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Abstract

一种具有过载保护电路的电压调节器和用于防护输出电压大于预定的电平的方法。电压调节器具有耦合在反馈网络和调节部分之间的过载保护电路。功率因子校正电路连接到调节部分。来自功率因子校正电路的输出电压反馈到反馈网络,其将输出电压的一部分传输到过载保护电路。如果输出电压大于预定的电压电平,则跨导放大器产生使过电压标志置位的电流。使过电压标志置位启动延迟计时器。如果延迟超过预定的时间量,则过载保护电路关闭电压调节器。

Description

用于调节电压的方法及其电路
技术领域
本发明一般涉及电源,尤其是涉及功率因子校正系统。
背景技术
功率因子校正(PFC)系统一般用在需要交流/直流整流的电源应用中。用在这种应用中的整流装置可包括一般以二极管桥的形式的全波电压整流器以及提供输出波形的调节的主开关式电源(SMPS)。PFC电路介于线路和主SMPS之间,以从线路引出正弦电流并向主SMPS提供直流(DC)电压。为了让很多系统正常工作,PFC电路的输出电压最好在指定的范围内。PFC电路输送与负载的平均功率需量相配的平方正弦功率。因此,当馈送到负载的功率低于需量时,输出电容器通过放电来补偿能量的缺乏,以及当馈送到负载的功率大于需量时,电容器存储过多的能量。结果,脉动出现在输出电压中,设计人员通过对输出电压积分来补偿所述脉动。积分的缺点是它降低了PFC系统的动态性能并使其变慢。例如,负载中的突降导致高的输出电压过冲,而负载中的突增导致高的输出电压下冲。
因此,存在对具有过载保护电路的调节器电路以及提高调节器电路的动态性能和速度的方法的需要。此外,期望调节器电路制造起来成本和时间均高效。
附图说明
结合附图,从下列详细描述的阅读中将更好地理解本发明,其中相似的参考符号表示相似的元件,且其中:
图1是根据本发明的实施方式的具有下冲保护电路和过载保护电路的电压调节器的框图;
图2是图1的下冲保护电路的示意图;以及
图3是图1的过载保护电路的示意图。
具体实施方式
图1是电压调节器10的框图,其包括反馈网络12、下冲限制电路14、过载保护电路16、开关或脉冲宽度调制(PWM)的调节部分18、功率因子校正(PFC)电路20和电压整流器22。更具体地,下冲限制电路14的输入连接到反馈网络12的输出,而下冲限制电路14的输出连接到调节部分18的输入。反馈网络12的输出还连接到过载保护电路16的输入,而过载保护电路16的输出连接到调节部分18的输入。调节部分18的输出连接到PFC电路20,而PFC电路20的输出连接到反馈网络12的输入并连接到负载24。调节部分和PFC电路(例如部分18和电路20)分别对本领域的技术人员是已知的。
在工作中,电压整流器22向PFC电路20提供整流信号,PFC电路20增强整流电压信号并在输出26产生输出电压VOUT。输出电压VOUT被反馈到反馈网络12,反馈网络12在其输出产生反馈信号VFB。如果反馈电压VFB小于预定的电平,则下冲限制电路14将升高的控制电压传输到调节部分18,调节部分18调节控制电压并将其传输到PFC电路20。在过载条件的情况下,则过载保护电路16使电压调节器10的输出信号接地,在下文中讨论过载条件的检测。根据一个实施方式,过载保护电路16包括延迟单元,以便它不被出现在输出电压VOUT处的瞬态电压触发。
现在参考图2,其示出下冲限制电路14的示意图。在图2中示出的是跨导放大器30和比较器32。跨导放大器30具有输入34和36以及输出38,而比较器32具有输入40和42以及输出44。输入36和42彼此连接,而输入34和40耦合成分别接收参考电压VREF1和VREF2。共同连接的输入36和42连接到反馈网络12(图1中示出)。跨导放大器30的输出38连接到补偿网络46的输出48并连接到开关电路50的输入52。根据一个实施方式,开关电路50包括开关56和58、二极管60以及倒相器62。开关56具有通过二极管60耦合到输入52的端子以及连接到输出64并连接到开关58的一个端子的端子。耦合到输入52的开关56的端子还通过二极管60耦合到补偿网络46的输出48。输入54操作性地被耦合以控制开关58并通过倒相器62控制开关56。换句话说,控制信号通过输入54传输以控制开关56和58的工作状态,即,控制开关56和58是打开还是闭合。开关电路50的输出64连接到图2所示的调节电路18的输入。
作为例子,补偿网络46由以并联结构与齐纳二极管68耦合的电容器66组成。
反馈网络12可由包括一对电阻器的分压网络组成,该对电阻器配置成使得每个电阻器的一个端子连接在一起并连接到共同连接的输入36和42。应理解,反馈网络12不限于分压网络。虽然反馈网络12可连同下冲限制网络14、PWM调节器42和启动电路162一起集成在半导体衬底中,但它优选地被设置为片外(off-chip)电路网络。
现在参考图3,其示出过载保护电路16的示意图。过载保护电路16对出现在调节器电路的输出(例如调节器电路10的输出26)上的过多的功率需量提供防护。图3中示出的是跨导放大器100,其具有耦合成接收反馈信号VFB的输入、耦合成接收参考电压VREF的输入、以及耦合到电流反射镜102并耦合到接地的电容器104以及耦合到标志寄存器108的输入106的输出。箝位电路132具有连接到电流反射镜102的输入和连接到标志寄存器108的输入111的输出。标志寄存器108的输出110和112分别连接到延迟电路118的输入114和116。
根据一个实施方式,电流反射镜102包括具有共同连接的基极的一对双极型晶体管120和122。双极型晶体管120和122的集电极耦合成分别通过电阻器124和126接收工作电位源VDD。双极型晶体管122的基极连接到其集电极。双极型晶体管122的发射极通过二极管130耦合到工作电位源(例如地),而双极型晶体管120的发射极通过二极管128耦合到箝位电路132的输入。虽然晶体管120和122被显示和描述为双极型晶体管,但它们也可为场效应晶体管。
箝位电路132包括并联地耦合在一对电阻器136和138两端的齐纳二极管134。更具体地,齐纳二极管134的负极和电阻器136的一个端子连接到二极管128的负极,而齐纳二极管134的正极和电阻器138的一个端子耦合成接收工作电位源,例如地。电阻器136和138的其它端子连接在一起并在输出141连接到调节部分,例如调节部分18(在图1中示出)。
延迟电路118包括两输入与门140,与门140具有用作延迟电路118的输入114的输入和耦合成接收控制信号PFCOK的输入。两输入与门140的输出连接到2-输入或门142的输入。2-输入或门142的另一输入用作延迟电路118的输入116。2-输入或门142的输出连接到延迟单元144的输入。2-输入或门142的输出耦合成通过倒相器146重置延迟单元144。延迟电路118的输出用作开关150的控制输入,开关150具有连接到输出141的端子和耦合成接收工作电位源(例如地)的端子。
在工作中,当负载需量超过PFC电路20(图1中示出)可提供的最大功率时(即,当过载条件存在时),PFC电路的输出信号降低。相应于此降低,反馈信号VFB也降低,使跨导放大器100给电容器104充电,以便增加功率输送。在此条件下,PFC电路20不能将体电压维持在其额定电平,因此跨导放大器100继续给电容器104充电。响应于过载条件,跨导放大器100产生实质上等于其最大电流的电流,这使标志寄存器108中的标志有效,该标志将逻辑高电压电平从标志寄存器108的输出110传输到延迟电路118的输入114。逻辑高电压电平用作控制信号。如果电压调节器不再处于启动阶段,则控制信号PFCOK处于逻辑高电压电平,该逻辑高电压电平被传输到2-输入与门140的第二输入。响应于在其输入的逻辑高电压电平,与门140将逻辑高电压电平传输到2-输入或门142,2-输入或门142产生用于开启延迟单元144的控制信号,该延迟单元使过载信号VOVL的传输延迟预定的时间量。作为例子,延迟为100毫秒(msec)。换句话说,在输入114的控制信号指示过载条件存在,而控制信号PFCOK指示过载条件没有发生在启动期间。因此,控制信号PFCOK用作指示器信号。如果过载条件持续的时间超过预定的时间,则过载信号VOVL使电压调节器禁止。
可选地,当过载出现在电压调节器的输出时,跨导放大器100通过箝位电路132注入电流,这将齐纳二极管134两端的电压增加到足够高的电平以固定电压。当被启动时,齐纳二极管134两端的电压使标志寄存器108的标志置位(set)。标志寄存器108接着将逻辑高电压电平传输到延迟电路118的输入116,即,它将逻辑高电压传输到2-输入或门142的输入。与逻辑高电压电平出现在2-输入与门140的输入的条件一样,在2-输入或门142的输入的逻辑高电压电平产生用于开启延迟单元144的控制信号,该延迟单元使过载信号VOVL的传输延迟预定的时间量。延迟单元144也称为计时器。在此情况下,调节器的输出电压在其最大电平,因此即使调节器电路在启动阶段,延迟单元144也被启动。包括箝位电路132的优点是它允许检测PFC电路20没有启动的条件。包括延迟电路允许把过载条件与可能出现的其它瞬态条件区分开来。这些事件不被认为是过载条件,且控制信号VOVL一降到逻辑低电压电平计时器就立即重置。
至此,应认识到,提供了具有下冲和过载保护的调节器以及用于调节输出电压的方法。根据本发明的实施方式,过载保护电路包括验证过载条件不是瞬态条件的延迟单元,从而降低了短瞬态事件触发过载保护电路的风险。
虽然这里公开了某些优选实施方式和方法,但根据前述公开对本领域的技术人员显而易见的是,可对这样的实施方式和方法进行变更和修改而不偏离本发明的实质和范围。本发明旨在应仅被限制到所附权利要求以及适用法律的规定和法则要求的范围。

Claims (20)

1.一种用于调节电压的方法,包括如下步骤:
当电路工作在与启动工作模式不同的模式中时产生第一控制信号;
当负载需量超过预定的值时产生第二控制信号;
根据所述第二控制信号启动计时器;以及
如果所述计时器超过预定的时间量就禁止所述电路。
2.如权利要求1所述的方法,其中产生所述第一控制信号的步骤包括:
提供第一参考信号;
将反馈信号与所述第一参考信号相比较;以及
响应于所述反馈信号与所述第一参考信号之间的比较而产生所述第一控制信号。
3.如权利要求1所述的方法,其中启动所述计时器的步骤包括从所述第二控制信号产生第三控制信号。
4.如权利要求3所述的方法,其中延迟大约为一百毫秒。
5.如权利要求3所述的方法,进一步包括产生更新的第三控制信号并在预定的延迟之后将所述更新的第三控制信号传输到第二控制电路。
6.如权利要求5所述的方法,进一步包括响应于所述更新的第三控制信号而使用所述第二控制电路来禁止所述电路。
7.一种用于调节输出电压的方法,包括如下步骤:
当所述输出电压具有下冲分量时在第一模式下工作;以及
当所述输出电压具有过载分量时在第二模式下工作;
其中
在所述第一模式下工作的步骤包括:
将升高的控制电压传输到调节电路;以及其中在所述第二模式下工作的所述步骤包括:
当电路工作在非启动模式中的模式中时产生第一控制信号;
当负载需量超过预定的值时产生第二控制信号;
根据所述第二控制信号启动计时器;以及
如果所述计时器超过预定的时间量就禁止所述电路。
8.如权利要求7所述的方法,其中禁止所述电路的步骤包括使所述电路的输出接地。
9.如权利要求7所述的方法,其中产生所述第一控制信号的步骤包括响应于反馈信号和第一参考信号而产生所述第一控制信号。
10.如权利要求7所述的方法,其中启动所述计时器的步骤包括使控制信号延迟以禁止所述电路达预定的时间量。
11.一种调节器电路,包括:
跨导放大器,其具有第一输入和第二输入以及输出,所述第一输入被耦合成接收反馈电压,而所述第二输入被耦合成接收第一参考电压;
电压箝位电路,其具有输入/输出和输出,所述输入被耦合到所述跨导放大器;以及
延迟电路,其被耦合到所述电压箝位电路。
12.如权利要求11所述的调节器电路,其中所述电压箝位电路包括齐纳二极管。
13.如权利要求12所述的调节器电路,其中所述电压箝位电路进一步包括第一电阻器和第二电阻器,其中所述第一电阻器被耦合到所述第二电阻器,且其中所述齐纳二极管与所述第一电阻器和所述第二电阻器的组合并联。
14.如权利要求13所述的调节器电路,进一步包括具有输入和输出的电流反射镜,其中所述电流反射镜将所述跨导放大器耦合到所述电压箝位电路,且其中所述输入被耦合到所述跨导放大器而所述输出被耦合到所述电压箝位电路。
15.如权利要求14所述的调节器电路,进一步包括二极管,所述二极管被耦合在所述电流反射镜的输出与所述齐纳二极管和所述第一电阻器和所述第二电阻器的组合的并联组合之间。
16.如权利要求11所述的调节器电路,其中所述延迟电路包括具有输入和输出的延迟单元,所述输入被耦合到所述电压箝位电路的所述输出。
17.如权利要求11所述的调节器电路,其中所述延迟电路进一步包括:
第一逻辑门,其具有第一输入和第二输入以及输出,所述第一输入被耦合成接收第一控制信号而所述第二输入被耦合成接收指示器信号;
第二逻辑门,其具有第一输入和第二输入以及输出,所述第二逻辑门的第一输入被耦合到所述第一逻辑门的输出,所述第二逻辑门的第二输入被耦合成接收第二控制信号,且所述第二逻辑门的输出被耦合到所述延迟单元的输入。
18.如权利要求17所述的调节器电路,其中所述第一逻辑门是与门而所述第二逻辑门是或门。
19.如权利要求11所述的调节器电路,进一步包括开关,所述开关具有被耦合到所述箝位电路的端子、被耦合成接收工作电位源的端子,以及被耦合到所述延迟电路的控制端子。
20.如权利要求11所述的调节器电路,进一步包括被耦合在所述跨导放大器的输出和工作电位源之间的电容器。
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