电源转换装置及其过功率保护方法_2

文档序号:9711013阅读:来源:国知局
node)耦接变压器T的二次侧S的第一端,而二极管D的阴极(cathode)则耦接至电子装置LD。另外,电容C的第一端耦接二极管D的阴极,而电容C的第二端则耦接至变压器T的二次侧S的第二端与接地电压。
[0051]反馈单元112耦接变压器T的二次侧S,用以接收直流输出电压Vout,并据以输出关联于电子装置LD的负载状态(loading status)的反馈信号Vfb。值得注意的是,只要能输出关联于电子装置LD的负载状态的反馈信号的任何电路形态都可以做为本实施例的反馈单元112,例如利用电阻分压器搭配光耦合器的反馈电路,反馈单元112的实施态样并不以此为限。脉宽调制控制单元102耦接功率开关Q的控制端以及节点N1,用以依据反馈单元112所输出的反馈信号Vfb产生脉宽调制信号VPWM。功率开关Q(例如为N型晶体管)的第一端耦接变压器T的一次侧P的第二端,功率开关Q的第二端耦接至节点N1,而功率开关Q的控制端则接收脉宽调制信号VPWM。电阻Rs耦接于节点N1与接地电压之间。
[0052]除频单元114耦接脉宽调制控制单元102、比较单元104与比较单元106,用以对脉宽调制控制单元102输出的脉宽调制信号VPWM进行除频而产生除频信号Π与除频信号f20比较单元104的输入端接收节点N1上的电压Vcs与参考电压Vthl,比较单元106的输入端接收节点N1上的电压Vcs与参考电压Vth2,另外,比较单元104与比较单元106的电源端则分别接收来自除频单元114的除频信号Π与除频信号f2。计数单元108耦接于比较单元104的输出端与脉宽调制控制单元102之间,计数单元110则耦接于比较单元106的输出端与脉宽调制控制单元102之间。如图2的脉宽调制信号VPWM、除频信号fl、f2以及节点N1上的电压Vcs的波形示意图所示,在本实施例中除频信号fl、f2的频率为脉宽调制信号VPWM的1/2,且当除频信号fl为高电压电平时,除频信号f2为低电压电平。
[0053]每当除频信号fl转为高电压电平时,比较单元104将会被使能而进行电压Vcs与参考电压Vthl的电压大小比较,并依据比较结果输出比较信号Vcl。其中当电压Vcs大于参考电压Vthl时,计数单元108依据比较信号Vcl将计数值增加1,以计数电压Vcs大于参考电压Vthl的次数,当计数单元108所累计的计数值大于等于第一门槛值时,代表电源转换装置已持续一段预设时间产生电压值过大的输出电压Vout,此时计数单元108将禁能脉宽调制控制单元102,以停止切换功率开关Q,降低流经变压器T的一次侧的电流Ip,避免电源转换装置持续产生过大的输出电压Vout,而造成功率开关Q与/或电子装置LD的损毁/烧毁。另外,当节点N1上的电压Vcs未大于参考电压Vthl时,代表电源转换装置已无产生过大的输出电压Vout的情形,此时计数单元108将依据来自比较单元104的比较信号Vcl重置计数值。
[0054]图2示出本发明一实施例的脉宽调制信号、除频信号以及节点N1上的电压的波形示意图,如图2所示,在图2实施例中,节点N1上的电压Vcs的波形下的数值为计数单元108的计数值,当节点N1上的电压Vcs的电压电平低于参考电压Vthl时,计数单元108的计数值被重置为0。而之后当节点N1上的电压Vcs的电压电平又回到高于参考电压Vthl时,计数单元108将重新累计计数值。当计数值大于等于第一门槛值(在本实施例中门槛值为100,然不以此为限)时,脉宽调制控制单元102被计数单元108禁能,而停止输出脉宽调制信号VPWM,也即停止切换功率开关Q。值得注意的是,在部分实施例中,也可在比较单元104连续比较出多次节点N1上的电压Vcs的电压电平低于参考电压Vthl时(例如连续三次),才将计数单元108的计数值被重置为0,以避免计数值因噪声干扰被重置,而导致延后停止切换功率开关Q的时间点。
[0055]类似地,每当除频信号f2转为高电压电平时,比较单元106将会被使能而进行节点N1上的电压Vcs与参考电压Vth2的电压大小比较,并依据比较结果输出比较信号Vc2。其中当节点N1上的电压Vcs大于参考电压Vth2时,计数单元110依据比较信号Vc2将计数值增加1,以计数节点N1上的电压Vcs大于参考电压Vth2的次数,当计数单元110所累计的计数值大于等于第二门槛值时,代表电源转换装置已持续一段时间产生电压值过大的输出电压Vout,此时计数单元110将禁能脉宽调制控制单元102,以停止切换功率开关Q。另夕卜,当节点N1上的电压Vcs未大于参考电压Vth2时,代表电源转换装置已无产生过大的输出电压Vout的情形,此时计数单元110将依据来自比较单元106的比较信号Vc2重置计数值。在图2的实施例中,由于图2的实施例的节点N1上的电压Vcs皆小于参考电压Vth2,因此计数单元110的计数值持续为0。
[0056]值得注意的是,在本实施例中,参考电压Vth2的电压电平大于参考电压Vthl的电压电平,且第一门槛值小于第二门槛值。当电源转换装置产生过大的输出电压Vout,而使得节点N1上的电压Vcs除了高于参考电压Vthl外,还高于参考电压Vth2时,由于电源转换装置产生的输出电压Vout越大,将使得电源转换装置本身或负载内部的元件温度上升的越快,为避免造成功率开关Q与/或电子装置LD的损毁/烧毁,必须尽早地禁能脉宽调制控制单元102,以停止切换功率开关Q,因此将第二门槛值设为小于第一门槛值。举例来说,图3示出本发明另一实施例的脉宽调制信号、除频信号以及节点N1上的电压的波形示意图,如图3的脉宽调制信号VPWM、除频信号fl、f2以及节点N1上的电压Vcs的波形示意图所示,在图3实施例中,电压Vcs的波形下的数值为计数单元110的计数值,假设第一门槛值设为100,而第二门槛值设为50。在节点N1上的电压Vcs大于参考电压Vthl与参考电压Vth2的情形下,计数单元110的计数值将会比计数单元108的计数值要早一步大于等于门槛值,也即计数单元110的计数值将会先到达50,而可尽早地禁能脉宽调制控制单元102,以停止切换功率开关Q。
[0057]通过设定不同的参考电压与对应的门槛值除了可依据电源转换装置产生的输出电压Vout超过额定输出电压的程度来决定是否早一步停止切换功率开关Q外,还可增加判断是否停止切换功率开关Q的错误容忍度。例如在比较单元104未被除频信号Π使能的期间,电子装置LD造成的噪音使得节点N1上的电压Vcs偶发性地低于参考电压Vthl时,由于比较单元104未将节点N1上的电压Vcs与参考电压Vthl进行比较,因此计数单元108不会被重置,而导致延后停止切换功率开关Q的时间点。
[0058]此外,当电源转换装置的输出端的负载变化导致节点N1上的电压Vcs的电压值出现周期性的大小变化时,本实施例的电源转换装置也可停止切换功率开关Q,以保护功率开关Q与/或电子装置LD。图4示出本发明另一实施例的脉宽调制信号、除频信号以及节点N1上的电压的波形示意图,举例来说,如图4的脉宽调制信号VPWM、除频信号fl、f2以及节点N1上的电压Vcs的波形示意图所示,节点N1上的电压Vcs的电压值大小周期性地变大变小,然由于节点N1上的电压Vcs的电压值大于参考电压Vthl的期间为比较单元104被除频信号Π使能的期间,而节点N1上的电压Vcs的电压值小于参考电压Vthl的期间为比较单元104未被除频信号fl使能的期间,因此计数单元108的计数值仍可继续地累计,而不会因电压Vcs的电压值小于参考电压Vthl而被重置,禁而导致电源转换装置无法停止切换功率开关Q,造成功率开关Q与/或电子装置LD的毁损。
[0059]上述实施例虽以两个比较单元104、106以及对应的两个计数单元108、110进行说明,然比较单元与计数单元的个数并不以此为限,在其他实施例中电源转换装置可包括更多的比较单元与计数单元,也即电压Vcs可与更多不同的参考电压进行比较,其中电压值越高的参考电压将对应到越低的门槛值。如此可使电源转换装置更精准地掌握电压Vout超出规定电压的情形,进而在最恰当的时机停止切换功率开关Q,以防止功率开关Q与/或电子装置LD受到损坏。
[0060]图5示出本发明另一实施例的电源转换装置的示意图,请参照图5。本实施例的电源转换装置相比于图1实施例的电源转换装置还包括比较单元502以及比较单元504。其中比较单元502的输入端接收节点N1上的电压Vcs以及参考电压Vth3,比较单元502的输出端则耦接脉宽调制控制单元102,比较单元504的输入端接收反馈信号Vfb以及参考电压Vth4,比较单元504的输出端则耦接脉宽调制控制单元102。当比较单元502的比较结果为节点N1上的电压Vcs大于参考电压Vth3时,比较单元502便直接禁能脉宽调制控制单元102,以停止切换功率开关Q。由于比较单元502 —但比较出节点N1上的电压Vcs大于参考电压Vth3即会禁能脉宽调制控制单元102,也即参考电压Vth3对电源转换装置来说为非常高的电压,为有效保护电源转换装置,必须立即关闭功率开关Q,因此参考电压Vth3的电压值将会大于上述参考电压Vthl以及参考电压Vth2。类似地,比较单元504若比较出反馈信号Vfb的电压大于参考电压Vth4,比较单元
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