開(kāi)關(guān)變換電路及其方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)變換電路和方法。所述開(kāi)關(guān)變換電路包括：輸入端口、輸出端口、功率變換器、包絡(luò)線單元、參考波節(jié)點(diǎn)、充電電流源、充電電容、復(fù)位開(kāi)關(guān)、過(guò)壓比較器和控制器。所述開(kāi)關(guān)變換電路大大簡(jiǎn)化了過(guò)壓檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)變換電路及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電子電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明設(shè)及一種開(kāi)關(guān)變換電路及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在開(kāi)關(guān)變換電路中，過(guò)壓保護(hù)為基本的要求。使得當(dāng)輸出電壓太高時(shí)，電路中的元 器件能被有效保護(hù)而不至于被燒壞。因此，在開(kāi)關(guān)變換電路中，需要對(duì)輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)。 但當(dāng)輸出（負(fù)載）的參考地與控制巧片的參考地不同時(shí)，通常需要一輔助繞組或輸出側(cè)的 外部部件來(lái)檢測(cè)輸出電壓。該輔助繞組/輸出側(cè)的外部部件增加了系統(tǒng)成本，并使得外部 電路復(fù)雜化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的開(kāi)關(guān)變換 電路和方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出了一種開(kāi)關(guān)變換電路，包括；輸入端 口，接收輸入電壓；輸出端口，提供輸出電壓；功率變換器，禪接在輸入端口和輸出端口之 間，所述功率變換器包括電感、主功率開(kāi)關(guān)和從功率開(kāi)關(guān)；包絡(luò)線單元，禪接至功率變換器， 接收表征電感電流的電流采樣信號(hào)，產(chǎn)生表征電流采樣信號(hào)峰值的包絡(luò)線信號(hào)；參考波節(jié) 點(diǎn)，提供參考波信號(hào)；充電電流源，禪接在供電電平和參考波節(jié)點(diǎn)之間；充電電容和復(fù)位開(kāi) 關(guān)，兩者并聯(lián)禪接在參考波節(jié)點(diǎn)和參考地之間，其中所述復(fù)位開(kāi)關(guān)與所述主功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo) 通狀態(tài)一致；過(guò)壓比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子 禪接至包絡(luò)線單元接收包絡(luò)線信號(hào)，第二輸入端子禪接至參考波節(jié)點(diǎn)接收參考波信號(hào)，所 述過(guò)壓比較器基于所述包絡(luò)線信號(hào)和參考波信號(hào)在其輸出端子產(chǎn)生過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)；控制 器，禪接至過(guò)壓比較器接收過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，W在開(kāi)關(guān)變換電路出現(xiàn)過(guò)壓情況 時(shí)執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種開(kāi)關(guān)變換電路，包括輸入端 口，接收輸入電壓；輸出端口，提供輸出電壓；功率變換器，禪接在輸入端口和輸出端口之 間，所述功率變換器包括電感、主功率開(kāi)關(guān)和從功率開(kāi)關(guān)；電流比較器，具有第一輸入端子、 第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收表征輸入電壓的電壓前饋信號(hào)，其第二輸 入端子禪接至功率變換器接收表征電感電流的電流采樣信號(hào)，所述電流比較器基于所述電 壓前饋信號(hào)和電流采樣信號(hào)在其輸出端子產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；RS觸發(fā)器，禪接至電流比較器的 輸出端子接收復(fù)位信號(hào)，在電流采樣信號(hào)達(dá)到電壓前饋信號(hào)時(shí)將主功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；參考波 節(jié)點(diǎn)，提供參考波信號(hào)；充電電流源，禪接在供電電平和參考波節(jié)點(diǎn)之間；充電電容和復(fù)位 開(kāi)關(guān)，兩者并聯(lián)禪接在參考波節(jié)點(diǎn)和參考地之間，其中所述復(fù)位開(kāi)關(guān)與所述主功率開(kāi)關(guān)的 導(dǎo)通狀態(tài)一致；過(guò)壓比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端 子接收電壓前饋信號(hào)，第二輸入端子禪接至參考波節(jié)點(diǎn)接收參考波信號(hào)，所述過(guò)壓比較器 基于所述電壓前饋信號(hào)和參考波信號(hào)產(chǎn)生過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)；控制器，禪接至過(guò)壓比較器接收 過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，w在開(kāi)關(guān)變換電路出現(xiàn)過(guò)壓情況時(shí)執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提出了一種用于開(kāi)關(guān)變換電路的方法， 所述開(kāi)關(guān)變換電路接收輸入電壓，產(chǎn)生輸出電壓，所述開(kāi)關(guān)變換電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述功 率開(kāi)關(guān)在一個(gè)周期內(nèi)具有導(dǎo)通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間，所述輸出電壓和斷開(kāi)時(shí)間成反比，所述方 法包括：提供表征流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)；鎖定所述電流采樣信號(hào)的最 大值，產(chǎn)生包絡(luò)線信號(hào)；在功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間內(nèi)，對(duì)充電電容進(jìn)行充電；在功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo) 通時(shí)間內(nèi)，短接所述充電電容；其中所述充電電容兩端電壓為參考波信號(hào)；比較所述包絡(luò) 線信號(hào)和所述參考波信號(hào)；若所述包絡(luò)線信號(hào)大于參考波信號(hào)，判斷所述開(kāi)關(guān)變換電路出 現(xiàn)過(guò)壓情況，執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)；若所述包絡(luò)線信號(hào)小于參考波信號(hào)，判斷所述開(kāi)關(guān)變換電路未 出現(xiàn)過(guò)壓情況，不執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明各方面的上述開(kāi)關(guān)變換電路和方法，簡(jiǎn)化了過(guò)壓檢測(cè)所需的電路。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路100 ;
[0009] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包絡(luò)線單元104的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路200 ;
[0011] 圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路300 ;
[001引圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路400 ;
[001引圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路500 ;
[0014] 圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開(kāi)關(guān)變換電路的方法流程圖600。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，該里描述的實(shí)施例只用于舉例 說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。在W下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特 定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是；不必采用該些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本發(fā) 明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0016] 在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"一個(gè)示例"或"示例"的提及意味 著；結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。 因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"、"在實(shí)施例中"、"一個(gè)示例" 或"示例"不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特 定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解， 當(dāng)稱元件"禪接到"或"連接到"另一元件時(shí)，它可W是直接禪接或禪接到另一元件或者可 W存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件"直接禪接到"或"直接連接到"另一元件時(shí)，不存在中間 元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。該里使用的術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān) 列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0017] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)變換電路100。在圖1所示實(shí)施例 中，所述開(kāi)關(guān)變換電路100包括；輸入端口 101，接收輸入電壓Vi。;輸出端口 102,提供輸出 電壓V。;功率變換器103,禪接在輸入端口 101和輸出端口 102之間，所述功率變換器103包 括電感31、主功率開(kāi)關(guān)32和從功率開(kāi)關(guān)33,其中在主功率開(kāi)關(guān)32導(dǎo)通、從功率開(kāi)關(guān)33斷 開(kāi)時(shí)，所述電感31從輸入電壓Vi。獲取能量，在主功率開(kāi)關(guān)32斷開(kāi)時(shí)，電感31經(jīng)由從功率 開(kāi)關(guān)33續(xù)流并將能量傳輸至輸出端口 102 ;包絡(luò)線單元104,禪接至功率變換器103,接收 表征電感電流（即流過(guò)電感31的電流）的電流采樣信號(hào)1?，產(chǎn)生表征電流采樣信號(hào)la峰 值的包絡(luò)線信號(hào)Iw;參考波節(jié)點(diǎn)105,提供參考波信號(hào)V,。，;充電電流源51，禪接在供電電 平和參考波節(jié)點(diǎn)105之間；充電電容52和復(fù)位開(kāi)關(guān)53,兩者并聯(lián)禪接在參考波節(jié)點(diǎn)105和 參考地之間；過(guò)壓比較器106,具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入 端子禪接至包絡(luò)線單元104接收包絡(luò)線信號(hào)Iw，第二輸入端子禪接至參考波節(jié)點(diǎn)105接收 參考波信號(hào)V,?，所述過(guò)壓比較器106基于所述包絡(luò)線信號(hào)Iev和參考波信號(hào)￥,"產(chǎn)生過(guò)壓 檢測(cè)信號(hào)OVP ;控制器107,禪接至過(guò)壓比較器105接收過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)OVP，產(chǎn)生控制信號(hào)， W在開(kāi)關(guān)變換電路100出現(xiàn)過(guò)壓情況時(shí)執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)；其中所述充電電容52兩端電壓即為 參考波信號(hào)V,。，，所述復(fù)位開(kāi)關(guān)53與所述主功率開(kāi)關(guān)32的導(dǎo)通狀態(tài)一致。即當(dāng)主功率開(kāi)關(guān) 32被導(dǎo)通時(shí)，復(fù)位開(kāi)關(guān)53也被導(dǎo)通；當(dāng)主功率開(kāi)關(guān)32被斷開(kāi)時(shí)，復(fù)位開(kāi)關(guān)53也被斷開(kāi)。 [001引在一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)變換電路100還包括禪接至主功率開(kāi)關(guān)32的采樣電阻 108,所述采樣電阻108兩端的電壓為電流采樣信號(hào)1?。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述功率變換器103運(yùn)行于電感電流臨界模式；且所述輸出電 壓V。與電感電流的峰值I PK成正比、與主功率開(kāi)關(guān)32的斷開(kāi)時(shí)間t Wf成反比，即
[0020] V〇=kx 戶 t〇ff
[002U 其中，k為一系數(shù)。
[0022] 在開(kāi)關(guān)變換電路100運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)主功率開(kāi)關(guān)32被導(dǎo)通時(shí)，復(fù)位開(kāi)關(guān)53也被導(dǎo) 通，則電感31從輸入電壓Vi。獲取能量，電感電流從零開(kāi)始增大（即電流采樣信號(hào)I a從零 開(kāi)始增大），充電電容52兩端電壓（參考波信號(hào)Vw，）被復(fù)位為零；一定時(shí)間后，主功率開(kāi) 關(guān)32被斷開(kāi)，復(fù)位開(kāi)關(guān)53也被斷開(kāi)，則電感電流增大至其峰值（即電流采樣信號(hào)les增大 至最大值），充電電容52兩端電壓（參考波信號(hào)從零開(kāi)始線性增大。包絡(luò)線單元104 鎖定電流采樣信號(hào)的最大值，產(chǎn)生包絡(luò)線信號(hào)I W。若在主功率開(kāi)關(guān)32的斷開(kāi)時(shí)間twf 內(nèi)，充電電容52兩端電壓（參考波信號(hào)增大至大于包絡(luò)線信號(hào)Iw，即
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種開(kāi)關(guān)變換電路，包括： 輸入端口，接收輸入電壓； 輸出端口，提供輸出電壓； 功率變換器，禪接在輸入端口和輸出端口之間，所述功率變換器包括電感、主功率開(kāi)關(guān) 和從功率開(kāi)關(guān)； 包絡(luò)線單元，禪接至功率變換器，接收表征電感電流的電流采樣信號(hào)，產(chǎn)生表征電流采 樣信號(hào)峰值的包絡(luò)線信號(hào)； 參考波節(jié)點(diǎn)，提供參考波信號(hào)； 充電電流源，禪接在供電電平和參考波節(jié)點(diǎn)之間； 充電電容和復(fù)位開(kāi)關(guān)，兩者并聯(lián)禪接在參考波節(jié)點(diǎn)和參考地之間，其中所述復(fù)位開(kāi)關(guān) 與所述主功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)一致； 過(guò)壓比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子禪接至包 絡(luò)線單元接收包絡(luò)線信號(hào)，第二輸入端子禪接至參考波節(jié)點(diǎn)接收參考波信號(hào)，所述過(guò)壓比 較器基于所述包絡(luò)線信號(hào)和參考波信號(hào)在其輸出端子產(chǎn)生過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)； 控制器，禪接至過(guò)壓比較器接收過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，W在開(kāi)關(guān)變換電路出現(xiàn) 過(guò)壓情況時(shí)執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)變換電路，其中 所述功率變換器運(yùn)行于電感電流臨界模式； 所述輸出電壓與電感電流的峰值成正比、與主功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間成反比。
3. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)變換電路，其中所述包絡(luò)線單元包括： 采樣開(kāi)關(guān)，具有第一端子和第二端子，其第一端子接收電流采樣信號(hào)； 采樣電容，禪接在采樣開(kāi)關(guān)的第二端子和參考地之間. 運(yùn)算放大器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子禪接至采 樣開(kāi)關(guān)的第二端子，其第二輸入端子禪接至輸出端子，所述運(yùn)算放大器在其輸出端子產(chǎn)生 所述包絡(luò)線信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)變換電路，其中所述功率變換器包括： 電感，具有第一端子和第二端子，其第一端子禪接至輸入端口； 主功率開(kāi)關(guān)，禪接在電感的第二端子和參考地之間； 從功率開(kāi)關(guān)，禪接在電感的第二端子和輸出端口之間； 輸出電容，禪接在輸入端口和輸出端口之間；其中 輸入端口和輸出端口之間的電壓差為輸出電壓。
5. 一種開(kāi)關(guān)變換電路，包括： 輸入端口，接收輸入電壓； 輸出端口，提供輸出電壓； 功率變換器，禪接在輸入端口和輸出端口之間，所述功率變換器包括電感、主功率開(kāi)關(guān) 和從功率開(kāi)關(guān)； 電流比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收表征 輸入電壓的電壓前饋信號(hào)，其第二輸入端子禪接至功率變換器接收表征電感電流的電流采 樣信號(hào)，所述電流比較器基于所述電壓前饋信號(hào)和電流采樣信號(hào)在其輸出端子產(chǎn)生復(fù)位信 號(hào)； RS觸發(fā)器，禪接至電流比較器的輸出端子接收復(fù)位信號(hào)，在電流采樣信號(hào)達(dá)到電壓前 饋信號(hào)時(shí)將主功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； 參考波節(jié)點(diǎn)，提供參考波信號(hào)； 充電電流源，禪接在供電電平和參考波節(jié)點(diǎn)之間； 充電電容和復(fù)位開(kāi)關(guān)，兩者并聯(lián)禪接在參考波節(jié)點(diǎn)和參考地之間，其中所述復(fù)位開(kāi)關(guān) 與所述主功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)一致； 過(guò)壓比較器，具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子，其第一輸入端子接收電壓 前饋信號(hào)，第二輸入端子禪接至參考波節(jié)點(diǎn)接收參考波信號(hào)，所述過(guò)壓比較器基于所述電 壓前饋信號(hào)和參考波信號(hào)產(chǎn)生過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)； 控制器，禪接至過(guò)壓比較器接收過(guò)壓檢測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，W在開(kāi)關(guān)變換電路出現(xiàn) 過(guò)壓情況時(shí)執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)變換電路，其中 所述功率變換器運(yùn)行于電感電流臨界模式； 所述輸出電壓與電感電流的峰值成正比、與主功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間成反比。
7. 如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)變換電路，其中所述功率變換器包括： 電感，具有第一端子和第二端子，其第一端子禪接至輸入端口； 主功率開(kāi)關(guān)，禪接在電感的第二端子和參考地之間； 從功率開(kāi)關(guān)，禪接在電感的第二端子和輸出端口之間； 輸出電容，禪接在輸入端口和輸出端口之間；其中 輸入端口和輸出端口之間的電壓差為輸出電壓。
8. -種用于開(kāi)關(guān)變換電路的方法，所述開(kāi)關(guān)變換電路接收輸入電壓，產(chǎn)生輸出電壓，所 述開(kāi)關(guān)變換電路包括功率開(kāi)關(guān)，所述功率開(kāi)關(guān)在一個(gè)周期內(nèi)具有導(dǎo)通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間，所 述輸出電壓和斷開(kāi)時(shí)間成反比，所述方法包括： 提供表征流過(guò)所述功率開(kāi)關(guān)的電流的電流采樣信號(hào)； 鎖定所述電流采樣信號(hào)的最大值，產(chǎn)生包絡(luò)線信號(hào)； 在功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)間內(nèi)，對(duì)充電電容進(jìn)行充電；在功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，短接所述 充電電容；其中所述充電電容兩端電壓為參考波信號(hào)； 比較所述包絡(luò)線信號(hào)和所述參考波信號(hào)；若所述包絡(luò)線信號(hào)大于參考波信號(hào)，判斷所 述開(kāi)關(guān)變換電路出現(xiàn)過(guò)壓情況，執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)；若所述包絡(luò)線信號(hào)小于參考波信號(hào)，判斷所 述開(kāi)關(guān)變換電路未出現(xiàn)過(guò)壓情況，不執(zhí)行過(guò)壓保護(hù)。
【文檔編號(hào)】H02H7/10GK104466913SQ201410720044
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】鄺乃興 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司