具有过压保护功能的开关电源和控制器以及过压保护方法

文档序号:9600305阅读:954来源:国知局
具有过压保护功能的开关电源和控制器以及过压保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及电子电路,尤其但不局限于涉及具有过压保护功能的开关电源 (SMPS,SwitchingModePowerSupply)和控制器。 技术背景
[0002] "动态调整模式"广泛地应用于开关电源中以防止开关电源提供的输出电压因超 过设置值而损害负载。在动态调整模式中,开关电源中的整流器导通以降低输出电压。流过 整流器的电感电流首先正向逐渐减小,然后负向逐渐减小,直到碰到整流器的负向电流限。 当流过整流器的电感电流碰到整流器的负向电流限时,整流器关断一段固定时间。之后,新 的周期开始重复。
[0003] 因为整流器的关断时间是固定的,且因在整流器关断时,电感电流的斜率与开关 电源的输入电压和输出电压两者的差成函数关系变化,所以,当输入电压或者输出电压变 化很大时,流过整流器的电感电流的峰峰纹波电流值变化也很大。

【发明内容】

[0004] 本发明实施例提出了一种用于控制开关电路的控制器,开关电路包括主开关和整 流器,开关电路通过主开关和整流器的导通与关断将输入电压转换为输出电压,控制器包 括:过压保护电路和控制电路,过压保护电路包括:过压检测电路,比较过压阈值信号和表 征输出电压的反馈信号,并基于比较结果生成过压检测信号;过流检测电路,比较过流阈值 信号和表征流过整流器的电流的电流感应信号,并基于比较结果生成过流检测信号;以及 计时电路,基于过压检测信号和过流检测信号生成计时信号,其中,计时信号用于控制整流 器的关断时间,使得关断时间随输入电压成反向变化。控制电路,耦接于过压保护电路和开 关电路,并基于过流检测信号、计时信号以及反馈信号生成控制信号以控制主开关和整流 器。
[0005] 本发明实施例提出了一种开关电源,包括开关电路,开关电路包括主开关和整流 器,其中开关电路通过主开关和整流器的导通与关断将输入电压转换为输出电压;以及前 所述的控制器。
[0006] 本发明实施例提出了一种用于开关电源的过压保护方法,其中开关电源包括主开 关和整流器,其中开关电路通过主开关和整流器的导通与关断将输入电压转换为输出电 压,过压保护方法包括:检测输出电压是否高于预设值;当输出电压高于预设值时,闭合整 流器;检测流过整流器的电流是否小于负向电流限;以及当流过整流器的电流小于负向电 流限时,关断整流器一段时间;其中,关断时间与输入电压成反向变化。
【附图说明】
[0007] 为了更好的理解本发明,将根据以下附图对本发明的实施例进行描述。这些附图 仅用于示例。附图通常仅示出实施例中系统或电路的部分特征,并且附图不一定是按比例 绘制的。
[0008] 图1给出了根据本发明一实施例的开关电源100的模块图。
[0009] 图2给出了根据本发明一实施例的开关电源200的模块图。
[0010] 图3给出了根据本发明一实施例的决定关断时间
的计时电路300。
[0011] 图4给出了采用图3所示的计时电路300的开关电源200的波形图。
[0012] 图5给出了根据本发明另一实施例的决定关断时间
的计时电路500。
[0013] 图6分别给出了采用固定关断时间的传统方法和采用本发明实施例的峰峰纹波 电流值Ipp随输入电压VIN变化的关系图。
[0014] 图7给出了根据本发明另一实施例的开关电源700。
[0015] 图8给出了根据本发明又一实施例的开关电源800。
[0016] 图9给出了图8中开关电源800的波形图。
[0017] 图10给出了根据本发明另一实施例的过压保护电路1000模块图。
[0018] 图11给出了根据本发明一实施例的用于开关电源的过压保护方法1100。
[0019] 不同示意图中的相同的附图标记表示相同或者相似的部分或特征。
【具体实施方式】
[0020] 下面将详细描述本发明的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例 说明,并不用于限制本发明。在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解,阐述了大量特 定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是,不必采用这些特定细节来实行本发 明。在其它实施例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0021] 在整个说明书中,对" 一个实施例"、"实施例"、" 一个示例"或者"示例"的提及意 味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例 中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语"一个实施例"、"实施例"、"一个示例"、"示 例"不一定都指同一个实施例或者示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定 的特征、结构或特征组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理 解,当称元件"连接到"或"耦接到"另一元件时,它可以是直接连接或耦接到另一元件或者 可以存在中间元件。相反,当称元件"直接连接到"或者"直接耦接到"另一元件时,不存在 中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语"和/或"包括一个或多个 相关列出的项目的任何和所有组合。
[0022] 图1给出了根据本发明一实施例的开关电源100的模块图。如图1所示,开关电 源100包括开关电路101和控制器,其中控制器包括控制电路102和过压保护电路103。
[0023] 开关电路101在输入端接收输入电压VIN并将输入电压VIN转换成输出端的输出 电压V0。开关电路101采用同步降压变换器结构,开关电路101包括主开关M、同步整流器 RC、电感L和输出电容C。主开关Μ具有第一端、第二端和控制端,主开关Μ的第一端接收输 入电压VIN。整流器RC具有第一端、第二端和控制端,整流器RC的第一端耦接于主开关Μ 的第二端并与主开关Μ的第二端一起形成开关节点,整流器RC的第二端耦接于参考地。电 感L具有第一端和第二端,电感L的第一端耦接于开关节点。输出电容C耦接于电感L的 第二端和参考地之间,输出电容C两端的压降为开关电路101的输出电压VO。
[0024] 本领域普通技术人员应该了解,图1所示实施例中的开关电路101中的元件可以 以任何需要的方式互相连接,并且开关电路101可以采用各种开关拓扑结构,只要该结构 需要对输出电压进行调节。
[0025] 过压保护电路103包括过压检测电路133、过流检测电路132和计时电路131。过 压检测电路133接收过压阈值信号VREF1和表征输出电压V0的反馈信号VFB。过压检测电 路133比较反馈电压VFB和过压阈值信号VREF1并基于比较结果生成过压检测信号0V。
[0026] 在一些实施例中,检测动态调整模式的进入和退出采用滞环控制。在这些实施例 中,过压检测电路133还接收退出参考信号VREF1'(此处,过压阈值信号VREF1指进入参考 信号),过压检测电路133将进入参考信号VREF1和退出参考信号VREF1'与反馈信号VFB 比较并基于比较结果生成过压检测信号0V。具体工作原理是,当反馈信号VFB高于进入参 考信号VREF1时,过压检测信号0V从第一状态跳变到第二状态,开关电源100进入动态调 整模式。当反馈信号VFB小于退出参考信号VREF1'时,过压检测信号0V从第二状态跳变 到第一状态,开关电源1〇〇退出动态调整模式。在一实施例中,退出参考信号VREF1'小于 进入参考信号VREF1。
[0027] 过流检测电路132耦接于开关电路101以接收表征流过电感L的电感电流紅的 电流感应信号VSEN。过流检测电路132还接收过流阈值信号VREF2。过流检测电路132比 较电流感应信号VSEN和过流阈值信号VREF2并基于比较结果生成过流检测信号0C。
[0028] 本领域普通技术人员应该知道,在图1所示的实施例中,过流检测电路132通过感 应整流器RC导通时其导通电阻两端的压降以检测流过整流器RC的电感电流k。但是应当 知晓,在其它实施例中,还可以在包括电感L、输出电容C和整流器RC的电路回路中串联一 电阻,通过感应该串联电阻两端的压降来检测电感电流紅。
[0029] 在图1的实施例中,过流检测电路132耦接于过压检测电路133以接收过压检测 信号0V。计时电路131耦接于过流检测电路132以接收过流检测信号0C。计时电路131基 于过流检测信号0C生成计时信号T0以控制整流器RC的关断时间toff,该关断时间toff 与输入电压VIN成反向变化。也就是说,关断时间toff随输入电压VIN减小而增加,反之, 随输入电压VIN增加而减小。
[0030] 本领域普通技术人员应该知道,如图1所示的计时电路131、过压检测电路133以 及过流检测电路132之间的连接关系是示意性的。以上所述的电路可以以任何需要的方式 进行连接,只要计时电路131基于过流检测信号0C和过压检测信号0V生成的计时信号T0 可以控制整流器RC的关断时间toff,以使关断时间toff与输入电压VIN成反向变化。这 点在图2和图10的实施例中将更明显。
[0031] 控制电路102耦接于开关电路101和过压保护电路103分别接收反馈信号VFB、过 流检测信号0C和计时信号T0。基于反馈信号VFB、过流检测信号0C和计时信号T0,控制电 路102生成第一控制信号HS和第二控制信号LS分别控制主开关Μ和整流器RC的开关行 为。
[0032] 在正常工作时,控制电路102根据反馈信号VFB生成控制信号HS和LS分别控制 主开关Μ和整流器RC的开关行为,使得开关电路101提供稳定的输出电压。控制电路102 可以采用任何合适的控制方法,比如说PWM(脉冲宽度调制)、PFM(脉冲频率调制)或者 PWM-PFM混合调制等等;或者从另一分类角度来说,控制电路102可以采用恒定导通时间 (COT,ConstantOnTime)控制、峰值电流控制或者其它类型的控制模式。
[0033] 工作时,当输出电压V0被拉到
当前第1页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1