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開關模式電源電流監(jiān)視和保護的制作方法

文檔序號:11731407閱讀:483來源:國知局
開關模式電源電流監(jiān)視和保護的制作方法與工藝

本公開涉及開關模式電源,并且更具體地涉及用于具有隔離拓撲的開關模式電源的電流監(jiān)視和保護。



背景技術:

開關模式電源是使用開關穩(wěn)壓器來生成供給電壓的電子電源。高開關頻率可能導致所謂的驅(qū)動損失和所謂的開關損失的增加。雖然驅(qū)動損失由用于對開關元件進行切換所要求的電功率導致,但是存在兩種不同類型的開關損失。第一種類型的開關損失由在開關元件的開關期間通過開關元件的電流和跨開關元件的端子的電壓的同時存在(“硬開關”條件)給出。第二種類型的開關損失(典型地被稱為電容損失)由與每一個開關元件相關聯(lián)的寄生電容導致,該寄生電容在開關元件被激活時在開關元件自身的電阻上放電。電容和開關損失二者與開關元件的操作頻率成比例。電容損失與經(jīng)平方的開關電壓成比例。

為了減少開關損失并且允許高頻操作,已經(jīng)廣泛地發(fā)展了諧振轉(zhuǎn)換技術。這些技術以正弦方式提供處理電功率,并且以這樣的方式控制開關元件以限制硬開關的發(fā)生。

從經(jīng)整流的電力網(wǎng)電壓操作的諧振轉(zhuǎn)換器典型地使用半橋和全橋拓撲來實現(xiàn)。參照根據(jù)所謂的半橋拓撲實現(xiàn)的諧振dc-dc(直流到直流)轉(zhuǎn)換器(簡稱為半橋諧振轉(zhuǎn)換器),開關元件包括高側晶體管和低側晶體管,高側晶體管和低側晶體管串聯(lián)連接在提供要轉(zhuǎn)換的供給電壓的供給電路與提供諸如地之類的參考電壓的端子之間。通過適當?shù)厍袚Q所述兩個晶體管,有可能生成具有對應于供給電壓的高值(當高側晶體管被激活時呈現(xiàn))和對應于地的低值(當?shù)蛡染w管被激活時呈現(xiàn))的方波。典型地一旦每一個晶體管關斷就插入小死區(qū)時間,在該死區(qū)時間中兩個晶體管都是斷開的。

可以通過使用兩對開關元件來生成相同的方波,每一對開關元件根據(jù)半橋拓撲來布置,但是與彼此相位相反地驅(qū)動。特別地,第一對的高側晶體管和第二對的低側晶體管被同時激活;類似地,第一對的低側晶體管和第二對的高側晶體管被同時激活。該拓撲一般被稱為全橋拓撲?;谌珮蛲負涞闹C振轉(zhuǎn)換器被簡稱為全橋諧振轉(zhuǎn)換器。

在諧振轉(zhuǎn)換器中,利用半橋或全橋拓撲生成的方波通過諧振網(wǎng)絡被應用于變壓器的初級繞組,該諧振網(wǎng)絡至少包括電容器和電感器;所述變壓器的次級繞組饋入整流器電路和濾波器電路以用于提供輸出dc電壓。輸出dc電壓的值取決于方波的頻率,無論該頻率變得更靠近還是更遠離諧振網(wǎng)絡的諧振頻率。方波的占空比典型地被保持在大約50%。

在諧振轉(zhuǎn)換器中的諧振網(wǎng)絡的各種已知配置之中,所謂的電感器-電感器-電容器(llc)配置尤其適合于下述那些應用:在該應用中要轉(zhuǎn)換的dc電壓的值特別高,諸如通過電力網(wǎng)電壓的整流生成的電壓,即在有利于高電容損失的發(fā)生的條件下。llc諧振轉(zhuǎn)換器的諧振網(wǎng)絡通過下述各項而被形成:連接在開關元件與變壓器的初級繞組的輸入之間的串聯(lián)電感器-電容器(lc)電路,以及跨初級繞組的兩個輸入連接的分路電感器。

利用llc諧振轉(zhuǎn)換器,調(diào)節(jié)寬負載上的輸出dc電壓的值和隨開關頻率的相對較小變化的輸入dc電壓變化是可能的。



技術實現(xiàn)要素:

一般而言,本公開涉及包括開關模式電源控制器的用于電流保護的設備。開關模式電源控制器包括涌入電流比較器,其布置成至少在啟動階段或突發(fā)(burst)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較。開關模式電源控制器還包括開關控制器,其布置成通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整。開關控制器還布置成,如果涌入電流比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán)。

在一些示例中,一種設備包括:開關模式電源控制器,其中開關模式電源控制器包括:涌入電流比較器,其布置成至少在啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較;以及開關控制器,其布置成通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;并且還布置成,如果涌入電流比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán)。

在一些示例中,一種方法包括:控制輸出電壓的調(diào)整,包括:至少在調(diào)整的啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較;通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;以及如果初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到調(diào)整的至少下一開關循環(huán)。

在一些示例中,一種有形處理器可讀存儲介質(zhì),該有形處理器可讀存儲介質(zhì)存儲處理器可執(zhí)行代碼,所述代碼在被執(zhí)行時,使一個或多個處理器:控制輸出電壓的調(diào)整,包括:接收至少在調(diào)整的啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間初級繞組電流與涌入電流閾值的比較結果;通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;以及如果比較結果確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到調(diào)整的至少下一開關循環(huán)。

在一些另外的示例中,開關模式電源控制器還包括:一級過流保護比較器,其布置成至少在正常操作階段期間將初級繞組電流與一級過流保護閾值進行比較,其中正常操作階段不與啟動階段重疊,并且其中正常操作階段不與突發(fā)階段重疊;其中開關控制器還布置成,如果一級過流保護比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán),并且增加控制初級開關接通和關斷的開關頻率;并且其中開關控制器還布置成,如果一級過流保護比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值預確定的連續(xù)次數(shù),則重啟輸出電壓調(diào)整的控制。

在一些又另外的示例中,開關模式電源控制器還包括二級過流保護比較器和/或過載保護。在一些示例中,過載保護確定是否過載事件已經(jīng)發(fā)生并且過載事件已經(jīng)持續(xù)達特定時間段,并且如果過載事件持續(xù)達特定時間段,則重啟開關模式電源控制器。

在隨附附圖和以下描述中闡述本公開的一個或多個示例的細節(jié)。本公開的其它特征、目的和優(yōu)點根據(jù)描述和附圖以及權利要求將是顯而易見的。

附圖說明

參照以下附圖來描述本公開的非限制性和非詳盡示例。

圖1是圖示了開關模式電源控制器的示例的框圖。

圖2是圖示了可以由圖1的開關模式電源控制器的示例采用的過程的示例的流程圖。

圖3是包括圖1的開關模式電源控制器的示例的開關模式電源(smps)的示例的框圖。

圖4是圖示了圖3的smps的示例的框圖。

圖5是圖示了依照本發(fā)明的各方面的通過圖3和/或圖4的smps應用各種形式的電流保護的操作階段的時序圖。

具體實施方式

將參照附圖詳細描述本公開的各種示例,其中相同的參考標記遍及若干視圖而表示相同的部分和組件。對各種示例的參照不限制本公開的范圍,其僅由隨附于本公開的權利要求的范圍限制。此外,在本說明書中闡述的任何示例不意圖是限制性的,并且僅闡述本公開的許多可能示例中的一些。

遍及說明書和權利要求,以下術語至少采取與本文明確相關聯(lián)的含義,除非上下文另行規(guī)定。下面標識的含義不一定限制術語,而是僅僅提供針對術語的說明性示例?!耙弧薄ⅰ耙粋€”和“該”的含義包括復數(shù)引用,并且“在……中”的含義包括“在……中”和“在……上”。如本文所使用的短語“在一個實施例中”或“在一個示例中”不一定是指相同的實施例或示例,盡管其可以是這樣。類似地,如本文所使用的短語“在一些實施例中”或“在一些示例中”在被使用多次時,不一定是指相同的實施例或示例,盡管其可以是這樣。如本文所使用的,術語“或”是包括性的“或”操作符,并且等同于術語“和/或”,除非上下文清楚地另行規(guī)定。術語“部分地基于”、“至少部分地基于”或“基于”不是排他的,并且允許基于未描述的附加因素,除非上下文清楚地另行規(guī)定。在合適的情況下,術語“柵極”意圖是覆蓋“柵極”和“基極”二者的通用術語;術語“源極”意圖是覆蓋“源極”和“發(fā)射極”二者的通用術語;并且術語“漏極”意圖是覆蓋“漏極”和“集電極”二者的通用術語。術語“耦合的”至少意指所連接的項目之間的直接電氣連接,或通過一個或多個無源或有源中間設備的間接連接。術語“信號”意指至少一個電流、電壓、電荷、溫度、數(shù)據(jù)或其它信號。

圖1是圖示了開關模式電源(smps)控制器101的示例的框圖。smps控制器可以布置成以便被用作smps的部分,并且對圖1中未示出的部分或信號的引用是對在圖1中未示出的來自smps的部分或信號的引用。smps控制器101包括涌入電流比較器111和開關控制器120。開關控制器120布置成通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號(fb)控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整。涌入電流比較器111布置成至少在輸出電壓調(diào)整的啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較。在圖1中所圖示的示例中,涌入電流比較器111通過比較電流感測信號cs與涌入電流參考信號icl_ref將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較,其中電流感測信號cs至少部分地基于初級繞組電流。

開關控制器120還布置成,如果涌入電流比較器111確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到輸出電壓調(diào)整的至少下一開關循環(huán)。在一些示例中,初級開關被控制成在若干開關循環(huán)內(nèi)保持關斷。在一些示例中,開關控制器120布置成經(jīng)由開關控制器120輸出的(多個)開關控制信號sctl控制接通和關斷初級開關和/或一個或多個附加開關。

盡管以上關于圖1來討論輸出電壓的調(diào)整,但是在一些示例中,可以提供全部基于smps控制器101控制的相同輸出電壓調(diào)整的多于一個經(jīng)調(diào)整的輸出電壓。

圖2是圖示了可以由圖1的開關模式電源控制器101的示例使用的過程230的示例的流程圖。在開始塊之后,開關控制器(例如,圖1的開關控制器120)開始通過基于反饋信號(例如,圖1的信號fb)接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整(231)。接著,如果輸出電壓調(diào)整的當前階段不是針對其執(zhí)行涌入電流保護的階段(232),則處理移動到返回塊,在返回塊中恢復其它處理。在一些示例中,在啟動階段和/或突發(fā)階段期間而不在其它階段期間執(zhí)行涌入電流保護。在一些示例中,突發(fā)階段是備用階段。如果輸出電壓調(diào)整的當前階段是針對其執(zhí)行涌入電流保護的階段(232),則涌入電流比較器(例如,圖1的涌入電流比較器111)將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較(233)。涌入電流比較器確定初級繞組電流是否達到涌入電流閾值(234)。如果不是,則處理移動到返回塊,在返回塊中恢復其它處理。否則,開關控制器控制初級開關關斷并且保持關斷直到輸出電壓調(diào)整的至少下一開關循環(huán)(235)。處理然后前進到返回塊,在返回塊中恢復其它處理。

圖3是開關模式電源(smps)300的示例的框圖,該開關模式電源(smps)300尤其包括smps控制器301,smps控制器301可以被用作圖1的開關模式電源控制器101的示例。初級電流感測信號lscs是圖1的電流感測信號cs的示例。smps300可以經(jīng)由初級電流感測信號lscs對初級繞組電流ipw進行采樣和向smps控制器301饋送初級繞組電流ipw。在一些示例中,初級電流感測信號lscs是等于初級繞組電流ipw的值乘以電流感測電阻rcs的電阻值的電壓。

晶體管m1是圖3中所圖示的smps300的示例的初級開關,并且晶體管m2是圖3中所圖示的smps300的示例的同步開關。在正常輸出電壓調(diào)整期間,smps控制器301基于反饋信號hbfb來控制接通和關斷初級開關m1以便調(diào)整輸出電壓vout,反饋信號hbfb至少部分地基于輸出電壓,其中反饋信號hbfb是圖1的信號fb的示例。在各種示例中,開關調(diào)整控制可以是脈沖寬度調(diào)制控制、脈沖密度調(diào)制控制、脈沖頻率調(diào)制控制、恒定接通時間控制和/或類似控制。低側柵極驅(qū)動器信號lsgd和高側柵極驅(qū)動器信號hsgd可以被用作開關控制信號,該開關控制信號是圖1的(多個)開關控制信號sctl的示例。在圖3中所圖示的具體示例中,高側柵極驅(qū)動器控制信號hsgd控制接通和關斷初級開關m1,并且低側柵極驅(qū)動器控制信號lsgd控制接通和關斷同步開關m2。smps300可以適配成采用軟開關,并且防止硬開關發(fā)生。

smps300的一些示例提供一個經(jīng)調(diào)整的輸出電壓vout,并且smps300的其它示例提供多個經(jīng)調(diào)整的輸出電壓。在圖3中具體圖示的smps300的示例包括四個經(jīng)調(diào)整的輸出電壓:輸出電壓vout、led輸出電壓vout_led、音頻輸出電壓vout_audio和主輸出電壓vout_main。在一些示例中,smps300還布置成接收通電信號power_on。在一些示例中,power_on信號用于促使smps300進入或離開備用操作模式。下面更加詳細地討論備用操作模式。此外,在一些示例中,power_on信號還用于控制負載開關m3連接或切斷電源負載。圖3中所圖示的smps300的示例是諧振llc拓撲。圖3中所圖示的smps300的示例可以被用在中-大屏幕電視(tv)電源應用中。然而,本公開不限于該特定示例,并且在各種示例中可以采用任何合適的smps電源應用。

圖4是圖示了開關模式電源(smps)400的示例的框圖,開關模式電源(smps)400可以被用作圖3的smps300的示例。開關控制器420可以被用作圖1的開關控制器120的示例,并且涌入電流限制(icl)比較器411可以被用作圖1的涌入電流比較器111的示例。smps控制器401還可以包括過流保護(ocp)一級比較器412、ocp2級比較器413和過載保護比較器414。

在一些示例中,ocp1比較器412布置成將信號cs與參考ocp1ref進行比較,ocp2比較器413布置成將信號cs與參考ocp2ref進行比較,并且過載保護(olp)比較器414布置成將信號cs與參考olpref進行比較。比較器411-414中的每一個可以用于不同種類的電流保護(分別為涌入電流限制(icl)保護、ocp1保護、ocp2保護和olp)。在一些示例中,開關控制器420布置成基于比較器411-414的輸出提供電流保護。在特定階段期間執(zhí)行各種種類的電流保護(例如,icl保護、ocp1保護、ocp2保護和olp),如以下關于圖5更加詳細討論的。

使用以下更加詳細討論的各種形式的電流保護的smps控制器401布置成提供系統(tǒng)電流監(jiān)視和保護,其確保smps上的硬開關的幾率最小,并且有效地防止smps400受損。

在一些示例中,開關控制器420是數(shù)字控制器。在這些示例中的一些中,數(shù)字功率平臺結合其它部件的靈活性可能在下述情況中是有用的:適當?shù)靥峁┫到y(tǒng)電流監(jiān)視方法以處置不同操作條件中的復雜電流異常問題。數(shù)字控制的使用在提供用于電流比較的自適應閾值中也可能是有用的。在一些示例中,數(shù)字控制器包括cpu。

然而,本公開不限于開關控制器420的數(shù)字實現(xiàn)方式,并且開關控制器420的一些示例是模擬、模擬和數(shù)字的組合和/或類似物。

在一個或多個示例中,描述為由開關控制器420執(zhí)行的功能可以被實現(xiàn)在硬件、軟件、固件或其任何組合中。如果功能被實現(xiàn)在軟件中,則功能可以被存儲為包括處理器可讀介質(zhì)或計算機可讀介質(zhì)的制造品上的一個或多個處理器可執(zhí)行指令或處理器可執(zhí)行代碼。計算機可讀介質(zhì)可以包括計算機數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)可以是任何可用介質(zhì),其可以由一個或多個計算機或一個或多個處理器訪問以檢索指令、代碼和/或數(shù)據(jù)結構以用于實現(xiàn)在本公開中描述的技術。作為示例而非限制,這樣的計算機可讀介質(zhì)或處理器可讀介質(zhì)可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盤儲存、磁盤儲存或其它磁性存儲設備、閃速存儲器或任何其它介質(zhì),其可以用于以可以由計算機訪問的數(shù)據(jù)結構或指令的形式承載或存儲期望的程序代碼。如本文所使用的磁盤和光盤包括壓縮盤(cd)、激光盤、光盤、數(shù)字多用盤(dvd)、軟盤和藍光盤,其中磁盤通常磁性再現(xiàn)數(shù)據(jù),而光盤利用激光光學地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。以上的組合也被包括在計算機可讀介質(zhì)或處理器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。遍及說明書和權利要求,術語“有形計算機可讀存儲介質(zhì)”在本文中被具體地限定成排除傳播信號本身,但是術語“有形處理器可讀存儲介質(zhì)”確實包括隨機存取存儲器(ram)、寄存器存儲器、處理器高速緩存等等。

代碼可以由一個或多個處理器執(zhí)行,一個或多個處理器諸如一個或多個中央處理單元(cpu)、一個或多個數(shù)字信號處理器(dsp)、通用微處理器、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程邏輯陣列(fpga)或其它等效的集成或分立邏輯電路。相應地,如本文所使用的術語“處理器”可以是指前述結構或適合用于實現(xiàn)本文所描述的技術的任何其它結構中的任一個。此外,在一些方面中,本文所描述的功能可以被提供在專用硬件和/或軟件模塊內(nèi)。同樣,技術可以被完全實現(xiàn)在一個或多個電路或邏輯元件中。

盡管圖4圖示了其中icl保護、ocp1保護、ocp2保護和olp被全部使用的smps控制器401的示例,但是smps控制器401的一些示例不采用這些電流保護形式中的全部四個,而是代替地采用由這些保護形式中的一個、兩個或三個構成的這四種電流保護形式的某個子集,并且在一些實施例中也還可以包括其它保護形式。

圖5是圖示了圖3的smps300和/或圖4的smps400的示例的示例信號波形的時序圖。以下關于圖5來討論一個特定示例,但是本公開不限于以下關于圖5討論的具體示例,其僅作為示例而被描述。圖5示出開關頻率fsw(初級繞組電流ipw的開關頻率)和電流感測電壓vcs(其中vcs的示例在圖3和圖4中被簡單地稱為電流感測信號cs)隨時間(t)的時序圖,其中時間t0表示系統(tǒng)啟動的開始,時間t1表示系統(tǒng)啟動的結束和從系統(tǒng)啟動到正常操作的轉(zhuǎn)變的開始,時間t2表示時間t1之后的正常操作的第一次開始,時間t3表示備用操作的開始,時間t4表示備用操作的結束和從備用操作到正常操作的轉(zhuǎn)變的開始,并且t5表示時間t4之后的正常操作的開始。

從t0到t1(在系統(tǒng)啟動期間),涌入電流限制和2級ocp是活動的。在t0處,轉(zhuǎn)換器被冷啟動。smps中的大涌入電流在t0到t1期間達到,以對諧振電容和輸出電容進行充電。也就是說,高電流尖峰可能發(fā)生在時間t0處的新系統(tǒng)啟動之后的t0到t1期間。在一些示例中,t0到t1之間的時段根據(jù)系統(tǒng)設計被預定義在開關控制器420中的固件中。

從t1到t2(在從系統(tǒng)啟動到正常操作的轉(zhuǎn)變期間),1級ocp和2級ocp是活動的。在t1到t2期間,存在造成高電流尖峰的所應用的電容負載的風險。為了避免誤觸發(fā)ocp1保護,設置比正常ocp1保護更高的ocp1保護閾值。在一些示例中,t1到t2之間的時段根據(jù)系統(tǒng)設計被預定義在開關控制器420中的固件中。

從t2到t3和在t5之后,系統(tǒng)處于正常操作中,并且1級ocp、2級ocp和olp是活動的。而且,在這些時間段期間,使用正常ocp1保護閾值,如與在t1到t2的時間間隔期間所使用的增加的保護閾值相對的。通過在正常操作期間使用正常ocp1保護閾值,而不是增加的閾值,smps可以受保護以抵擋過載并且可以防止硬開關。llc初級開關的損失軟開關可以是主要災難性的故障條件,其可能損壞smps。

從t3到t4,系統(tǒng)處于備用模式中,并且涌入電流限制和2級ocp是活動的。在每一個突發(fā)開啟階段的開始處和當離開備用模式時,可能存在取決于負載和系統(tǒng)設計的高涌入電流。相應地,難以設置備用模式期間的適當1級ocp保護水平,因為當高電流尖峰發(fā)生在備用階段期間發(fā)生的每一個突發(fā)的開始處時,保護水平可能非常高以避免誤觸發(fā)ocp1保護。電流限制在備用模式操作期間更加有效。轉(zhuǎn)換器將離開備用到正常操作,如果在備用操作期間發(fā)生短路的話,并且1級ocp將接管保護。依照一些示例,從t3到t4的時間段可以被用作突發(fā)階段或突發(fā)開啟階段。

從t4到t5(在從備用模式到正常模式的轉(zhuǎn)變期間),1級ocp和2級ocp是活動的。類似于從t1到t2的情況,使用針對ocp1的較高保護閾值以避免由于電容負載而誤觸發(fā)ocp1保護。在一些示例中,t4到t5之間的時段根據(jù)系統(tǒng)設計被預定義在開關控制器420中的固件中。

在一些示例中,ocp1保護的目的主要用于短路保護。在一些示例中,設置保護閾值以捕獲過流事件。在一些示例中,一旦電流感測電壓vcs高于保護閾值,就發(fā)生ocp1事件并且觸發(fā)下面后續(xù)動作。初級開關被立即關斷,并且進入ocp1中斷子例程。在占空比減小的情況下,llc操作頻率被增加至較高值,使得被傳輸至smps的次級側的功率和被傳輸至輸出的功率減小。llc柵極驅(qū)動單元繼續(xù)操作。也就是說,以適當?shù)乃绤^(qū)時間連續(xù)生成選通信號,并且將使用在中斷中設置的新的時段值。在中斷子例程中,調(diào)節(jié)初級開關的控制以減小操作頻率并且嘗試恢復到正常操作。通過在ocp1保護被觸發(fā)時立即關斷初級開關,硬開關將不發(fā)生。

在一些示例中,ocp1保護對llc轉(zhuǎn)換器的特性是高度動態(tài)的。照此,在一些示例中,可以通過在不同工作條件中自適應設置ocp1的保護水平來解決大多數(shù)運行時硬開關問題。例如,如之前討論的,針對ocp1保護的閾值可以設置成在某些階段期間高于正常的水平,而在其它階段期間使用標準的較低水平,如以上關于圖5更加詳細討論的。

在一些示例中,作為ocp1保護的另一部分,還對連續(xù)ocp1事件進行計數(shù)。在這些示例中,smps進入自動重啟保護,該保護重啟smps,如果ocp1事件連續(xù)發(fā)生特定次數(shù)的話,諸如在一個示例中發(fā)生八個連續(xù)ocp1事件。

在一些示例中,ocp2的目的主要用于嚴重的直通保護。ocp2比較器保護閾值高于ocp1的保護閾值。在一些示例中,一旦觸發(fā)ocp2事件,smps就立即停止操作并且然后進入重啟smps的自動重啟序列。

在一些示例中,icl保護被用在啟動和突發(fā)開啟階段中。在一些示例中,當這些階段中的任一個發(fā)生時,因為llc諧振電容器最初已經(jīng)被完全放電,因此當晶體管m1的柵極被接通時存在高涌入電流。該高涌入電流可能對部件有害,如果電流不受限的話。而且,如果icl保護在啟動和突發(fā)開啟階段期間不存在,則ocp1保護可能被不合期望地觸發(fā)。涌入電流是自然的,并且不由任何故障條件導致。

在其中使用icl保護的階段期間,不使用ocp1保護。在其中使用icl保護的階段期間,一旦涌入電流達到限制閾值,初級開關(例如,圖3的晶體管m1或圖4的開關sw1)被立即關斷。在一些示例中,不同于ocp1保護,在ocp1保護中當ocp1事件發(fā)生時響應于ocp1事件而改變操作周期,當icl事件發(fā)生(即,在初級繞組電流ipw達到icl閾值的情況下)時,操作頻率不響應于icl事件而被改變。

在icl事件發(fā)生之后,初級開關被立即關斷,并且被迫使在作為至少一個開關循環(huán)的特定時間段內(nèi)保持關斷。啟用涌入電流限制(促使初級開關保持關斷)達特定量時間,因此在一些示例中涌入電流限制在多于一個開關循環(huán)內(nèi)可以是有效的。icl保護不影響smps的軟啟動序列。icl保護避免硬開關。

在一些示例中,在啟動期間,當供給初級高側驅(qū)動器的電壓(例如,hsvcc)尚未足夠高時,不斷開初級開關,而是代替地同步開關的柵極用于對高側驅(qū)動器的供給電壓的電壓充電??赡芑ㄙM一個或若干開關循環(huán)將高側驅(qū)動器的供給電壓的電壓充電至足夠高。

在一些示例中,當olp比較器414被觸發(fā)時,開關控制器420生成標記。然而,初級開關不是在每次生成這樣的標記時都被關斷。而是,如果在特定時間段內(nèi)連續(xù)生成標記則開關控制器420關斷初級開關。

在其它示例中,olp使用峰值檢測。在一些示例中,開關控制器401還包括峰值檢測器電路(未示出),其用于捕獲/采樣初級繞組電流ipw的峰值電流值。在一些示例中,如果如通過隨時間監(jiān)視峰值電流所確定的,olp事件持續(xù)達某個時間,則開關控制器使用olp保護來重啟smps。

在一些示例中,olp自適應于不同的負載條件,并且可以通過調(diào)節(jié)電流感測電阻器rcs而使olp甚至更加自適應。在一些示例中,不同于olp的之前方法,不存在針對每一個板校準olp的要求。

以下描述本公開的一些示例。

示例1.一種設備,包括:開關模式電源控制器,其中開關模式電源控制器包括:涌入電流比較器,其布置成至少在啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較;以及開關控制器,其布置成通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;并且還布置成,如果涌入電流比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán)。

示例2.示例1的設備,其中突發(fā)階段是備用階段。

示例3.示例1-2的任何組合的設備,其中涌入比較器布置成在啟動階段和突發(fā)階段期間而不在正常操作階段期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較。

示例4.示例1-3的任何組合的設備,其中開關控制器包括數(shù)字控制器。

示例5.示例1-4的任何組合的設備,其中涌入電流比較器布置成通過比較電流感測電壓與涌入保護電壓閾值將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較,其中電流感測電壓基于初級繞組電流。

示例6.示例1-5的任何組合的設備,其中開關控制器還包括峰值檢測器電路,該峰值檢測器電路被用于過載保護。

示例7.示例1-6的任何組合的設備,其中開關模式電源控制器還包括:一級過流保護比較器,其布置成至少在正常操作階段期間將初級繞組電流與一級過流保護閾值進行比較,其中正常操作階段不與啟動階段重疊,并且其中正常操作階段不與突發(fā)階段重疊;其中開關控制器還布置成,如果一級過流保護比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán),并且增加控制初級開關接通和關斷的開關頻率;并且其中開關控制器還布置成,如果一級過流保護比較器確定初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值預確定的連續(xù)次數(shù),則重啟輸出電壓調(diào)整的控制。

示例8.示例7的設備,其中一級過流電流閾值是可適配的。

示例9.示例7-8的任何組合的設備,其中一級過流保護比較器還布置成至少在啟動階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變期間將初級繞組電流與一級過流保護閾值進行比較,其中啟動階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變不與啟動階段重疊,其中啟動階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變不與突發(fā)階段重疊,并且其中一級過流電流閾值在啟動階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變期間大于正常操作階段期間的一級過流電流閾值。

示例10.示例7-9的任何組合的設備,其中一級過流保護比較器還布置成至少在備用階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變期間將初級繞組電流與一級過流保護閾值進行比較,其中備用階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變不與備用階段重疊,其中備用階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變不與突發(fā)階段重疊,并且其中一級過流電流閾值在備用階段與正常操作階段之間的轉(zhuǎn)變期間大于正常操作階段期間的一級過流電流閾值。

示例11.示例7的任何組合的設備,其中開關模式電源控制器還包括二級過流保護比較器和過載保護比較器。

示例12.示例1-11的任何組合的設備,還包括包含開關模式電源控制器的開關模式電源。

示例13.示例12的設備,其中開關模式電源是諧振llc開關模式電源。

示例14.一種方法,包括:控制輸出電壓的調(diào)整,包括:至少在調(diào)整的啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間將初級繞組電流與涌入電流閾值進行比較;通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;以及如果初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到調(diào)整的至少下一開關循環(huán)。

示例15.示例14的方法,其中比較初級繞組電流與涌入電流閾值發(fā)生在啟動階段和突發(fā)階段期間而不在正常操作階段期間。

示例16.示例14-15的任何組合的方法,其中控制輸出電壓的調(diào)整還包括:至少在正常操作階段期間將初級繞組電流與一級過流保護閾值進行比較,其中正常操作階段不與啟動階段重疊,并且其中正常操作階段不與突發(fā)階段重疊;如果初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值:則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán),并且增加控制初級開關接通和關斷的開關頻率;以及如果初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值預確定的連續(xù)次數(shù):重啟輸出電壓調(diào)整的控制。

示例17.示例16的方法,其中一級過流電流閾值是可適配的。

示例18.一種有形處理器可讀存儲介質(zhì),該有形處理器可讀存儲介質(zhì)存儲處理器可執(zhí)行代碼,所述代碼在被執(zhí)行時,使一個或多個處理器:控制輸出電壓的調(diào)整,包括:接收至少在調(diào)整的啟動階段或突發(fā)階段中的至少一個期間初級繞組電流與涌入電流閾值的比較結果;通過基于至少部分地基于輸出電壓的反饋信號控制接通和關斷初級開關來控制輸出電壓的調(diào)整;以及如果比較結果確定初級繞組電流已經(jīng)達到涌入電流閾值,則控制初級開關關斷并且保持關斷直到調(diào)整的至少下一開關循環(huán)。

示例19.示例18的有形處理器可讀存儲介質(zhì),其中控制輸出電壓的調(diào)整還包括:接收至少在正常操作階段期間初級繞組電流與一級過流保護閾值的比較結果,其中正常操作階段不與啟動階段重疊,并且其中正常操作階段不與突發(fā)階段重疊;以及如果初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值:則控制初級開關關斷并且保持關斷直到至少下一開關循環(huán),并且增加控制初級開關接通和關斷的開關頻率;以及如果初級繞組電流已經(jīng)達到一級過流電流閾值預確定的連續(xù)次數(shù),則重啟輸出電壓調(diào)整的控制。

示例20.示例19的有形處理器可讀存儲介質(zhì),其中一級過流電流閾值是可適配的。

已經(jīng)描述了各種示例。這些和其它示例在隨附權利要求的范圍內(nèi)。

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