用于保护电源变换系统免受热失控的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了用于保护电源变换系统免受热失控的系统和方法。一个示例系统控制器包括保护组件和驱动组件。保护组件被配置为接收反馈信号、参考信号和至少基于与反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，处理与反馈信号、参考信号和退磁信号相关联的信息，并且至少基于与反馈信号、参考信号和退磁信号相关联的信息生成保护信号。该退磁信号与电源变换系统的多个退磁时段有关，多个退磁时段包括第一退磁时段和第二退磁时段。驱动组件被配置为接收保护信号并且向开关输出驱动信号，该开关被配置为影响流经电源变换系统的初级绕组的电流。
【专利说明】用于保护电源变换系统免受热失控的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了用于保护一个或多个电路组件的系统和方法。仅仅作为示例，本发明的一些实施例已应用于电源变换系统。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
【背景技术】
[0002]具有低的正向电压的肖特基整流二极管常被用在电源变换系统中提高系统效率。一般地，传统电源变换系统常使用变压器来隔离初级侧上的输入电压和次级侧上的输出电压。为了调整输出电压，诸如TL431和光电耦合器之类的某些组件可被用来从次级侧向初级侧上的控制器芯片发送反馈信号。替代地，次级侧上的输出电压可被反映(image)到初级侧，因此通过直接调节初级侧上的一些参数来控制输出电压。于是，诸如TL431和光电耦合器之类的某些组件可被省略以降低系统成本。
[0003]图1是示出具有初级侧感测和调整的传统反激式电源变换系统的简化示图。该电源变换系统100包括初级绕组110、次级绕组112、辅助绕组114、电源开关120、电流感测电阻器130、输出电缆的等效电阻器140、电阻器150和152、以及肖特基整流二极管160。例如，电源开关120是双极结型晶体管。在另一示例中，电源开关120是MOS晶体管。
[0004]为了在预定范围内调整输出电压，需要提取与输出电压和输出负载有关的信息。例如，当电源变换系统100在断续传导模式(DCM)中操作时，可通过辅助绕组114来提取这样的信息。当电源开关120接通时，能量被存储在次级绕组112中。然后，当电源开关120关断时，所存储能量在退磁过程期间被释放到输出端子。辅助绕组114的电压映射次级侧上的输出电压，如下所示。
[0005]
【权利要求】
1.一种用于保护电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括: 保护组件，被配置为接收反馈信号、参考信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息，并且至少基于与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号，所述退磁信号与所述电源变换系统的多个退磁时段有关，所述多个退磁时段包括第一退磁时段和第二退磁时段；以及 驱动组件，被配置为接收所述保护信号并且向开关输出驱动信号，所述开关被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流； 其中，所述保护组件还被配置为: 在第一检测时段期间处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息，所述第一检测时段包括第一开始时间和第一结束时间，所述第一开始时间在所述第一退磁时段的第一退磁结束时或之后； 确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从小于所述参考信号变得大于所述参考信号的第一次数；以及 在所述第一结束时间处判断所述第一次数是否超过预定阈值； 其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为，响应于在所述第一结束时间处所述第一次数未超过所述预定阈 值，输出所述驱动信号以使得所述开关断开并保持断开，从而保护所述电源变换系统。
2.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为，响应于在所述第一结束时间处所述第一次数超过所述预定阈值，输出所述驱动信号以根据一个或多个调制频率来闭合和断开所述开关从而操作所述电源变换系统。
3.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述保护组件包括: 比较器，被配置为接收所述反馈信号和所述参考信号并且至少基于与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息生成比较信号；以及 处理组件，被配置为接收所述比较信号并且至少基于与所述比较信号相关联的信息输出第一经处理信号，所述第一经处理信号与所述反馈信号的大小从小于所述参考信号变得大于所述参考信号的所述第一次数有关。
4.如权利要求3所述的系统控制器，其中，所述处理组件还被配置为，响应于所述第一次数未超过所述预定阈值，将所述第一经处理信号保持为第一逻辑电平。
5.如权利要求4所述的系统控制器，其中，所述处理组件还被配置为，响应于所述第一次数超过所述预定阈值，将所述第一经处理信号从所述第一逻辑电平变为第二逻辑电平。
6.如权利要求3所述的系统控制器，其中，所述处理组件包括: 或门，被配置为接收所述比较信号和所述第一经处理信号并且至少基于与所述比较信号和所述第一经处理信号相关联的信息生成输入信号；以及 计数器组件，被配置为接收所述输入信号并且至少基于与所述输入信号相关联的信息生成输出信号，所述输出信号与所述第一经处理信号有关。
7.如权利要求6所述的系统控制器，其中，所述处理组件还包括: 第一非门，被配置为接收所述退磁信号并且至少基于与所述退磁信号相关联的信息向所述计数器组件输出第二经处理信号；以及第二非门，被配置为接收所述输出信号并且至少基于与所述输出信号相关联的信息输出所述第一经处理信号。
8.如权利要求7所述的系统控制器，其中，所述计数器组件包括一个或多个触发器组件，被配置为接收所述输入信号和所述第二经处理信号并且至少基于与所述输入信号和所述第二经处理信号相关联的信息生成所述输出信号。
9.如权利要求6所述的系统控制器，其中，所述或门还被配置为接收所述第一经处理信号。
10.如权利要求3所述的系统控制器，还包括: 定时器组件，被配置为生成与一个或多个脉冲相关联的时序信号； 第一触发器组件，被配置为接收所述时序信号和所述退磁信号并且至少基于与所述时序信号和所述退磁信号相关联的信息生成触发信号；以及 信号生成器，被配置为接收所述触发信号并且至少基于与所述触发信号相关联的信息生成输出信号。
11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述定时器组件还被配置为接收所述触发信号。
12.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述保护组件还配置为，响应于所述时序信号在所述第一退磁结束时保持为逻辑高电平，确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从小于所述参考信号变得大于所述参考信号的所述第一次数。
13.如权利要求10所述的系统控制器`，其中，所述处理组件还包括: 触发器组件，被配置为: 接收所述第一经处理信号和所述输出信号；以及 响应于在所述第一结束时间时所述第一次数未超过所述预定阈值，至少基于与所述第一经处理信号相关联的信息输出第一逻辑电平的所述保护信号，以使所述开关断开并保持断开从而保护所述电源变换系统。
14.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述第一结束时间在包括所述第一退磁时段的关断时间段结束时或之前。
15.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述开关在所述关断时间段期间保持断开。
16.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为，在第二检测时段期间，处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息并且确定所述反馈信号的大小从小于所述参考信号变得大于所述参考信号的第二次数，所述第二检测时段与所述第一检测时段相隔离与所述驱动信号相关联的一个或多个开关周期。
17.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述第二检测时段包括第二开始时间和第二结束时间，所述第二开始时间在所述第二退磁时段的第二退磁结束时或之后。
18.如权利要求10所述的系统控制器，还包括: 与门，被配置为接收所述输出信号并且至少基于与所述输出信号相关联的信息生成第二经处理信号；以及 第二触发器组件，被配置为接收所述第二经处理信号并且至少基于与所述第二经处理信号相关联的信息向所述驱动组件输出第三信号。
19.如权利要求1所述的系统控制器，还包括退磁检测器，被配置为接收所述反馈信号并且至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成所述退磁信号。
20.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述第二退磁时段与所述第一退磁时段相隔离与所述驱动信号相关联的一个或多个开关周期。
21.一种用于保护电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括: 保护组件，被配置为接收反馈信号、参考信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的退磁信号，处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息，并且至少基于与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号，所述退磁信号与所述电源变换系统的多个退磁时段有关，所述多个退磁时段包括第一退磁时段和第二退磁时段；以及 驱动组件，被配置为接收所述保护信号并且向开关输出驱动信号，所述开关被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流； 其中，所述保护组件还被配置为: 在第一检测时段期间处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息，所述第一检测时段包括第一开始时间和第一结束时间，所述第一开始时间在所述第一退磁时段的第一退磁结束时或之后； 确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从大于所述参考信号变得小于所述参考信号的第一次数；以及 在所述第一结束时间处判断所述第一次数是否超过预定阈值； 其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为，响应于在所述第一结束时间处所述第一次数未超过所述预定阈值，输出所述驱动信号以使得所述开关断开并保持断开，从而保护所述电源变换系统。
22.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述保护组件和所述驱动组件还被配置为，响应于在所述第一结束时间处所述第一次数超过所述预定阈值，输出所述驱动信号以根据一个或多个调制频率来闭合和断开所述开关从而操作所述电源变换系统。
23.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述保护组件包括: 比较器，被配置为接收所述反馈信号和所述参考信号并且至少基于与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息生成比较信号；以及 处理组件，被配置为接收所述比较信号并且至少基于与所述比较信号相关联的信息输出第一经处理信号，所述第一经处理信号与所述反馈信号的大小从大于所述参考信号变得小于所述参考信号的所述第一次数有关。
24.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述处理组件包括: 或门，被配置为接收所述比较信号和所述第一经处理信号并且至少基于与所述比较信号和所述第一经处理信号相关联的信息生成输入信号；以及 计数器组件，被配置为接收所述输入信号并且至少基于与所述输入信号相关联的信息生成输出信号，所述输出信号与所述第一经处理信号有关。
25.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述处理组件还被配置为，响应于所述第一次数未超过所述预定阈值，将所述第一经处理信号保持为第一逻辑电平。
26.如权利要求25所述的系统控制器，其中，所述处理组件还被配置为，响应于所述第一次数超过所述预定阈值，将所述第一经处理信号从所述第一逻辑电平变为第二逻辑电平。
27.如权利要求23所述的系统控制器，还包括: 定时器组件，被配置为生成与一个或多个脉冲相关联的时序信号； 第一触发器组件，被配置为接收所述时序信号和所述退磁信号并且至少基于与所述时序信号和所述退磁信号相关联的信息生成触发信号；以及 信号生成器，被配置为接收所述触发信号并且至少基于与所述触发信号相关联的信息生成输出信号。
28.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述保护组件还配置为，响应于所述时序信号在所述第一退磁结束时保持为逻辑高电平，确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从大于所述参考信号变得小于所述参考信号的所述第一次数。
29.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述处理组件还包括: 触发器组件，被配置为: 接收所述第一经处理信号和所述输出信号；以及 响应于在所述第一结束时间时所述第一次数未超过所述预定阈值，至少基于与所述第一经处理信号相关联的信息输出第一逻辑电平的所述保护信号，以使所述开关断开并保持断开从而保护所述电源变换系统。
30.如权利要求23所述的系统控制器，其中，所述保护组件还被配置为，在第二检测时段期间，处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息并且确定所述反馈信号的大小从大于所述参考信号变得小于所述参考信号的第二次数，所述第二检测时段与所述第一检测时段相隔离与所述驱动信号相关联的一个或多个开关周期。
31.如权利要求30所述的系统控制器，其中，所述第二检测时段包括第二开始时间和第二结束时间，所述第二开始时间在所述第二退磁时段的第二退磁结束时或之后。
32.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述第二退磁时段与所述第一退磁时段相隔离与所述驱动信号相关联的一个或多个开关周期。
33.一种用于保护电源变换系统的方法，该方法包括: 接收反馈信号、参考信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的退磁信号； 处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息； 至少基于与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号，所述退磁信号与所述电源变换系统的多个退磁时段有关，所述多个退磁时段包括第一退磁时段和第二退磁时段； 接收所述保护信号； 处理与所述保护信号相关联的信息；以及 向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流的开关输出驱动信号； 其中，处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息包括: 在第一检测时段期间处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息，所述第一检测时段包括第一开始时间和第一结束时间，所述第一开始时间在所述第一退磁时段的第一退磁结束时或之后； 确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从小于所述参考信号变得大于所述参考信号的第一次数；以及 在所述第一结束时间处判断所述第一次数是否超过预定阈值； 其中，向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流的开关输出驱动信号包括: 响应于在所述第一结束时间处所述第一次数未超过所述预定阈值，输出所述驱动信号以使得所述开关断开并保持断开，从而保护所述电源变换系统。
34.一种用于保护电源变换系统的方法，该方法包括: 接收反馈信号、参考信号和至少基于与所述反馈信号相关联的信息生成的退磁信号； 处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息； 至少基于与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息生成保护信号，所述退磁信号与所述电源变换系统的多个退磁时段有关，所述多个退磁时段包括第一退磁时段和第二退磁时段； 接收所述保护信号； 处理与所述保护信号相关联的信息；以及 向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流的开关输出驱动信号； 其中，处理与所述反馈信号、所述参考信号和所述退磁信号相关联的信息包括: 在第一检测时段期间处理与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息，所述第一检测时段包括第一开始时间和第一结束时间，所述第一开始时间在所述第一退磁时段的第一退磁结束时或之后； 确定在所述第一检测时段期间所述反馈信号的大小从大于所述参考信号变得小于所述参考信号的第一次数；以及 在所述第一结束时间处判断所述第一次数是否超过预定阈值； 其中，向被配置为影响流经所述电源变换系统的初级绕组的电流的开关输出驱动信号包括: 响应于在所述第一结束时间处所述第一次数未超过所述预定阈值，输出所述驱动信号以使得所述开关断开并保持断开， 从而保护所述电源变换系统。
【文档编号】H02H7/12GK103618292SQ201310656906
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】张允超, 张秀红, 方烈义 申请人:昂宝电子（上海）有限公司