用于电力变换器的短路保护系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及电子电路系统，并且更具体地，涉及用于电力变换器的短路保护系统。
【背景技术】
[0002]电力变换器系统如开关电源，能够应用在各种应用中以在电子设备(如便携式电子设备)中提供电力。开关电源能够以各种不同类型实施以基于输入电压提供输出电压。降压变换器能够使用开关生成小于输入电压的稳定输出电压，并且升压变换器能够生成大于输入电压的稳定输出电压。能够实施降升压型变换器以提供降压和升压功能两者以灵活地提供在幅值上大于或小于输入电压的输出电压。由于开关电源使用电感器，开关电源中的短路情况是不利的，因为通过电感器的电流幅值能够增加到非常高的幅值，这能够损害开关电源。
【发明内容】
[0003]一个实例包括一种电力变换器系统。该系统包括开关电路，其被配置为响应于驱动器信号激活至少一个电源开关，以基于输入端处的输入电压并基于与电感器有关的电感器电流，在输出端处提供输出电压。至少一个电源开关包括互连电感器和输出端的寄生二极管。系统还包括短路保护系统，其被配置为检测短路情况并响应于短路情况的检测停用至少一个电源开关，以便响应于至少一个电源开关的停用将来自电感器的电感器电流通过寄生二极管提供到输出端。
[0004]另一个示例包括一种电力变换器系统。该系统包括开关电路。开关电路包括互连具有输入电压的输入端和电感器的第一电源开关，并且所述第一电源开关被配置为以可变占空比激活以提供通过电感器的电感器电流。开关电路还包括互连电感器和输出端的第二电源开关，并且所述第二电源开关被配置为基于电感器电流在输出端提供输出电压。系统还包括短路保护系统，其被配置为检测与输出端有关的短路情况并响应于短路情况的检测将第二电源开关保持在停用状态，以使第一电源开关以可变占空比激活从而在短路情况期间维持通过电感器的电感器电流。
[0005]另一个实施例包括一种电力变换器系统。该系统包括开关电路，开关电路被配置为响应于驱动器信号激活至少一个电源开关以基于输入端处的输入电压并基于与电感器有关的电感器电流，在输出端处提供输出电压。至少一个电源开关包括互连电感器和输出端的寄生二极管。系统还包括第一短路保护系统，其被配置为检测与输出端有关的短路情况并响应于与输出端有关的短路情况的检测停用至少一个电源开关，从而在与输出端有关的短路情况的至少一部分期间，将来自电感器的电感器电流通过寄生二极管提供到输出端。系统还包括第二短路保护系统，其被配置为检测与输入端有关的短路情况并响应于与输入端有关的短路情况的检测停用至少一个电源开关，以阻止电感器电流从输出端流到输入端。
【附图说明】
[0006]图1不出一种电力变换器系统的不例。
[0007]图2示出一种电力变换器电路的示例。
[0008]图3示出一种电力变换器电路的另一个示例。
【具体实施方式】
[0009]本发明总体上涉及电子电路系统，并且更具体地，涉及用于电力变换器的短路保护系统。电力变换器系统，如降升压型电力变换器系统，能够包括互连电感器和具有输出电压的输出端的开关。至少一个附加开关能够以可变占空比被周期性激活(如响应于提供到门驱动器的驱动信号)，以生成通过电感器的电感器电流，从而在输出端提供输出电压。系统还能够包括短路保护电路，其能够被配置为检测短路情况，如与输出端有关的短路情况。例如，短路保护电路能够包括被输出电压控制且耦合到输入电压(如，经由电阻器)的开关。因此，该开关能够控制放大器(如施米特触发器)的输入端处的电压以响应于检测短路情况而从放大器提供短路检测信号。作为响应，相关门驱动器能够被配置为将互连电感器和输出端的电源开关保持在停用状态。开关能够包括寄生二极管，以便电感器电流能够以正向偏置方式流过寄生二极管，其中寄生二极管在电感器和输出端之间的电源开关两端提供电压差。因此，至少一个附加开关能够继续以可变占空比操作以提供电感器电流，例如，以维持开关电源以最小占空比操作或高于最小占空比操作。此外，在电力变换器系统初始加电时，输出电压的初始零幅值能够基本上类似于短路情况。因此，短路保护电路能够被配置为在软启动情况期间维持至少一个开关以最小占空比或高于最小占空比激活，从而开始充电相关输出电容器以增加输出电压的幅值，从而获得正常运行情况。
[0010]短路保护电路能够是第一短路保护电路，以便电力变换器系统能够包括第二短路保护电路。第二短路保护电路能够被配置为检测短路情况，如与输入端有关的短路情况。响应于检测与输入端有关的短路情况，第二短路保护电路能够被配置为使得电源开关保持在停用状态，从而基本上阻止电流从输出端流到输入端。例如，第二短路保护电路能够包括耦合到检测节点且由预定参考电压控制的参考开关和互连输入端和参考开关的至少一个开关。第二短路保护电路还能够包括由检测节点控制的锁式开关，以便锁式开关和互连输入端和参考开关的至少一个开关被布置为锁存器，该锁存器与响应于输入电压大于与参考电压有关的预定阈值而使检测节点处于逻辑高状态的设置有关。检测节点能够耦合到门驱动器，以便第二短路保护电路能够被配置为响应于检测输入电压减小到预定阈值以下的短路情况而将检测节点设置为逻辑低状态，从而将电源开关保持在停用状态。结果是，停用的电源开关能够基本上阻止电流从输出端流到输入端。
[0011]图1示出一种示例性电力变换器系统10。电力变换器系统10能够应用到各种供电应用中，例如用于到便携式电子设备。例如，电力变换器系统10能够被配置为降升压型变换器以基于输入电压Vin在输出端12处提供到负载(如图1示例所示，标记为电阻器RJ的输出电压V.。然而，本文所述原理能够类似地适用于其他类型的电力变换器系统，如降压变换器或升压变换器。
[0012]电力变换器系统10包括开关系统14，其包括至少一个电源开关16，其被配置为响应于一个或更多驱动器信号DRV以可变占空比周期性地切换，从而将来自输入电压Vin的电感器电流提供通过电感器18。例如，电源开关(一个或更多个)16能够包括能够以可变占空比周期性激活从而在电感器内建立电感器电流(如升压模式)的第一电源开关。因此，电源开关(一个或更多个)16还能够包括第二电源开关，其能够被周期性激活(如和第一电源开关交替地)以提供电感器电流到输出端12 (如降压模式)，因此提供负载L两端和输出电容C.两端的输出电压V.。电源开关(一个或更多个)16还能够包括至少一个附加电源开关，其互连电感器18到低电压轨，图1的示例标记为接地。
[0013]电力变换器系统10还包括短路保护系统20。短路保护系统20能够被配置为检测短路情况，如与输出端12有关的短路情况。如本文所述，术语“短路情况”是指电力变换器系统10的相应部分(如输出端12)通过非常低的电阻(如约为零欧姆)耦合到低电压轨或耦合到电力变换器系统10加电时的约为零伏的输出电压V.的初始幅值(如输出电容器C.的零电荷)。例如，短路保护系统20能够包括由输出电压V ■控制且耦合到输入电压Vin (如通过电阻器)的开关。因此，该开关能够控制放大器(如施米特触发器)的输入端处的电压，从而响应于短路情况从放大器提供短路检测信号。作为响应，控制电源开关(一个或更多个)16的相关门驱动器能够被配置为将开关(一个或更多个)16 (如互连电感器18和输出端12的第二电源开关)保持在停用状态。电源开关(一个或更多个)16能够包括寄生二极管，以便电感器电流^能够以正向偏置方式流过寄生二极管，其中寄生二极管提供电源开关(一个或更多个)16(如第二电源开关)两端的电压差。因此，开关(一个或更多个)16 (如互连具有输入电压Vin的输入端和电感器18的第一电源开关)能够继续以可变占空比运行以提供电感器电流l.，例如，从而维持开关(一个或更多个)16以最小占空比或高于最小占空比激活。此外，如本文更详细描述的，短路保护系统20能够被配置为在软启动情况期间维持开关(一个或更多个)16以最小占空比或高于最小占空比激活，从而开始给输出电容器Ctw充电。因此，在软启动情况期间，短路保护系统20能够实施为通过可变占空比(