用于保護電源變換系統(tǒng)免受熱失控的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于保護電源變換系統(tǒng)免受熱失控的系統(tǒng)和方法。一個示例系統(tǒng)控制器包括保護組件和驅(qū)動組件。保護組件被配置為接收反饋信號、參考信號和至少基于與反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成的退磁信號，處理與反饋信號、參考信號和退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與反饋信號、參考信號和退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成保護信號。該退磁信號與電源變換系統(tǒng)的多個退磁時段有關(guān)，多個退磁時段包括第一退磁時段和第二退磁時段。驅(qū)動組件被配置為接收保護信號并且向開關(guān)輸出驅(qū)動信號，該開關(guān)被配置為影響流經(jīng)電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流。
【專利說明】用于保護電源變換系統(tǒng)免受熱失控的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的某些實施例涉及集成電路。更具體地，本發(fā)明的一些實施例提供了用于保護一個或多個電路組件的系統(tǒng)和方法。僅僅作為示例，本發(fā)明的一些實施例已應(yīng)用于電源變換系統(tǒng)。但是將認識到，本發(fā)明具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]具有低的正向電壓的肖特基整流二極管常被用在電源變換系統(tǒng)中提高系統(tǒng)效率。一般地，傳統(tǒng)電源變換系統(tǒng)常使用變壓器來隔離初級側(cè)上的輸入電壓和次級側(cè)上的輸出電壓。為了調(diào)整輸出電壓，諸如TL431和光電耦合器之類的某些組件可被用來從次級側(cè)向初級側(cè)上的控制器芯片發(fā)送反饋信號。替代地，次級側(cè)上的輸出電壓可被反映(image)到初級側(cè)，因此通過直接調(diào)節(jié)初級側(cè)上的一些參數(shù)來控制輸出電壓。于是，諸如TL431和光電耦合器之類的某些組件可被省略以降低系統(tǒng)成本。
[0003]圖1是示出具有初級側(cè)感測和調(diào)整的傳統(tǒng)反激式電源變換系統(tǒng)的簡化示圖。該電源變換系統(tǒng)100包括初級繞組110、次級繞組112、輔助繞組114、電源開關(guān)120、電流感測電阻器130、輸出電纜的等效電阻器140、電阻器150和152、以及肖特基整流二極管160。例如，電源開關(guān)120是雙極結(jié)型晶體管。在另一示例中，電源開關(guān)120是MOS晶體管。
[0004]為了在預(yù)定范圍內(nèi)調(diào)整輸出電壓，需要提取與輸出電壓和輸出負載有關(guān)的信息。例如，當電源變換系統(tǒng)100在斷續(xù)傳導(dǎo)模式(DCM)中操作時，可通過輔助繞組114來提取這樣的信息。當電源開關(guān)120接通時，能量被存儲在次級繞組112中。然后，當電源開關(guān)120關(guān)斷時，所存儲能量在退磁過程期間被釋放到輸出端子。輔助繞組114的電壓映射次級側(cè)上的輸出電壓，如下所示。
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種用于保護電源變換系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器包括: 保護組件，被配置為接收反饋信號、參考信號和至少基于與所述反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成的退磁信號，處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成保護信號，所述退磁信號與所述電源變換系統(tǒng)的多個退磁時段有關(guān)，所述多個退磁時段包括第一退磁時段和第二退磁時段；以及 驅(qū)動組件，被配置為接收所述保護信號并且向開關(guān)輸出驅(qū)動信號，所述開關(guān)被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流； 其中，所述保護組件還被配置為: 在第一檢測時段期間處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息，所述第一檢測時段包括第一開始時間和第一結(jié)束時間，所述第一開始時間在所述第一退磁時段的第一退磁結(jié)束時或之后； 確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從小于所述參考信號變得大于所述參考信號的第一次數(shù)；以及 在所述第一結(jié)束時間處判斷所述第一次數(shù)是否超過預(yù)定閾值； 其中，所述保護組件和所述驅(qū)動組件還被配置為，響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾 值，輸出所述驅(qū)動信號以使得所述開關(guān)斷開并保持斷開，從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件和所述驅(qū)動組件還被配置為，響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)超過所述預(yù)定閾值，輸出所述驅(qū)動信號以根據(jù)一個或多個調(diào)制頻率來閉合和斷開所述開關(guān)從而操作所述電源變換系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件包括: 比較器，被配置為接收所述反饋信號和所述參考信號并且至少基于與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號；以及 處理組件，被配置為接收所述比較信號并且至少基于與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出第一經(jīng)處理信號，所述第一經(jīng)處理信號與所述反饋信號的大小從小于所述參考信號變得大于所述參考信號的所述第一次數(shù)有關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還被配置為，響應(yīng)于所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，將所述第一經(jīng)處理信號保持為第一邏輯電平。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還被配置為，響應(yīng)于所述第一次數(shù)超過所述預(yù)定閾值，將所述第一經(jīng)處理信號從所述第一邏輯電平變?yōu)榈诙壿嬰娖健?br> 6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件包括: 或門，被配置為接收所述比較信號和所述第一經(jīng)處理信號并且至少基于與所述比較信號和所述第一經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸入信號；以及 計數(shù)器組件，被配置為接收所述輸入信號并且至少基于與所述輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸出信號，所述輸出信號與所述第一經(jīng)處理信號有關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還包括: 第一非門，被配置為接收所述退磁信號并且至少基于與所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息向所述計數(shù)器組件輸出第二經(jīng)處理信號；以及第二非門，被配置為接收所述輸出信號并且至少基于與所述輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出所述第一經(jīng)處理信號。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述計數(shù)器組件包括一個或多個觸發(fā)器組件，被配置為接收所述輸入信號和所述第二經(jīng)處理信號并且至少基于與所述輸入信號和所述第二經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息生成所述輸出信號。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述或門還被配置為接收所述第一經(jīng)處理信號。
10.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)控制器，還包括: 定時器組件，被配置為生成與一個或多個脈沖相關(guān)聯(lián)的時序信號； 第一觸發(fā)器組件，被配置為接收所述時序信號和所述退磁信號并且至少基于與所述時序信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成觸發(fā)信號；以及 信號生成器，被配置為接收所述觸發(fā)信號并且至少基于與所述觸發(fā)信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸出信號。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述定時器組件還被配置為接收所述觸發(fā)信號。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件還配置為，響應(yīng)于所述時序信號在所述第一退磁結(jié)束時保持為邏輯高電平，確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從小于所述參考信號變得大于所述參考信號的所述第一次數(shù)。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器`，其中，所述處理組件還包括: 觸發(fā)器組件，被配置為: 接收所述第一經(jīng)處理信號和所述輸出信號；以及 響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間時所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，至少基于與所述第一經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出第一邏輯電平的所述保護信號，以使所述開關(guān)斷開并保持斷開從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述第一結(jié)束時間在包括所述第一退磁時段的關(guān)斷時間段結(jié)束時或之前。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述開關(guān)在所述關(guān)斷時間段期間保持斷開。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件還被配置為，在第二檢測時段期間，處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息并且確定所述反饋信號的大小從小于所述參考信號變得大于所述參考信號的第二次數(shù)，所述第二檢測時段與所述第一檢測時段相隔離與所述驅(qū)動信號相關(guān)聯(lián)的一個或多個開關(guān)周期。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述第二檢測時段包括第二開始時間和第二結(jié)束時間，所述第二開始時間在所述第二退磁時段的第二退磁結(jié)束時或之后。
18.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)控制器，還包括: 與門，被配置為接收所述輸出信號并且至少基于與所述輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二經(jīng)處理信號；以及 第二觸發(fā)器組件，被配置為接收所述第二經(jīng)處理信號并且至少基于與所述第二經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息向所述驅(qū)動組件輸出第三信號。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)控制器，還包括退磁檢測器，被配置為接收所述反饋信號并且至少基于與所述反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成所述退磁信號。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述第二退磁時段與所述第一退磁時段相隔離與所述驅(qū)動信號相關(guān)聯(lián)的一個或多個開關(guān)周期。
21.一種用于保護電源變換系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器包括: 保護組件，被配置為接收反饋信號、參考信號和至少基于與所述反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成的退磁信號，處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息，并且至少基于與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成保護信號，所述退磁信號與所述電源變換系統(tǒng)的多個退磁時段有關(guān)，所述多個退磁時段包括第一退磁時段和第二退磁時段；以及 驅(qū)動組件，被配置為接收所述保護信號并且向開關(guān)輸出驅(qū)動信號，所述開關(guān)被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流； 其中，所述保護組件還被配置為: 在第一檢測時段期間處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息，所述第一檢測時段包括第一開始時間和第一結(jié)束時間，所述第一開始時間在所述第一退磁時段的第一退磁結(jié)束時或之后； 確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從大于所述參考信號變得小于所述參考信號的第一次數(shù)；以及 在所述第一結(jié)束時間處判斷所述第一次數(shù)是否超過預(yù)定閾值； 其中，所述保護組件和所述驅(qū)動組件還被配置為，響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，輸出所述驅(qū)動信號以使得所述開關(guān)斷開并保持斷開，從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件和所述驅(qū)動組件還被配置為，響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)超過所述預(yù)定閾值，輸出所述驅(qū)動信號以根據(jù)一個或多個調(diào)制頻率來閉合和斷開所述開關(guān)從而操作所述電源變換系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件包括: 比較器，被配置為接收所述反饋信號和所述參考信號并且至少基于與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號；以及 處理組件，被配置為接收所述比較信號并且至少基于與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出第一經(jīng)處理信號，所述第一經(jīng)處理信號與所述反饋信號的大小從大于所述參考信號變得小于所述參考信號的所述第一次數(shù)有關(guān)。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件包括: 或門，被配置為接收所述比較信號和所述第一經(jīng)處理信號并且至少基于與所述比較信號和所述第一經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸入信號；以及 計數(shù)器組件，被配置為接收所述輸入信號并且至少基于與所述輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸出信號，所述輸出信號與所述第一經(jīng)處理信號有關(guān)。
25.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還被配置為，響應(yīng)于所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，將所述第一經(jīng)處理信號保持為第一邏輯電平。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還被配置為，響應(yīng)于所述第一次數(shù)超過所述預(yù)定閾值，將所述第一經(jīng)處理信號從所述第一邏輯電平變?yōu)榈诙壿嬰娖健?br> 27.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，還包括: 定時器組件，被配置為生成與一個或多個脈沖相關(guān)聯(lián)的時序信號； 第一觸發(fā)器組件，被配置為接收所述時序信號和所述退磁信號并且至少基于與所述時序信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成觸發(fā)信號；以及 信號生成器，被配置為接收所述觸發(fā)信號并且至少基于與所述觸發(fā)信號相關(guān)聯(lián)的信息生成輸出信號。
28.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件還配置為，響應(yīng)于所述時序信號在所述第一退磁結(jié)束時保持為邏輯高電平，確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從大于所述參考信號變得小于所述參考信號的所述第一次數(shù)。
29.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述處理組件還包括: 觸發(fā)器組件，被配置為: 接收所述第一經(jīng)處理信號和所述輸出信號；以及 響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間時所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，至少基于與所述第一經(jīng)處理信號相關(guān)聯(lián)的信息輸出第一邏輯電平的所述保護信號，以使所述開關(guān)斷開并保持斷開從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述保護組件還被配置為，在第二檢測時段期間，處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息并且確定所述反饋信號的大小從大于所述參考信號變得小于所述參考信號的第二次數(shù)，所述第二檢測時段與所述第一檢測時段相隔離與所述驅(qū)動信號相關(guān)聯(lián)的一個或多個開關(guān)周期。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述第二檢測時段包括第二開始時間和第二結(jié)束時間，所述第二開始時間在所述第二退磁時段的第二退磁結(jié)束時或之后。
32.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)控制器，其中，所述第二退磁時段與所述第一退磁時段相隔離與所述驅(qū)動信號相關(guān)聯(lián)的一個或多個開關(guān)周期。
33.一種用于保護電源變換系統(tǒng)的方法，該方法包括: 接收反饋信號、參考信號和至少基于與所述反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成的退磁信號； 處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成保護信號，所述退磁信號與所述電源變換系統(tǒng)的多個退磁時段有關(guān)，所述多個退磁時段包括第一退磁時段和第二退磁時段； 接收所述保護信號； 處理與所述保護信號相關(guān)聯(lián)的信息；以及 向被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流的開關(guān)輸出驅(qū)動信號； 其中，處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息包括: 在第一檢測時段期間處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息，所述第一檢測時段包括第一開始時間和第一結(jié)束時間，所述第一開始時間在所述第一退磁時段的第一退磁結(jié)束時或之后； 確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從小于所述參考信號變得大于所述參考信號的第一次數(shù)；以及 在所述第一結(jié)束時間處判斷所述第一次數(shù)是否超過預(yù)定閾值； 其中，向被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流的開關(guān)輸出驅(qū)動信號包括: 響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，輸出所述驅(qū)動信號以使得所述開關(guān)斷開并保持斷開，從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
34.一種用于保護電源變換系統(tǒng)的方法，該方法包括: 接收反饋信號、參考信號和至少基于與所述反饋信號相關(guān)聯(lián)的信息生成的退磁信號； 處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息； 至少基于與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息生成保護信號，所述退磁信號與所述電源變換系統(tǒng)的多個退磁時段有關(guān)，所述多個退磁時段包括第一退磁時段和第二退磁時段； 接收所述保護信號； 處理與所述保護信號相關(guān)聯(lián)的信息；以及 向被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流的開關(guān)輸出驅(qū)動信號； 其中，處理與所述反饋信號、所述參考信號和所述退磁信號相關(guān)聯(lián)的信息包括: 在第一檢測時段期間處理與所述反饋信號和所述參考信號相關(guān)聯(lián)的信息，所述第一檢測時段包括第一開始時間和第一結(jié)束時間，所述第一開始時間在所述第一退磁時段的第一退磁結(jié)束時或之后； 確定在所述第一檢測時段期間所述反饋信號的大小從大于所述參考信號變得小于所述參考信號的第一次數(shù)；以及 在所述第一結(jié)束時間處判斷所述第一次數(shù)是否超過預(yù)定閾值； 其中，向被配置為影響流經(jīng)所述電源變換系統(tǒng)的初級繞組的電流的開關(guān)輸出驅(qū)動信號包括: 響應(yīng)于在所述第一結(jié)束時間處所述第一次數(shù)未超過所述預(yù)定閾值，輸出所述驅(qū)動信號以使得所述開關(guān)斷開并保持斷開， 從而保護所述電源變換系統(tǒng)。
【文檔編號】H02H7/12GK103618292SQ201310656906
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張允超, 張秀紅, 方烈義 申請人:昂寶電子（上海）有限公司