【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路。更具体地，本专利技术提供了对于过流保护(over-currentprotection)和过功率保护(over-power protection)的控制系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于电源转换器。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
电源转换器被广泛用于诸如便携设备之类的消费电子设备。电源转换器可以将电力从一种形式转换为另一种形式。作为一个示例，将电力从交流(AC)变换为直流(DC)，从DC变换为AC，从AC变换为AC，或者从DC变换为DC。另外，电源转换器可将电力从一种电压电平转换为另一电压电平。电源转换器包括线性转换器和开关模式转换器。开关模式转换器通常使用脉宽调制(PWM)机制或脉冲频率调制(PFM)机制。这些机制常常是利用包含各种保护组件的开关模式控制器来实现的。这些组件可以提供过压保护、过温度保护、过流保护(OCP)和过功率包含(OPP)。这些保护通常可以防止电源转换器及相连电路遭受永久损坏。例如，电源转换器包括开关以及与开关串联的变压器绕组。流经该开关和变压器绕组的电流可能受到OCP系统的限制。如果OCP系统无效，则由于开关时的过大电流和电压应力或者由于操作期间的热耗散，电流可能达到即将损坏该开关的水平。例如，当输出短路或过载发生时，可能达到该电流水平。因此，在许多离线反激式转换器中，由于过大的电压和电流应力，变压器次级侧上的整流器组件经历永久损坏。因此，有效的OCP系统对于可靠开关模式转换器是重要的。附图说明图1是具有过流保护的简化传统开关模式转换器。开关模式转换器100包括OCP比较器...
【技术保护点】
一种用于保护电源转换器的系统控制器，该系统控制器包括：信号生成器，被配置为生成阈值信号；比较器，被配置为接收所述阈值信号以及电流感测信号，并且至少基于与所述阈值信号和所述电流感测信号相关联的信息生成比较信号，所述电流感测信号指示流经电源转换器的初级绕组的初级电流的大小；以及调制和驱动组件，被耦合到所述信号生成器并被配置为至少接收所述比较信号，至少基于与所述比较信号相关联的信息生成驱动信号，并且向开关输出所述驱动信号以影响所述初级电流，所述驱动信号与一个或多个第一开关时程以及在所述一个或多个第一开关时程之后的第二开关时程相关联，所述一个或多个第一开关时程对应于一个或多个第一占空比；其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中，至少基于与所述一个或多个第一占空比相关联的信息确定第一阈值信号值；以及生成与所确定的第一阈值信号值相等的所述阈值信号，所述阈值信号在所述第二开关时程中作为时间的函数在大小上是恒定的。
【技术特征摘要】
1.一种用于保护电源转换器的系统控制器，该系统控制器包括 信号生成器，被配置为生成阈值信号； 比较器，被配置为接收所述阈值信号以及电流感测信号，并且至少基于与所述阈值信号和所述电流感测信号相关联的信息生成比较信号，所述电流感测信号指示流经电源转换器的初级绕组的初级电流的大小；以及 调制和驱动组件，被耦合到所述信号生成器并被配置为至少接收所述比较信号，至少基于与所述比较信号相关联的信息生成驱动信号，并且向开关输出所述驱动信号以影响所述初级电流，所述驱动信号与一个或多个第一开关时程以及在所述一个或多个第一开关时程之后的第二开关时程相关联，所述一个或多个第一开关时程对应于一个或多个第一占空比； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中， 至少基于与所述一个或多个第一占空比相关联的信息确定第一阈值信号值；以及生成与所确定的第一阈值信号值相等的所述阈值信号，所述阈值信号在所述第二开关时程中作为时间的函数在大小上是恒定的。2.如权利要求1所述的系统控制器，其中 所述驱动信号还与在所述一个或多个第一开关时程和所述第二开关时程之后的第三开关时程相关联，所述第二开关时程对应于第二占空比； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第三开关时程中， 至少基于与所述第二占空比相关联的信息确定第二阈值信号值；以及生成与所确定的第二阈值信号值相等的所述阈值信号，所述第二阈值信号在所述第三开关时程中作为时间的函数在大小上是恒定的。3.如权利要求2所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值等于所述第一阈值信号值。4.如权利要求2所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值不同于所述第一阈值信号值。5.一种用于保护电源转换器的系统控制器，该系统控制器包括 信号生成器，被配置为生成阈值信号； 比较器，被配置为接收所述阈值信号以及电流感测信号，并且至少基于与所述阈值信号和所述电流感测信号相关联的信息生成比较信号，所述电流感测信号指示流经电源转换器的初级绕组的初级电流的大小；以及 调制和驱动组件，被耦合到所述信号生成器并被配置为至少接收所述比较信号，至少基于与所述比较信号相关联的信息生成驱动信号，并且向开关输出所述驱动信号以影响所述初级电流，所述驱动信号与一个或多个第一开关时程以及在所述一个或多个第一开关时程之后的第二开关时程相关联，所述一个或多个第一开关时程对应于一个或多个第一占空t匕，所述第二开关时程包括导通时间和关断时间； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中， 至少基于与所述一个或多个第一占空比相关联的信息确定第一阈值信号值； 在所述导通时间的开始处将时间设为零； 如果该时间满足一个或多个第一预定条件，则生成与所确定的第一阈值信号值相等的所述阈值信号，以使得所述阈值信号作为时间的函数在大小上是恒定的；以及 如果该时间满足一个或多个第二预定条件，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而减小。6.如权利要求5所述的系统控制器，其中，在所述第二开关时程中，如果该时间小于第一预定值，则该时间满足一个或多个第一预定条件。7.如权利要求5所述的系统控制器，其中，在所述第二开关时程中，如果该时间大于所述第一预定值且小于第二预定值，则该时间满足一个或多个第二预定条件。8.如权利要求5所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中，如果该时间满足一个或多个第三预定条件，则生成与第二阈值信号值相等的所述阈值信号以使得所述阈值信号作为该时间的函数在大小上是恒定的，所述第二阈值信号值小于所述第一阈值信号值。9.如权利要求8所述的系统控制器，其中，在所述第二开关时程中，如果该时间大于所述第二预定值，则该时间满足一个或多个第三预定条件。10.如权利要求5所述的系统控制器，其中 所述驱动信号还与在所述一个或多个第一开关时程和所述第二开关时程之后的第三开关时程相关联，所述第二开关时程对应于第二占空比，所述第三开关时程包括第二导通时间和第二关断时间； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第三开关时程中， 至少基于与所述第二占空比相关联的信息确定第二阈值信号值； 在所述第二导通时间的开始处将该时间设为零； 如果该时间满足所述一个或多个第一预定条件，则生成与所确定的第二阈值信号值相等的所述阈值信号，以使得所述第二阈值信号作为时间的函数在大小上是恒定的；以及如果该时间满足所述一个或多个第二预定条件，则生成所述阈值信号，以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而减小。11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值等于所述第一阈值信号值。12.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值不同于所述第一阈值信号值。13.一种用于保护电源转换器的系统控制器，该系统控制器包括 信号生成器，被配置为生成阈值信号； 比较器，被配置为接收所述阈值信号以及电流感测信号，并且至少基于与所述阈值信号和所述电流感测信号相关联的信息生成比较信号，所述电流感测信号指示流经电源转换器的初级绕组的初级电流的大小；以及 调制和驱动组件，被耦合到所述信号生成器并被配置为至少接收所述比较信号，至少基于与所述比较信号相关联的信息生成驱动信号，并且向开关输出所述驱动信号以影响所述初级电流，所述驱动信号与一个或多个第一开关时程以及在所述一个或多个第一开关时程之后的第二开关时程相关联，所述一个或多个第一开关时程对应于一个或多个第一占空比，所述第二开关时程包括导通时间和关断时间； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中，至少基于与所述一个或多个第一占空比相关联的信息确定第一阈值信号值； 在所述导通时间的开始处将时间设为零；以及 如果该时间满足一个或多个第一预定条件，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长从所确定的第一阈值信号值减小。14.如权利要求13所述的系统控制器，其中，在所述第二开关时程中，如果该时间小于第一预定值，则该时间满足一个或多个第一预定条件。15.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第二开关时程中，如果该时间满足一个或多个第二预定条件，则生成与第二阈值信号值相等的所述阈值信号以使得所述阈值信号作为该时间的函数在大小上是恒定的，所述第二阈值信号值小于所述第一阈值信号值。16.如权利要求15所述的系统控制器，其中，在所述第二开关时程中，如果该时间大于所述第一预定值，则该时间满足一个或多个第二预定条件。17.如权利要求13所述的系统控制器，其中 所述驱动信号还与在所述一个或多个第一开关时程和所述第二开关时程之后的第三开关时程相关联，所述第二开关时程对应于第二占空比，所述第三开关时程包括第二导通时间和第二关断时间； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述第三开关时程中， 至少基于与所述第二占空比相关联的信息确定第二阈值信号值； 在所述第二导通时间的开始处将该时间设为零；以及 如果该时间满足所述一个或多个第一预定条件，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长从所确定的第二阈值信号值减小。18.如权利要求17所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值等于所述第一阈值信号值。19.如权利要求17所述的系统控制器，其中，所述第二阈值信号值不同于所述第一阈值信号值。20.一种用于保护电源转换器的系统控制器，该系统控制器包括 信号生成器，被配置为生成阈值信号； 比较器，被配置为接收所述阈值信号以及电流感测信号，并且至少基于与所述阈值信号和所述电流感测信号相关联的信息生成比较信号，所述电流感测信号指示流经电源转换器的初级绕组的初级电流的大小；以及 调制和驱动组件，被耦合到所述信号生成器并被配置为至少接收所述比较信号，至少基于与所述比较信号相关联的信息生成驱动信号，并且向开关输出所述驱动信号以影响所述初级电流，所述驱动信号与多个开关时程相关联，所述多个开关时程的每个包括导通时间和关断时间； 其中，所述信号生成器还被配置为，在所述多个开关时程的每个中， 在所述导通时间的开始处将时间设为零； 如果该时间满足一个或多个第一预定条件，则生成所述阈值信号，以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而增大；以及 如果该时间满足一个或多个第二预定条件，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而减小。21.如权利要求20所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述多个开关时程的每个中，如果该时间小于第一预定值且大于第二预定值，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而减小。22.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述多个开关时程的每个中，如果该时间小于所述第一预定值且大于所述第二预定值，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而线性地减小。23.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述多个开关时程的每个中，如果该时间小于所述第二预定值且大于第三预定值，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而增大。24.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述信号生成器还被配置为，在所述多个开关时程的每个中，如果该时间小于所述第二预定值且大于所述第三预定值，则生成所述阈值信号以使得所述阈值信号的大小随着时间的增长而线性地增大。25.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述第三预定值等于零。26.一种用于保护电源转换器的信号生成器，该信号生成器包括 调制和驱动组件，被配置为生成调制信号以向开关输出驱动信号从而影响流经电源转换器的初级绕组的初级电流； 斜坡信号生成器，被配置为接收所述调制信号并且至少基于与所述调制信号相关联的信息生成斜坡信号； 采样信号生成器，被配置为接收所述调制信号并且响应于所述调制信号的下降沿而生成包含脉冲的米样信号；以及 采样和保持组件，被配置为接收所述采样信号和所述斜坡信号，并且输出与所述采样信号的所述脉冲相应的、与所述斜坡信号的大小相关联的采样和保持信号。27.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述调制信号是脉宽调制信号。28.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述调制信号是所述驱动信号。29.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述调制信号不是所述驱动信号。30.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述调制和驱动组件包括 调制组件，被配置为生成所述调制信号；以及 栅极驱动组件，被配置为接收所述调制信号并且至少基于与所述调制信号相关联的信息输出所述驱动信号。31.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述调制和驱动组件包括 调制组件，被配置为生成第一信号；以及 栅极驱动组件，被配置为接收所述第一信号，至少基于与所述第一信号相关联的信息生成所述调制信号，并且输出所述调制信号作为所述驱动信号。32.如权利要求26所述的信号生成器，还包括 比较器，被配置为接收与所述采样和保持信号相关联的阈值信号以及与所述初级电流相关联的电流感测信号，并且至少基于与所述采样和保持信号以及所述电流感测信号相关联的信息向所述调制和驱动组件输出比较信号。33.如权利要求32所述的信号生成器，还包括低通滤波器，被配置为接收所述采样和保持信号并且至少基于与所述采样和保持信号相关联的信息输出所述阈值信号。34.如权利要求33所述的信号生成器，其中，所述采样和保持组件和所述低通滤波器共享至少一个电容器。35.如权利要求33所述的信号生成器，其中，所述采样和保持组件包括 第一开关，被配置为响应于所述采样信号而闭合和断开；以及 第一电容器，被配置为当所述第一开关闭合时响应于所述斜坡信号被充电。36.如权利要求35所述的信号生成器，其中，所述低通滤波器包括 第一电阻器，包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，所述第一电阻器端子被耦合到所述第一开关；以及 第二电容器，被耦合到所述第二电阻器端子。37.如权利要求32所述的信号生成器，还包括 低通滤波器，被配置为接收所述采样和保持信号并且至少基于与所述采样和保持信号相关联的信息生成滤波器信号； 占空比检测和计数器组件，被配置为接收所述调制信号，检测所述调制信号的占空比，并且至少基于与所述调制信号相关联的信息生成采样使能信号，所述调制信号与一个或多个开关时程相关联，所述一个或多个开关时程对应于一个或多个占空比； 补偿组件，被配置为接收所述调制信号并且至少基于与所述调制信号相关联的信息生成补偿信号； 第一开关，被耦合到所述补偿组件；以及 第二开关，被耦合到所述低通滤波器； 其中，所述占空比检测和计数器组件还被配置为 如果与第一开关时程相对应的所述调制信号的第一占空比大于占空比阈值，则生成第一逻辑电平的所述采样使能信号；以及 如果与第二开关时程相对应的所述调制信号的第二占空比小于所述占空比阈值，则生成第二逻辑电平的所述采样使能信号，所述第二开关时程为多个连续的开关时程； 其中 所述第一开关被配置为，响应于所述第一逻辑电平的所述采样使能信号而闭合，以输出所述补偿信号作为所述阈值信号；以及 所述第二开关被配置为，响应于所述第二逻辑电平的所述采样使能信号而闭合，以输出所述滤波器信号作为所述阈值信号。38.如权利要求37所述的信号生成器，其中，所述占空比检测和计数器组件包括 占空比检测器，被配置为检测所述调制信号的占空比；以及 计数器组件，被配置为至少基于与所述调制信号相关联的信息生成所述采样使能信号。39.如权利要求37所述的信号生成器，其中，所述补偿组件还被配置为 至少基于与所述调制信号的第三占空比相关联的信息确定第一阈值信号值，所述第三占空比对应于第三开关时程，所述第三开关时程包括导通时间和关断时间； 在所述导通时间的开始处将时间设为零；以及 如果该时间满足一个或多个预定条件，则生成所述补偿信号以使得所述补偿信号的大小随着时间的增长从所确定的第一阈值信号值增大。40.如权利要求26所述的信号生成器，其中，所述斜坡信号生成器包括电容器，该电容器被配置为响应于处于第一逻辑电平的所述调制信号而被充电并且输出所述斜坡信号。41.如权利要求40所述的信号生成器，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，张允超，林元，孙志强，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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