TWI481141B - And a system and method for protecting a power supply conversion system based at least on a feedback signal - Google Patents

And a system and method for protecting a power supply conversion system based at least on a feedback signal Download PDF

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TWI481141B TW102116551A TW102116551A TWI481141B TW I481141 B TWI481141 B TW I481141B TW 102116551 A TW102116551 A TW 102116551A TW 102116551 A TW102116551 A TW 102116551A TW I481141 B TWI481141 B TW I481141B
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用於至少基於回饋信號保護電源變換系統的系統和方法
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於至少基於回饋信號保護電源變換系統的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於反激式電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
一般地，傳統電源變換系統通常使用變壓器來隔離初級側上的輸入電壓和次級側上的輸出電壓。為了調整輸出電壓，諸如TL431和光電耦合器之類的某些元件可被用來將回饋信號從次級側發送到初級側上的控制器晶片。替代地，次級側上的輸出電壓可被鏡像反映到初級側，因此，輸出電壓通過直接調節初級側上的一些參數來控制。於是，可省略諸如TL431和光電耦合器之類的某些元件來降低系統成本。
第1圖是示出具有初級側感測和調整的傳統反激式電源變換系統的簡化圖式。該電源變換系統100包括初級繞組110、次級繞組112、輔助繞組114、電源開關120、電流感測電阻器130、輸出電纜的等效電阻器140、電阻器150和152以及整流二極體160。例如，電源開關120是雙極結型電晶體。在另一示例中，電源開關120是MOS電晶體。
為了在預定範圍內調整輸出電壓，通常需要提取與輸出電壓和輸出負載有關的資訊。例如，當電源變換系統100在斷續傳導模式(DCM)中操作時，可以通過輔助繞組114提取這樣的資訊。當電源開關120導通時，能量被儲存在次級繞組112中。然後，當電源開關120關斷時，在退磁過程期間所儲存能量被釋放到輸出端子。輔助繞組114的電壓映射次級側上的輸出電壓，如下所示。
其中，VFB 表示節點154處的電壓，並且Vaux 表示輔助繞組114的電壓。R1 和R2 分別表示電阻器150和152的電阻值。另外，n表示輔助繞組114與次級繞組112之間的匝數比。具體地，n等於輔助繞組114的匝數除以次級繞組112的匝數。分別表示輸出電壓Vo 和輸出電流Io 。此外，VF 表示整流二極體160的正嚮導通電壓，並且Req 表示等效電阻器140的電阻值。此外，k表示回饋係數，如下所示：
第2圖是示出反激式電源變換系統100的傳統操作機制的簡化圖式。如第2圖所示，電源變換系統100的控制器晶片使用採樣和保持機制。當次級側上的退磁過程幾乎完成並且次級繞組112的電流幾乎變為零時，輔助繞組114的電壓Vaux 例如在第2圖的點A處被採樣。所採樣的電壓值通常被保持直到下一電壓採樣執行為止。通過負反饋環，所採樣的電壓值可變為等於參考電壓Vref 。因此，V FB =V ref (式3)
组合式1和式3，可獲得下式： 基於式4，輸出電壓隨著輸出電流的增大而減小。
另外，在斷續傳導模式(DCM)中，反激式電源變換系統100還可基於與如第2圖所示的輔助繞組114的電壓的波形相關聯的資訊來調整輸出電流，而不管輸出電壓如何。
例如，輸出電流等於在一開關時間週期期間流經次級繞組112的次級電流198的平均值，該開關時間週期包括與退磁過程相對應的退磁時段。
其中，Iout 表示輸出電流，Isec_pk 表示當電源開關120關斷時次級電流198的大小，Tdem 表示退磁時段的持續時間，並且Ts 表示開關時間週期的持續時間。
作為一示例，根據式5，輸出電流可如下這樣來確定： 其中，N表示初級繞組110與次級繞組112之間的匝數比，Rs 表示電流感 測電阻器130的電阻，T表示積分時段，並且Vcs 表示在每個開關週期中與流經初級繞組110的初級電流196相關聯的峰值電流感測信號。
根據式6，如果Vcs 和Tdem /Ts 沒有太大改變，則可以調整輸出電流而不管輸入電壓、輸出電壓或包含初級繞組110與次級繞組112的變壓器的電感如何，因此，電源變換系統100例如在恒流模式中操作。
但是，當電源變換系統100在恒流模式中操作時，電源變換系統100需要受到保護。因此，改善用於系統保護的技術變得非常重要。
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於至少基於回饋信號保護電源變換系統的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於反激式電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
根據一個實施例，一種用於保護電源變換系統的系統控制器包括保護元件和驅動元件。保護元件被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號。驅動元件被配置為接收所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
根據另一實施例，一種用於保護電源變換系統的系統控制器包括保護元件和驅動元件。保護元件被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號，處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號。驅動元件被配置為接收 所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
在一個實施例中，一種用於保護電源變換系統的方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊；以及至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號。該方法還包括：接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；以及向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。用於向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出驅動信號的處理包括：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
在另一實施例中，一種用於保護電源變換系統的方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號；以及處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊。該方法還包括：至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號；接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；以及向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。用於向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號的處理包 括：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
取決於實施例，可以獲得一個或多個益處。參考下面的詳細描述和附圖可以全面地理解本發明的這些益處以及各個另外的目的、特徵和優點。
100,300,900,1500,1600‧‧‧電源變換系統
110,310,910,1610‧‧‧初級繞組
112,312,912,1612‧‧‧次級繞組
114,314,914,1514,1614‧‧‧輔助繞組
120,320,920,1620‧‧‧電源開關
130,330,930,1630‧‧‧電流感測電阻器
140,340,940,1640‧‧‧等效電阻器
150,152,350,352,384,388,950,952,984,988,1112,1412,1550,1552,1650,1652,1684,1688‧‧‧電阻器
160,360,960,1660‧‧‧整流二極體
1593‧‧‧二極體
196,396,397,996,1696‧‧‧初級電流
198‧‧‧次級電流
302,902,1109,1409,1602‧‧‧採樣元件
304,904,1604‧‧‧退磁檢測器
306,414,906,1106,1124,1406,1424,1428,1595,1606‧‧‧電容器
307,408,416,907,1103,1403,1607‧‧‧開關
308,412,504,908,1128,1608‧‧‧參考信號生成器
316,916,1616‧‧‧振盪器
318,514,918,1618‧‧‧及閘
322,922,1622‧‧‧驅動元件
324,924,1624‧‧‧或閘
332,614,932,1632‧‧‧閾值電壓
326,328,410,502,926,928,1126,1426,1626,1628‧‧‧比較器
336,506,510,936,1636‧‧‧觸發器元件
334,338,366,518,966,934,938,1142,1442,1634,1638,1666‧‧‧比較信號
342,942,1642‧‧‧電流感測信號
346,420,520,522,525,903,905,946,1008,1010,1088,1132,1136,1188,1310,1312,1432,1436,1488,1603,1605,1646‧‧‧信號
348,948,1648‧‧‧驅動信號
354,954,1554,1654‧‧‧回饋電壓
356,956,1656‧‧‧調製信號
358,958,1658‧‧‧檢測信號
362,962,1662‧‧‧採樣和保持的電壓
364,422,516,964,1140,1664‧‧‧參考信號
368,968,1668‧‧‧時鐘信號
370,970,1670‧‧‧控制器
372,374,376,378,380,972,974,976,978,980,1504,1506,1672,1674,1676,1678,1680‧‧‧端子
386,986,1686‧‧‧前沿消隱(LEB)元件
390,990,1690‧‧‧誤差放大器
392,992,1692‧‧‧調製元件
393,993,1693‧‧‧輸出電壓
394,994,1694‧‧‧恒流元件
395‧‧‧電壓
404,406‧‧‧電流源
402,508,512,1110,1410‧‧‧反閘
418,424,1134,1138,1434,1438‧‧‧電流
516‧‧‧查看信號
602,604,606,608,610,612,702,704,1202,1204,1702,1704‧‧‧波形
706,708,709,710,1206,1208,1706,1708‧‧‧虛線
901,1601‧‧‧保護元件
1002,1102,1302,1402‧‧‧輸出電壓檢測器
1004,1304‧‧‧壓控計時器元件
1006,1306‧‧‧計時器比較器
1104,1404‧‧‧計時器與比較器元件
1108,1408‧‧‧放大器
1114,1116,1118,1120,1122,1414,1416,1418,1420,1422‧‧‧電晶體
1130,1430‧‧‧週期去反擊元件
1308,1498‧‧‧峰值電流檢測器
1502‧‧‧寄生電容器
第1圖是示出具有初級側感測和調整的傳統反激式電源變換系統的簡化圖式。
第2圖是示出如第1圖所示的反激式電源變換系統的傳統操作機制的簡化圖式。
第3圖是示出具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。
第4圖是示出作為如第3圖所示的電源變換系統一部分的恒流元件的至少某些元件的簡化圖式。
第5圖是示出作為如第3圖所示的電源變換系統一部分的退磁檢測器的至少某些元件的簡化圖式。
第6圖是如第3圖所示的電源變換系統的簡化時序圖。
第7圖中的(a)是示出在正常操作下恒流模式中如第3圖所示的電源變換系統的操作頻率與輸出電壓之間的關係的簡化圖式。
第7圖中的(b)是示出在正常操作下恒流模式中如第3圖所示的電源變換系統的退磁時段持續時間與輸出電壓之間的關係的簡化圖式。
第8圖是示出根據本發明實施例的具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。
第9圖是示出根據本發明實施例的作為如第8圖所示的電源變換系統一部分的保護元件的某些元件的簡化圖式。
第10圖是示出根據本發明一實施例的在正常操作下和在要保護電 源變換系統免遭遇的某些異常操作下，如第8圖所示的電源變換系統的退磁時段持續時間和信號之間的關係的簡化圖式。
第11圖是示出根據本發明另一實施例的作為如第8圖所示的電源變換系統一部分的保護元件的某些元件的簡化圖式。
第12圖是示出根據本發明另一實施例的具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。
第13圖是示出根據本發明實施例的作為如第12圖所示的電源變換系統一部分的保護元件的某些元件的簡化圖式。
第14圖是示出根據本發明一個實施例的在正常操作下和在要保護電源變換系統免遭遇的某些異常操作下，如第12圖所示的電源變換系統的退磁時段持續時間和信號之間的關係的簡化圖式。
第15圖是示出根據本發明另一實施例的作為如第12圖所示的電源變換系統一部分的保護元件的某些元件的簡化圖式。
第16圖是示出根據本發明某些實施例的由如第8圖所示的電源變換系統和/或如第12圖所示的電源變換系統實現的某些保護處理的簡化圖式。
本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於至少基於回饋信號保護電源變換系統的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於反激式電源變換系統。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用範圍。
第3圖是示出具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。該電源變換系統300包括初級繞組310、次級繞組312、輔助繞組314、電源開關320、電流感測電阻器330、輸出電纜的等效電阻器340、電阻器350和352、整流二極體360和控制器370。控制器370包括採樣元件302、退磁檢測器304、電容器306、開關307、參考信號生成器308、振盪器316、及閘318、驅動元件322、或閘324、比較器326和328、觸發器元件336、前沿消隱(LEB)元件386、電阻器384和388、誤差放大器390、調製元件392和恒流(CC)元件394。例如，電源開關320是雙極型電晶 體。在另一示例中，電源開關320是MOS電晶體。在又一示例中，控制器370包括端子372,374,376,378和380。
例如，輔助繞組314磁性地耦合到次級繞組312，次級繞組312與一個或多個其它元件一起生成輸出電壓393。在另一示例中，與輸出電壓有關的資訊被電阻器350和352的分壓器處理，並被用來生成回饋電壓354，回饋電壓354由控制器370的端子372(例如，端子FB)接收。在又一示例中，採樣元件302對回饋電壓354採樣並且所採樣信號被保持在電容器306處。作為一個示例，誤差放大器390將所採樣和保持的電壓362與由參考信號生成器308生成的參考信號364相比較，並且輸出與所採樣和保持的電壓362相對於參考信號364的誤差相關聯的比較信號366。作為另一示例，比較信號366由調製元件392接收，調製元件392接收來自振盪器316的時鐘信號368並且輸出調製信號356(例如，CV_ctrl)。例如，比較信號366被用來控制脈寬調製(Pulse Width Modulation,PWM)的脈衝寬度和/或脈衝-頻率調製(Pulse Frequency Modulation,PFM)的開關頻率，以便調整恒壓模式中的輸出電壓。在另一示例中，退磁檢測器304基於回饋電壓354確定退磁時段的持續時間，並且向恒流元件394輸出檢測信號358，恒流元件394生成信號346(例如，CC_ctrl)。在又一示例中，調製信號356和信號346兩者由及閘318接收以影響觸發器元件336並繼而影響驅動元件322。在又一示例中，驅動元件322通過端子376輸出驅動信號348以影響電源開關320的狀態。在又一示例中，流經初級繞組310的初級電流396利用電流感測電阻器330來感測，並且電流感測信號342通過LEB元件386被生成並且由比較器326和328接收。在又一示例中，比較器326和比較器328分別向或閘324輸出比較信號334和338，以影響觸發器元件336。
作為一示例，當所採樣和保持的電壓362的大小小於參考信號364時，誤差放大器390輸出邏輯高電平的比較信號366。在一些實施例中，電源變換系統300在恒流模式中操作。
第4圖是示出作為電源變換系統300一部分的恒流元件394的至少某些元件的簡化圖式。恒流元件394包括反閘402、電流源404和 406、開關408、電容器414、比較器410和參考信號生成器412。
例如，當檢測信號358為邏輯低電平時，開關408斷開(例如，關斷)並且開關416閉合(例如，接通)。在另一示例中，電流源404提供電流418(例如，I0 )以對電容器414充電，並且，作為回應，信號420的大小增大。作為一示例，當檢測信號358為邏輯高電平時，開關416斷開(例如，關斷)並且開關408閉合(例如，接通)。作為另一示例，電容器414通過電流源406被放電，電流源406提供電流424(例如，I1 )，並且信號420的大小減小。例如，比較器410接收信號420和由參考信號生成器412生成的參考信號422，並且輸出信號346。
第5圖是示出作為電源變換系統300一部分的退磁檢測器304的至少某些元件的簡化圖式。退磁檢測器304包括比較器502、參考信號生成器504、觸發器元件506和510、反閘508和512以及及閘514。例如，比較器502將回饋信號354與由參考信號生成器504生成的查看信號516(例如，0.1 V)相比較，並且輸出由觸發器元件506和510接收的比較信號518。在另一示例中，反閘508接收調製信號356並向觸發器元件506和510輸出信號520。在又一示例中，及閘514接收來自觸發器元件506的信號522和來自反閘512的信號525，並輸出檢測信號358。
第6圖是電源變換系統300的簡化時序圖。波形602表示作為時間的函數的回饋電壓354，波形604表示作為時間的函數的檢測信號358，並且波形606表示作為時間的函數的信號420。波形608表示作為時間的函數的信號346，波形610表示作為時間的函數的驅動信號348，並且波形612表示作為時間的函數的電流感測信號342。
第6圖示出了四個時間段。一開關時間週期包括導通時間段Ton 和關斷時間段Toff ，並且對應於一調製頻率。關斷時間段Toff 包括退磁時段Tdemag 。導通時間段開始於時刻t0 並結束於時刻t1 ，退磁時段開始於時刻t1 並結束於時刻t2 ，並且關斷時間段開始於時刻t1 並結束於時刻t3 。例如，t0 t1 t2 t3 。
例如，在導通時間段Ton 的開始處(例如，在t0 處)，驅動信號348從邏輯低電平變為邏輯高電平(例如，如波形610所示)，並且作 為回應，電源開關320閉合(例如，接通)。在另一示例中，包含初級繞組310和次級繞組312的變壓器儲存能量，並且初級電流396的大小增大(例如，線性地)。在又一示例中，電流感測信號342的大小增大(例如，如波形612所示)。作為一示例，當電流感測信號342達到閾值電壓332(例如，Vthocp )時，比較器326改變比較信號334以關斷電源開關320。作為另一示例，在導通時間段期間，檢測信號358(例如，Demag)保持為邏輯低電平(例如，如波形604所示)。作為又一示例，開關408斷開(例如，關斷)，並且開關416閉合(例如，接通)。作為又一示例，電容器414被充電(例如，以I0 )，並且信號420的大小增大(例如，線性地)，如波形606所示。
在一示例中，在退磁時段Tdemag 的開始處(例如，t1 處)，驅動信號348從邏輯高電平變為邏輯低電平(例如，如波形610所示)，並且作為回應，開關320斷開(例如，關斷)。在另一示例中，儲存在變壓器中的能量被釋放到輸出端子，並且退磁過程開始。在又一示例中，流經次級繞組312的初級電流397的大小減小(例如，線性地)。在又一示例中，輔助繞組314處的電壓395映射輸出電壓393，並且通過包含電阻器350和352的分壓器生成回饋電壓354。作為一示例，當次級電流下降為低的大小(例如，0)時，退磁過程結束。作為另一示例，包含初級繞組310和次級繞組312的變壓器進入諧振狀態。作為另一示例，輔助繞組314處的電壓395具有近似正弦的波形。在一示例中，在退磁時段期間，檢測信號358(例如，Demag)保持為邏輯高電平(例如，如波形604所示)。在又一示例中，開關416斷開(例如，關斷)，並且開關408閉合(例如，接通)。在又一示例中，電容器414被放電(例如，以I1 )，並且信號420的大小減小(例如，線性地)，如波形606所示。在又一示例中，如果回饋電壓354的大小變得大於參考信號516(例如，0.1 V)，則判定退磁過程已開始。在又一示例中，如果回饋電壓354的大小變得小於參考信號516(例如，0.1 V)，則判定退磁過程已結束。
作為一示例，在退磁過程結束(例如，在t2 處)之後，檢測信號358從邏輯高電平變為邏輯低電平(例如，如波形604所示)。作為另一示例，開關408斷開(例如，關斷)，並且開關416閉合(例如，接通)。 作為又一示例，電容器414再次被充電，並且信號420的大小再次增大(例如，線性地)，如波形606所示。作為又一示例，當信號420的大小變得大於閾值電壓614(例如，參考信號422)時(例如，在t3 處)，比較器410將信號346(例如，CC_ctrl)從邏輯低電平變為邏輯高電平(例如，如波形608所示)。作為又一示例，響應於邏輯高電平的信號346，驅動元件322將驅動信號348從邏輯低電平變為邏輯高電平(例如，t3 處，如波形610所示)。
例如，開關時間週期被確定如下： 其中，I0 表示電流418，並且I1 表示電流424。
初級電流396的峰值被確定如下： 其中，Vthocp 表示閾值電壓332，並且Rs 表示電流感測電阻器330的電阻。
假設變壓器的傳輸效率為100%，則輸出電流被確定如下： 其中，N表示初級繞組310與次級繞組312之間的匝數比。
根據式7-9，輸出電流被確定如下： 其中，K大於1。根據式10，在一些實施例中，可將輸出電流調整為近乎恒定。
恒流模式中的操作頻率可確定如下： 其中，Fcc 表示恒流模式中的操作頻率。
退磁時段的持續時間可確定如下： 其中，Lm 表示初級繞組310的電感，並且Vd 表示整流二極體360的正嚮導通壓降。
根據式11-12，恒流模式中的操作頻率可確定如下：
第7圖(a)是示出在正常操作下恒流模式中電源變換系統300的操作頻率與輸出電壓393之間的關係的簡化圖式，並且圖7(b)是示出在正常操作下恒流模式中電源變換系統300的退磁時段持續時間與輸出電壓393之間的關係的簡化圖式。
例如，如果閾值電壓332幾乎恒定，則恒流模式中的操作頻率(例如，Fcc )與輸出電壓393成比例(例如，如圖7(a)中的波形702所示)，並且恒流模式中的退磁時段持續時間與輸出電壓393成反比(例如，如圖7(b)中的波形704所示)。在另一示例中，圖7(a)中的虛線706與708之間的陰影區域A指示在考慮到包含初級繞組310的變壓器的電感變化的情況下正常操作中的操作頻率的變化。在又一示例中，圖7(b)中的虛線709和710之間的陰影區域B指示在考慮到包含初級繞組310的變壓器的電感變化的情況下正常操作中的退磁時段持續時間的變化。
如第7圖(b)所示，在一些實施例中，在正常操作下退磁時段持續時間相對於輸出電壓393在小的區域(例如，陰影區域B)中改變。例如，當退磁時段持續時間超過陰影區域B時，電源變換系統300可被視為未在正常操作下。因此，在另一示例中，電源變換系統300需要針對某些異常操作被保護。
第8圖是示出根據本發明實施例的具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。該電源變換系統900包括初級繞組910、次級繞組912、輔助繞組914、電源開關920、電流感測電阻器930、輸出電纜的等效電阻器940、電阻器950和952、整流二極體960和控制器970。控制器970包括保護元件901、採樣元件902、退磁檢測器904、電容器906、開關907、參考信號生成器908、振盪器916、及閘918、驅動元件922、或閘924、比較器926和928、觸發器元件936、前沿消隱(LEB)元件986、電阻器984和988、誤差放大器990、調製元件992和恒流(CC)元件994。例如，電源開關920是雙極型電晶體。在另一示例中，電源開關920是MOS電晶體。在又一示例中，控 制器970包括端子972,974,976,978和980。
根據一實施例，輔助繞組914被磁性地耦合到次級繞組912，次級繞組912與一個或多個其它元件一起生成輸出電壓993。例如，與輸出電壓有關的資訊被電阻器950和952的分壓器處理，並被用來生成回饋電壓954，回饋電壓954由控制器970的端子972(例如，端子FB)接收。在另一示例中，採樣元件902對回饋電壓954採樣並且所採樣信號被保持在電容器906處。在又一示例中，採樣元件902在退磁過程的中點處對回饋電壓954採樣。
根據另一實施例，誤差放大器990將所採樣和保持的電壓962與由參考信號生成器908生成的參考信號964相比較，並且輸出與所採樣和保持的電壓962相對於參考信號964的誤差相關聯的比較信號966。例如，比較信號966由調製元件992接收，調製元件992接收來自振盪器916的時鐘信號968並且輸出調製信號956(例如，CV_ctrl)。在另一示例中，比較信號966被用來控制脈寬調製(PWM)的脈衝寬度和/或脈衝-頻率調製(PFM)的開關頻率，以便調整恒壓模式中的輸出電壓。在另一示例中，當所採樣和保持的電壓962的大小小於參考信號964時，誤差放大器990輸出邏輯高電平的比較信號966，以便將電源變換系統900操作為在恒流模式中操作。在又一示例中，退磁檢測器904基於回饋電壓954確定退磁時段的持續時間，並且向恒流元件994輸出檢測信號958，恒流元件994生成信號946(例如，CC_ctrl)。在又一示例中，調製信號956和信號946兩者由及閘918接收以影響觸發器元件936。
根據又一實施例，驅動元件922通過端子976輸出驅動信號948以影響電源開關920的狀態。例如，流經初級繞組910的初級電流996利用電流感測電阻器930來感測，並且電流感測信號942通過LEB元件986被生成並且由比較器926和928接收。在另一示例中，比較器926和比較器928分別向或閘924輸出比較信號934和938，以影響觸發器元件936。在又一示例中，保護元件901接收回饋電壓954並向觸發器元件936輸出信號903(例如，Fault(錯誤))。在又一示例中，驅動元件922接收信號903和來自觸發器元件的信號905並且輸出驅動信號948以影響電源開關 920。
第9圖是示出根據本發明實施例的作為電源變換系統900一部分的保護元件901的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。保護元件901包括輸出電壓檢測器1002、壓控計時器元件1004和計時器比較器1006。
根據一實施例，輸出電壓檢測器1002接收回饋電壓954並輸出信號1008(例如，Vsap )。例如，信號1008(例如，Vsap )與輸出電壓993相關聯(例如，近似成比例)。在另一示例中，壓控計時器元件1004接收信號1008並輸出信號1010。在另一示例中，信號1010對應於參考持續時間(例如，Tref )，該參考持續時間具有相對於輸出電壓993的波形。在又一示例中，計時器比較器1006將指示電源變換系統900的退磁時段的持續時間的檢測信號958與信號1010相比較並且輸出信號903(例如，Fault)。在又一示例中，如果參考持續時間(例如，Tref )小於電源變換系統900的退磁時段的持續時間，則計時器比較器1006輸出指示電源變換系統900處於正常操作下的邏輯低電平的信號903(例如，Fault)。在又一示例中，如果參考持續時間(例如，Tref )大於電源變換系統900的退磁時段的持續時間，則計時器比較器1006輸出指示電源變換系統未處於正常操作下的邏輯高電平的信號903(例如，Fault)。
其中，Vsap 表示信號1088，Vd 表示整流二極體960的正嚮導通壓降，R1 表示電阻器950的電阻，並且R2 表示電阻器952的電阻。在又一示例中，信號1088表示正常操作下的輸出電壓993。
根據另一實施例，參考持續時間(例如，Tref )如下這樣確定： 其中，N表示初級繞組910與次級繞組912之間的匝數比，Vthocp 表示閾值電壓932，並且Rs 表示電流感測電阻器930的電阻。另外，Lm 表示初級繞組910的電感，Vout 表示輸出電壓993，Vd 表示整流二極體960的正嚮導通 壓降，並且M是常數(例如，大於1)。例如，M在1.4~2的範圍中。在另一示例中，Vthocp 具有固定大小。
第10圖是示出根據本發明一實施例在正常操作下和在要保護電源變換系統900免遭遇的某些異常操作下，電源變換系統900的退磁時段持續時間和信號1008之間的關係的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1202表示退磁時段持續時間與信號1008(例如，Vsap )之間的關係，並且波形1204表示電源變換系統900的參考持續時間Tref 與信號1008(例如，Vsap )之間的關係。例如，在正常操作下，信號1008(例如，Vsap )表示電源變換系統900的輸出電壓993。
如第10圖所示，在一些實施例中，在正常操作下，退磁時段持續時間相對於信號1008在小的區域(例如，虛線1206與1208之間的陰影區域E)中變化。例如，當退磁時段持續時間在陰影區域E中變化時，驅動信號948被輸出作為調製信號，以在一開關週期內接通和關斷電源開關920。在另一示例中，當退磁時段持續時間相對於信號1008進入波形1204之下的另一陰影區域F時，信號1008不表示輸出電壓993，並且電源變換系統900處於應保護電源變換系統900免遭遇的某些異常操作下。在另一示例中，電源開關920被斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統900。在又一示例中，波形1204與波形1202平行。
第11圖是示出根據本發明另一實施例的作為電源變換系統900一部分的保護元件901的某些元件的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。保護元件901包括輸出電壓檢測器1102和計時器與比較器元件1104。輸出電壓檢測器1102包括開關1103、採樣元件1109和電容器1106。計時器與比較器元件1104包括放大器1108、反閘1110、電晶體1114,1116,1118,1120,1122、電阻器1112、電容器1124、參考信號生成器1128、比較器1126和週期去反擊(cycle-debounce)元件1130。例如，輸出電壓檢測器1102是輸出電壓檢測器1002，計時器與比較器元件1104是壓控計時器元件1004和計時器比較器1006的組合，並且信號1188是信號 1008。
根據一實施例，採樣元件1109對回饋電壓954採樣，並且所採樣信號被保持在電容器1106處。例如，輸出電壓檢測器1102向計時器與比較器元件1104輸出所採樣和保持的信號1188(例如，Vsap )。在另一示例中，所採樣和保持的信號1188如下這樣確定： 其中，Vsap 表示信號1188，Vd 表示整流二極體960的正嚮導通壓降，R1 表示電阻器950的電阻，並且R2 表示電阻器952的電阻。在又一示例中，採樣元件1109在如下時刻對回饋電壓954採樣：該時刻不早於退磁時段的中點但是不晚於離退磁時段開始處為退磁時段的5/6的點。
根據另一實施例，放大器1108接收信號1188並向電晶體1118輸出信號1132，以使得電流1134流經電晶體1114、電晶體1118和電阻器1112。例如，在退磁過程期間，反閘1110接收邏輯高電平的檢測信號958。在另一示例中，電晶體1120接通並且電晶體1122關斷。在又一示例中，電流1138流經電晶體1116和1120以對電容器1124充電，並且信號1136的大小增大。在又一示例中，比較器1126將信號1136與來自參考信號生成器1128的參考信號1140相比較，並且輸出比較信號1142。在一些實施例中，如果電源變換系統900在正常操作下操作，則信號1136的大小大於參考信號1140，並且比較器1126輸出邏輯低電平的比較信號1142。例如，信號903為邏輯低電平。在一些實施例中，如果電源變換系統900未在正常操作下操作，則信號1136的大小小於參考信號1140，並且比較器1126輸出邏輯高電平的比較信號1142。例如，信號903為邏輯高電平。在另一示例中，響應於邏輯高電平的信號903，電源開關920被斷開(例如，關斷)達至少長於一開關時間週期的時間段(例如，無需任何調製)以保護電源變換系統900。在又一示例中，回應於邏輯高電平的信號903，電源變換系統900被關閉並且電源開關920保持斷開。在又一示例中，在被關閉之後，電源變換系統900重新開機(例如，自動地或手動地)並且再次開始調製。在又一示例中，電源開關920再次以調製頻率閉合(例如，接通)和斷開(例如，關斷)。在某些實施例中，週期去反擊元件1130被省略，並且信 號903與比較信號1142相同。
根據又一實施例，與參考信號1140相對應的參考持續時間Tref1 如下這樣確定： 其中，R0 表示電阻器1112的電阻，C1 表示電容器1124的電容，並且Vref2 表示參考信號1140。
在又一示例中，根據式15，參考持續時間Tref1 被設為等於Tref 。
在一些實施例中，根據式17-18，常數M如下這樣確定：
例如，如果適當地選擇N,Lm ,Vthocp ,Vref2 ,Rs ,R1 ,R2 ,R0 和C1 ，則常數M大於1以使得參考持續時間Tref1 相對於輸出電壓993具有與如第10圖所示的波形1204類似的波形。
如上面討論並在此進一步強調的，第8、9和11圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。在一實施例中，保護元件901接收所採樣和保持的電壓962來取代回饋電壓954，並且保護元件901不包括輸出電壓檢測器1002或輸出電壓檢測器1102。例如，開關1103是開關907，電容器1106是電容器906，並且採樣元件1109是採樣元件902。在另一示例中，採樣元件902在退磁時段的中點處對回饋電壓954採樣。在另一實施例中，閾值電壓932不具有固定大小，如第12圖和第13圖所示。
如上面討論並在此進一步強調的，第10圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。例如，波形1202和波形1204受電流感測信號996的影響。因此，保護元件接收電流感測信號作為輸入，如第12圖所示。
第12圖是示出根據本發明另一實施例的具有初級側感測和調整的電源變換系統的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。 電源變換系統1600包括初級繞組1610、次級繞組1612、輔助繞組1614、電源開關1620、電流感測電阻器1630、輸出電纜的等效電阻器1640、電阻器1650和1652、整流二極體1660和控制器1670。控制器1670包括保護元件1601、採樣元件1602、退磁檢測器1604、電容器1606、開關1607、參考信號生成器1608、振盪器1616、及閘1618、驅動元件1622、或閘1624、比較器1626和1628、觸發器元件1636、前沿消隱(LEB)元件1686、電阻器1684和1688、誤差放大器1690、調製元件1692和恒流(CC)元件1694。例如，電源開關1620是雙極型電晶體。在另一示例中，電源開關1620是MOS電晶體。在又一示例中，控制器1670包括端子1672,1674,1676,1678和1680。
根據一實施例，輔助繞組1614被磁性地耦合到次級繞組1612，次級繞組1612與一個或多個其它元件一起生成輸出電壓1693。例如，與輸出電壓有關的資訊被電阻器1650和1652的分壓器處理，並被用來生成回饋電壓1654，回饋電壓1654由控制器1670的端子1672(例如，端子FB)接收。在另一示例中，採樣元件1602對回饋電壓1654採樣並且所採樣信號被保持在電容器1606處。在又一示例中，採樣元件1602在退磁過程的中點處對回饋電壓1654採樣。
根據另一實施例，誤差放大器1690將所採樣和保持的電壓1662與由參考信號生成器1608生成的參考信號1664相比較，並且輸出與所採樣和保持的電壓1662相對於參考信號1664的誤差相關聯的比較信號1666。例如，比較信號1666由調製元件1692接收，調製元件1692接收來自振盪器1616的時鐘信號1668並且輸出調製信號1656(例如，CV_ctrl)。在另一示例中，比較信號1666被用來控制脈寬調製(PWM)的脈衝寬度和/或脈衝-頻率調製(PFM)的開關頻率，以便調整恒壓模式中的輸出電壓。在又一示例中，當所採樣和保持的電壓1662的大小小於參考信號1664時，誤差放大器1690輸出邏輯高電平的比較信號1666，以便將電源變換系統1600操作為在恒流模式中操作。在又一示例中，退磁檢測器1604基於回饋電壓1654確定退磁時段的持續時間，並且向恒流元件1694輸出檢測信號1658，恒流元件1694生成信號1646(例如，CC_ctrl)。在又一示例中，調 製信號1656和信號1646兩者由及閘1618接收以影響觸發器元件1636。
根據又一實施例，驅動元件1622通過端子1676輸出驅動信號1648以影響電源開關1620的狀態。例如，流經初級繞組1610的初級電流1696利用電流感測電阻器1630來感測，並且電流感測信號1642通過LEB元件1686被生成並且由比較器1626和1628接收。在另一示例中，比較器1626和比較器1628分別向或閘1624輸出比較信號1634和1638，以影響觸發器元件1636。在又一示例中，保護元件1601接收回饋電壓1654和電流感測信號1642並向觸發器元件1636輸出信號1603(例如，Fault)。在又一示例中，驅動元件1622接收信號1603和來自觸發器元件的信號1605並且輸出驅動信號1648以影響電源開關1620。
第13圖是示出根據本發明實施例的作為電源變換系統1600一部分的保護元件1601的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。保護元件1601包括輸出電壓檢測器1302、壓控計時器元件1304、計時器比較器1306以及峰值電流檢測器1308。
根據一實施例，輸出電壓檢測器1302接收回饋電壓1654並輸出信號1310(例如，Vsap )。例如，信號1310(例如，Vsap )與輸出電壓1693相關聯(例如，近似成比例)。在另一示例中，峰值電流檢測器1308接收電流感測信號1642並輸出閾值電壓1632。在又一示例中，壓控計時器元件1304接收信號1310和閾值電壓1632並且輸出信號1312。在又一示例中，信號1312對應於參考持續時間(例如，Tref3 )。在又一示例中，計時器比較器1306將指示電源變換系統1600的退磁時段的持續時間的檢測信號1658與信號1312相比較並且輸出信號1603(例如，Fault)。在又一示例中，如果參考持續時間(例如，Tref3 )小於電源變換系統1600的退磁時段的持續時間，則計時器比較器1306輸出指示電源變換系統1600處於正常操作下的邏輯低電平的信號1603(例如，Fault)。在又一示例中，如果參考持續時間(例如，Tref3 )大於電源變換系統1600的退磁時段的持續時間，則計時器比較器1306輸出指示電源變換系統1600未處於正常操作下的邏輯高電平的信號1603(例如，Fault)。
根據另一實施例，參考持續時間(例如，Tref3 )如下這樣確定： 其中，N表示初級繞組1610與次級繞組1612之間的匝數比，Vthocp 表示閾值電壓1632，並且Rs 表示電流感測電阻器1630的電阻。另外，Lm 表示初級繞組1610的電感，Vout 表示輸出電壓1693，Vd 表示整流二極體1660的正嚮導通壓降，並且M是常數(例如，大於1)。例如，M在1.4~2的範圍中。在另一示例中，Vthocp 具有可變大小。
第14圖是示出根據本發明一實施例在正常操作下和在要保護電源變換系統1600免遭遇的某些異常操作下，電源變換系統1600的退磁時段持續時間和信號1310之間的關係的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。波形1702表示退磁時段持續時間與信號1310(例如，Vsap )之間的關係，並且波形1704表示電源變換系統1600的參考持續時間Tref3 與信號1310之間的關係。例如，在正常操作下，信號1310(例如，Vsap )表示電源變換系統1600的輸出電壓1693。
如第14圖所示，在一些實施例中，在正常操作下，退磁時段持續時間相對於信號1310在小的區域(例如，虛線1706與1708之間的陰影區域G)中變化。例如，當退磁時段持續時間在陰影區域G中變化時，驅動信號1648被輸出作為調製信號，以在一開關週期內接通和關斷電源開關1620。在另一示例中，當退磁時段持續時間相對於信號1310進入波形1704之下的另一陰影區域H時，信號1310不表示輸出電壓1693，並且電源變換系統1600處於應保護電源變換系統1600免遭遇的某些異常操作下。在另一示例中，電源開關1620被斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統1600。在又一示例中，波形1704與波形1702平行。在又一示例中，波形1702和1704都隨著閾值電壓1632改變。
第15圖是示出根據本發明另一實施例的作為電源變換系統1600一部分的保護元件1601的某些元件的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多 變體、替換和修改。保護元件1601包括輸出電壓檢測器1402、計時器與比較器元件1404以及峰值電流檢測器1498。輸出電壓檢測器1402包括開關1403、採樣元件1409和電容器1406。計時器與比較器元件1404包括放大器1408、反閘1410、電晶體1414,1416,1418,1420,1422、電阻器1412、電容器1424、比較器1426和週期去反擊元件1430。例如，輸出電壓檢測器1402是輸出電壓檢測器1302，峰值電流檢測器1498是峰值電流檢測器1308，計時器與比較器元件1404是壓控計時器元件1304與計時器比較器1306的組合，並且信號1488是信號1310。在另一示例中，開關1403、採樣元件1409和電容器1406分別與開關1607、採樣元件1602和電容器1606相同。在又一示例中，電容器1428被包括在峰值電流檢測器1498中。在又一示例中，電容器1428被包括在計時器與比較器元件1404中。
根據一實施例，採樣元件1409對回饋電壓1654採樣並且所採樣信號被保持在電容器1406處。例如，輸出電壓檢測器1402向計時器與比較器元件1404輸出所採樣和保持的信號1488(例如，Vsap )。在另一示例中，所採樣和保持的信號1488如下這樣確定： 其中，Vsap 表示信號1488，Vd 表示整流二極體1660的正嚮導通壓降，R1 表示電阻器1650的電阻，並且R2 表示電阻器1652的電阻。在又一示例中，採樣元件1409在如下時刻對回饋電壓1654採樣：該時刻不早於退磁時段的中點但是不晚於離退磁時段開始處為退磁時段的5/6的點。
根據另一實施例，放大器1408接收信號1488並向電晶體1418輸出信號1432，以使得電流1434流經電晶體1414、電晶體1418和電阻器1412。例如，在退磁過程期間，反閘1410接收邏輯高電平的檢測信號1658。在另一示例中，電晶體1420接通並且電晶體1422關斷。在又一示例中，電流1438流經電晶體1416和1420以對電容器1424充電，並且信號1436的大小增大。在又一示例中，峰值電流檢測器1498接收電流感測信號1642並輸出閾值電壓1632。在又一示例中，比較器1426將信號1436與閾值電壓1632相比較，並且輸出比較信號1442。在一些實施例中，如果電源變換系統1600在正常操作下操作，則信號1436的大小大於閾值電壓 1632，並且比較器1426輸出邏輯低電平的比較信號1442。例如，信號1603為邏輯低電平。在一些實施例中，如果電源變換系統1600未在正常操作下操作，則信號1436的大小小於閾值電壓1632，並且比較器1426輸出邏輯高電平的比較信號1442。例如，信號1603為邏輯高電平。在另一示例中，響應於邏輯高電平的信號1603，電源開關1620被斷開(例如，關斷)達至少長於一開關時間週期的時間段(例如，無需任何調製)以保護電源變換系統1600。在又一示例中，回應於邏輯高電平的信號1603，電源變換系統1600被關閉並且電源開關1620保持斷開。在又一示例中，在被關閉之後，電源變換系統1600重新開機(例如，自動地或手動地)並且再次開始調製。在又一示例中，電源開關1620再次以調製頻率閉合(例如，接通)和斷開(例如，關斷)。在某些實施例中，週期去反擊元件1430被省略，並且信號1603與比較信號1442相同。
根據又一實施例，與閾值電壓1632相對應的參考持續時間Tref4 如下這樣確定： 其中，R0 表示電阻器1412的電阻，C1 表示電容器1424的電容。
在又一示例中，根據式20，參考持續時間Tref4 被設為等於Tref3 。
在一些實施例中，根據式22-23，常數M如下這樣確定：
例如，如果適當地選擇N,Lm ,Rs ,R1 ,R2 ,R0 和C1 ，則常數M大於1以使得參考持續時間Tref4 相對於輸出電壓1693具有與如第14圖所示的波形1704類似的波形。
返回參考第8圖，在一些實施例中，如果電阻器950開路或者如果電阻器952短路，則退磁檢測器904無法檢測退磁時段的持續時間並且回饋電壓954具有低的大小(例如，0)。例如，如第11圖所示，電容器1124不被充電並且比較器1126輸出邏輯高電平的比較信號1142。在另一示例中，信號903為邏輯高電平，並且電源開關920斷開(例如，關斷) 以保護電源變換系統900。
返回參考第12圖，在某些實施例中，如果電阻器1650開路或者如果電阻器1652短路，則退磁檢測器1604無法檢測退磁時段的持續時間並且回饋電壓1654具有低的大小(例如，0)。例如，如第15圖所示，電容器1424不被充電並且比較器1426輸出邏輯高電平的比較信號1442。在另一示例中，信號1603為邏輯高電平，並且電源開關1620斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統1600。
如上面討論並在此進一步強調的，第12、13和15圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。例如，保護元件1601接收所採樣和保持的電壓1662來取代回饋電壓1654，並且保護元件1601不包括輸出電壓檢測器1302或輸出電壓檢測器1402。例如，開關1403是開關1607，電容器1406是電容器1606，並且採樣元件1409是採樣元件1602。在另一示例中，採樣元件1602在退磁時段的中點處對回饋電壓1654採樣。
第16圖是示出根據本發明某些實施例的由電源變換系統900和/或電源變換系統1600實現的某些保護處理的簡化圖式。該圖式僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範圍。本領域技術人員將認識到許多變體、替換和修改。如第16圖所示，電源變換系統1500包括輔助繞組1514、電阻器1550和1552、電容器1595和二極體1593。
在一實施例中，電源變換系統1500與電源變換系統900相同。例如，輔助繞組1514與輔助繞組914相同，並且電阻器1550和1552分別與電阻器950和952相同。在一些實施例中，如果輔助繞組1514的端子1504(例如，Taux )開路，則退磁檢測器無法檢測退磁時段的持續時間並且回饋電壓1554(例如，回饋電壓954)具有低的大小(例如，0)。例如，如第11圖所示，電容器1124不被充電並且比較器1126輸出邏輯高電平的比較信號1142。在另一示例中，信號903為邏輯高電平，並且電源開關920斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統900。在某些實施例中，如果輔助繞組1514的端子1506(例如，Tgnd )開路，則寄生電容器1502存在。例如，如第8圖所示，由退磁檢測器904檢測到的退磁時段的持續時間接近退磁 時段的實際持續時間。在另一示例中，如第11圖所示，與回饋電壓954有關的所採樣和保持的信號1188具有比正常操作下的大小小的大小，信號1136的大小小於參考信號1140，並且比較器1126輸出邏輯高電平的比較信號1142。在又一示例中，信號903為邏輯高電平，並且電源開關920斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統900。
在另一實施例中，電源變換系統1500是電源變換系統1600。例如，輔助繞組1514與輔助繞組1614相同，並且電阻器1550和1552分別與電阻器1650和1652相同。在一些實施例中，如果輔助繞組1514的端子1504(例如，Taux )開路，則退磁檢測器無法檢測退磁時段的持續時間並且回饋電壓1554(例如，回饋電壓1654)具有低的大小(例如，0)。例如，如第15圖所示，電容器1424不被充電並且比較器1426輸出邏輯高電平的比較信號1442。在另一示例中，信號1603為邏輯高電平，並且電源開關1620斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統1600。在某些實施例中，如果輔助繞組1514的端子1506(例如，Tgnd )開路，則寄生電容器1502存在。例如，如第12圖所示，由退磁檢測器1604檢測到的退磁時段的持續時間接近退磁時段的實際持續時間。在另一示例中，如第14圖所示，與回饋電壓1654有關的所採樣和保持的信號1488具有比正常操作下的大小小的大小，信號1436的大小小於閾值電壓1632，並且比較器1426輸出邏輯高電平的比較信號1442。在又一示例中，信號1603為邏輯高電平，並且電源開關1620斷開(例如，關斷)以保護電源變換系統1600。
根據另一實施例，一種用於保護電源變換系統的系統控制器包括保護元件和驅動元件。保護元件被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號。驅動元件被配置為接收所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如 果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。例如，該系統控制器至少根據第8圖、第9圖、第10圖和/或第11圖來實現。
根據另一實施例，一種用於保護電源變換系統的系統控制器包括保護元件和驅動元件。保護元件被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號，處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號。驅動元件被配置為接收所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。例如，該系統控制器至少根據第12圖、第13圖、第14圖和/或第15圖來實現。
在一個實施例中，一種用於保護電源變換系統的方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊；以及至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號。該方法還包括：接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；以及向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。用於向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出驅動信號的處理包括：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。例如，該方法至少 根據第8圖、第9圖、第10圖和/或第11圖來實現。
在另一實施例中，一種用於保護電源變換系統的方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號；以及處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊。該方法還包括：至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號；接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；以及向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號。所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關。所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關。用於向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號的處理包括：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。例如，該方法至少根據第12圖、第13圖、第14圖和/或第15圖來實現。
例如，本發明各個實施例中的一些或所有元件單獨地和/或與至少另一元件相組合地是利用一個或多個軟體元件、一個或多個硬體元件和/或軟體與硬體元件的一種或多種組合來實現的。在另一示例中，本發明各個實施例中的一些或所有元件單獨地和/或與至少另一元件相組合地在一個或多個電路中實現，例如在一個或多個類比電路和/或一個或多個數位電路中實現。在又一示例中，本發明的各個實施例和/或示例可以相組合。
雖然已描述了本發明的具體實施例，然而本領域技術人員將明白，還存在於所述實施例等同的其它實施例。因此，將明白，本發明不受所示具體實施例的限制，而是僅由申請專利範圍的範圍來限定。
300‧‧‧電源變換系統
310‧‧‧初級繞組
312‧‧‧次級繞組
314‧‧‧輔助繞組
320‧‧‧電源開關
330‧‧‧電流感測電阻器
340‧‧‧等效電阻器
350,352,384,388‧‧‧電阻器
360‧‧‧整流二極體
396,397‧‧‧初級電流
302‧‧‧採樣元件
304‧‧‧退磁檢測器
306‧‧‧電容器
307‧‧‧開關
308‧‧‧參考信號生成器
316‧‧‧振盪器
318‧‧‧及閘
322‧‧‧驅動元件
324‧‧‧或閘
332‧‧‧閾值電壓
326,328‧‧‧比較器
336‧‧‧觸發器元件
334,338,366‧‧‧比較信號
342‧‧‧電流感測信號
346‧‧‧信號
348‧‧‧驅動信號
354‧‧‧回饋電壓
356‧‧‧調製信號
358‧‧‧檢測信號
362‧‧‧採樣和保持的電壓
364‧‧‧參考信號
368‧‧‧時鐘信號
370‧‧‧控制器
372,374,376,378,380‧‧‧端子
386‧‧‧前沿消隱(LEB)元件
390‧‧‧誤差放大器
392‧‧‧調製元件
393‧‧‧輸出電壓
394‧‧‧恒流元件
395‧‧‧電壓

Claims (44)

  1. 一種用於保護電源變換系統的系統控制器，該系統控制器包括：保護元件，被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號；以及驅動元件，被配置為接收所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流；其中：所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關；以及所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關；其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足所述一個或多個條件，則關閉所述系統控制器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：至少響應於所述所檢測電壓和所述退磁信號不滿足所述一個或多個條件，輸出所述驅動信號作為調製信號來在與調製頻率相對應的開關時間週期內接通和關斷開關。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足所述一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以斷開所述開關而不進行任何調製。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足所述一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以斷開所述開關達至少比所述開關時間週期長的時間段。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還被配置為接收至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所述所檢測電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所述所檢測電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，如果所述退磁時段在持續時間上小於與所述所檢測電壓相對應的閾值時間段，則所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足所述一個或多個條件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之系統控制器，其中，所述閾值時間段的持續時間與所述所檢測電壓成反比。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，其中，所述保護元件包括電壓檢測器，該電壓檢測器被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所述所檢測電壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之系統控制器，其中，所述電壓檢測器被配置為從耦合到所述電源變換系統的輔助繞組的電壓信號生成器接收所述回饋信號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之系統控制器，其中，所述電壓信號生成器被配置為至少基於與所述輸出電壓相關聯的資訊生成所述回饋信號，所述輸出電壓與所述電源變換系統的次級繞組有關。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之系統控制器，其中，所述次級繞組被配置為在所述退磁時段期間釋放能量。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還包括：計時器元件，被配置為接收所述所檢測電壓並且至少基於與所述所檢測電壓相關聯的資訊生成參考信號，所述參考信號與所述閾值時間段相關聯；以及比較器元件，被配置為接收所述參考信號和所述退磁信號並且至少基於與所述參考信號和所述退磁信號相關聯的資訊生成所述保護信號。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還包括：計時器與比較器元件，被配置為接收所述所檢測電壓和所述退磁信號並且至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成所述保 護信號。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之系統控制器，其中，所述電壓檢測器包括：採樣元件，被配置為對所述回饋信號採樣並且生成所採樣信號；以及電容器，被配置為接收所述所採樣信號並且生成所述所檢測電壓。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之系統控制器，其中，所述採樣元件包括開關。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件包括：放大器，包括第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子；第一電晶體，包括第一電晶體端子、第二電晶體端子和第三電晶體端子；第二電晶體，包括第四電晶體端子、第五電晶體端子和第六電晶體端子；第三電晶體，包括第七電晶體端子、第八電晶體端子和第九電晶體端子；第四電晶體，包括第十電晶體端子、第十一電晶體端子和第十二電晶體端子；第五電晶體，包括第十三電晶體端子、第十四電晶體端子和第十五電晶體端子；以及電阻器，包括第一電阻器端子和第二電阻器端子；其中：所述第一輸入端子被配置為接收所述所檢測電壓；所述第二輸入端子被耦合到所述第六電晶體端子；所述輸出端子被耦合到所述第四電晶體端子和所述第一電阻器端子；所述第一電晶體端子被耦合到所述第七電晶體端子和所述第三電晶體端子；所述第三電晶體端子被耦合到所述第五電晶體端子；所述第九電晶體端子被耦合到所述第十一電晶體端子； 所述第十電晶體端子被耦合到所述第十三電晶體端子並且被配置為接收與所述退磁信號有關的第一信號；所述第十二電晶體端子被耦合到所述第十四電晶體端子並且被配置為輸出第二信號；以及所述十五電晶體端子被耦合到所述第二電阻器端子。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件還包括比較器，該比較器被配置為接收所述第二信號和參考信號並且生成與所述保護信號有關的比較信號。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件還包括週期去反擊元件，該週期去反擊元件被配置為接收所述比較信號並輸出所述保護信號。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之系統控制器，還包括：採樣和保持元件，被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所採樣和保持信號；誤差放大器，被配置為接收所述所採樣和保持信號並且至少基於與所述所採樣和保持信號相關聯的資訊生成放大信號；以及調製元件，被配置為接收所述放大信號並且至少基於與所述放大信號相關聯的資訊生成調製信號；其中，所述驅動元件還被配置為接收與所述調製信號相關聯的第一信號。
  22. 一種用於保護電源變換系統的系統控制器，該系統控制器包括：保護元件，被配置為接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號，接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號，處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊，並且至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號；以及驅動元件，被配置為接收所述保護信號並且向開關輸出驅動信號，所述開關被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流；其中： 所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關；以及所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關；其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則關閉所述系統控制器。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：至少回應於所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號不滿足所述一個或多個條件，輸出所述驅動信號作為調製信號來在與調製頻率相對應的開關時間週期內接通和關斷開關。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足所述一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以斷開所述開關而不進行任何調製。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之系統控制器，其中，所述保護元件和所述驅動元件還被配置為：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足所述一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以斷開所述開關達至少比所述開關時間週期長的時間段。
  27. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還被配置為接收至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所述所檢測電壓。
  28. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所述所檢測電壓。
  29. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，如果所述退磁時段在持續時間上小於與所述所檢測電壓和所述電流感測信號相對應的閾值時間段，則所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足所述一個或多個條件。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之系統控制器，其中，所述閾值時間段的持續時間與所述所檢測電壓成反比。
  31. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，其中，所述保護元件包括電壓檢測器，該電壓檢測器被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所述所檢測電壓。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之系統控制器，其中，所述電壓檢測器被配置為從耦合到所述電源變換系統的輔助繞組的電壓信號生成器接收所述回饋信號。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之系統控制器，其中，所述電壓信號生成器被配置為至少基於與所述輸出電壓相關聯的資訊生成所述回體信號，所述輸出電壓與所述電源變換系統的次級繞組有關。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之系統控制器，其中，所述次級繞組被配置為在所述退磁時段期間釋放能量。
  35. 如申請專利範圍第31項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還包括：峰值檢測元件，被配置為接收所述電流感測信號並且至少基於與所述電流感測信號相關聯的資訊生成閾值信號；計時器元件，被配置為接收所述所檢測電壓和所述閾值信號並且至少基於與所述所檢測電壓和所述閾值信號相關聯的資訊生成參考信號，所述參考信號與所述閾值時間段相關聯；以及比較器元件，被配置為接收所述參考信號和所述退磁信號並且至少基於與所述參考信號和所述退磁信號相關聯的資訊生成所述保護信號。
  36. 如申請專利範圍第31項所述之系統控制器，其中，所述保護元件還包括：峰值檢測元件，被配置為接收所述電流感測信號並且至少基於與所述電流感測信號相關聯的資訊生成閾值信號；以及計時器與比較器元件，被配置為接收所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述閾值信號，並且至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述閾值信號相關聯的資訊生成所述保護信號。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之系統控制器，其中，所述電壓檢測器包 括：採樣元件，被配置為對所述回饋信號採樣並且生成所採樣信號；以及電容器，被配置為接收所述所採樣信號並且生成所述所檢測電壓。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之系統控制器，其中，所述採樣元件包括開關。
  39. 如申請專利範圍第36項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件包括：放大器，包括第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子；第一電晶體，包括第一電晶體端子、第二電晶體端子和第三電晶體端子；第二電晶體，包括第四電晶體端子、第五電晶體端子和第六電晶體端子；第三電晶體，包括第七電晶體端子、第八電晶體端子和第九電晶體端子；第四電晶體，包括第十電晶體端子、第十一電晶體端子和第十二電晶體端子；第五電晶體，包括第十三電晶體端子、第十四電晶體端子和第十五電晶體端子；以及電阻器，包括第一電阻器端子和第二電阻器端子；其中：所述第一輸入端子被配置為接收所述所檢測電壓；所述第二輸入端子被耦合到所述第六電晶體端子；所述輸出端子被耦合到所述第四電晶體端子和所述第一電阻器端子；所述第一電晶體端子被耦合到所述第七電晶體端子和所述第三電晶體端子；所述第三電晶體端子被耦合到所述第五電晶體端子；所述第九電晶體端子被耦合到所述第十一電晶體端子；所述第十電晶體端子被耦合到所述第十三電晶體端子並且被配置為接收與所述退磁信號有關的第一信號； 所述第十二電晶體端子被耦合到所述第十四電晶體端子並且被配置為輸出第二信號；以及所述十五電晶體端子被耦合到所述第二電阻器端子。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件還包括比較器，該比較器被配置為接收所述第二信號和所述閾值信號並且生成與所述保護信號有關的比較信號。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之系統控制器，其中，所述計時器與比較器元件還包括週期去反擊元件，該週期去反擊元件被配置為接收所述比較信號並輸出所述保護信號。
  42. 如申請專利範圍第22項所述之系統控制器，還包括：採樣和保持元件，被配置為接收所述回饋信號並且至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成所採樣和保持信號；誤差放大器，被配置為接收所述所採樣和保持信號並且至少基於與所述所採樣和保持信號相關聯的資訊生成放大信號；以及調製元件，被配置為接收所述放大信號並且至少基於與所述放大信號相關聯的資訊生成調製信號；其中，所述驅動元件還被配置為接收與所述調製信號相關聯的第一信號。
  43. 一種用於保護電源變換系統的方法，該方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；處理與所述退磁信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊；至少基於與所述所檢測電壓和所述退磁信號相關聯的資訊生成保護信號；以及接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號；其中： 所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關；以及所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關；其中，用於向被配置為影響流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流的開關輸出驅動信號的處理包括：如果所述所檢測電壓和所述退磁信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
  44. 一種用於保護電源變換系統的方法，該方法包括：接收至少基於與所述電源變換系統的回饋信號相關聯的資訊生成的退磁信號；接收與流經所述電源變換系統的初級繞組的初級電流相關聯的電流感測信號；處理與所述退磁信號、所述電流感測信號和至少基於與所述回饋信號相關聯的資訊生成的所檢測電壓相關聯的資訊；至少基於與所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號相關聯的資訊生成保護信號；接收所述保護信號；至少基於與所述保護信號相關聯的資訊生成驅動信號；以及向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號；其中：所述所檢測電壓與所述電源變換系統的輸出電壓有關；以及所述退磁信號與所述電源變換系統的退磁時段有關；其中，用於向被配置為影響流經所述初級繞組的初級電流的開關輸出所述驅動信號的處理包括：如果所述所檢測電壓、所述退磁信號和所述電流感測信號滿足一個或多個條件，則輸出所述驅動信號以使所述開關斷開並且保持斷開從而保護所述電源變換系統。
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