使用打嗝模式的電力過載保護(hù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及電力轉(zhuǎn)換器，并具體涉及具有被稱為打嗝模式(“hiccup mode”)的過載保護(hù)功能的電力轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在反激式轉(zhuǎn)換器中，電路的輸入和輸出側(cè)經(jīng)由變壓器的初級和次級線圈彼此隔離。為了確保轉(zhuǎn)換器的可靠操作，從轉(zhuǎn)換器控制電路的輸出側(cè)向輸入側(cè)傳送指示變壓器的電壓或電流狀況的控制信號，使得可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)初級和次級變壓器線圈的開關(guān)(switching)。轉(zhuǎn)換器控制電路通常取決于所使用的控制信號的類型(例如電壓感測信號或電流感測信號)，根據(jù)電壓模式控制或電流模式控制進(jìn)行操作。
[0003]兩種控制方法均需要將與變壓器的輸出電壓相關(guān)的信號反饋至轉(zhuǎn)換器控制電路(同時保留)。存在反饋輸出感測電壓的兩種常用方式。首先使用光耦合器或備選地使用變壓器線圈上單獨的繞組(例如輔助變壓器)來將變壓器的次級側(cè)電路(輸出級)與控制電路耦合，并依賴設(shè)計的交叉調(diào)節(jié)來向控制電路反饋合適的電壓信號。光耦合器提供嚴(yán)格的電壓和電流調(diào)節(jié)屬性，但是與輔助變壓器相比安裝更復(fù)雜并且更昂貴。另一方面，輔助變壓器盡管不提供與光耦合器一樣好的調(diào)節(jié)，但是不那么昂貴并且在長期操作中更可靠。
[0004]轉(zhuǎn)換器控制電路的目的是調(diào)節(jié)初級變壓器線圈的開關(guān)或占空比，以實現(xiàn)在次級電路或輸出級處的合適的且預(yù)測的電壓輸出，并確保安全操作。一些脈沖寬度調(diào)制器(PWM)電力控制器提供被稱為對于過載的“打嗝模式”的短路保護(hù)。電源的打嗝模式操作保護(hù)電源免受由于過流故障狀況的損壞。還允許在排除故障時重啟電源。
[0005]當(dāng)控制電路感測到變壓器的輸出感測電壓的降低時可以觸發(fā)打嗝模式。例如，如果檢測到了輸出電壓降至期望值的例如60%，則控制電路將其解釋為過載狀況?？刂齐娐丰槍o定時間關(guān)閉電源，并嘗試再次重啟電源。如果已經(jīng)解除了過載狀況，則電源將啟動并正常操作；否則，控制器將視為另一個過載事件并再次關(guān)閉電源，重復(fù)前一循環(huán)。通過重復(fù)地關(guān)閉并重啟轉(zhuǎn)換器電路，打嗝模式導(dǎo)致大大降低的功率損耗。
[0006]然而在其中通過輔助繞組來提供電壓反饋的初級側(cè)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器中該操作模式不可行，原因在于不理想的交叉調(diào)節(jié)在輸出負(fù)載高并且輔助負(fù)載低時阻止反饋繞組上的電壓降低。已知通過使用以下過載保護(hù)方法來嘗試并解決該問題:例如熔絲、PTC(正溫度系數(shù))傳感器和熱斷路裝置、使用光隔離反饋的次級側(cè)反饋或直接(非隔離的)連接，以及次級側(cè)電流限制電路。然而，這些方法是昂貴的并會導(dǎo)致復(fù)雜的電路設(shè)計。
[0007]因此已經(jīng)理解，希望提供改進(jìn)的轉(zhuǎn)換器，在其中能夠容易檢測到過載狀況，允許打隔模式的可靠觸發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)參考的獨立權(quán)利要求中限定了本發(fā)明。在從屬權(quán)利要求中闡述了有利特征。
[0009]本發(fā)明提供了一種具有電力輸入端子和電力輸出端子的DC到DC轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括:變壓器，所述變壓器具有與電力輸入端子連接的初級變壓器線圈和與所述電力輸出端子連接的次級變壓器線圈；開關(guān)電路，所述開關(guān)電路具有開關(guān)和開關(guān)控制器，所述開關(guān)控制器控制所述開關(guān)的占空比，以提供為所述初級變壓器線圈提供能量的周期性信號；所述開關(guān)電路具有第一感測電路和第二感測電路，所述第一感測電路用于檢測變壓器的電壓狀況，在第一感測電路處接收到的電壓用于在第一感測電路處檢測到的電壓狀況指示所述變壓器的過載時調(diào)節(jié)所述開關(guān)的占空比并啟動打嗝模式，所述打嗝模式用于在初級繞組和/或次級繞組中消散電力；所述第二感測電路用于檢測開關(guān)和/或初級繞組處的過流狀況；輔助繞組，所述輔助繞組與變壓器的初級變壓器線圈和/或次級變壓器線圈電磁耦合，以將指示所述變壓器處的電壓狀況的第一信號反饋至第一感測電路；另一反饋路徑，所述另一反饋路徑在所述第二感測電路和所述第一感測電路之間連接，用于向第一感測電路提供第二信號，以在檢測到過載時提升所述第一信號，并啟動所述打嗝模式。
[0010]第一感測電路可以包括用于接收第一信號的電壓反饋端子。指示所述變壓器過載的電壓狀況可以是所述感測電路所感測到的電壓的下降低于第一閾值。
[0011]此外，所述輔助繞組可以經(jīng)由串聯(lián)布置的二極管和電阻器與所述開關(guān)控制器的反饋輸入端子電耦合。
[0012]開關(guān)控制器可以包括:誤差放大器，基于在所述第一感測電路處接收到的第一信號來調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比，所述誤差放大器提供指示應(yīng)當(dāng)增大占空比還是減小占空比的放大器輸出信號；以及所述開關(guān)控制器具有誤差放大器輸出管腳，在所述放大器輸出管腳處輸出所述誤差放大器輸出信號。
[0013]在轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)所述第二感測電路檢測到過載電流時，所述開關(guān)控制器可以被配置為減小所述開關(guān)的占空比，使所述誤差信號輸出飽和。
[0014]可以將來自所述開關(guān)控制器的誤差輸出管腳的誤差信號輸出作為第二信號反饋至所述第一感測電路。
[0015]可以將所述誤差信號輸出經(jīng)由比較器電路反饋至所述第一感測電路，所述比較器電路比較所述誤差信號與基準(zhǔn)電壓，并當(dāng)所述誤差信號被檢測為與所述基準(zhǔn)電壓相比足夠大時向所述第一感測電路輸出所述第二信號。
[0016]比較器電路可以包括運算放大器?？梢栽谒鲞\算放大器的反相管腳處輸入誤差輸出信號，使所述運算放大器當(dāng)在所述第二感測電路處檢測到過載時飽和至一個低值。
[0017]比較器電路可以包括二極管調(diào)節(jié)器，并且可以在所述二極管調(diào)節(jié)器的反相管腳處輸入所述誤差輸出信號，使所述調(diào)節(jié)器當(dāng)在所述第二感測電路處檢測到過載時飽和至一個低值。
[0018]轉(zhuǎn)換器可以包括在地與運算放大器的反相管腳或調(diào)節(jié)器二極管之間連接的電容器。
【附圖說明】
[0019]現(xiàn)在將僅通過示例的方式并參照附圖來描述發(fā)明的實施例，在附圖中:
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)DC到DC轉(zhuǎn)換器的說明；
[0021]圖2是本發(fā)明的第一示例實施例的說明；以及
[0022]圖3是例如在本發(fā)明的第一示例實施例中使用的示例控制電路的說明；
[0023]圖4是本發(fā)明的第二示例實施例的實施例。
【具體實施方式】
[0024]圖1示出了已知的DC到DC轉(zhuǎn)換器。為了說明，示出了反激式轉(zhuǎn)換器，但是轉(zhuǎn)換器的其他結(jié)構(gòu)(例如前向轉(zhuǎn)換器)也適用于這種電路。
[0025]轉(zhuǎn)換器在輸入端子處接收輸入電壓Vin和在OV輸入處接收地信號。開關(guān)電路和轉(zhuǎn)換器電路與這兩個電力軌連接。電容器Cll在輸入電壓端子和地之間連接，并且用于平滑掉在輸入電壓內(nèi)出現(xiàn)的任何變化。
[0026]開關(guān)電路包括開關(guān)TRl和控制電路Ul。通過開關(guān)TRl使輸入電壓Vin在轉(zhuǎn)換器電路的初級變壓器線圈Pl上進(jìn)行開關(guān)(switched)。在圖1中，開關(guān)TRl是金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，控制電路Ul將其控制為處于導(dǎo)通狀態(tài)或處于不導(dǎo)通狀態(tài)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，當(dāng)開關(guān)電路中的晶體管TRl導(dǎo)通時，輸入電壓Vin施加于變壓器的初級繞組Pl兩端，并在所得到的磁場中將能量存儲在變壓器中。當(dāng)開關(guān)電路中的晶體管TRl被置于不導(dǎo)通狀態(tài)時，磁場消散并且電流依次流經(jīng)變壓器的次級繞組SI。這是通過二極管Dl和電容器C3調(diào)節(jié)的，并且轉(zhuǎn)換為在輸出和返回端子之間施加的DC電壓。轉(zhuǎn)換后的電壓可以用于提供例如開關(guān)模式的電源或電力電子設(shè)備的輸入級。
[0027]控制電路Ul可以是脈沖寬度調(diào)制(PffM)控制器U1。經(jīng)由電阻器R3在MOSFET TRl的柵極端子接收來自控制器的開關(guān)信號。TRl的漏極與初級繞組Pl連接，并且源極與電阻器R16串聯(lián)并且然后與OV (地)電力軌連接。TRl (如所示)是增強-模式N通道M0SFET，然而也可以使用其他晶體