專利名稱：功率轉換器的切換控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及功率轉換器，且更具體來說涉及功率轉換器的切換控制電路。
背景技術：
各種功率轉換器已經(jīng)廣泛用于提供經(jīng)調節(jié)的電壓和電流。由于安全原因，必須提供過功率保護來保護功率轉換器本身和系統(tǒng)電源兩者。因此功率轉換器的控制被迫受限的輸出功率。然而，例如馬達驅動器、激光設備的應用常常都需要浪涌輸出功率(surge output power)，其不適合傳統(tǒng)的過功率保護。本發(fā)明的目的在于為需要浪涌輸出功率的功率轉換器提供整合且嚴格的保護。

發(fā)明內容
本發(fā)明為功率轉換器的切換控制電路提供浪涌輸出功率的保護。切換控制電路可為控制電路或切換電路，其包括經(jīng)耦合以在輸入端子處接收臨界值信號的輸入電路，前述臨界值信號可為臨界值電壓或臨界值電流。第一比較器經(jīng)耦合以接收代表電源開關的電流的信號。前述比較器進一步根據(jù)前述信號和臨界值信號而產(chǎn)生控制信號。第二比較器經(jīng)耦合以接收前述信號以便限制電源開關的電流。計時器電路經(jīng)耦合以根據(jù)控制信號而在計時器端子處產(chǎn)生計時信號。計時器電路根據(jù)前述計時信號而產(chǎn)生超時信號。前述超時信號經(jīng)耦合以關閉電源開關。
本發(fā)明提供了一種功率轉換器的切換控制電路，其包括輸入電路，其經(jīng)耦合以在輸入端子處接收臨界值信號；第一比較器，其經(jīng)耦合以接收代表電源開關的電流的信號，前述第一比較器響應前述信號和前述臨界值信號而產(chǎn)生控制信號；第二比較器，其經(jīng)耦合以接收前述信號以便限制前述電源開關的前述電流；及計時器電路，其經(jīng)耦合以根據(jù)前述控制信號而在計時端子處產(chǎn)生計時信號，前述計時器電路根據(jù)前述計時信號而產(chǎn)生超時信號；其中，前述超時信號經(jīng)耦合以關閉前述電源開關。
本發(fā)明還提供了一種功率轉換器的切換電路，其包括振蕩電路，其產(chǎn)生切換信號以便調節(jié)前述功率轉換器的輸出；第一電路，其產(chǎn)生臨界值信號；及第一比較器，其經(jīng)耦合以接收代表通過電源開關的電流的信號，前述第一比較器根據(jù)前述信號和前述臨界值信號而產(chǎn)生控制信號；其中前述切換信號的頻率根據(jù)前述控制信號的啟用而增加。
應了解，前述大體描述和以下詳細描述兩者都是示范性的，且希望提供對所主張的本發(fā)明的進一步闡釋。從對隨后的描述和附圖的說明中將了解更進一步的目的和優(yōu)點。


本發(fā)明包含附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，且附圖并入本說明書中并組成其一部分。

本發(fā)明的實施例，且連同描述內容一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
圖1繪示根據(jù)本發(fā)明實施例的功率轉換器的示意圖。
圖2繪示功率轉換器的切換控制電路的優(yōu)選實施例。
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明實施例的閂鎖電路。
圖4繪示切換控制電路的信號波形。
圖5繪示本發(fā)明的功率轉換器的切換控制電路的另一優(yōu)選實施例。
圖6繪示振蕩電路。
具體實施例方式
圖1繪示功率轉換器。前述功率轉換器包含切換控制電路100，其耦合到功率轉換器的輸出V0以產(chǎn)生切換信號SW以便調節(jié)功率轉換器的輸出V0。切換信號SW連接到電源開關20以切換變壓器10且控制通過變壓器10傳遞的能量。隨著啟用切換信號SW，將相應地產(chǎn)生電源開關20的切換電流IP。切換電流IP可表示為，IP=VINLP×TON---(1)]]>
其中VIN為施加到變壓器10的輸入電壓；LP為變壓器10的初級電感，且T0N為切換信號SW的接通時間。
切換電流IP通過電阻器25產(chǎn)生信號VS。信號VS耦合到切換控制電路100的感應端子SEN。通過整流器30和電容器35從變壓器10產(chǎn)生輸出V0。參考電壓器件40和電阻器41串聯(lián)連接。參考電壓器件40連接到輸出V0。電阻器41連接到光隔離器45。因此，光隔離器45產(chǎn)生耦合到切換控制電路100的反饋信號VFB。電阻器50連接到切換控制電路100的輸入端子LEVEL以產(chǎn)生臨界值信號VT。電容器60連接到切換控制電路100的計時器端子TIMER以產(chǎn)生計時信號VC。臨界值信號VT和計時信號兩者都用于保護功率轉換器。
圖2繪示切換控制電路100的優(yōu)選實施例。切換控制電路100包括輸入電路以便在輸入端子LEVEL處接收臨界值信號VT。輸入電路包含恒定電流源120以便產(chǎn)生與產(chǎn)生臨界值信號VT的電阻器50相關的電流。比較器152耦合到電阻器50以接收代表電源開關20的電流的信號VS。比較器152用于在信號VS的電平高于臨界值信號VT的電平時產(chǎn)生過臨界值信號OVR。過臨界值信號OVR通過閂鎖電路300進一步產(chǎn)生控制信號CNT。過臨界值信號OVR是根據(jù)切換信號SW的啟用而產(chǎn)生的。閂鎖電路300用于保持過臨界值信號OVR的狀態(tài)?？刂菩盘朇NT指示電源開關20的切換電流IP超過臨界值信號VT。比較器150經(jīng)耦合以同樣接收信號VS。比較器150用于限制電源開關20的最大電流。比較器150用于將代表通過電源開關20的電流的信號VS與限流臨界值信號(current-limit threshold signal)VLIMIT進行比較，使得當限流臨界值信號VLIMIT設定的電流限度被超過時，電源開關20可根據(jù)比較器150的輸出而逐周期地關閉。臨界值信號VT的電平低于限流臨界值信號VLIMIT的電平。比較器152通過閂鎖電路300而產(chǎn)生控制信號CNT以顯示浪涌功率從功率轉換器輸出。比較器150用于限制浪涌功率的最大值。
切換控制電路100包括計時器電路以便限制浪涌輸出周期。浪涌輸出周期指示浪涌功率從功率轉換器輸出。計時器電路耦合到電容器60以根據(jù)控制信號CNT而在計時器端子TIMER處產(chǎn)生計時信號VC。當計時信號VC超過臨界值信號VR時，產(chǎn)生超時信號ENB。超時信號ENB經(jīng)耦合以關閉電源開關20從而起到保護作用。計時器電路包含電流源110，115、晶體管112、比較器153和觸發(fā)器185。當控制信號CNT為邏輯高時，晶體管112接通以通過電流源115對電容器60進行放電。電流源115的電流高于電流源110的電流。當控制信號為邏輯低時，電流源110對電容器60進行充電以產(chǎn)生計時信號VC。計時信號VC經(jīng)耦合以在比較器153處與臨界值信號VR進行比較。比較器153的輸出經(jīng)連接以設定觸發(fā)器185，以便在計時信號VC高于臨界值信號VR時產(chǎn)生超時信號ENB。觸發(fā)器185由上電重設(power-on reset)信號RST重設。當浪涌輸出周期超過最大周期TSURGE時，觸發(fā)器185的輸出產(chǎn)生超時信號ENB以閂鎖電源開關20。電流源110的電流I110、電容器60的電容C60和臨界值信號VR的電壓確定最大周期TSURGE，其可表示為，TSURGE=C60I110×VR---(2)]]>切換控制電路100為脈沖寬度調制電路，其產(chǎn)生切換信號SW以驅動電源開關20以便調節(jié)功率轉換器的輸出。振蕩電路200產(chǎn)生耦合到觸發(fā)器180的時鐘輸入的時鐘信號PLS。觸發(fā)器180的D輸入由超時信號ENB連接。觸發(fā)器180的重設輸入連接到AND柵極165的輸出。AND柵極165的輸入連接到比較器150的輸出。AND柵極165的另一輸入連接到比較器151的輸出。比較器151的輸入經(jīng)耦合以接收反饋信號VFB和信號VS。觸發(fā)器180的輸出連接到AND柵極190。AND柵極190的另一輸入通過反相器160而連接到時鐘信號PLS。AND柵極190的輸出產(chǎn)生切換信號SW。因此，如果超時信號ENB為邏輯高，那么時鐘信號PLS周期性地啟用切換信號。切換信號SW由反饋信號來控制以便調節(jié)功率轉換器的輸出。此外，為了保護電源開關20，當切換電流IP高于限流臨界值信號VLIMIT時，可禁用切換信號SW。此外，當超時信號ENB啟用為邏輯低時，切換信號SW可閂鎖以保護電源開關20。
圖3繪示閂鎖電路300，其包括兩個觸發(fā)器310和320以便保持過臨界值信號OVR的狀態(tài)且產(chǎn)生控制信號CNT。觸發(fā)器310和320的時鐘輸入與時鐘信號PLS連接。啟用觸發(fā)器310的D輸入。觸發(fā)器320的D輸入連接到觸發(fā)器310的輸出。觸發(fā)器310和320的重設輸入連接到比較器152的輸出以接收過臨界值信號OVR。觸發(fā)器320的輸出產(chǎn)生控制信號CNT。
圖4繪示信號波形，其中信號VS代表通過電源開關20的切換電流IS。將信號VS限制在限流臨界值信號VLIMIT以下，這保護功率轉換器在短路和/或過電流情況下免受永久性破壞。在浪涌輸出周期期間，控制信號CNT啟用對電容器60的充電以產(chǎn)生計時信號VC。如果浪涌輸出周期長于最大周期TSURGE，那么將產(chǎn)生超時信號ENB以閂鎖切換信號SW且保護電源開關20免受過熱破壞。由于本發(fā)明的保護，可使用例如電源開關20和變壓器10等較低等級器件來節(jié)省功率轉換器的材料費用。
圖5繪示切換控制電路100的另一優(yōu)選實施例，其中控制信號CNT耦合到振蕩電路400，以便在輸出浪涌功率時增加切換信號SW的切換頻率。功率轉換器的輸出功率P0由以下等式給出，P0=12×LP×IP2×FSW×η---(3)]]>其中FSW為切換信號SW的切換頻率；η為功率轉換器的效率。
等式(3)顯示輸出功率P0與切換頻率FSW相關。增加切換頻率FSW將確保功率轉換器的充足的輸出功率。
圖6繪示振蕩電路400。振蕩電路400包括電流源251和252及比較器271和272。電流源251經(jīng)連接以通過開關245對電容器250進行充電。電流源252連接到電容器250以便通過開關246對電容器250進行放電。具有高跳變點電壓VH的比較器271連接到電容器250。具有低跳變點電壓VL的比較器272也連接到電容器250。
比較器271和272的輸出分別連接到NAND柵極275和276。NAND柵極275和276形成閂鎖電路以產(chǎn)生時鐘信號PLS。時鐘信號PLS用于控制開關246。開關245還通過反相器280由時鐘信號PLS來控制。電流源253通過開關240而連接到電流源251。電流源254通過開關241而連接到電流源252。開關240和241通過反相器215由控制信號CNT來控制。因此，時鐘信號PLS的頻率根據(jù)控制信號CNT的啟用而增加。
本領域技術人員將了解，可在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，對本發(fā)明的結構作出各種修改和改變。鑒于前述內容，倘若本發(fā)明的修改和改變在所附權利要求書及其均等物的范圍內，則希望本發(fā)明涵蓋這些修改和改變。
權利要求
1.一種功率轉換器的切換控制電路，其包括輸入電路，其經(jīng)耦合以在輸入端子處接收臨界值信號；第一比較器，其經(jīng)耦合以接收代表電源開關的電流的信號，前述第一比較器響應前述信號和前述臨界值信號而產(chǎn)生控制信號；第二比較器，其經(jīng)耦合以接收前述信號以便限制前述電源開關的前述電流；及計時器電路，其經(jīng)耦合以根據(jù)前述控制信號而在計時端子處產(chǎn)生計時信號，前述計時器電路根據(jù)前述計時信號而產(chǎn)生超時信號；其中，前述超時信號經(jīng)耦合以關閉前述電源開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的切換控制電路，其中前述第二比較器經(jīng)耦合以將代表通過前述電源開關的前述電流的前述信號與限流臨界值信號進行比較，使得當前述限流臨界值信號設定的電流限度被超過時，前述電源開關根據(jù)前述第二比較器的輸出而關閉。
3.根據(jù)權利要求1所述的切換控制電路，其中前述臨界值信號低于前述限流臨界值信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的切換控制電路，其中前述切換控制電路為脈沖寬度調制電路，其產(chǎn)生切換信號，所述切換信號經(jīng)耦合以由前述電源開關接收以便調節(jié)前述功率轉換器的輸出。
5.根據(jù)權利要求4所述的切換控制電路，其中前述切換控制電路用于產(chǎn)生前述切換信號，前述切換信號根據(jù)前述第一比較器的輸出和前述第二比較器的輸出而受控制，使得前述切換信號經(jīng)耦合以保護前述電源開關。
6.一種功率轉換器的控制電路，其包括輸入電路，其產(chǎn)生臨界值信號；第一比較器，其經(jīng)耦合以接收代表通過電源開關的電流的信號，前述第一比較器根據(jù)前述信號和前述臨界值信號而產(chǎn)生控制信號；及計時器電路，其經(jīng)耦合以臨界前述控制信號而產(chǎn)生超時信號；其中，前述超時信號經(jīng)耦合以關閉前述電源開關。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制電路，其還包括第二比較器，所述第二比較器經(jīng)耦合以將代表通過前述電源開關的前述電流的前述信號與限流臨界值信號進行比較，使得當前述限流臨界值信號設定的電流限度被超過時，前述電源開關根據(jù)前述第二比較器的輸出而關閉。
8.根據(jù)權利要求6所述的控制電路，其中前述臨界值信號低于前述限流臨界值信號。
9.根據(jù)權利要求6所述的控制電路，其中前述控制電路為脈沖寬度調制電路，其產(chǎn)生切換信號，所述切換信號經(jīng)耦合以由前述電源開關接收以便調節(jié)前述功率轉換器的輸出。
10.根據(jù)權利要求9所述的控制電路，其中前述控制電路用于產(chǎn)生前述切換信號，前述切換信號根據(jù)前述第一比較器的輸出和前述第二比較器的輸出而受控制，使得前述切換信號經(jīng)耦合以保護前述電源開關。
11.一種功率轉換器的切換電路，其包括振蕩電路，其產(chǎn)生切換信號以便調節(jié)前述功率轉換器的輸出；第一電路，其產(chǎn)生臨界值信號；及第一比較器，其經(jīng)耦合以接收代表通過電源開關的電流的信號，前述第一比較器根據(jù)前述信號和前述臨界值信號而產(chǎn)生控制信號；其中前述切換信號的頻率根據(jù)前述控制信號的啟用而增加。
12.根據(jù)權利要求11所述的切換電路，其還包括第二比較器，所述第二比較器經(jīng)耦合以將代表通過前述電源開關的電流的前述信號與限流臨界值信號進行比較，使得當前述限流臨界值信號設定的電流限度被超過時，前述電源開關根據(jù)前述第二比較器的輸出而關閉。
13.根據(jù)權利要求11所述的切換電路，其中前述臨界值信號低于前述限流臨界值信號。
14.根據(jù)權利要求11所述的切換電路，其中前述切換電路為脈沖寬度調制電路，其產(chǎn)生切換信號，所述切換信號經(jīng)耦合以由前述電源開關接收以便調節(jié)前述功率轉換器的輸出。
15.根據(jù)權利要求14所述的切換電路，其中前述切換電路用于產(chǎn)生前述切換信號，前述切換信號根據(jù)前述第一比較器的輸出和前述第二比較器的輸出而受控制，使得前述切換信號經(jīng)耦合以保護前述電源開關。
全文摘要
本發(fā)明提供對于功率轉換器的控制電路的浪涌輸出保護，其包括用于產(chǎn)生臨界值信號的輸入電路。第一比較器經(jīng)耦合以接收代表通過電源開關的電流的信號。第一比較器進一步根據(jù)前述信號和臨界值信號而產(chǎn)生控制信號。計時器電路用于根據(jù)控制信號而產(chǎn)生超時信號。超時信號經(jīng)耦合以關閉電源開關。
文檔編號H02M7/505GK1929280SQ200610121680
公開日2007年3月14日 申請日期2006年8月28日 優(yōu)先權日2006年8月28日
發(fā)明者楊大勇, 林乾元, 陳佐民 申請人:崇貿科技股份有限公司