CN106793242A - 自适应开路负载过压控制方法和电路 - Google Patents

自适应开路负载过压控制方法和电路 Download PDF

Info

Publication number
CN106793242A
CN106793242A CN201610980188.XA CN201610980188A CN106793242A CN 106793242 A CN106793242 A CN 106793242A CN 201610980188 A CN201610980188 A CN 201610980188A CN 106793242 A CN106793242 A CN 106793242A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power circuit
value
output voltage
power
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610980188.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106793242B (zh
Inventor
刘添保
M·谢曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of CN106793242A publication Critical patent/CN106793242A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106793242B publication Critical patent/CN106793242B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/382—Switched mode power supply [SMPS] with galvanic isolation between input and output
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385—Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/24—Circuit arrangements for protecting against overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375—Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

提供了自适应开路负载过压控制方法和电路。提供了一种过压保护电路和一种用于保护来自电源的输出不达到过压电平的方法。过压保护提供针对电源的两种操作模式。在两种模式中，过压保护监测电源的输出电压，并且在输出电压达到指示过压事件的阈值时禁用它。在正常操作中，该阈值被设置为高于针对电源定义的标称安全阈值的电平，然而在简化操作中，该阈值被设置为低于安全阈值的值。当在正常操作中检测到过压事件时，过压保护在重新启用电源之前将电源转变到简化操作模式中。在简化操作模式中电源可以多次地被重新启用，产生过压事件，并且被停用。正常操作可以在电源在预定时间段内不具有过压事件时恢复。

Description

自适应开路负载过压控制方法和电路
技术领域
本发明涉及一种过压保护电路和一种用于保护来自电源的输出防止达到过压电平的方法。本文中公开的电路和方法尤其适用于被用于将电源到发光二极管(LED)的驱动器。
背景技术
消费电子设备通常需要针对电气安全标准进行认证。适当的安全标准根据设备的类型而变化，并且对安全标准的依从性常常由国家规范指定。使用直流电流(DC)功率的设备的通常需要的安全认证指定(一个或多个)设备输出电压保持低于安全特低电压(SELV)电平。针对SELV系统的要求被指定在诸如国际电工技术委员会(IEC)61140和欧洲标准(EN)60335-1的标准中。IEC将SELV系统定义为其中DC输出电压一般不能超过60伏特的系统，但是可以允许在短时间段内高于该电压电平的有限偏移。
照明电路通常必须满足SELV系统的要求。这呈现关于发光二极管(LED)照明系统的潜在问题，因为针对这些系统的电源必须常常提供接近SELV兼容系统的60伏特限制的电压。例如，在这种照明系统中的LED可能要求LED驱动器标称地提供在高达54伏特的恒定电流，以用于正常操作。由于在照明系统电路和其驱动器内的组件容差，由于环境因素(例如温度)的变化，等等，可能产生在某种程度上高于标称54伏特电平的电压，例如57伏特。这在电源输出电压和允许的60伏特的电压限制之间留有很小的裕量，在60伏特电平处过压保护电路需要禁用输出功率。在具有LED负载正常操作下提供57伏特的输出的电源有可能在LED负载被移除时或在某种其它故障条件发生时提供超过60伏特限制的电压。用于针对这种过压事件进行保护的技术倾向于具有诸如较高的电路成本或较差的性能的缺点。
用于针对这种过压事件进行准确保护的一种技术是将过压检测电路包含在电源中的隔离变压器的次级侧上。该检测电路可以包含高准确性组件(例如低容差齐纳二极管)以便以较大的准确性检测过压事件。次级侧上的反馈控制器可以通知初级侧上的电源控制器已经检测到过压事件并且需要禁用电源。备选地，过压检测可以由初级侧控制器执行，但是这将要求使用光耦合器或某种相似的组件。这些选项中的任一具有需要额外电路组件从而导致针对电路的较大的足迹要求和较高的电路成本的缺点。
用于针对过压事件进行保护的第二技术简单地是要将操作输出电压例如从先前提到的54伏特降低为50伏特。这放松对过压保护阈值电压的准确性要求。例如，55伏特的标称阈值可以被用于检测针对驱动50伏特的标称输出电压的电源的过压事件。在该阈值电压应当由于组件容差而适度不准确和/或输出电压的感测适度不准确的情况下，输出可以以相当大的置信度被安全地保持低于60伏特SELV限制。该第二技术具有其不能够用于在接近于60伏特的电压处驱动要求恒定电流的电路的缺点。
另外，第三技术利用以上提及的除了SELV要求之外的优势，其中输出电压可以在短时间(例如，200毫秒)内超过60伏特限制一小裕量(例如，5伏特)。用于检测不安全电压的阈值被设置在60伏特限制附近。在应当达到该阈值的情况下，禁用电源。该方法具有不存在恢复机制的缺点。在过压事件例如由于移除的负载或某种故障发生的情况下，电源将保持禁用。这意味着将不支持"热插拔"功能，并且从过压事件的恢复将需要电源控制器是功率循环的或类似的。
期望在电源的输出部处针对过压事件进行保护的电源控制器和方法。该控制器和方法应当要求较少或不要求额外的电路组件，应当能够接近于过压保护阈值操作，并且应当能够在触发过压事件时恢复。
发明内容
根据一种过压保护的方法的实施例，将针对电源的过压限制设置为高于针对电源电路定义的安全限制的第一值。如果来自电源电路的输出电压达到过压限制，则停用电源电路并且将过压限制减小为低于安全限制的第二值。随后，通常在等待超时时间段之后重新启用电源电路。对于每次出现电源电路的输出电压达到过压限制的第二值，再次停用电源电路。
根据电源电路的实施例，电源电路被配置为将功率提供到负载并被配置为提供在电源的输出处的过压保护。电源电路包括电压源和控制器，该控制器被配置为控制从电源输出的电压和电流。控制器包括过压保护电路，其被配置为将针对电源电路的过压限制设置为高于针对电源电路定义的安全限制的第一值。当过压保护电路检测到电源电路的输出电压达到过压限制时，其将过压限制改变为低于安全限制的第二值并且停用电源电路。接下来，通常在等待一时间段之后以该减小的过压限制重新启用电源电路。当过压保护电路检测到电源电路的输出电压达到过压限制的第二值时，再次停用电源。
本领域技术人员在阅读下文详细描述后并且在查看附图时将意识到额外的特征和优点。
附图说明
附图的元件不必是相对于彼此按比例的。类似的附图标记指代对应的相似的部分。各个图示的实施例的特征能够被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘并且在随后的描述中详细描述实施例。
图1图示了包括具有过压保护电路的电源控制器的电源电路。
图2图示了用于针对电源电路实现过压保护的方法。
图3图示了根据第一实施例的由电源电路产生的电压波形使得其实现过压保护。
图4图示了根据另一实施例的由电源电路产生的电压波形使得其实现过压保护。
图5图示了根据又一实施例的由电源电路产生的电压波形使得实现过压保护。
图6图示了用于实现电源控制器内的过压保护的过压保护电路的框图。
具体实施方式
本文中描述的实施例提供在如可以被用于驱动LED照明系统的电源的输出处的过压保护。在不添加除了常规电源和相关联的控制器通常需要的那些之外的重大电路组件的情况下实施过压保护。另外，该过压保护允许电源在正常条件下提供接近于安全限制的电压输出。另外还有，电源电路和与过压保护相关联的控制器能够在正常操作恢复之后，例如在负载被重新连接或在电源输出处的故障条件被移除之后，在电源输出处从过压事件中恢复。
图1图示了如可以被用于将供应功率至LED照明系统的电源电路100。高压电源110提供电源电路100内的直流电流(DC)功率。高压电源110可以包括变压器和整流电路以将交流电流(AC)输入功率转换成DC高压功率。高压电源110提供到隔离电路130的输入，隔离电路130用于将任何高压功率与用于驱动负载(例如LED灯串)的输出电压分离。如图1所示，隔离电路130包括高压可以被施加在其中的初级侧、将输出电压提供到负载的次级侧，以及可以用于基于从次级侧反映的功率来检测输出电压的辅助绕组。隔离电路130可以包括变压器、被布置为传输功率的电感器的集合或用于传输功率的某种其他拓扑结构。输出电压受制于电压安全限制，例如标称上由SELV系统要求的60伏特限制。被供应到隔离电路130的功率的量使用利用开关140实施的脉宽调制(PWM)来控制。开关140可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)或某种其他类型的功率开关。
开关140使用从电源控制器120输出的栅极驱动器(GD)信号来控制。在图1中图示的控制器120中，在输入CS处感测电流并且在输入ZCD处感测电压。感测到的电流和电压被用于生成用于控制开关140的适当的栅极驱动器信号，并且最终提供来自隔离电路130的目标输出电压。
电源控制器120可以被实施为数字控制器或被实施为模拟控制器。当被实施为数字控制器时，电源控制器120包括一个或多个处理电路、存储器、计时器电路以及其他专门的数字电路。当被实施为模拟控制器时，电源控制器120包括例如多路复用器、比较器和计时器。控制器还可以使用模拟组件和数字组件的混合来实施。无论控制器120是使用模拟电路、数字电路还是模拟电路和数字电路的组合来实施的，控制器120被配置为实施下面描述的方法。电源控制器120包括过压保护(OVP)电路125，其被配置为实施用于针对在电源输出处的过压事件进行保护的技术。
注意，以上未更详细地描述电源电路100的某些组件，因为这些组件是本领域中公知的并且它们的详细描述将使本发明的独特方面模糊不清。例如，高压电源110和隔离电路130是使用常规电路实施的公知组件。此外，注意备选实施方式可以省略这些组件。例如，电源可以直接接受低压DC输入(由此不需要AC到DC转换)，意味着不存在高压电源。额外地，可能在电源的内部电压保持充分低时或在非隔离的电源拓扑结构被优选例如为降压转换器时无需隔离电路。还可能的是，电源输出电压由除了PWM信号的装置控制。过压保护的独特方面被实施在电源控制器120和其OVP电路125内。下面针对如可以被实施在OVP电路125中的方法的几个实施例并且随后针对包括OVP电路125的电源电路100来描述相关联的技术。
图2图示了涉及用于实现在电源的输出处的过压保护的方法的第一实施例。这样的方法可以被实现在诸如图1中图示的OVP电路125内。电源输出电压(VOUT)一般应当被保持低于电压安全限制Vsafety_limit。然而，输出电压可以在短时间段内超过电压安全限制小的量。该方法通过允许输出电压做出高达高于安全限制Vsafety_limit的OVP电压限制VOVP_FULL的隔离的偏移来利用该例外。如果输出电压达到或超过电压限制VOVP_FULL，则OVP电路停用电源，任选地等待一时间段或直到满足某种其他准则，并且之后以安全模式重新启用电源，其中，使用减小的OVP电压限制并且任选地减少电源的最大电流输出。
图2的方法200通过将电压阈值Vlimit设置为高于安全限制Vsafety_limit的OVP电压限制VOVP_FULL，并且通过将来自电源的最大输出电流(ILIMIT)设置为驱动目标负载以用于恰当的操作可能必要的全电流(ILIMIT_FULL)220来开始。接下来，启用222电源电路。之后监控224对应于电源的输出电压的电压VOUT。如果检测到输出电压VOUT达到电压阈值Vlimit，则停用230电源电压。然后，电压阈值Vlimit被设置为低于安全限制Vsafety_limit的减小的OVP电压限制VOVP_RED232。结合这个，最大允许电流ILIMIT被减小为值ILIMIT_RED234。(这被示出在图2中的点线框内，因为该步骤是可选的)。在等待自动重启时间段tAR240之后，重新启用250电源电路。结合该重新启用，重置和启动260计时器t。再次监控270对应于电源的输出电压的电压VOUT，但是其中电压阈值Vlimit被设置为减小的OVP电压限制VOVP_RED。如果检测到输出电压VOUT达到电压阈值Vlimit，则停用280电源电路，并且将控制返回到等待自动重启时间段tAR的步骤240。在输出电压VOUT在如由计时器测试t<tTO290确定的超时时间段tTO内保持低于电压阈值Vlimit，则可以推测已经校正了导致初始过压事件的丢载或其他故障条件。在这种情况下，通过返回到方法的开始来将电源电路恢复到其完整操作模式，其中电压阈值Vlimit被设置回到OVP电压限制VOVP_FULL，并且针对电源的最大输出电流(ILIMIT)被设置回到其全电平ILIMIT_ FULL220。
图3图示了如可以由第一实施例的方法产生的示例性电压输出波形。在该波形的开始，电源电路正在产生输出电压VFULL。在时间t1处，移除由电源电路驱动的负载，得到开路输出。如波形中所示，这导致输出电压升高到安全电压限制Vsafety_limit以上并且达到OVP电压限制VOVP_FULL。响应于检测到该事件，OVP电路停用电源电路，为在安全操作模式中重新启用电源电路做好准备。对电源电路的停用导致输出电压例如通过泄放电路而被放电。
在输出电压被充分放电之后并且在自动重启时间段tAR之后，在时间t2处重新启用电源电路，但是其中最大电流输出(ILIMIT_RED)相对于在正常操作(ILIMIT_FULL)中最大电流输出被减小。输出电压增大直到其达到电压限制VOVP_RED，在此时电源电路被再次停用如tAR所示的时间段。(在初始电源停用和后续停用之后的时间段被示出为与图3中相同，但是可以不同)。再次重复重新启用电源电路、达到输出电压限制VOVP_RED和停用电源电路的过程。
在时间t3处，施加电源负载并且用于限制电源的输出电压。因此，现在以减小的电流ILIMIT_RED操作的电源电路产生在其被重新启用之后保持低于限制VOVP_RED的输出电压。如果从电源输出的电压在重新启用之后的超时时间段tTO内保持低于限制VOVP_RED，可以推测故障条件被移除并且电源可以恢复正常操作。因此，在时间t4处，最大允许电流被增大到其正常值(ILIMIT_FULL)并且用于检测在电源的电压输出处的故障条件的电压限制被升高到其正常操作值(VOVP_FULL)。在电源被恢复到其正常操作状态的情况下，其电源输出增大到其正常值VFULL，如果其在故障条件发生之前一样。
现在将描述也涉及一种方法的第二实施例。该实施例与以上描述的实施例相似，但是在电源电路在其下被重新启用的准则方面不同。结合图4中图示的波形描述该第二实施例。该方法还可以被实现在诸如图1中图示的OVP电路125内。
然而，第一实施例的方法示出了在自动重启时间段tAR240之后在其安全模式中重新启用电源电路，第二实施例包括在允许对电源的重新启用之前的额外准则。更具体地，重新启用在从电源电路输出的电压低于阈值VOVP_RESTART时发生。图4图示了如可以由根据该第二实施例实现的电源电路产生的输出电压波形。直到时间t2，第二实施例的方法与第一实施例的方法相同。在这个时间处，如图4所示，输出电压尚未充分地放电并且仍然高于阈值VOVP_RESTART。出于这个原因，电源电路尚未被重新启用。输出电压在时间t3处被再次检查并且被发现为已经放电到低于阈值VOVP_RESTART的电平。响应于检测到这个，电源电路在其安全模式中被再次启用(即，以减小的电流和减小的OVP电压限制)，例如如先前在本文中结合图2中的步骤250到260所解释的。该第二实施例中的方法的剩余操作与以上在第一实施例中描述的方法的操作相同。
尽管图4图示了如下情况：在自动重启时间段(tAR)及其倍数之后检测到电压输出，电压输出可以被持续地监控以便检测电压输出何时放电到VOVP_RESTART电平。在检测到该条件后，电源电路在其安全模式中被重新启用，无论时间段tAR是否已经流逝。
结合以上描述的第二实施例，电压电平VOVP_RESTART可以用于无限期地禁用电源。如果在预定时间段(其将一般远大于时间段tAR)之后输出电压尚未放电低于VOVP_RESTART，可以推测在放电(例如，泄放电路)中存在故障并且没有继续尝试重启电源的理由。因此，如果输出电压在该预定时间段内保持高于VOVP_RESTART，无限期地暂停对重新启用电源的尝试。
图5图示了根据也涉及一种方法的第三实施例的电源输出电压的示例性波形。该实施例可以与第一实施例进行组合并且还可以被实现在诸如图1中图示的OVP电路125内。该第三实施例主要涉及解决如下情形：当电源电路被停用时来自电源电路的输出电压未充分地放电。这可以例如当泄放电路断开或否则发生故障时发生。这被认为是比第一实施例描述的移除的负载更严重的故障，并且因此，在早前的实施例中描述的恢复方法不是对于这样的故障期望的。
图5中图示的波形以输出电压VFULL开始，该输出电压VFULL如可以当电源电路和相关联的负载在正常条件下操作时产生。在时间t0处，故障条件(例如电源负载的移除)发生，从而导致在电压中的尖峰。在输出电压达到限制VOVP_FULL后，停用电源电路。在时间段tAR之后，在其安全模式中即以减小的最大电流和减小的过压保护限制重新启用电源电路。由于实际开关约束，电源电路必须被启用至少最小时间段(图5中被示出为tSTART_MIN)。在该时间段之后，检测到输出电压高于限制VOVP_FULL(和VOVP_RED)，并且因此再次停用电源电路。重复等待tAR并在tSTART_MIN内重新启用电源电路的过程。在时间tL处，输出电压已经达到高于电压限制VOVP_FULL的电压限制VOVP_LATCH。在检测到输出电压已经达到限制VOVP_LATCH后，无限期地暂停对重新启用电源的另外的尝试。针对这种情况，在至少并没有缺少重置系统的情况下，没有来自(一个或多个)过压事件的恢复。
如先前所解释的，以上描述的方法实施例可以被实施在电源控制器120中并且更具体地，在过压保护(OVP)电路125中。现在将在图6的背景下描述以上公开的技术，图6图示了来自OVP电路125的组件。OVP电路125包括过压检测电路620、电流限制电路640、PWM发生器660、栅极驱动器664、状态存储器以及计时器。下面进一步详细地描述这些组件。
过压检测电路620生成当检测到过压事件时停用电源电路的信号。输入ZCD 612提供对应于电源的输出电压(例如，VOUT)的电压。注意，该电压可以从隔离电路130的初级侧、次级侧或辅助侧感测到，并且在ZCD 620处的电压输入不需要等价于电源的最终输出电压；其仅仅需要指示(对应于)实际输出电压。电压传感器622接受输入ZCD 612，在必要时将其转化为适合于针对OVP保护阈值进行比较的值，并且将电压值提供到比较器634。
过压保护阈值VLIMIT基于电源的操作模式(例如完整操作模式或简化操作模式)来确定。在正常(完整操作)模式中，使用输出OVP参考电压624(例如，VOVP_FULL)，然而，在简化操作模式中，使用减小的OVP参考电压626(例如，VOVP_RED)。多路复用器632基于指示电源电路的操作模式的输入信号来确定这些参考电压中的哪个选择作为阈值VLIMIT。
比较器634接受来自电压传感器622的对应于电源的电压输出的值和OVP保护阈值VLIMIT作为输入。响应于确定输出电压超过(或达到)OVP保护阈值VLIMIT，比较器生成指示已经发生过压事件的信号。该信号被提供到PWM发生器660、自动重启计时器680以及模式状态存储器670。
PWM发生器660提供脉宽调制电压波形，其基于诸如开关频率和占空比的PWM参数来控制电源的输出电压。由PWM发生器660生成的信号被提供到驱动输出GD 666的栅极驱动器664。当比较器634生成指示已经发生过压事件的信号时，该信号在其‘停止’输入处被输入到PWM发生器660。随后，PWM发生器660停止输出电压波形，其转而导致电源电路的停用。PWM发生器660也具有用于启用或重新启用电源电路的‘启动’输入部，如可以从自动重启计时器680命令的。PWM发生器可以在上电后默认为激活状态，或者控制器120的其他元件(未示出)可以将启用信号提供到‘启动’输入部。
指示发生过压事件的所生成的信号也在其‘设置’输入处被输入到模式状态存储器670。这导致模式状态改变为“简化”操作模式，如在其‘模式’输出处所指示的。模式输出被用于驱动多路复用器632，使得其使用简化OVP参考(例如，VOVP_RED)作为其OVP保护阈值VLIMIT(对于当电源电路被重新启用时)。在其中在“简化”操作模式中使用减小的最大允许电流的实施例中，也将模式信号提供到电流限制电路640。模式状态存储器670保持处于“简化”操作状态直到信号被施加在其‘清除’输入处，在此时‘模式’输出被改变使得其指示针对电源的正常(完整)操作模式。注意，模式状态存储器可以被实施在包括随机访问存储器、非易失性存储器或触发器的任何常规存储器技术中。
电源电路的重新启用由自动重启计时器680控制。该计时器负责等待时间段tAR。一旦如在其‘启动’输入处所指示的检测到过压事件，计时器680就被重置和启动。一旦如可以通过从0计数到tAR检测到的已经流逝了时间段，计时器生成超时信号‘exp.’。该信号被输入到PWM发生器660，使得PWM发生器可以重新启用电源电路，即使在“简化”操作模式中。
被表示为“恢复完整模式计时器”690的另一计时器被用作电源的完整操作模式的恢复，例如如可以当移除了故障条件时期望的。只要PWM发生器通过自动重启计时器680的过期而重新启用时，计时器690被重置和启动。一旦如可以通过从0计数到tTO检测到的已经流逝了超时时间段tTO，恢复完整模式计时器生成它自己的期满信号‘exp.’。该期满信号指示自上次重新启用的时间段tTO电压输出尚未在生成过压事件，并且因此，电源故障条件有可能被移除，使得可以恢复针对电源的“完整”(正常)操作模式。期满信号在其‘清除’输入处被提供到模式状态存储器670，使得模式状态可以被改变为“完整”操作模式。
如在方法的第一实施例中所描述的，可以期望当其在其“简化”操作模式中操作时限制从电源输出的电流，如在图2的设置电流限制的ILIMIT＝ILIMIT_RED234的可选步骤中所示。在OVP电路125中，该技术被实施在可选的电流限制器电路640中。
输入CS 610提供对应于电源的输出电流的信号。该电流将通常使用由开关140控制的电源线路上的电压降来感测，但是可以使用其他方法。电流传感器642可以感测在输入CS 610处的电压并将其转换为电流。来自电流传感器642的输出还可以由输出电流计算器648转化，以便更好地对应于从电源输出的例如在隔离电路130的次级侧处的实际电流，或者以否则将电流置于最好的形式以用于输入到比较器654。
最大允许电流ILIMIT基于电源的操作模式(例如完整操作模式或简化操作模式)来确定。在正常(完整操作)模式中，使用最大允许电流644(例如，ILIMIT_FULL)，然而在简化操作模式中，使用减小的最大允许电流646(例如，ILIMIT_RED)。多路复用器652基于指示电源电路的操作模式的(来自模式状态存储器670的)输入信号来确定这些参考电流中的哪个用作最大允许电流ILIMIT。
比较器654接受对应于来自输出电流计算器648的电源的电流输出的值、和来自多路复用器652的最大允许电流ILIMIT作为输入。响应于确定输出电流超过(或达到)最大允许电流ILIMIT，比较器生成指示输出电流过多的信号。该信号被提供到补偿器656，补偿器656之后将指示电流需要被限制的一个或多个信号提供到PWM发生器660。补偿器656可以例如通过改变PWM频率或占空比来改变PWM发生器660的PWM参数，以便实现期望的(有限的)电流水平。
OVP电路125已经在以上被描述为包括分立的模拟组件和数字组件的混合。这些组件中的许多以及它们的相关联的操作可以代替地使用处理器电路实现，处理器电路如由通用计算机、专用计算机、数字信号处理器、控制器或实现存储在存储器中的被配置为提供所描述的操作的可编程指令的处理器的组合提供。
如本文中所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式的术语，其指示陈述的元件或结构的存在，但不排除额外的元件或特征。词语“一”、“一个”和“所述”旨在包括复数以及单数，除非上下文另行清楚指示。
要理解，本文描述的各个实施例的特征可以彼此进行组合，除非另行特别指出。
尽管已经在本文中说明并描述了特定实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，各种备选和/或等效实施方式可以代替示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文中讨论的特定实施例的任何调整或变型。因此，本发明旨在仅仅由权利要求和其等效限制。

Claims (20)

1.一种过压保护的方法，包括：
将针对电源电路的过压限制设置为高于针对所述电源电路定义的安全限制的第一值；
检测所述电源电路的输出电压达到所述过压限制；
响应于检测到所述所述输出电压达到所述过压限制，将所述过压限制改变为低于所述安全限制的第二值并停用所述电源电路；
随后重新启用所述电源电路；
在每次出现重新启用所述电源电路之后，确定所述电源电路的所述输出电压是否达到所述过压限制的所述第二值；以及
针对每次出现所述输出电压达到所述第二值，停用所述电源电路。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在停用所述电源电路之后、在重新启用所述电源电路之前等待第一预定时间段。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括检测所述输出电压是否已经下降到低于所述第二值的第三值，并且响应于检测到所述输出电压已经下降到所述第三值，重新启用所述电源电路。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于在重新启用所述电源电路之后所述输出电压保持低于所述第二值持续第二预定时间段，将所述过压限制从所述第二值改变回到所述第一值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中重新启用所述电源电路还包括将从所述电源输出的电流限制为低于第一电流限制的第二电流限制，其中在当针对所述电源电路的所述过压限制被设置为所述第一值时的时间段期间所述第一电流限制由所述电源电路使用，并且当针对所述电源电路的所述过压限制被设置为所述第二值时使用第二限制。
6.根据权利要求1所述的方法，其中随后重复重新启用、确定和停用的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在当所述电源被停用时的时间段期间，所述电源的所述输出电压使用泄放电路被放电。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电源电路的所述输出电压是基于脉宽调制(PWM)波形的。
9.根据权利要求1所述的方法，额外地包括：
结合对所述电源电路的随后重新启用，确定所述输出电压是否高于第四值，所述第四值高于针对所述电源电路定义的所述安全限制；以及
响应于确定所述输出电压高于所述第四值，中止对重新启用所述电源电路的随后尝试。
10.根据权利要求1所述的方法，其中由所述电源电路供电的负载是发光二极管(LED)或LED串。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述LED或所述LED串的正向电压对应于所述电源电路的所述输出电压，并且其中当针对所述电源电路的所述过压限制被设置为所述第二值时所述正向电压和由所述LED或所述LED串汲取的电流较低，并且当针对所述电源电路的所述过压限制被设置为所述第一值时所述正向电压和由所述LED或所述LED串汲取的电流较高。
12.根据权利要求10所述的方法，其中针对电源电路定义的所述安全限制为大约60伏特，所述第一值处在所述安全限制与62伏特之间，并且所述第二值处在54伏特与所述安全限制之间。
13.一种过压保护的方法，包括：
将针对电源电路的过压限制设置为高于针对所述电源电路定义的安全限制的第一值；
检测所述电源电路的输出电压达到所述过压限制；
响应于检测到所述输出电压达到所述过压限制，将所述过压限制改变为低于所述安全限制的第二值并停用所述电源电路；
在对所述电源电路的停用之后等待第一预定时间段，并且之后确定所述电源的所述输出电压是否已经放电到低于第三值，所述第三值低于所述安全限制；
响应于确定所述输出电压已经放电到低于所述第三值，重新启用所述电源电路；
在每次出现重新启用所述电源电路之后，确定所述电源电路的所述输出电压是否达到所述过压限制的所述第二值；以及
针对每次出现所述输出电压达到所述第二值，停用所述电源电路。
14.一种电源电路，被配置为将功率提供到负载并且被配置为提供在所述电源电路的输出处的过压保护，所述电源电路包括电压源和控制器，所述控制器被配置为控制从所述电源输出的电压和电流，所述控制器包括可操作用于以下操作的过压保护电路：
将针对所述电源电路的过压限制设置为高于针对所述电源电路定义的安全限制的第一值；
检测所述电源电路的输出电压达到所述过压限制；
响应于检测到所述输出电压达到所述过压限制，将所述过压限制改变为低于所述安全限制的第二值并停用所述电源电路；
随后重新启用所述电源电路；
在每次出现所述电源电路的重新启用之后确定所述电源电路的所述输出电压是否达到所述过压限制的所述第二值；以及
针对每次出现所述输出电压达到所述第二值而停用所述电源电路。
15.根据权利要求14所述的电源电路，其中所述过压保护电路还可操作用于在停用所述电源电路之后、在重新启用所述电源电路之前等待第一预定时间段。
16.根据权利要求14所述的电源电路，其中所述过压保护电路还可操作用于响应于在重新启用所述电源电路之后所述输出电压已经保持低于第二值持续第二预定时间段的确定，将所述过压限制从所述第二值改变回到所述第一值。
17.根据权利要求14所述的电源电路，还包括泄放电路，所述泄放电路被配置为在当所述电源电路被停用时的时间段期间对所述电源的所述输出电压进行放电。
18.根据权利要求14所述的电源电路，还包括开关，其中所述开关输入由从所述控制器输出的脉宽调制(PWM)信号驱动，以便控制从所述电源电路输出的所述电压。
19.根据权利要求14所述的电源电路，其中所述负载是发光二极管(LED)或LED串。
20.根据权利要求14所述的电源电路，还包括隔离电路，所述隔离电路被配置为将在所述隔离电路的输入处生成的电压与被提供到负载的输出电压隔离，所述负载被附接到所述电源电路。
CN201610980188.XA 2015-11-24 2016-11-08 自适应开路负载过压控制方法和电路 Active CN106793242B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/951,166 US9793790B2 (en) 2015-11-24 2015-11-24 Adaptive open-load overvoltage control method and circuit
US14/951,166 2015-11-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106793242A true CN106793242A (zh) 2017-05-31
CN106793242B CN106793242B (zh) 2018-12-28

Family

ID=58693758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610980188.XA Active CN106793242B (zh) 2015-11-24 2016-11-08 自适应开路负载过压控制方法和电路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9793790B2 (zh)
CN (1) CN106793242B (zh)
DE (1) DE102016121916A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137912A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 四川长虹电器股份有限公司 Boost升压电路空载保护方法
CN112701926A (zh) * 2021-01-12 2021-04-23 飞依诺科技(苏州)有限公司 反激式开关电源及其控制方法、超声设备

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10298012B2 (en) 2016-09-29 2019-05-21 Enel X North America, Inc. Network operations center including automated validation, estimation, and editing configuration engine
US10423186B2 (en) 2016-09-29 2019-09-24 Enel X North America, Inc. Building control system including automated validation, estimation, and editing rules configuration engine
US10461533B2 (en) 2016-09-29 2019-10-29 Enel X North America, Inc. Apparatus and method for automated validation, estimation, and editing configuration
US10203714B2 (en) * 2016-09-29 2019-02-12 Enel X North America, Inc. Brown out prediction system including automated validation, estimation, and editing rules configuration engine
US10170910B2 (en) * 2016-09-29 2019-01-01 Enel X North America, Inc. Energy baselining system including automated validation, estimation, and editing rules configuration engine
US10291022B2 (en) 2016-09-29 2019-05-14 Enel X North America, Inc. Apparatus and method for automated configuration of estimation rules in a network operations center
US10566791B2 (en) 2016-09-29 2020-02-18 Enel X North America, Inc. Automated validation, estimation, and editing processor
EP3367760B1 (en) 2017-02-27 2019-07-31 Honeywell International Inc. Devices, methods, and systems for alternating current circuits for airfield lighting
US11031804B2 (en) * 2017-11-06 2021-06-08 Nxp B.V. Power controller
US11552552B2 (en) * 2018-03-12 2023-01-10 Micron Technology, Inc. Power management integrated circuit with bleed circuit control
CN110650564B (zh) * 2018-06-27 2022-04-29 朗德万斯公司 驱动器、控制驱动器的方法和照明模块
JP7427385B2 (ja) * 2019-07-31 2024-02-05 キヤノン株式会社 電子機器及びその制御方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1255771A (zh) * 1998-11-19 2000-06-07 横河电机株式会社 开关式电源
CN101174769A (zh) * 2006-10-31 2008-05-07 中兴通讯股份有限公司 一种自恢复多功能保护电路
CN101868105A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 杭州大邦科技有限公司 一种电子镇流器及其过压保护方法
JP2010276777A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置および制御部
EP2477294A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-18 Hamilton Sundstrand Corporation Overvoltage limiter in an aircraft electrical power generation system
CN102751968A (zh) * 2011-06-16 2012-10-24 成都芯源系统有限公司 高压器件及高压晶体管的过压保护方法
CN103066872A (zh) * 2013-01-17 2013-04-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种集成开关电源控制器以及应用其的开关电源
CN103532102A (zh) * 2013-09-26 2014-01-22 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源变换系统的过温保护和过压保护的系统和方法
CN104332958A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 华为技术有限公司 一种过压保护电路及方法
CN104768260A (zh) * 2014-01-02 2015-07-08 深圳市海洋王照明工程有限公司 自适应led升压驱动电路
CN104780682A (zh) * 2015-04-15 2015-07-15 深圳市稳先微电子有限公司 一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5029269A (en) * 1990-04-12 1991-07-02 Rockwell International Corporation Delayed power supply overvoltage shutdown apparatus
US5687066A (en) * 1995-04-06 1997-11-11 Progressive Dynamics, Inc. Power converter with overvoltage protection
US6049471A (en) * 1998-02-11 2000-04-11 Powerdsine Ltd. Controller for pulse width modulation circuit using AC sine wave from DC input signal
US7254000B1 (en) * 2005-06-20 2007-08-07 Nexem, Inc. Over voltage protection scheme for synchronous buck converter
US7902794B2 (en) * 2007-07-03 2011-03-08 Intersil Americas Inc. Over-voltage protected battery charger with bypass

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1255771A (zh) * 1998-11-19 2000-06-07 横河电机株式会社 开关式电源
CN101174769A (zh) * 2006-10-31 2008-05-07 中兴通讯股份有限公司 一种自恢复多功能保护电路
JP2010276777A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Konica Minolta Business Technologies Inc 画像形成装置および制御部
CN101868105A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 杭州大邦科技有限公司 一种电子镇流器及其过压保护方法
EP2477294A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-18 Hamilton Sundstrand Corporation Overvoltage limiter in an aircraft electrical power generation system
CN102751968A (zh) * 2011-06-16 2012-10-24 成都芯源系统有限公司 高压器件及高压晶体管的过压保护方法
CN103066872A (zh) * 2013-01-17 2013-04-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种集成开关电源控制器以及应用其的开关电源
CN103532102A (zh) * 2013-09-26 2014-01-22 昂宝电子（上海）有限公司 用于电源变换系统的过温保护和过压保护的系统和方法
CN104768260A (zh) * 2014-01-02 2015-07-08 深圳市海洋王照明工程有限公司 自适应led升压驱动电路
CN104332958A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 华为技术有限公司 一种过压保护电路及方法
CN104780682A (zh) * 2015-04-15 2015-07-15 深圳市稳先微电子有限公司 一种过压保护电路、驱动芯片及电源模块

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110137912A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 四川长虹电器股份有限公司 Boost升压电路空载保护方法
CN112701926A (zh) * 2021-01-12 2021-04-23 飞依诺科技(苏州)有限公司 反激式开关电源及其控制方法、超声设备

Also Published As

Publication number Publication date
US9793790B2 (en) 2017-10-17
US20170149325A1 (en) 2017-05-25
CN106793242B (zh) 2018-12-28
DE102016121916A1 (de) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106793242B (zh) 自适应开路负载过压控制方法和电路
CN107660324B (zh) 用于串联并联谐振功率转换器的初级侧启动方法及电路布置
KR101422959B1 (ko) 역률 보정 장치 및 전원 공급 장치
US9291683B2 (en) Power module protection at start-up
TW201707364A (zh) 降低功率轉換器在待機模式中之功率
EP3249781B1 (en) Selective protection circuit and method, and power supply system
US20130147440A1 (en) Power supply control circuit and power source cut-off detection method
US9306446B2 (en) Fault protection and correction of line and load faults
KR101790134B1 (ko) 인버터의 고장진단 방법
JPWO2009072460A1 (ja) インバータ装置、およびインバータ装置を用いたｘ線高電圧装置
CN108631269A (zh) 用于谐振逆变器的智能电源模块
KR20060053876A (ko) 전원 보호 장치
US8681514B2 (en) Controller for secondary side control of a switch, power converter, and related synchronous rectification control method
US9372522B2 (en) Overvoltage protection systems and method
JP6194047B2 (ja) ゲートドライバ
US8537023B2 (en) Method and apparatus pertaining to automatic electrical-fault detection
US9883902B2 (en) Surgical device with improved mains module
US9913346B1 (en) Surge protection system and method for an LED driver
US8456873B2 (en) Method and apparatus for a power conversion device
JP2010263773A (ja) 電源回路
JP6129970B2 (ja) 電力出力を増強するための装置および方法
EP4195475A1 (en) Series/parallel converter protection system, controller, and converter
JP5814601B2 (ja) Ｌｅｄ電源装置
JP2008092686A (ja) ダイナミックブレーキ装置
CN116982408A (zh) 用于led管灯的辅助装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant