專利名稱：為功率轉(zhuǎn)換器提供過電流和過功率保護的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路。更具體而言，本發(fā)明提供了用于過電流保護和過功率保護的控制系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明被應(yīng)用到功率轉(zhuǎn)換器。但是將會意識到，本發(fā)明具有廣泛得多的應(yīng)用范圍。
背景技術(shù)：
功率轉(zhuǎn)換器被廣泛用于諸如便攜式設(shè)備之類的消費電子設(shè)備。功率轉(zhuǎn)換器可以將電功率從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。作為示例，電功率被從交流(AC)轉(zhuǎn)換到直流(DC)、從DC轉(zhuǎn)換到AC、從AC轉(zhuǎn)換到AC或從DC轉(zhuǎn)換到DC。另外，功率轉(zhuǎn)換器可以將電功率從一種電壓電平轉(zhuǎn)換到另一電壓電平。
功率轉(zhuǎn)換器包括線性轉(zhuǎn)換器和開關(guān)模式(switch-mode)轉(zhuǎn)換器。開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器通常使用脈寬調(diào)制(PWM)或脈頻調(diào)制機制。這些機制通常利用包括各種保護組件的開關(guān)模式控制器來實現(xiàn)。這些組件可以包括過電壓保護、過溫度保護、過電流保護(OCP)和過功率保護(OPP)。這些保護通?？梢苑乐构β兽D(zhuǎn)換器和相連的電路遭受永久損壞。
例如，功率轉(zhuǎn)換器包括功率開關(guān)和與功率開關(guān)串聯(lián)的變壓器繞組。流過功率開關(guān)和變壓器繞組的電流可能受OCP系統(tǒng)所限制。如果OCP系統(tǒng)無效，電流則可能達到即將損壞功率開關(guān)的水平上，這是因為開關(guān)時的過量電流和電壓應(yīng)力或者操作期間的熱量失控所造成的。例如，當發(fā)生輸出短路或過載時，可以達到該電流水平。因此，在變壓器次級側(cè)(secondaryside)上的整流器組件由于很多離線反激(offline flyback)轉(zhuǎn)換器中的過量電壓和電流應(yīng)力而受到永久損壞。因此，有效的OCP系統(tǒng)對可靠的開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器而言是很重要的。
圖1是帶有過電流保護的簡化傳統(tǒng)開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器100包括OCP比較器110、PWM控制器組件120、柵極驅(qū)動器130、功率開關(guān)140、電阻器150、152、154和156以及初級繞組160。例如，OCP比較器110、PWM控制器組件120和柵極驅(qū)動器130是用于PWM控制的芯片180的一部分。當初級繞組的電流大于限制水平時，PWM控制器組件120斷開功率開關(guān)140并關(guān)閉開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器100。
對于開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器，通常將逐周期(cycle-by-cycle)或逐脈沖(pulse-by-pulse)控制機制用于OCP。例如，逐周期控制方案限制最大電流并因此限制開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器遞送的最大功率。這種對最大功率的限制可以防止功率轉(zhuǎn)換器發(fā)生熱量失控。某些傳統(tǒng)的OCP系統(tǒng)使用基于線路輸入電壓的可調(diào)節(jié)的OCP閾值，但對最大電流以至最大功率的實際限制在寬廣的線路輸入電壓范圍內(nèi)不總是恒定的。其他傳統(tǒng)的OCP系統(tǒng)使用芯片180外部插在圖1所示Vin和電阻器150之間的附加電阻器152和154。但是電阻器152消耗極大功率，這通常無法滿足對低待機功率的嚴格要求。例如，大小為2MΩ的電阻器152在輸入AC電壓為264伏的情況下會消耗70mW。
因此，非常希望改進用于過電流保護和過功率保護的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及集成電路。更具體而言，本發(fā)明提供了用于過電流保護和過功率保護的控制系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明被應(yīng)用到功率轉(zhuǎn)換器。但是將會意識到，本發(fā)明具有廣泛得多的應(yīng)用范圍。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供了一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號以及生成比較信號。該第一信號是第二信號和第三信號之和，并且第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第一信號的幅度則變得較大。第二信號是通過接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第四信號以及將第四信號轉(zhuǎn)換成第二信號來生成的。
根據(jù)另一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收第一信號和第二信號以及生成比較信號。該第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括閾值生成器，該閾值生成器被配置用于接收至少第三信號并響應(yīng)于至少第三信號來生成第二信號。第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第二信號的幅度則變得較大，并且第三信號是通過接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓并將接收的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三信號來生成的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號以及生成比較信號。所述第一信號等于第二信號減去第三信號，并且第二信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。此外，該系統(tǒng)包括振蕩器、跨導(dǎo)器和電流供應(yīng)器，所述振蕩器耦合到脈寬調(diào)制生成器，并被配置用于生成至少第一控制信號，所述跨導(dǎo)器被配置用于接收第一控制信號并生成第二控制信號，所述電流供應(yīng)器被配置用于接收第二控制信號并響應(yīng)于第二控制信號生成第一電流，該第一電流與第三信號相關(guān)聯(lián)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第一信號的幅度則變得較小。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第一信號，將第一信號轉(zhuǎn)換成第二信號，以及基于至少與第二信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第三信號。另外，該方法包括接收第三信號和閾值信號。第三信號是第二信號與第四信號之和，并且第四信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該方法包括基于至少與第三信號和閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，并處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息。而且，該方法包括基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓的幅度變得較大，第三信號的幅度則變得較小。
根據(jù)又一實施例，一種保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第一信號，處理與第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二信號，以及接收第二信號和第三信號。第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括基于至少與第二信號和第三信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓的幅度變得較大，第二信號的幅度則變得較小。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括基于至少與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)的信息生成第一信號，生成與斜升電流成正比的第二信號，以及處理與第一信號和第二信號相關(guān)聯(lián)的信息。另外，該方法包括生成等于第一信號減去第二信號的第三信號，接收第三信號和閾值信號，基于至少與第三信號和閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓變得較大，與輸入電流的預(yù)定值相對應(yīng)的斜升電流的幅度則變得較小。
利用本發(fā)明可以實現(xiàn)很多傳統(tǒng)技術(shù)所不具備的優(yōu)點。例如，某些實施例可以通過容易地調(diào)節(jié)外部電阻器來對“輸出延遲”提供極好的補償。例如，對外部電阻器的調(diào)節(jié)考慮到用于PWM控制的芯片外部的轉(zhuǎn)換器組件。某些實施例允許最大電流和最大功率在輸入電壓的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。某些實施例通過與啟動系統(tǒng)和/或欠壓保護系統(tǒng)共享用于感測系統(tǒng)的電阻器而使得待機功率的消耗較低。例如，電阻器由感測系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)共享。某些實施例無需感測輸入電壓就能夠?qū)Α拜敵鲅舆t”提供極好的補償。例如，用于PWM控制的芯片的管腳數(shù)是有限的。在另一示例中，PWM信號的最大寬度被用于表示輸入電壓。不同輸入電壓導(dǎo)致PWM信號的不同最大寬度，并且不同最大寬度導(dǎo)致不同有效閾值信號。某些實施例提供了可以有效地防止功率轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)過量功率、熱量失控、過量電流和/或電壓應(yīng)力的過電流保護。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括被配置用于生成閾值信號的閾值生成器和被配置用于接收閾值信號和第一信號并生成比較信號的第一比較器。第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)。閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括被配置用于生成第一閾值信號的閾值生成器和被配置用于接收第一閾值信號和第一輸入信號并生成第一比較信號的第一比較器。第一輸入信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)，并且第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收第二閾值信號和第一輸入信號并生成第二比較信號的第二比較器。該第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收第一比較信號和第二比較信號并生成輸出信號的邏輯組件。而且，該系統(tǒng)包括被配置用于接收輸出信號并響應(yīng)于輸出信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括電流生成器和比較器，所述電流生成器被配置用于生成流到電流生成器中的第一電流，所述比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號并生成比較信號。第一信號是第二信號和第三信號之和，第二信號與第一電流相關(guān)聯(lián)，第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)。電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成閾值信號以及接收閾值信號和第一信號。第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括處理與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)。閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成第一閾值信號。該第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括接收第一閾值信號和第一輸入信號。該第一輸入信號與功率換換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該方法包括處理與第一閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第一閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，以及接收第二閾值信號和第一輸入信號。該第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)。而且，該方法包括處理與第二閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第二閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號，接收第一比較信號和第二比較信號，以及基于至少與第一比較信號和第二比較信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成輸出信號。另外，該方法包括處理與輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成流到電流生成器中的第一電流以及接收閾值信號和第一信號。第一信號是第二信號和第三信號之和，第二信號與第一電流相關(guān)聯(lián)，第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括處理與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)。該電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且該電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。
通過參考以下詳細描述和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明的各種附加目的、特征和優(yōu)點。
圖1是帶有過電流保護的簡化傳統(tǒng)開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器； 圖2是示出額外電流斜升幅度和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖； 圖3是示出電流閾值和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖； 圖4是示出閾值偏移和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖8是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖9是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實施例PWM信號最大寬度和輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖； 圖11是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)； 圖12示出CCM模式和DCM模式中初級繞組的簡化電流分布特性(profile)； 圖13示出作為輸入線路電壓的函數(shù)的在每個周期遞送到負載的最大能量的簡化圖； 圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電流限度和PWM脈沖寬度之間的關(guān)系的簡化圖； 圖15(A)和(B)是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的過電流閾值電壓與脈沖寬度和輸入線路電壓之間的關(guān)系的簡化圖； 圖16示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例作為輸入線路電壓的函數(shù)的在每個周期遞送到負載的最大能量的簡化圖； 圖17是用于根據(jù)本發(fā)明又一實施例的過電流和過功率保護的簡化控制系統(tǒng)； 圖18是示出根據(jù)本發(fā)明實施例用于過電流和過功率保護的控制系統(tǒng)中的閾值生成器和比較器的簡化圖； 圖19是用于根據(jù)本發(fā)明又一實施例的過電流和過功率保護的簡化控制系統(tǒng)。
具體實施例方式 本發(fā)明涉及集成電路。更具體而言，本發(fā)明提供了用于過電流保護和過功率保護的控制系統(tǒng)和方法。僅作為示例，本發(fā)明被應(yīng)用到功率轉(zhuǎn)換器。但是將會意識到，本發(fā)明具有廣泛得多的應(yīng)用范圍。
如圖1所示，電流限度表示如下 (等式1) 其中ILimit表示電流限度。例如，電流限度是用于觸發(fā)過電流保護的電流閾值。另外，Vin是節(jié)點190處的輸入線路電壓，并且Vth_oc是OCP比較器110的輸入端子112處的電壓電平。Rs是電阻器150的電阻，Lp是初級繞組160的電感。此外，ton表示每個周期中功率開關(guān)140的接通(on)時間。因此，存儲在初級繞組160中的最大能量ε為 (等式2) 其中T表示時鐘周期，P表示最大功率。因此最大功率P可被表示為 (等式3) 因此，功率可以通過控制電流限度ILimit來限制。但是等式3沒有考慮到“輸出延遲”，該輸出延遲包括通過電流感測路徑到功率開關(guān)140的傳播延遲。例如，傳播延遲包括通過OCP比較器110、PWM控制器組件120、柵極驅(qū)動器130的傳播延遲以及斷開功率開關(guān)140的響應(yīng)延遲。在“輸出延遲”期間，功率開關(guān)140保持接通，并且通過開關(guān)140的輸入電流無論是否已經(jīng)到達OCP比較器110的閾值水平都保持斜升。在“輸出延遲”期間的額外電流斜升幅度ΔI與線路輸入電壓Vin成比例，如下 (等式4) 其中Tdelay表示(輸出延遲)。圖2是示出額外電流斜升幅度和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖。如圖2所示，對應(yīng)于較高Vin的實際最大電流IPEAK1大于對應(yīng)于較低Vin的實際最大電流IPEAK2。因此，實際最大功率在寬廣的線路輸入電壓的范圍內(nèi)不是恒定的。因此，實際最大功率被表示為 (等式5) 例如，Tdelay取決于內(nèi)部延遲、柵極電荷和與柵極驅(qū)動器130相關(guān)的電路。在另一示例中，對于預(yù)定的開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器100，Tdelay是恒定的，因此實際最大功率取決于線路輸入電壓。為了補償實際最大功率的變化，用于過電流保護的閾值應(yīng)該根據(jù)輸入線路電壓來調(diào)節(jié)。
圖3是示出電流閾值和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖。線路輸入電壓Vin2低于線路輸入電壓Vin1，并且針對Vin2的電流閾值Ith_oc_vin2大于針對Vin1的Ith_oc_vin1，如圖3所示。電流閾值隨線路輸入電壓Vin的增大而減小。所產(chǎn)生的針對較高Vin的最大電流IPEAK1與所產(chǎn)生的針對較低Vin的最大電流IPEAK2相同。
例如，電流閾值與線路輸入電壓之間具有以下關(guān)系 (等式6) 其中Ith_oc是電流閾值，Vin是線路輸入電壓，Lp是初級繞組的電感，Tdelay是“輸出延遲”。另外，Ith_oc(Vin1)是為輸出線路電壓Vin1預(yù)定的電流閾值。例如，Vin1是最小線路輸入電壓。在另一示例中，流過功率開關(guān)和初級繞組的電流被感測。如果感測到的電流達到Ith_oc，PWM控制器組件則發(fā)送信號以斷開功率開關(guān)。在“輸出延遲”之后，功率開關(guān)被斷開。
在等式6中，第二項
表示用于補償“輸出延遲”的影響的閾值偏移。圖4是示出閾值偏移和線路輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖。如圖4所示，項
是取決于“輸出延遲”和初級繞組的電感的溢出(slop)。如圖4所示，電流閾值隨線路輸入電壓的增大而減小。
對于某些應(yīng)用，難以估計用于PWM控制的片上閾值偏移以便補償“輸出延遲”。例如，Tdelay取決于芯片內(nèi)部和外部的轉(zhuǎn)換器組件。外部組件可能包括功率MOSFET。不同類型的功率MOSFET可能具有不同的柵極電荷，進而導(dǎo)致不同的“輸出延遲”。而且，外部組件可能包括初級繞組。不同類型的初級繞組可能具有不同的電感值。在另一示例中，針對較長Tdelay芯片上的柵極驅(qū)動器被故意設(shè)置得很慢。
本發(fā)明的某些實施例提供了允許最大電流在寬廣的輸入電壓范圍內(nèi)恒定的系統(tǒng)和方法。例如，這些系統(tǒng)和方法被實現(xiàn)在開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中。在另一示例中，輸入電壓是用于功率轉(zhuǎn)換器的輸入線路電壓。
在某些實施例中，輸入電壓被感測并被用于控制電流源。電流源輸出通過可調(diào)電阻器的被用于生成偏移信號的電流。例如，可調(diào)電阻器在用于PWM控制的芯片外部。偏移信號被疊加在電流感測信號上，并且該疊加為等式6所示的預(yù)定電流閾值提供了閾值偏移。
本發(fā)明的這些實施例包括圖5到9的示例。圖5-9是根據(jù)本發(fā)明某些實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。這些圖僅僅是示例，它們不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。
如圖5-7所示，輸入電壓Vin被感測并被用于控制電流源。電流源生成如下電流I_vin (等式7) 其中α是常數(shù)。電流I_vin被用來通過可調(diào)電阻器R生成偏移信號。對于圖5和6，偏移信號被疊加到電流感測信號。因此，到比較器的輸入信號是被感測信號Isense×Rs與偏移信號I_vin×R之和。如果輸入信號達到閾值信號Vth_oc，柵極驅(qū)動器則被命令斷開功率開關(guān)。因此，當過電流保護被觸發(fā)時， Isense×Rs+I_vin×R＝Vth_oc (等式8A) 有效閾值信號Ith_oc是 (等式9) 因此，(等式10) 從等式6和10，可以得到以下關(guān)系 (等式11) 和(等式12) 據(jù)此，(等式13) 因此，“輸出延遲”的影響可以通過針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的給定Lp、Rsv和Rs調(diào)節(jié)電阻器R來補償。
對于圖7，從閾值信號中減去偏移信號，以生成有效閾值信號Vth_oc_eff。該有效閾值信號被提供給比較器。比較器的另一輸入接收被感測信號Isense×Rs。如果被感測信號達到有效閾值信號Vth_oc_eff，則命令柵極驅(qū)動器斷開功率開關(guān)。據(jù)此，當過電流保護被觸發(fā)時， Isense×Rs＝Vth_oc_eff＝Vth_oc-I_vin×R(等式8B) 因此，等式9-13仍舊有效?！拜敵鲅舆t”的影響可以通過針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的給定Lp、Rsv和Rs調(diào)節(jié)電阻器R來補償。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)500包括電阻器510、512和514、電流供應(yīng)器520和522、啟動系統(tǒng)552、比較器530、脈寬調(diào)制(PWM)生成器540、感測系統(tǒng)550、閾值生成器560和開關(guān)570。雖然以上是利用一組用于系統(tǒng)500的所選組件示出的，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。例如，系統(tǒng)500包括振蕩器580，該振蕩器580向PWM生成器540發(fā)送時鐘信號和斜升信號。在另一示例中，系統(tǒng)500包括電感值為Lp的初級繞組582。取決于實施例，組件的布置可以與替換組件互換。例如，系統(tǒng)500被用來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)可以從本說明書以下部分中找到。
例如，節(jié)點590處的輸入電壓Vin被感測系統(tǒng)550通過電阻為Rsv的電阻器512感測。在一個實施例中，電阻器512具有范圍從幾百千歐到幾兆歐姆的電阻值。在另一實施例中，感測系統(tǒng)550向電流供應(yīng)器520發(fā)送信號。例如，電流供應(yīng)器520是電流源。電流供應(yīng)器520生成流過電阻為R的電阻器510的電流I_vin并生成偏移信號。偏移信號被疊加到電流感測信號。偏移信號和電流感測信號的和被提供到比較器530的輸入532。例如，該和在電壓域中。在比較器530處，將該和與閾值生成器560生成的預(yù)定閾值信號相比較。例如，閾值生成器560接收電流I_vin1和參考信號Vref。基于比較結(jié)果，比較器530向PWM生成器540發(fā)送信號。例如，PWM生成器540包括PWM比較器542、邏輯控制器544和柵極驅(qū)動器546。邏輯控制器接收從比較器530發(fā)送的信號。在另一示例中，PWM比較器542接收由振蕩器580生成的斜升信號和時鐘信號。PWM生成器540從比較器530接收信號并通過柵極驅(qū)動器546控制開關(guān)570。另外，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，感測系統(tǒng)550向電流供應(yīng)器522發(fā)送信號。例如，電流供應(yīng)器522是電流源。電流供應(yīng)器522生成電流I_vin1，電流I_vin1被閾值生成器560接收?！拜敵鲅舆t”的影響可以通過調(diào)節(jié)電阻器R來補償。例如，系統(tǒng)500允許最大電流在輸入電壓Vin的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。在另一示例中，電阻器510是根據(jù)等式13針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp、Rsv和Rs來調(diào)節(jié)的。在又一示例中，啟動系統(tǒng)552被連接到感測系統(tǒng)550，并被用于控制用于PWM的芯片的加電。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)600是系統(tǒng)500的一個示例。如圖6所示，節(jié)點590處的輸入電壓Vin被電阻器512 Rsv轉(zhuǎn)換成電流。該電流通過節(jié)點620處的電壓VDD被晶體管610 MP1感測到。例如，節(jié)點620被連接到電容器630 C1，該電容器630 C1被輸入電壓Vin充電，并被用于啟動用于PWM控制的芯片。在另一示例中，由晶體管620感測到的電流I為 (等式14) 其中VDD與Vin相比可以忽略。因此，感測到的電流I是輸入電壓Vin的函數(shù)。如圖6所示，感測到的電流通過另一晶體管612 MP2被鏡像，以生成另一電流I1。例如，電流鏡包括晶體管610和612。電流I1進一步通過晶體管614 MN1和晶體管616 MN2被鏡像，以生成電流I2。電流I2通過晶體管618 MP3和晶體管619 MP4被鏡像，以生成電流I_vin。例如，級聯(lián)晶體管被用于提升電流鏡的輸出阻抗。在另一示例中，電流I_vin與晶體管620感測到的電流I成比例。電流I_vin被用于通過電阻器510R生成偏移信號。偏移信號被疊加到電流感測信號。在節(jié)點622處生成的信號Vcs為 Vcs＝Isense×Rs+I_vin×R(等式15) 如圖6所示，信號Vcs被提供到比較器530的輸入532。在比較器530處，將信號Vcs與閾值生成器560生成的預(yù)定閾值信號相比較。作為響應(yīng)，比較器530向控制開關(guān)570的PWM生成器540發(fā)送信號。另外，晶體管640和642生成電流I_vin1，該電流I_vin1被閾值生成器560接收。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)700包括電阻器710、712和714、電流供應(yīng)器720、啟動系統(tǒng)752、比較器730、脈寬調(diào)制(PWM)生成器740、感測系統(tǒng)750、閾值生成器760和開關(guān)770。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)700，但示可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。例如，系統(tǒng)700包括振蕩器780，該振蕩器780向PWM生成器740發(fā)送時鐘信號和斜升信號。在另一示例中，系統(tǒng)700包括電感值為Lp的初級繞組782。在又一實施例中，系統(tǒng)700包括用于提供電壓參考信號的信號生成器762。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)700被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
例如，節(jié)點790處的輸入電壓Vin被感測系統(tǒng)750通過電阻器712 Rsv感測到。在一個實施例中，電阻器712具有范圍從幾百千歐到幾兆歐姆的電阻值。在另一實施例中，感測系統(tǒng)750接收來自啟動系統(tǒng)752的信號，并將信號發(fā)送到電流供應(yīng)器720。例如，啟動系統(tǒng)752被通過電阻器712連接到輸入電壓Vin，并被用于控制用于PWM控制的芯片的加電。在另一示例中，電流供應(yīng)器是電流源。電流供應(yīng)器生成電流I_vin，該電流I_vin流過電阻器710R并生成偏移信號。例如，該偏移信號是偏移電壓。該偏移信號被提供到閾值生成器760，閾值生成器760還接收來自信號生成器762的電壓參考信號。閾值生成器760將有效閾值信號Vth_oc_eff提供到比較器730的輸入734。另外，電流感測信號被比較器730的輸入732接收。例如，電流感測信號由電阻器714 Rs生成。在另一示例中，電流感測信號在電壓域中。
在比較器730處，將電流感測信號與有效閾值信號Vth_oc_eff相比較?；诒容^結(jié)果，比較器730向PWM生成器740發(fā)送信號。例如，PWM生成器740包括PWM比較器742、邏輯控制器744和柵極驅(qū)動器746。邏輯控制器接收從比較器730發(fā)送的信號。在另一示例中，PWM比較器742接收由振蕩器780生成的斜升信號和時鐘信號。PWM生成器740從比較器730接收信號并通過柵極驅(qū)動器746控制開關(guān)770?！拜敵鲅舆t”的影響可以通過調(diào)節(jié)電阻器R來補償。例如，系統(tǒng)700允許最大電流在輸入電壓Vin的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。在另一示例中，電阻器R是根據(jù)等式13針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp、Rsv和Rs來調(diào)節(jié)的。
根據(jù)本發(fā)明其他實施例，輸入電壓Vin被感測，并被用于控制如圖8和9所示的電流源。電流源生成如下電流I_vin 或I_vin＝βVin (等式14) 其中β為常數(shù)。電流I_vin被用于通過可調(diào)電阻器R生成偏移信號。對于圖8，偏移信號被疊加到電流感測信號。據(jù)此，到比較器的輸入信號是被感測信號Isense×Rs和偏移信號I_vin×R的和。如果輸入信號達到閾值信號Vth_oc，柵極驅(qū)動器則被命令斷開功率開關(guān)。據(jù)此，當過電流保護被觸發(fā)時， Isense×Rs+I_vin×R＝Vth_oc(等式15A) 有效閾值信號Ith_oc為 (等式16) 因此，(等式17) 從等式6和17，可以導(dǎo)出以下關(guān)系 (等式18) 和(等式19) 據(jù)此，(等式20) 因此，“輸出延遲”的影響可以通過針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp和Rs調(diào)節(jié)電阻器R來補償。
對于圖9，從閾值信號中減去偏移信號，以生成有效閾值信號Vth_oc_eff。該有效閾值信號被提供到比較器。比較器的另一輸入接收被感測信號Isense×Rs。如果被感測信號達到有效閾值信號Vth_oc_eff，則命令柵極驅(qū)動器斷開功率開關(guān)。因此，當過電流保護被觸發(fā)時， Isense×Rs＝Vth_oc_eff＝Vth_oc-I_vin×R(等式15B) 因此，等式16-20仍然有效。“輸出延遲”的影響可以通過針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp和Rs調(diào)節(jié)電阻器R來補償。
圖8是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)800包括電阻器810、811、812和814、比較器830、脈寬調(diào)制(PWM)生成器840、感測系統(tǒng)850、跨導(dǎo)器852、閾值生成器860和開關(guān)870。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)800，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。例如，系統(tǒng)800包括振蕩器，該振蕩器向PWM生成器840發(fā)送時鐘信號和斜升信號。在另一示例中，系統(tǒng)800包括電感值為Lp的初級繞組882。在又一實施例中，系統(tǒng)800包括欠壓(brownout)保護系統(tǒng)854。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)800被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
例如，節(jié)點890處的輸入電壓Vin被分壓器接收以生成電壓βVin。例如，分壓器包括在用于PWM控制的芯片外部的電阻器811和812。電壓βVin被感測系統(tǒng)850接收以生成電壓信號。電壓信號被提供到跨導(dǎo)器852，跨導(dǎo)器852生成流過電阻器810 R并生成偏移信號的電流I_vin。例如，跨導(dǎo)器852是壓控電流源。偏移信號被疊加到電流感測信號。例如，電流感測信號由電阻器814 Rs生成。偏移信號和電流感測信號之和被提供到比較器830的輸入832。例如，該和在電壓域中。在比較器830處，將該和與閾值生成器860生成的預(yù)定閾值信號相比較?；诒容^結(jié)果，比較器830向PWM生成器840發(fā)送信號。例如，PWM生成器840包括PWM比較器842、邏輯控制器844和柵極驅(qū)動器846。邏輯控制器接收從比較器830發(fā)送的信號。在另一示例中，PWM比較器842接收由振蕩器生成的斜升信號和時鐘信號。PWM生成器840從比較器830接收信號并通過柵極驅(qū)動器846控制開關(guān)870。“輸出延遲”的影響可以通過調(diào)節(jié)電阻器R來補償。例如，系統(tǒng)800允許最大電流在輸入電壓Vin的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。在另一示例中，電阻器810是根據(jù)等式20針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp、Rsv和Rs來調(diào)節(jié)的。在又一示例中，欠壓保護系統(tǒng)854接收電壓βVin，并被用于在輸入電壓下降到預(yù)定值以下的情況下保護開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。
圖9根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)900包括電阻器910、911、912和914、比較器930、脈寬調(diào)制(PWM)生成器940、感測系統(tǒng)950、跨導(dǎo)器952、閾值生成器960和開關(guān)970。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)900，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。例如，系統(tǒng)900包括振蕩器，該振蕩器向PWM生成器940發(fā)送時鐘信號和斜升信號。在另一示例中，系統(tǒng)900包括電感值為Lp的初級繞組982。在又一實施例中，系統(tǒng)900包括欠壓保護系統(tǒng)954。在又一實施例中，系統(tǒng)900包括用于提供電壓參考信號的信號生成器962。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)900被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
例如，節(jié)點990處的輸入電壓Vin被分壓器接收以生成電壓βVin。例如，分壓器包括在用于PWM控制的芯片外部的電阻器911和912。電壓βVin被感測系統(tǒng)950接收以生成電壓信號。電壓信號被提供到跨導(dǎo)器952，跨導(dǎo)器952生成流過電阻器910 R并生成偏移信號的電流I_vin。例如，跨導(dǎo)器952是壓控電流源。在另一示例中，偏移信號是偏移電壓。偏移信號被提供到閾值生成器960，閾值生成器960還接收來自信號生成器962的電壓參考信號。閾值生成器960向比較器930的輸入934提供有效閾值信號Vth_oc_eff。另外，電流感測信號被比較器930的輸入932接收。例如，電流感測信號是由電阻器914 Rs生成的。在另一示例中，電流感測信號在電壓域中。
在比較器930處，將電流感測信號與有效閾值信號Vth_oc_eff相比較?；诒容^結(jié)果，比較器930向PWM生成器940發(fā)送信號。例如，PWM生成器940包括PWM比較器942、邏輯控制器944和柵極驅(qū)動器946。邏輯控制器接收從比較器930發(fā)送的信號。在另一示例中，PWM比較器942接收由振蕩器生成的斜升信號和時鐘信號。PWM生成器940從比較器930接收信號并通過柵極驅(qū)動器946控制開關(guān)970?！拜敵鲅舆t”的影響可以通過調(diào)節(jié)電阻器R來補償。例如，系統(tǒng)900允許最大電流在輸入電壓Vin的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。在另一示例中，電阻器R是根據(jù)等式20針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp、Rsv和Rs來調(diào)節(jié)的。在又一示例中，欠壓保護系統(tǒng)954接收電壓βVin，并被用于在輸入電壓下降到預(yù)定值以下的情況下保護開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。
根據(jù)本發(fā)明其他實施例，輸入電壓是基于PWM信號的最大寬度來感測的。例如，PWM信號被提供到串聯(lián)連接到功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的功率開關(guān)的柵極。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實施例PWM信號最大寬度與輸入電壓之間的關(guān)系的簡化圖。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。如圖5所示，最大電流相對于輸入電壓是恒定的，并且PWM信號的最大寬度隨輸入電壓變化。例如，輸入電壓是用于功率轉(zhuǎn)換器的輸入線路電壓。在另一示例中，最大電流IPEAK1等于最大電流IPEAK2。最大電流IPEAK1對應(yīng)于較高輸入電壓和PWM信號510，而最大電流IPEAK2對應(yīng)于較低輸入電壓和PWM信號520。如圖5所示，PWM信號510的最大寬度針對較高輸入電壓較窄，而PWM信號520的最大寬度針對較低輸入電壓較寬。如果最大電流相對于輸入電壓是恒定的，輸入電壓則由PWM信號的最大寬度來表示。據(jù)此，PWM信號的最大寬度可被用于確定用于補償圖6所示“輸出延遲”的影響的閾值偏移。
在一個實施例中，該補償可以通過生成電流閾值Ith_oc來實現(xiàn)，如圖10所示，該電流閾值Ith_oc是PWM信號的最大寬度的函數(shù)。例如，針對PWM信號510，電流閾值等于Ith_oc_1，而針對PWM信號520，電流閾值等于Ith_oc_2。在另一示例中，Ith_oc相對于最大寬度的斜率根據(jù)等式6被適當?shù)剡x擇以補償“輸出延遲”的影響。所選斜率考慮到關(guān)于用于PWM控制的芯片外部的功率轉(zhuǎn)換器組件的信號。例如，外部組件包括初級繞組、電流感測電阻器和功率MOSFET。本發(fā)明的該實施例包括圖11的某些示例。
圖11是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的具有恒定最大電流的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是一個示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)1100包括電阻器1110、1112、1114和1116、電流供應(yīng)器1120、啟動系統(tǒng)1152、比較器1130、脈寬調(diào)制(PWM)生成器1140、閾值生成器1160和開關(guān)1170。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)1100，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。例如，系統(tǒng)1100包括振蕩器1180，該振蕩器1180向PWM生成器1140發(fā)送時鐘信號和斜升信號。在另一示例中，系統(tǒng)1100包括電感值為Lp的初級繞組1182。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)1100被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。在另一示例中，電阻器1116 Rcomp被刪除。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
電流供應(yīng)器1120被連接到電阻器1116 Rcomp，并被用于生成電流I_comp。例如，電流供應(yīng)器1120是電流吸入器(sink)。在另一示例中，電流供應(yīng)器1120包括跨導(dǎo)器。在又一示例中，電流I_comp是與PWM信號同步的斜升電流。電流I_comp流過電阻器1116 Rcomp以及電阻器1110 R，并且生成偏移信號。例如，該偏移信號在電壓域中。偏移信號被從電流感測信號中減去以生成復(fù)合信號。例如，電流感測信號由電阻器1114 Rs生成。該復(fù)合信號被提供到比較器1130的輸入1132。例如，該復(fù)合信號處于電壓域中并由Vcom表示。在比較器1130處，將該復(fù)合信號與閾值生成器1160生成的預(yù)定閾值信號相比較。例如，該預(yù)定閾值信號是閾值電壓Vth_oc?；诒容^結(jié)果，比較器1130向PWM生成器1140發(fā)送信號。例如，PWM生成器1140包括PWM比較器1142、邏輯控制器1144和柵極驅(qū)動器1146。邏輯控制器接收從比較器1130發(fā)送的信號。在另一示例中，PWM比較器1142接收由振蕩器1180生成的斜升信號和時鐘信號。PWM生成器1140接收來自比較器1130的信號并且通過柵極驅(qū)動器1146控制開關(guān)1170。例如，柵極驅(qū)動器1146生成PWM信號。啟動系統(tǒng)1152通過電阻器1112被連接到輸入電壓Vin，并被用于控制用于PWM控制的芯片的加電。
在一個實施例中，在比較器1130的輸入1132處的電壓Vcom為 Vcom＝Isense×Rs-I_comp×(Rcomp+R) (等式21) 比較器1130向PWM生成器1140發(fā)送用于在Vcom達到閾值電壓Vth_oc的情況下斷開開關(guān)1170的信號，如下 Isense×Rs-I_comp×(Rcomp+R)＝Vth_oc (等式22) 和Isense×Rs＝Vth_oc+I_comp×(Rcomp+R) (等式23) 有效閾值信號Ith_oc為 (等式24) 因此，(等式25) 其中，I_comp是幅度與PWM信號同步的斜升信號。PWM信號的不同最大寬度導(dǎo)致等式25中的第二項出現(xiàn)不同量值。例如，較大的最大寬度對應(yīng)于較低的輸入電壓，較小的最大寬度對應(yīng)于較高的輸入電壓。據(jù)此，較高的輸入電壓導(dǎo)致較小的Ith_oc，而較低的輸入電壓導(dǎo)致較大的Ith_oc。在另一示例中，斜升信號I_comp被描述為 I_comp(t)＝δ×(t-nT) (等式26) 并且0≤t≤Ton (等式27) 其中δ是常數(shù)，并且Ton是PWM信號的最大寬度。例如，Ton對應(yīng)于PWM信號接通開關(guān)1170的時段。在另一示例中。PWM信號的時段Toff對應(yīng)于PWM信號斷開開關(guān)1170的時段。在又一示例中，Ton取決于輸入電壓和最大電流，并被表示為對應(yīng)于輸入電壓Vin的T_vin。
據(jù)此，在t＝Ton時， (等式28) (等式29) 例如，T_vin可被表示如下 (等式30) 因此，(等式31) 如等式31所示，右側(cè)第二項與Vin成反比。有效閾值對于較高輸入電壓較低，并且對于角度輸入電壓較高。通過調(diào)節(jié)電阻器1110 R，“輸出延遲”的影響可得到補償。例如，系統(tǒng)1100允許最大電流在輸入電壓Vin的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。在另一示例中，電阻器1110根據(jù)等式31針對開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中給定的Lp和Rs來調(diào)節(jié)。
如上所述并且這里進一步強調(diào)，等式1-31僅僅是示例，它們不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。例如，等式7-31被用于描述針對圖5-9和11的某些示例，但是圖5-9和11可以根據(jù)不同于等式7-31的方法來工作。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被輸入控制的電流源感測并接收。該電流源生成流過連接在電流感測端子和電流感測電阻器R之間的外部電阻器的電流。所產(chǎn)生的偏移電壓與該線路輸入電壓成正比，并被與電流感測信號疊加在一起。和信號被提供到過電流比較器以生成控制信號?？刂菩盘柨杀挥糜跀嚅_開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)500和/或600來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被輸入控制的電流源感測并接收。該電流源生成流過連接在電流源和地之間的外部電阻器的電流。所產(chǎn)生的偏移電壓與該線路輸入電壓成正比，并被與參考信號疊加在一起，以生成有效閾值信號。過電流比較器將有效閾值信號與電流感測信號相比較，以生成控制信號?？刂菩盘柨杀挥糜跀嚅_開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)700來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被連接在線路電壓和芯片電源端子之間的電阻器和感測晶體管所感測。結(jié)果，生成與線路輸入電壓成正比的電流。該電流通過電流鏡和/或電流放大器被鏡像，以生成輸入控制的電流。該輸入控制的電流流過外部電阻器以生成偏移信號。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)500、600和/或700來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被分壓器分壓。分壓電壓被跨導(dǎo)器感測并轉(zhuǎn)換成輸入控制的電流。該輸入控制的電流流過連接在電流感測端子和電流感測電阻器之間的外部電阻器。所產(chǎn)生的偏移電壓與線路輸入電壓成正比，并被與電流感測信號疊加在一起。和信號被提供到過電流比較器以生成控制信號。該控制信號可被用于斷開開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)800來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被分壓器分壓。分壓電壓被跨導(dǎo)器感測并轉(zhuǎn)換成輸入控制的電流。該輸入控制的電流流過連接在跨導(dǎo)器和地之間的外部電阻器。所產(chǎn)生的偏移電壓與線路輸入電壓成正比，并被與參考信號疊加在一起以生成有效閾值信號。過電流比較器將有效閾值信號與電流感測信號相比較，以生成控制信號。該控制信號可被用于斷開開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)900來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。該線路輸入電壓被分壓器分壓。分壓電壓被跨導(dǎo)器感測并轉(zhuǎn)換。結(jié)果，生成了與線路輸入電壓成正比的電流。該電流通過電流鏡和/或電流放大器被鏡像，以生成輸入控制的電流。該輸入控制的電流流過外部電阻器以生成偏移信號。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)800和/或900來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供了一種可編程的線路電壓補償?shù)碾娏飨拗瓶刂葡到y(tǒng)及其方法。線路輸入電壓信息由PWM寬度來表示以用于恒定電流限制。PWM同步的電流斜升信號控制連接到芯片的電流感測端子的電流吸入器。結(jié)果，流過外部電阻器進入芯片并且流過芯片中的內(nèi)部電阻器的電流被電流吸入器吸收。另外，電流具有與PWM信號同步的斜升幅度。從電流感測信號中減去所產(chǎn)生的偏移電壓以生成復(fù)合信號。該復(fù)合信號被提供到過電流比較器以生成控制信號。該控制信號可被用于斷開開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)。例如，所述系統(tǒng)和方法是根據(jù)系統(tǒng)1100來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號以及生成比較信號。該第一信號是第二信號和第三信號之和，并且第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第一信號的幅度則變得較大。第二信號是通過接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第四信號以及將第四信號轉(zhuǎn)換成第二信號來生成的。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)500、600和/或800來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收第一信號和第二信號以及生成比較信號。該第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括閾值生成器，該閾值生成器被配置用于接收至少第三信號并響應(yīng)于至少第三信號來生成第二信號。第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第二信號的幅度則變得較大，并且第三信號是通過接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓并將接收的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三信號來生成的。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)700和/或900來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括第一比較器，該第一比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號以及生成比較信號。所述第一信號等于第二信號減去第三信號，并且第二信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。此外，該系統(tǒng)包括振蕩器、跨導(dǎo)器和電流供應(yīng)器，所述振蕩器耦合到脈寬調(diào)制生成器，并被配置用于生成至少第一控制信號，所述跨導(dǎo)器被配置用于接收第一控制信號并生成第二控制信號，所述電流供應(yīng)器被配置用于接收第二控制信號并響應(yīng)于第二控制信號生成第一電流，該第一電流與第三信號相關(guān)聯(lián)。如果輸入電壓的幅度變得較大，第一信號的幅度則變得較小。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)1100來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第一信號，將第一信號轉(zhuǎn)換成第二信號，以及基于至少與第二信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成第三信號。另外，該方法包括接收第三信號和閾值信號。第三信號是第二信號與第四信號之和，并且第四信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該方法包括基于至少與第三信號和閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，并處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息。而且，該方法包括基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓的幅度變得較大，第三信號的幅度則變得較小。例如，該方法是根據(jù)系統(tǒng)500、600和/或800來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括接收功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，將接收到的輸入電壓轉(zhuǎn)換成第一信號，處理與第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二信號，以及接收第二信號和第三信號。第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括基于至少與第二信號和第三信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓的幅度變得較大，第二信號的幅度則變得較小。例如，該方法是根據(jù)系統(tǒng)700和/或900來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括基于至少與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)的信息生成第一信號，生成與斜升電流成正比的第二信號，以及處理與第一信號和第二信號相關(guān)聯(lián)的信息。另外，該方法包括生成等于第一信號減去第二信號的第三信號，接收第三信號和閾值信號，基于至少與第三信號和閾值信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號控制功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。如果輸入電壓的幅度變得較大，與輸入電流的預(yù)定值相對應(yīng)的斜升電流的幅度則變得較小。例如，該方法是根據(jù)系統(tǒng)1100來實現(xiàn)的。
本發(fā)明具有各種應(yīng)用。在某些實施例中，圖5-9和/或11的系統(tǒng)可被用于調(diào)節(jié)開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器。例如，開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器包括離線反激轉(zhuǎn)換器和/或正激轉(zhuǎn)換器。在其他實施例中，圖5-9和/或11的系統(tǒng)允許最大功率在輸入電壓的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。
本發(fā)明具有各種優(yōu)點。某些實施例可以通過容易地調(diào)節(jié)外部電阻器來對“輸出延遲”提供極好的補償。例如，對外部電阻器的調(diào)節(jié)考慮到用于PWM控制的芯片外部的轉(zhuǎn)換器組件。某些實施例允許最大電流和最大功率在輸入電壓的寬廣范圍內(nèi)是恒定的。某些實施例通過與啟動系統(tǒng)和/或欠壓保護系統(tǒng)共享用于感測系統(tǒng)的電阻器而使得待機功率的消耗較低。例如，電阻器由感測系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)共享。某些實施例無需感測輸入電壓就能夠?qū)Α拜敵鲅舆t”提供極好的補償。例如，用于PWM控制的芯片的管腳數(shù)是有限的。在另一示例中，PWM信號的最大寬度被用于表示輸入電壓。不同輸入電壓導(dǎo)致PWM信號的不同最大寬度，并且不同最大寬度導(dǎo)致不同的有效閾值信號。某些實施例提供了可以有效地防止功率轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)過量功率、熱量失控、過量電流和/或電壓應(yīng)力的過電流保護。
為了實現(xiàn)高效率，功率轉(zhuǎn)換器通常在低輸入線路電壓時工作在CCM模式，并在高輸入線路電壓時工作在DCM模式。圖12示出CCM模式和DCM模式中的初級繞組的簡化電流分布特性。該電流分布特性描述了作為時間的函數(shù)的電流量值。如圖12(a)所示，在DCM模式中，初級繞組的電流在每個周期的脈沖寬度內(nèi)從I_L上升到電流限度I_p1。例如，I_L等于0。在每個周期遞送到負載的能量為 (等式32) 相反，如圖12(b)所示，在CCM模式中，初級繞組的電流在每個周期的脈沖寬度內(nèi)從I_i2上升到電流限度I_p2。例如I_i2大于0。在每個周期遞送到負載的能量為 (等式33) 其中，比率
可以隨輸入線路電壓變化。例如，該比率隨著輸入線路電壓的下降而增大。如等式32和33所述，如果兩個電流限度I_p1和I_p2相等，每個周期中在DCM模式中遞送到負載的能量的量則高于在CCM模式中遞送到負載的能量的量。
圖13示出作為輸入線路電壓的函數(shù)的在每個周期中遞送到負載的最大能量的簡化圖。作為輸入線路電壓的函數(shù)，等于I_P1或I_p2的電流限度被調(diào)節(jié)以補償圖4所示的“輸出延遲”，但是等式32和33之間的差異未被考慮在內(nèi)。而且，圖4沒有顯示已經(jīng)考慮了變化的比率
因此，最大能量在線路輸入電壓的整個范圍內(nèi)不是恒定的。例如，如曲線1300所示，即使最大能量在DCM模式中表現(xiàn)出基本恒定，在CCM模式中，最大能量也會隨輸入線路電壓的降低而大大降低。
為了實現(xiàn)在輸入線路電壓的寬廣范圍內(nèi)的恒定最大能量，基于等式32和33應(yīng)該滿足以下等式 (等式34) 在實踐中，功率轉(zhuǎn)換器工作在不同模式中，并且在不同輸入線路電壓時，針對給定負載具有不同的PWM脈沖寬度。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實施例電流限度和PWM脈沖寬度之間的關(guān)系的簡化圖。PWM脈沖寬度用時間段表示。圖14僅僅是示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。
電流限度在DCM模式中被表示為I_p1，在CCM模式中被表示為I_p2群例如，I_p1與脈沖寬度之間具有斜率為S_p1的線性關(guān)系，并且I_p2與脈沖寬度之間具有斜率為S_p2的線性關(guān)系。在一個實施例中，斜率S_p1小于斜率S_p2。在另一實施例中，I_p1和I_p2在脈沖寬度為Ton_0時相等。例如，脈沖寬度Ton_0表示DCM模式和CCM模式之問的跳變。在又一實施例中，脈沖寬度反映輸入線路電壓的不同值，因此，脈沖寬度可被用于使得電流限度依賴于輸入線路電壓。
例如，在高輸入線路電壓時(例如在AC中264伏)，功率轉(zhuǎn)換器在DCM模式中以窄脈沖寬度Ton_1工作，以提供負載所需的全部功率。如圖14所示，初級繞組電流被限制為I_p1。在每個脈沖寬度內(nèi)，初級繞組的電流從I_L上升到電流限度I_p1。在另一示例中，在低輸入線路電壓時(例如在AC中90伏)，功率轉(zhuǎn)換器在CCM模式中以寬脈沖寬度Ton_2工作，以提供負載所需的全部功率。如圖14所示，初級繞組電流被限制為I_p2。在每個脈沖寬度內(nèi)，初級繞組的電流從I_i2上升到電流限度I_p2。
圖15(A)和(B)是示出根據(jù)本發(fā)明實施例過電流域值電壓分別與脈沖寬度和輸入線路電壓之間的關(guān)系的簡化圖。例如，過電流閾值電壓Vth_OC被用于控制如圖1所示初級繞組的峰值電流。圖15(A)和(B)僅僅是示例，它們不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。
如圖15(A)所示，在不同區(qū)域中，過電流閾值電壓Vth_OC與PWM脈沖寬度之間具有不同的關(guān)系。在區(qū)域I中，閾值電壓Vth_OC與脈沖寬度之間具有斜率為S_1w的線性關(guān)系；在區(qū)域II中，閾值電壓Vth_OC與脈沖寬度之間具有斜率為S_2w的線性關(guān)系；并且在區(qū)域III中，閾值電壓Vth_OC與脈沖寬度之間具有斜率為S_3w的線性關(guān)系。例如，斜率S_2w在量值上大于斜率S_1w，并且斜率S_1w在量值上大于斜率S_3w。在一個實施例中，斜率S_3w等于0。在另一實施例中，PWM脈沖寬度的降低對應(yīng)于在給定開關(guān)頻率上針對負載所需全部功率的輸入線路電壓的增大。
如圖15(B)所示，在不同區(qū)域中，過電流閾值電壓Vth_OC與輸入線路電壓之間具有不同的關(guān)系。在區(qū)域I中，閾值電壓Vth_OC與輸入線路電壓之間具有斜率為S_1V的線性關(guān)系；在區(qū)域II中，閾值電壓Vth_OC與輸入線路電壓之間具有斜率為S_2v的線性關(guān)系；并且在區(qū)域III中，閾值電壓Vth_OC與輸入線路電壓之間具有斜率為S_3v的線性關(guān)系。例如，斜率S_1v對應(yīng)于斜率S_3w，斜率S_2v對應(yīng)于斜率S_2w，并且斜率S_3v對應(yīng)于斜率S_1w。在另一示例中，斜率S_2w在量值上大于斜率S_3w，并且斜率S_3w在量值上大于斜率S_1w。在一個實施例中，斜率S_1w等于0。在另一實施例中，斜率S_3w等于
如圖4所示。
根據(jù)一個實施例，在區(qū)域I中，功率轉(zhuǎn)換器工作在DCM模式中，以滿足在相對較高范圍中的輸入線路電壓時高達全部負載的功率需求。過電流閾值電壓Vth_OC針對給定的開關(guān)頻率，隨著輸入線路電壓的降低而上升，或隨著PWM脈沖寬度的增大而上升，以便補償傳播延遲Tdelay。根據(jù)另一實施例，在區(qū)域II中，功率轉(zhuǎn)換器工作在CCM模式中，以滿足在中間范圍內(nèi)的輸入線路電壓時高達全部負載的功率需求。過電流閾值電壓Vth_OC針對給定的開關(guān)頻率，隨著輸入線路電壓的降低而上升，或隨著PWM脈沖寬度的增大而上升，以便補償CCM模式操作和傳播延遲Tdelay兩者。根據(jù)又一實施例，在區(qū)域III中，功率轉(zhuǎn)換器工作在CCM模式中，但過電流閾值電壓Vth_OC被限制到Vth_OC_2以適應(yīng)相對較低范圍中的輸入線路電壓。例如，Vth_OC_2的限制可以防止初級繞組電流上升得過高或防止功率轉(zhuǎn)換器電感器飽和。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明某些實施例，作為輸入線路電壓的函數(shù)在每個周期中遞送到負載的最大能量的簡化圖。如曲線1600所示，例如，最大能量在CCM模式中相對于輸入線路電壓的下降保持基本平坦。對比之下，曲線1300示出在CCM模式中，最大能量隨著輸入線路電壓的下降而大大降低。在一個實施例中，曲線1600描述了圖17所示系統(tǒng)的性能。在另一示例中，曲線1600描述了圖19所示系統(tǒng)的性能。
圖17是根據(jù)本發(fā)明又一實施例用于過電流和過功率保護的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)1700包括信號生成器1710、脈寬調(diào)制(PWM)生成器1720、比較器1730、1740和1750以及閾值生成器1760。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)1700，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)1700被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
信號生成器1710生成時鐘信號1712和斜升信號1714。例如，時鐘信號1712是周期性的，每個周期包括斷開(off)時段和接通(on)時段。時鐘信號1712和斜升信號1714被發(fā)送到PWM生成器1720。例如，信號生成器1710是振蕩器。在另一示例中，斜升信號1714表示作為時間的函數(shù)的電壓電平。PWM生成器1720生成PWM信號1722。在一個實施例中，PWM信號1722被用于控制流過電壓轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電流的開關(guān)。
如圖17所示，斜升信號1714還被比較器1730和1740接收。例如，比較器1730將斜升信號1714與參考電壓Vth_1相比較，并生成比較信號1732。在另一示例中，比較器1740將斜升信號1714與參考電壓Vth_2相比較，并生成比較信號1742。
比較信號1732和1742都被閾值生成器1760所接收。閾值生成器1760還接收斜升信號1714?；谥辽倥c比較信號1732和1742以及斜升信號1714相關(guān)聯(lián)的信息，閾值生成器1760輸出電壓信號1762。例如，電壓信號1762表示作為時間的函數(shù)的過電流閾值電壓Vth_OC。在另一示例中，電壓信號1762是周期為T的周期信號。根據(jù)一個實施例，在每個周期中，電壓信號1762覆蓋圖15(A)所示的三個區(qū)域I、II和III。根據(jù)另一實施例，在每個周期中，電壓信號1762被用于確定如圖14和15所示的針對給定脈沖寬度的閾值電壓Vth_OC的值。例如，針對給定負載并在給定開關(guān)頻率上，不同脈沖寬度對應(yīng)于不同輸入線路電壓。
電壓信號1762被閾值生成器1760發(fā)送到比較器1750，比較器1750還接收電流感測信號1752。在一個實施例中，電流感測信號1752是表示電流感測電壓VCS的斜升信號。例如，電流感測電壓VCS隨時間以斜率
線性增大。Rs是電阻器1760的電阻，Lp是功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電感。在另一示例中，電流感測電壓VCS用以下等式確定 VCS＝Isense×Rs (等式35) 其中Isense示流過初級繞組的電流。
比較器1750將電壓信號1762與電流感測信號1752相比較，并生成輸出信號1754。例如，在每個周期T開始時，用于初級繞組的開關(guān)被關(guān)閉，例如被接通。然后，如果VCS變得等于或大于Vth_OC，輸出信號1754則變?yōu)檫壿嫷汀Ｈ鐖D17所示，輸出信號1754被PWM生成器1720接收。根據(jù)一個實施例，如果輸出信號1754變?yōu)檫壿嫷停琍WM信號則斷開用于流過初級繞組的電流的開關(guān)。因此，初級繞組的不同峰值電流可被實現(xiàn)為輸入線路電壓的函數(shù)和PWM脈沖寬度的函數(shù)。
具體而言，根據(jù)某些實施例，初級繞組的峰值電流用以下等式確定 (等式36) 例如，閾值電壓Vth_OC是周期為T的周期性電壓，并且在每個周期中覆蓋三個區(qū)域I、II和III。例如，每個周期開始于t0并結(jié)束于t0+T。時間段I從t0延伸到t1，時間段II從t1延伸到t2，并且時間段III從t2延伸到t0+T。在一個實施例中，過電流閾值電壓Vth_OC用以下等式確定 區(qū)域IVth_OC＝Vth_OC_0+β1×(t-t0) t0≤t≤t1 (等式37A) 區(qū)域IIVth_OC＝Vth_OC_0+β1×(t1-t0)+β2×(t-t1) t1≤t≤t2 (等式37B) 區(qū)域IIIVth_OC＝Vth_OC_0+β1×(t1-t0)+β2×(t2-t1) t2≤t≤t0+T (等式37C) 其中β1和β2是斜率。例如，如圖15(A)所示， β1＝S_1w(等式38A) β2＝S_2w(等式38B) 如上所述并且這里進一步強調(diào)，圖17僅僅是示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。例如，比較器1750包括兩個或更多個比較器。在另一示例中，比較器1750還包括一個或多個邏輯組件，例如AND門。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明實施例用于過電流和過功率保護的控制系統(tǒng)1700中的閾值生成器1760和比較器1750的簡化圖。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。閾值生成器1760包括電流源1910和1920、晶體管1930、1940和1950、電容器1960、比較器1970、1972和1974、OR門1980和AND門1990。雖然上面已使用一組所選組件示出閾值生成器1760，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
在時鐘信號1712的斷開時段期間，晶體管1950被接通，并且晶體管1930和1940被關(guān)斷。例如，晶體管1950是NMOS晶體管MN1，并且晶體管1930和1940分別是PMOS晶體管MP1和MP2。結(jié)果，電容器1960上的電壓為Vth_oc_0。
在時鐘信號1712的接通時段期間，晶體管1950被關(guān)斷。在t0到t1之間，信號1732處于邏輯高，信號1742處于邏輯低。結(jié)果，晶體管1930被接通，但晶體管1940保持關(guān)斷。如圖18所示，電容器1960通過電流源1910生成的電流1912被充電。在一個實施例中，電流1912等于Ic，并且電容器1960的電容等于C0。電容器1960上的電壓以斜率斜升，如等式37A所示。電容器1960上的電壓是比較器1972的閾值電壓。在一個實施例中，比較器1972將閾值電壓與電流感測信號1752相比較，并生成比較信號。如果VCS變得等于或大于閾值電壓，輸出信號1754則變?yōu)檫壿嫷?。根?jù)一個實施例，如果輸出信號1754變?yōu)檫壿嫷?，PWM信號則斷開用于流過初級繞組的電流的開關(guān)。
在時鐘信號1712的接通時段期間的t1和t2之間，信號1732和1742都處于邏輯高。因此，晶體管1930和1940都被接通。電容器1960利用電流1912和電流源1920生成的另一電流1922來充電。在一個實施例中，電流1912等于Ic，電流1922等于k×Ic。電容器1960上的電壓以斜率斜升，如等式37B所示。電容器1960上的電壓是比較器1972的閾值電壓。在一個實施例中，比較器1972將閾值電壓與電流感測信號1752相比較，并生成比較信號。如果VCS變?yōu)榈扔诨虼笥陂撝惦妷?，輸出信?754則變?yōu)檫壿嫷?。根?jù)一個實施例，如果輸出信號1754變?yōu)檫壿嫷?，PWM信號則斷開用于流過初級繞組的電流的開關(guān)。在t2之后，當VCS變得等于或大于Vth_oc_2時，比較器1974的輸出變?yōu)檫壿嫷汀＝Y(jié)果，無論比較器1972的輸出怎樣，信號1754都處于邏輯低。因此，對于某些實施例，過電流閾值電壓Vth_OC在Vth_oc_2飽和，如圖15(A)所示。
圖19是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的用于過電流和過功率保護的簡化控制系統(tǒng)。該圖僅僅是示例，其不應(yīng)過度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到很多變化、替換和修改。系統(tǒng)1800包括信號生成器1810、脈寬調(diào)制(PWM)生成器1820、比較器1830、1840和1850、電流生成器1860和電阻器1870。雖然上面已使用一組所選組件示出系統(tǒng)1800，但是可以存在很多替換、修改和變化。例如，某些組件可以被擴展和/或組合。其他組件可被插入到上述組件中。取決于實施例，組件的布置可以與其他替換組件互換。例如，系統(tǒng)1800被用于調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器。這些組件的更多細節(jié)將從說明書以下部分中找到。
信號生成器1810生成時鐘信號1812和斜升信號1814。時鐘信號1812和斜升信號1814被發(fā)送到PWM生成器1820。例如，信號生成器1810是振蕩器。在另一示例中，斜升信號1814表示作為時間的函數(shù)的電壓電平。PWM生成器1820生成PWM信號1822。在一個實施例中，PWM信號1822被用于控制用于流過電壓轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電流的開關(guān)。
如圖19所示，斜升信號1814還被比較器1830和1840所接收。例如，比較器1830將斜升信號1814與參考電壓Vth_1相比較，并生成比較信號1832。在另一示例中，比較器1840將斜升信號1814與參考電壓Vth_2相比較，并生成比較信號1842。
比較信號1832和1842都被電流生成器1860所接收。電流生成器1860還接收斜升信號1814?；谥辽倥c比較信號1832和1842以及斜升信號1814相關(guān)聯(lián)的信息，電流生成器1860生成電流1862。例如，電流1862流到電流生成器1860中。在另一示例中，電流生成器1860是電流吸入器。在又一示例中，電流1862具有作為時間的函數(shù)變化的量值Icomp。在一個實施例中，量值Icomp是周期性的，周期為T。
如圖19所示，電流生成器1860被耦合到預(yù)定電壓和電阻器1870。在一個實施例中，預(yù)定電壓是地電壓。在另一實施例中，電阻器1870具有電阻值Rcomp。流過電阻器1870的電流1862生成補償電壓Vcomp。該補償電壓Vcomp被與電流感測電壓VCS疊加在一起，從而生成總電壓Vtotal。例如，電流感測電壓VCS隨時間以斜率
線性增大。Rs是電阻器1870的電阻，并且Lp是功率轉(zhuǎn)換器的初級繞組的電感。在另一示例中，電流感測電壓VCS是基于等式35根據(jù)Rs和Isense來確定的，其中Isense表示流過初級繞組的電流。
根據(jù)一個實施例，總電壓Vtotal等于 Vtotal＝Vcs-Vcomp＝Vcs-Icomp×Rcomp＝Isense×Rs-Icomp×Rcomp (等式39) 該總電壓Vtotal被比較器1850接收，比較器1850還接收閾值電壓Vth_OC_0。比較器1850將總電壓Vtotal和閾值電壓Vth_OC_0相比較，并生成輸出信號1854。例如，在每個周期T開始時，初級繞組的開關(guān)是關(guān)閉的，例如被接通。然后，如果Vtotal變得等于或大于Vth_OC_0，輸出信號1854則變?yōu)檫壿嫷?。如圖19所示，輸出信號1854被PWM生成器1820所接收。根據(jù)一個實施例，如果輸出信號1854變?yōu)檫壿嫷?，PWM信號則斷開用于流過初級繞組的電流的開關(guān)。因此，針對初級繞組的不同峰值電流可以被實現(xiàn)為輸入線路電壓的函數(shù)和PWM脈沖寬度的函數(shù)。
(等式40) 因此，有效閾值電壓Vth_OC_eff為 Vth_OC_eff＝Vth_OC_0+Icomp×Rcomp (等式41) 根據(jù)一個實施例，在每個周期內(nèi)，有效閾值電壓Vth_OC_eff覆蓋三個區(qū)域I、II和III，如圖15(A)所示。根據(jù)另一實施例，在每個周期內(nèi)，等式41可被用于確定如圖14和15所示的針對給定脈沖寬度的有效閾值電壓Vth_OC_eff的值。例如，針對給定負載并在給定開關(guān)頻率上，不同脈沖寬度對應(yīng)于不同輸入線路電壓。
作為等式41的結(jié)果，Icomp例如可以用以下等式來確定 (等式42) 根據(jù)某些實施例，電流量值Icomp是周期性的，周期為T，并且在每個周期中覆蓋三個區(qū)域I、II和III。例如，每個周期開始于t0并結(jié)束于t0+T。時間段I從t0延伸到t1，時間段II從t1延伸到t2，并且時間段III從t2延伸到t0+T。在一個實施例中，電流量值Icomp由以下等式確定 區(qū)域It0≤t≤t1 (等式43A) 區(qū)域IIt1≤t≤t2 (等式43B) 區(qū)域IIIt2≤t≤t0+T(等式43C) 其中β3和β4是斜率。例如，如圖15(A)所示 β3＝S_1w(等式44A) β4＝S_2w(等式44B) 根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括被配置用于生成閾值信號的閾值生成器和被配置用于接收閾值信號和第一信號并生成比較信號的第一比較器。第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)。閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)圖17來實現(xiàn)的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括被配置用于生成第一閾值信號的閾值生成器和被配置用于接收第一閾值信號和第一輸入信號并生成第一比較信號的第一比較器。第一輸入信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)，并且第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收第二閾值信號和第一輸入信號并生成第二比較信號的第二比較器。該第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)。此外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收第一比較信號和第二比較信號并生成輸出信號的邏輯組件。而且，該系統(tǒng)包括被配置用于接收輸出信號并響應(yīng)于輸出信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)圖17和/或18來實現(xiàn)的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)包括電流生成器和比較器，所述電流生成器被配置用于生成流到電流生成器中的第一電流，所述比較器被配置用于接收閾值信號和第一信號并生成比較信號。第一信號是第二信號和第三信號之和，第二信號與第一電流相關(guān)聯(lián)，第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)。電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該系統(tǒng)是根據(jù)圖19來實現(xiàn)的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成閾值信號以及接收閾值信號和第一信號。第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括處理與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)。閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該方法是根據(jù)圖17來實現(xiàn)的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成第一閾值信號。該第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括接收第一閾值信號和第一輸入信號。該第一輸入信號與功率換換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。此外，該方法包括處理與第一閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第一閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號，以及接收第二閾值信號和第一輸入信號。該第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)。而且，該方法包括處理與第二閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與第二閾值信號和第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號，接收第一比較信號和第二比較信號，以及基于至少與第一比較信號和第二比較信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成輸出信號。另外，該方法包括處理與輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該方法是根據(jù)圖17和/或18來實現(xiàn)的。
根據(jù)又一實施例，一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法包括生成流到電流生成器中的第一電流以及接收閾值信號和第一信號。第一信號是第二信號和第三信號之和，第二信號與第一電流相關(guān)聯(lián)，第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該方法包括處理與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與閾值信號和第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號，處理與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息，基于至少與比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號，以及響應(yīng)于調(diào)制信號來調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流。第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)。該電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且該電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。第一斜率和第二斜率不同。例如，該方法是根據(jù)圖19來實現(xiàn)的。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在等同于所述實施例的其他實施例。據(jù)此，將會理解，本發(fā)明并不受限于所述特定實施例，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
閾值生成器，其被配置用于生成閾值信號；
第一比較器，其被配置用于接收所述閾值信號和第一信號并生成比較信號，所述第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)；
脈寬調(diào)制生成器，其被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于所述比較信號生成調(diào)制信號；
開關(guān)，其被配置用于接收所述調(diào)制信號并調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)；
所述閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述閾值量值是周期性的，其具有閾值周期，所述閾值周期至少包括所述第一時段和所述第二時段。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述閾值周期還包括第三時段。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中
所述閾值量值在所述第一時段期間從第一閾值增大到第二閾值；
所述閾值量值在所述第二時段期間從所述第二閾值增大到第三閾值；
所述閾值量值在所述第三時段期間保持恒定。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中
所述功率轉(zhuǎn)換器包括電感繞組；
所述輸入電流流過所述電感繞組。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第一電阻器，其被配置用于將所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流轉(zhuǎn)換成第一電壓，該第一電壓用所述第一信號表示。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述閾值信號表示閾值電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中如果所述比較信號指示所述第一信號的第一幅度等于或大于所述閾值幅度，所述調(diào)制信號則斷開所述開關(guān)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述脈寬調(diào)制生成器包括脈寬調(diào)制比較器、邏輯控制器和柵極驅(qū)動器。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中
所述邏輯控制器被配置用于接收所述比較信號并生成控制信號；
所述柵極驅(qū)動器被配置用于接收所述控制信號并生成所述調(diào)制信號。
11.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
閾值生成器，其被配置用于生成第一閾值信號；
第一比較器，其被配置用于接收所述第一閾值信號和第一輸入信號并生成第一比較信號，所述第一輸入信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)，所述第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)；
第二比較器，其被配置用于接收第二閾值信號和所述第一輸入信號并生成第二比較信號，所述第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)；
邏輯組件，其被配置用于接收所述第一比較信號和所述第二比較信號并生成輸出信號；
脈寬調(diào)制生成器，其被配置用于接收所述輸出信號并響應(yīng)于所述輸出信號生成調(diào)制信號；
開關(guān)，其被配置用于接收所述調(diào)制信號并調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第二閾值量值是恒定的。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一閾值量值是周期性的，其具有閾值周期，所述閾值周期至少包括所述第一時段和所述第二時段。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中
所述功率轉(zhuǎn)換器包括電感繞組；
所述輸入電流流過所述電感繞組。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括第一電阻器，其被配置用于將所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流轉(zhuǎn)換成第一電壓，該第一電壓用所述第一輸入信號表示。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中
所述第一閾值信號表示第一閾值電壓；
所述第二閾值信號表示第二閾值電壓。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述邏輯組件是AND門。
18.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中
如果所述第一輸入信號的第一輸入幅度等于或大于有效閾值幅度，所述調(diào)制信號則斷開所述開關(guān)；
如果所述第一閾值量值等于或小于所述第二閾值量值，所述有效閾值幅度則等于所述第一閾值量值；
如果所述第一閾值量值高于所述第二閾值量值，所述有效閾值幅度則等于所述第二閾值量值。
19.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
電流生成器，其被配置用于生成流到所述電流生成器中的第一電流；
比較器，其被配置用于接收閾值信號和第一信號并生成比較信號，所述第一信號是第二信號和第三信號之和，所述第二信號與所述第一電流相關(guān)聯(lián)，所述第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)；
脈寬調(diào)制生成器，其被配置用于接收所述比較信號并響應(yīng)于所述比較信號生成調(diào)制信號；
開關(guān)，其被配置用于接收所述調(diào)制信號并調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)；
所述電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述閾值信號與閾值量值相關(guān)聯(lián)，所述閾值量值是恒定的。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述電流量值是周期性的，其具有閾值周期，所述閾值周期至少包括所述第一時段和所述第二時段。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述閾值周期還包括第三時段。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中
所述電流量值在所述第一時段期間從第一電流值增大到第二電流值；
所述電流量值在所述第二時段期間從所述第二電流值增大到第三電流值；
所述電流量值在所述第三時段期間保持恒定。
24.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中
所述功率轉(zhuǎn)換器包括電感繞組；
所述輸入電流流過所述電感繞組。
25.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，還包括
第一電阻器，其被配置用于將所述第一電流轉(zhuǎn)換成第一電壓，該第一電壓用所述第二信號表示；
第二電阻器，其被配置用于將所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流轉(zhuǎn)換成第二電壓，該第二電壓用所述第三信號表示。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述閾值信號表示閾值電壓。
27.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中如果所述比較信號指示所述第一信號的第一幅度等于或大于所述閾值信號的閾值幅度，所述調(diào)制信號則斷開所述開關(guān)。
28.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述脈寬調(diào)制生成器包括脈寬調(diào)制比較器、邏輯控制器和柵極驅(qū)動器。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中
所述邏輯控制器被配置用于接收所述比較信號并生成控制信號；
所述柵極驅(qū)動器被配置用于接收所述控制信號并生成所述調(diào)制信號。
30.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法，該方法包括
生成閾值信號；
接收所述閾值信號和第一信號，所述第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)；
處理與所述閾值信號和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述閾值信號和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號；
處理與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號；
響應(yīng)于所述調(diào)制信號來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)；
所述閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
31.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法，該方法包括
生成第一閾值信號，該第一閾值信號與作為時間的函數(shù)的第一閾值量值相關(guān)聯(lián)；
接收所述第一閾值信號和第一輸入信號，該第一輸入信號與功率換換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)；
處理與所述第一閾值信號和所述第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述第一閾值信號和所述第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第一比較信號；
接收第二閾值信號和所述第一輸入信號，所述第二閾值信號與第二閾值量值相關(guān)聯(lián)；
處理與所述第二閾值信號和所述第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述第二閾值信號和所述第一輸入信號相關(guān)聯(lián)的信息生成第二比較信號；
接收所述第一比較信號和所述第二比較信號；
基于至少與所述第一比較信號和所述第二比較信號相關(guān)聯(lián)的信息來生成輸出信號；
處理與所述輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述輸出信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號；
響應(yīng)于所述調(diào)制信號調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述第一閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述第一閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
32.一種用于保護功率轉(zhuǎn)換器的方法，該方法包括
生成流到電流生成器中的第一電流；
接收閾值信號和第一信號，所述第一信號是第二信號和第三信號之和，所述第二信號與所述第一電流相關(guān)聯(lián)，所述第三信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)；
處理與所述閾值信號和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述閾值信號和所述第一信號相關(guān)聯(lián)的信息生成比較信號；
處理與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息；
基于至少與所述比較信號相關(guān)聯(lián)的信息生成調(diào)制信號；
響應(yīng)于所述調(diào)制信號來調(diào)節(jié)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流；
其中
所述第一電流與作為時間的函數(shù)的電流量值相關(guān)聯(lián)；
所述電流量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大；
所述電流量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大；
所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于保護功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法。一種系統(tǒng)包括被配置用于生成閾值信號的閾值生成器，以及被配置用于接收所述閾值信號和第一信號并生成比較信號的第一比較器。所述第一信號與功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流相關(guān)聯(lián)。另外，該系統(tǒng)包括被配置用于接收比較信號并響應(yīng)于比較信號生成調(diào)制信號的脈寬調(diào)制生成器，以及被配置用于接收所述調(diào)制信號并調(diào)節(jié)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電流的開關(guān)。所述閾值信號與作為時間的函數(shù)的閾值量值相關(guān)聯(lián)。所述閾值量值在第一時段期間以第一斜率隨時間增大，并且所述閾值量值在第二時段期間以第二斜率隨時間增大。所述第一斜率和所述第二斜率是不同的。
文檔編號H02H7/122GK101295872SQ200710040379
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者方烈義, 趙時峰, 波 黎, 陳志樑 申請人:昂寶電子(上海)有限公司