用於在直流-直流電力變換器中過電流保護的方法及裝置的製作方法

2023-12-11 10:59:47 3

專利名稱：用於在直流-直流電力變換器中過電流保護的方法及裝置的製作方法
用於在直流-直流電力變換器中過電流保護的方法及裝置 技術領域0001本發明一般涉及電力變換器電路，且更具體地涉及用於提供過電流保護的開關模式電力變換器的控制電路的方法和實現。
技術背景0002開關模式電力變換器(也被稱作"電力變換器")是電力電子 處理電路，其通過周期性地切換耦連至電感電路元件的電力開關，將輸 入電壓波形轉換為輸出電壓波形(二者一般是直流波形，但也不一定都 是直流波形)。電力開關用稱作"佔空比/工作周期"的導通時間段來控 制。佔空比/工作周期是由電力開關的導通時間段與其開頭時間段之比所 代表的比率。因此，如果電力開關在開關周期一半的時間內導通，那麼 電力開關的佔空比/工作周期將為0.5 (或者50%)。與電力變換器相關的 反饋控制器通過控制其中所使用的電力開關的導通時間段來管理其操 作。 一般地，反饋控制器被耦連至反饋迴路配置中電力變換器的輸出(也 被稱作"控制迴路"或者"閉合控制迴路")，以調節電力變換器電路 的輸出特性比如輸出電壓。0003
一般，反饋控制器測量電力變換器電路的輸出特性，並且基於 此，修改電力變換器電路的電力開關的佔空比/工作周期。另外，由於系 統的需求比如由電力變換器供電的微處理器或者其他負載動態地變化(例如，因為微處理器上的計算負載變化)，所以反饋控制器應該被配 置為動態地增加或者降低其中電力開關的佔空比/工作周期，以將輸出特 性維持在期望值。0004圖l是現有技術的示例性步降(step-down)開關調節器電路的簡 化示意圖。步降開關調節器是電力變換器，其將直流輸入電壓轉換為較 低的直流輸出電壓，而通常不需要它們之間的直流隔離。雖然圖解說明 的電力變換器使用了非隔離、降壓(buck)、開關調節器拓撲，但是本領域技術人員應該理解，可以使用其他的變換器拓撲比如前向隔離式或者反激(flyback)變換器拓撲以將輸入電壓轉換為輸出電壓，還包括將 輸出電壓升壓或降壓到比輸入電壓更高或更低電壓電平的變換器。這些 變換器是技術領域內所公知的，並且為了簡化描述，將不再圖解說明或 描述示例電路圖。0005圖l圖解說明的降壓(buck)開關調節器電路在其輸入處從電功 率源(圖中表示為電池105)接收直流輸入電壓Vin，並且一般提供調節的 輸出電壓V。ut來為例如耦連至開關調節器輸出的微處理器供電。與降壓變換器拓撲的原理相一致，輸出電壓V。ut通常小於輸入電壓Vin，使得電力變 換器的幵關操作可以調節輸出電壓V。ut。0006主電力開關Qmain (例如，場效應電晶體)被使能，以在主要間 隔(通常與控制器(未顯示)所產生的主電力開關Qmain的主要佔空比/工 作周期"D"共同存在)內導通，並將輸入電壓Vin耦連至輸出濾波電感 器L。ut。在主要間隔期間，由於電流從電力變換器的輸入流向輸出，流過 輸出濾波電感器L。ut的電感器電流lL。u灘加。電感器電流k。ut的交流分量被 輸出電容器C。ut濾除。0007在互補間隔(通常與也由控制器(未顯示)所產生的主電力開關Qm^的互補佔空比/工作周期"l-D"共同存在)期間，主電力開關Qmain 被轉變為不導通狀態並且輔助電力開關Q皿(例如，續流場效應電晶體或 續流二極體)被使能以導通。輔助電力開關Qaux提供導電通路以維持流過 輸出濾波電感器L。ut的電感器電流lL。ut的連續性。在互補間隔期間，流過 輸出濾波電感器L。ut的電感器電流lL。ut降低。 一般而言，主電力開關Qmain 和輔助電力開關Q^的佔空比/工作周期可以由反饋控制器調節，以維持 電力變換器的輸出電壓V。ut的穩定。然而，本領域的技術人員應該知道， 主電力開關Qmain和輔助電力開關Qaux的導通周期可以被短的時間間隔隔 開，以避免其之間的交叉導通，並且有益地降低與電力變換器相關的開關損耗。0008圖2A描繪了圖1中的電路在正常工作狀態下的波形。振蕩器以時 鍾波形比如時鐘波形201，確立開關周期(switching cycle)的時間段 (period)。反饋控制器產生佔空比/工作周期控制信號205，其具有主開關Qm^的導通時間段D。在導通時間段D期間，流過主電力開關Qm^的負載電流215以與輸入電壓和輸出電壓之間的電壓差基本成比例的速度增 加。在互補時間段1-D期間，負載電流225流過輔助電力開關Qaux，並且以與電力變換器的輸出電壓基本成比例的速度降低。通過輸出電感器的電流是電流215和225的總和，並且如電感器電流波形235所顯示。直流負載 電流電平以圖2A中的虛線245示出。0009在電力變換器的實際應用中，這通常是必要的，即感測傳送到 負載的輸出電流、或者另一電流比如電力變換器內部的電力開關電流， 並且如果輸出電流或者另一感測的電流超過設計或其他極限值，響應地 調節或禁能電力變換器的操作。超過設計值的電流被稱作過電流狀態， 它可以損害電力變換器、負載電路元件乃至它們之間的互連配線。過電 流狀態可以由下述原因引起，例如負載電路的意外工作、爆炸的或損壞 的電路元件、或者電路的錯誤外接比如測試儀器的誤用。0010在電力變換器的啟動期間保護其使之避免過電流狀態通常也是 必要的。在啟動期間，輸出濾波電容器，比如圖l中圖解說明的濾波電容 器C。ut和可以耦連到負載的任何附加濾波電容器，隨輸出電壓的增加，一 般從放電電壓電平到調節的電壓電平來汲取大量電流。給耦連到電力變 換器輸出端兩端的電容器充電所需的電流與在輸出端耦連的電容器的總 電容基本成比例，而與輸出電壓升高到所需電壓電平的時間間隔的長度 基本成反比例。包括電力變換器的系統設計中的矛盾的需求一般將輸出 電流限制在極限值以保護電路元件，但是也要求在儘可能短的時間間隔 內，輸出電壓成為調節的電壓電平。用於啟動的理想電力變換器設計考 慮到這些需求，將基本以最大的極限電流電平提供輸出電流。0011在現有技術開關模式電力變換器中的過電流保護的電路設計中， 電力變換器電力開關中的電流一般被監控。監控方案包括當電力開關接 通時監控電力開關電流，或可替代地，監控電路輸出部分中的電路元件 比如輸出濾波電感器中的電流。在現有技術中當檢測到過電流狀態時， 在感測到過電流狀態的開關周期的剩餘部分期間，電力開關被關閉。0012圖2B描繪了圖1中電路的波形，增加了當主電力開關中的電流215 超過過電流限制217時，監控主電力開關中的電流、並終止主電力開關導通即佔空比/工作周期的過程。圖2B中的波形對應於圖2A中的波形，其具 有的相同參考名稱，將不再次描述。當主電力開關中的電流215超過過電 流限制時，產生過電流信號255，以在它被反饋控制器終止之前終止佔空 比/工作周期，並且然後電感器電流以與輸出電壓基本成比例的速率下降。0013過電流保護裝置，比如上面所描述的過電流保護裝置，對於在 工作狀態範圍內保護電路元件可以是有效的。然而，尤其對於在啟動期 間的低輸出電壓情況或者對於在電力變換器輸出端兩端耦連的低阻抗故 障，控制過電流狀態所必需的極短的電力變換器佔空比/工作周期可能導 致電力開關電流的失控狀態。失控狀態是接通或關斷半導體開關所必需 的有限時間的結果，其導致電力開關的最小有效佔空比/工作周期，尤其 是對於開關頻率超過100kHz的電力變換器電路。失控狀態也可以發生在 降壓開關調節器電路將高輸入電壓(比如15伏特或更高電壓)轉換為低 輸出電壓(比如3.3伏特或更低電壓)的時候，降壓開關調節器電路在標 準工作期間內在地要求短的佔空比/工作周期。在降壓型開關調節器中， 佔空比/工作周期大致為輸出電壓和輸入電壓的比值。0014圖2C描繪了圖1中電路的波形，其包括過電流限制217和過電流 信號255。圖2C圖解說明了低輸出電壓的過電流狀態，低輸出電壓是由耦 連在輸出端的低阻抗故障或者在啟動期間所引起的，這兩者都產生低輸 出電壓。圖2C中以最小值說明佔空比/工作周期D。主電力開關電流增大 直到其達到過電流限制為止，這產生終止佔空比/工作周期的過電流信號 255。在互補佔空比/工作周期l-D期間流過輔助電力開關的電感器電流由於低輸出電壓，而只有微弱的降低。時鐘信號最後開始電力變換器的新 的開關周期。之後主電力開關電流以接近於過電流限制的值開始，並且 在隨後的佔空比/工作周期可以被終止之前超過過電流限制。以這種方式， 提供輸出電流的輸出電感器中的電流從一個周期到一個周期地增加，導 致電力變換器的失控電流狀態。0015在Wilcox等人的第5,481,178號美國專利中描述了控制過電流狀 態的另一種控制方案。Wilcox的專利說明了一種開關調節器電路，其中 在電力開關禁能間隔期間，當輸出濾波電容器中的電荷足以維持調節的 輸出電壓的時候，兩個活動的電力開關的工作在低負載電流時被間歇地禁能。Wilcox等人認識到開關模式電力變換器中電力開關正常的周期性的工作是促使電路低效率的過程。他們所描述的控制裝置雖然當輸出電 流較低吋，通過間歇性地禁能電力開關來增加輕負載的功率變換效率， 但是在低阻抗故障狀態(高輸出電流)下或者在啟動期間沒能控制輸出電流。0016在現有技術中提供過電流保護的另一種方案是電力變換器在打 嗝模式(hiccup mode)工作。當檢測到過電流狀態時，打嗝模式在預置 的、固定的時間段內關閉開關模式電力變換器。這種在有限範圍的工作 狀態內工作的設計具有在啟動時電力變換器輸出不能達到所需輸出電壓 的風險，這是因為以打嗝操作產生的輸出電感器電流不足以為這種控制 方法提供所需的啟動負載電流。0017因而，現有技術電路的首要局限性是，在電力變換器電路工作 期間可能遇到的故障狀態的範圍內，尤其對於在電力變換器的輸出端耦 連的低阻抗故障，以及在其輸出端耦連有大量電容的電力變換器啟動期 間，不能自適應地響應輸出過電流狀態。另外，現有技術的過電流保護 方案的配置通常在集成電路中不容易實現。此外，在集成電路中實現成 本效益的、靈活的過電流保護過程之前，通常要求對系統參數，包括外 部增加到配電裝置的組件之中的複雜關係有實質的分析。因此對於改進 的過電流保護方案存在這樣的需求，即可以防止輸出電流超過寬範圍工 作狀態的設計限制，可以穩定地為具有一定負載範圍的啟動提供足夠的 電流，可以用數字控制邏輯直接地實現，可以以最少的設計工作自適應 地提供過電流保護，還可以在基本最少的時間內啟動電力變換器。發明內容0018本發明的實施例作為電力變換器的過電流保護方案，實現了技 術優點。過電流保護方案包括用於開關模式電力變換器的控制器，其基 本在電力開關的最小接通時間內，檢測電力變換器中超過電流限制的電 流。在一個優選實施例中，開關模式電力變換器是步降降壓(step-down buck)調節器。在一個優選實施例中，提供計數N， N是基本在電力開關 的最小接通時間內，電力變換器中的電流超過電流限制的連續次數的數量。然後在開關模式電力變換器中電力開關的導通在一定數量的周期內被禁止，所述一定數量的周期是計數N的函數f(N)。函數f(N)是計數N的 遞增函數。在一個優選實施例中，函數f(N)是函數2^1。如果在電力開關 的最小接通時間內，在隨後的開關周期中電力變換器內的電流沒有超過 電流限制，那麼計數N被復位到初始值。基本在電力開關的最小接通時間 內，在隨後的開關周期中電流沒有超過電流限制的時候，計數N可以被重 置為起始值零或者取決於過電流保護方案邏輯的另一個常數。在另一實 施例中，控制器由集成電路實現。0019根據本發明的另一個優選實施例，開關模式電力變換器包括提 供過電流保護的控制器。用於開關模式電力變換器的控制器基本在電力 開關的最小接通時間內檢測電力變換器中超過電流限制的電流。在一個 優選實施例中，開關模式電力變換器是步降降壓調節器。在一個優選實 施例中，提供計數N， N是基本在電力開關的最小接通時間內，電力變換 器中的電流超過電流限制的連續次數的數量。然後在開關模式電力變換 器中電力開關的導通在一定數量的周期內被禁止，所述一定數量的周期 是計數N的函數f(N)。函數f(N)是計數N的遞增函數。在一個優選實施例 中，函數f(N)是函數2^1。如果基本在電力開關的最小接通時間內，隨後 的開關周期中電力變換器內的電流沒有超過電流限制，那麼計數N被復位 到起始值。基本在電力開關的最小接通時間內，在隨後的開關周期中電 流沒有超過電流限制時，計數N可以被重置為起始值零或者取決於過電流 保護方案邏輯的另一個常數。在另一實施例中，控制器由集成電路實現。0020本發明的另一個實施例是構造用於開關模式電力變換器的控制 器的方法，控制器基本在電力開關的最小接通時間內檢測電力變換器中 超過電流限制的電流。在一個優選實施例中，該方法包括將開關模式電 力變換器設計為步降降壓調節器。在一個優選實施例中，該方法包括計 算計數N， N是基本在電力開關的最小接通時間內，電力變換器中的電流 超過電流限制的連續次數的數量。該方法進一步包括在一定數量的周期內禁止開關模式電力變換器中電力開關的導通，所述一定數量的周期是 計數N的函數f(N)。在一個優選實施例中，函數f(N)被選擇為是計數N的 遞增函數。在又一個優選實施例中，函數f(N)被選擇為是函數2W-l。該方法包括如果基本在電力開關的最小接通時間內，隨後的開關周期中電力變換器內的電流沒有超過電流限制，將計數N復位到起始值。在一個優選 實施例中，該方法包括基本在電力開關的最小接通時間內，在隨後的幵 關周期中電流沒有超過電流限制的時候，將計數N重置為起始值零或者取 決於過電流保護方案邏輯的另一個常數。在又一個實施例中，該方法包 括以集成電路實現控制器。0021本發明通過跳過一定數量的開關周期，解決了電力變換器上嚴 重過載及在啟動期間的過電流保護問題，跳過的開關周期的數量取決於 在電力幵關的最小接通時間內檢測過電流狀態的連續次數的數量。0022本發明的實施例作為過電流保護方案實現了技術優點，其可以 在寬範圍的電力變換器工作狀態下工作。本發明實施例的優點包括用於 電力變換器的控制器，其易於由低成本和高度緊湊數字邏輯的集成電路 實現。


0023圖l圖解說明了現有技術的步降開關調節器；0024圖2A、 2B和2C圖解說明了圖1中所說明電路的波形；0025圖3圖解說明了電力變換器電路的波形，該電力變換器電路包括 本發明的動態頻移過程的實施例；0026圖4圖解說明了電力變換器電路的電感器電流波形，該電力變 換器電路包括本發明的動態頻移過電流保護過程的實施例；0027圖5圖解說明了本發明的過電流保護過程實施例的邏輯流程的方 框圖；以及0028圖6圖解說明了由本發明的周期跳躍控制器控制的步降開關調節器。
具體實施方式
0029下面詳細地描述了優選實施例的製造與使用。然而，應該意識 到本發明提供了許多可應用的發明概念，其可以具體表現為許多各種各 樣的特定情境。所討論的特定實施例僅僅說明了製造和使用本發明的特定的方式，並不限制本發明的範圍。0030關於特定情境中的優選實施例來描述本發明的實施例，即具有 用於過電流保護的動態頻移的直流-直流電力變換器。0031可選實施例包括隔離的和非隔離的電力變換器，並且電力變換 器將輸入電壓升壓或降壓到更高或更低的輸出電壓。0032本發明的優選實施例使用至少兩個步驟來提供過電流保護。在 提供過電流保護的優選實施例的第一步中，在電力開關接通時，即在開 關周期內使能導通時，檢測電力開關中的過電流狀態。這一步可以通過 檢測主電力開關比如MOSFET電力開關兩端的電壓，以及使用比較器將 電力開關兩端的電壓與電壓閾值相比較來實現。可替代地，可以使用與 電力開關串聯的電流感測變壓器，電阻器和其他必要組件耦連至電流感 測變壓器次級繞組，以感測電力開關電流。在本發明的寬範圍之內的更 多可替代的電流感測裝置包括技術領域內公知的電阻器和霍爾效應器 件。0033在優選實施例的第二步，如果在電力開關的最小接通時間內檢 測到過電流狀態，那麼使能動態頻移過電流保護過程。如果基本在電力 開關的最小接通時間之後，例如在500kHz電力變換器中電力開關的最小 接通時間後的超過20ns之後，檢測到過電流狀態，那麼不使能動態頻移 過電流保護過程。在500kHz電力變換器中所使用的電力開關的最小接通 時間一般可以在100-200ns的範圍內。0034當動態頻移過電流保護過程被使能時，它在至少隨後的開關周 期內禁止接通主電力開關。在一個優選實施例中，計數動態頻移過程被 使能的連續次數的數量。如果該過程在一個周期內不被使能，即基本在 主電力開關的最小接通時間內沒有檢測到過電流狀態，那麼使能次數的 連續計數被復位到零或者被復位到為了與過電流保護過程中的控制邏輯 相適應所必需的其他合適值。如果動態頻移過電流保護過程連續N次被 使能，那麼主電力開關在函數f(N)所確定的一定數量的周期內不被接通， 其中f(N)取決於連續的使能計數。函數f(N)是正函數，其隨連續使能計 數N的增加而增加。函數f(N)優選是函數2W-l。函數f(N)的其他優選函 數包括並不限制於函數2 ，N-l和函數N。使用了優選函數2^1或其他函數的函數f(N)可以被修改，比如通過增加常數，以適應過電流保護過程 中的控制邏輯。0035圖3圖解說明了由步降開關調節器產生的波形，步降開關調節 器是由優選實施例中的動態頻移過電流保護控制的。時鐘信號301確立 電力變換器的開關周期的時間段。波形305表示電力變換器工作在最小 佔空比/工作周期。波形365表示在主電力開關的最小接通時間期間可能 檢測到的過電流信號，並且動態頻移信號(dfs) 375表示在主電力開關 的最小接通時間期間檢測過電流信號。波形385表示輸出電感器中的電 流。虛線317表示過電流限制。0036現在參看圖4，其圖解說明了在啟動期間，或者由耦連在電力變 換器的輸出端的低阻抗故障所產生的，具有低輸出電壓的優選實施例中 直流-直流變換器內電感器電流的波形。這個示例中的過電流限制420是 3.6安培。在T1時刻主電力開關接通，電感器電流410增加。特定地在 主電力開關的最小接通時間期間，電感器電流不超過3.6安培，並且動態 頻移信號不被使能。在下一個開關周期內，在主電力開關的最小導通期 間，在T2時刻檢測到過電流狀態，從而使能動態頻移信號。N=l時使用 函數2W-1， 一個開關周期被跳過。在跳過一個開關周期之後，在T3時刻 主電力開關被使能以再次導通，並且在主電力開關的最小導通期間，檢 測過電流狀態，再次使能動態頻移信號。因為在不檢測過電流狀態的條 件下，插入開關周期不被執行，所以N的計數器增加到2，並使用函數 2N-1，現在三個開關周期被跳過。該過程繼續，因為在主電力開關的最小 導通期間又連續檢測到過電流狀態，所以在T4時刻跳過七個開關周期， 且之後因為相同的原因，在T5時刻15個開關周期被跳過，計數連續的 過電流檢測。因此，動態頻移過電流保護過程自適應地調節電力變換器 的工作，以防止電力變換器的輸出端在嚴重故障狀態下或者在輸出電壓 較低而輸出電容器正被充電時的啟動期間的過電流失控。0037在優選實施例中保留了現有技術中在電力變換器開關周期內的 任何時間，主電力開關的佔空比/工作周期的常規中止。0038現在參考圖5，其圖解說明了用於動態頻移過電流保護過程的過 電流控制器500的實施例的方框圖。圖5中所說明的邏輯流程包括在電力開關的最小接通時間內在電力開關中檢測到的過電流狀態的連續次數的數量的計數N，以及在電力開關的最小接通時間內過電流狀態的檢測 之後剩下要被跳過的電力變換器開關周期的數量的計數C。假定這兩個 計數在電力變換器的啟動時都已經被初始化為零值。0039在電力變換器的每個開關周期內，過程在標為"開始"的方框 510處開始。在方框520中，剩下要被跳過的電力變換器開關周期的數量 的計數C遞減1，並且在方框530中，防止C的值小於零。在方框540， 如果計數C不為零，即如果C大於零，那麼過程退出而不接通電力開關。 由於在較早開關周期內檢測到在電力開關的最小接通時間期間的過電流 狀態，所以電力開關周期將要被跳過，因此電力開關不被接通。在方框 540中如果計數C等於零，那麼在方框550中邏輯繼續，並且電力變換 器開關周期被使能工作，同時在電力開關的最小接通時間期間感測電力 開關中的電流。在方框560，如果在電力開關的最小接通時間期間，感測 的電力開關中的電流超過電流限制，那麼在方框570，連續的過電流計數 N遞增l。在方框580，計算剩餘要被跳過的開關周期的計數。整數"1" 被加到函數f(N)以適應圖5中所表示的邏輯。之後過程退出。0040然而，在方框560，如果感測的電流不超過電流限制，那麼在方 框5卯，連續的過電流周期的計數被復位到零，並且過程退出。0041在圖5中所表示的優選實施例的過程中，在方框550中，當電 力變換器工作時並且感測到電力開關電流，如果感測的電流大於電流限 制，即使在電力開關的最小接通時間期間沒有檢測到過電流狀態，那麼 佔空比/工作周期也立即被中止。在又一個的實施例中，可以感測電路中 別處的電流而不是電力開關電流，比如輸出電感器中的電流。0042圖5中所圖解說明的邏輯流程可以使用技術領域內被普遍理解 的技術，在傳統數字集成電路或混合信號集成電路中直接地實現，或者 可以由微處理器或其他處理方法執行。0043現在參看圖6，其圖解說明了由本發明的周期跳躍控制器120控 制的步降開關調節器的簡化電路圖。0044為了簡化描述，與圖1中電路元件相對應的圖6中的電路元件 將不被重新描述。圖6中的電路包括反饋控制器130，其感測輸出電壓V。ut，並產生主電力開關Q^n的佔空比/工作周期D，以調節開關調節器 的輸出電壓V。ut。可替代地，開關調節器的另一個特徵可以被調節，比如 輸出電流，或者輸出電壓和輸出電流的結合。該電路包括周期跳躍控制器120，其根據參考圖5所闡明的周期跳躍邏輯實現。周期跳躍控制器選 擇性地禁止由反饋控制器130產生的電力開關佔空比/工作周期D，根據 需要產生佔空比/工作周期D*，以控制主電力開關Qmain，並且互補控制 信號l-Df來控制輔助電力開關Qaux。在主電力開關的最小接通時間期間，主電力開關Qmain中的電流被感測，比如主電力開關源引線中的電流傳感 器110。如果在最小接通時間期間和在如前面描述的連續開關周期內，感測的電流超過電流限制，那麼主電力開關的導通被周期跳躍控制器120 禁止。0045可替代地，電路中別處的電流可以被感測到，比如通過與輸出 電感器L。ut串聯的電流傳感器115。如果超過電力開關的最小接通時間， 感測的電流超過電流限制，則主電力開關的導通也可以被停止，這可以 以常規電流限制電路實現。按照技術領域所普遍理解的，可以這樣執行電流感測例如通過使用與電力開關或者與電路中其他部件相串聯的電阻器，使用電流傳感變壓器，其中電阻器或者其他電路元件耦連至變壓 器次級繞組，使用霍爾效應器件，或者通過感測電力開關兩端的電壓。0046本發明相關領域內的技術人員將意識到存在其他實施例，並且 對於所描述的示例性實施方式可以做出各種大量的修改，而不偏離本發 明所要求保護的範圍。
權利要求
1.一種具有過電流保護的開關模式電力變換器，其包括控制器，其包括檢測器，其具有耦連至所述電力變換器輸出的輸入，基本在電力開關的最小接通時間內，所述檢測器檢測所述電力變換器中超過電流限制的電流，並輸出過電流信號；計數器，其被耦連至所述檢測器以接收所述過電流信號，所述檢測器提供計數N，該計數N是基本在所述電力開關的最小接通時間內，所述電力變換器中的電流超過所述電流限制的連續次數的數量；和禁止電路，其被耦連至所述計數器並接收所述計數N，所述禁止電路在一定數量的周期內禁止所述開關模式電力變換器中所述電力開關的導通，所述一定數量的周期是所述計數N的函數，其中所述計數N的函數是所述計數N的遞增函數。
2. 根據權利要求1所述的開關模式電力變換器，其中所述開關模式 電力變換器是步降降壓調節器。
3. 根據權利要求1或2所述的開關模式電力變換器，其中所述計數 N的函數是函數21^1。
4. 根據權利要求1或2所述的開關模式電力變換器，其中如果基本 在所述電力開關的所述最小接通時間內，所述電力變換器內的電流沒有 超過所述電流限制，那麼所述計數N被復位。
5. 根據權利要求4所述的開關模式電力變換器，其中如果基本在所 述電力開關的所述最小接通時間內，所述電力變換器內的電流沒有超過 所述電流限制，那麼所述計數N被復位到零值。
6. 根據權利要求1或2所述的開關模式電力變換器，其中所述控制 器是以集成電路實現的。
7. —種為開關模式電力變換器提供過電流保護的控制器，其包括-用於基本在電力開關的最小接通時間內，檢測所述電力變換器中的電流超過電流限制的電路；一電路，其被耦連至用於檢測所述電力變換器中電流的電路，用於 提供計數N，該計數N是基本在所述電力開關的所述最小接通時間內， 所述電力變換器中的所述電流超過所述電流限制的連續次數的數量；和一電路，其被耦連至用於提供所述計數N的電路，用於在一定數量 的周期內禁止所述開關模式電力變換器中所述電力開關的導通，所述一 定數量的周期是所述計數N的函數，其中所述函數是所述計數N的遞增 函數。
8. —種為開關模式電力變換器提供過電流保護的方法，其包括 基本在電力開關的最小接通時間內，檢測所述電力變換器中超過電流限制的電流；最小接通時間計算基本在所述電力開關的所述最小接通時間內所述 電力變換器中的所述電流超過所述電流限制的連續次數N的數量；以及在一定數量的周期內禁止所述幵關模式電力變換器中所述電力開關的導通，所述一定數量的周期為所述計數N的函數，其中所述計數N的 函數是所述計數N的遞增函數。
9. 根據權利要求8所述的方法，包括用所述函數2氣1計算所述計數N。
10. 根據權利要求8所述的方法，包括如果基本在所述電力幵關的所 述最小接通時間內，所述電力變換器中的所述電流沒有超過所述電流限 制，那麼將所述計數N復位到起始值。
11. 根據權利要求10所述的方法，包括如果基本在所述電力開關的 所述最小接通時間內，所述電力變換器中的所述電流沒有超過所述電流限制，那麼將所述計數N復位到零值,
全文摘要
一種用於開關模式電力變換器的控制器和方法通過基本在電力開關的最小接通時間內檢測電力變換器中超過電流限制的電流來自適應地提供過電流保護。計算計數N，它為基本在電力開關的最小接通時間內電流超過電流限制的連續工作開關周期的數量。在一定數量的周期數內禁止電力開關導通，該周期數是計數N的函數，是N的遞增函數。計數N的函數優選為函數2N-1。如果基本在電力開關的最小的接通時間內，電力變換器中的電流不超過電流限制，則計數N被復位為0。對於許多應用而言，可以很容易地用數字集成電路實現該控制器。
文檔編號H02H9/00GK101258657SQ200680032394
公開日2008年9月3日 申請日期2006年7月6日 優先權日2005年7月6日
發明者N·唐 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司