且通過開關140的輸入電流保持傾斜上升,儘管電流已經達到OCP比較器110的閾值水準。由於“輸出延遲”引起的額外電流斜升幅度△I與整流後電容上的電壓Vin成比例,如下:
其中,Tdelay表示“輸出延遲”。
第2圖是示出額外電流斜升幅度與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。如第2圖所示,與較高的Vin相對應的實際最大電流IPEAK1大於較低的Vin相對應的實際最大電流IPEAK2。因此,實際最大功率在整流後電容上的電壓的寬範圍中不是恒定的。因此,實際最大功率表達如下:
例如,Tdelay取決於內部延遲、柵極電荷以及與柵極驅動器130有關的電路。在另一示例中,對於預定的開關模式轉換器100,Tdelay是恒定的,因此實際最大功率取決於整流後電容上的電壓。為了補償實際最大功率的變化,用於過流保護的閾值應當基於整流後電容上的電壓及輸出延遲被調節。
第3圖是示出電流閾值與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。整流後電容上的電壓Vin2低於整流後電容上的電壓Vin1,並且針對Vin2的電流閾值Ith_oc_vin2大於針對Vin1的Ith_oc_vin1,如第3圖所示。在電流閾值處,過流保護被觸發。所得到的針對較高Vin的最大電流IPEAK1與所得到的針對較低Vin的最大電流IPEAK2相同。
例如,該電流閾值與整流後電容上的電壓具有如下關係:
其中,Ith_oc是電流閾值,Vin是整流後電容上的電壓,Lp是初級繞組的電感,並且Tdelay是“輸出延遲”。另外,Ith_oc(Vin1)是針對整流後電容上的電壓Vin1預先確定的電流閾值。例如,Vin1是最小整流後電容上的電壓。在另一示例中,流經開關和初級繞組的電流被感測。如果感測到的電流達到Ith_oc,則PWM控制器元件發送信號以關斷開關。在“輸出延遲”之後,開關關斷。
在式6中,第二項表示補償“輸出延遲”的影響的
閾值偏移。第4圖是示出閾值偏移與整流後電容上的電壓之間的傳統關係
的簡化圖式。如第4圖所示,項是取決於“輸出延遲”和初級繞組的電感
的斜率。如第4圖所示,電流閾值隨著整流後電容上的電壓的增大而減小。
有至少兩種傳統方法用來將電流閾值實現為根據第4圖的整流後電容上的電壓的函數。在一個示例中,整流後電容上的電壓被感測以生成與整流後電容上的電壓成比例的偏移DC電壓,以補償如式6所示的“輸出延遲”的影響。
在另一示例中,基於PWM信號的最大寬度來感測整流後電容上的電壓。PWM信號被應用於與電源轉換器的初級繞組串聯的開關的柵極。第5圖是示出PWM信號最大寬度與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。如第5圖所示,最大電流相對於整流後電容上的電壓是恒定的,並且PWM信號的最大寬度隨著整流後電容上的電壓而變化。最大電流IPEAK1等於最大電流IPEAK2。最大電流IPEAK1對應於較高的整流後電容上的電壓和PWM信號510,並且最大電流IPEAK2對應於較低的整流後電容上的電壓和PWM信號520。如第5圖所示,PWM信號510的最大寬度對於較高的整流後電容上的電壓來說較窄,並且PWM信號520的最大寬度對於較低整流後電容上的電壓來說較寬。如果最大電流相對於整流後電容上的電壓是恒定的,則整流後電容上的電壓用PWM信號的最大寬度來表示。因此,PWM信號的最大寬度可被用來確定閾值偏移以補償如式6所示的“輸出延遲”的影響。
根據第5圖,可以通過生成電流閾值Ith_oc來實現補償,該
電流閾值Ith_oc是PWM信號的最大寬度的函數。例如,對於PWM信號510,電流閾值等於Ith_oc_1,並且對於PWM信號520,電流閾值等於Ith_oc_2。在另一示例中,相對於最大寬度的Ith_oc的斜率被合適地選擇以補償如式6所示的“輸出延遲”的影響。所選斜率與用於PWM控制的晶片之外的電源轉換器元件有關。外部元件可以包括初級繞組、電流感測電阻器和功率MOSFET。
另外,為了獲得高效率,電源轉換器通常在低的整流後電容上的電壓時在CCM模式中工作,在高的整流後電容上的電壓時在DCM模式中工作。第6圖示出了CCM模式和DCM模式中的初級繞組的簡化傳統電流曲線。這些電流曲線描述了作為時間的函數的電流大小。如第6A圖所示,初級繞組的電流在DCM模式中在每個週期在一脈衝寬度內從I_L增大到電流限制I_p1。例如,I_L等於零。在每個週期傳遞到負載的能量為
相比之下,如第6B圖所示,初級繞組的電流在CCM模式中在每個週期在一脈衝寬度內從I_i2增大到電流限制I_p2。例如,I_i2大於零。在每個週期傳遞到負載的能量為
其中,比率可隨著整流後電容上的電壓變化。例如,該比率隨著整流後電容上的電壓的減小而增大。如式7和式8所描述的,如果兩個電流限制I_p1和I_p2相等,則在每個週期中,在DCM模式中傳遞到負載的能量的量高於在CCM模式中傳遞到負載的能量的量。
第7圖示出了作為整流後電容上的電壓的傳統函數的在每個週期中傳遞到負載的最大能量的簡化圖式。作為整流後電容上的電壓的函數,等於I_p1或I_p2的電流限制被調節以補償如第4圖所示的“輸出延遲”,但是式7和式8之間的差異未被考慮在內。此外,第7圖似乎並未考慮到比率的變化。因此,最大能量在整流後電容上的電壓的整個範圍中不是恒定的。例如,如曲線1300所示,雖然在DCM模式中最大能量似乎基本上恒定,但是在CCM模式中最大能量隨著整流後電容上的電壓的減小而急劇減小。
為了提高CCM模式和DCM模式中最大能量的一致性,可以在不同模式中使用於電流閾值或相應的電壓閾值的補償斜率不同。具體地,如式7和式8所示,CCM模式中的補償斜率在大小上大於DCM模式中的補償斜率。
但是,電源轉換器的最大能量可能也受系統的其它特性的影響。因此,改善用於過流保護和過功率保護的技術變得非常重要。
本發明涉及積體電路。更具體地,本發明提供了對於過流保護和過功率保護的控制系統和方法。僅僅作為示例,本發明已應用於電源轉換器。但是將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
根據一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;以及生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。
根據另一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調
製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的第一閾值信號值減小。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成
閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的信號生成器包括:調製和驅動元件、斜坡信號生成器、採樣信號生成器以及採樣和保持組件。調製和驅動元件被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流。斜坡信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號。採樣信號生成器被配置為接收所述調製信號並且回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號。採樣和保持元件被配置為接收所述採樣信號和所述斜坡信號,並且輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的信號生成器包括:調製和驅動元件、斜坡信號生成器、採樣和保持元件、濾波器信號生成器以及低通濾波器。調製和驅動元件被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流。斜坡信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號。採樣和保持元件被配置為接收所述斜坡信號和所述調製信號,並且回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。濾波器信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於
與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號。低通濾波器被配置為接收所述濾波器信號和所述採樣和保持信號並且回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。
在一個實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。另外,該方法包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;以及生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。
在另一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾
值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
在又一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的閾值信號值減小。
在又一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述多個開關時程之中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
在又一實施例中,一種用於生成用於保護電源轉換器的信號的方法包括生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;以及處理與所述調製信號相
關聯的資訊。該方法還包括:至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號;接收所述採樣信號和所述斜坡信號;以及輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。
在又一實施例中,一種用於生成用於保護電源轉換器的信號的方法包括:生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;以及處理與所述調製信號相關聯的資訊。該方法還包括:至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號;以及接收所述斜坡信號和所述調製信號。另外,該方法包括:回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號;接收所述濾波器信號以及所述採樣和保持信號;以及回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。
取決於實施例,可以獲得一個或多個益處。參考下面的詳細描述和附圖可以全面地理解本發明的這些益處以及各個另外的目的、特徵和優點。
100‧‧‧開關模式轉換器
110,2510‧‧‧過流保護(OCP)比較器
112,2512‧‧‧過流閾值信號
114,2514‧‧‧電流感測信號
116,2516‧‧‧過流控制信號
122,510,520,2522‧‧‧PWM信號
120,2520‧‧‧PWM控制器元件
130,2530‧‧‧柵極驅動器
140,1804,1812,1820,1932,1934,2540,2604,2612,2620,2654,2932,2934‧‧‧開關
150,152,154,156,1822,2550,2552,2554,2556‧‧‧電阻器
160,2560‧‧‧初級繞組
180,2580‧‧‧晶片
190,2590‧‧‧節點
1300,2810,2820,2830,2840,2910,2920,2930,2940,3010,3020‧‧‧曲線
1202,1204,1206,1208,1210,1312,1314,1316,1318,1320,1322,1324,1326,1402,1404,1406,1408,1410,1412,1414,1416,1502,1504,1506,1508,1510,1512,1514,1516,1700,1702,1704,1706,1708,2000,2002,2004,2006,2008,2200,2202,2204,2206,2208,2210,2400,2402,2404,2406,2408‧‧‧波形
1601,1901,2801,2901‧‧‧信號處理元件
1602,1902,2102,2302‧‧‧採樣信號生成器
1604,1904,2104,2304,2804,2904‧‧‧信號生成器
1606,1906,2106,2306,2806,2906‧‧‧採樣和保持元件
1608,1908,2808,2908‧‧‧低通濾波器
1614,1914,2114,2314,2814,2914‧‧‧斜坡信號
1616,1916,2116,2316‧‧‧採樣信號
1618,1826,1832,1836,1838,1918,2582,2626,2632,2636,2638,2818,2918‧‧‧信號
1710,1712,1714,1716,1718,1720,1722,1724,2010,2012,2014,2016,2018,2024,2026,2028,2030,2032,2212,2214,2216,2218,2220,2222,2224,2412,2414,2416,2418,2420,2422,2422,2424‧‧‧大小
1802,2602‧‧‧電流源
1806,1814,2606,2614‧‧‧及閘
1808,1816,2608,2616‧‧‧比較器
1810,1824,2610,2624,2656‧‧‧電容器
1828,2572,2628‧‧‧電流
1818,2618‧‧‧運算放大器
1830,1834,2630,2634‧‧‧參考信號
1840,2640‧‧‧放電信號
1926,2126,2926‧‧‧占空比檢測器
1928,2928‧‧‧計數器元件
1930,2650,2930‧‧‧反閘
1936,2936‧‧‧補償元件
1938,2938‧‧‧採樣使能信號
1940,2940‧‧‧採樣禁止信號
2108,2308‧‧‧負斜坡信號生成器
2130‧‧‧控制信號
3110,3120,3122‧‧‧脈衝
2500‧‧‧電源轉換器
2570‧‧‧過流閾值信號生成器
2584‧‧‧柵極驅動信號
2592‧‧‧電壓Vin
2594‧‧‧前沿消隱(LEB)元件
2599‧‧‧VAC信號
2802,2902‧‧‧濾波器信號生成器
2816,2916‧‧‧濾波器信號
第1圖是具有過流保護的簡化傳統開關模式轉換器。
第2圖是示出額外電流斜升幅度與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。
第3圖是示出電流閾值與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。
第4圖是示出閾值偏移與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。
第5圖是示出PWM信號最大寬度與整流後電容上的電壓之間的傳統關係的簡化圖式。
第6圖示出了CCM模式和DCM模式中的初級繞組的簡化傳統電流
曲線。
第7圖示出了作為整流後電容上的電壓的傳統函數的在每個週期中傳遞到負載的最大能量的簡化圖式。
第8圖和第9圖是在CCM模式中與不同整流後電容上的電壓相對應的開關模式轉換器的簡化時序圖。
第10圖是示出對於傳統的開關模式轉換器,整流後電容上的電壓Vin的改變對電流感測信號的影響的簡化圖式。
第11圖是示出對電流感測信號的電壓脈衝進行校正的簡化圖式。
第12圖是根據本發明一個實施例的具有過流保護的簡化電源轉換器。
第13A圖是示出根據本發明一個實施例的作為時間的函數的如第12圖所示的過流閾值信號的簡化圖式。
第13B圖是示出根據本發明一個實施例的在整流後電容上的電壓的不同值下作為時間的函數的如第12圖所示的電流感測信號的簡化圖式。
第14A圖是示出根據本發明一個實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第14B圖是根據本發明一個實施例的如第14A圖所示的電源轉換器的簡化時序圖。
第14C圖是示出根據本發明一個實施例的如第14A圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第15A圖是示出根據本發明另一實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第15B圖是示出根據本發明另一實施例的如第15A圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第16A圖是示出根據本發明另一實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第16B圖是根據本發明另一實施例的如第16A圖所示的電源轉換器的簡化時序圖。
第17圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第18A圖是示出根據本發明又一實施例的作為時間的函數的如第12圖所示的過流閾值信號的簡化圖式。
第18B圖是示出根據本發明又一實施例的在整流後電容上的電壓的不同值下作為時間的函數的如第12圖所示的電流感測信號的簡化圖式。
第19A圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第19B圖是根據本發明又一實施例的如第19A圖所示的電源轉換器的簡化時序圖。
第20A圖是示出根據本發明又一實施例的作為時間的函數的如第12圖所示的過流閾值信號的簡化圖式。
第20B圖是示出根據本發明又一實施例的在整流後電容上的電壓的不同值下作為時間的函數的如第12圖所示的電流感測信號的簡化圖式。
第21A圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的如第12圖所示的電源轉換器的某些元件的簡化圖式。
第21B圖是根據本發明又一實施例的如第21A圖所示的電源轉換器的簡化時序圖。
第22A圖是示出根據本發明又一實施例的作為時間的函數的如第12圖所示的過流閾值信號的簡化圖式。
第22B圖是示出根據本發明又一實施例的在整流後電容上的電壓的不同值下作為時間的函數的如第12圖所示的電流感測信號的簡化圖式。
本發明涉及積體電路。更具體地,本發明提供了對於過流保護和過功率保護的控制系統和方法。僅僅作為示例,本發明已應用於電源
轉換器。但是將認識到,本發明具有更廣泛的應用範圍。
第8圖和第9圖是在CCM模式中與不同整流後電容上的電壓相對應的開關模式轉換器的簡化時序圖。例如,第8圖的整流後電容上的電壓高於第9圖的整流後電容上的電壓。
如第8圖所示,曲線2810,2820,2830和2840分別表示時鐘信號(例如,CLK)、PWM信號(例如,PWM)、過流閾值信號(例如,Vth_oc)和電流感測信號(例如,VCS)的時序圖。例如,時鐘信號與PWM信號同步。在另一示例中,PWM信號由PWM控制器元件生成。在又一示例中,過流閾值信號由OCP比較器接收,並且電流感測信號也由OCP比較器接收。如第8圖所示,曲線2830指示過流閾值信號在下限Vth_0與上限Vclamp之間改變,並且CCM模式中的時序圖的斜率高於DCM模式中的時序圖的斜率。
類似地,如第9圖所示,曲線2910,2920,2930和2940分別表示時鐘信號(例如,CLK)、PWM信號(例如,PWM)、過流閾值信號(例如,Vth_oc)和電流感測信號(例如,VCS)的時序圖。例如,時鐘信號與PWM信號同步。在另一示例中,PWM信號由PWM控制器元件生成。在又一示例中,過流閾值信號由OCP比較器接收,並且電流感測信號也由OCP比較器接收。如第9圖所示,曲線2930指示過流閾值信號在下限Vth_0與上限Vclamp之間改變,並且CCM模式中的時序圖的斜率高於DCM模式中的時序圖的斜率。
參考第8圖和第9圖,本技術可以提高不同整流後電容上的電壓下CCM模式和DCM模式中的最大能量的一致性,但是本技術具有其自身的限制。
如第1圖所示,節點190處的整流後電容上的電壓Vin通常不是完美的DC電壓。替代地,整流後電容上的電壓Vin通常隨著開關模式轉換器100的輸出負載以及VAC信號而改變。VAC信號是AC電壓信號,其隨著時間改變其大小。對於相同的VAC信號,整流後電容上的電壓Vin隨著開關模式轉換器100的輸出負載而改變。
第10圖是示出對於傳統的開關模式轉換器100,整流後電
容上的電壓Vin的改變對電流感測信號的影響的簡化圖式。曲線3010和3020分別表示整流後電容上的電壓Vin和電流感測信號的時序圖。
如第10圖所示,在區域A、B和C的每個中,電流感測信號中存在兩個電壓脈衝,一個電壓脈衝通常比另一個大。根據一實施例,對於一信號週期時間,信號的占空比是該信號處於邏輯高電平時的時間長度與該信號週期時間的長度之間的比率。在區域A中,PWM信號的占空比相對小,因此PWM信號的關斷時間對於充分退磁和能量到開關模式轉換器100的輸出端的有效傳送來說是足夠長的。然後,在下一PWM週期時間的開始處,電流感測信號的電壓值低於相應的電壓閾值Vth_0。因此,在此PWM週期時間中,初級繞組可以有效地儲存能量,並且所儲存的能量可以有效地傳送到開關模式轉換器100的輸出端。因此,在區域A中,由開關模式轉換器100實際傳遞的最大功率不受整流後電容上的電壓Vin改變的很大影響。
在區域B中,PWM信號的占空比相對大並且PWM信號的關斷時間對於充分退磁和能量到開關模式轉換器100的輸出端的有效傳送來說太短。然後,在下一PWM週期時間的開始處,電流感測信號的電壓值高於相應的電壓閾值Vth_0。因此,在此PWM週期時間中,開關140在接通之後立即被關斷,從而使得初級繞組不能夠有效地儲存能量,並且將開關頻率等效地降低了一半。因此,初級繞組的輸入功率也被減小一半,並且在區域B中由開關模式轉換器100實際傳遞的最大功率受到整流後電容上的電壓Vin改變的很大影響。
類似地,在區域C中,PWM信號的占空比達到由用於PWM控制的晶片180設置的最大占空比。例如,最大占空比被設為80%。因此,PWM信號的關斷時間對於充分退磁和能量到開關模式轉換器100的輸出端的有效傳送來說太短。因此,在區域C中,由開關模式轉換器100實際傳遞的最大功率受到受整流後電容上的電壓Vin改變的很大影響。
如第10圖所示,區域A、B和C可以在VAC信號的不同的半個週期時間中重複出現。例如,TAC表示VAC信號的週期時間,對於220V/50Hz AC電壓,其等於20 ms,並且對於110V/60Hz AC電壓,其等於
16.67 ms。在另一示例中,與區域A相比,區域B和C對應於整流後電容上的電壓Vin較低。在又一示例中,在區域A、B和C中,整流後電容上的電壓Vin的改變對電流感測信號的影響可能不同。
如上面討論的,有效PWM開關頻率的減小是減小開關模式轉換器100實際遞送的最大功率的重要原因。因此,為了將實際最大功率恢復到預定的最大功率,校正較大電壓脈衝與較小電壓脈衝的組合是重要的。根據一個實施例,對較小電壓脈衝進行校正以使得在每個PWM週期時間中開關具有足夠的導通時間,以使得初級繞組能夠進行有效的能量儲存。
第11圖是示出對電流感測信號的電壓脈衝進行校正的簡化圖式。根據一個實施例,如第11圖所示,如果在當前PWM週期時間(例如,與第11圖中的脈衝3110相對應的PWM週期時間)中PWM信號的占空比被確定為大於預定占空比閾值(例如,60%,則在下一PWM週期時間的開始處,電壓閾值被設為與下限Vth_0不同的另一閾值水準(例如,Vth_a),以便將脈衝3120校正為變成脈衝3122。例如,閾值水準(例如,Vth_a)與上限Vclamp相同。在另一示例中,閾值水準(例如,Vth_a)大於下限Vth_0但小於上限Vclamp。
在另一示例中,這樣的校正可以修改PWM信號的占空比並且防止開關在導通之後立即關斷。在又一示例中,對電壓脈衝的這樣的校正使得開關模式轉換器的初級繞組有效地儲存並傳送能量。在又一示例中,對電壓脈衝的這樣的校正可以防止降低有效開關頻率並保持開關模式轉換器的最大功率。
第12圖是根據本發明一個實施例的具有過流保護的簡化電源轉換器。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。電源轉換器2500包括OCP比較器2510、PWM控制器元件2520、柵極驅動器2530、開關2540、電阻器2550,2552,2554和2556、過流閾值信號生成器2570、初級繞組2560以及前沿消隱(LEB)元件2594。OCP比較器2510、PWM控制器元件2520、柵極驅動器2530是用於PWM控制的晶片2580的部分。前沿消隱(LEB)組件2594在一些實施例中被省略。
如第12圖所示,在一些實施例中,節點2590處的整流後電容上的電壓Vin 2592不是完美的DC電壓。例如,整流後電容上的電壓Vin隨著電源轉換器2500的輸出負載以及VAC信號2599而改變。在另一示例中,對於相同的VAC信號2599,整流後電容上的電壓Vin 2592隨著電源轉換器2500的輸出負載的改變而改變。
根據一個實施例,PWM控制器元件2520生成PWM信號2522,其由柵極驅動器2530接收。在一實施例中,柵極驅動器2530作為回應,輸出柵極驅動信號2584給開關2540。在另一實施例中,過流閾值信號生成器2570接收信號2582並向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。例如,信號2582是PWM信號2522。在另一示例中,信號2582是柵極驅動信號2584。
在又一示例中,根據某些實施例,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在如下所述的第13A圖、第18A圖、第20A圖,和/或第22A圖中示出。在又一示例中,OCP比較器2510將過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)與電流感測信號2514(例如,VCS)相比較,並且向PWM控制器元件2520發送過流控制信號2516。在又一示例中,當流經初級繞組的電流2572大於限制水準時,PWM控制器元件2520關斷開關2540並關閉電源轉換器2500。在又一示例中,電流感測信號2514(例如,VCS)被與指示電流2572的大小的電壓信號相關聯。
在一實施例中,PWM信號2522的開關時程包括導通時間和關斷時間,並且該開關時程的占空比等於導通時間與開關時程之比。例如,在導通時間期間,開關2540閉合(例如,接通),並且在關斷時間期間,開關2540斷開(例如,關斷)。
在另一實施例中,過流閾值信號生成器2570生成作為開關時程內與導通時間相關的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),從開關時程的導通時間的開始起來測量該時間。例如,在每個開關時程的導通時間的開始處,開關時程內的該時間被設為零。在又一示例中,過流閾值信號生成器2570接收PWM信號2522以檢測開關時程的導通時間的開始,並將該時間設為零,並且生成與導通時間相關的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。
在又一示例中,過流閾值信號生成器2570還檢測每個開關時程中的導通時間。
根據本發明一些實施例,如第13A圖和第13B圖所示,自我調整補償方案可減少次諧波震盪,以便使最大輸出功率在整流後電容上的電壓的寬範圍中保持一致。
第13A圖是示出根據本發明一實施例的作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。
在一實施例中,波形1312表示作為開關時程T1內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T1的開始處被設為零。在另一實施例中,波形1314表示作為開關時程T2內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T2的開始處被設為零。在又一實施例中,波形1316表示作為開關時程T3內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T3的開始處被設為零。在又一實施例中,波形1318表示作為開關時程T4內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T4的開始處被設為零。
例如,雖然開關時程T1,T2,T3和T4對應於不同的開關週期,然而它們的大小相等。在另一示例中,開關時程T1,T2,T3和T4的大小不相等,並且它們對應於不同的開關週期。在又一示例中,波形1312,1314,1316和1318分別對應於整流後電容上的電壓Vin1,Vin2,Vin3和Vin4。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)與電源轉換器2500的電流閾值(Ith_oc)成比例。
根據一實施例,如第13A圖所示,對於特定的導通時間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在0(例如,導通時間的開始)與最大時間(例如,tmax)之間不隨著時間改變,如波形1312,1314,1316或1318所示。根據某些實施例,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的值隨導通時間不同而不同,以補償“輸出延遲”的影響。例如,過流閾值信號2512的值
根據下式來確定:V th_oc (n+1)=(1-α)×V th_oc (n)+α×(V ocp_l +k ocp ×D(n)) (式9)其中,Vth_oc(n+1)表示在開關時程Tsw(n+1)內的隨導通時間變化的過流閾值信號2512的值,Vth_oc(n)表示在開關時程Tsw(n)內的隨導通時間變化的過流閾值信號2512的值,D(n)表示前一開關時程Tsw(n)的占空比,kocp是一個固定的常數,Vocp_l表示過流閾值信號2512的最小值,並且α表示係數(例如,α1)。在另一示例中,如果α=1,則過流閾值信號2512的大小根據下式確定:V th_oc (n+1)=V ocp_l +D(n)×k ocp (式10)
根據式9和式10,在一些實施例中,過流閾值信號2512的值在開關時程中的特定導通時間中受到一個或多個之前開關時程的占空比的影響。例如,一個或多個之前開關時程的占空比越大,該開關時程中的過流閾值信號2512的值就越大。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc(n+1))的值等於或大於過流閾值信號2512的最小值(例如,Vocp_l),並且等於或小於過流閾值信號2512的最大值(例如,Vocp_h)。在又一示例中,kocp可被確定為在DCM模式下相對於時間的過流閾值信號的正斜率。在某些實施例中,可根據實際情況調節kocp。在又一示例中,在最大時間(例如,tmax)之後,電源轉換器2500執行關斷操作。
第13B圖是示出根據本發明一實施例的使用如第13A圖所示的作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512來確定導通時間的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。
在一實施例中,波形1312表示作為開關時程T1內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形1320表示作為開關時程T1內的時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。在另一實施例中,波形1314表示作為開關時程T2內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形1322表示作為開關時程T2內的時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。
在又一實施例中,波形1316表示作為開關時程T3內的時間
的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形1324表示作為開關時程T3內的時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。在另一實施例中,波形1318表示作為開關時程T4內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形1326表示作為開關時程T4內的時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。
波形1320,1322,1324和1326分別表示與整流後電容上的電壓Vin1,Vin2,Vin3和Vin4相對應的作為時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。例如,波形1320,1322,1324和1326所示的斜率分別是S1,S2,S3和S4。在另一示例中,電流感測信號2514(例如,VCS)與流經電源轉換器2500的初級繞組2560的電流2572成比例。
根據一實施例,相對於特定的整流後電容上的電壓,電流感測信號2514(例如,VCS)隨著時間增大(例如,如波形1320,1322,1324和1326所示)。在一些實施例中,如第13B圖所示,電流感測信號2514(例如,VCS)相對於時間的斜率隨著整流後電容上的電壓增大。例如,Vin1>Vin2>Vin3>Vin4,並且相應地S1>S2>S3>S4。在另一示例中,當電流感測信號2514(例如,VCS)的大小超過過流閾值信號2512時(例如,如波形1320,1322,1324或1326所示),過流保護被觸發。在又一示例中,在Tdelay(例如,“輸出延遲”)期間,電流感測信號2514(例如,VCS)的大小繼續增大。在又一示例中,在Tdelay的結束處,開關斷開(例如,關斷),並且電流感測信號2514(例如,VCS)達到其最大大小。在一些實施例中,Tdelay的結束是在一開關時程期間開關2540的導通時間的結束。例如,對於整流後電容上的電壓Vin1,Tdelay的結束對應於時間tA,對於整流後電容上的電壓Vin2,Tdelay的結束對應於時間tB,對於整流後電容上的電壓Vin3,Tdelay的結束對應於時間tC,並且對於整流後電容上的電壓Vin4,Tdelay的結束對應於時間tD。在另一示例中,tA,tB,tC和tD分別表示開關時程T1,T2,T3和T4的導通時間的結束。
第14A圖是示出根據本發明一實施例的具有過流保護的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和
修改。過流閾值信號生成器2570包括採樣信號生成器1602、信號生成器1604和信號處理元件1601。例如,信號處理元件1601包括採樣和保持元件1606和低通濾波器1608。在另一示例中,採樣和保持元件1606和低通濾波器1608共用一個或多個元件。在又一示例中,過流保護方案根據第13A圖和第13B圖來實現。
根據一實施例,在一開關時程期間,信號生成器1604接收信號2582(例如,PWM信號2522或柵極驅動信號2584),並且基於信號2582在該開關時程中的占空比來生成斜坡信號1614。例如,採樣信號生成器1602接收信號2582,並且生成採樣信號1616。在另一示例中,採樣信號生成器1602在信號2582的下降沿時在採樣信號1616中輸出脈衝。在又一示例中,採樣和保持元件1606在採樣信號1616的脈衝期間對斜坡信號1614採樣,並且在該開關時程的其餘時間期間保持斜坡信號1614的大小(例如,在該脈衝的結束處)直到下一脈衝為止。在又一示例中,低通濾波器1608對採樣和保持元件1606生成的信號1618執行低通濾波,並且向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。在又一示例中,過流閾值信號2512根據式9確定,其中,α與低通濾波器1608相關聯。
在一實施例中,斜坡信號1614與傾斜上升過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1614的大小從最小值增大到最大值,並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號1614的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在另一實施例中,斜坡信號1614與傾斜上升過程、恒定過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1614的大小從最小值增大到最大值;在恒定過程期間,斜坡信號1614保持為最大值;並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號1614的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程、恒定過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在又一實施例中,斜坡信號1614與傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和第二恒定過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1614的大小從最小值增大到最大值;並且在
第一恒定過程期間,斜坡信號1614保持為最大值。在傾斜下降過程期間,斜坡信號1614的大小從最大值減小到最小值;並且在第二恒定過程期間,斜坡信號1614保持為最小值。傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和/或第二恒定過程暫態地或者在一時間段期間發生。
第14B圖是根據本發明一個實施例的包括如第14A圖所示的元件的電源轉換器2500的簡化時序圖。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1700表示作為時間的函數的信號2582,波形1702表示作為時間的函數的採樣信號1616,波形1704表示作為時間的函數的斜坡信號1614,波形1706表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形1708表示作為時間的函數的電流感測信號2514。
例如,波形1706表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)其包括作為一開關時程Tswa內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)、作為一開關時程Tswb內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)以及作為一開關時程Tswc內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在另一示例中,波形1708表示作為時間的函數的電流感測信號2514,其包括作為一開關時程Tswa內的時間的函數的電流感測信號2514、作為一開關時程Tswb內的時間的函數的電流感測信號2514以及作為一開關時程Tswc內的時間的函數的電流感測信號2514。例如,開關時程Tswa,Tswb和Tswc的大小相等,儘管它們對應於不同的開關週期。
例如,如第14B圖所示,開關時程Tswa包括關斷時間Toffa和導通時間Tona,開關時程Tswb包括關斷時間Toffb和導通時間Tonb,並且開關時程Tswc包括關斷時間Toffc和導通時間Tonc。導通時間Tona開始於時間t2並結束於時間t3,關斷時間Toffa開始於時間t3並結束於時間t5,並且開關時程Tswa開始於時間t2並結束於時間t5。導通時間Tonb開始於時間t5並結束於時間t6,關斷時間Toffb開始於時間t6並結束於時間t8,並且開關時程Tswb開始於時間t5並結束於時間t8。導通時間Tonc開始於時間t8並結束於時間t9,關斷時間Toffc開始於時間t9並結束於時間t10,並且開關時程Tswc開始於時
間t8並結束於時間t10。在又一示例中,t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10。
根據一實施例,在導通時間Tona期間,信號2582保持為邏輯高電平(例如,如波形1700所示)。例如,斜坡信號1614從大小1710(例如,t2處)增大到大小1712(例如,t3處),如波形1704所示。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在導通時間Tona期間保持為大小1714(例如,如波形1706所示)。在又一示例中,電流感測信號2514從大小1716(例如,t2處)增大,如波形1708所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小1714(例如,t3處),則過流保護被觸發。例如,OCP比較器2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。在另一示例中,然後,過流感測信號2514下降為大小1724(例如,t3處的0)並且在關斷時間Toffa期間保持為大小1724(例如,如波形1708所示)。
根據另一實施例,在信號2582的下降沿處(例如,t3處),在採樣信號1616中生成脈衝(例如,如波形1702所示)。例如,該脈衝開始於時間t3並結束於時間t4。在另一示例中,採樣和保持元件1606在該脈衝期間對斜坡信號1614採樣,並且作為回應,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小1714(例如,t3處)變為大小1718(例如,t4處),如波形1706所示。在又一示例中,信號1614在該脈衝期間保持為大小1712,並且在該脈衝的結束處(例如,t4處)下降為大小1710(例如,Vocp_l),如波形1704所示。在又一示例中,在t4與t5之間的時間段期間,斜坡信號1614保持為大小1710(例如,Vocp_l),如波形1704所示,並且過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小1718,如波形1706所示。
根據又一實施例,在導通時間Tonb期間,信號2582保持為邏輯高電平(例如,如波形1700所示)。例如,斜坡信號1614從大小1710(例如,t5處)增大到大小1712(例如,t6處),如波形1704所示。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在導通時間Tonb期間保持為大小1718(例如,如波形1706所示)。在又一示例中,電流感測信號2514從大小1720(例如,t5處)增大,如波形1708所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小1718(例如,t6處),則過流保護被觸發。例如,OCP比較器2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。
在另一示例中,然後,電流感測信號2514再次下降為大小1724(例如,t6處的0)並且在關斷時間Toffb期間保持為大小1724(例如,如波形1708所示)。
根據另一實施例,在信號2582的另一下降沿處(例如,t6處),在採樣信號1616中生成另一脈衝(例如,如波形1702所示)。例如,該脈衝開始於時間t6並結束於時間t7。在另一示例中,採樣和保持元件1606在該脈衝期間對斜坡信號1614採樣,並且作為回應,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小1718(例如,t6處)變為大小1722(例如,t7處),如波形1706所示。在又一示例中,斜坡信號1614在該脈衝期間保持為大小1712,並且在該脈衝的結束處(例如,t7處)下降為大小1710(例如,Vocp_l),如波形1704所示。在又一示例中,在t7與t8之間的時間段期間,斜坡信號1614保持為大小1720(例如,Vocp_l),如波形1704所示。在又一示例中,在t7與t9之間的時間段期間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小1722,如波形1706所示。
在某些實施例中,如上所述,對於特定的開關時程(例如,Tswc),過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在導通時間期間(例如,從t7到t9的Tonc)保持為特定大小(例如,大小1722),並且該特定大小(例如,大小1722)受到一個或多個之前開關時程(例如,Tona和Tonb)的占空比的影響。例如,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的大小隨著開關時程而改變(例如,從開關時程Tswb中的大小1718變為隨後的開關時程Tswc中的大小1722)。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的大小1714,1718和1722可基於式9來確定。
第14C圖是示出根據本發明一實施例的包括如第14A圖所示的元件的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。信號生成器1604包括電流源1802、開關1804和1812、及閘1806和1814、比較器1808和1816、電容器1810以及運算放大器1818。信號處理元件1601包括開關1820、電阻器1822和電容器1824。例如,採樣和保持元件1606包括開關1820和電容器1824。在另一示例中,低通濾
波器1608包括電阻器1822和電容器1824。
在一些實施例中,如第14C圖所示,及閘1806接收信號2582和來自比較器1808的信號1832,並且如果信號2582和信號1832兩者為邏輯高電平,則輸出邏輯高電平的信號1826。例如,開關1804(例如,S1)響應於為邏輯高電平的信號1826而閉合(例如,接通)。在另一示例中,從電流源1802流經開關1804的電流1828對電容器1810充電,並且作為回應,斜坡信號1614(例如,Vramp)的大小增大。在又一示例中,如果斜坡信號1614的大小超過參考信號1830(例如,Vocp_h),則比較器1808輸出邏輯低電平的信號1832,並且及閘1806將信號1826改變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關1804從而停止對電容器1810充電。在又一示例中,當在採樣信號1616(例如,sample)中的一脈衝期間對斜坡信號1614採樣之後,及閘1814接收邏輯高電平的放電信號1840,並且如果來自比較器1816的信號1836為邏輯高電平,則輸出邏輯高電平的信號1838。在又一示例中,響應於信號1838為邏輯高電平,開關1812(例如,S2)閉合(例如,接通)以對電容器1810放電並且斜坡信號1614的大小減小。在又一示例中,如果斜坡信號1614的大小達到參考信號1834(例如,Vocp_l),則比較器1816將信號1836變為邏輯低電平,並且作為響應,及閘1814將信號1838改變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關1812從而停止對電容器1810放電。在又一示例中,運算放大器1818作為緩衝器。
根據一實施例,採樣信號生成器1602接收信號2582並且在信號2582的下降沿時在採樣信號1616中輸出脈衝。例如,開關1820(例如,S3)回應於該脈衝而閉合。在另一示例中,信號處理元件1601採樣和保持斜坡信號1614,並且執行低通濾波。在又一示例中,OCP比較器2510將過流閾值信號2512與電流感測信號2514相比較,並且輸出過流控制信號2516。在又一示例中,如果過流閾值信號2512的大小大於電流感測信號2514,則過流控制信號2516為邏輯高電平,並且如果電流感測信號2514的大小達到或超過過流閾值信號2512,則過流控制信號2516變為邏輯低電平以觸發過流保護。
參考式9,根據一些實施例,係數α被確定如下:
(式11)其中,Rocp表示電阻器1822的電阻,Toneshot表示在採樣信號1616中生成的脈衝的脈寬,並且Cocp表示電容器1824的電容。例如,如果Rocp×Cocp>>Toneshot,則(式12)
第15A圖是示出根據本發明另一實施例的具有過流保護的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。過流閾值信號生成器2570包括濾波器信號生成器2802、信號生成器2804和信號處理元件2801。例如,信號處理元件2801包括採樣和保持元件2806和低通濾波器2808。在另一示例中,採樣和保持元件2806和低通濾波器2808共用一個或多個元件。在又一示例中,過流保護方案根據第13A圖和第13B圖來實現。在又一示例中,信號生成器2804與信號生成器1604相同。
根據一實施例,在一開關時程期間,信號生成器2804接收信號2582(例如,PWM信號2522或柵極驅動信號2584),並且基於信號2582在該開關時程中的占空比來生成斜坡信號2814。例如,濾波器信號生成器2802接收信號2582,並且輸出濾波器信號2816到低通濾波器2808。在又一示例中,當信號2582為邏輯高電平時,採樣和保持元件2806對斜坡信號2814進行採樣和保持。在又一示例中,當信號2582變為邏輯低電平時,低通濾波器2808對採樣和保持元件2806生成的信號2818執行低通濾波,並且向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。在又一示例中,過流閾值信號2512根據式9確定,其中,α與低通濾波器2808相關聯。
第15B圖是示出根據本發明另一實施例的包括如第15A圖所示的元件的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。信號生成器2804包括電流源2602、開關2604和
2612、及閘2606和2614、比較器2608和2616、電容器2610以及運算放大器2618。信號處理元件2801包括開關2620和2654以及電容器2624和2656。濾波器信號生成器2802包括反閘2650。例如,開關2620和電容器2656被包括在採樣和保持元件2806中。在另一示例中,電容器2656、開關2654和電容器2624被包括在低通濾波器2808中。在又一示例中,電流源2602、開關2604和2612、及閘2606和2614、比較器2608和2616、電容器2610、運算放大器2618和開關2620分別與電流源1802、開關1804和1812、及閘1806和1814、比較器1808和1816、電容器1810、運算放大器1818和開關1820相同。
在一些實施例中,如第15B圖所示,及閘2606接收信號2582和來自比較器2608的信號2632,並且如果信號2582和信號2632兩者為邏輯高電平,則輸出邏輯高電平的信號2626。例如,開關2604(例如,S1)響應於為邏輯高電平的信號2626而閉合(例如,接通)。在另一示例中,從電流源2602流經開關2604的電流2628對電容器2610充電,並且作為回應,斜坡信號2814(例如,Vramp)的大小增大。在又一示例中,如果斜坡信號2814的大小超過參考信號2630(例如,Vocp_h),則比較器2608輸出邏輯低電平的信號2632,並且及閘2606將信號2626改變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關2604從而停止對電容器2610充電。在又一示例中,當斜坡信號2814被採樣之後,及閘2614接收邏輯高電平的放電信號2640,並且如果來自比較器2616的信號2636為邏輯高電平,則輸出邏輯高電平的信號2638。在又一示例中,響應於信號2638為邏輯高電平,開關2612(例如,S2)閉合(例如,接通)以對電容器2610放電並且斜坡信號2814的大小減小。在又一示例中,如果斜坡信號2814的大小達到參考信號2634(例如,Vocp_l),則比較器2616將信號2636變為邏輯低電平,並且作為響應,及閘2614將信號2638改變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關2612從而停止對電容器2610放電。
根據一實施例,濾波器信號生成器2802接收信號2582並且輸出濾波器信號2816。例如,當信號2582為邏輯高電平時(例如,在導通時間期間),開關2620回應於閉合(例如,接通),並且開關2654回應於
濾波器信號2816斷開(例如,關斷)。在另一示例中,電容器2656回應於通過運算放大器2618的斜坡信號2814被充電。在又一示例中,當信號2582變為邏輯低電平時(例如,在信號2582的下降沿),則開關2620斷開(例如,關斷),並且開關2654回應於濾波器信號2816而閉合(例如,接通)。在又一示例中,斜坡信號2814的大小被儲存在電容器2656中並被傳送到電容器2624以生成過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在又一示例中,當信號2582為邏輯低電平時,濾波器信號2816為邏輯高電平,並且當信號2582為邏輯高電平時,濾波器信號2816為邏輯低電平。
參考式9,根據一些實施例,係數α被確定如下:
其中,Csamp表示電容器2656的電容,並且Cocp表示電容器2624的電容。
第16A圖是示出根據本發明另一實施例的具有過流保護的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。過流閾值信號生成器2570包括採樣信號生成器1902、信號生成器1904、信號處理元件1901、占空比檢測器1926、計數器元件1928、反閘1930、開關1932和1934、以及補償元件1936。例如,信號處理元件1901包括採樣和保持元件1906和低通濾波器1908。例如,採樣和保持元件1906和低通濾波器1908共用一個或多個元件。在另一示例中,採樣信號生成器1902、信號生成器1904、採樣和保持元件1906以及低通濾波器1908分別與採樣信號生成器1602、信號生成器1604、採樣和保持元件1606以及低通濾波器1608相同。
根據一實施例,占空比檢測器1926接收信號2582並且判斷特定開關時程的信號2582的占空比是否大於占空比閾值。例如,如果占空比檢測器1926判定該特定開關時程的信號2582的占空比大於占空比閾值,則作為回應,計數器元件1928輸出邏輯低電平的採樣禁止信號1940,並且因此來自反閘1930的採樣使能信號1938為邏輯高電平,以使得開關1932閉合(例如,接通)並且開關1934斷開(例如,關斷)。在另一示例中,如果占空比檢測器1926判定該特定開關時程的信號2582的占空比小
於占空比閾值,則計數器元件1928檢測信號2582的占空比是否保持小於占空比閾值達預定數目的開關時程。在又一示例中,如果信號2582的占空比保持小於占空比閾值達預定數目的開關時程,則計數器元件1928輸出邏輯高電平的採樣禁止信號1940,並且因此採樣使能信號1938為邏輯低電平,以使得開關1932斷開(例如,關斷)並且開關1934閉合(例如,接通)。
根據另一實施例,在一開關時程期間,信號生成器1904接收信號2582,並且基於信號2582在該開關時程中的占空比生成斜坡信號1914(例如,Vramp)。例如,採樣信號生成器1902接收信號2582,並且生成採樣信號1916。在另一示例中,採樣信號生成器1902在信號2582的下降沿時在採樣信號1916中輸出脈衝。在又一示例中,採樣和保持元件1906在採樣信號1916的脈衝期間對斜坡信號1914採樣,並且在該開關時程的其餘時間期間保持斜坡信號1914的大小(例如,在該脈衝的結束處)直到下一脈衝為止。在又一示例中,低通濾波器1908對採樣和保持元件1906生成的信號1918執行低通濾波,並且如果開關1932回應於採樣使能信號1938而閉合(例如,接通),則輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)給OCP比較器2510。在又一示例中,作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的波形與如第14B圖所示的波形1706類似。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。
根據又一實施例,補償元件1936接收信號2582,並且如果開關1934回應於採樣禁止信號1940而閉合(例如,接通),則向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。例如,作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的波形在與補償元件1936相關聯的圖中示出。即,在一些實施例中,在0與最大時間(例如,tmax)之間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在最小值(例如,Vocp_l)與最大值(例如,Vocp_h)之間相對於時間以正斜率增大。
在一實施例中,斜坡信號1914與傾斜上升過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1914的大小從最小值增大到最大值,並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號1914的大小從最大值
減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在另一實施例中,斜坡信號1914與傾斜上升過程、恒定過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1914的大小從最小值增大到最大值;在恒定過程期間,斜坡信號1914保持為最大值;並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號1914的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程、恒定過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在又一實施例中,斜坡信號1914與傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和第二恒定過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號1914的大小從最小值增大到最大值;並且在第一恒定過程期間,斜坡信號1914保持為最大值。在傾斜下降過程期間,斜坡信號1914的大小從最大值減小到最小值;並且在第二恒定過程期間,斜坡信號1914保持為最小值。傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和/或第二恒定過程暫態地或者在一時間段期間發生。
第16B圖是根據本發明另一實施例的包括如第16A圖所示的元件的電源轉換器2500的簡化時序圖。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形2000表示作為時間的函數的信號2582,波形2002表示作為時間的函數的採樣信號1916,波形2004表示作為時間的函數的斜坡信號1914,波形2006表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且波形2008表示作為時間的函數的電流感測信號2514。
例如,波形2006表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),其包括作為一開關時程Tswd內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)以及作為一開關時程Tswe內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在另一示例中,波形2008表示作為時間的函數的電流感測信號2514,其包括作為一開關時程Tswd內的時間的函數的電流感測信號2514以及作為一開關時程Tswe內的時間的函數的電流感測信號2514。
例如,如第16B圖所示,導通時間Tond開始於時間t10並結束於時間t11,關斷時間Toffd開始於時間t11並結束於時間t13,導通時間Tone
開始於時間t14並結束於時間t15,關斷時間Toffe開始於時間t15並結束於時間t17。在另一示例中,t10 t11 t12 t13 t14 t15 t16 t17 t18 t19。
根據一實施例,最初,信號2582的占空比大於占空比閾值(例如,t10處)並且採樣使能信號1938為邏輯高電平以閉合(例如,接通)開關1932(例如,S2)。例如,在導通時間Tond期間,信號2582保持為邏輯高電平(例如,如波形2000所示)。在另一示例中,斜坡信號1914從大小2010(例如,t10處)增大到大小2012(例如,t11處),如波形2004所示。在又一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在導通時間Tond期間保持大小2014(例如,如波形2006所示)。在又一示例中,電流感測信號2514從大小2016(例如,t10處)增大,如波形2008所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小2014(例如,t11處),則過流保護被觸發。例如,OCP比較器2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。在另一示例中,然後,過流感測信號2514下降為大小2024(例如,t11處的0)並且在關斷時間Toffd期間保持為大小2024(例如,如波形2008所示)。
根據另一實施例,在信號2582的下降沿處(例如,t11處),在採樣信號1916中生成脈衝(例如,如波形2002所示)。例如,該脈衝開始於時間t11並結束於時間t12。在另一示例中,採樣和保持元件1906在該脈衝期間對斜坡信號1914採樣,並且作為回應,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2014(例如,t11處)變為大小2018(例如,t12處),如波形2006所示。在又一示例中,斜坡信號1914在該脈衝期間保持為大小2012,並且在該脈衝的結束處(例如,t12處)下降為大小2010(例如,Vocp_l),如波形2004所示。在又一示例中,在t12與t13之間的時間段期間,斜坡信號1914保持為大小2010(例如,Vocp_l),如波形2004所示,並且過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小2018,如波形2006所示。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的大小2014和2018可基於式9來確定。
根據又一實施例,此後,信號2582的占空比變為小於占空比閾值(例如,t13處)。例如,如果信號2582的占空比保持小於占空比閾
值達預定數目的開關時程(例如,t13與t14之間),則採樣使能信號1938變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關1932並且採樣禁止信號1940變為邏輯高電平以閉合(例如,接通)開關1934(例如,t14處),以使得補償元件1936取代低通濾波器1908輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。
如第16B圖所示,在導通時間Tone期間,信號2582保持為邏輯高電平(例如,如波形2000所示)。例如,斜坡信號1914從大小2010(例如,t14處)增大到小於2012的某個值(例如,t15處),如波形2004所示。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2026(例如,t14處的Vocp_l)增大到大小2030(例如,t15處),例如,如波形2006所示。在又一示例中,電流感測信號2514從大小2032(例如,t14處)增大,如波形2008所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小2030(例如,t15處),則過流保護被觸發。例如,OCP元件2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。在另一示例中,電流感測信號2514下降為大小2032(例如,t15處)並且在關斷時間Toffe期間保持為大小2032(例如,如波形2008所示)。在又一示例中,在關斷時間Toffe期間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)繼續增大直到達到最大大小2028(例如,t16處的Vocp_h)為止,並且在下一導通時間之前保持為大小2028。在又一示例中,在下一開關時程期間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)具有與導通時間Tone和關斷時間Toffe期間類似的波形(例如,如波形2006所示)。在一些實施例中,在t14與t18之間的時間段期間,當信號2582的占空比維持小於占空比閾值時,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)不由斜坡信號1914確定。
根據又一實施例,此後,信號2582的占空比變為再次大於占空比閾值(例如,t18與t19之間)。例如,採樣使能信號1938變為邏輯高電平以閉合(例如,接通)開關1932並且採樣禁止信號1940變為邏輯低電平以斷開(例如,關斷)開關1934。在另一示例中,補償元件1936不再確定過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在某些實施例中,取而代之的是,過流保護由信號生成器1904、採樣信號生成器1902、採樣和保持元件1906和/或低通濾波器1908執行,如上面討論的。
第17圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的電
源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖示僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。過流閾值信號生成器2570包括濾波器信號生成器2902、信號生成器2904、信號處理元件2901、占空比檢測器2926、計數器元件2928、反閘2930、開關2932和2934、以及補償元件2936。信號處理元件2901包括採樣和保持元件2906和低通濾波器2908。例如,採樣和保持元件2906和低通濾波器2908共用一個或多個元件。
例如,濾波器信號生成器2902、信號生成器2904、採樣和保持元件2906以及低通濾波器2908分別與相同濾波器信號生成器2802、信號生成器2804、採樣和保持元件2806以及低通濾波器2808。在另一示例中,信號生成器2904、占空比檢測器2926、計數器元件2928、反閘2930、開關2932和2934、以及補償元件2936分別與信號生成器1904、占空比檢測器1926、計數器元件1928、反閘1930、開關1932和1934、以及補償元件1936相同。
根據一實施例,占空比檢測器2926接收信號2582並且判斷特定開關時程的信號2582的占空比是否大於占空比閾值。例如,如果占空比檢測器2926判定該特定開關時程的信號2582的占空比大於占空比閾值,則作為回應,計數器元件2928輸出邏輯低電平的採樣禁止信號2940,並且因此來自反閘2930的採樣使能信號2938為邏輯高電平,以使得開關2932閉合(例如,接通)並且開關2934斷開(例如,關斷)。在另一示例中,如果占空比檢測器2926判定該特定開關時程的信號2582的占空比小於占空比閾值,則計數器元件2928檢測信號2582的占空比是否保持小於占空比閾值達預定數目的開關時程。在又一示例中,如果信號2582的占空比保持小於占空比閾值達預定數目的開關時程,則計數器元件2928輸出邏輯高電平的採樣禁止信號2940,並且因此採樣使能信號2938為邏輯低電平,以使得開關2932斷開(例如,關斷)並且開關2934閉合(例如,接通)。
根據另一實施例,在一開關時程期間,信號生成器2904接收信號2582,並且基於信號2582在該開關時程中的占空比生成斜坡信號
2914(例如,Vramp)。例如,濾波器信號生成器2902接收信號2582,並且向低通濾波器2908輸出濾波器信號2916。在另一示例中,當信號2582為邏輯高電平時,採樣和保持元件2906對斜坡信號2914採樣和保持。在又一示例中,當信號2582變為邏輯低電平時,低通濾波器2908對採樣和保持元件2906生成的信號2918(例如,Vsample)執行低通濾波,並且如果開關2932回應於採樣使能信號2938而閉合(例如,接通),則輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)給OCP比較器2510。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。
根據又一實施例,補償元件2936接收信號2582,並且如果開關2934回應於採樣禁止信號2940而閉合(例如,接通),則向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。例如,作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的波形在與補償元件2936相關聯的圖中示出。即,在一些實施例中,在0與最大時間(例如,tmax)之間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在最小值(例如,Vocp_l)與最大值(例如,Vocp_h)之間相對於時間以正斜率增大。
根據本發明一些實施例,負斜率補償可被引入過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),如第18A圖,第18B圖,第20A圖和第20B圖所示。
第18A圖是示出根據本發明又一實施例的作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512的簡化圖式。該圖示僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。
在一實施例中,波形1402表示在開關時程T5內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T5的開始處被設為零。在另一實施例中,波形1404表示在開關時程T6內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T6的開始處被設為零在又一實施例中,波形1406表示在開關時程T7內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T7的開始處被設為零。在又一實施例中,波形1408表示在開關時程T8內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間
在開關時程T8的開始處被設為零。例如,開關時程T5,T6,T7和T8的大小相等,儘管它們對應於不同的開關週期。在另一示例中,波形1402,1404,1406和1408分別對應於整流後電容上的電壓Vin5,Vin6,Vin7和Vin8。
根據一實施例,如第18A圖所示,對於特定的導通時間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)在0與一時間閾值(例如,th)之間不隨著時間改變,並且在該時間閾值(例如,th)與最大時間(例如,tmax)之間隨著時間改變,例如,如波形1402,1404,1406或1408所示。例如,時間閾值(例如,th)對應於占空比閾值(例如,Dh)。根據某些實施例,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的值在不同的導通時間期間變化。例如,在0與該時間閾值(例如,th)之間的過流閾值信號2512的值根據式9和/或式10來確定。即,在一些實施例中,特定開關時程中的過流閾值信號2512的值受到一個或多個之前開關時程的占空比的影響。例如,一個或多個之前開關時程的占空比越大,該特定開關時程中的過流閾值信號2512的值就變得越大。在另一示例中,在0與該時間閾值(例如,th)之間,過流閾值信號2512的值等於或大於過流閾值信號2512的最小值(例如,Vocp_l),並且等於或小於過流閾值信號2512的最大值(例如,Vocp_h)。在又一示例中,在該時間閾值(例如,th)之外,過流閾值信號2512的值等於或小於過流閾值信號2512的最大值(例如,Vocp_h)。在又一示例中,在該時間閾值(例如,th)之外,過流閾值信號2512的值等於或大於過流閾值信號2512的最小值(例如,Vocp_l)。
第18B圖是示出根據本發明又一實施例的使用如第18A圖所示作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512來確定導通時間的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1410,1412,1414和1416分別表示與整流後電容上的電壓Vin5,Vin6,Vin7和Vin8相對應的、作為時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。例如,波形1410,1412,1414和1416中所示的斜率分別是S5,S6,S7和S8。
根據一實施例,相對於特定的整流後電容上的電壓,電流感測信號2514(例如,VCS)隨著時間增大(例如,如波形1410,1412,1414和
1416所示)。在一些實施例中,如第18B圖所示,電流感測信號2514(例如,VCS)相對於時間的斜率隨著整流後電容上的電壓增大而增大。例如,Vin5>Vin6>Vin7>Vin8,並且相應地,S5>S6>S7>S8。在另一示例中,當電流感測信號2514(例如,VCS)的大小超過過流閾值信號2512時(例如,如波形1410,1412,1414或1416所示),過流保護被觸發。在又一示例中,在Tdelay(例如,“輸出延遲”)期間,電流感測信號2514(例如,VCS)的大小繼續增大。在又一示例中,在Tdelay的結束處,開關被斷開(例如,關斷),並且電流感測信號2514(例如,VCS)達到其最大大小。在一些實施例中,Tdelay的結束是在一開關時程內開關2540的導通時間的結束。例如,對於整流後電容上的電壓Vin5,Tdelay的結束對應於時間tE,對於整流後電容上的電壓Vin6,Tdelay的結束對應於時間tF,對於整流後電容上的電壓Vin7,Tdelay的結束對應於時間tG,並且對於整流後電容上的電壓Vin8,Tdelay的結束對應於時間tI。
第19A圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。過流閾值信號生成器2570包括採樣信號生成器2102、信號生成器2104、採樣和保持元件2106、負斜坡信號生成器2108以及占空比檢測器2126。例如,採樣信號生成器2102、信號生成器2104以及採樣和保持元件2106分別與採樣信號生成器1602、信號生成器1604以及採樣和保持元件1606相同。在另一示例中,過流保護方案根據第18A圖和第18B圖來實現。
根據一實施例,在一開關時程期間,信號生成器2104接收信號2582(例如,PWM信號2522或柵極驅動信號2584),並且基於信號2582在該開關時程中的占空比來生成斜坡信號2114。例如,採樣信號生成器2102接收信號2582,並且生成採樣信號2116。在另一示例中,採樣信號生成器2102在信號2582的下降沿時在採樣信號2116中輸出脈衝。在又一示例中,採樣和保持元件2106在採樣信號2116的脈衝期間對斜坡信號2114採樣,並且在該開關時程的其餘時間期間保持斜坡信號2114的大小(例如,在該脈衝的結束處)直到下一脈衝為止。在又一示例中,占空比檢測
器2126接收信號2582並且輸出指示信號2582的占空比的控制信號2130給負斜坡信號生成器2108。在又一示例中,負斜坡信號生成器2108向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。在又一示例中,當信號2582的占空比小於占空比閾值時,控制信號2130為邏輯低電平,並且當信號2582的占空比大於占空比閾值時,控制信號2130為邏輯高電平。在又一示例中,如果控制信號2130指示信號2582的占空比大於占空比閾值,則負斜坡信號生成器2108相對於時間向過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)引入負斜率補償。
在一實施例中,斜坡信號2114與傾斜上升過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2114的大小從最小值增大到最大值,並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號2114的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在另一實施例中,斜坡信號2114與傾斜上升過程、恒定過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2114的大小從最小值增大到最大值;在恒定過程期間,斜坡信號2114保持為最大值;並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號2114的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程、恒定過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在又一實施例中,斜坡信號2114與傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和第二恒定過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2114的大小從最小值增大到最大值;並且在第一恒定過程期間,斜坡信號2114保持為最大值。在傾斜下降過程期間,斜坡信號2114的大小從最大值減小到最小值;並且在第二恒定過程期間,斜坡信號2114保持為最小值。傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和/或第二恒定過程暫態地或者在一時間段期間發生。
第19B圖是根據本發明又一實施例的包括如第19A圖所示的元件的電源轉換器2500的簡化時序圖。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形2200表示作為時間的函數的信號2582,波形2202表示作為
時間的函數的採樣信號2116,並且波形2204表示作為時間的函數的斜坡信號2114。另外,波形2206表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),波形2208表示作為時間的函數的電流感測信號2514,並且波形2210表示作為時間的函數的控制信號2130。例如,如第19B圖所示,開關時程Tswf包括導通時間Tonf和關斷時間Tofff。導通時間Tonf開始於時間t20並結束於時間t22,關斷時間Tofff開始於時間t22並結束於時間t24。在另一示例中,t20 t21 t22 t23 t24。例如,波形2206表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),其包括作為開關時程Tswf內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)以及作為開關時程Tswh內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在另一示例中,波形2208表示作為時間的函數的電流感測信號2514,其包括作為開關時程Tswf內的時間的函數的電流感測信號2514以及作為開關時程Tswh內的時間的函數的電流感測信號2514。
根據一實施例,在導通時間Tonf期間,信號2582保持為邏輯高電平(例如,如波形2200所示)。例如,斜坡信號2114從大小2212(例如,t20處)增大到大小2214(例如,t22處),如波形2204所示。在另一示例中,控制信號2130保持邏輯低電平(例如,在t20與t21之間),並且然後變為指示信號2582的占空比達到占空比閾值的邏輯高電平(例如,在t21與t22之間)。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小2216(例如,在t21之前,如波形2206所示),並且然後響應於控制信號2130變為邏輯高電平,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2216(例如,t21處)減小為大小2218(例如,t22處),例如,如波形2206所示。在又一示例中,電流感測信號2514從大小2220(例如,t20處)增大,如波形2208所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小2218(例如,t22處),則過流保護被觸發。例如,OCP比較器2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。在另一示例中,然後,電流感測信號2514下降為大小2222(例如,t22處的0)並且在關斷時間Tofff期間保持為大小2222(例如,如波形2208所示)。
根據另一實施例,在信號2582的下降沿處(例如,t22處),
在採樣信號2116中生成脈衝(例如,如波形2202所示)。例如,該脈衝開始於時間t22並結束於時間t23。在另一示例中,採樣和保持元件2106在該脈衝期間對斜坡信號2114採樣,並且作為回應,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2218(例如,t22處)變為大小2224,如波形2206所示。在又一示例中,斜坡信號2114在該脈衝期間保持為大小2214,並且在該脈衝的結束處(例如,t23處)下降為大小2212(例如,Vocp_l),如波形2204所示。在又一示例中,在t23與t24之間的時間段期間,斜坡信號2114保持為大小2212(例如,Vocp_l),如波形2204所示,並且過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小2224,如波形2206所示。
第20A圖是示出根據本發明又一實施例的作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。
在一實施例中,波形1502表示在開關時程T9內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T9的開始處被設為零。在另一實施例中,波形1504表示在開關時程T10內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T10的開始處被設為零。在又一實施例中,波形1506表示在開關時程T11內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T11的開始處被設為零。在又一實施例中,波形1508表示在開關時程T12內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),並且導通時間在開關時程T12的開始處被設為零。例如,開關時程T9,T10,T11和T12的大小相等,儘管它們對應於不同的開關週期。在另一示例中,波形1502,1504,1506和1508分別對應於整流後電容上的電壓Vin9,Vin10,Vin11和Vin12。
根據一實施例,如第20A圖所示,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的起始值(例如,0處)大於最小值(例如,Vocp_l),並且等於或小於最大值(例如,Vocp_h)。例如,當過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)大於最小值(例如,Vocp_l)並且小於最大值(例如,Vocp_h)時,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)相對於時間沿著負斜率改變(例如,如以
下波形所示:0與時間tJ之間的波形1502、0與時間tK之間的波形1504、時間tJ與最大時間tmax之間的波形1506,或者時間tM與最大時間tmax之間的波形1508)。在又一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)的起始值可根據式9和/或式10確定,如果從式9和/或式10計算的起始值在最小值(例如,Vocp_l)與最大值(例如,Vocp_h)之間的話。在又一示例中,如果基於式9和/或式10計算的起始值大於最大值(例如,Vocp_h),則過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)將開始於最大值(例如,Vocp_h),例如如波形1506或波形1508所示。在又一示例中,tL tM tJ tK。
第20B圖是示出根據本發明又一實施例的使用如第20A圖所示作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512來確定導通時間的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1510,1512,1514和1516分別表示與整流後電容上的電壓Vin9,Vin10,Vin11和Vin12相對應的、作為時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。例如,波形1510,1512,1514和1516中所示的斜率分別是S9,S10,S11和S12。
根據一實施例,相對於特定的整流後電容上的電壓,電流感測信號2514(例如,VCS)隨著時間增大,如波形1510,1512,1514和1516所示。在一些實施例中,如第20B圖所示,電流感測信號2514(例如,VCS)相對於時間的斜率隨著整流後電容上的電壓增大。例如,Vin9>Vin10>Vin11>Vin12,並且相應地,S9>S10>S11>S12。在另一示例中,當電流感測信號2514(例如,VCS)的大小超過過流閾值信號2512時(例如,如波形1510,1512,1514或1516所示),過流保護被觸發。在又一示例中,在Tdelay(例如,“輸出延遲”)期間,電流感測信號2514(例如,VCS)的大小繼續增大。在又一示例中,在Tdelay的結束處,開關被斷開(例如,關斷),並且電流感測信號2514(例如,VCS)達到其最大大小。在一些實施例中,Tdelay的結束是在一開關時程期間開關2540的導通時間的結束。例如,對於整流後電容上的電壓Vin9,Tdelay的結束對應於時間tN,對於整流後電容上的電壓Vin10,Tdelay的結束對應於時間tO,對於整流後電容上的電壓Vin11,Tdelay的結束對應於時間tP,並且對於整流後電容上的電壓Vin12,Tdelay
的結束對應於時間tQ。
第21A圖是示出根據本發明又一實施例的具有過流保護的電源轉換器2500的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。過流閾值信號生成器2570包括採樣信號生成器2302、信號生成器2304、採樣和保持元件2306以及負斜坡信號生成器2308。
例如,採樣信號生成器2302、信號生成器2304以及採樣和保持元件2306分別與採樣信號生成器1602、信號生成器1604以及採樣和保持元件1606相同。在另一示例中,採樣信號生成器2302、信號生成器2304、採樣和保持元件2306以及負斜坡信號生成器2308分別與採樣信號生成器2102、信號生成器2104、採樣和保持元件2106以及負斜坡信號生成器2108相同。在又一示例中,過流保護方案根據第20A圖和第20B圖來實現。
根據一實施例,在一開關時程期間,信號生成器2304接收信號2582(例如,PWM信號2522或柵極驅動信號2584),並且基於信號2582在該開關時程中的占空比來生成斜坡信號2314。例如,採樣信號生成器2302接收信號2582,並且生成採樣信號2316。在另一示例中,採樣信號生成器2302在信號2582的下降沿時在採樣信號2316中輸出脈衝。在又一示例中,採樣和保持元件2306在採樣信號2316的脈衝期間對斜坡信號2314採樣,並且在該開關時程的其餘時間期間保持斜坡信號2314的大小(例如,該脈衝的結束處)直到下一脈衝為止。在又一示例中,負斜坡信號生成器2308向OCP比較器2510輸出過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在又一示例中,OCP比較器2510還接收電流感測信號2514並且輸出過流控制信號2516。在又一示例中,負斜坡信號生成器2308相對於時間向過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)引入負斜率補償。
在一實施例中,斜坡信號2314與傾斜上升過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2314的大小從最小值增大到最大值,並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號2314的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程和/或傾斜下降過程暫態地或
者在一時間段期間發生。在另一實施例中,斜坡信號2314與傾斜上升過程、恒定過程和傾斜下降過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2314的大小從最小值增大到最大值;在恒定過程期間,斜坡信號2314保持為最大值;並且在傾斜下降過程期間,斜坡信號2314的大小從最大值減小到最小值。在另一示例中,傾斜上升過程、恒定過程和/或傾斜下降過程暫態地或者在一時間段期間發生。在又一實施例中,斜坡信號2314與傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和第二恒定過程相關聯。例如,在傾斜上升過程期間,斜坡信號2314的大小從最小值增大到最大值;並且在第一恒定過程期間,斜坡信號2314保持為最大值。在傾斜下降過程期間,斜坡信號2314的大小從最大值減小到最小值;並且在第二恒定過程期間,斜坡信號2314保持為最小值。傾斜上升過程、第一恒定過程、傾斜下降過程和/或第二恒定過程暫態地或者在一時間段期間發生。
第21B圖是根據本發明又一實施例的包括如第21A圖所示的元件的電源轉換器2500的簡化時序圖。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形2400表示作為時間的函數的信號2582,波形2402表示作為時間的函數的採樣信號2316,並且波形2404表示作為時間的函數的斜坡信號2314。另外,波形2406表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),波形2408表示作為時間的函數的電流感測信號2514。例如,如第21B圖所示,開關時程Tswg包括導通時間Tong和關斷時間Toffg。導通時間Tong開始於時間t25並結束於時間t26,關斷時間Toffg開始於時間t26並結束於時間t28。在另一示例中,t25 t26 t27 t28。在又一示例中,波形2406表示作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),其包括作為開關時程Tswg內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)以及作為開關時程Tswi內的時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。在另一示例中,波形2408表示作為時間的函數的電流感測信號2514,其包括作為開關時程Tswg內的時間的函數的電流感測信號2514以及作為開關時程Tswi內的時間的函數的電流感測信號2514。
根據一實施例,在導通時間Tong期間,信號2582保持為邏
輯高電平(例如,如波形2400所示)。例如,斜坡信號2314從大小2412(例如,t25處)增大到大小2414(例如,t26處),如波形2404所示。在另一示例中,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2416(例如,t25處)減小為大小2418(例如,t26處),如波形2406所示。即,在一些實施例中,在整個導通時間Tong中,負斜坡信號生成器2308將負斜率補償引入了過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)。例如,電流感測信號2514從大小2420(例如,t25處)增大,如波形2408所示。在一些實施例中,一旦電流感測信號2514超過大小2418(例如,t26處),則過流保護被觸發。例如,OCP比較器2510將過流控制信號2516從邏輯高電平變為邏輯低電平。在另一示例中,然後,電流感測信號2514下降為大小2422(例如,t26處的0)並且在關斷時間Toffg期間保持為大小2422(例如,如波形2408所示)。
根據另一實施例,在信號2582的下降沿處(例如,t26處),在採樣信號2316中生成脈衝(例如,如波形2402所示)。例如,該脈衝開始於時間t26並結束於時間t27。在另一示例中,採樣和保持元件2306在該脈衝期間對斜坡信號2314採樣,並且作為回應,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從大小2418(例如,t26處)變為大小2424,如波形2406所示。在又一示例中,斜坡信號2314在該脈衝期間保持為大小2414,並且在該脈衝的結束處(例如,t27處)下降為大小2412(例如,Vocp_l),如波形2404所示。在又一示例中,在t27與t28之間的時間段期間,斜坡信號2314保持為大小2412(例如,Vocp_l),如波形2404所示,並且過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)保持為大小2424,如波形2406所示。
根據一些實施例,如第22A圖和第22B圖所示,當信號2582的占空比超過占空比閾值時,應用負斜率補償,以減少次諧波震盪,從而使最大輸出功率在整流後電容上的電壓的寬範圍中保持一致。
第22A圖是示出根據本發明又一實施例的作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1202表示在導通時間內作為時間的函數的過流閾值信號2512(例如,Vth_oc),其中,該時間從導通時間的開始起被測量。
根據一個實施例,在0與時間閾值(例如,th)之間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)相對於時間的正斜率適當地被選擇來補償“輸出延遲”的影響。例如,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從最小值(例如,0處的Vocp_l)隨著時間增大到最大值(例如,時間閾值th處的Vocp_h),如波形1202所示。在一些實施例中,在時間閾值th與最大時間(例如,tmax)之間,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)相對於時間的負斜率適當地被用來抑制次諧波震盪。例如,過流閾值信號2512(例如,Vth_oc)從最大值(例如,時間閾值th處的Vocp_h)下降為低的值(例如,最大時間tmax處的Vocp_m),如波形1202所示。在又一示例中,Vocp_m<Vocp_h並且Vocp_1<Vocp_h。在又一示例中,Vocp_m小於、等於或大於Vocp_l。
第22B圖是示出根據本發明又一實施例的使用如第22A圖所示作為開關時程內的時間的函數的過流閾值信號2512來確定導通時間的簡化圖式。該圖式僅僅是示例,其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1204,1206,1208和1210分別表示與整流後電容上的電壓Vin13,Vin14,Vin15和Vin16相對應的、作為時間的函數的電流感測信號2514(例如,VCS)。例如,波形1204,1206,1208和1210中所示的斜率分別是S13,S14,S15和S16。
根據一實施例,相對於特定的整流後電容上的電壓,電流感測信號2514(例如,VCS)隨著時間增大,如波形1204,1206,1208和1210所示。在一些實施例中,如第22B圖所示,電流感測信號2514(例如,VCS)相對於時間的斜率隨著整流後電容上的電壓增大。例如,Vin13>Vin14>Vin15>Vin16,並且相應地,S13>S14>S15>S16。在另一示例中,當開關閉合(例如,接通)時,電流感測信號2514(例如,VCS)的大小隨著時間增大(例如,如波形1202,1204,1206或1208所示)。在又一示例中,當電流感測信號2514(例如,VCS)的大小超過過流閾值信號2512時(例如,如波形1202,1204,1206或1208所示),過流保護被觸發。在又一示例中,在Tdelay(例如,“輸出延遲”)期間,電流感測信號2514(例如,VCS)的大小繼續增大。在一些實施例中,Tdelay的結束是在一開關時程期間開關2540的導通時間的結束。例如,對於整流後電容上的電壓Vin13,Vin14,Vin15和Vin16,
Tdelay的結束分別對應於時間tR,tS,tT和tU。
根據另一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;以及生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。例如,該系統控制器至少根據第13A圖、第13B圖、第14A圖、第14B圖、第14C圖、第15A圖、第15B圖、第16A圖、第16B圖和/或第17圖來實現。
根據另一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定
第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。例如,該系統控制器至少根據第18A圖、第18B圖、第19A圖和/或第19B圖來實現。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的第一閾值信號值減小。例如,該系統控制器至少根據第20A圖、第20B圖、第21A圖和/或第21B圖來實現。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的系統控制器包括:信號生成器、比較器以及調製和驅動元件。信號生成器被配置為生成閾值信號。比較器被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小。調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸
出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間。所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程的每個中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。例如,該系統控制器至少根據第22A圖和/或第22B圖來實現。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的信號生成器包括:調製和驅動元件、斜坡信號生成器、採樣信號生成器以及採樣和保持元件。調製和驅動元件被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流。斜坡信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號。採樣信號生成器被配置為接收所述調製信號並且回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號。採樣和保持元件被配置為接收所述採樣信號和所述斜坡信號,並且輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。例如,該信號生成器至少根據第14A圖、第14C圖、第16A圖、第19A圖和/或第21A圖來實現。
根據又一實施例,一種用於保護電源轉換器的信號生成器包括:調製和驅動元件、斜坡信號生成器、採樣和保持元件、濾波器信號生成器以及低通濾波器。調製和驅動元件被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流。斜坡信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號。採樣和保持元件被配置為接收所述斜坡信號和所述調製信號,並且回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。濾波器信號生成器被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號。低通濾波器被配置為接收所述濾波器信號和所述採樣和保持信號並且回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。例如,該信號生
成器至少根據第15A圖、第15B圖和/或第17圖來實現。
在一個實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。另外,該方法包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;以及生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。例如,該方法至少根據第13A圖、第13B圖、第14A圖、第14B圖、第14C圖、第15A圖、第15B圖、第16A圖、第16B圖和/或第17圖來實現。
在另一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾
值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。例如,該方法至少根據第18A圖、第18B圖、第19A圖和/或第19B圖來實現。
在又一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的閾值信號值減小。例如,該方法至少根據第20A圖、第0B圖、第21A圖和/或第21B圖來實現。
在又一實施例中,一種用於保護電源轉換器的方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號。該方法還包括:至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流。用於生成閾值信號的處理包括:在所述多個開關時程的每個中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。例如,該方法至少根據第22A圖和/或第22B圖來實現。
在又一實施例中,一種用於生成用於保護電源轉換器的信號的方法包括生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;以及處理與所述調製信號相關聯的資訊。該方法還包括:至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號;接收所述採樣信號和所述斜坡信號;以及輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。例如,該方法至少根據第14A圖、第14C圖、第16A圖、第19A圖和/或第21A圖來實現。
在又一實施例中,一種用於生成用於保護電源轉換器的信號的方法包括:生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;以及處理與所述調製信號相關聯的資訊。該方法還包括:至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號;以及接收所述斜坡信號和所述調製信號。另外,該方法包括:回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號;接收所述濾波器信號以及所述採樣和保持信號;以及回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。例如,該方法至少根據第15A圖、第15B圖和/或第17圖來實現。
例如,本發明各個實施例中的一些或所有元件單獨地和/或與至少另一元件相組合地是利用一個或多個軟體元件、一個或多個硬體元件和/或軟體與硬體元件的一種或多種組合來實現的。在另一示例中,本發明各個實施例中的一些或所有元件單獨地和/或與至少另一元件相組合地在一個或多個電路中實現,例如在一個或多個類比電路和/或一個或多個數位電路中實現。在又一示例中,本發明的各個實施例和/或示例可以相組合。
雖然已描述了本發明的具體實施例,然而本領域技術人員將明白,還存在於所述實施例等同的其它實施例。因此,將明白,本發明不受所示具體實施例的限制,而是僅由申請專利範圍的範圍來限定。
2510‧‧‧過流保護(OCP)比較器
2512‧‧‧過流閾值信號
2514‧‧‧電流感測信號
2516‧‧‧過流控制信號
2522‧‧‧PWM信號
2520‧‧‧PWM控制器元件
2530‧‧‧柵極驅動器
2540‧‧‧開關
2550,2552,2554,2556‧‧‧電阻器
2560‧‧‧初級繞組
2580‧‧‧晶片
2590‧‧‧節點
2582‧‧‧信號
2572‧‧‧電流
2500‧‧‧電源轉換器
2570‧‧‧過流閾值信號生成器
2584‧‧‧柵極驅動信號
2592‧‧‧電壓Vin
2594‧‧‧前沿消隱(LEB)元件
2599‧‧‧VAC信號
Claims (67)
- 一種用於保護電源轉換器的系統控制器,該系統控制器包括:信號生成器,被配置為生成閾值信號;比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;以及生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。
- 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器,其中:所述驅動信號還與在所述一個或多個第一開關時程和所述第二開關時程之後的第三開關時程相關聯,所述第二開關時程對應於第二占空比;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第三開關時程中,至少基於與所述第二占空比相關聯的資訊確定第二閾值信號值;以及生成與所確定的第二閾值信號值相等的所述閾值信號,所述第二閾值信號在所述第三開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。
- 如申請專利範圍第2項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值等於所述第一閾值信號值。
- 如申請專利範圍第2項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值不同於所述第一閾值信號值。
- 一種用於保護電源轉換器的系統控制器,該系統控制器包括:信號生成器,被配置為生成閾值信號; 比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的第一閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 如申請專利範圍第5項所述之系統控制器,其中,在所述第二開關時程中,如果該時間小於第一預定值,則該時間滿足一個或多個第一預定條件。
- 如申請專利範圍第5項所述之系統控制器,其中,在所述第二開關時程中,如果該時間大於所述第一預定值且小於第二預定值,則該時間滿足一個或多個第二預定條件。
- 如申請專利範圍第5項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,如果該時間滿足一個或多個第三預定條件,則生成與第二閾值信號值相等的所述閾值信號以使得所述閾值信號作為該時間的函數在大小上是恒定的,所述第二閾值信號值小於所述第一閾值信號值。
- 如申請專利範圍第8項所述之系統控制器,其中,在所述第二開關時程中,如果該時間大於所述第二預定值,則該時間滿足一個或多個第三預定 條件。
- 如申請專利範圍第5項所述之系統控制器,其中:所述驅動信號還與在所述一個或多個第一開關時程和所述第二開關時程之後的第三開關時程相關聯,所述第二開關時程對應於第二占空比,所述第三開關時程包括第二導通時間和第二關斷時間;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第三開關時程中,至少基於與所述第二占空比相關聯的資訊確定第二閾值信號值;在所述第二導通時間的開始處將該時間設為零;如果該時間滿足所述一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的第二閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述第二閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足所述一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 如申請專利範圍第10項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值等於所述第一閾值信號值。
- 如申請專利範圍第10項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值不同於所述第一閾值信號值。
- 一種用於保護電源轉換器的系統控制器,該系統控制器包括:信號生成器,被配置為生成閾值信號;比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾 值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的第一閾值信號值減小。
- 如申請專利範圍第13項所述之系統控制器,其中,在所述第二開關時程中,如果該時間小於第一預定值,則該時間滿足一個或多個第一預定條件。
- 如申請專利範圍第14項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成與第二閾值信號值相等的所述閾值信號以使得所述閾值信號作為該時間的函數在大小上是恒定的,所述第二閾值信號值小於所述第一閾值信號值。
- 如申請專利範圍第15項所述之系統控制器,其中,在所述第二開關時程中,如果該時間大於所述第一預定值,則該時間滿足一個或多個第二預定條件。
- 如申請專利範圍第13項所述之系統控制器,其中:所述驅動信號還與在所述一個或多個第一開關時程和所述第二開關時程之後的第三開關時程相關聯,所述第二開關時程對應於第二占空比,所述第三開關時程包括第二導通時間和第二關斷時間;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述第三開關時程中,至少基於與所述第二占空比相關聯的資訊確定第二閾值信號值;在所述第二導通時間的開始處將該時間設為零;以及如果該時間滿足所述一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的第二閾值信號值減小。
- 如申請專利範圍第17項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值等於所述第一閾值信號值。
- 如申請專利範圍第17項所述之系統控制器,其中,所述第二閾值信號值不同於所述第一閾值信號值。
- 一種用於保護電源轉換器的系統控制器,該系統控制器包括:信號生成器,被配置為生成閾值信號;比較器,被配置為接收所述閾值信號以及電流感測信號,並且至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;以及調製和驅動元件,被耦合到所述信號生成器並被配置為至少接收所述比較信號,至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,並且向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間;其中,所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 如申請專利範圍第20項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,如果該時間小於第一預定值且大於第二預定值,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 如申請專利範圍第21項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,如果該時間小於所述第一預定值且大於所述第二預定值,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而線性地減小。
- 如申請專利範圍第21項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,如果該時間小於所述第二預定值且大於第三預定值,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大。
- 如申請專利範圍第23項所述之系統控制器,其中,所述信號生成器還被配置為,在所述多個開關時程之中,如果該時間小於所述第二預定值且大於所述第三預定值,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨 著時間的增長而線性地增大。
- 如申請專利範圍第23項所述之系統控制器,其中,所述第三預定值等於零。
- 一種用於保護電源轉換器的信號生成器,該信號生成器包括:調製和驅動元件,被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;斜坡信號生成器,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;採樣信號生成器,被配置為接收所述調製信號並且回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號;以及採樣和保持元件,被配置為接收所述採樣信號和所述斜坡信號,並且輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述調製信號是脈寬調製信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述調製信號是所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述調製信號不是所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述調製和驅動元件包括:調製元件,被配置為生成所述調製信號;以及柵極驅動元件,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊輸出所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述調製和驅動元件包括:調製元件,被配置為生成第一信號;以及柵極驅動元件,被配置為接收所述第一信號,至少基於與所述第一信號相關聯的資訊生成所述調製信號,並且輸出所述調製信號作為所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,還包括:比較器,被配置為接收與所述採樣和保持信號相關聯的閾值信號以及與所述初級電流相關聯的電流感測信號,並且至少基於與所述採樣和保持信號以及所述電流感測信號相關聯的資訊向所述調製和驅動元件輸出比較信號。
- 如申請專利範圍第32項所述之信號生成器,還包括低通濾波器,被配置為接收所述採樣和保持信號並且至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊輸出所述閾值信號。
- 如申請專利範圍第33項所述之信號生成器,其中,所述採樣和保持元件和所述低通濾波器共用至少一個電容器。
- 如申請專利範圍第33項所述之信號生成器,其中,所述採樣和保持組件包括:第一開關,被配置為回應於所述採樣信號而閉合和斷開;以及第一電容器,被配置為當所述第一開關閉合時回應於所述斜坡信號被充電。
- 如申請專利範圍第35項所述之信號生成器,其中,所述低通濾波器包括:第一電阻器,包括第一電阻器端子和第二電阻器端子,所述第一電阻器端子被耦合到所述第一開關;以及第二電容器,被耦合到所述第二電阻器端子。
- 如申請專利範圍第32項所述之信號生成器,還包括:低通濾波器,被配置為接收所述採樣和保持信號並且至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成濾波器信號;占空比檢測和計數器元件,被配置為接收所述調製信號,檢測所述調製信號的占空比,並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成採樣使能信號,所述調製信號與一個或多個開關時程相關聯,所述一個或多個開關時程對應於一個或多個占空比;補償元件,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成補償信號;第一開關,被耦合到所述補償元件;以及 第二開關,被耦合到所述低通濾波器;其中,所述占空比檢測和計數器元件還被配置為:如果與第一開關時程相對應的所述調製信號的第一占空比大於占空比閾值,則生成第一邏輯電平的所述採樣使能信號;以及如果與第二開關時程相對應的所述調製信號的第二占空比小於所述占空比閾值,則生成第二邏輯電平的所述採樣使能信號,所述第二開關時程為多個連續的開關時程;其中:所述第一開關被配置為,響應於所述第一邏輯電平的所述採樣使能信號而閉合,以輸出所述補償信號作為所述閾值信號;以及所述第二開關被配置為,響應於所述第二邏輯電平的所述採樣使能信號而閉合,以輸出所述濾波器信號作為所述閾值信號。
- 如申請專利範圍第37項所述之信號生成器,其中,所述占空比檢測和計數器元件包括:占空比檢測器,被配置為檢測所述調製信號的占空比;以及計數器元件,被配置為至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成所述採樣使能信號。
- 如申請專利範圍第37項所述之信號生成器,其中,所述補償元件還被配置為:至少基於與所述調製信號的第三占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值,所述第三占空比對應於第三開關時程,所述第三開關時程包括導通時間和關斷時間;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個預定條件,則生成所述補償信號以使得所述補償信號的大小隨著時間的增長從所確定的第一閾值信號值增大。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器包括電容器,該電容器被配置為回應於處於第一邏輯電平的所述調製信號而被充電並且輸出所述斜坡信號。
- 如申請專利範圍第40項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器還包括: 第一比較器,被配置為接收所述斜坡信號和第一參考信號並且至少基於與所述斜坡信號和所述第一參考信號相關聯的資訊生成第一比較信號;以及第二比較器,被配置為接收所述斜坡信號和第二參考信號並且至少基於與所述斜坡信號和所述第二參考信號相關聯的資訊生成第二比較信號;其中,所述第一比較器還被配置為:如果所述斜坡信號的大小大於所述第一參考信號,則輸出第二邏輯電平的所述第一比較信號;如果所述斜坡信號的大小小於所述第一參考信號,則輸出第三邏輯電平的所述第一比較信號;其中,所述第二比較器還被配置為:如果所述斜坡信號的大小大於所述第二參考信號,則輸出第三邏輯電平的所述第二比較信號;如果所述斜坡信號的大小小於所述第二參考信號,則輸出第二邏輯電平的所述第二比較信號。
- 如申請專利範圍第41項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器還包括:第一開關,被配置為回應於與所述調製信號和所述第一比較信號相關聯的第一開關信號而閉合和斷開,所述第一開關被耦合到所述電容器;第二開關,被配置為回應於與所述第二比較信號相關聯的第二開關信號而閉合和斷開,所述第二開關被耦合到所述電容器;其中,所述電容器還被配置為當所述第一開關閉合且所述第二開關斷開時被充電,並且當所述第一開關斷開且所述第二開關閉合時被放電。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,還包括:閾值信號生成器,被配置為接收所述採樣和保持信號並且至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成閾值信號,所述調製信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;其中,所述閾值信號生成器還被配置為: 至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的第一閾值信號值減小。
- 如申請專利範圍第26項所述之信號生成器,還包括:占空比檢測和信號生成器,被配置為接收所述調製信號和所述採樣和保持信號,並且至少基於與所述調製信號和所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成閾值信號,所述調製信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;其中,所述占空比檢測和信號生成器還被配置為,在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個第一占空比相關聯的資訊確定第一閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成等於所確定的第一閾值信號值的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上恒定;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 如申請專利範圍第44項所述之信號生成器,其中,所述占空比檢測和信號生成器包括:占空比檢測器,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成檢測信號;以及閾值信號生成器,被配置為接收所述檢測信號並且至少基於與所述檢測信號相關聯的資訊輸出所述閾值信號。
- 一種用於保護電源轉換器的信號生成器,該信號生成器包括: 調製和驅動元件,被配置為生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;斜坡信號生成器,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;採樣和保持元件,被配置為接收所述斜坡信號和所述調製信號,並且回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號;濾波器信號生成器,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號;以及低通濾波器,被配置為接收所述濾波器信號和所述採樣和保持信號並且回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製信號是所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製信號不是所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述採樣和保持元件與所述低通濾波器共用至少一個電容器。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製和驅動元件包括:調製元件,被配置為生成所述調製信號;以及柵極驅動元件,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊輸出所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,還包括比較器,被配置為接收所述第一信號作為閾值信號以及與所述初級電流相關聯的電流感測信號,並且至少基於與所述採樣和保持信號以及所述電流感測信號相關聯的資訊向所述調製和驅動元件輸出比較信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述採樣和保持組件包括:第一開關,被配置為回應於所述採樣信號而閉合和斷開;以及 第一電容器,被配置為當所述第一開關閉合時回應於所述斜坡信號而被充電。
- 如申請專利範圍第52項所述之信號生成器,其中,所述低通濾波器包括:第二開關,被配置為回應於所述濾波器信號而閉合和斷開;以及第二電容器,被配置為當所述第二開關閉合時被充電。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器包括電容器,該電容器被配置為回應於為第一邏輯電平的所述調製信號而被充電並且輸出所述斜坡信號。
- 如申請專利範圍第54項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器還包括:第一比較器,被配置為接收所述斜坡信號和第一參考信號並且至少基於與所述斜坡信號和所述第一參考信號相關聯的資訊生成第一比較信號;以及第二比較器,被配置為接收所述斜坡信號和第二參考信號並且至少基於與所述斜坡信號和所述第二參考信號相關聯的資訊生成第二比較信號;其中,所述第一比較器還被配置為:如果所述斜坡信號的大小大於所述第一參考信號,則輸出第二邏輯電平的所述第一比較信號;如果所述斜坡信號的大小小於所述第一參考信號,則輸出第三邏輯電平的所述第一比較信號;其中,所述第二比較器還被配置為:如果所述斜坡信號的大小大於所述第二參考信號,則輸出所述第三邏輯電平的所述第二比較信號;並且如果所述斜坡信號的大小小於所述第二參考信號,則輸出所述第二邏輯電平的所述第二比較信號。
- 如申請專利範圍第55項所述之信號生成器,其中,所述斜坡信號生成器還包括:第一開關,被配置為回應於與所述調製信號和所述第一比較信號相關聯的第一開關信號而閉合和斷開,所述第一開關被耦合到所述電容器; 第二開關,被配置為回應於與所述第二比較信號相關聯的第二開關信號而閉合和斷開,所述第二開關被耦合到所述電容器;其中,所述電容器被配置為當所述第一開關閉合且所述第二開關斷開時被充電,並且當所述第一開關斷開且所述第二開關閉合時被放電。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製信號是脈寬調製信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製和驅動元件包括:調製元件,被配置為生成所述調製信號;以及柵極驅動元件,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊輸出所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,其中,所述調製和驅動元件包括:調製元件,被配置為生成第一信號;以及柵極驅動元件,被配置為接收所述第一信號,至少基於與所述第一信號相關聯的資訊生成所述調製信號,並且輸出所述調製信號作為所述驅動信號。
- 如申請專利範圍第46項所述之信號生成器,還包括:占空比檢測和計數器元件,被配置為接收所述調製信號,檢測所述調製信號的占空比,並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成採樣使能信號,所述調製信號與一個或多個開關時程相關聯,所述一個或多個開關時程對應於一個或多個占空比;補償元件,被配置為接收所述調製信號並且至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成補償信號;第一開關,被耦合到所述補償元件;以及第二開關,被耦合到所述低通濾波器;其中,所述占空比檢測和計數器元件還被配置為:如果與第一開關時程相對應的所述調製信號的第一占空比大於占空比閾值,則生成第一邏輯電平的所述採樣使能信號;以及如果與第二開關時程相對應的所述調製信號的第二占空比小於所 述占空比閾值,則生成第二邏輯電平的所述採樣使能信號,所述第二開關時程為多個連續的開關時程;其中:所述第一開關被配置為,響應於所述第一邏輯電平的所述採樣使能信號而閉合,以輸出所述補償信號作為所述閾值信號;以及所述第二開關被配置為,響應於所述第二邏輯電平的所述採樣使能信號而閉合,以輸出所述第一信號作為所述閾值信號。
- 如申請專利範圍第60項所述之信號生成器,其中,所述占空比檢測和計數器元件包括:占空比檢測器,被配置為檢測所述調製信號的占空比;以及計數器元件,被配置為至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成所述採樣使能信號。
- 一種用於保護電源轉換器的方法,該方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號;至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流;其中,用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;以及生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,所述閾值信號在所述第二開關時程中作為時間的函數在大小上是恒定的。
- 一種用於保護電源轉換器的方法,該方法包括: 生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號;至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流;其中,用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成與所確定的閾值信號值相等的所述閾值信號,以使得所述閾值信號作為時間的函數在大小上是恒定的;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 一種用於保護電源轉換器的方法,該方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號;至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與一個或多個第一開關時程以及在所述一個或多個第一開關時程之後的第二開關時程相關聯,所述一個或多個第一開關時程對應於一個或多個第一 占空比,所述第二開關時程包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流;其中,用於生成閾值信號的處理包括:在所述第二開關時程中,至少基於與所述一個或多個占空比相關聯的資訊確定閾值信號值;在所述導通時間的開始處將時間設為零;以及如果該時間滿足一個或多個預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長從所確定的閾值信號值減小。
- 一種用於保護電源轉換器的方法,該方法包括:生成閾值信號;接收所述閾值信號以及電流感測信號,所述電流感測信號指示流經電源轉換器的初級繞組的初級電流的大小;至少基於與所述閾值信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成比較信號;至少接收所述比較信號;至少基於與所述比較信號相關聯的資訊生成驅動信號,所述驅動信號與多個開關時程相關聯,所述多個開關時程的每個包括導通時間和關斷時間;以及向開關輸出所述驅動信號以影響所述初級電流;其中,用於生成閾值信號的處理包括:在所述多個開關時程的每個中,在所述導通時間的開始處將時間設為零;如果該時間滿足一個或多個第一預定條件,則生成所述閾值信號,以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而增大;以及如果該時間滿足一個或多個第二預定條件,則生成所述閾值信號以使得所述閾值信號的大小隨著時間的增長而減小。
- 一種用於保護電源轉換器的信號的方法,該方法包括:生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;處理與所述調製信號相關聯的資訊; 至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;回應於所述調製信號的下降沿而生成包含脈衝的採樣信號;接收所述採樣信號和所述斜坡信號;以及輸出與所述採樣信號的所述脈衝相應的、與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號。
- 一種用於保護電源轉換器的信號的方法,該方法包括:生成調製信號以向開關輸出驅動信號從而影響流經電源轉換器的初級繞組的初級電流;接收所述調製信號;處理與所述調製信號相關聯的資訊;至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成斜坡信號;至少基於與所述調製信號相關聯的資訊生成濾波器信號;接收所述斜坡信號和所述調製信號;回應於所述調製信號輸出與所述斜坡信號的大小相關聯的採樣和保持信號;接收所述濾波器信號以及所述採樣和保持信號;以及回應於所述濾波器信號,至少基於與所述採樣和保持信號相關聯的資訊生成第一信號。
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