专利名称：用于至少基于反馈信号保护电源变换系统的系统和方法
技术领域：
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于至少基于反馈信号保护电源变换系统的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于反激式电源变换系统。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
背景技术：
一般地，传统电源变换系统通常使用变压器来隔离初级侧上的输入电压和次级侧上的输出电压。为了调整输出电压，诸如TL431和光电耦合器之类的某些组件可被用来将反馈信号从次级侧发送到初级侧上的控制器芯片。替代地，次级侧上的输出电压可被镜像反映到初级侧，因此，输出电压通过直接调节初级侧上的一些参数来控制。于是，可省略诸如TL431和光电耦合器之类的某些组件来降低系统成本。
图1是示出具有初级侧感测和调整的传统反激式电源变换系统的简化示图。该电源变换系统100包括初级绕组110、次级绕组112、辅助绕组114、电源开关120、电流感测电阻器130、输出电缆的等效电阻器140、电阻器150和152以及整流二极管160。例如，电源开关120是双极结型晶体管。在另一不例中，电源开关120是MOS晶体管。为了在预定范围内调整输出电压，通常需要提取与输出电压和输出负载有关的信息。例如，当电源变换系统100在断续传导模式(DCM)中操作时，可以通过辅助绕组114提取这样的信息。当电源开关120导通时，能量被存储在次级绕组112中。然后，当电源开关120关断时，在退磁过程期间所存储能量被释放到输出端子。辅助绕组H4的电压映射次级侧上的输出电压，如下所示。
权利要求
1.一种用于保护电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括: 保护组件，被配置为接收至少基于与所述电源变换系统的反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，处理与所述退磁信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所检测电压相关联的信息，并且至少基于与所述所检测电压和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号；以及 驱动组件，被配置为接收所述保护信号并且向开关输出驱动信号，所述开关被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流； 其中: 所述所检测电压与所述电源变换系统的输出电压有关；以及 所述退磁信号与所述电源变换系统的退磁时段有关； 其中，所述保护组件和所述驱动组件还被 配置为:如果所述所检测电压和所述退磁信号满足一个或多个条件，则输出所述驱动信号以使所述开关断开并且保持断开从而保护所述电源变换系统。
2.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压和所述退磁信号满足所述一个或多个条件，则关闭所述系统控制器。
3.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:至少响应于所述所检测电压和所述退磁信号不满足所述一个或多个条件，输出所述驱动信号作为调制信号来在与调制频率相对应的开关时间周期内接通和关断开关。
4.如权利要求3所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压和所述退磁信号满足所述一个或多个条件，则输出所述驱动信号以断开所述开关而不进行任何调制。
5.如权利要求3所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压和所述退磁信号满足所述一个或多个条件，则输出所述驱动信号以断开所述开关达至少比所述开关时间周期长的时间段。
6.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为接收至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所述所检测电压。
7.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所述所检测电压。
8.如权利要求1所述的系统控制器，其中，如果所述退磁时段在持续时间上小于与所述所检测电压相对应的阈值时间段，则所述所检测电压和所述退磁信号满足所述一个或多个条件。
9.如权利要求8所述的系统控制器，其中，所述阈值时间段的持续时间与所述所检测电压成反比。
10.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件包括电压检测器，该电压检测器被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所述所检测电压。
11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述电压检测器被配置为从耦合到所述电源变换系统的辅助绕组的电压信号生成器接收所述反馈信号。
12.如权利要求11所述的系统控制器，其中，所述电压信号生成器被配置为至少基于与所述输出电压相关联的信息生成所述反馈信号，所述输出电压与所述电源变换系统的次级绕组有关。
13.如权利要求12所述的系统控制器，其中，所述次级绕组被配置为在所述退磁时段期间释放能量。
14.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述保护组件还包括: 定时器组件，被配置为接收所述所检测电压并且至少基于与所述所检测电压相关联的信息生成参考信号，所述参考信号与所述阈值时间段相关联；以及 比较器组件，被配置为接收所述参考信号和所述退磁信号并且至少基于与所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成所述保护信号。
15.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述保护组件还包括: 定时器与比较器组件，被配置为接收所述所检测电压和所述退磁信号并且至少基于与所述所检测电压和所述退磁信号相关联的信息生成所述保护信号。
16.如权利要求15所述的系统控制器，其中，所述电压检测器包括: 采样组件，被配置为对所述反馈信号采样并且生成所采样信号；以及电容器，被配置为接收所述所采样信号并且生成所述所检测电压。
17.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述采样组件包括开关。
18.如权利要求15所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件包括: 放大器，包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子； 第一晶体管，包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子； 第二晶体管，包括第四晶体管端子、第五晶体管端子和第六晶体管端子； 第三晶体管，包括第七晶体管端子、第八晶体管端子和第九晶体管端子； 第四晶体管，包括第十晶体管端子、第十一晶体管端子和第十二晶体管端子； 第五晶体管，包括第十三晶体管端子、第十四晶体管端子和第十五晶体管端子；以及 电阻器，包括第一电阻器端子和第二电阻器端子； 其中: 所述第一输入端子被配置为接收所述所检测电压； 所述第二输入端子被耦合到所述第六晶体管端子； 所述输出端子被耦合到所述第四晶体管端子和所述第一电阻器端子； 所述第一晶体管端子被耦合到所述第七晶体管端子和所述第三晶体管端子； 所述第三晶体管端子被耦合到所述第五晶体管端子； 所述第九晶体管端子被耦合到所述第十一晶体管端子； 所述第十晶体管端子被耦合到所述第十三晶体管端子并且被配置为接收与所述退磁信号有关的第一信号； 所述第十二晶体管端子被耦合到所述第十四晶体管端子并且被配置为输出第二信号；以及 所述十五晶体管端子被耦合到所述第二电阻器端子。
19.如权利要求18所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件还包括比较器，该比较器被配置为接收 所述第二信号和参考信号并且生成与所述保护信号有关的比较信号。
20.如权利要求19所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件还包括周期去反击组件，该周期去反击组件被配置为接收所述比较信号并输出所述保护信号。
21.如权利要求1所述的系统控制器，还包括: 采样和保持组件，被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所采样和保持信号； 误差放大器，被配置为接收所述所采样和保持信号并且至少基于与所述所采样和保持信号相关联的信息生成放大信号；以及 调制组件，被配置为接收所述放大信号并且至少基于与所述放大信号相关联的信息生成调制信号； 其中，所述驱动组件还被配置为接收与所述调制信号相关联的第一信号。
22.一种用于保护电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括: 保护组件，被配置为接收至少基于与所述电源变换系统的反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，接收与流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流相关联的电流感测信号，处理与所述退磁信号、所述电流感测信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所检测电压相关联的信息，并且至少基于与所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号相关联的信息生成保护信号； 以及 驱动组件，被配置为接收所述保护信号并且向开关输出驱动信号，所述开关被配置为影响流经所述初级绕组的初级电流； 其中: 所述所检测电压与所述电源变换系统的输出电压有关；以及 所述退磁信号与所述电源变换系统的退磁时段有关； 其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足一个或多个条件，则输出所述驱动信号以使所述开关断开并且保持断开从而保护所述电源变换系统。
23.如权利要求22所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足一个或多个条件，则关闭所述系统控制器。
24.如权利要求22所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:至少响应于所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号不满足所述一个或多个条件，输出所述驱动信号作为调制信号来在与调制频率相对应的开关时间周期内接通和关断开关。
25.如权利要求24所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足所述一个或多个条件，则输出所述驱动信号以断开所述开关而不进行任何调制。
26.如权利要求24所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为:如果所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足所述一个或多个条件，则输出所述驱动信号以断开所述开关达至少比所述开关时间周期长的时间段。
27.如权利要求22所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为接收至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所述所检测电压。
28.如权利要求22所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所述所检测电压。
29.如权利要求22所述的系统控制器，其中，如果所述退磁时段在持续时间上小于与所述所检测电压和所述电流感测信号相对应的阈值时间段，则所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足所述一个或多个条件。
30.如权利要求29所述的系统控制器，其中，所述阈值时间段的持续时间与所述所检测电压成反比。
31.如权利要求22所述的系统控制器，其中，所述保护组件包括电压检测器，该电压检测器被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所述所检测电压。
32.如权利要求31所述的系统控制器，其中，所述电压检测器被配置为从耦合到所述电源变换系统的辅助绕组的电压信号生成器接收所述反馈信号。
33.如权利要求32所述的系统控制器，其中，所述电压信号生成器被配置为至少基于与所述输出电压相关联的信息生成所述反馈信号，所述输出电压与所述电源变换系统的次级绕组有关。
34.如权利要求33所述的系统控制器，其中，所述次级绕组被配置为在所述退磁时段期间释放能量。
35.如权利要求31所述的系统控制器，其中，所述保护组件还包括: 峰值检测组件，被配置为接收所述电流感测信号并且至少基于与所述电流感测信号相关联的信息生成阈值信号； 定时器组件，被配置为接收所述所检测电压和所述阈值信号并且至少基于与所述所检测电压和所述阈值信号相关联的信息生成参考信号，所述参考信号与所述阈值时间段相关联；以及 比较器组件，被配置为接收所述参考信号和所述退磁信号并且至少基于与所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成所述保护信号。
36.如权利要求31所述的系统控制器，其中，所述保护组件还包括: 峰值检测组件，被配置为接收所述电流感测信号并且至少基于与所述电流感测信号相关联的信息生成阈值信号；以及 定时器与比较器组件，被配置为接收所述所检测电压、所述退磁信号和所述阈值信号，并且至少基于与所述所检测电压、所述退磁信号和所述阈值信号相关联的信息生成所述保护信号。
37.如权利要求36所述的系统控制器，其中，所述电压检测器包括: 采样组件，被配置为对所述反馈信号采样并且生成所采样信号；以及电容器，被配置为接收所述所采样信号并且生成所述所检测电压。
38.如权利要求37所述的系统控制器，其中，所述采样组件包括开关。
39.如权利要求36所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件包括: 放大器，包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子； 第一晶体管，包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子； 第二晶体管，包括第四晶体管端子、第五晶体管端子和第六晶体管端子；第三晶体管，包括第七晶体管端子、第八晶体管端子和第九晶体管端子； 第四晶体管，包括第十晶体管端子、第十一晶体管端子和第十二晶体管端子； 第五晶体管，包括第十三晶体管端子、第十四晶体管端子和第十五晶体管端子；以及 电阻器，包括第一电阻器端子和第二电阻器端子； 其中: 所述第一输入端子被配置为接收所述所检测电压； 所述第二输入端子被耦合到所述第六晶体管端子； 所述输出端子被耦合到所述第四晶体管端子和所述第一电阻器端子； 所述第一晶体管端子被耦合到所述第七晶体管端子和所述第三晶体管端子； 所述第三晶体管端子被耦合到所述第五晶体管端子； 所述第九晶体管端子被耦合到所述第十一晶体管端子； 所述第十晶体管端子被耦合到所述第十三晶体管端子并且被配置为接收与所述退磁信号有关的第一信号； 所述第十二晶体管端子被耦合到所述第十四晶体管端子并且被配置为输出第二信号；以及 所述十五晶体管端子被耦合到所述第二电阻器端子。
40.如权利要求39所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件还包括比较器，该比较器被配置为接收所述第二信号和所述阈值信号并且生成与所述保护信号有关的比较信号。
41.如权利要求40所述的系统控制器，其中，所述定时器与比较器组件还包括周期去反击组件，该周期去反击组件被配置为接收所述比较信号并输出所述保护信号。
42.如权利要求22所述的系统控制器，还包括: 采样和保持组件，被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所采样和保持信号； 误差放大器，被配置为接收所述所采样和保持信号并且至少基于与所述所采样和保持信号相关联的信息生成放大信号；以及 调制组件，被配置为接收所述放大信号并且至少基于与所述放大信号相关联的信息生成调制信号； 其中，所述驱动组件还被配置为接收与所述调制信号相关联的第一信号。
43.一种用于保护电源变换系统的方法，该方法包括: 接收至少基于与所述电源变换系统的反馈信号相关联的信息生成的退磁信号； 处理与所述退磁信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所检测电压相关联的信息； 至少基于与所述所检测电压和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号；以及 接收所述保护信号； 至少基于与所述保护信号相关联的信息生成驱动信号； 向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流的开关输出所述驱动信号； 其中:所述所检测电压与所述电源变换系统的输出电压有关；以及 所述退磁信号与所述电源变换系统的退磁时段有关； 其中，用于向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流的开关输出驱动信号的处理包括:如果所述所检测电压和所述退磁信号满足一个或多个条件，则输出所述驱动信号以使所述开关断开并且保持断开从而保护所述电源变换系统。
44.一种用于保护电源变换系统的方法，该方法包括: 接收至少基于与所述电源变换系统的反馈信号相关联的信息生成的退磁信号； 接收与流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流相关联的电流感测信号； 处理与所述退磁信号、所述电流感测信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所检测电压相关联的信息； 至少基于与所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号相关联的信息生成保护信号； 接收所述保护信号； 至少基于与所述保护信号相关联的信息生成驱动信号；以及 向被配置为影响流经所述初级绕组的初级电流的开关输出所述驱动信号； 其中: 所述所检测电压与所述电源变换系统的输出电压有关；以及 所述退磁信号与所述电源变换系统的退磁时段有关； 其中，用于向被配置为影响流经所述初级绕组的初级电流的开关输出所述驱动信号的处理包括:如果所述所检测电压、所述退磁信号和所述电流感测信号满足一个或多个条件，则输出所述驱动信号以使所述开关断开并且保持断开从而保护所述电源变换系统。
全文摘要
本发明公开了用于至少基于反馈信号保护电源变换系统的系统和方法。一种示例系统控制器包括保护组件和驱动组件。保护组件被配置为接收至少基于与所述电源变换系统的反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，处理与所述退磁信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的所检测电压相关联的信息，并且至少基于与所述所检测电压和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号。驱动组件被配置为接收所述保护信号并且向开关输出驱动信号，所述开关被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流。所述所检测电压与所述电源变换系统的输出电压有关。所述退磁信号与所述电源变换系统的退磁时段有关。
文档编号H02H7/12GK103166198SQ20131007854
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月12日 优先权日2013年3月12日
发明者张允超, 林元, 张秀红, 方烈义 申请人:昂宝电子(上海)有限公司