[发明专利]开关模式电源有效
申请号: | 201410119074.7 | 申请日: | 2014-03-27 |
公开(公告)号: | CN104079174B | 公开(公告)日: | 2017-06-23 |
发明(设计)人: | Y·S·陶;弓小武 | 申请(专利权)人: | 英飞凌科技奥地利有限公司 |
主分类号: | H02M3/335 | 分类号: | H02M3/335;H02M1/08 |
代理公司: | 北京市金杜律师事务所11256 | 代理人: | 王茂华 |
地址: | 奥地利*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 开关 模式 电源 | ||
技术领域
本公开涉及开关模式电源(SMPS),其也被称作开关功率转换器。特殊实施例描述了用于开关功率转换器的过电流或过功率保护。
背景技术
开关模式电源(SMPS)作为用于多种应用的电源变得越来越常见。例如,SMPS可以被用作用于驱动LED的电源,LED可以被用于为了照明目的代替白炽灯。然而,开关功率转换器存在许多其他应用,因为实际上需要DC电源电压(或电流)的任何电学或电子装置能够使用SMPS连接到电网。
开关功率转换器可以以多种模式工作。例如,开关转换器尤其可以以固定开关频率和开关的可变接通时间工作,和以固定的开关接通时间和可变频率工作。不论开关频率转换器是否以固定或可变频率工作,开关频率转换器可以以连续电流模式(CCM)或以不连续电流模式(DCM)工作。由于不同工作模式(具有固定接通时间的DCM、具有固定频率的DCM、具有固定频率的CCM等)通常需要控制(调节)输出电压或输出电流的不同构思,所以一些开关频率转换器被设计为仅以单个模式(例如,CCM、固定频率)工作。然而,开关频率转换器通常需要能够为大范围的AC输入电压(例如,从85到270伏特)提供指定的恒定DC输出电压(或电流)。在这种情形中,开关频率转换器通常被设计为处理工作模式DCM和CCM两者,在AC输入电压超过电路设计预先设定的限定的阈值电压时,会出现从CCM到DCM的模式切换。
为了实现如上所述的控制任务,通常测量功率开关转换器的输入电流(其由功率半导体开关接通和断开),例如使用提供与穿过其的电流成比例的压降的测量电阻器进行该测量。所测量的输入电流通常与参考值相比较,并且当输入电流超过由这个参考值所限定的阈值时,触发所述功率半导体开关断开。然而,该功率半导体不会以零延迟立即断开输入电流(有时也被称作初级电流)。不只功率半导体开关显示固有断开延迟。此外,比较电路(其比较所测量的输入电流与所提到的阈值)及控制电路(其控制功率转换器的开关工作)中包括的其他电路元件造成额外的延迟。结果,输入电流(初级电流)发生过冲(over-shot),这可能导致半导体开关中的功率耗散过度。
为了避免提到的功率耗散过度,应该消除(或至少部分地补偿)所提到的延迟的效果。然而,在已知解决方法中,这个延迟时间补偿被设计为或者用于DCM或用于DCM。因此,改进SMPS的控制电路会是有用的,以便独立于开关功率转换器的工作模式(DCM、CCM)来避免功率耗散过度。
发明内容
本发明公开了开关功率转换器。按照本发明的一个方面,开关功率转换器包括电感器和半导体开关,电感器被耦合到用输出电压可操作供电的终端,半导体开关被耦合到电感器并且被配置为按照驱动信号使得输入电流能和不能穿过电感器。开关功率转换器还包括电流感测电路,其被耦合到半导体开关或电感器,并且被配置为生成电流感测信号,其表示输入电流穿过电感器或半导体开关。控制电路接收该电流感测信号,并且被配置为按照时钟频率有规则地关闭半导体开关、对电流感测信号求积分并因此提供积分的电流感测信号、比较所积分的电流感测信号与阈值、并且取决于比较的结果打开半导体开关。该阈值是输入电压的函数。
按照本发明的另一方面,开关功率转换器包括电感器和半导体开关,电感器被耦合到用输出电压可操作供电的终端,半导体开关被耦合到电感器并且被配置为按照驱动信号使得输入电流能和不能穿过电感器。电流感测电路被耦合到半导体开关或电感器,并且被配置为生成电流感测信号,其表示输入电流穿过电感器或半导体开关。控制电路接收电流感测信号以及表示输入电压的信号。此外,该控制电路包括阈值生成器,其接收表示输入电压的信号。该阈值生成器被配置为生成阈值,其为输入电压的函数。该控制电路还包括积分器,其接收电流感测信号。该积分器被配置为生成表示被积分的输入电流的信号。此外,该控制电路包括比较器,其接收阈值和表示积分的输入电流的信号。该比较器被配置为指示表示积分的输入电流的信号什么时候达到该阈值。驱动电路被配置为按照时钟信号周期性地接通半导体开关,并且当比较器指示表示积分的输入电流的信号已经达到阈值时将其断开。
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