CN104767359A

CN104767359A - 供电装置

Info

Publication number: CN104767359A
Application number: CN201410640178.2A
Authority: CN
Inventors: 李鳗憧; 张维进; 曹欢; 梁正模
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-07-08
Also published as: US20150194872A1; KR20150081107A

Abstract

公开了一种供电装置。所述供电装置可包括：供电单元，对输入电力进行开关以进行供电；电压检测单元，获得与供电单元相关的输出电压信息；控制单元，基于所述输出电压信息输出反馈信号，并基于所述反馈信号控制供电单元的开关操作；相位补偿电容器，稳定所述反馈信号。控制单元可包括检测器，所述检测器基于所述反馈信号检测相位补偿电容器是否处于异常状态。

Description

供电装置

本申请要求于2014年1月3日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0000752号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种供电装置。

背景技术

开关电源(SMPS)是将半导体元件(诸如，功率晶体管等)用作开关元件来将直流输入电压转换为具有方波波形的电压，并随后通过滤波器获得直流输出电压的装置。

通常，诸如计算机、打印机、复印机、监视器、通信终端等的装置需要具有简单结构和小尺寸并稳定地供电的高效供电系统。

因此，通过使用半导体元件开关处理来控制电力流动的具有诸如高效、小型化和轻便的优点的SMPS被广泛使用，而不是根据现有技术的功率稳定设备。

[现有技术文档]

1)第2008-0095740号韩国专利公开

2)第1998-028645号韩国实用新型公开

发明内容

本公开的一方面可提供一种能够检测异常状态的供电装置。

本公开的一方面还可提供一种在检测到异常状态的情况下能够重置系统的供电装置。

本公开的一方面还可提供一种能够提供提高的稳定性的供电装置。

根据本公开的一方面，一种供电装置可包括：供电单元，对输入电力进行开关以进行供电；电压检测单元，获得与供电单元相关的输出电压信息；控制单元，基于所述输出电压信息输出反馈信号，并基于所述反馈信号控制供电单元的开关操作；相位补偿电容器，稳定所述反馈信号；其中，控制单元包括检测器，所述检测器基于所述反馈信号检测相位补偿电容器是否处于异常状态。

供电单元可包括反激式转换器、正激式转换器、半桥式转换器、全桥式转换器、推挽式转换器和共振式转换器中的至少一个。

控制单元可包括：放大器，基于所述输出电压信息和参考电压信息输出所述反馈信号；信号产生器，基于所述反馈信号输出控制信号。

所述检测器可获得关于所述反馈信号的微分信息，并基于所述微分信息检测相位补偿电容器是否处于异常状态。

所述检测器可包括第一n型晶体管、辅助电容器和第一p型晶体管，其中，第一n型晶体管基于所述反馈信号被导通以允许电流流过第一n型晶体管，辅助电容器连接到第一n型晶体管的源极，第一p型晶体管的栅极可连接到第一n型晶体管的漏极，第一p型晶体管的源极可连接到电源，第一p型晶体管的漏极可连接到重置端。

当所述反馈信号的电压电平上升时，第一p型晶体管可被导通以允许电流流过第一p型晶体管。

当所述反馈信号的电压电平上升处的梯度具有预定斜率或更大斜率时，所述检测器可输出重置信号。

在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，所述检测器可重置控制单元。

在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，所述检测器可终止控制单元。

在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，控制单元可使相位补偿电容器放电。

控制单元可基于关于所述反馈信号的微分信息，允许并联到相位补偿电容器的晶体管被导通，从而使电流流过所述晶体管。

根据本公开的另一方面，一种供电装置可包括：供电单元，对输入电力进行开关以进行供电；电压检测单元，获得与供电单元相关的输出电压信息；控制单元，包括放大器和信号产生器，其中，放大器基于所述输出电压信息和参考电压信息来输出反馈信号，信号产生器基于所述反馈信号输出控制信号；相位补偿电容器，连接在所述放大器的输出端和地之间，其中，控制单元基于所述反馈信号检测相位补偿电容器和控制单元之间的连接状态。

附图说明

从下面的结合附图进行的详细描述中将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和其他优点，其中：

图1是示出根据本公开的示例性实施例的供电装置的示图；

图2是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的示例的示图；

图3是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的另一示例的示图；

图4是示出根据图3中示出的检测器的各个单元的波形的示图；

图5是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的另一示例的示图；

图6是示出根据图5中示出的检测器的各个单元的波形的示图；

图7是示出根据本公开的示例性实施例的控制单元的示例的示图；

图8A和图8B是示出根据图7中显示的控制单元的各个单元的波形的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。然而，本公开可被实现为许多不同的形式，并且不应被解释为限于阐述于此的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将是全面且完整的，并将向本领域中的技术人员充分表达本公开的范围。在整个附图中，相同或相似的标号将用于指定相同或相似的元件。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的供电装置的示图。

参照图1，供电装置可包括供电单元100、电压检测单元200、控制单元300和相位补偿电容器400。图1中示出的组件并不是必要组件。因此，供电装置还可被实现为具有比图1中示出的组件更多或更少的组件。

为方便解释，将基于本说明书中的升压转换器来描述供电单元的配置。

然而，本领域中的技术人员将理解根据本说明书中描述的本公开的示例性实施例的配置可被应用于反激式转换器、正激式转换器、半桥式转换器、全桥式转换器、推挽式转换器、共振式转换器等。

供电单元100可包括开关SW，并且可以以开关电源(SMPS)方案操作。

参照图1，输入有电力的输入端Vin串联连接到用于输入电压进行升高的电抗器L。此外，电抗器L可串联连接到防止反向电流的二极管D。此外，开关SW可并联在电抗器L和防止反向电流的二极管D之间。

开关SW可根据施加到开关SW的控制信号而闭合或断开，以控制将被输出到输出端Vout的升高的电压。

同时，供电单元100还可包括用于稳定输出电压的电容器元件Cout。

电压检测单元200可检测供电单元100的输出电压。例如，电压检测单元200可包括在供电单元100的输出端Vout和地之间串联连接的多个电阻器R1和R2。电压检测器200可通过由多个电阻器R1和R2执行的分压来检测供电单元100的输出电压。

控制单元300可基于输出电压信息输出反馈信号，并可基于反馈信号控制供电单元100的开关SW。

例如，控制单元300可包括放大器320和信号产生器330，其中，放大器320基于输出电压信息和参考电压信息Vref来输出反馈信号Ve，信号产生器330基于反馈信号Ve输出控制信号。

相位补偿电容器400可被实现在放大器320和地之间。此外，相位补偿电容器400可稳定反馈信号以防止控制信号振荡。相位补偿电容器400可减小高频区域中的反馈信号的增益。

同时，控制单元300还可包括检测器310，其中，检测器310基于反馈信号Ve检测相位补偿电容器400是否处于异常状态。

控制单元300通常被实现为集成电路IC，但由于相位补偿电容器400具有大体积，因此相位补偿电容器400通常被实现在集成电路IC的外部。

因此，控制单元300可通过端子连接到相位补偿电容器400。在这种情况下，相位补偿电容器400和控制单元300可能由于该端子的有缺陷的连接而断开。

如上所述，检测器310可检测相位补偿电容器是否处于异常状态。换言之，检测器310可检测相位补偿电容器400和控制单元300之间的连接状态。

具体地，检测器310可获得关于反馈信号的微分信息，并可基于所述微分信息检测相位补偿电容器400是否处于异常状态。

例如，当反馈信号的电压电平在预设时间段上升到预定值或预定值以上时，检测器310可确定相位补偿电容器400的连接状态异常。

在这种情况下，当相位补偿电容器400被确定为处于异常状态时，检测器310可重置控制单元300。例如，当反馈信号的电压电平上升处的梯度具有预定斜率或更大斜率时，检测器310可输出重置信号。

此外，当相位补偿电容器400被确定为处于异常状态时，检测器310可终止控制单元300。

根据上述配置，根据本公开的示例性实施例的供电装置可检测相位补偿电容器400的异常状态。此外，供电装置可在相位补偿电容器400的异常状态被检测到的情况下重置系统，并提高稳定性的程度。

图2是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的示例的示图。

如图2中所示，检测器可包括多个p型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)Mp1、Mp2、Mp3和Mp4和多个n型MOSFET Mn1、Mn2、Mn3和Mn4。具体地，第三p型MOSFET Mp3和第四p型MOSFET Mp4之间的关系如所示出的那样，第二n型MOSFET Mn2和第三n型MOSFET Mn3之间的关系如所示出的那样。

具体地，第一n型MOSFET Mn1可基于反馈信号Ve被导通，以允许电流流过第一n型MOSFET。此外，第一n型MOSFET Mn1的漏极端可连接到第一p型MOSFET Mp1的栅极。第一n型MOSFET Mn1的源极端可连接到辅助电容器C1。

此外，第一p型MOSFET Mp1的源极端可连接到电源Vdd，并且第一p型MOSFET Mp1的漏极端可连接到重置端。

根据本公开的示例性实施例，在反馈信号Ve的电压电平保持在常数值时，可从重置端输出低电平信号。然而，在反馈信号Ve的电压电平急剧增大的情况下，可从重置端输出高电平信号。

具体地，当忽略第一n型MOSFET Mn1的体效应(当由源跟随器进行操作时)时，可建立下面的关系。

dVe/dt＝dVe′/dt

在这种情况下，可通过下面的关系来表示第一n型MOSFET Mn1的漏极端中的电流Idn1。

Idn1＝NIo+C1dVe′/dt

在这种情况下，电流Idn1的值可根据反馈信号Ve的电压电平的变化而改变。在反馈信号的电压电平急剧增大的情况下，流过辅助电容C1的电流可增大，使得第一p型MOSFET Mp1可被导通以允许电流流过第一p型MOSFETMp1。

同时，在MIo>Idn1的关系被建立的情况下，第一p型MOSFET Mp1的栅极电压增大，并且第一p型MOSFET Mp1被截止，使得可从重置端输出低电平信号。

此外，在MIo<Idn1的关系被建立的情况下，第一p型MOSFET Mp1的栅极电压减小，并且第一p型MOSFET Mp1被导通，使得可从重置端输出高电平信号。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的另一示例的示图。

如图3中所示，检测器可包括电容器元件C、电阻器元件R和比较器Comp。在这种情况下，电容器元件C、电阻器元件R和比较器Comp之间的连接关系如图3中所示，电容器元件C的一端可连接到反馈信号输入端，比较器Comp的输入端可连接到电容器元件C的另一端。此外，重置端可连接到比较器Comp的输出端。此外，电阻器元件R可连接到电容器元件C和比较器Comp的连接点与地之间。

同时，当输入信号具有预定电平Vth或更高电平时，比较器Comp可输出高电平信号。

图4是示出根据图3中示出的检测器的各个单元的波形的示图。

如图4中所示，在反馈信号Ve急剧增大的情况下，信号Va可被产生，并且重置信号Reset可在Va信号变为预定电平Vth或更高电平的区间中被输出。

图5是示出根据本公开的示例性实施例的检测器的另一示例的示图。

如图5中所示，检测器可包括第一比较器Comp1、第二比较器Comp2和信号输出单元510。同时，比较器Comp1可在输入信号具有预定电平Vth1或更高电平时输出高电平信号。此外，比较器Comp2可在输入信号具有预定电平Vth2或更高电平时输出高电平信号。

第一比较器Comp1的输入端和第二比较器Comp2的输入端可连接到反馈信号输入端。

第一比较器Comp1的输出端可经由延迟单元连接到信号输出单元510。此外，第二比较器Comp2的输出端可连接到信号输出单元510。

信号输出单元510可基于从第一比较器Comp1经由延迟单元传输后的信号V1d以及第二比较器Comp2的输出信号，输出重置信号Reset。

图6是示出根据图5中显示的检测器的各个单元的波形的示图。

如图6中所示，在反馈信号的电压电平Ve急剧增大时，信号V1、信号V1d和信号V2可被产生，并且重置信号Reset可基于信号V1d和信号V2被输出。

图7是示出根据本公开的示例性实施例的控制单元的示例的示图。

参照图7，控制单元可包括下降延迟单元340、信号输出单元350和晶体管360。

下降延迟单元340可基于重置信号Reset输出保持的重置信号Reset′。

信号输出单元350可基于信号产生器330的输出信号和保持的重置信号Reset′，输出控制信号Vsw。可根据控制信号Vsw在异常情况下重置或终止控制单元。

此外，可基于保持的重置信号Reset′来控制晶体管360。也就是说，晶体管360可并联到相位补偿电容器400。因此，在异常情况被检测到的情况下，可通过晶体管360的操作来使相位补偿电容器放电。

图8A和图8B是示出根据图7中示出的控制单元的各个单元的波形的示图。

图8A是示出在异常情况被检测到的情况下(例如，在相位补偿电容器的有缺陷的连接发生的情况下)控制单元的各个单元的波形的示图。

参照图8A，可知相位补偿电容器通过晶体管360来放电，并且具有低电平的控制信号Vsw被输出。在这种情况下，可重置或终止控制单元。

图8B是示出在正常状态下控制单元的各个单元的波形的示图。

参照图8B，可知重置信号Reset未被输出，并且控制单元被正常地进行操作。

通过上述配置，根据本公开的示例性实施例的供电装置可检测异常操作，在检测到异常操作的情况下重置系统，并提高稳定性的程度。

如上所阐述的，根据本公开的示例性实施例，可提供能够检测异常状态的供电装置。

此外，可提供能够在检测到异常状态的情况下重置系统的供电装置。

此外，可提供能够提供提高的稳定性的供电装置。

尽管以上已显示并描述了示例性实施例，但在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下可进行各种修改和改变，对于本领域技术人员将是明显的。

Claims

1.一种供电装置，包括：

供电单元，对输入电力进行开关以进行供电；

电压检测单元，获得供电单元的输出电压信息；

控制单元，基于所述输出电压信息输出反馈信号，并基于所述反馈信号控制供电单元的开关操作；

相位补偿电容器，稳定所述反馈信号；

其中，控制单元包括检测器，所述检测器基于所述反馈信号检测相位补偿电容器是否处于异常状态。

2.如权利要求1所述的供电装置，其中，供电单元包括反激式转换器、正激式转换器、半桥式转换器、全桥式转换器、推挽式转换器和共振式转换器中的至少一个。

3.如权利要求1所述的供电装置，其中，控制单元包括：

放大器，基于所述输出电压信息和参考电压信息来输出所述反馈信号；

信号产生器，基于所述反馈信号输出控制信号。

4.如权利要求3所述的供电装置，其中，所述检测器获得关于所述反馈信号的微分信息，并基于所述微分信息检测相位补偿电容器是否处于异常状态。

5.如权利要求3所述的供电装置，其中，所述检测器包括第一n型晶体管、辅助电容器和第一p型晶体管，其中，第一n型晶体管基于所述反馈信号被导通以允许电流流过第一n型晶体管，辅助电容器连接到第一n型晶体管的源极，第一p型晶体管的栅极连接到第一n型晶体管的漏极，第一p型晶体管的源极连接到电源，第一p型晶体管的漏极连接到重置端。

6.如权利要求5所述的供电装置，其中，当所述反馈信号的电压电平上升时，第一p型晶体管被导通以允许电流流过第一p型晶体管。

7.如权利要求4所述的供电装置，其中，当所述反馈信号的电压电平上升处的梯度具有预定斜率或更大斜率时，所述检测器输出重置信号。

8.如权利要求4所述的供电装置，其中，在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，所述检测器重置控制单元。

9.如权利要求4所述的供电装置，其中，在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，所述检测器终止控制单元。

10.如权利要求4所述的供电装置，其中，在相位补偿电容器被确定为处于异常状态的情况下，控制单元使相位补偿电容器放电。

11.如权利要求10所述的供电装置，其中，控制单元基于关于所述反馈信号的微分信息，允许并联到相位补偿电容器的晶体管导通，从而使电流流过所述晶体管。

12.一种供电装置，包括：

供电单元，对输入电力进行开关以进行供电；

电压检测单元，获得与供电单元相关的输出电压信息；

控制单元，包括放大器和信号产生器，其中，放大器基于所述输出电压信息和参考电压信息来输出反馈信号，信号产生器基于所述反馈信号输出控制信号；

相位补偿电容器，连接在所述放大器的输出端和地之间，

其中，控制单元基于所述反馈信号检测相位补偿电容器和控制单元之间的连接状态。