[发明专利]具有抗饱和电路的开关模式电源

说明书

抗饱和电路通常具有与限流装置串联的电压箝位装置，所述限流装置能够操作性地连接到反馈补偿器的输出电流路径；所述反馈补偿器是具有输入电压源和负载的开关模式电源(SMPS)的一部分，并且生成产生用于严格电力调节的控制通断动作所需的约束控制值。在SMPS中包括所述所公开的抗饱和电路可以得到基于硬件的过电压保护、减小的总尺寸和对负载变化的更快响应。

交叉参考

本申请要求2016年8月29日提交的标题为“SWITCHING MODE POWER SUPPLY WITHANTI-WINDUP CIRCUIT”的第15/249,623 号美国专利申请的优先权权益，所述美国专利申请的内容特此在下文中并入到具体实施方式中。

技术领域

示例性实施例大体上涉及开关模式电源领域，并且更明确地说，涉及隔离和非隔离开关模式电源的模拟和混合信号控制领域，尤其是过电压保护领域。

背景技术

开关模式电源(SMPS)是现代电子装置中的重要电力管理部件。其在所有操作条件期间向多个子系统提供严格调节的电力，等等。为了实现严格电力调节，常规上需要一个或多个负担得起且紧凑的模拟反馈控制回路以及多个大容量无功能量存储元件。反馈控制回路尽可能快地在SMPS输入与输出端口之间引导能量流，而昂贵且庞大的能量存储元件消耗/提供输入与输出能量之间的差异。

为了确保稳态期间的严格电力调节，反馈环路补偿器利用一个或多个积分器。然而，在控制饱和状态周期期间，诸如当补偿器生成负控制值时，补偿器积分器部件会遭受饱和现象，从而造成控制动作延迟和输出电压偏差增加。这导致大容量无功能量存储需求的增加，从而造成SMPS体积和成本增加。通过限制饱和的持续时间和幅度，可以减小开关模式电源的电力损耗、尺寸和成本。

鉴于本公开，可以了解现有系统的额外困难。

发明内容

在一个示例性实施例中，提供一种用于与开关模式电源一起使用的抗饱和电路，其包括电压箝位装置，并且在一个示例性实施例中，包括与反馈补偿器的输出电流路径并联连接的串联限流装置。

电压箝位装置可以呈齐纳二极管、受控齐纳装置(诸如TL431 等)、瞬态电压抑制(TVS)二极管、压敏电阻器(VDR)、雪崩二极管或类似装置的形式。通过对反馈补偿器的输出电流路径的电压进行箝位，可以对反馈电流值强加可编程限制，即最小控制值。以这种方式，所述实施例使在不可控操作状态期间对反馈补偿器积分器的充电减到最少，从而减轻饱和现象。所述实施例还可以在参考电压值与瞬时输出电压值之间具有大电压差的周期(例如，重到轻负载瞬变)期间提供输出电压箝位(过电压保护)。以这种方式，反馈控制延迟可以在瞬变状态期间减到最小，并且输出电压与参考电压值之间的最大正差值可以减到最小，从而允许减少大容量无功分量存储需求。

在一个示例性实施例中，串联限流装置可以用电阻器、寄生电阻、热敏电阻器或有源限流器的形式来提供。通过限制经过电压箝位装置的电流，可以对电压箝位装置的最大功耗进行编程。此外，通过限制经过电压箝位装置的电流，可以调节在过电压条件期间的SMPS输出端口无功分量的放电速率，所述过电压条件通常在重到轻负载转变期间发生。

根据一个方面，提供一种用于选择电压箝位值的方法，所述方法包括：迫使SMPS在可控性与非可控性边界附近操作；以及测量/计算反馈补偿器输出电流路径电压。

根据一个方面，提供一种开关模式电源，其具有：转换器；用于转换器的电压输入；电压输出，其来自转换器并且被配置为电耦合到负载；反馈补偿器，其响应于检测电压输出来控制转换器；以及抗饱和电路，其包括与反馈补偿器并联连接的电压箝位电路。根据一些方面，抗饱和电路可以在轻到重瞬变期间使输出电压的偏差最小化。