用于对电源变换系统进行两级保护的系统和方法
【专利说明】
[0001] 分案申请说明
[0002] 本申请是申请日为2013年6月8日、申请号为201310228620. 6、题为"用于对电 源变换系统进行两级保护的系统和方法"的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0003] 本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于两级保护（two-level protection)的系统和方法。仅仅作为示例，本发明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】
[0004] -般地，电源变换系统包括用于过流保护的一种或多种机制，以使得可以在输出 负载超过一定限制时保护该系统不受过大电流损坏。例如，如果高输出能力被需要用于电 源变换系统在短的时间段期间驱动负载（例如，打印系统、电容负载）和/或用于中央处理 单元的过频（over-clocking)，则可能需要将用于过流保护的电流阈值设为高的大小，以提 供这样的高输出能力。但是，当电源变换系统提供高输出能力时，即便在系统电流尚未达到 高电流阈值且过流保护尚未被触发时，系统电流也可能变得如此高以致于导致了系统的过 饱和。于是，电源变换系统可能变得过热且因此出故障。
[0005] 因此，改善用于保护电源变换系统的技术变得非常重要。
【发明内容】
[0006] 本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于两级保护的系统和方法。仅仅 作为示例，本发明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。
[0007] 根据一个实施例，一种用于保护电源变换系统的系统控制器包括两级保护组件和 驱动组件。两级保护组件被配置为检测电源变换系统的输出功率并且至少基于与所述电源 变换系统的所述输出功率相关联的信息生成保护信号。驱动组件被配置为至少基于与所述 保护信号相关联的信息生成驱动信号并且将所述驱动信号输出给开关，所述开关与流经所 述电源变换系统的初级绕组的初级电路相关联。驱动组件还被配置为：生成与第一开关频 率相对应的所述驱动信号以便生成等于第一功率阈值的所述输出功率，以及生成与第二开 关频率相对应的所述驱动信号以便生成等于第二功率阈值的所述输出功率，所述第二功率 阈值大于所述第一功率阈值，所述第二开关频率大于所述第一开关频率。所述两级保护组 件还被配置为：响应于所述输出功率等于或大于所述第一功率阈值达第一预定时间段，生 成所述保护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，以及响应 于所述输出功率等于或大于所述第二功率阈值达第二预定时间段，生成所述保护信号以使 得所述开关断开并保持断开，从而保护所述电源变换系统，所述第二预定时间段短于所述 第一预定时间段。
[0008] 根据另一实施例，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括调制组件和驱动 组件。调制组件被配置为接收与电源变换系统的输出信号相关联的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调制信号，所述调制信号与调制频率相关联。驱动组件 被配置为至少基于与所述调制信号相关联的信息生成驱动信号并且将所述驱动信号输出 给开关，所述开关与流经所述电源变换系统的初级绕组的初级电流相关联，所述驱动信号 与所述调制频率相关联。所述调制组件还被配置为：响应于所述反馈信号从第一反馈大小 增大到第二反馈大小，将所述调制频率从第一频率大小增大到第二频率大小；如果所述反 馈信号大于所述第二反馈大小且小于第三反馈大小，则将所述调制频率保持为所述第二频 率大小；以及响应于所述反馈信号从所述第三反馈大小增大到第四反馈大小，将所述调制 频率从所述第二频率大小增大到第三频率大小。
[0009] 在一个实施例中，一种用于保护电源变换系统的方法包括：检测电源变换系统的 输出功率；至少基于与所述电源变换系统的所述输出功率相关联的信息生成保护信号；以 及接收所述保护信号。该方法还包括：处理与所述保护信号相关联的信息；至少基于与所 述保护信号相关联的信息生成驱动信号；以及将所述驱动信号输出给开关，所述开关与流 经所述电源变换系统的初级绕组的初级电路相关联。至少基于与所述保护信号相关联的信 息生成驱动信号包括：生成与第一开关频率相对应的所述驱动信号以便生成等于第一功率 阈值的所述输出功率；以及生成与第二开关频率相对应的所述驱动信号以便生成等于第二 功率阈值的所述输出功率，所述第二功率阈值大于所述第一功率阈值，所述第二开关频率 大于所述第一开关频率。至少基于与所述电源变换系统的所述输出功率相关联的信息生成 保护信号包括：响应于所述输出功率等于或大于所述第一功率阈值达第一预定时间段，生 成所述保护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；以及响应 于所述输出功率等于或大于所述第二功率阈值达第二预定时间段，生成所述保护信号以使 得所述开关断开并保持断开，从而保护所述电源变换系统，所述第二预定时间段短于所述 第一预定时间段。
[0010] 在另一实施例中，一种用于调整电源变换系统的方法包括：接收与电源变换系统 的输出信号相关联的反馈信号；处理与所述反馈信号相关联的信息；以及至少基于与所述 反馈信号相关联的信息生成调制信号，所述调制信号与调制频率相关联。该方法还包括：接 收所述调制信号；处理与所述调制信号相关联的信息；至少基于与所述调制信号相关联的 信息生成驱动信号；以及将所述驱动信号输出给开关，所述开关与流经所述电源变换系统 的初级绕组的初级电流相关联，所述驱动信号与所述调制频率相关联。至少基于与所述反 馈信号相关联的信息生成调制信号包括：响应于所述反馈信号从第一反馈大小增大到第二 反馈大小，将所述调制频率从第一频率大小增大到第二频率大小；如果所述反馈信号大于 所述第二反馈大小且小于第三反馈大小，则将所述调制频率保持为所述第二频率大小；以 及响应于所述反馈信号从所述第三反馈大小增大到第四反馈大小，将所述调制频率从所述 第二频率大小增大到第三频率大小。
[0011] 取决于实施例，可以获得一个或多个益处。参考下面的详细描述和附图可以全面 地理解本发明的这些益处以及各个另外的目的、特征和优点。
【附图说明】
[0012] 图1是根据本发明实施例的具有两级保护的电源变换系统的简化示图。
[0013]图2是根据本发明实施例的如图1所示电源变换系统的输出功率的简化时序图。
[0014]图3(a)是根据本发明一个实施例的作为如图1所示电源变换系统一部分的控制 器的某些组件的简化示图。
[0015]图3(b)是根据本发明另一实施例的作为如图1所示电源变换系统一部分的控制 器的某些组件的简化示图。
[0016] 图4的（a)和（b)是根据本发明某些实施例分别示出作为反馈信号的函数的如图 1所示电源变换系统的调制频率和电流感测信号的峰值的简化示图。
【具体实施方式】
[0017] 本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于两级保护的系统和方法。仅 仅作为示例，本发明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
[0018]图1是根据本发明实施例的具有两级保护的电源变换系统的简化示图。该示图仅 仅是示例，其不应当不当地限制权利要求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替换 和修改。该电源变换系统100包括控制器102、开关104、初级绕组106、次级绕组108、隔离 反馈组件110、电阻器112和114、二极管116以及电容器118。控制器102包括调制组件 120、逻辑控制器122、驱动组件124、前沿消隐（LEB)组件128和两级保护组件126。另外， 控制器102包括端子130,132,134,136和138。例如，两级保护组件126是两级过功率保护 组件。在另一示例中，开关104是晶体管。在又一示例中，开关104是场效应晶体管。在又 一示例中，开关104是双极型晶体管。在一些实施例中，LEB组件128被省略。
[0019] 根据一个实施例，两级保护组件126接收与输出信号198相关联的反馈信号140 和与流经初级绕组106的初级电流144相关联的电流感测信号142,并向逻辑控制器122输 出控制信号146。例如，如果输出功率低于第一级阈值，则电源变换系统100执行常规操作。 在又一示例中，如果输出功率变得等于或大于第一级阈值并且还保持等于或大于第一级阈 值达至少第一预定时间段，则两级保护组件126改变信号146以关闭电源变换系统100。在 又一示例中，如果输出功率变得等于或大于第二级阈值并且还保持等于或大于第二级阈值 达第二预定时间段，则两级保护组件126改变信号146以关闭电源变换系统100。在又一示 例中，如果输出功率从第一级阈值增大到第二级阈值，则两级保护组件126将信号146输出 给逻辑控制器122以增大电源变换系统100的调制频率。例如，如果电源变换系统100被 关闭，则开关104保持断开。
[0020] 在又一示例中，在关闭之后，系统100(例如，自动地或手动地）重新启动并且再次 开始调制。在又一示例中，当系统100再次开始调制时，开关104以调制频率闭合（例如， 导通）和断开（例如，关断）。
[0021] 根据另一实施例，调制组件120接收反馈信号140并向逻辑控制器122输出信号 150。例如，逻辑控制器122向驱动组件124输出信号148,驱动组件124输出驱动信号196 以影响开关104的状态。在另一示例中，反馈信号140由隔离反馈组件110至少基于与输 出信号198(例如，Vwt)相关联的信息而生成。在又一示例中，信号148和信号196是调制 信号并且与调制频率相关联。
[0022] 如上面讨论并在此进一步强调的，图1仅仅是示例，其不应当不当地限制权利要 求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替换和修改。在一个实施例中，两级保护组 件126不接收反馈信号140。在另一实施例中，一个或多个组件被