專利名稱：馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馳返式電源供應(yīng)器，具體地說，是一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出 短路檢測方法。
背景技術(shù)：
電源供應(yīng)器輸出短路為現(xiàn)行安全規(guī)范測試重要的一環(huán)，目前市售電源管理集成電 路(IC)針對電源供應(yīng)器輸出短路現(xiàn)象皆內(nèi)建有保護機制。例如圖1所示，在一個典型的馳 返式電源供應(yīng)器10中，交流電壓VAC經(jīng)整流電路12及電容14整流及濾波后產(chǎn)生直流輸入 電壓Vin供給變壓器18的一次側(cè)線圈Lp，一次側(cè)線圈Lp與功率開關(guān)20串聯(lián)，功率開關(guān)20 受電源管理IC16提供的控制信號Gate_BM切換，使變壓器18將電力從其一次側(cè)線圈Lp傳 遞到二次側(cè)線圈Ls，因而在電源輸出端產(chǎn)生輸出電壓Vout。電流感測電阻22與功率開關(guān) 20串聯(lián)，感測一次側(cè)線圈Lp的電流Ip，電源管IC 16根據(jù)電流感測電阻22提供的感測信 號Vcs以及來自電源輸出端Vout的回授信號Vcomp決定功率開關(guān)20的責(zé)任周期。在不增 加其它額外接腳的條件下，電源管理IC 16通常通過回授接腳COMP或電源接腳VDD來檢測 馳返式電源供應(yīng)器10輸出短路現(xiàn)象，以啟動內(nèi)部保護機制。然而，通過接腳COMP獲得的信 息含有回授開路的信息，而接腳VDD連接有電容，因此無法立即反應(yīng)輸出信息。在傳統(tǒng)的檢 測方法中，不論是通過接腳COMP或VDD檢測輸出短路現(xiàn)象都需要數(shù)十至數(shù)百毫秒(ms)才 能做出判斷。當(dāng)馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，其將輸出大電流，過長的檢測時間 使功率消耗過大，導(dǎo)致馳返式電源供應(yīng)器10過熱。因此已知的電源供應(yīng)器輸出短路的檢測方法存在著上述種種不便和問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種迅速、實時的馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開 關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路 檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的峰值；(B)取得所述電流感測信號在下一個周期中的初始值；(C)將所述峰值減去所述初始值得到其差值，據(jù)以判斷所述馳返式電源供應(yīng)器是 否發(fā)生輸出短路。本發(fā)明的馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法還可以采用以下的技術(shù)措施來
進一步實現(xiàn)。前述的檢測方法，其中所述步驟A包括在所述功率開關(guān)關(guān)閉時取樣所述感測信號 得到所述峰值。
前述的檢測方法，其中所述步驟B包括在所述功率開關(guān)打開時取樣所述感測信號 得到所述初始值。前述的檢測方法，其中所述步驟C包括將所述差值除以所述功率開關(guān)的非工作時間得到具有輸出信息的斜率值；在所述斜率值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。前述的檢測方法，其中所述步驟C包括在所述差值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述 馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開 關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路 檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的初始值；(B)取得所述電流感測信號在所述周期中的峰值；(C)將所述峰值減去所述初始值得到其差值，據(jù)以判斷所述馳返式電源供應(yīng)器是 否發(fā)生輸出短路。前述的檢測方法，其中所述步驟A包括在所述功率開關(guān)關(guān)閉時取樣所述感測信號 得到所述峰值。前述的檢測方法，其中所述步驟B包括在所述功率開關(guān)打開時取樣所述感測信號 得到所述初始值。前述的檢測方法，其中所述步驟C包括將所述差值除以所述功率開關(guān)的非工作時間得到具有輸出信息的斜率值；在所述斜率值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。前述的檢測方法，其中所述步驟C包括在所述差值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述 馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路?！N馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開 關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路 檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的初始值；(B)在所述初始值大于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。前述的檢測方法，其中所述步驟A包括在所述功率開關(guān)打開時取樣所述感測信號 得到所述初始值。 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法具有更迅 速且實時的優(yōu)點。


圖1為已知典型的馳返式電源供應(yīng)器；圖2為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第一實施例示意圖；圖3為信號波形圖；圖4為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第二實施例示意圖；圖5為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第三實施例示意圖6為信號波形圖；圖7為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第四實施例示意圖；圖8為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第五實施例示意圖；圖9為信號波形圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作更進一步說明。從圖1可知ηXVout = LX Δ Vout/(Toff XRes)公式 1其中，η為變壓器18的匝數(shù)比，L為變壓器18的激磁電感，Δ Vout為輸出電壓Vout 的變化量，Toff為功率開關(guān)20的非工作時間，Rcs為電流感測電阻22的電阻值。由公式 1可知，通過電流感測接腳CS檢測電流感測電阻22上的感測信號Vcs可以獲得輸出電壓 Vout的信息。在此提出幾種通過接腳CS檢測馳返式電源供應(yīng)器輸出短路的檢測方法。圖2為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第一實施例。圖3為信號波形圖，其中波形40 為控制信號Gate_BM，波形42為前緣遮蔽(leading-edge blanking)信號LEB，波形44為 感測信號Vcs，波形46為感測信號Vcs的峰值Vcs_p [N]，波形48為感測信號Vcs的初始值 Vcs_v[N+l]。參照圖1、圖2及圖3，控制信號Gate_BM切換功率開關(guān)20，當(dāng)控制信號Gate_ BM為高準位時，功率開關(guān)20打開(turn on)；當(dāng)控制信號Gate_BM為低準位時，功率開關(guān)20 關(guān)閉(turn off)。如波形40所示，當(dāng)功率開關(guān)20打開時，感測信號Vcs將產(chǎn)生初始尖波 (initial spike)。為了避免因所述初始尖波而產(chǎn)生誤動作，已知的電源管理IC 16設(shè)有前 緣遮蔽信號LEB遮蔽所述初始尖波，如波形42所示。在此實施例中，步驟30為在功率開關(guān) 20的某個切換周期TswN期間，當(dāng)功率開關(guān)20關(guān)閉時，如時間tl，取樣感測信號Vcs以取得 感測信號Vcs的峰值Vcs_p [N]，接著步驟S32在功率開關(guān)20的下個切換周期TswN+Ι期間， 在前緣遮蔽信號LEB結(jié)束時取樣感測信號Vcs以得到值Vcs_v[N+l]。從功率開關(guān)20打開 至前緣遮蔽信號LEB結(jié)束的時間很短，約250ns，如時間t2至t3，因此在前緣遮蔽信號LEB 結(jié)束時對感測信號Vcs取樣，可視為在功率開關(guān)20打開時對感測信號Vcs取樣。換言之， 在前緣遮蔽信號LEB結(jié)束時對感測信號Vcs取樣而得到的值Vcs_v[N+l]可以視為感測信 號Vcs的初始值，其如波形48所示。在完成步驟S30及S32后，步驟S34將峰值Vcs_p[N]減去初始值Vcs_v[N+l]得 到差值A(chǔ)Vcs，其與非工作時間Toff期間的輸出電壓Vout的變化量AVout有關(guān)。跟著步 驟S36將差值A(chǔ)Vcs除以功率開關(guān)20的非工作時間Toff以得到虛線49的斜率值，其具有 輸出電壓變化量AVout的信息。虛線49表示感測信號Vcs在非工作時間Toff的虛擬波 形。雖然在圖3中，要計算虛線49的斜率值應(yīng)加入t2至t 3的時間，約250ns，但功率開關(guān) 20的非工作時間Toff通常有幾個微秒(μ s)，t2至t3這段時間遠小于非工作時間TofT， 故可以忽略不計。最后步驟S38比較所述斜率值及預(yù)設(shè)的臨界值。由于當(dāng)馳返式電源供 應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，輸出電壓Vout的變化量AVout接近零，故發(fā)生輸出短路時差值 AVcs將下降，因而使所述斜率值降低至接近零?；谶@個原因，在所述斜率值小于所述臨 界值時，認定馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路。圖4為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第二實施例，前三個步驟S30、S32及S34與圖2的實施例相同，接著步驟S50將差值A(chǔ)Vcs與預(yù)設(shè)的臨界值比較。如同前述，當(dāng)馳返式電 源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，差值A(chǔ)Vcs將下降?；谶@個原因，若差值A(chǔ)Vcs小于所述 臨界值時，認定馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路。當(dāng)馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，輸出電壓Vout的變化量AVout接近 零。在經(jīng)過幾個周期達到穩(wěn)態(tài)后，感測信號Vcs在切換周期TswN的初始值Vcs_v[N]與下 一個切換周期的初始值Vcs_v[N+l]大致相同，因此也可以用同一切換周期中感測信號Vcs 的峰值及初始值來判斷馳返式電源供應(yīng)器10是否發(fā)生輸出短路。圖5為本發(fā)明輸出短路 檢測方法的第三實施例。圖6為信號波形圖，其中波形70為控制信號Gate_BM，波形72為 前緣遮蔽信號LEB，波形74為感測信號Vcs，波形76為感測信號Vcs的峰值Vcs_p [N]，波形 78為感測信號Vcs的初始值Vcs_v [N]，波形80為峰值Vcs_p [N]及初始值Vcs_v [N]之間 的差值A(chǔ)Vcs。參照圖1、圖5及圖6，步驟S60在功率開關(guān)20的某個切換周期TswN期間， 當(dāng)前緣遮蔽信號LEB結(jié)束時，如波形72及時間t4所示，取樣感測信號Vcs以取得感測信號 Vcs的初始值Vcs_v[N]，如波形78所示。接著，步驟S62在同一個切換周期TswN中，當(dāng)控 制信號Gate_BM轉(zhuǎn)為低準位關(guān)閉功率開關(guān)20時，如波形70及時間t5所示，取樣感測信號 Vcs以取得感測信號Vcs的峰值Vcs_p[N]，其如波形76所示。然后步驟S64將峰值Vcs_ P [N]減去初始值Vcs_v[N]得到差值A(chǔ)VCS，如波形80所示，其與非工作時間Toff期間的 輸出電壓Vout的變化量AVout有關(guān)。跟著步驟S66將差值A(chǔ)Vcs除以功率開關(guān)20的非 工作時間Toff以得到虛線82的斜率值，其具有輸出電壓變化量AVout的信息。虛線82 表示感測信號Vcs在非工作時間Toff的虛擬波形。最后步驟S68比較所述斜率值及預(yù)設(shè) 的臨界值，當(dāng)所述斜率值小于所述臨界值時，認定馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路。圖7為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第四實施例，前三個步驟S60、S62及S64與圖 5的實施例相同，接著步驟S90將差值A(chǔ)Vcs與預(yù)設(shè)的臨界值比較，當(dāng)差值A(chǔ)Vcs小于所述 臨界值時，認定馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路。圖8為本發(fā)明輸出短路檢測方法的第五實施例。圖9為信號波形圖，其中波形110 為控制信號Gate_BM，波形112為前緣遮蔽信號LEB，波形114為感測信號Vcs，波形116為 感測信號Vcs的初始值Vcs_v。如波形110和114所示，當(dāng)控制信號Gate_BM為高準位時， 功率開關(guān)20打開，電流感測電阻22上的感測信號Vcs上升；當(dāng)控制信號Gate_BM為低準位 時，功率開關(guān)20關(guān)閉，感測信號Vcs為零。參照圖1、圖8及圖9，步驟SlOO在前緣遮蔽信 號LEB結(jié)束時，取樣感測信號Vcs以得到感測信號Vcs的初始值Vcs_v，如波形112及時間 t6所示。從功率開關(guān)20打開至前緣遮蔽信號LEB結(jié)束的時間很短，因此在前緣遮蔽信號 LEB結(jié)束時對感測信號Vcs取樣，可視為在功率開關(guān)20打開時對感測信號Vcs取樣。當(dāng)馳 返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，輸出電壓Vout的變化量AVout接近零。在經(jīng)過幾個 周期達到穩(wěn)態(tài)后，感測信號Vcs的初始值變化量AVout接近零而沒有被重置。換 言之，當(dāng)馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，感測信號Vcs的初始值Vcs_v將上升，故在 完成步驟100后進行步驟102，比較初始值Vcs_v及預(yù)設(shè)的臨界值來判斷馳返式電源供應(yīng)器 10是否發(fā)生輸出短路。當(dāng)初始值乂⑶^大于所述臨界值時，認定馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生 輸出短路。在馳返式電源供應(yīng)器10發(fā)生輸出短路時，本發(fā)明的輸出短路檢測方法利用電流 感測接腳CS的感測信號Vcs只需要數(shù)個周期便能做出判斷，約十幾至數(shù)十微秒(μ S)，相較于已知技術(shù)利用回授接腳COMP或電源接腳VDD的方法，本發(fā)明的輸出短路檢測方法更迅速 且實時。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同 的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。組件符號說明10馳返式電源供應(yīng)器12整流電路14 電容16 電源管 IC18變壓器20功率開關(guān)22電流感測電阻40控制信號Gate_BM的波形42前緣遮蔽信號LEB的波形44感測信號Vcs的波形46感測信號Vcs的峰值Vcs_p [N]48感測信號Vcs的初始值Vcs_v [N+1]49感測信號Vcs在非工作時間Toff的虛擬波形70控制信號Gate_BM的波形72前緣遮蔽信號LEB的波形74感測信號Vcs的波形76感測信號Vcs的峰值Vcs_p [N]
78感測信號Vcs的初始值Vcs_v [N]80峰值Vcs_p [N]及初始值Vcs_v [N]之間的差值Δ Vcs82感測信號Vcs在非工作時間Toff的虛擬波形110控制信號Gate_BM的波形112前緣遮蔽信號LEB的波形114感測信號Vcs的波形116感測信號Vcs的初始值。
權(quán)利要求
一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的峰值；(B)取得所述電流感測信號在下一個周期中的初始值；(C)將所述峰值減去所述初始值得到其差值，據(jù)以判斷所述馳返式電源供應(yīng)器是否發(fā)生輸出短路。
2.如權(quán)利要求1所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟A包括在所述功率開 關(guān)關(guān)閉時取樣所述感測信號得到所述峰值。
3.如權(quán)利要求1所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟B包括在所述功率開 關(guān)打開時取樣所述感測信號得到所述初始值。
4.如權(quán)利要求1所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟C包括將所述差值除以所述功率開關(guān)的非工作時間得到具有輸出信息的斜率值；在所述斜率值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。
5.如權(quán)利要求1所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟C包括在所述差值小 于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。
6.一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開關(guān) 以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路檢 測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的初始值；(B)取得所述電流感測信號在所述周期中的峰值；(C)將所述峰值減去所述初始值得到其差值，據(jù)以判斷所述馳返式電源供應(yīng)器是否發(fā) 生輸出短路。
7.如權(quán)利要求6所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟A包括在所述功率開 關(guān)關(guān)閉時取樣所述感測信號得到所述峰值。
8.如權(quán)利要求6所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟B包括在所述功率開 關(guān)打開時取樣所述感測信號得到所述初始值。
9.如權(quán)利要求6所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟C包括將所述差值除以所述功率開關(guān)的非工作時間得到具有輸出信息的斜率值；在所述斜率值小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。
10.如權(quán)利要求6所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟C包括在所述差值 小于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。
11.一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開 關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路 檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的初始值；(B)在所述初始值大于預(yù)設(shè)臨界值時，認定所述馳返式電源供應(yīng)器發(fā)生輸出短路。
12.如權(quán)利要求11所述的輸出短路檢測方法，其特征在于，所述步驟A包括在所述功率 開關(guān)打開時取樣所述感測信號得到所述初始值。
全文摘要
一種馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法，所述馳返式電源供應(yīng)器包含功率開關(guān)以及與所述功率開關(guān)串聯(lián)的電流感測電阻提供電流感測信號，其特征在于所述輸出短路檢測方法包括下列步驟(A)取得所述電流感測信號在某個周期中的峰值；(B)取得所述電流感測信號在下一個周期中的初始值；(C)將所述峰值減去所述初始值得到其差值，據(jù)以判斷所述馳返式電源供應(yīng)器是否發(fā)生輸出短路。本發(fā)明的馳返式電源供應(yīng)器的輸出短路檢測方法具有更迅速且實時的優(yōu)點。
文檔編號G01R31/40GK101930043SQ20091013967
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者林昆余, 陳佑民, 黃培倫 申請人:上海立隆微電子有限公司