电力变换器和检测其辅助绕组的开路连接故障的方法技术

本公开涉及电力变换器和检测其辅助绕组的开路连接故障的方法。提供了被配置成检测辅助绕组的开路连接故障的电力变换器和用于检测电力变换器的辅助绕组的开路连接故障的方法。该电力变换器包括变压器，该变压器包括耦合至输入电压的初级绕组、耦合至电力变换器的输出的次级绕组、以及辅助绕组。该电力变换器包括耦合至辅助绕组的电流源，该电流源在被激活时向辅助绕组提供电流。控制器基于跨辅助绕组的反馈来调节电力变换器的输出电压。控制器适于在电流源被激活时测量跨辅助绕组的电压以及响应于在电流源被激活时检测到跨辅助绕组的电压大于阈值电压而禁用电力变换器。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容一般涉及开关电源，并且更具体地涉及检测开关型电源中的辅助绕组的开路连接故障。
技术介绍
包括智能电话、平板计算机和便携式计算机的许多电子设备采用在较宽操作条件上提供受控的且经调节的电力输出的电源。这些电源常常包括用于从电源向跨变压器的负载递送电功率的功率级(power stage)。功率级中的开关将负载电耦合至电源或者将负载与电源解耦，并且耦合至该开关的开关控制器控制开关的导通时间和关断时间。除其他方式之外，可以通过测量输出电流或输出电压并且将其馈送回初级侧开关控制器来实现对电力输出的调节。为了提高成本性能和减小尺寸，许多市场上可获得的隔离电源采用仅初级侧反馈和控制。在使用初级侧反馈和控制的电源中，辅助绕组向开关控制器提供反馈信号。通过感测初级侧信号，控制器检测次级输出和负载状况，以控制和调节电源的输出。然而，如果辅助绕组故障或从电源断开，则开关控制器接收不到准确的反馈信号。在没有准确的反馈信号的情况下，控制器不能将电源的操作保持在过电压限制内，从而可能导致对电源或由电源驱动的负载的损坏。因此，在使用辅助绕组向开关控制器提供反馈之前检测辅助绕组的开路连接故障是重要的。
技术实现思路
电力变换器被配置成检测辅助绕组的开路连接故障，例如辅助绕组从电力变换器断开或辅助绕组的制造缺陷。电力变换器包括变压器，该变压器包括耦合至输入电压的初级绕组、耦合至电力变换器的输出的次级绕组、以及辅助绕组。电力变换器的输出电压被反映为跨辅助绕组的反馈。控制器耦合至辅助绕组并且测量跨辅助绕组的电压。在一个实施方式中，
控制器接收跨辅助绕组生成的反馈，并且基于所接收到的反馈来调节电力变换器的输出。电流源耦合至辅助绕组。该电流源在被激活时向辅助绕组提供电流。如果在电流源被激活时控制器检测到跨辅助绕组的电压的增加，则控制器检测到辅助绕组的开路连接故障，并且作为响应禁用电力变换器。在说明书中描述的特征和优点并不是包括全部的，并且具体地，鉴于附图、说明书和权利要求，许多另外的特征和优点对于本领域技术人员来说将是明显的。此外，应当指出的是，说明书中所使用的语言主要是为了易读和指导的目的而选择的，它可能未被选择成描绘或限制专利技术主题。附图说明通过结合附图来考虑以下详细描述，能够容易地理解本专利技术的实施方式的教导。附图(图)1示出了根据一个实施方式的电力变换器。图2是根据一个实施方式的被配置成检测开路连接故障的电力变换器的框图。图3是根据另一实施方式的被配置成检测开路连接故障的电力变换器的框图。图4是图解根据一个实施方式的用于检测开路连接故障的过程的流程图。具体实施方式附图和以下描述仅通过说明的方式涉及本专利技术的优选实施方式。应当指出的是，根据以下讨论，将容易认识到本文所公开的结构和方法的替选实施方式为在不背离所要求保护的专利技术的原理的情况下可以采用的可行替选方案。现在将详细地参照在附图中示出其示例的若干实施方式。要指出的是，在任何可实行的情况下，可以在附图中使用相似或相同附图标记，并且其可以表示相似或相同的功能。附图仅出于示出的目的描绘了本专利技术的实施方式。本领域技术人员根据以下描述将容易认识到，在不背离本文所
描述的专利技术的远离的情况下可以采用本文所示的结构和方法的替选实施方式。本文所描述的电力变换器的实施方式可以被配置成检测辅助绕组的开路故障连接，该辅助绕组在电力变换器的初级侧提供电力变换器的输出的反馈。由于辅助绕组的开路故障连接例如辅助绕组与电力变换器断开连接或辅助绕组的制造缺陷降低反馈信号的准确度，所以基于跨故障辅助绕组生成的反馈信号来对电力变换器的输出进行调节可能导致电力变换器在电力变换器或耦合至电力变换器的负载的规范之外操作。因此，电力变换器的实施方式包括控制器，该控制器响应于检测到开路连接故障而禁用电力变换器。图1示出了采用初级侧反馈和控制的电力变换器100的示例实施方式。在一个实施方式中，除其他部件之外，电力变换器100包括：具有初级绕组102、次级绕组104和辅助绕组103的变压器；电力开关106；以及控制器110。参照图1，电力变换器100从交流(AC)电源(未示出)接收AC电力，该AC电力被整流以提供跨输入电容器C1的经调节的直流(DC)输入电压101。输入电压101耦合至初级绕组102。在电力开关106的导通周期期间，由于整流器D1反向偏置，所以能量被存储在初级绕组102中。在电力开关106的关断周期期间，由于整流器D1变为正向偏置，所以存储在初级绕组102中的能量被释放到次级绕组104并且被传递至跨电容器C2的负载120。在电力开关106关断之后，整流器D1将电流传导至开关电力变换器100的输出。初级侧控制器110生成控制信号113(DRIVE(驱动))以使电力开关106导通或关断。控制器110以跨感测电阻器Rs的电压115的形式感测通过初级绕组102的电流I_sense。根据变压器的匝数比，电流I_sense与通过负载120的电流成比例。在一个实施方式中，控制器110还接收两个反馈信号：所感测的电压V_SENSE，其指示电力变换器100的输出电压121；以及故障检测信号FAULT，其指示电力变换器100的过电压状况或其他故障状况。输入至控制器110的反馈信号是通过在电力开关106的关断周期期间将跨变压器的辅助绕组104的电压反映为跨变压器的辅助绕组103来生成的。跨辅助绕组103的电压被包括电阻器R1和电阻器R2的第一电阻分压器分压，并且输入至控制器110作为指示输出电压121的感测电压V_sense。FAULT信号是通过由包括电阻器R3和电阻器R4
的第二电阻分压器对跨辅助绕组103的电压进行分压而生成的。当辅助绕组103连接至电力变换器100时，电阻器R1与电阻器R2的组合电阻以及电阻器R3与电阻器R4的组合电阻均大于辅助绕组103的电阻。控制器110控制电力开关106的切换以基于V_sense来调节输出电压121或者基于I_sense来调节通过负载120的输出电流。控制器110可以采用许多调制技术中的任一调制技术例如脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PFM)，以控制电力开关106的导通状态和关断状态以及占空比，以调节输出电压121和通过负载120的电流。控制器110被配置成在各种负载状况期间，包括当负载(如电子设备)连接至电源时以及当负载未连接至电源时，对开关电力变换器100进行操作。例如，在恒压模式下，控制器110提供处于指定容差范围内的固定电压的经调节的DC输出。恒压模式一般指示电子设备的内部电池完全充电并且电源的固定电压输出为要正常工作的电子设备提供工作电力。在恒流模式下，电源提供固定电流输出。恒流模式一般指示电子设备的内部电池未完全充电并且电源的恒定电流输出使得能够对电子设备的内部电池进行有效充电。最后，在无负载状况下，电子设备从电源断开。在无负载状况下，控制器110可以保持从电力变换器100输出的经调节的电压输出，以待负载重新连接至电源。在轻负载或无负载状况下，控制器110可以以PFM工作并且减小电力开关106的开关频率，以便保持对输出电压121的调节。随着电力开关106的开关频率减小，归因于电力开关106的关断周期的感测电压V_sense的测量之间的时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变换器，包括：变压器，其包括耦合至输入电压的初级绕组、耦合至所述电力变换器的输出的次级绕组、以及辅助绕组，所述电力变换器的输出电压被反映为跨所述辅助绕组的反馈；耦合至所述辅助绕组的电流源，所述电流源在被激活时向所述辅助绕组提供电流；以及控制器，其测量跨所述辅助绕组的电压，所述控制器适于响应于在所述电流源被激活时检测到跨所述辅助绕组的电压的增加而禁用所述电力变换器。

【技术特征摘要】
2015.02.27 US 14/634,5641.一种电力变换器，包括：变压器，其包括耦合至输入电压的初级绕组、耦合至所述电力变换器的输出的次级绕组、以及辅助绕组，所述电力变换器的输出电压被反映为跨所述辅助绕组的反馈；耦合至所述辅助绕组的电流源，所述电流源在被激活时向所述辅助绕组提供电流；以及控制器，其测量跨所述辅助绕组的电压，所述控制器适于响应于在所述电流源被激活时检测到跨所述辅助绕组的电压的增加而禁用所述电力变换器。2.根据权利要求1所述的电力变换器，还包括：比较器，其接收跨所述辅助绕组的电压并且将所接收到的电压与阈值电压进行比较；其中，所述控制器响应于跨所述辅助绕组的电压大于所述阈值电压而禁用所述电力变换器。3.根据权利要求1所述的电力变换器，其中，所述电流源为所述控制器的输出。4.根据权利要求3所述的电力变换器，其中，所述电流源包括耦合至所述控制器的电压源的开关，并且其中，所述控制器使所述开关导通以激活所述电流源，以及关断所述开关以使所述电流源去活。5.根据权利要求3所述的电力变换器，其中，所述控制器在所述电力变换器的启动序列期间激活所述电流源。6.根据权利要求1所述的电力变换器，还包括：耦合至所述变压器的所述初级绕组的开关，响应于所述开关导通而生成所述初级绕组中的电流，以及响应于所述开关关断而不生成所述初级绕组中的电流；其中，所述控制器基于跨所述辅助绕组的所述反馈来生成控制所述开关的切换的信号。7.根据权利要求6所述的电力变换器，其中，所述控制器响应于在所述电流源被激活时未检测到跨所述辅助绕组的电压的增加而生成控制
\t所述开关的切换的所述信号。8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德雷·马利宁，林郁晋，张建东，约翰·凯斯特森，沙璆，
申请(专利权)人：戴乐格半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US