CN101930043B - 驰返式电源供应器的输出短路检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的峰值；(B)取得所述电流感测信号在下一个周期中的初始值；(C)将所述峰值减去所述初始值得到其差值，据以判断所述驰返式电源供应器是否发生输出短路。本发明的驰返式电源供应器的输出短路检测方法具有更迅速且实时的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种驰返式电源供应器，具体地说，是一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法。
背景技术
电源供应器输出短路为现行安全规范测试重要的一环，目前市售电源管理集成电路(IC)针对电源供应器输出短路现象皆内建有保护机制。例如图1所示，在一个典型的驰返式电源供应器10中，交流电压VAC经整流电路12及电容14整流及滤波后产生直流输入电压Vin供给变压器18的一次侧线圈Lp，一次侧线圈Lp与功率开关20串联，功率开关20受电源管理IC 16提供的控制信号Gate_BM切换，使变压器18将电力从其一次侧线圈Lp传递到二次侧线圈Ls，因而在电源输出端产生输出电压Vout。电流感测电阻22与功率开关20串联，感测一次侧线圈Lp的电流Ip，电源管IC 16根据电流感测电阻22提供的感测信号Vcs以及来自电源输出端Vout的回授信号Vcomp决定功率开关20的责任周期。在不增加其它额外接脚的条件下，电源管理IC 16通常通过回授接脚COMP或电源接脚VDD来检测驰返式电源供应器10输出短路现象，以启动内部保护机制。然而，通过接脚COMP获得的信息含有回授开路的信息，而接脚VDD连接有电容，因此无法立即反应输出信息。在传统的检测方法中，不论是通过接脚COMP或VDD检测输出短路现象都需要数十至数百毫秒(ms)才能做出判断。当驰返式电源供应器10发生输出短路时，其将输出大电流，过长的检测时间使功率消耗过大，导致驰返式电源供应器10过热。
因此已知的电源供应器输出短路的检测方法存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种迅速、实时的驰返式电源供应器的输出短路检测方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的峰值；
(B)取得所述电流感测信号在下一个周期中的初始值；
(C)将所述峰值减去所述初始值得到其差值，据以判断所述驰返式电源供应器是否发生输出短路。
本发明的驰返式电源供应器的输出短路检测方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的检测方法，其中所述步骤A包括在所述功率开关关闭时取样所述感测信号得到所述峰值。
前述的检测方法，其中所述步骤B包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
前述的检测方法，其中所述步骤C包括：
将所述差值除以所述功率开关的非工作时间得到具有输出信息的斜率值；
在所述斜率值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
前述的检测方法，其中所述步骤C包括在所述差值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的初始值；
(B)取得所述电流感测信号在所述周期中的峰值；
(C)将所述峰值减去所述初始值得到其差值，据以判断所述驰返式电源供应器是否发生输出短路。
前述的检测方法，其中所述步骤A包括在所述功率开关关闭时取样所述感测信号得到所述峰值。
前述的检测方法，其中所述步骤B包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
前述的检测方法，其中所述步骤C包括：
将所述差值除以所述功率开关的非工作时间得到具有输出信息的斜率值；
在所述斜率值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
前述的检测方法，其中所述步骤C包括在所述差值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的初始值；
(B)在所述初始值大于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
前述的检测方法，其中所述步骤A包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
采用上述技术方案后，本发明的驰返式电源供应器的输出短路检测方法具有更迅速且实时的优点。
附图说明
图1为已知典型的驰返式电源供应器；
图2为本发明输出短路检测方法的第一实施例示意图；
图3为信号波形图；
图4为本发明输出短路检测方法的第二实施例示意图；
图5为本发明输出短路检测方法的第三实施例示意图；
图6为信号波形图；
图7为本发明输出短路检测方法的第四实施例示意图；
图8为本发明输出短路检测方法的第五实施例示意图；
图9为信号波形图。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
从图1可知
n×Vout＝L×ΔVout/(Toff×Rcs)公式1
其中，n为变压器18的匝数比，L为变压器18的激磁电感，ΔVout为输出电压Vout的变化量，Toff为功率开关20的非工作时间，Rcs为电流感测电阻22的电阻值。由公式1可知，通过电流感测接脚CS检测电流感测电阻22上的感测信号Vcs可以获得输出电压Vout的信息。在此提出几种通过接脚CS检测驰返式电源供应器输出短路的检测方法。
图2为本发明输出短路检测方法的第一实施例。图3为信号波形图，其中波形40为控制信号Gate_BM，波形42为前缘遮蔽(leading-edge blanking)信号LEB，波形44为感测信号Vcs，波形46为感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]，波形48为感测信号Vcs的初始值Vcs_v[N+1]。参照图1、图2及图3，控制信号Gate_BM切换功率开关20，当控制信号Gate_BM为高准位时，功率开关20打开(turnon)；当控制信号Gate_BM为低准位时，功率开关20关闭(turn off)。如波形40所示，当功率开关20打开时，感测信号Vcs将产生初始尖波(initial spike)。为了避免因所述初始尖波而产生误动作，已知的电源管理IC 16设有前缘遮蔽信号LEB遮蔽所述初始尖波，如波形42所示。在此实施例中，步骤30为在功率开关20的某个切换周期TswN期间，当功率开关20关闭时，如时间t1，取样感测信号Vcs以取得感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]，接着步骤S32在功率开关20的下个切换周期TswN+1期间，在前缘遮蔽信号LEB结束时取样感测信号Vcs以得到值Vcs_v[N+1]。从功率开关20打开至前缘遮蔽信号LEB结束的时间很短，约250ns，如时间t2至t3，因此在前缘遮蔽信号LEB结束时对感测信号Vcs取样，可视为在功率开关20打开时对感测信号Vcs取样。换言之，在前缘遮蔽信号LEB结束时对感测信号Vcs取样而得到的值Vcs_v[N+1]可以视为感测信号Vcs的初始值，其如波形48所示。
在完成步骤S30及S32后，步骤S34将峰值Vcs_p[N]减去初始值Vcs_v[N+1]得到差值ΔVcs，其与非工作时间Toff期间的输出电压Vout的变化量ΔVout有关。跟着步骤S36将差值ΔVcs除以功率开关20的非工作时间Toff以得到虚线49的斜率值，其具有输出电压变化量ΔVout的信息。虚线49表示感测信号Vcs在非工作时间Toff的虚拟波形。虽然在图3中，要计算虚线49的斜率值应加入t2至t3的时间，约250ns，但功率开关20的非工作时间Toff通常有几个微秒(μs)，t2至t3这段时间远小于非工作时间Toff，故可以忽略不计。最后步骤S38比较所述斜率值及预设的临界值。由于当驰返式电源供应器10发生输出短路时，输出电压Vout的变化量ΔVout接近零，故发生输出短路时差值ΔVcs将下降，因而使所述斜率值降低至接近零。基于这个原因，在所述斜率值小于所述临界值时，认定驰返式电源供应器10发生输出短路。
图4为本发明输出短路检测方法的第二实施例，前三个步骤S30、S32及S34与图2的实施例相同，接着步骤S50将差值ΔVcs与预设的临界值比较。如同前述，当驰返式电源供应器10发生输出短路时，差值ΔVcs将下降。基于这个原因，若差值ΔVcs小于所述临界值时，认定驰返式电源供应器10发生输出短路。
当驰返式电源供应器10发生输出短路时，输出电压Vout的变化量ΔVout接近零。在经过几个周期达到稳态后，感测信号Vcs在切换周期TswN的初始值Vcs_v[N]与下一个切换周期的初始值Vcs_v[N+1]大致相同，因此也可以用同一切换周期中感测信号Vcs的峰值及初始值来判断驰返式电源供应器10是否发生输出短路。图5为本发明输出短路检测方法的第三实施例。图6为信号波形图，其中波形70为控制信号Gate_BM，波形72为前缘遮蔽信号LEB，波形74为感测信号Vcs，波形76为感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]，波形78为感测信号Vcs的初始值Vcs_v[N]，波形80为峰值Vcs_p[N]及初始值Vcs_v[N]之间的差值ΔVcs。参照图1、图5及图6，步骤S60在功率开关20的某个切换周期TswN期间，当前缘遮蔽信号LEB结束时，如波形72及时间t4所示，取样感测信号Vcs以取得感测信号Vcs的初始值Vcs_v[N]，如波形78所示。接着，步骤S62在同一个切换周期TswN中，当控制信号Gate_BM转为低准位关闭功率开关20时，如波形70及时间t5所示，取样感测信号Vcs以取得感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]，其如波形76所示。然后步骤S64将峰值Vcs_p[N]减去初始值Vcs_v[N]得到差值ΔVcs，如波形80所示，其与非工作时间Toff期间的输出电压Vout的变化量ΔVout有关。跟着步骤S66将差值ΔVcs除以功率开关20的非工作时间Toff以得到虚线82的斜率值，其具有输出电压变化量ΔVout的信息。虚线82表示感测信号Vcs在非工作时间Toff的虚拟波形。最后步骤S68比较所述斜率值及预设的临界值，当所述斜率值小于所述临界值时，认定驰返式电源供应器10发生输出短路。
图7为本发明输出短路检测方法的第四实施例，前三个步骤S60、S62及S64与图5的实施例相同，接着步骤S90将差值ΔVcs与预设的临界值比较，当差值ΔVcs小于所述临界值时，认定驰返式电源供应器10发生输出短路。
图8为本发明输出短路检测方法的第五实施例。图9为信号波形图，其中波形110为控制信号Gate_BM，波形112为前缘遮蔽信号LEB，波形114为感测信号Vcs，波形116为感测信号Vcs的初始值Vcs_v。如波形110和114所示，当控制信号Gate_BM为高准位时，功率开关20打开，电流感测电阻22上的感测信号Vcs上升；当控制信号Gate_BM为低准位时，功率开关20关闭，感测信号Vcs为零。参照图1、图8及图9，步骤S100在前缘遮蔽信号LEB结束时，取样感测信号Vcs以得到感测信号Vcs的初始值Vcs_v，如波形112及时间t6所示。从功率开关20打开至前缘遮蔽信号LEB结束的时间很短，因此在前缘遮蔽信号LEB结束时对感测信号Vcs取样，可视为在功率开关20打开时对感测信号Vcs取样。当驰返式电源供应器10发生输出短路时，输出电压Vout的变化量ΔVout接近零。在经过几个周期达到稳态后，感测信号Vcs的初始值Vcs_v因变化量ΔVout接近零而没有被重置。换言之，当驰返式电源供应器10发生输出短路时，感测信号Vcs的初始值Vcs_v将上升，故在完成步骤100后进行步骤102，比较初始值Vcs_v及预设的临界值来判断驰返式电源供应器10是否发生输出短路。当初始值Vcs_v大于所述临界值时，认定驰返式电源供应器10发生输出短路。
在驰返式电源供应器10发生输出短路时，本发明的输出短路检测方法利用电流感测接脚CS的感测信号Vcs只需要数个周期便能做出判断，约十几至数十微秒(μs)，相较于已知技术利用回授接脚COMP或电源接脚VDD的方法，本发明的输出短路检测方法更迅速且实时。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
组件符号说明
10驰返式电源供应器
12整流电路
14电容
16电源管IC
18变压器
20功率开关
22电流感测电阻
40控制信号Gate_BM的波形
42前缘遮蔽信号LEB的波形
44感测信号Vcs的波形
46感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]
48感测信号Vcs的初始值Vcs_v[N+1]
49感测信号Vcs在非工作时间Toff的虚拟波形
70控制信号Gate_BM的波形
72前缘遮蔽信号LEB的波形
74感测信号Vcs的波形
76感测信号Vcs的峰值Vcs_p[N]
78感测信号Vcs的初始值Vcs_v[N]
80峰值Vcs_p[N]及初始值Vcs_v[N]之间的差值ΔVcs
82感测信号Vcs在非工作时间Toff的虚拟波形
110控制信号Gate_BM的波形
112前缘遮蔽信号LEB的波形
114感测信号Vcs的波形
116感测信号Vcs的初始值。
Claims (12)
1.一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的峰值；
(B)取得所述电流感测信号在下一个周期中的初始值；
(C)将所述峰值减去所述初始值得到其差值，据以判断所述驰返式电源供应器是否发生输出短路。
2.如权利要求1所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤A包括在所述功率开关关闭时取样所述感测信号得到所述峰值。
3.如权利要求1所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤B包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
4.如权利要求1所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤C包括：
将所述差值除以所述功率开关的非工作时间得到具有输出信息的斜率值；
在所述斜率值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
5.如权利要求1所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤C包括在所述差值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
6.一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的初始值；
(B)取得所述电流感测信号在所述周期中的峰值；
(C)将所述峰值减去所述初始值得到其差值，据以判断所述驰返式电源供应器是否发生输出短路。
7.如权利要求6所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤A包括在所述功率开关关闭时取样所述感测信号得到所述峰值。
8.如权利要求6所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤B包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
9.如权利要求6所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤C包括：
将所述差值除以所述功率开关的非工作时间得到具有输出信息的斜率值；
在所述斜率值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
10.如权利要求6所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤C包括在所述差值小于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
11.一种驰返式电源供应器的输出短路检测方法，所述驰返式电源供应器包含功率开关以及与所述功率开关串联的电流感测电阻提供电流感测信号，其特征在于所述输出短路检测方法包括下列步骤：
(A)取得所述电流感测信号在某个周期中的初始值；
(B)在所述初始值大于预设临界值时，认定所述驰返式电源供应器发生输出短路。
12.如权利要求11所述的输出短路检测方法，其特征在于，所述步骤A包括在所述功率开关打开时取样所述感测信号得到所述初始值。
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