專利名稱：用于保護(hù)開關(guān)電源中的反饋環(huán)路避免故障的方法和相關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其是涉及用于保護(hù)開關(guān)電源中的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障的方法和相關(guān)電路。更具體地說，它涉及一種用于識(shí)別輸出處的過高電壓狀態(tài)的電路。
所提出的系統(tǒng)即使在離線式變換器(offline converter)中，尤其是在那些使用回掃拓?fù)涞淖儞Q器中能找到更直接的應(yīng)用，經(jīng)過適當(dāng)修改后，所述系統(tǒng)也可以應(yīng)用于非隔離的變換器和所有其它拓?fù)?升壓、反作用、前向等)中，實(shí)際上令人顯著地感興趣的是將本系統(tǒng)擴(kuò)展到升壓拓?fù)?，特別是擴(kuò)展到所謂的功率因數(shù)校正(PFC，Powerfactor Corrector)前置調(diào)節(jié)器，這是一種強(qiáng)制的開關(guān)系統(tǒng)，其任務(wù)是從干線吸收與干線電壓同相的幾乎正弦電流。
背景技術(shù)：
離線式變換器的特色之一是它們經(jīng)常出現(xiàn)所謂的隔離壁壘，這是由兩個(gè)電分離的部分構(gòu)成的。一側(cè)是所謂的初級(jí)，它借助于整流橋連接到干線，并且包括一個(gè)開關(guān)(典型地是金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管[MOSFET])，其導(dǎo)通和截止被適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)以便調(diào)節(jié)功率流，并且通常是控制部分。一側(cè)是所謂的次級(jí)，它與初級(jí)隔離，并且借助于它的輸出門連接到待供電的負(fù)載。
通過存在變壓器來保證安全規(guī)則所要求的電隔離。用來提供安全規(guī)則所規(guī)定的適當(dāng)隔離的變壓器允許能量通過磁耦合從一側(cè)到達(dá)另一側(cè)而在它們之間沒有金屬接觸。
在所有變換器中，輸出電壓必須被穩(wěn)壓，這就是說，在運(yùn)行條件(輸入電壓、輸出電流、溫度)發(fā)生變化的情況下保持恒定值。通過分類反饋控制來達(dá)到這個(gè)目標(biāo)輸出電壓，或者更常見的是它的一部分與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較；它們的差值(誤差信號(hào))被適當(dāng)?shù)胤糯螅⑶矣煽刂齐娐?控制器)進(jìn)行處理，其目的是確定開關(guān)的導(dǎo)通和截止時(shí)間，以便使上述誤差信號(hào)變?yōu)榱慊蜃钚』?br> 在這一點(diǎn)上，在離線式變換器中出現(xiàn)一個(gè)問題輸出電壓位于次級(jí)側(cè)，而控制和MOSFET位于初級(jí)側(cè)。因此需要將有關(guān)輸出電壓的信息從一側(cè)傳送到另一側(cè)，這就是說，需要在反方向上跨越隔離壁壘，并且，根據(jù)安全規(guī)則，需要保證所述變壓器的至少相同隔離。這個(gè)問題的解決方案包括使用另一個(gè)小變壓器或者光耦合器。
在反饋環(huán)路發(fā)生故障的情況下，所述控制電路丟失有關(guān)輸出電壓的信息，隨之而來的是所述變換器提供大于負(fù)載所需的功率，同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)輸出電壓開始失去控制地增加，這將導(dǎo)致由所述變換器供電的負(fù)載以及變換器本身的破壞。因此，有必要提供一種裝置，在反饋環(huán)路發(fā)生故障的情況下，阻斷所述變換器，以避免輸出電壓失去控制。
如果某些用于將輸出電壓設(shè)置為預(yù)期數(shù)值的電路元件(典型地為電阻)由于老化而性能下降，使得出現(xiàn)較高的輸出電壓，或隨時(shí)間而緩慢地增長(zhǎng)，則反饋環(huán)路的整體的最終控制系統(tǒng)可能沒有檢測(cè)到輸出電壓的漂移，或者當(dāng)所述電壓已經(jīng)達(dá)到很高的數(shù)值才被檢測(cè)出來，并因此無法避免災(zāi)難性破壞。
因此，需要一種輸出電壓的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它與所述反饋環(huán)路并行工作，并且如果反饋環(huán)路由于任何原因而不再控制輸出電壓并且輸出電壓趨向于增加，則當(dāng)輸出電壓超出預(yù)設(shè)安全限值時(shí)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，阻斷變換器。這種功能通常用過壓保護(hù)(OVP，Over VoltageProtection)的名稱來表示。
在功率因數(shù)校正前置調(diào)節(jié)器的情況下，在它們的最典型形式中使用不隔離的升壓拓?fù)?boost topology)，因此不會(huì)出現(xiàn)跨越隔離壁壘的問題，嚴(yán)格聯(lián)系于應(yīng)用安全的不同需求導(dǎo)致相同的需求。事實(shí)上，功率因數(shù)校正前置調(diào)節(jié)器產(chǎn)生從整流和未濾波的干線電壓(整流后的正弦波)開始的直流輸出電壓。所述輸出電壓大于最大干線峰值電壓，后者典型地等于400伏。對(duì)如此高的電壓失去控制將帶來災(zāi)難性后果。
參照離線式變換器，對(duì)上述問題有不同的已知解決方案，所有這些都可以分為兩種基本類型直接或間接測(cè)量輸出電壓。
屬于第一類的解決方案提供十分精確的干預(yù)水平，并且可以應(yīng)用于任何拓?fù)涞淖儞Q器，然而，正如已經(jīng)考察過的反饋那樣，它們需要跨越隔離壁壘。
當(dāng)不需要高精度時(shí)，可以采用輸出電壓的間接讀取。在回掃式配置中，這種結(jié)果特別容易出現(xiàn)，因?yàn)樵陂_關(guān)截止時(shí)，輸出電壓提供給變壓器的次級(jí)繞組，因此，在所有其它繞組的端子上發(fā)現(xiàn)所述輸出電壓被乘以各自的匝數(shù)比。通常使用具有適當(dāng)極性的輔助繞組Waux以及整流二極管和電容器來導(dǎo)出變換器操作期間用于向集成控制電路供電的直流電壓Vdc。由于前面說過的理由，這個(gè)電壓理想地與已穩(wěn)壓的輸出電壓成比例并因此是穩(wěn)定的。
如果反饋環(huán)路發(fā)生故障而使輸出電壓失去控制地增加，則這種增加將通過電壓Vdc的相似增加而反映出來。當(dāng)電源電壓Vdc超出一個(gè)預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，比較器可因此啟動(dòng)保護(hù)。所述系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，但是不夠精確。即使電壓Vdc對(duì)變換器輸入電壓的變化來說是很穩(wěn)定的，但是它對(duì)負(fù)載的變化來說并不穩(wěn)定。這主要是由變壓器的寄生參數(shù)引起的。
在功率因數(shù)校正前置調(diào)節(jié)器的情況下，除了輸出電壓的直接讀取的明顯可能性以外，還有一系列的技術(shù)用來驗(yàn)證反饋環(huán)路的完整性，更容易地應(yīng)用于配有跨導(dǎo)型誤差放大器的控制器。
如上所述，直接讀取不僅允許保護(hù)的干預(yù)閾值的最高精度，而且允許最大的安全(在安全規(guī)則所提供的單一故障的假說中)。事實(shí)上，不論產(chǎn)生過電壓是由于環(huán)路的破壞還是性能下降，都啟動(dòng)保護(hù)。與直接讀取對(duì)比，除了用于反饋環(huán)路的之外，還需要使用專用集成電路的引腳，以及第二電阻分壓器。除了增加控制器外部的元件數(shù)目以外，第二分壓器還消耗一定數(shù)量的功率，雖然數(shù)量很小，但是在那些符合關(guān)于設(shè)備在不工作狀態(tài)下必須降低功耗的最新規(guī)則的系統(tǒng)(例如EnergyStar，Energy 2000，Blue Angel等)中，可以代表不能被忽略的不希望作用。
另一方面，用于驗(yàn)證反饋環(huán)路的完整性的技術(shù)通常不需要使用專用引腳，也不需要附加的外部元件的引腳，但由于它們不能識(shí)別由于環(huán)路的緩慢性能下降而引起的調(diào)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，它們無法提供完整的保護(hù)水平。每次根據(jù)特定應(yīng)用的需求，可以優(yōu)先采用一種或另一種技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到所述技術(shù)狀態(tài)，本發(fā)明的目的是，提供一種用于保護(hù)開關(guān)電源中的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障、尤其是用于識(shí)別輸出處的過高電壓狀態(tài)的方法和相關(guān)電路，使得已知技術(shù)的困難得以克服。此外，它具有最少數(shù)目的外部元件，可以保證保護(hù)干預(yù)不完全依賴于變換器的負(fù)載狀況，其精度可與使用輸出電壓的直接讀取的系統(tǒng)相比，對(duì)外部干擾不十分敏感并且不引入附加的顯著消耗。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于保護(hù)開關(guān)電源的反饋環(huán)路避免故障的電路裝置來達(dá)到上述目的，它包括用于產(chǎn)生與所述開關(guān)電源的輸出電壓成比例的電壓的部件；用于將所述與輸出電壓成比例的電壓與參考電壓進(jìn)行比較的比較器；連接到所述比較器的計(jì)數(shù)器，能夠在所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓達(dá)預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，提供輸出信號(hào)；所述輸出信號(hào)是所述反饋環(huán)路故障的指示。
還借助于用于保護(hù)開關(guān)電源的反饋環(huán)路避免故障的方法來達(dá)到上述目的，所述方法包括下列步驟產(chǎn)生與所述開關(guān)電源的輸出電壓成比例的電壓；將所述與輸出電壓成比例的電壓與參考電壓進(jìn)行比較；對(duì)所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)前一階段的計(jì)數(shù)已經(jīng)超過預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，提供一個(gè)輸出信號(hào)，它是所述反饋環(huán)路故障的指示。


通過以下在附圖中作為非限制性實(shí)例而圖示的實(shí)施例的詳細(xì)說明，將使本發(fā)明的各項(xiàng)特性和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見，在附圖中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源的一部分的方框圖；圖2表示在圖1的電路中出現(xiàn)的波形；圖3表示圖1的方框圖的一個(gè)可能的電路實(shí)施例；圖4表示圖1的方框圖的一個(gè)附加電路；圖5表示圖1的方框圖的另一個(gè)可能的電路實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，在開關(guān)電源的變壓器的輔助繞組Waux的一端設(shè)置了二極管D和電阻R。二極管D和電阻R向控制電路10提供電壓Vdc。電容器Cs對(duì)電壓Vdc進(jìn)行濾波。在繞組Waux的這一端還設(shè)置了由電阻R1和R2組成的分壓器。R1和R2的中間點(diǎn)的電壓被送往控制電路10的端子ZCD。繞組Waux的另一端接地。
端子ZCD上的電壓被送往晶體管T的指令電路11，指令電路的輸出被連接到觸發(fā)器12的輸入S。觸發(fā)器12的輸出被連接到驅(qū)動(dòng)電路13，驅(qū)動(dòng)電路向晶體管T的柵極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD。
端子ZCD上的電壓還被送往低通濾波器14(如果存在)，然后被送往比較器15的正相輸入。在比較器15的反相輸入提供參考電壓Vth。來自比較器15輸出端的信號(hào)Cout被提供給與門16的一個(gè)輸入端，與門的輸出信號(hào)OVP被提供給計(jì)數(shù)器17(N分頻器)。計(jì)數(shù)器17的輸出為信號(hào)F。
觸發(fā)器12在其輸出端提供信號(hào)Q和信號(hào)Q。信號(hào)Q提供給延時(shí)電路18，其輸出ST被送往與門16的另一個(gè)輸入端。信號(hào)Q也被送往計(jì)數(shù)器17的調(diào)零電路19。信號(hào)OVP也被送往這個(gè)電路。在調(diào)零電路19輸出端的信號(hào)CR被送往計(jì)數(shù)器17。
圖2示出作為時(shí)間的函數(shù)并且處于3種情況下的信號(hào)GD、對(duì)應(yīng)于繞組Waux的電壓的Vaux、ZCD、COUT、ST、OVP、表示計(jì)數(shù)器17的狀態(tài)的CR、CS。情況A為正常功能。情況B為暫時(shí)干擾。情況C為發(fā)生故障。
本發(fā)明基于以變換器的開關(guān)頻率，通過持續(xù)時(shí)間為Ts的選通信號(hào)ST對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣。由電路18在變換器的每一個(gè)開關(guān)周期發(fā)出脈沖ST，所述脈沖ST相對(duì)于晶體管T的截止有一個(gè)預(yù)設(shè)的延時(shí)Td(由于在T的截止期間內(nèi)，Waux兩端的電壓攜帶有關(guān)輸出電壓的信息)，以便不考慮出現(xiàn)在Waux兩端電壓中的脈沖。它有一個(gè)非常短的持續(xù)時(shí)間Ts，以便降低在晶體管T的截止期內(nèi)注入的足夠幅度的干擾到達(dá)閾值Vth的概率，并啟動(dòng)比較器15。
計(jì)數(shù)器17對(duì)于作為被連接到繞組Waux的比較器15的輸入處的電壓大于Vth的結(jié)果已借助于選通脈沖ST提供了比較器15的查詢的連續(xù)開關(guān)周期的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)超過預(yù)設(shè)數(shù)目N時(shí)，計(jì)數(shù)器17提供輸出信號(hào)F。
每當(dāng)比較器15的查詢結(jié)果表明在與繞組Waux連接的比較器輸入端的電壓小于Vth時(shí)，借助于信號(hào)CR使計(jì)數(shù)器17調(diào)零。
延時(shí)電路18最好提供一個(gè)脈沖形式的信號(hào)ST，但是也可以提供這樣一個(gè)信號(hào)，它的前沿在信號(hào)GD的后沿之后預(yù)設(shè)延時(shí)Td開始，以及它的前沿開始于信號(hào)GD的前沿。
如同在圖2中所看到的那樣，在情況A中，因?yàn)殡妷篫CD不超過電壓Vth，計(jì)數(shù)器總保持0狀態(tài)。
在情況B中，電壓ZCD超過電壓Vth僅兩次，隨后返回到正常電平。
在情況C中，電壓ZCD超過電壓Vth已經(jīng)有4次，并且在預(yù)設(shè)數(shù)目N為4的情況下，在輸出端提供信號(hào)F。
信號(hào)F表明在電源中出現(xiàn)故障，并且因此提供給開關(guān)電源的任何方框電路(未示出)，例如用于阻斷控制電路10的供應(yīng)，或者用于使晶體管T的柵極對(duì)地短路。
所述電路進(jìn)行輸出電壓的間接讀取，并且在內(nèi)部被整體集成；從外部來看，不需要任何光耦合器，僅需要分壓器R1、R2來確定引起保護(hù)干預(yù)的輸出電壓值。給定Waux提供的電壓為幾十伏量級(jí)，則與所述電阻有關(guān)的功耗可以忽略不計(jì)。因此所讀取的電壓在尺度上是輸出電壓的十分精確的再現(xiàn)。干預(yù)的精度僅僅聯(lián)系于電壓Vth的容差，后者可以容易地包含在很小的百分點(diǎn)以內(nèi)，并且因此類似于對(duì)輸出電壓進(jìn)行直接讀取的系統(tǒng)。所述電路具有高的抗干擾能力在比較器輸入端處的濾波降低了任何殘余振蕩的影響，這些殘余振蕩是由于沒有精心處理Waux的耦合的影響而出現(xiàn)的，采用選通脈沖ST來讀取比較器降低了捕獲干擾的概率，并且，最重要的是，由N計(jì)數(shù)器運(yùn)行的數(shù)字濾波使得最終的干擾必須持續(xù)變換器的N個(gè)開關(guān)周期以上，才啟動(dòng)保護(hù)。
N值的選擇是作為對(duì)下列各種因素的折衷對(duì)高的噪聲抑制的需求要求大的N值；而為了不使電路過于復(fù)雜而增加建立計(jì)數(shù)器所需的觸發(fā)器的數(shù)目，不使干預(yù)的延時(shí)太長(zhǎng)，以及為了在反饋環(huán)路真正發(fā)生故障的情況下不使輸出電壓增加太多，以上因素都需要小的N值。例如，N可以在4和16之間進(jìn)行選擇。
圖3表示圖1的方框圖的一種可能的電路實(shí)施例。
延時(shí)電路18包括單穩(wěn)態(tài)電路30，后者在其輸入端接收信號(hào)Q，其輸出端被連接到與門31的一個(gè)輸入端。信號(hào)Q也被連接到與門31的另一個(gè)輸入端。與門31的輸出端被連接到單穩(wěn)態(tài)電路32，后者的輸出端被連接到與門16。
由電阻Rf和電容器Cf形成濾波器RC，由此形成低通濾波器14。由觸發(fā)器33形成調(diào)零電路19，觸發(fā)器33的輸入端R被連接到信號(hào)OVP，輸入端S被連接到信號(hào)Q。其輸出Q1提供給與門34的一個(gè)輸入端，信號(hào)Q提供給與門34的另一個(gè)輸入端。與門34的輸出被連接到分頻器17。
在控制環(huán)路指令截止晶體管T的時(shí)刻，輸出Q變低，同時(shí)輸出Q變高。這對(duì)觸發(fā)器33進(jìn)行設(shè)置，并且令計(jì)數(shù)器17準(zhǔn)備在后繼的開關(guān)周期開始時(shí)，隨著Q回到高電平而調(diào)零。Q的正前沿還啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路30，使其輸出在預(yù)設(shè)時(shí)間Td內(nèi)變低，并且，對(duì)所有這樣的時(shí)間，與門31的輸出均保持低電平。經(jīng)過時(shí)間Td之后，門31的輸出變高，并且該正前沿啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)電路32，后者發(fā)出持續(xù)時(shí)間為Ts的脈沖，并將其送往門16的輸入端。比較器15的輸出出現(xiàn)在門16的另一個(gè)輸入端，并且將與Waux上的電壓成比例的電壓ZCD與參考電壓Vth進(jìn)行比較。因此，如果ZCD＜Vth，則門16的輸出電壓OVP將保持低，同時(shí)計(jì)數(shù)器17不增加；如果情況相反，ZCD≥Vth，則電壓OVP將提供一個(gè)持續(xù)時(shí)間為Ts的脈沖，其使觸發(fā)器33復(fù)位，將Q1置為低電平，同時(shí)令計(jì)數(shù)器17的計(jì)數(shù)增加1。如果這個(gè)計(jì)數(shù)達(dá)到N，則信號(hào)F將變高，并將啟動(dòng)所述集成電路的截止過程，否則，它將繼續(xù)發(fā)揮作用。
在某一點(diǎn)，晶體管T再次導(dǎo)通(通過一個(gè)同步信號(hào)的作用，該同步信號(hào)的起源取決于由所述集成電路給出的控制模態(tài)，例如也是同一信號(hào)ZCD)，因此Q變高而Q變低。如果在前一個(gè)周期中已經(jīng)有一個(gè)OVP脈沖(由Q1為低電平這個(gè)事實(shí)來表示)，則門34的輸出端保持低電平，因此計(jì)數(shù)器17不調(diào)零；如果情況相反，在前一個(gè)周期中OVP保持低電平(由Q1為高電平這個(gè)事實(shí)來表示)，則Q變?yōu)楦唠娖绞褂?jì)數(shù)器17調(diào)零，不管在這一時(shí)刻其計(jì)數(shù)是什么。
為了把這個(gè)方法擴(kuò)展到作為功率因數(shù)校正前置調(diào)節(jié)器操作的升壓型變換器，還需要作出某些說明。
在晶體管T截止期間，在繞組Waux兩端的電壓感覺到輸入電壓的影響。因此，從Waux取出的信號(hào)僅與干線電壓的零值一致地給出關(guān)于輸出電壓的準(zhǔn)確信息，而在所有其它點(diǎn)提供較低電壓。仿佛每半個(gè)干線周期(在50Hz時(shí)為10ms)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣。
因此，有必要對(duì)由Waux提供的關(guān)于瞬時(shí)輸入電壓所引起的分量的信息進(jìn)行過濾。為了做到這一步，可以使用被添加到檢測(cè)的信號(hào)KO·V(Waux)OFF的另一個(gè)信號(hào)Vs抵消該分量。
用n來表示電感L的主繞組與輔助繞組Waux的匝數(shù)比，在晶體管T截止期間，在繞組Waux兩端出現(xiàn)的電壓為V(Waux)OFF=1n(Vout-Vpksinθ),(1)]]>這就是說VDET＝KOV(Waux)OFF+Vs∝Vout.(2)
把式(1)代入式(2)，容易看出VDET=KOnVout]]>若并且僅若Vs=KOnVpksinθ.(3)]]>在乘法器(MULT)輸入引腳直接得到與瞬時(shí)干線電壓成比例的信號(hào)V(MULT)＝KPVpksinθ.(4)因此，如果在被檢測(cè)的信號(hào)KO·V(Waux)OFF添加信號(hào)KG·V(MULT)，只要這等同于式(3)給出的Vs，則KG滿足下列關(guān)系KGKP=KOn,(5)]]>將獲得一個(gè)不再依賴于瞬時(shí)輸入電壓的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)與內(nèi)部參考電壓VthF進(jìn)行比較，當(dāng)滿足VDET=KOnVoutx=VthF.(6)]]>時(shí)，將能無延遲地識(shí)別過壓狀態(tài)。
實(shí)際上，求和像V(COMP)的直接信號(hào)與像KO·V(Waux)OFF的采樣信號(hào)是不容易的，盡管如此，已經(jīng)看到保護(hù)(6)的觸發(fā)條件，從式(6)兩邊減去Vs，則有KonVoutx-Vs=VthF-Vs.(7)]]>從一方面來看，根據(jù)定義，Vs由式(3)給出，從另一方面來看，選擇Vs＝KG·V(MULT)，因此，將這兩個(gè)表達(dá)式分別代入式(7)的左右兩邊，我們有KOnVoutx-KOnVpksinθ=VthF-KGV(MULT),]]>這就是說，取出公因子并且根據(jù)式(1)KOV(Waux)OFF＝VthF-KGV(MULT).(8)因此，在每一個(gè)開關(guān)周期，在引腳ZCD上檢測(cè)的電壓將不再與一個(gè)恒定的參考電壓VthF進(jìn)行比較，而是與一個(gè)參考電壓Vth＝VthF-KG·V(MULT)進(jìn)行比較。
回到圖3的電路，在實(shí)施功率因數(shù)校正控制器的情況下，必須加上圖4的電路，后者構(gòu)成式(8)的右邊。這是一個(gè)運(yùn)算放大器OP，其中，信號(hào)MULT提供給阻值為R的電阻，然后，在放大器OP的反相輸入端和輸出端之間設(shè)置一個(gè)阻值為Kg·R的電阻。等于VthF/(1+Kg)的電壓提供給正相輸入端。運(yùn)算放大器OP的輸出是電壓Vth。
實(shí)際上，VthF和KG在裝置內(nèi)部是固定的并且是已知的；n的選擇基于其它考慮(例如，通常借助于一個(gè)電荷泵，使用Waux來供應(yīng)功率因數(shù)校正控制器)，并且可以被認(rèn)為是已知的；Voutx被指定。為了安排保護(hù)，采取下列各步驟根據(jù)式(6)，設(shè)置干預(yù)閾值Vout＝Voutx，選擇分配比KO的數(shù)值KO=nVthVoutx]]>根據(jù)式(5)，乘法器的極化KP被選擇為KP=1nKOKG=1KGVthFVoutx]]>現(xiàn)在考慮不使用由圖1的R1和R2構(gòu)成的分壓器、并且僅使用如圖5所示的電阻Rz的情形。
在圖5的電路中，除了針對(duì)圖3已經(jīng)說明過的以外，端子ZCD不提供給濾波器14，而是提供給晶體管Q1的發(fā)射極，后者被連接到由晶體管Q2構(gòu)成的電流鏡像，Q2與二極管連接，并且位于Q1的發(fā)射極與地之間。晶體管Q3和電阻RR構(gòu)成鏡像的另一側(cè)，同時(shí)Q3的集電極被連接到比較器15的正相輸入端；比較器15的反相輸入端被連接到電壓Vth。電容器CC最好位于比較器15的正相輸入端與地之間。
電阻RR和Q1的集電極被連接到電源電壓V。電流發(fā)生器I也被連接到這個(gè)電壓，后者向晶體管Q1的基極和二極管DD的陽(yáng)極提供電流，DD的陰極被連接到地。
出現(xiàn)在端子ZCD上的電壓在內(nèi)部向上被Q2和Q3的VBE限制，向下到零，以便使Q1導(dǎo)通。在晶體管T截止期間進(jìn)入Q2的電流被測(cè)量，通過Q3鏡像該電流，并將所述電流變換為電阻RR上的電壓降。電容器CC濾除出現(xiàn)的任何噪聲。然后通過比較器的反相輸入端的電壓低于閾值電壓Vth來識(shí)別過壓狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.用于保護(hù)開關(guān)電源的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障的電路，包括用于產(chǎn)生與所述開關(guān)電源的輸出電壓成比例的電壓的部件；用于將所述與輸出電壓成比例的電壓與參考電壓進(jìn)行比較的比較器；連接到所述比較器的計(jì)數(shù)器，當(dāng)所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓達(dá)預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，能提供輸出信號(hào)；所述輸出信號(hào)是所述反饋環(huán)路故障的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于，它包括所述開關(guān)電源的控制電路，其中，所述控制電路提供用于啟動(dòng)或停用功率晶體管和一個(gè)電路的信號(hào)，該電路能夠在從所述停用命令開始的第一預(yù)設(shè)延時(shí)之后將所述比較器的輸出連接到所述計(jì)數(shù)器的輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，它包括所述開關(guān)電源的控制電路，其中，所述控制電路提供用于啟動(dòng)或停用功率晶體管和一個(gè)電路的信號(hào)，該電路能夠在從所述停用命令開始的第一預(yù)設(shè)延時(shí)之后，將所述比較器的輸出連接到所述計(jì)數(shù)器的輸入，并且在第二預(yù)設(shè)延時(shí)之后將其斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，所述用于產(chǎn)生與輸出電壓成比例的電壓的部件包括電阻分壓器，它被連接到所述開關(guān)電源的變壓器的輔助繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，所述用于產(chǎn)生與輸出電壓成比例的電壓的部件包括一個(gè)電阻，它連接在所述開關(guān)電源的變壓器的輔助繞組和一個(gè)電流電壓變換器之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，它包括一個(gè)調(diào)零電路，每當(dāng)所述與輸出電壓成比例的電壓低于所述參考電壓時(shí)，所述調(diào)零電路令所述計(jì)數(shù)器調(diào)零。
7.用于保護(hù)開關(guān)電源的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障的方法，包括下列步驟產(chǎn)生與所述開關(guān)電源的輸出電壓成比例的電壓；將所述與輸出電壓成比例的電壓與參考電壓進(jìn)行比較；對(duì)所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)前一階段的計(jì)數(shù)超過預(yù)設(shè)數(shù)目時(shí)，提供輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)是所述反饋環(huán)路故障的指示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，它包括提供用于啟動(dòng)或停用功率晶體管的信號(hào)的步驟，以及僅在所述與輸出電壓成比例的電壓在從所述停用命令開始的第一預(yù)設(shè)延時(shí)和第二預(yù)設(shè)延時(shí)之間的時(shí)間窗口內(nèi)超過參考電壓時(shí)，才發(fā)生對(duì)所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，每當(dāng)所述與輸出電壓成比例的電壓低于所述參考電壓時(shí)，再次開始所述計(jì)數(shù)步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及用于保護(hù)開關(guān)電源中的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障的方法和相關(guān)電路。更具體地說，它涉及一種用于識(shí)別輸出處的過高電壓狀態(tài)的電路。在一個(gè)實(shí)施例中，用于保護(hù)開關(guān)電源中的反饋環(huán)路避免發(fā)生故障的電路包括用于產(chǎn)生與所述開關(guān)電源的輸出電壓成比例的電壓的部件(vaux R1，R2)；用于將所述與輸出電壓成比例的電壓與參考電壓進(jìn)行比較的比較器(15)；被連接到所述比較器的計(jì)數(shù)器(17)，當(dāng)所述與輸出電壓成比例的電壓超過所述參考電壓達(dá)預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，能提供輸出信號(hào)；所述輸出信號(hào)是所述反饋環(huán)路故障的指示。
文檔編號(hào)H02M1/00GK1943097SQ200580008091
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者克勞迪奧·艾德拉格納 申請(qǐng)人:St微電子公司