本公開(kāi)內(nèi)容一般涉及開(kāi)關(guān)電源，并且更具體地涉及檢測(cè)開(kāi)關(guān)型電源中的輔助繞組的開(kāi)路連接故障。

背景技術(shù)：

包括智能電話、平板計(jì)算機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī)的許多電子設(shè)備采用在較寬操作條件上提供受控的且經(jīng)調(diào)節(jié)的電力輸出的電源。這些電源常常包括用于從電源向跨變壓器的負(fù)載遞送電功率的功率級(jí)(power stage)。功率級(jí)中的開(kāi)關(guān)將負(fù)載電耦合至電源或者將負(fù)載與電源解耦，并且耦合至該開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制器控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間。除其他方式之外，可以通過(guò)測(cè)量輸出電流或輸出電壓并且將其饋送回初級(jí)側(cè)開(kāi)關(guān)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力輸出的調(diào)節(jié)。為了提高成本性能和減小尺寸，許多市場(chǎng)上可獲得的隔離電源采用僅初級(jí)側(cè)反饋和控制。

在使用初級(jí)側(cè)反饋和控制的電源中，輔助繞組向開(kāi)關(guān)控制器提供反饋信號(hào)。通過(guò)感測(cè)初級(jí)側(cè)信號(hào)，控制器檢測(cè)次級(jí)輸出和負(fù)載狀況，以控制和調(diào)節(jié)電源的輸出。然而，如果輔助繞組故障或從電源斷開(kāi)，則開(kāi)關(guān)控制器接收不到準(zhǔn)確的反饋信號(hào)。在沒(méi)有準(zhǔn)確的反饋信號(hào)的情況下，控制器不能將電源的操作保持在過(guò)電壓限制內(nèi)，從而可能導(dǎo)致對(duì)電源或由電源驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的損壞。因此，在使用輔助繞組向開(kāi)關(guān)控制器提供反饋之前檢測(cè)輔助繞組的開(kāi)路連接故障是重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

電力變換器被配置成檢測(cè)輔助繞組的開(kāi)路連接故障，例如輔助繞組從電力變換器斷開(kāi)或輔助繞組的制造缺陷。電力變換器包括變壓器，該變壓器包括耦合至輸入電壓的初級(jí)繞組、耦合至電力變換器的輸出的次級(jí)繞組、以及輔助繞組。電力變換器的輸出電壓被反映為跨輔助繞組的反饋。控制器耦合至輔助繞組并且測(cè)量跨輔助繞組的電壓。在一個(gè)實(shí)施方式中， 控制器接收跨輔助繞組生成的反饋，并且基于所接收到的反饋來(lái)調(diào)節(jié)電力變換器的輸出。

電流源耦合至輔助繞組。該電流源在被激活時(shí)向輔助繞組提供電流。如果在電流源被激活時(shí)控制器檢測(cè)到跨輔助繞組的電壓的增加，則控制器檢測(cè)到輔助繞組的開(kāi)路連接故障，并且作為響應(yīng)禁用電力變換器。

在說(shuō)明書(shū)中描述的特征和優(yōu)點(diǎn)并不是包括全部的，并且具體地，鑒于附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求，許多另外的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。此外，應(yīng)當(dāng)指出的是，說(shuō)明書(shū)中所使用的語(yǔ)言主要是為了易讀和指導(dǎo)的目的而選擇的，它可能未被選擇成描繪或限制發(fā)明主題。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)考慮以下詳細(xì)描述，能夠容易地理解本發(fā)明的實(shí)施方式的教導(dǎo)。

附圖(圖)1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的電力變換器。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的被配置成檢測(cè)開(kāi)路連接故障的電力變換器的框圖。

圖3是根據(jù)另一實(shí)施方式的被配置成檢測(cè)開(kāi)路連接故障的電力變換器的框圖。

圖4是圖解根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的用于檢測(cè)開(kāi)路連接故障的過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

附圖和以下描述僅通過(guò)說(shuō)明的方式涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出的是，根據(jù)以下討論，將容易認(rèn)識(shí)到本文所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和方法的替選實(shí)施方式為在不背離所要求保護(hù)的發(fā)明的原理的情況下可以采用的可行替選方案。

現(xiàn)在將詳細(xì)地參照在附圖中示出其示例的若干實(shí)施方式。要指出的是，在任何可實(shí)行的情況下，可以在附圖中使用相似或相同附圖標(biāo)記，并且其可以表示相似或相同的功能。附圖僅出于示出的目的描繪了本發(fā)明的實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以下描述將容易認(rèn)識(shí)到，在不背離本文所 描述的發(fā)明的遠(yuǎn)離的情況下可以采用本文所示的結(jié)構(gòu)和方法的替選實(shí)施方式。

本文所描述的電力變換器的實(shí)施方式可以被配置成檢測(cè)輔助繞組的開(kāi)路故障連接，該輔助繞組在電力變換器的初級(jí)側(cè)提供電力變換器的輸出的反饋。由于輔助繞組的開(kāi)路故障連接例如輔助繞組與電力變換器斷開(kāi)連接或輔助繞組的制造缺陷降低反饋信號(hào)的準(zhǔn)確度，所以基于跨故障輔助繞組生成的反饋信號(hào)來(lái)對(duì)電力變換器的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致電力變換器在電力變換器或耦合至電力變換器的負(fù)載的規(guī)范之外操作。因此，電力變換器的實(shí)施方式包括控制器，該控制器響應(yīng)于檢測(cè)到開(kāi)路連接故障而禁用電力變換器。

圖1示出了采用初級(jí)側(cè)反饋和控制的電力變換器100的示例實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，除其他部件之外，電力變換器100包括：具有初級(jí)繞組102、次級(jí)繞組104和輔助繞組103的變壓器；電力開(kāi)關(guān)106；以及控制器110。

參照?qǐng)D1，電力變換器100從交流(AC)電源(未示出)接收AC電力，該AC電力被整流以提供跨輸入電容器C1的經(jīng)調(diào)節(jié)的直流(DC)輸入電壓101。輸入電壓101耦合至初級(jí)繞組102。在電力開(kāi)關(guān)106的導(dǎo)通周期期間，由于整流器D₁反向偏置，所以能量被存儲(chǔ)在初級(jí)繞組102中。在電力開(kāi)關(guān)106的關(guān)斷周期期間，由于整流器D₁變?yōu)檎蚱?，所以存?chǔ)在初級(jí)繞組102中的能量被釋放到次級(jí)繞組104并且被傳遞至跨電容器C2的負(fù)載120。在電力開(kāi)關(guān)106關(guān)斷之后，整流器D₁將電流傳導(dǎo)至開(kāi)關(guān)電力變換器100的輸出。

初級(jí)側(cè)控制器110生成控制信號(hào)113(DRIVE(驅(qū)動(dòng)))以使電力開(kāi)關(guān)106導(dǎo)通或關(guān)斷。控制器110以跨感測(cè)電阻器Rs的電壓115的形式感測(cè)通過(guò)初級(jí)繞組102的電流I_sense。根據(jù)變壓器的匝數(shù)比，電流I_sense與通過(guò)負(fù)載120的電流成比例。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器110還接收兩個(gè)反饋信號(hào)：所感測(cè)的電壓V_SENSE，其指示電力變換器100的輸出電壓121；以及故障檢測(cè)信號(hào)FAULT，其指示電力變換器100的過(guò)電壓狀況或其他故障狀況。輸入至控制器110的反饋信號(hào)是通過(guò)在電力開(kāi)關(guān)106的關(guān)斷周期期間將跨變壓器的輔助繞組104的電壓反映為跨變壓器的輔助繞組103來(lái)生成的?？巛o助繞組103的電壓被包括電阻器R1和電阻器R2的第一電阻分壓器分壓，并且輸入至控制器110作為指示輸出電壓121的感測(cè)電壓V_sense。FAULT信號(hào)是通過(guò)由包括電阻器R3和電阻器R4 的第二電阻分壓器對(duì)跨輔助繞組103的電壓進(jìn)行分壓而生成的。當(dāng)輔助繞組103連接至電力變換器100時(shí)，電阻器R1與電阻器R2的組合電阻以及電阻器R3與電阻器R4的組合電阻均大于輔助繞組103的電阻。

控制器110控制電力開(kāi)關(guān)106的切換以基于V_sense來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓121或者基于I_sense來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)負(fù)載120的輸出電流?？刂破?10可以采用許多調(diào)制技術(shù)中的任一調(diào)制技術(shù)例如脈沖寬度調(diào)制(PWM)或脈沖頻率調(diào)制(PFM)，以控制電力開(kāi)關(guān)106的導(dǎo)通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)以及占空比，以調(diào)節(jié)輸出電壓121和通過(guò)負(fù)載120的電流。

控制器110被配置成在各種負(fù)載狀況期間，包括當(dāng)負(fù)載(如電子設(shè)備)連接至電源時(shí)以及當(dāng)負(fù)載未連接至電源時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)電力變換器100進(jìn)行操作。例如，在恒壓模式下，控制器110提供處于指定容差范圍內(nèi)的固定電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸出。恒壓模式一般指示電子設(shè)備的內(nèi)部電池完全充電并且電源的固定電壓輸出為要正常工作的電子設(shè)備提供工作電力。在恒流模式下，電源提供固定電流輸出。恒流模式一般指示電子設(shè)備的內(nèi)部電池未完全充電并且電源的恒定電流輸出使得能夠?qū)﹄娮釉O(shè)備的內(nèi)部電池進(jìn)行有效充電。最后，在無(wú)負(fù)載狀況下，電子設(shè)備從電源斷開(kāi)。在無(wú)負(fù)載狀況下，控制器110可以保持從電力變換器100輸出的經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓輸出，以待負(fù)載重新連接至電源。

在輕負(fù)載或無(wú)負(fù)載狀況下，控制器110可以以PFM工作并且減小電力開(kāi)關(guān)106的開(kāi)關(guān)頻率，以便保持對(duì)輸出電壓121的調(diào)節(jié)。隨著電力開(kāi)關(guān)106的開(kāi)關(guān)頻率減小，歸因于電力開(kāi)關(guān)106的關(guān)斷周期的感測(cè)電壓V_sense的測(cè)量之間的時(shí)間增加。如果負(fù)載120在測(cè)量間增加，則輸出電壓121下降，直到V_sense被再次感測(cè)并且控制器110對(duì)該負(fù)載改變做出響應(yīng)。

控制器110還被配置成基于故障檢測(cè)信號(hào)來(lái)監(jiān)視故障狀況，并且響應(yīng)于檢測(cè)到故障狀況來(lái)禁用電力變換器100。例如，如果控制器110檢測(cè)到輸出電壓121已增加到過(guò)電壓閾值以上，則控制器110禁用電力變換器100，以減小損壞電力變換器100或負(fù)載120的可能性。

因此，控制器110基于跨輔助繞組103生成的反饋電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓121。如果輔助繞組103到電力變換器100的連接出現(xiàn)故障(例如，輔助繞組103從電力變換器100斷開(kāi))，則控制器110未接收準(zhǔn)確的反饋信號(hào)，并且因此未正確地調(diào)節(jié)輸出電壓121。為驗(yàn)證輔助繞組103被正確地連接，控制器110在電力變換器100的啟動(dòng)序列期間執(zhí)行驗(yàn)證過(guò)程。如果驗(yàn)證過(guò)程顯示輔助繞組103斷開(kāi)或不正確地連接，則控制器110禁用電力 變換器100。

圖2是示出被配置成檢測(cè)輔助繞組103的開(kāi)路連接故障的電力變換器100的示例實(shí)施方式的框圖。如圖2所示，電力變換器100包括耦合在輔助繞組103與控制器110之間的電流源205。電流源205在被激活時(shí)向輔助繞組103提供電流。由于在輔助繞組103連接至電力變換器100時(shí)輔助繞組103的有效電阻較低，所以在電流源205被激活時(shí)跨已連接的輔助繞組103生成的電壓較低。相反，由于在輔助繞組103未被正確連接時(shí)輔助繞組103的有效電阻較高，在電流源205被激活時(shí)跨故障輔助繞組103生成的電壓較高。

在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器110測(cè)量跨電阻器R4的電壓，以檢測(cè)輔助繞組103處的開(kāi)路連接?？珉娮杵鱎4的電壓被輸入至比較器210，比較器210將該電壓與閾值電壓Vth進(jìn)行比較。如果在驗(yàn)證過(guò)程期間跨電阻器R4的電壓大于閾值電壓Vth，則控制器110確定輔助繞組103到電力變換器100的連接出現(xiàn)故障，并且禁用電力變換器100。相反，如果在驗(yàn)證過(guò)程期間比較器210未檢測(cè)到跨電阻器R4的電壓的增加，則控制器110確定輔助繞組103連接至電力變換器100，并且使電力變換器100的正常工作繼續(xù)進(jìn)行。

向輔助繞組103提供電流以檢測(cè)輔助繞組103的開(kāi)路連接的電流源205可以是電力變換器100內(nèi)的任何電流源。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖3所示，控制器110包括電流源205。在圖3所示的實(shí)施方式中，電流源205包括耦合至控制器110內(nèi)的電壓源(例如，向控制器110的內(nèi)部部件提供電壓的電壓VDDA)的開(kāi)關(guān)305?？刂破?10激活開(kāi)關(guān)305以驗(yàn)證輔助繞組103連接至電力變換器100。在驗(yàn)證輔助繞組103連接至電力變換器100(例如，如果控制器110未檢測(cè)到跨輔助繞組103的電壓的增加)之后，控制器110關(guān)斷開(kāi)關(guān)305以恢復(fù)電力變換器100的正常工作。

圖4是圖解用于檢測(cè)初級(jí)側(cè)反饋和控制的電力變換器100中的輔助繞組103的開(kāi)路連接故障的驗(yàn)證過(guò)程400的流程圖?？梢栽陔娏ψ儞Q器100的啟動(dòng)序列期間例如當(dāng)電力變換器100連接至AC電源時(shí)執(zhí)行過(guò)程400。在一個(gè)實(shí)施方式中，由控制器110執(zhí)行過(guò)程400的步驟，控制器400被配置成從輔助繞組103接收反饋并且基于該反饋調(diào)節(jié)電力變換器100的輸出。

控制器110向輔助繞組103提供402電流。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器110通過(guò)激活電流源205來(lái)提供402電流。例如，控制器110使耦合至 控制器110的內(nèi)部電壓源VDDA的開(kāi)關(guān)305導(dǎo)通。電流源205在被激活時(shí)向輔助繞組103提供電流。

控制器110檢測(cè)404指示跨輔助繞組103的電壓的信號(hào)(例如，指示跨電阻器R4的電壓的信號(hào))，測(cè)量所檢測(cè)的信號(hào)的電壓，以及將測(cè)量到的電壓與閾值電壓Vth進(jìn)行比較406。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制器110在激活電流源205之后的指定時(shí)間段(例如10毫秒)內(nèi)檢測(cè)404指示跨輔助繞組103的電壓的信號(hào)。如果在電流源205被激活時(shí)測(cè)量到的電壓大于閾值電壓Vth，則控制器110禁用408電力變換器100。如果在電流源205被激活時(shí)測(cè)量到的電壓小于閾值電壓Vth，則控制器110通過(guò)基于跨輔助繞組103生成的反饋信號(hào)對(duì)電力變換器100的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)410來(lái)使電力變換器100的正常工作繼續(xù)進(jìn)行。

盡管在本文中已經(jīng)示出并描述了特定實(shí)施方式和應(yīng)用，但要理解的是，實(shí)施方式不限于本文所公開(kāi)的確切結(jié)構(gòu)和部件，并且在不背離如所附權(quán)利要求中限定的實(shí)施方式的精神和范圍的情況下，可以在實(shí)施方式的方法和裝置的布置、操作和細(xì)節(jié)中做出各種修改、改變和變型。

在閱讀本公開(kāi)內(nèi)容時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解用于該系統(tǒng)的又一些另外的替選設(shè)計(jì)。因此，盡管已示出并描述了特定實(shí)施方式和應(yīng)用，但要理解的是，本發(fā)明不限于本文所公開(kāi)的確切結(jié)構(gòu)和部件，并且在不背離如從本文的主題提取的任何權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在本文所公開(kāi)的本發(fā)明的方法和裝置的布置、操作和細(xì)節(jié)中做出對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的各種修改、改變和變型。