具有用于反馈和故障检测的单个隔离装置的电源制造方法及图纸

根据本公开的一些方面，公开了隔离式电源和相应的控制方法。示例性隔离式电源包括变压器、耦合到变压器的至少一个功率开关、控制器、输出端子以及耦合到输出端子以感测输出电压并将感测到的输出电压与电压参考进行比较的反馈电路。该电源包括故障检测电路以感测输出电压，将感测到的输出电压与故障参考进行比较，并且当感测到的输出电压超过故障参考时修改反馈信号。该电源还包括耦合在反馈电路和控制器之间的单个隔离装置。该控制器是可操作的以基于反馈信号来控制功率开关，并且当反馈信号的转换速率超过故障阈值转换速率值时检测为故障状态。

【技术实现步骤摘要】
具有用于反馈和故障检测的单个隔离装置的电源
本公开涉及具有用于反馈和故障检测的单个隔离装置的隔离式电源以及相应的控制方法。
技术介绍
本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。AC-DC电源通常包括两级转换器：功率因数校正(PFC)级前端以实现期望的功率因数；和DC-DC转换器级以实现隔离和降压功能。控制这两个转换器的传统方法需要两个数字信号处理器(DSP)，其中一个DSP控制每个级。另外，典型地使用两个隔离装置。一个隔离装置用于从DC-DC转换器的次级侧到初级侧的反馈控制，而第二隔离装置用于故障检测和保护。
技术实现思路
本部分提供本公开的一般概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。根据本公开的一个方面，一种隔离式电源包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器；耦合到所述变压器的初级绕组的至少一个功率开关；耦合到所述功率开关以控制所述功率开关的操作的控制器；耦合到所述次级绕组以向负载提供输出电压的输出端子；以及反馈电路其耦合到所述输出端子，用于感测所述输出电压并将感测到的输出电压与电压参考进行比较以限定反馈信号。所述电源还包括故障检测电路，所述故障检测电路耦合在所述输出端子和所述反馈电路之间，用于感测所述输出电压，将感测到的输出电压与故障参考进行比较，并且当感测到的输出电压超过所述故障参考时修改所述反馈信号。所述电源还包括单个隔离装置，所述单个隔离装置耦合在所述反馈电路和所述控制器之间，用于向所述控制器提供所述反馈信号。所述控制器是可操作的以基于所述反馈信号控制所述功率开关，并且当所述反馈信号的转换速率(slewrate)超过故障阈值转换速率值时检测为故障状态。优选地，所述电源不包括用于发动所述电源的软启动的外部电路。优选地，所述反馈电路包括分路调节器。根据本公开的另一方面，公开一种检测隔离式电源中的故障状态的方法。所述电源包括控制器、具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦合到所述变压器的初级绕组的至少一个功率开关、耦合到所述次级绕组的输出端子、耦合到所述输出端子的反馈电路、耦合在所述输出端子和所述反馈电路之间的故障检测电路以及耦合在所述反馈电路和所述控制器之间的单个隔离装置。所述方法包括经由所述单个隔离装置将反馈信号传输给所述控制器。通过将在所述输出端子处感测到的输出电压与电压参考进行比较来限定所述反馈信号。所述方法还包括基于在所述控制器处接收到的所述反馈信号来控制所述功率开关的切换操作，当所述感测到的输出电压超过故障参考时修改经由所述单个隔离装置传输给所述控制器的所述反馈信号，以及当所述反馈信号的转换速率超过故障阈值转换速率值时检测为故障状态。优选地，修改所述反馈信号包括通过使所述单个隔离装置饱和到高饱和状态或低饱和状态来增加所述反馈信号的转换速率，其中所述转换速率值可以是正转换速率值、负转换速率值或绝对转换速率值。优选地，检测故障状态包括：周期性地对所述反馈信号进行采样；将当前反馈信号样本与先前的反馈信号样本进行比较；以及当所述当前反馈信号样本与所述先前的反馈信号样本之间的差超过所述故障阈值转换速率值时，确定为出现故障状态。优选地，所述故障阈值转换速率值大于在所述输出电压的瞬态负载状态期间出现的所述反馈信号的转换速率。根据本公开的另一方面，公开一种发动隔离式电源的软启动的方法。所述电源包括控制器、具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦合到所述变压器的初级绕组的至少一个功率开关、输入端子、耦合到所述次级绕组的输出端子、耦合到所述输出端子的反馈电路以及耦合在所述反馈电路和所述控制器之间以向所述控制器提供反馈信号的至少一个隔离装置。所述方法包括当在所述电源的输入端子处检测到输入电压时初始化累加器值，并且周期性地将累加器变量与所述反馈信号的误差值进行比较。所述方法包括当所述累加器变量小于所述反馈信号的误差值时，基于所述累加器变量来控制所述功率开关的操作，并且在每个操作周期递增所述累加器变量。所述方法包括当所述反馈信号的误差值小于所述累加器变量时，基于所述反馈信号的误差值来控制所述功率开关的操作。优选地，所述累加器值和所述误差值每个都指示所述功率开关的切换周期。优选地，所述的方法还包括：将所述累加器值与最大周期值进行比较；以及当所述累加器值超过所述最大周期值时，停止所述累加器值的递增。优选地，所述发动所述电源的软启动的方法不包括从外部电路接收任何软启动触发信号。优选地，所述反馈电路包括分路调节器。根据本文提供的描述，其他方面和应用领域将变得显而易见。应当理解，本公开的各个方面可以单独地或与一个或多个其他方面组合地实现。还应当理解，本文的描述和具体例子仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。附图说明本文描述的附图仅用于所选实施例的说明性目的，而不是所有可能的实施方式，并且不意图限制本公开的范围。图1是根据本公开的一个实施例的示例性隔离式电源的框图。图2是图1的隔离式电源的示例性电路图。图3是图2的隔离式电源的反馈电路、故障检测电路和隔离装置的电路图。图4A和4B是图1的隔离式电源的示例性反馈信号的线图。图5A和5B是图1的隔离式电源中的示例性反馈信号采样的线图。图6A和6B是在反馈信号增加期间的示例性反馈信号采样的线图。图7是检测图1的隔离式电源中的故障状态的示例性方法的流程图。图8是发动隔离式电源的软启动的示例性方法的流程图。图9是包括用于发动隔离式电源的软启动的分路调节器的示例性反馈电路的电路图。在附图的多个视图中，相应的附图标记表示相应的特征。具体实施方式现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。提供示例性实施例以使得本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。诸如具体部件、装置和方法的例子的众多具体细节将被阐述，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以以许多不同的形式来实施，并且两者都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，不详细描述公知的处理、公知的装置结构和公知的技术。本文所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图是限制性的。除非上下文另有明确说明，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也可意图包括复数形式。术语“具有”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在。本文所描述的方法步骤、处理和操作除非特别地被标识为执行的顺序，否则不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序来执行。还应当理解，可以采用附加的或替代的步骤。尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。当在本文中使用时，诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语，除非上下文清楚地指示，否则不暗示序列或顺序。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。在本文中可以使用空间相对术语，例如“内”、“外”、“在…下方”、“在…下面”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离式电源，其特征在于，包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器；耦合到所述变压器的初级绕组的至少一个功率开关；耦合到所述功率开关以控制所述功率开关的操作的控制器；耦合到所述次级绕组以向负载提供输出电压的输出端子；反馈电路，其耦合到所述输出端子，用于感测所述输出电压并将感测到的输出电压与电压参考进行比较以限定反馈信号；故障检测电路，其耦合在所述输出端子和所述反馈电路之间，用于感测所述输出电压，将感测到的输出电压与故障参考进行比较，并且当感测到的输出电压超过所述故障参考时修改所述反馈信号；以及单个隔离装置，其耦合在所述反馈电路和所述控制器之间，用于向所述控制器提供所述反馈信号，所述控制器是可操作的以基于所述反馈信号控制所述功率开关，并且当所述反馈信号的转换速率超过故障阈值转换速率值时检测为故障状态。

【技术特征摘要】
2015.12.02 US 14/957,1031.一种隔离式电源，其特征在于，包括：具有初级绕组和次级绕组的变压器；耦合到所述变压器的初级绕组的至少一个功率开关；耦合到所述功率开关以控制所述功率开关的操作的控制器；耦合到所述次级绕组以向负载提供输出电压的输出端子；反馈电路，其耦合到所述输出端子，用于感测所述输出电压并将感测到的输出电压与电压参考进行比较以限定反馈信号；故障检测电路，其耦合在所述输出端子和所述反馈电路之间，用于感测所述输出电压，将感测到的输出电压与故障参考进行比较，并且当感测到的输出电压超过所述故障参考时修改所述反馈信号；以及单个隔离装置，其耦合在所述反馈电路和所述控制器之间，用于向所述控制器提供所述反馈信号，所述控制器是可操作的以基于所述反馈信号控制所述功率开关，并且当所述反馈信号的转换速率超过故障阈值转换速率值时检测为故障状态。2.根据权利要求1所述的隔离式电源，其中所述故障检测电路包括耦合到所述单个隔离装置的故障开关，以及比较器，当所述感测到的输出电压超过所述故障参考时，所述比较器接通所述故障开关以使所述隔离装置饱和，从而增加所述反馈信号的转换速率超过所述故障阈值转换速率。3.根据权利要求1或2所述的隔离式电源，其中所述故障阈值转换速率值大于在所述输出电压的瞬态负载状态期间出现的所述反馈信号的转换速率。4.根据前述权利要求中任一项所述的隔离式电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬西·丰塔尼拉·博卡托，乔纳森·罗斯·贝尔纳多·福尼，杰西卡·C·马格希诺，罗尼·B·戈尊，
申请(专利权)人：雅达电子国际有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81