专利名称：具有恒定最大电流的电源变换器保护控制系统与方法
技术领域：
本发明涉及集成电路。更具体而言，本发明提供了具有恒定最大电流的过电流保护控制系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
背景技术：
电源变换器被广泛应用于诸如便携式设备的消费类电子设备。电源变换器将电源从一种形式转换到另一种形式。作为示例，电源被从交流(AC)变换成直流(DC)、从DC变换成AC、从AC变换成AC或者从DC变换成DC。此外，电源变换器可以将电源从一个电平转换到另一个电平。
电源变换器包括线性变换器和开关方式变换器。开关方式转换器常常使用脉宽调制(PWM)机制或者脉冲频率调制(PFM)机制。这些机制通常利用包括有各种保护部件的开关方式控制器来实现。这些部件可以提供过电压保护、过温度保护和过电流保护(OCP)。这些保护通常可以防止电源变换器以及相连的电路系统遭受永久性损坏。
例如，电源变换器包括功率开关(功率MOSFET或功率三极管)(功率MOSFET或功率三极管)以及和功率开关(功率MOSFET或功率三极管)串联的变压器绕组。流经功率开关(功率MOSFET或功率三极管)和变压器绕组的电流可以由OCP系统进行限制。如果OCP系统无效，则电流可能达到下述的水平，即在该水平，由于开关时的过大电流与过大电压或者工作时的热溃散使得功率开关(功率MOSFET或功率三极管)损坏。例如，在发生输出短路或过载时可以达到该电流水平。因此，在许多离线回扫变换器中，由于过大电压与过大电流而使变压器次级侧上的整流器组件被永久损坏。
图1是一简化的已有的具有过电流保护的开关方式变换器。开关方式变换器100包括OCP比较器110、PWM控制器组件120、栅极驱动器130、功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140、电阻器150、152、154和156以及初级绕组160。例如，OCP比较器110、PWM控制器组件120和栅极驱动器130是用于PWM控制的芯片180的部件。当初级绕组的电流大于极限水平时，PWM控制器组件120关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140并切断开关方式电源变换器100。
对于开关方式变换器，对于OCP通常使用逐周期或逐脉冲控制机制。例如，逐周期控制方案限制最大电流，进而限制开关方式变换器传输的最大功率。对最大功率的限制可以防止电源变换器热溃散。一些传统OCP系统基于供电输入电压使用可调OCP阈值，但是对最大电流和最大功率的实际限制在大范围的供电输入电压上不总是恒定的。其它传统OCP系统使用额外的电阻器152和154，电阻器152和154如图1所示位于芯片180的外部，并且被插入在Vin和电阻器150之间。只有电阻器152消耗显著的功率，为了满足低待机功率的严格要求，这常常是不希望有的。例如，2MΩ的电阻器152在264伏特的AC电压下可以消耗大约70mW。
因此，极需用于过电流保护的改进技术。
发明内容
本发明一般地涉及集成电路。更具体而言，本发明提供了具有恒定最大电流的过电流保护控制系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于保护电源变换器的系统。该系统包括第一比较器，第一比较器被配置接收阈值信号和第一信号，并产生比较信号。第一信号是第二信号与第三信号的加和，第三信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，被配置接收比较信号，并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第一信号的幅度变大。第二信号是通过接收电源变换器的输入电压、将所接收的输入电压转换为第四信号、以及将第四信号转换为第二信号而产生的。
根据另一实施例，一种保护电源变换器的系统包括第一比较器，第一比较器被配置接收第一信号与第二信号，并产生比较信号。第一信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括阈值发生器，被配置至少接收第三信号，并至少响应于第三信号产生第二信号。第三信号与电源变换器的输入电压相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，脉宽调制发生器被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小，并且第三信号是通过接收电源变换器的输入电压以及将所接收的输入电压转换为第三信号而产生的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的系统包括第一比较器，第一比较器被配置接收阈值信号与第一信号，并产生比较信号。第一信号等于第二信号减去第三信号，并且第二信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。此外，该系统包括耦合到脉宽调制发生器的振荡器，被配置至少产生第一控制信号；跨导器，被配置接收第一控制信号并产生第二控制信号；以及电流供应器，被配置接收第二控制信号并响应于第二控制信号产生第一电流，第一电流与第三信号相关联。如果输入电压的幅度变大，则第一电流的幅度变小。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括接收电源变换器的输入电压，将所接收的输入电压转换成第一信号，将第一信号转换成第二信号，以及至少基于与第二信号相关联的信息产生第三信号。此外，该方法包括接收第三信号和阈值信号。第三信号是第二信号与第四信号的加和，并且第四信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该方法包括至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号，以及处理与比较信号相关联的信息。此外，该方法包括至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第三信号的幅度变大。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括接收电源变换器的输入电压，将所接收的输入电压转换为第一信号，处理与第一信号相关联的信息，至少基于与第一信号相关联的信息来产生第二信号，以及接收第二信号和第三信号。第三信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该方法包括至少基于与第二信号和第三信号相关联的信息来产生比较信号，处理与比较信号相关联的信息，至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括至少基于与电源变换器的输入电流相关联的信息来产生第一信号，产生第二信号，第二信号与锯齿电流成比例，以及处理与第一信号和第二信号相关联的信息。此外，该方法包括产生第三信号，第三信号等于第一信号减去第二信号，接收第三信号和阈值信号，至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号，处理与比较信号相关联的信息，至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则与输入电流的预定值相对应的锯齿电流的幅度变小。
通过本发明实现了超过现有技术的许多优点。例如，一些实施例通过容易地调整外部电阻器可以提供对“输出延迟”的良好补偿。例如，对外部电阻器的调整考虑到用于PWM控制的信息的外部变换器组件。某些实施例提供了在大范围的输入电压下都恒定的最大电流和最大功率。一些实施例通过将用于取样系统的电阻器与启动系统和/或供电欠压(brownout)保护系统共享。例如，电阻器是由取样系统和启动系统共享的。某些实施例提供了对“输出延迟”的良好补偿，而不用对输入电压取样。例如，用于PWM控制的芯片的引脚数是有限的。在另一示例中，PWM信号的最大宽度被用于表示输入电压。不同输入电压导致PWM信号的不同最大宽度，而不同的最大宽度导致不同的有效阈值信号。一些实施例提供了一种过电流保护，其可以有效防止电源变换器过载、热溃散、过电流和/或电压压力。
参考详细的说明以及附图，将更全面地理解本发明的各种其它目的、特征和优点。
图1是具有过电流保护的简化传统开关方式变换器；图2的简化示图示出了额外电流锯齿幅度与供电输入电压之间的关系；图3的简化示图示出了电流阈值与供电输入电压之间的关系；图4的简化示图示出了阈值偏移与供电输入电压之间的关系；图5是根据本发明实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统；图6是根据本发明实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统；图7是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统；图8是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统；图9是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统；图10的简化示图示出了根据本发明实施例的PWM信号最大宽度与输入电压之间的关系；图11是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。
具体实施例方式
本发明一般地涉及集成电路。更具体而言，本发明提供了具有恒定最大电流的过电流保护控制系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于电源变换器。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。
如图1所示，电流限制如下表示ILimit=VinLp×ton=Vth_ocRs]]>(等式1)其中ILimit代表电流极限。例如，电流限制是触发过电流保护的电流阈值。此外，Vin是节点190处的输入供电电压，而Vth_oc是OCP比较器110的输入终端112处的电压电平。Rs是电阻器150的电阻，Lp是初级绕组160的电感。并且，Ton代表每个周期功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140的时间。因此，存储在初级绕组160中的最大能量ε为ϵ=12×Lp×I2Limit=PT]]>(等式2)其中T代表时钟周期，P代表最大功率。从而最大功率P可以如下表示P=Lp×I2Limit2T=Vin×t2on2×Lp×T]]>(等式3)因此，通过控制电流极限ILimit可以控制功率。但是等式3没有考虑“输出延迟”，其中“输出延迟”包括通过电流取样路径到功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140的传播延迟。例如，传播延迟包括通过OCP比较器110、PWM控制器组件120、栅极驱动器130的传播延迟和关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140的响应延迟。在“输出延迟”期间，功率开关(功率MOSFET或功率三极管)140保持接通，并且通过开关140的输入电流保持斜升而不管电流已经达到了OCP比较器110的阈值水平。额外的电流锯齿幅度ΔI在适当的“输出延迟”下正比于供电输入电压Vin，如下所示ΔI=VinLp×Tdelay]]>(等式4)其中Tdelay表示“输出延迟”。图2的简化示图示出了额外电流锯齿幅度与供电输入电压之间的关系。如图2所示，对应于较高Vin的实际最大电流IPEAK1大于对应于较低Vin的实际最大电流IPEAK2。从而，实际最大功率在大范围的供电输入电压下不是恒定的。因此实际最大功率如下表示P=Lp×(ILimit+ΔI)22T=Vin(ton+Tdelay)22×Lp×T]]>(等式5)例如，Tdelay取决于与栅极驱动器130有关的电路、栅极电荷以及内部延迟。在另一个示例中，对于预定的开关方式变换器100，Tdelay是恒定的，因而实际最大功率取决于供电输入电压。为了补偿实际最大功率的变化，应当基于输入供电电压来调整过电流保护的阈值。
图3的简化示图示出了电流阈值与供电输入电压之间的关系。供电输入电压Vin2低于供电输入电压Vin1，并且Vin2的电流阈值Ith_oc_vin2大于Vin1的Ith_oc_vin1，如图3所示。电流阈值随着供电输入电压Vin的增大而减小。在电流阈值处，过电流保护被触发。用于较高Vin的最终最大电流IPEAK1与用与较低Vin的最终最大电流IPEAK2相同。
例如，电流阈值与供电输入电压具有下述关系式Ith_oc≈Ith_oc(Vin1)-Vin-Vin1LpTdelay]]>(等式6)其中Ith_oc是电流阈值，Vin是供电输入电压，Lp是初级绕组的电感，Tdelay是“输出延迟”。此外，Ith_oc(Vin1)是为输入供电电压Vin1预定的电流阈值。例如，Vin1是最小供电输入电压。在另一个示例中，取样的电流流经功率开关(功率MOSFET或功率三极管)和初级绕组。如果取样电流达到Ith_oc，则PWM控制器组件发送信号来关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。在“输出延迟”之后，功率开关(功率MOSFET或功率三极管)被关断。
在等式6中，第二项 代表阈值偏移以补偿“输出延迟”的影响。图4的简化示图示出了阈值偏移和供电输入电压之间的关系。如图4所示， 项是取决于“输出延迟”和初级绕组电感的斜率。如图4所示，电流阈值随着供电输入电压增加而减小。
对于某些应用，很难估计用于补偿“输出延迟”的PWM控制芯片上的阈值偏移。例如，Tdelay取决于芯片内部以及外部的变换器组件。外部组件可以包括功率MOSFET。不同类型的功率MOSFET可以具有不同的栅极电荷，其又导致不同的“输出延迟”。并且，外部组件可以包括初级绕组。不同类型的初级绕组可以具有不同的电感值。在另一个示例中，芯片上的栅极驱动器被特意制备为慢速的，以用于较长的Tdelay。
本发明的某些实施例提供了允许最大电流在大范围输入电压下恒定的系统与方法。例如，这些系统与方法是在开关方式变换器中实现的。在另一个示例中，输入电压是电源变换器的输入供电电压。
在一些实施例中，输入电压被取样并被用于控制电流源。电流源输出用来通过电阻器产生偏移信号的电流。例如，电阻器在PWM控制芯片的外部。偏移信号被叠加在电流取样信号上，并且这种叠加为预定电流阈值提供了阈值偏移，如图6所示。
本发明的这些实施例包括图5至图9的示例。图5-9是根据本发明某些实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。这些示图仅仅是示例，它们不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化形式、替换形式和修改形式。
如图5-7所示，输入电压Vin被取样并被用于控制电流源。电流源产生电流I_vin，如下所示I_vin=αVinRsv]]>(等式7)其中α是常数。电流I_vin被用于通过电阻器R产生偏移信号。对于图5-6，偏移信号被叠加到电流取样信号。因此，比较器的输入信号是取样信号Isense×Rs与偏移信号I_vin×R的和。如果输入信号达到阈值信号Vth_oc，则令栅极驱动器关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。因此，当过电流保护被触发时，Isense×Rs+I_vin×R＝Vth_oc(等式8A)有效的阈值信号Ith_oc为Ith_oc=IsenseRs]]>(等式9)因此，Ith_oc=Vth_ocRs-I_vin×RRs=Vth_ocRs-α×Vin×RRs×Rsv]]>(等式10)从等式6和等式10，可以导出下述关系式Ith_oc(Vin1)=Vth_ocRs-Vin1LpTdelay]]>(等式11)以及VinLpTdelay=α×Vin×RRs×Rsv]]>(等式12)因此R=Rs×RsvαLpTdelay]]>(等式13)因此，对于开关方式变换器中给定的Lp、Rsv和Rs，可以通过调整电阻器R来补偿“输出延迟”的影响。
对于图7，从阈值信号减去偏移信号以产生有效阈值信号Vth_oc_eff。有效阈值信号被提供给比较器。比较器的另一输入接收取样信号Isense×Rs。如果取样信号达到有效阈值信号Vth_oc_eff，则命令栅极驱动器关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。因此，当过电流保护被触发时，Isense×Rs＝Vth_oc_eff＝Vth_oc-I_vin×R (等式8B)因此，等式9-13仍旧有效。对于开关方式变换器中给定的Lp、Rsv和Rs，可以通过调整电阻器R来补偿“输出延迟”的影响。
图5是根据本发明实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化、替换和修改形式。系统500包括电阻器510、512和514，电流供应器520和522，启动系统552，比较器530，脉宽调制(PWM)发生器540，取样系统550，阈值发生器560和开关570。虽然使用了选定的一组部件来示出系统500，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。例如，系统500包括振荡器580，振荡器580向PWM发生器540发送时钟信号与锯齿信号。在另一个示例中，系统500包括电感值为Ln的初级绕组582。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，系统500被用于管理电源变换器。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
例如，节点590处的输入电压Vin被取样系统550通过电阻器512(Rsv)取样。在一个实施例中，电阻器512具有从几百千欧到几兆欧的电阻值。在另一个实施例中，取样系统550向电流供应器520发送信号。例如，电流供应器520是电流源。电流供应器520产生流经电阻器510(R)的电流I_vin，并产生偏移信号。偏移信号被叠加到电流取样信号。例如，电流取样信号是由电阻器514(Rs)产生的。偏移信号和电流取样信号的相加被提供给比较器530的输入532。例如，该相加后的信号可由电压来表述。在比较器530处，该和与阈值发生器560产生的预定阈值信号相比较。例如，阈值发生器560接收电流I_vin1和参考电压Vref。基于比较，比较器530发送信号到PWM发生器540。例如，PWM发生器540包括PWM比较器542、逻辑控制器544和栅极驱动器546。逻辑控制器接收从比较器530发送的信号。在另一个示例中，PWM比较器542接收振荡器580产生的锯齿信号与时钟信号。PWM发生器540从比较器530接收信号，并且通过栅极驱动器546控制开关570。此外，根据本发明的实施例，取样系统550发送信号到电流供应器522。例如，电流供应器522是电流源。电流供应器522产生由阈值发生器560接收的电流I_vin1。“输出延迟”的影响可以通过调整电阻器R来补偿。例如，系统500允许最大电流在大范围的输入电压Vin下恒定。在另一个示例中，根据等式13，对于开关方式变换器中给定的Lp、Rsv和Rs来调整电阻器510。在另一个示例中，启动系统552连接到取样系统550，并且被用于控制对PWM控制芯片的加电。
图6是根据本发明实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。系统600是系统500的示例。如图6所示，节点590处的输入电压Vin被电阻器512(Rsv)转换为电流。该电流被晶体管610(MP1)通过节点620处的电压VDD取样。例如，节点620连接到电容器630(C1)，其被输入电压Vin充电，并且用来启动PWM控制芯片。在另一个示例中，由晶体管620取样的电流I为I=Vin-VDDRsv≈VinRsv]]>(等式14)其中Vdd与Vin相比可忽略。因此，取样电流I是输入电压Vin的函数。如图6所示，取样电流被另一晶体管612(MP2)镜像以产生另一电流I1。例如，电流反射镜包括晶体管610和612两者。电流I1还被晶体管614(MN1)和晶体管616(MN2)镜像以产生电流I2。电流I2被晶体管618(MP3)和晶体管619(MP4)镜像以产生电流I_vin。例如，级联晶体管被用于提升电流反射镜的输出阻抗。在另一个示例中，电流I_vin正比于晶体管620所取样的电流I。I_vin被用于通过电阻器510(R)产生偏移信号。偏移信号被叠加在电流取样信号上。在节点622处所产生的信号Vcs为Vcs＝Isense×Rs+I_vin×R (等式15)如图6所示，信号Vcs被提供给比较器530的输入532。在比较器530处，信号Vcs与阈值发生器560产生的预定阈值信号相比较。作为响应，比较器530发送信号的PWM发生器540，其控制开关570。此外，晶体管640和642产生电流I_vin1，电流I_vin1由阈值发生器560接收。
图7是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。系统700包括电阻器710、712和714、电流供应器720、启动系统752、比较器730、脉宽调制(PWM)发生器740、取样系统750、阈值发生器760和开关770。虽然使用了选定的一组部件来示出系统700，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。例如，系统700包括振荡器780，振荡器780向PWM发生器740发送时钟信号与锯齿信号。在另一个示例中，系统700包括电感值为Lp的初级绕组782。在另一实施例中，系统700包括用于提供电压参考信号的信号发生器762。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，系统700被用于管理电源变换器。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
例如，节点790处的输入电压Vin被取样系统750通过电阻器712(Rsv)取样。在一个实施例中，电阻器712具有从几百千欧到几兆欧的电阻值。在另一个实施例中，取样系统750从启动系统752接收信号，并且发送信号到电流供应器720。例如，启动系统752通过电阻器712连接到输入电压Vin，并且被用来控制PWM控制芯片的加电。在另一示例中，电流供应器是电流源。电流供应器产生流经电阻器710(R)的电流I_vin，并产生偏移信号。例如，偏移信号是偏移电压。偏移信号被提供给阈值发生器760，阈值发生器760还从信号发生器762接收电压参考信号。阈值发生器760向比较器730的输入734提供有效阈值信号Vth_oc_eff。此外，电流取样信号是由比较器730的输入732接收的。例如，电流取样信号是由电阻器714(Rs)产生的。在另一个示例中，电流取样信号处于电压域。
在比较器730处，电流取样信号与有效阈值信号Vth_oc_eff相比较。基于比较，比较器730发送信号到PWM发生器740。例如，PWM发生器740包括PWM比较器742、逻辑控制器744和栅极驱动器746。逻辑控制器接收从比较器730发送的信号。在另一个示例中，PWM比较器742接收振荡器780产生的锯齿信号与时钟信号。PWM发生器740从比较器730接收信号，并且通过栅极驱动器746控制开关770。“输出延迟”的影响可以通过调整电阻器R来补偿。例如，系统700允许最大电流在大范围的输入电压Vin下恒定。在另一个示例中，根据等式13，对于开关方式变换器中给定的Lp、Rsv和Rs来调整电阻器R。
根据本发明的其它实施例，输入电压Vin被取样并被用于控制电流源，如图8和9所示。电流源产生如下电流I_vinI_vin＝βVin(等式14)其中β是常数。电流I_vin被用于通过可调电阻器R产生偏移信号。对于图8，偏移信号被叠加到电流取样信号。因此，比较器的输入信号是取样信号Isense×Rs与偏移信号I_vin×R的和。如果输入信号达到阈值信号Vth_oc，则命令栅极驱动器关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。因此，当过电流保护被触发时，Isense×Rs+I_vin×R＝Vth_oc(等式15A)有效阈值信号Ith_oc为Ith_oc=IsenseRs]]>(等式16)因此，Ith_oc=Vth_ocRs-I_vin×RRs=Vth_ocRs-β×Vin×RRs]]>(等式17)从等式6和等式17，可以导出下述关系式Ith_oc(Vin1)=Vth_ocRs-Vin1LpTdelay]]>(等式18)以及VinLpTdelay=β×Vin×RRs]]>(等式19)因此R=RsβLpTdelay]]>(等式20)因此，对于开关方式变换器中给定的Lp和Rs，可以通过调整电阻器R来补偿“输出延迟”的影响。
对于图9，从阈值信号减去偏移信号以产生有效阈值信号Vth_oc_eff。有效阈值信号被提供给比较器。比较器的另一输入接收取样信号Isense×Rs。如果取样信号达到有效阈值信号Vth_oc_eff，则命令栅极驱动器关断功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。因此，当过电流保护被触发时，Isense×Rs＝Vth_oc_eff＝Vth_oc-I_vin×R(等式15B)因此，等式16-20仍旧有效。对于开关方式变换器中给定的Lp和Rs，可以通过调整电阻器R来补偿“输出延迟”的影响。
图8是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。系统800包括电阻器810、811、812和814、比较器830、脉宽调制(PWM)发生器840、取样系统850、跨导器852、阈值发生器860和开关870。虽然使用了选定的一组部件来示出系统800，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。例如，系统800包括振荡器，振荡器向PWM发生器840发送时钟信号与锯齿信号。在另一个示例中，系统800包括电感值为Lp的初级绕组882。在另一个示例中，系统800包括供电欠压(brownout)保护系统854。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，系统800被用于管理电源变换器。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
例如，节点890处的输入电压Vin被分压器接收以产生电压βVin。例如，分压器包括电阻器811和812，其中电阻器811和812在PWM控制芯片的外部。电压βVin由取样系统850接收以产生电压信号。电压信号被发送到跨导器852，跨导器852产生流经电阻器810(R)的电流I_vin，并且产生偏移信号。例如，跨导器852是电压控制的电流源。偏移信号被叠加到电流取样信号。例如，电流取样信号是由电阻器814(Rs)产生的。偏移信号和电流取样信号的和被提供给比较器830的输入832。例如，该和处于电压域。在比较器830处，该和与阈值发生器860产生的预定阈值信号相比较。基于比较，比较器830发送信号到PWM发生器840。例如，PWM发生器840包括PWM比较器842、逻辑控制器844和栅极驱动器846。逻辑控制器接收从比较器830发送的信号。在另一个示例中，PWM比较器842接收振荡器产生的锯齿信号与时钟信号。PWM发生器840从比较器830接收信号，并且通过栅极驱动器846控制开关870。通过调整电阻器R可以补偿“输出延迟”的影响。例如，系统800允许最大电流在大范围的输入电压Vin下恒定。在另一个示例中，根据等式20，对于开关方式变换器中给定的Lp和Rs来调整电阻器810。在另一个示例中，供电欠压(brownout)保护系统854接收电压βVin，并且被用于在输入电压降到低于预定值时保护开关方式变换器。
图9是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。系统900包括电阻910、911、912和914、比较器930、脉宽调制(PWM)发生器940、取样系统950、跨导器952、阈值发生器960和开关970。虽然使用了选定的一组部件来示出系统900，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。例如，系统900包括振荡器，振荡器向PWM发生器940发送时钟信号与锯齿信号。在另一个示例中，系统900包括电感值为Lp的初级绕组982。在另一个示例中，系统900包括供电欠压(brownout)保护系统954。在另一个实施例中，系统900包括用于提供电压参考信号的信号发生器962。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，系统900被用于管理电源变换器。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
例如，节点990处的输入电压Vin被分压器接收以产生电压βVin。例如，分压器包括电阻器911和912，其中电阻器911和912在PWM控制芯片的外部。电压βVin由取样系统950接收以产生电压信号。电压信号被发送到跨导器952，跨导器952产生流经电阻器910(R)的电流I_vin，并且产生偏移信号。例如，跨导器952是电压控制的电流源。在另一示例中，偏移信号是偏移电压。偏移信号被提供给阈值发生器960，阈值发生器960还从信号发生器962接收电压参考信号。阈值发生器960向比较器930的输入934提供有效阈值信号Vth_oc_eff。此外，电流取样信号被比较器930的输入932接收。例如，电流取样信号是由电阻器914(Rs)产生的。在另一示例中，电流取样信号处于电压域。
在比较器930处，电流取样信号域有效阈值信号Vth_oc_eff相比较。基于比较，比较器930发送信号到PWM发生器940。例如，PWM发生器940包括PWM比较器942、逻辑控制器944和栅极驱动器946。逻辑控制器接收从比较器930发送的信号。在另一个示例中，PWM比较器942接收振荡器产生的锯齿信号与时钟信号。PWM发生器940从比较器930接收信号，并且通过栅极驱动器946控制开关970。“输出延迟”的影响可以通过调整电阻器R来补偿。例如，系统900允许最大电流在大范围的输入电压Vin下恒定。在另一个示例中，根据等式20，对于开关方式变换器中给定的Lp和Rs来调整电阻器R。在另一个示例中，供电欠压(brownout)保护系统954接收电压βVin，并且被用于在输入电压降到低于预定值时保护开关方式变换器。
根据本发明的其它实施例，输入电压是基于PWM信号的最大宽度而被取样的。例如，PWM信号被施加到与电源变换器的初级绕组串联的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)的栅极上。图10的简化示图示出了根据本发明实施例的PWM信号最大宽度与输入电压之间的关系。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。如图10所示，最大电流相对于输入电压恒定，并且PWM信号的最大宽度随着输入电压变化。例如，输入电压是电源变换器的输入供电电压。在另一个示例中，最大电流IPEAK1等于最大电流IPEAK2。最大电流IPEAK1对应于较高的输入电压与PWM信号510，最大电流IPEAK2对应于较低的输入电压与PWM信号520。如图10所示，PWM信号510的最大宽度对于较高的输入电压较窄，而PWM信号520的最大宽度对于较低的输入电压较宽。如果最大电流相对于输入电压恒定，则输入电压的信息可由PWM信号的最大宽度来反映。因此，PWM信号的最大宽度可以用来确定阈值偏移以补偿“输出延迟”的影响，如等式6所示。
在一个实施例中，可以通过产生电流阈值Ith_oc来实现补偿，如图10所示，电流阈值Ith_oc是PWM信号最大宽度的函数。例如，电流阈值对于PWM信号510来说等于Ith_oc_1，对于PWM信号520来说等于Ith_oc_2。在另一个示例中，根据等式6，适当选择Ith_oc相对于最大宽度的斜率来补偿“输出延迟”的影响。选定的斜率考虑了PWM控制芯片外部的电源变换器组件。例如，外部组件包括初级绕组、电流取样电阻器和功率MOSFET。本发明的该实施例包括图11的某些示例。
图11是根据本发明另一实施例的具有恒定最大电流的简化控制系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。系统1100包括电阻器1110、1112、1114和1116、电流供应器1120、启动系统1152、比较器1130、脉宽调制(PWM)发生器1140、阈值发生器1160和开关1170。虽然使用了选定的一组部件来示出系统1100，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些部件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的部件中插入其他部件。例如，系统1100包括振荡器1180，振荡器1180向PWM发生器1140发送时钟信号与锯齿信号。在另一个示例中，系统1100包括电感值为Lp的初级绕组1182。取决于实施例，部件的安排可以交换，另一些部件可以被替代。例如，系统1100被用于管理电源变换器。在另一示例中，电阻器1116(Rcomp)被去除了。这些部件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。
电流供应器1120连接到电阻器1116(Rcomp)，并且用于产生电流I_comp。例如，电流供应器1120是电流沉(current sink)。在另一示例中，电流供应器1120包括跨导器。在另一示例中，电流I_comp是与PWM信号同步的锯齿电流。电流I_comp流经电阻器1116(Rcomp)和电阻器1110(R)，并且产生偏移信号。例如，偏移信号处于电压域。从电流取样信号减去偏移信号以产生复合信号。例如，电流取样信号是由电阻器1114(Rs)产生的。复合信号被提供给比较器1130的输入1132。例如，复合信号可以是电压信号并由Vcom表示。在比较器1130处，复合信号与阈值发生器1160产生的预定阈值信号比较。例如，预定的阈值信号是阈值电压Vth_oc。基于比较，比较器1130发送信号到PWM发生器1140。例如，PWM发生器1140包括PWM比较器1142、逻辑控制器1144和栅极驱动器1146。逻辑控制器接收从比较器1130发送的信号。在另一个示例中，PWM比较器1142接收振荡器1180产生的锯齿信号与时钟信号。PWM发生器1140从比较器1130接收信号，并且通过栅极驱动器1146控制开关1170。例如，栅极驱动器1146产生PWM信号。启动系统1152通过电阻器1112连接到输入电压Vin，并且被用于控制PWM控制芯片的加电。
在一个实施例中，比较器1130的输入1132处的电压Vcom为Vcom＝Isense×Rs-I_comp×(Rcomp+R) (等式21)
比较器1130发送信号到PWM发生器1140，用于在Vcom达到阈值电压Vth_oc的情况下关断功率开关1170，如下所示Isense×Rs-I_comp×(Rcomp+R)＝Vth_oc(等式22)以及Isense×Rs＝Vth_oc+I_comp×(Rcomp+R) (等式23)有效阈值信号Ith_oc为Ith_oc=IsenseRs]]>(等式24)因此Ith_oc=Vth_ocRs+I_comp×(Rcomp+R)Rs]]>(等式25)其中I_comp是其幅度与PWM信号同步的锯齿信号。PWM信号不同的最大宽度导致等式25第二项不同的大小。例如，较大的最大宽度对应于较低的输入电压，而较小的最大宽度对应于较高的输入电压。因此，较高的输入电压得到较小的Ith_oc，而较低的输入电压得到较大的Ith_oc。在另一示例中，锯齿信号I_comp如下描述I_comp(t)＝δ×(t-nT) (等式26)并且0≤t≤Ton(等式27)其中δ是常数，Ton是PWM信号的最大宽度。例如，Ton对应于PWM信号接通开关1170的周期。在另一个示例中，对应于PWM信号关断开关1170的周期Toff和Ton。在另一个示例中，Ton取决于输入电压和最大电流，并且由对应于输入电压Vin的T_vin表示。
因此，在t＝Ton处 (等式28)Ith_oc=Vth_ocRs+I_comp×(Rcomp+R)Rs=Vth_ocRs+δ×T_vin×(Rcomp+R)Rs]]>(等式29)例如，T_vin可以如下表示T_vin=Vth_oc×LpVin×Rs]]>(等式30)因此，Itn_oc=Vth_ocRs+δ×(Rcomp+R)×Vth_oc×LpVin×Rs×Rs]]>(等式31)如等式31所示，右侧第二项与Vin成反比。有效阈值对于较高输入电压较低，而对于较低输入电压较高。通过调整电阻器1110(R)，可以补偿“输出延迟”的影响。例如，系统1100允许最大电流在大范围的输入电压Vin下恒定。在另一个示例中，根据等式31，对于开关方式变换器中给定的Lp和Rs来调整电阻器1110。
如上所述且在这里进一步强调的那样，等式1-31仅仅是示例，其不应当不适当地限制本发明的范围。本领域普通技术人员将意识到许多变化形式、替换形式和修改形式。例如，等式7-31用于描述图5-9和11的某些示例，但是图5-9和11可以根据不同于等式7-31的方法操作。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整的供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由输入控制的电流源取样并接收。电流源产生流经连接在电流取样终端和电流取样电阻器R之间的外部电阻器的电流。所得的偏移电压与供电输入电压成正比，并且与电流取样信号叠加。和信号被提供给过电流比较器以产生控制信号。控制信号可以用来关断开关方式变换器中的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。例如，该系统与方法是根据系统500和/或600实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由输入控制的电流源取样并接收。电流源产生流经连接在电流源和地之间的外部电阻器的电流。所得的偏移电压与供电输入电压成正比，并且与参考信号叠加以产生有效阈值信号。利用过电流比较器比较有效阈值信号和电流取样信号以产生控制信号。控制信号用来关断开关方式变换器中的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。例如，该系统与方法是根据系统700实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由连接在供电电压和芯片电源终端之间的取样晶体管和电阻器取样。结果，产生的电流正比于供电输入电压。该电流通过电流镜和/或电流放大器以产生输入控制的电流。输入控制的电流流经外部电阻器以产生偏移信号。例如，该系统与方法是根据系统500、600和/或700实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由分压器分压。分压电压被取样并由跨导器将其转换为输入控制的电流。输入控制的电流流经连接在电流取样终端和电流取样电阻器之间的外部电阻器。所得的偏移电压正比于供电输入电压，并且与电流取样信号叠加。加和信号被提供给过电流比较器以产生控制信号。该控制信号可以用来关断开关方式变换器中的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。例如，该系统与方法是根据系统800实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由分压器分压。分压电压被取样并由跨导器将其转换为输入控制的电流。输入控制的电流流经连接在跨导器和地之间的外部电阻器。所得的偏移电压正比于供电输入电压，并且与参考信号叠加以产生有效阈值信号。利用过电流比较器比较有效阈值信号和电流取样信号以产生控制信号。该控制信号可以用来关断开关方式变换器中的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。例如，该系统与方法是根据系统900实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。供电输入电压由分压器分压。分压电压被取样并由跨导器转换。结果，产生的电流正比于供电输入电压。电流通过电流镜和/或电流放大器以产生输入控制的电流。输入控制的电流流经外部电阻器以产生偏移信号。例如该系统与方法是根据系统800和/或900实现的。
根据本发明的另一实施例，提供了一种可外部调整供电电压补偿电流限制控制系统及其方法。对于恒定的电流限制，供电输入电压信息由PWM宽度来表示。PWM同步电流锯齿信号控制连接到芯片电流取样终端的电流沉。结果，流经外部电阻器进入芯片以及流经芯片内的内部电阻器的电流被电流沉吸收。此外，电流的锯齿大小与PWM信号同步。从电流取样信号中减去所得的偏移电压以产生复合信号。复合信号被提供给过电流比较器以产生控制信号。该控制信号可以用来关断开关方式变换器中的功率开关(功率MOSFET或功率三极管)。例如，该系统与方法是根据系统1100实现的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的系统，包括第一比较器，第一比较器被配置接收阈值信号和第一信号，并产生比较信号。第一信号是第二信号与第三信号的加和，第三信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，被配置接收比较信号，并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第一信号的幅度变大。第二信号是通过接收电源变换器的输入电压、将所接收的输入电压转换为第四信号、以及将第四信号转换为第二信号而产生的。例如，该系统是根据系统500、600和/或800实现的。
根据另一实施例，一种保护电源变换器的系统包括第一比较器，第一比较器被配置接收第一信号与第二信号，并产生比较信号。第一信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括阈值发生器，被配置至少接收第三信号，并至少响应于第三信号产生第二信号。第三信号与电源变换器的输入电压相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，脉宽调制发生器被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小，并且第三信号是通过接收电源变换器的输入电压以及将所接收的输入电压转换为第三信号而产生的。例如，该系统是根据系统700和/或900实现的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的系统包括第一比较器，被配置接收阈值信号与第一信号并产生比较信号。第一信号等于第二信号减去第三信号，并且第二信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。此外，该系统包括耦合到脉宽调制发生器的振荡器，被配置至少产生第一控制信号；跨导器，被配置接收第一控制信号并产生第二控制信号；以及电流供应器，被配置接收第二控制信号并响应于第二控制信号产生第一电流，第一电流与第三信号相关联。如果输入电压的幅度变大，则第一电流的幅度变小。例如，该系统是根据系统1100实现的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括接收电源变换器的输入电压，将所接收的输入电压转换成第一信号，将第一信号转换成第二信号，以及至少基于与第二信号相关联的信息产生第三信号。此外，该方法包括接收第三信号和阈值信号。第三信号是第二信号与第四信号的加和，并且第四信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该方法包括至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号，以及处理与比较信号相关联的信息。此外，该方法包括至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第三信号的幅度变大。例如，该系统是根据系统500、600和/或800实现的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括接收电源变换器的输入电压，将所接收的输入电压转换为第一信号，处理与第一信号相关联的信息，至少基于与第一信号相关联的信息来产生第二信号，以及接收第二信号和第三信号。第三信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该方法包括至少基于与第二信号和第三信号相关联的信息来产生比较信号，处理与比较信号相关联的信息，至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小。例如，该系统是根据系统700和/或900实现的。
根据另一实施例，一种用于保护电源变换器的方法包括至少基于与电源变换器的输入电流相关联的信息来产生第一信号，产生第二信号，第二信号与锯齿电流成比例，以及处理与第一信号和第二信号相关联的信息。此外，该方法包括产生第三信号，其中第三信号等于第一信号减去第二信号，接收第三信号和阈值信号，至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号，处理与比较信号相关联的信息，至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号，以及响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则与输入电流的预定值相对应的锯齿电流的幅度变小。例如，该系统是根据系统1100实现的。
本发明具有多种应用。在一些实施例中，图5-9和/或11的系统可以用来管理开关方式变换器。例如，开关方式变换器包括离线回扫变换器和/或正向变换器。在其它实施例中，图5-9和/或11的系统允许最大功率在大范围的输入电压下恒定。
本发明具有多种优点。一些实施例通过简单地调整外部电阻器可以提供对“输出延迟”的良好补偿。例如，对外部电阻器的调整考虑到了PWM控制芯片外部的变换器组件。某些实施例允许最大电流和最大功率在大范围的输入电压下恒定。一些实施例通过取样系统和启动系统和/或供电欠压(brownout)保护系统共享电阻器，从而降低待机功耗。例如，电阻器由取样系统和启动系统共享。某些实施例在不取样输入电压的情况下提供了对“输出延迟”的良好补偿。例如，PWM控制芯片的引脚数目有限。在另一示例中，PWM信号的最大宽度被用于表示输入电压。不同的输入电压得到PWM信号不同的最大宽度，并且不同的最大宽度得到不同的有效阈值信号。一些实施例提供了一种过电流保护，其能有效防止电源变换器过载、热溃散、过电流与/或过电压压力。
虽然已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员将理解，存在与所描述的实施例等同的其他实施例。因此，本发明不应被理解为仅限于具体示出的实施例。本发明仅由权利要求的范围限定。
权利要求
1.一种用于保护电源变换器的系统。该系统包括第一比较器，被配置接收阈值信号和第一信号，并产生比较信号，第一信号是第二信号与第三信号的加和，第三信号与电源变换器的输入电流相关联；脉宽调制发生器，被配置接收比较信号，并响应于比较信号产生调制信号；开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流；其中如果输入电压的幅度变大，则第一信号的幅度变大；第二信号是通过接收电源变换器的输入电压、将所接收的输入电压转换为第四信号、以及将第四信号转换为第二信号而产生的。
2.如权利要求1所述的系统，其中电源变换器包括具有第一端的电感性绕组；所述输入电流流经所述电感性绕组；所述输入电压是所述第一端处的电压电平。
3.如权利要求1所述的系统，其中电源变换器的输入电流被限制在预定值，所述预定值在输入电压下是恒定的。
4.如权利要求1所述的系统，其中电源变换器的输入功率被限制在预定值；所述输入功率与输入电流和输入电压相关联；所述预定值在所述输入电压下是恒定的。
5.如权利要求1所述的系统，其中如果所述比较信号指示第一信号的幅度大于等于阈值信号的幅度，则所述调制信号关断所述开关。
6.如权利要求1所述的系统，其中脉宽调制发生器包括脉宽调制比较器、逻辑控制器和栅极驱动器。
7.如权利要求6所述的系统，其中逻辑控制器被配置接收所述比较信号并产生控制信号；栅极驱动器被配置接收所述控制信号并产生所述调制信号。
8.如权利要求1所述的系统，还包括第一电阻器，第一电阻器被配置将电源变换器的输入电流转换为第一电压，第一电压是第三信号。
9.如权利要求8所述的系统，还包括电流供应器，被配置产生第一电流，第一电流与电源变换器的输入电压相关联；第二电阻器，被配置将第一电流转换为第二电压；其中第一电流是第四信号；第二电压是第二信号。
10.如权利要求9所述的系统，其中第二电阻器耦合到第一电阻器和第一比较器。
11.如权利要求10所述的系统，其中第二电阻器没有位于用于脉宽调制控制的芯片上。
12.如权利要求9所述的系统，还包括第三电阻器，被配置将所述输入电压转换为第二电流；取样系统，被配置接收第二电流并响应于第二电流产生第三电流。
13.如权利要求12所述的系统，其中电流供应器被配置响应于第三电流产生第一电流。
14.如权利要求8所述的系统，还包括跨导器，被配置产生第一电流，第一电流与电源变换器的输入电压相关联；第二电阻器，被配置将第一电流转换为第二电压；其中第一电流是第四信号；第二电压是第二信号。
15.如权利要求14所述的系统，其中第二电阻器耦合到第二电阻器和第一比较器。
16.如权利要求15所述的系统，其中第二电阻器没有位于用于脉宽调制控制的芯片上。
17.如权利要求14所述的系统，还包括分压器，被配置接收所述输入电压并产生第三电压；取样系统，被配置接收第三电压并响应于第三电压产生第四电压。
18.如权利要求17所述的系统，其中跨导器被配置响应于第四电压产生第一电流。
19.如权利要求17所述的系统，还包括耦合到第三电压的供电欠压保护系统。
20.一种保护电源变换器的系统，该系统包括第一比较器，被配置接收第一信号与第二信号，并产生比较信号，第一信号与电源变换器的输入电流相关联；阈值发生器，被配置至少接收第三信号，并至少响应于第三信号产生第二信号，第三信号与电源变换器的输入电压相关联；脉宽调制发生器，被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流；其中如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小；第三信号是通过接收电源变换器的输入电压以及将所接收的输入电压转换为第三信号而产生的。
21.如权利要求20所述的系统，其中电源变换器包括具有第一端的电感性绕组；所述输入电流流经所述电感性绕组；所述输入电压是所述第一端处的电压电平。
22.如权利要求20所述的系统，其中电源变换器的输入电流被限制在预定值，所述预定值在输入电压下是恒定的。
23.如权利要求20所述的系统，其中电源变换器的输入功率被限制在预定值；所述输入功率与输入电流和输入电压相关联；所述预定值在所述输入电压下是恒定的。
24.如权利要求20所述的系统，其中如果比较信号指示第一信号的幅度大于等于第二信号的幅度，则调制信号关断所述开关。
25.如权利要求20所述的系统，其中脉宽调制发生器包括脉宽调制比较器、逻辑控制器和栅极驱动器。
26.如权利要求25所述的系统，其中逻辑控制器被配置接收所述比较信号并产生控制信号；栅极驱动器被配置接收所述控制信号并产生所述调制信号。
27.如权利要求20所述的系统，还包括第一电阻器，第一电阻器被配置将电源变换器的输入电流转换为第一电压，第一电压是第一信号。
28.如权利要求27所述的系统，还包括电流供应器，被配置产生第一电流，第一电流与电源变换器的输入电压相关联；第二电阻器，被配置将第一电流转换为第二电压；其中第二电压是第三信号。
29.如权利要求28所述的系统，其中第二电阻器耦合到电流供应器和阈值发生器。
30.如权利要求29所述的系统，其中第二电阻器没有位于用于脉宽调制控制的芯片上。
31.如权利要求30所述的系统，还包括第三电阻器，被配置将所述输入电压转换为第二电流；取样系统，被配置接收第二电流并响应于第二电流产生第三电压。
32.如权利要求31所述的系统，其中电流供应器被配置响应于第三电压产生第一电流。
33.如权利要求27所述的系统，还包括跨导器，被配置产生第一电流，第一电流与电源变换器的输入电压相关联；第二电阻器，被配置将第一电流转换为第二电压；其中第二电压是第三信号。
34.如权利要求33所述的系统，其中第二电阻器耦合到跨导器和阈值发生器。
35.如权利要求34所述的系统，其中第二电阻器没有位于用于脉宽调制控制的芯片上。
36.如权利要求33所述的系统，还包括分压器，被配置接收所述输入电压并产生第三电压；取样系统，被配置接收第三电压并响应于第三电压产生第四电压。
37.如权利要求36所述的系统，其中跨导器被配置响应于第四电压产生第一电流。
38.如权利要求36所述的系统，还包括耦合到第三电压的供电欠压保护系统。
39.一种用于保护电源变换器的系统，该系统包括第一比较器，被配置接收阈值信号与第一信号，并产生比较信号，第一信号等于第二信号减去第三信号，第二信号与电源变换器的输入电流相关联；脉宽调制发生器，被配置接收比较信号并响应于比较信号产生调制信号；开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流；耦合到脉宽调制发生器的振荡器，被配置至少产生第一控制信号；电流供应器，被配置接收第一控制信号并响应于第一控制信号产生第一电流，第一电流与第三信号相关联；其中如果输入电压的幅度变大，则第一电流的幅度变小。
40.如权利要求39所述的系统，其中电源变换器包括具有第一端的电感性绕组；所述输入电流流经所述电感性绕组；所述输入电压是所述第一端处的电压电平。
41.如权利要求39所述的系统，其中电源变换器的输入电流被限制在预定值，所述预定值在输入电压下是恒定的。
42.如权利要求39所述的系统，其中电源变换器的输入功率被限制在预定值；所述输入功率与输入电流和输入电压相关联；所述预定值在所述输入电压下是恒定的。
43.如权利要求39所述的系统，其中如果比较信号指示第一信号的幅度大于等于阈值信号的幅度，则调制信号关断所述开关。
44.如权利要求39所述的系统，其中脉宽调制发生器包括脉宽调制比较器、逻辑控制器和栅极驱动器。
45.如权利要求44所述的系统，其中逻辑控制器被配置接收比较信号并产生第二控制信号；栅极驱动器被配置接收第二控制信号并产生调制信号。
46.如权利要求39所述的系统，还包括第一电阻器，第一电阻器被配置将电源变换器的输入电流转换为第一电压，第一电压是第二信号。
47.如权利要求46所述的系统，还包括第二电阻器，被配置将第一电流转换为第二电压。
48.如权利要求47所述的系统，其中第二电阻器没有位于用于脉宽调制控制的芯片上。
49.如权利要求47所述的系统，还包括第三电阻器，被配置将第一电流转换为第三电压；其中第二电压和第三电压的加和是第三信号。
50.如权利要求49所述的系统，其中第二电阻器耦合到第一电阻器和第三电阻器；第三电阻器耦合到第二电阻器和第一比较器。
51.一种用于保护电源变换器的方法，该方法包括接收电源变换器的输入电压；将所接收的输入电压转换为第一信号；将第一信号转换为第二信号；至少基于与第二信号相关联的信息来产生第三信号；接收第三信号和阈值信号，第三信号是第二信号和第四信号的加和，第四信号与电源变换器的输入电流相关联；至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号；处理与比较信号相关联的信息；至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号；响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流；其中如果输入电压的幅度变大，则第三信号的幅度变大。
52.一种用于保护电源变换器的方法，该方法包括接收电源变换器的输入电压；将所接收的输入电压转换为第一信号；处理与第一信号相关联的信息；至少基于与第一信号相关联的信息来产生第二信号；接收第二信号和第三信号，第三信号与电源变换器的输入电流相关联；至少基于与第二信号和第三信号相关联的信息来产生比较信号；处理与比较信号相关联的信息；至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号；响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流；其中如果输入电压的幅度变大，则第二信号的幅度变小。
53.一种用于保护电源变换器的方法，该方法包括至少基于与电源变换器的输入电流相关联的信息来产生第一信号；产生第二信号，第二信号与锯齿电流成比例；处理与第一信号和第二信号相关联的信息；产生第三信号，第三信号等于第一信号减去第二信号；接收第三信号和阈值信号；至少基于与第三信号和阈值信号相关联的信息来产生比较信号；处理与比较信号相关联的信息；至少基于与比较信号相关联的信息来产生调制信号；响应于调制信号来控制电源变换器的输入电流；其中如果输入电压的幅度变大，则与输入电流的预定值相对应的锯齿电流的幅度变小。
全文摘要
本发明公开了一种用于保护电源变换器的系统与方法。该系统包括第一比较器，第一比较器被配置接收阈值信号和第一信号，并产生比较信号。第一信号是第二信号与第三信号的加和，第三信号与电源变换器的输入电流相关联。此外，该系统包括脉宽调制发生器，被配置接收比较信号，并响应于比较信号产生调制信号；以及开关，被配置接收调制信号并控制电源变换器的输入电流。如果输入电压的幅度变大，则第一信号的幅度变大。第二信号是通过接收电源变换器的输入电压、将所接收的输入电压转换为第四信号、以及将第四信号转换为第二信号而产生的。
文档编号H02H3/26GK1917322SQ20051002901
公开日2007年2月21日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者方烈义, 赵时峰, 黎波, 陈志樑 申请人:昂宝电子(上海)有限公司