过流检测信号0C都可以通过或 门822对RS触发器823置位以提供两个互为互补的控制信号HS和LS分别导通主开关M， 同时关断整流器RC。在动态调整模式中，当整流器RC关断时，主开关Μ导通，电感电流紅 通过导通的主开关Μ从开关电路801的输出端流到输入端，并且逐渐增加。同时，控制信号 HS触发计时电路831开始计时，经过一段由计时电路831决定的时间，主开关Μ关断，整流 器RC导通。电感电流k通过导通的整流器RC从开关电路801的输出端流到参考地并逐 渐减小。如图8所示，由于开关电源800的严格控制，在主开关Μ导通的这段时间内，电感 电流L一直为负向，以使压降VIN-V0用于减小电感L负向电流的幅度且电感电流u不会 增加输出电压V0。这样，输出电压V0将从高值回归到正常水平。因为整流器RC的关断时 间toff和输入电压VIN成反向变化且整流器RC关断时电感电流k的上升斜率随输入电 压VIN同向变化，所以，与传统方法相比，本发明中电感电流k的峰峰纹波电流值Ipp随输 入电压VIN变化的变化值减小。这样，本发明所提出的技术方案提高了负向电流的精确度。 此外，由于控制电路802和过压保护电路803共享一个计时电路，控制器整体电路的面积更 小，开关电源800可以给出更紧凑的方案。此外，因为在整流器RC关断时，主开关Μ导通， 电感电流过导通的主开关Μ而不是体二极管流到输入电压VIN，这样避免了注入电流， 减小了功耗。
[0074] 本领域普通技术人员应该知晓，为了描述的方便，图8实施例中复用的计时电路 831包括在过压保护电路803内而不是控制电路802内，但是，这和复用的计时电路831包 括在控制电路802内而不是在过压保护电路803内的本质是相同的。
[0075] 图10给出了根据本发明另一实施例的过压保护电路1000。与图2所示的过压保 护电路203相比，过压保护电路1000还包括与门1035,与门1035具有第一输入端、第二输 入端和输出端，第一输入端耦接于过压检测电路CMP1以接收过压检测信号0V，第二输入端 耦接于过流检测电路CMP2以接收过流检测信号0C。与门1035基于过压检测信号0V和过 流检测信号0C生成与信号。计时电路1031耦接于与门1035以接收与信号并生成计时信号 Τ0。在图10所示的实施例中，当反馈信号VFB小于过压阈值VREF1时，过流检测电路CMP2 被过压检测信号0V无效掉。
[0076] 图11给出了根据本发明一实施例的应用于开关电源的过压保护方法1100。开关 电源包括主开关和整流器，并基于输入电压VIN生成受控的输出电压V0。如图11所示，过 压保护方法1100包括步骤1101~1105。步骤1101 :检测输出电压V0是否大于预设值。如 果没有，直接进行到步骤1105结束过压保护流程；否则，进行到步骤1102 :闭合整流器。步 骤1103 :检测流过整流器的电流是否小于负向电流限。如果没有，继续停留在步骤1102保 持整流器导通；否则，进行到步骤1104 :关断整流器一段时间，关断的时间和输入电压VIN 成反向变化。接着，再次回到步骤1101。
[0077] 在一实施例中，过压保护方法1100中步骤1101还包括比较过压阈值信号和表征 输出电压V0的反馈信号。在另一实施例中，步骤1103还包括比较表征流过整流器中的电 流的电流感应信号和过流阈值信号。
[0078] 在一些实施例中，过压保护方法1100还包括在整流器关断时间内，闭合主开关。 相反，过压保护方法1100还包括，在整流器关断时间内，关断主开关。
[0079] 在图11所示的实施例中，过压保护方法1100中额外包括步骤1106~1108以限 制整流器的开关周期数。步骤1106 :当检测到输出电压V0高于预设值时，开始对整流器的 开关周期进行计数。然后，步骤1107:检测整流器的开关周期数是否达到预设值。如果没 有达到预设值，跳回到步骤1106 ;否则，进行到步骤1108关断开关电源。步骤1106~1108 所示的方法限制了可以从输出电压V0转移到输入电压VIN的总能量，从而可以防止输入电 压VIN的过度充电。本领域普通技术人员应该了解，图11所示过压保护方法1100中的步 骤1106~1108是示意性，在一些实施例中可以省略。
[0080] 虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示 例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实 质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神 和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权 利要求所涵盖。
【主权项】
1. 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，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；以及 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。2. 如权利要求1所述的控制器，其中整流器的关断时间与输入电压成反比例关系。3. 如权利要求1所述的控制器，其中整流器的关断时间与输入电压和输出电压两者的 差成反比例关系。4. 如权利要求1所述的控制器，其中过压保护电路还包括时间限制电路，从输出电压 过压的时刻开始一段预设时间后，时间限制电路关断开关电路。5. 如权利要求1所述的控制器，其中过流检测电路耦接于过压检测电路以接收过压检 测信号，且在被过压检测信号使能时对过流阈值信号和电流感应信号进行比较从而生成过 流检测信号，其中计时电路耦接于过流检测电路以接收过流检测信号并基于过流检测信号 生成计时信号。6. 如权利要求1所述的控制器，其中过压保护电路还包括与门电路，与门电路具有第 一输入端、第二输入端和输出端，其中，第一输入端耦接至过压检测电路以接收过压检测信 号，第二输入端耦接至过流检测电路以接收过流检测信号，与门电路根据过压检测信号和 过流检测信号在输出端生成与门信号，其中，计时电路耦接至与门电路，并基于与门信号产 生计时信号。7. 如权利要求1所述的控制器，其中过压检测电路还比较反馈信号和退出参考电压， 当反馈信号高于过压阈值信号时，过压检测信号从第一状态跳变到第二状态，当反馈信号 小于退出参考信号时，过压检测信号从第二状态跳变到第一状态。8. 如权利要求1所述的控制器，其中控制电路包括： 导通时间控制电路，提供导通时间控制信号； 比较电路，比较反馈信号和参考信号，并基于比较结果生成比较信号； 触发电路，耦接于导通控制电路和比较电路，并基于导通时间控制信号和比较信号生 成第一触发信号作为第一控制信号以控制主开关，并生成第二触发信号； 与非门，耦接于过流检测电路和计时电路，并基于过流检测信号和计时信号生成与非 信号；以及 第一与门，耦接于与非门和触发器，其基于与非信号和第二触发信号生成第二控制信 号以控制整流器。9. 如权利要求8所述的控制器，其中过压保护电路还包括周期计数电路，周期计数电 路耦接于过流检测电路并基于过流检测信号生成周期计数信号，其中控制电路还包括第二 与门，第二与门耦接于周期计数电路和触发器，第二与门基于第一触发信号和周期计数信 号生成第一控制信号以控制主开关，第一与门还耦接于周期计数电路，第一与门基于周期 计数信号、与非信号和第二触发信号生成第二控制信号以控制整流器。10. 如权利要求1所述的控制器，其中控制电路包括： 比较电路，比较反馈信号和参考信号并基于比较结果生成比较信号； 或门，耦接于比较电路和过流检测电路，并基于过流检测信号和比较信号生成或信号； 以及 触发器，耦接于计时电路和或门，并基于计时信号和或信号生成控制信号。11. 一种开关电源，包括： 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 如权利要求1至10中任意一项所述的控制器。12. -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。13. 如权利要求12所述的过压保护方法，其中整流器的关断时间与输入电压成反比例 关系。14. 如权利要求12所述的过压保护方法，其中整流器的关断时间与输入电压和输出电 压两者的差成反比例关系。15. 如权利要求12所述的过压保护方法，还包括从输出电压过压的时刻开始一段预设 时间后，关断开关电源。16. 如权利要求12所述的过压保护方法，还包括在整流器关断时，将主开关导通。
【专利摘要】公开了一种具有过压保护电路的开关电源和控制器以及过压保护方法。过压保护电路检测输出电压是否高于过压阈值并在输出电压高于过压阈值时闭合整流器。过压保护电路检测流过整流器的电流是否小于负向电流限，并在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，整流器关断的时间和输入电压成反向变化。本发明的开关电源的峰峰纹波电流值的变化量可以有效减小。
【IPC分类】H02H7/12, H02M3/156
【公开号】CN105356750
【申请号】CN201510881041
【发明人】约翰·福克
【申请人】成都芯源系统有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月4日
【公告号】US20160172999