具有输出电压保护的隔离式功率转换器制造技术

本发明专利技术提供一种用于将电源递送到负载的设备，所述设备包括将初级侧上的输入功率转换为次级侧上的节点处的输出功率和供应电压的隔离式功率转换器。在所述次级侧上，负载开关位于到所述负载的电流路径上。次级侧控制电路系统控制所述负载开关以在电流被提供到所述负载的接通模式中操作，且响应于与所述供应电压的有效突然断接对应的故障条件而将所述负载开关切换成到所述负载的所述电流路径被阻断的关闭模式。

【技术实现步骤摘要】
具有输出电压保护的隔离式功率转换器
本公开的方面涉及AC/DC电源是跨越电流性隔离而转换为DC电源的隔离式功率转换电路(例如，例如反激式转换器的隔离式功率转换器)。
技术介绍
在各种实例中，针对由转换器递送到电路系统的电源的量的需求正日益增加。举例来说，移动电话具有针对较快充电的消费者需求。高电压可用以针对电池组递送快速充电。递送到电路系统的电压对于转换器(例如移动电话的充电器)来说还必须兼容。许多充电器起始于5伏特(V)而操作且将电压协商到较高电压，例如，9V、12V或20V。不同标准用以协商电压，例如通用串行总线电源递送(USB-PD)和/或快速充电，以及其它标准。在发生故障条件时，需要保护已连接的电路系统。对于多种应用，这些和其它事项已向转换器和电压保护实施方案的效率呈现挑战。
技术实现思路
各种例子实施例涉及例如上文所处理的问题和/或其它问题的问题，所述问题可从以下关于隔离式功率转换器和用于由此类转换器供电的负载电路系统的输出电压保护的公开变得显而易见。在某些例子实施例中，本公开的方面涉及隔离式功率转换器的次级侧上的负载开关，且响应于到次级侧控制电路系统的供应的断接，使用负载开关以阻断到负载的电流路径。在更具体的例子实施例中，一种设备将电源递送到负载，所述负载具有从所述设备汲取电源的电路系统。所述设备包括隔离式功率转换器，所述隔离式功率转换器通过在所述隔离式功率转换器的次级侧上的节点处提供供应电压而对所述隔离式功率转换器的初级侧上的输入功率作出响应。所述初级侧包括限制所述隔离式功率转换器能够供应电源以用于提供所述供应电压的程度的初级侧控制电路系统。在由供应电压供电的次级侧存在且从所述供应电压断接时，所述初级侧控制电路系统可限制所述供应电源。在各种具体方面中，所述电源受到控制回路限制，但在从所述供应电压突然断接的状况下，所述负载开关断开。在所述控制回路(例如，光电反馈)因从供应电压断接而不良好地工作时，所述初级侧可触发过电压保护(例如，初级过电压保护)且由此限制电源。所述次级侧包括负载开关、次级侧控制电路系统，和在所述供应电压存在时汲取电源的电路系统。所述负载开关被配置成沿着所述节点与所述负载之间的电流路径。所述次级侧控制电路系统接收所述供应电压(例如，Vcc)且控制所述负载开关。举例来说，所述次级侧控制电路系统控制所述负载开关以在所述电流路径用以将电流提供到所述负载的接通模式中操作。响应于与所述供应电压的有效突然断接对应的故障条件，所述次级侧控制电路系统将所述负载开关切换成到所述负载的所述电流路径被阻断的关闭模式(例如，使用所述次级侧上的额外供应电压)。在各种具体实施例中，所述次级侧上的电路系统在所述供应电压存在时(例如在所述负载开关的接通模式和/或关闭模式期间)从所述供应电压汲取电源。响应于从所述供应电压的所述突然断接而使用所述经汲取电源作为额外供应电压(例如，在所述接通模式和/或关闭模式期间充电的附加电压源，所述附加电压源可供在任何时间使用且在所述供应电压断接时使用)，以致使所述负载开关在关闭模式中操作。另外，在从所述供应电压的所述突然断接期间在所述关闭模式中操作的所述负载开关致使所述初级侧控制电路系统响应于所述故障条件且使用所述经汲取电源而限制所述隔离式功率转换器能够供应电源的程度。举例来说，所述次级侧上(例如，在所述负载开关之前的节点处)的所述供应电压增加直到所述初级侧控制电路系统触发初级过电压保护为止。在各种相关实施例中，在所述供应电压连接在所述次级侧控制电路系统处时，例如在基本功率控制(如本文中进一步所描述)期间或响应于故障条件，所述电路系统用以将反馈提供到所述初级侧以控制所述次级侧上的所述供应电压。举例来说，所述电路系统触发被提供到所述初级侧控制电路系统作为反馈的信号(例如，Vcc电压的电压测量的通信)。所述初级侧控制电路系统通过限制(或增加)所述供应电源而对所述信号作出响应。作为具体例子，所述负载请求电源，且接着由于故障条件，所述负载开关切换以在关闭模式中操作(例如，所述负载开关断开)。最初，所述供应电压(Vcc电压)上升，这是在所述次级侧控制电路系统上通过所述Vcc电压的电压测量而检测到(例如，由电阻分压器电路系统)。所述电路系统将所述供应电压传达到所述初级侧，且因此缩减所递送的电源。在另一具体例子实施例中，所述隔离式功率转换器的所述初级侧和次级侧上的所述控制电路系统包括USB电源递送(PD)控制器电路。举例来说，一种设备包括隔离式功率转换器，所述隔离式功率转换器通过在所述隔离式功率转换器的次级侧上的节点处提供供应电压而对所述隔离式功率转换器的初级侧上的输入功率作出响应。在所述隔离式功率转换器的所述初级侧上，初级侧控制电路系统用以限制所述隔离式功率转换器能够供应电源以用于提供所述供应电压的程度。所述次级侧上的负载开关被定位成沿着所述节点与所述负载之间的电流路径。另外，在所述隔离式功率转换器的所述次级侧上，所述USB-PD控制器电路接收所述供应电压且控制所述负载开关。所述USB-PD控制器电路与所述负载传达电压和电流电平。举例来说，在正常操作期间，在所述负载正改变功率模式时，所述负载与所述USB-PD控制器电路通信以改变所述次级侧处的电压的设定值。所述电压的改变的设定值由所述次级侧(例如由光电耦合器)传达到所述初级侧，这引起所述输出电压改变为新值。所述USB-PD控制器电路进一步控制所述负载开关以在所述电流路径用以将电流提供到所述负载的接通模式中操作。响应于与呈短路或断路形式的有效突然断接对应的所述供应电压的故障条件(以及其它故障条件，例如超负载条件、超温度条件)，所述USB-PD将所述负载开关切换成到所述负载的所述电流路径被阻断的关闭模式。所述隔离式功率转换器的所述次级侧包括在所述负载开关的所述接通模式期间汲取电源的电路系统。响应于所述USB-PD控制器电路上的所述供应电压不存在的所述故障条件，所述电路系统致使所述初级侧上的所述USB-PD控制器电路限制所述隔离式功率转换器能够供应电源的程度。在其它具体例子实施例中，所述隔离式功率转换器是可将多个输出电压提供到所述负载的多输出电压转换器(例如，适配器)。举例来说，所述隔离式功率转换器将所述供应电压提供为基于从所述负载到所述次级侧上的所述USB-PD控制器电路的反馈而选择的多个电压中的一个电压，这引起从所述次级侧到所述初级侧的反馈。举例来说，到所述负载开关的输入端处的电压被控制为设定值。在发生故障条件时，所述负载开关在关闭模式中操作(例如，所述负载开关断开)，这引起供应电压增加且由所述次级侧控制电路系统检测。在各种实施例中，先前所描述的反馈是正常反馈行为。举例来说，所述负载开关断开可引起太多的电源被递送且致使Vcc电压上升。反馈回路缩减所递送的电源。所述电路系统(例如，光电耦合器)响应于所述故障条件的指示而触发信号(例如，由所述次级侧上的所述USB-PD控制器电路通过监测Vcc电压、测量输出电流且测量所述负载开关的温度以及其它测量来测量故障条件)，且致使所述初级侧控制电路系统限制隔离式功率转换器供应电源的程度，而不管选择多个电压中的哪一个电压。在所述故障条件与所述供应电压的有效突然断接(在所述次级侧上的所述USB-PD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将电源递送到负载的设备，所述负载具有被配置成从所述设备汲取电源的负载电路系统，其特征在于，所述设备包括：隔离式功率转换器，所述隔离式功率转换器被配置和布置成将所述隔离式功率转换器的初级侧处的输入功率转换为所述隔离式功率转换器的次级侧上的节点处的输出功率和供应电压；在所述隔离式功率转换器的所述初级侧上，初级侧控制电路系统被配置和布置成限制所述隔离式功率转换器能够供应电源以用于在输出端处提供所述供应电压的程度；在所述隔离式功率转换器的所述次级侧上，负载开关被配置和布置成沿着所述节点与所述负载之间的电流路径，所述负载具有被配置成从所述设备汲取电源的负载电路系统；以及在所述隔离式功率转换器的所述次级侧上，次级侧控制电路系统被配置和布置成接收所述供应电压且控制所述负载开关以在所述电流路径用以将电流提供到所述负载的接通模式中操作，且响应于与所述供应电压的有效突然断接对应的故障条件而将所述负载开关切换成到所述负载的所述电流路径被阻断的关闭模式。

【技术特征摘要】
2016.06.16 US 15/184,4321.一种用于将电源递送到负载的设备，所述负载具有被配置成从所述设备汲取电源的负载电路系统，其特征在于，所述设备包括：隔离式功率转换器，所述隔离式功率转换器被配置和布置成将所述隔离式功率转换器的初级侧处的输入功率转换为所述隔离式功率转换器的次级侧上的节点处的输出功率和供应电压；在所述隔离式功率转换器的所述初级侧上，初级侧控制电路系统被配置和布置成限制所述隔离式功率转换器能够供应电源以用于在输出端处提供所述供应电压的程度；在所述隔离式功率转换器的所述次级侧上，负载开关被配置和布置成沿着所述节点与所述负载之间的电流路径，所述负载具有被配置成从所述设备汲取电源的负载电路系统；以及在所述隔离式功率转换器的所述次级侧上，次级侧控制电路系统被配置和布置成接收所述供应电压且控制所述负载开关以在所述电流路径用以将电流提供到所述负载的接通模式中操作，且响应于与所述供应电压的有效突然断接对应的故障条件而将所述负载开关切换成到所述负载的所述电流路径被阻断的关闭模式。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离式功率转换器的所述次级侧进一步包括被配置和布置成在所述接通模式期间汲取电源的电路系统，且响应于所述供应电压不存在且所述负载开关被切换成所述关闭模式的所述故障条件，所述次级侧被配置和布置成致使所述初级侧控制电路系统限制所述隔离式功率转换器能够使用所述经汲取电源来供应电源的程度。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离式功率转换器的所述次级侧进一步包括被配置和布置成汲取电源且给另一节点充电的光电耦合器，且响应于所述供应电压不存在的所述故障条件，所述次级侧控制电路系统被配置和布置成使用所述经汲取电源将所述负载开关切换成所述关闭模式。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离式功率转换器的所述次级侧进一步包括被配置和布置成在所述关闭模式和接通模式期间在激活状态中操作的光电耦合器，且所述光电耦合器被进一步配置和布置成通过改变为如下所述的状态而对指示所述故障条件的逻辑信号作出响应：在整个所述状态中，所述次级侧控制电路系统被配置和布置成将所述负载开关切换为所述关闭模式且致使所述初级侧控制电路系统限制所述隔离式功率转换器能够供应电源的程度。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离式功率转换器的所述次级侧进一步包括在所述接通模式期间充电的充电节点，其中所述充电节点包括所述次级侧控制电路系统的光电引脚，且其中所述次级侧控制电路系统被配置和布置成响应于所述故障条件的指示而致使所述负载开关使用来自所述充电节点的经汲取电源在所述关闭模式中操作。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述隔离式功率转换器的所述次级侧进一步包括在所述接通模式期间充电的充电节点，其中所述充电节点包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉默斯·辛德里库斯·玛里亚·朗厄斯兰格，杰罗恩·克莱彭宁，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL