CN110690822A - 有过电压保护的返驰式电源供应电路及其一次侧控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有过电压保护的返驰式电源供应电路及其一次侧控制电路。该返驰式电源供应电路，包含变压器、一次侧开关以及一次侧控制电路。一次侧控制电路包括：脉冲调制电路以及保护控制电路，脉冲调制电路产生一脉冲调制信号；保护控制电路耦接于该脉冲调制电路，且用以比较一交流相关信号与参考阈值，当交流相关信号超过参考阈值时，产生过电压保护触发信号，当过电压保护触发信号的触发次数超过一过电压计数阈值时，触发过电压保护信号以代表交流相关信号发生过电压状态，且根据过电压保护信号与脉冲调制信号而控制一次侧开关以进行保护操作。

Description

有过电压保护的返驰式电源供应电路及其一次侧控制电路
技术领域
本发明涉及一种返驰式电源供应电路，特别是指一种有过电压保护的返驰式电源供应电路。本发明还涉及用于返驰式电源供应电路中的控制电路。
背景技术
图1中显示一种现有技术的返驰式电源供应电路(返驰式电源供应电路1)，在市电电力系统不稳定的地区，市电经常发生过高或过低的情况，当市电的输入电压过高时，会造成返驰式电源供应电路1中，一、二次侧功率元件(Q1与DO)的电压过大，进而使功率元件毁损。为了避免市电交流输入电压过高时，造成功率元件失效，控制器需增加过电压侦测的保护机制以保护功率元件。
此外，返驰式电源供应电路也必需符合雷击测试(Surge Test)的规范，由于雷击测试的输入电压波形可能会与市电输入电压过高的波形极为相似，而造成返驰式电源供应电路误触保护机制。
相较于图1中的现有技术，本发明的返驰式电源供应电路的优点在于，可有效侦测市电交流输入电压过高的情况，以保护返驰式电源供应电路，但又能有效鉴别雷击测试与市电输入电压过高的不同，可避免于雷击测试时误触过电压保护。
发明内容
就其中一个观点言，本发明提供了一种返驰式电源供应电路，包含：一变压器，具有一次侧绕组，以接收一输入电压；以及二次侧绕组，用以感应该一次侧绕组而产生一输出电压；一一次侧开关，耦接于该一次侧绕组；以及一一次侧控制电路，位于该变压器的一次侧，用以产生一开关控制信号以控制该一次侧开关，而控制该一次侧绕组的导通状态，该一次侧控制电路包括：一脉冲调制电路，用以产生一脉冲调制信号；以及一保护控制电路，耦接于该脉冲调制电路，包括：一比较电路，用以比较一交流相关信号与一过电压阈值，当该交流相关信号超过该过电压阈值时，产生一过电压保护触发信号；其中该交流相关信号与该输入电压都相关于一交流电压；一过电压计数电路，用以计数该过电压保护触发信号的一触发次数，当该触发次数超过一过电压计数阈值时，触发一过电压保护信号以代表该交流相关信号发生一过电压状态；以及一保护逻辑电路，用以根据该过电压保护信号与该脉冲调制信号而产生该开关控制信号，以于该交流相关信号发生过电压状态时，进行一保护操作。
在一较佳实施例中，该保护控制电路还包括一去抖动电路，耦接于该比较电路与该过电压计数电路之间，用以对该交流相关信号与该过电压阈值的比较结果去抖动，以产生该过电压保护触发信号，其中该去抖动电路于该交流相关信号大于该过电压阈值超过一过电压保护延迟时间后，才产生该过电压保护触发信号。
在一较佳实施例中，该保护控制电路还包括一逾时计时电路，用以于该过电压保护触发信号触发后，于一重置延迟时间内未触发另一次的过电压保护触发信号时，触发一过电压计数重置信号，以重置该过电压计数电路的计数。
在一较佳实施例中，该保护操作包括：于该过电压保护信号代表该交流相关信号发生过电压状态时，禁止该脉冲调制信号，以通过该开关控制信号控制该一次侧开关停止切换。
在一较佳实施例中，该过电压计数电路于触发该过电压保护信号时，还闩锁该过电压保护信号以代表该交流相关信号发生该过电压状态。
在一较佳实施例中，该逾时计时电路包括一逾时计数器，用以计数一频率信号而决定该重置延迟时间。
在一较佳实施例中，该逾时计时电路于触发该过电压计数重置信号时，还闩锁该过电压计数重置信号以重置该过电压计数电路的计数。
在一较佳实施例中，该逾时计时电路以该脉冲调制信号作为该频率信号而决定该重置延迟时间。
在一较佳实施例中，该过电压保护延迟时间小于该交流相关信号的一周期时间。
在一较佳实施例中，该返驰式电源供应电路还包含一整流电路，用以将该交流电压整流而产生该交流相关信号。
就另一个观点言，本发明还提供了一种一次侧控制电路，用以控制一返驰式电源供应电路，该返驰式电源供应电路包含：一变压器，具有一次侧绕组，以接收一输入电压；以及二次侧绕组，用以感应该一次侧绕组而产生一输出电压；以及一一次侧开关，耦接于该一次侧绕组；该一次侧控制电路位于该变压器的一次侧，用以产生一开关控制信号以控制该一次侧开关，而控制该一次侧绕组的导通状态；该一次侧控制电路包含：一脉冲调制电路，用以产生一脉冲调制信号；以及一保护控制电路，耦接于该脉冲调制电路，包括：一比较电路，用以比较一交流相关信号与一过电压阈值，当该交流相关信号超过该过电压阈值时，产生一过电压保护触发信号；其中该交流相关信号与该输入电压都相关于一交流电压；一过电压计数电路，用以计数该过电压保护触发信号的一触发次数，当该触发次数超过一过电压计数阈值时，触发一过电压保护信号以代表该交流相关信号发生一过电压状态；以及一保护逻辑电路，用以根据该过电压保护信号与该脉冲调制信号而产生该开关控制信号，以于该交流相关信号发生过电压状态时，进行一保护操作。
以下通过具体实施例详加说明，应该更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术返驰式电源供应电路的示意图。
图2显示一种本发明的返驰式电源供应电路的一种实施例示意图。
图3显示一种本发明的返驰式电源供应电路中，保护控制电路的一种实施例示意图。
图4显示一种本发明的返驰式电源供应电路中，保护控制电路的另一种实施例示意图。
图5显示对应于本发明的返驰式电源供应电路的操作波形示意图。
图6显示一种本发明的返驰式电源供应电路中，保护控制电路的一种实施例示意图。
图7显示对应于本发明的返驰式电源供应电路的操作波形示意图。
图8显示一种本发明的保护控制电路中，过电压计数电路的一种实施例示意图。
图9A显示一种本发明的保护控制电路中，逾时计时电路的一种实施例示意图。
图9B显示一种本发明的返驰式电源供应电路中，保护控制电路及逾时计时电路的一种实施例示意图。
具体实施方式
本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
请参阅图2，图中所示为本发明的返驰式电源供应电路的一种实施例(返驰式电源供应电路2)，返驰式电源供应电路2包含变压器10、一次侧开关Q1与一次侧控制电路30。变压器10具有一次侧绕组W1，用以接收输入电压VIN，以及二次侧绕组W2，用以感应一次侧绕组W1而产生输出电压VOUT。一次侧开关Q1耦接于一次侧绕组W1。一次侧控制电路30位于变压器10的一次侧，用以产生开关控制信号GATE以控制一次侧开关Q1，而控制一次侧绕组W1的导通状态。
在一实施例中，一次侧控制电路30包括脉冲调制电路31以及保护控制电路32。脉冲调制电路31用以产生脉冲调制信号PWM。在一实施例中，脉冲调制电路31可根据反馈补偿信号COMP而进行例如但不限于脉冲宽度调制，以产生脉冲调制信号PWM，由此产生开关控制信号GATE以例如调节输出电压VOUT。保护控制电路32则用以根据交流相关信号HVR与脉冲调制信号PWM而控制开关控制信号GATE，以于例如前述交流电压VAC过高时进行保护操作，其细节容后详述。
请参阅图3，图中所示为本发明的保护控制电路的一种实施例(保护控制电路32)，保护控制电路32耦接于脉冲调制电路31，本实施例中，保护控制电路32包括比较电路33、过电压计数电路34以及保护逻辑电路35。比较电路33用以比较交流相关信号HVR与过电压阈值VOV，当交流相关信号HVR超过(例如大于)过电压阈值VOV时，产生过电压保护触发信号OVCK(例如根据比较结果CPO而产生过电压保护触发信号OVCK)，在一实施例中，过电压保护触发信号OVCK可为脉冲形式。前述的交流相关信号HVR与输入电压VIN都相关于交流电压VAC。如图2所示，在一实施例中，返驰式电源供应电路还包含整流电路20，用以将交流电压VAC整流而产生输入电压VIN。在一实施例中，返驰式电源供应电路还包含整流电路40，用以将交流电压VAC整流而产生交流相关信号HVR。在一实施例中，整流电路40可例如为全波整流电路。然而需说明的是，根据本发明的精神，整流电路40并非必要，在一实施例中，交流相关信号HVR也可直接电连接于交流电压VAC。
请继续参阅图3，过电压计数电路34用以计数过电压保护触发信号OVCK的触发次数，当触发次数超过一过电压计数阈值时，触发过电压保护信号OVPS以代表交流相关信号HVR发生过电压状态。保护逻辑电路35则用以根据过电压保护信号OVPS与脉冲调制信号PWM而产生开关控制信号GATE，以于交流相关信号HVR发生过电压状态时，进行保护操作。在一实施例中，保护操作包括例如但不限于：于过电压保护信号OVPS代表交流相关信号HVR发生过电压状态时，禁止脉冲调制信号PWM，以通过开关控制信号GATE控制一次侧开关Q1停止切换。在一实施例中，可以一与门将过电压保护信号OVPS的反相信号对脉冲调制信号PWM进行禁止的逻辑运算。另一方面，在未发生过电压状态时，在一实施例中，保护逻辑电路35可致能脉冲调制信号PWM而产生开关控制信号GATE而控制一次侧开关Q1以进行例如脉冲宽度调制控制。
需说明的是，前述例如“过电压状态”中的“过电压”一词可指过高的电压(包括绝对值过高的负电压)，亦即，交流相关信号HVR的绝对值大于一阈值，此外，本发明也可应用于过低的电压的侦测与保护中，亦即交流相关信号HVR的绝对值小于一阈值时，因此，“过电压”一词也可指过低的电压，其余于本文中提到的“过电压”亦同。
请参阅图4，图中所示为本发明的保护控制电路的另一种实施例，本实施例中，保护控制电路32还包括去抖动电路37，耦接于比较电路33与过电压计数电路34之间，用以对交流相关信号HVR与过电压阈值VOV的比较结果CPO去抖动，以产生过电压保护触发信号OVCK，具体而言，去抖动电路37于交流相关信号HVR大于过电压阈值VOV超过一过电压保护延迟时间TDB后，才产生过电压保护触发信号OVCK。在一实施例中，过电压保护延迟时间TDB小于交流相关信号HVR的周期时间TP。
请同时参阅图5，图中所示为对应于本发明的返驰式电源供应电路的操作波形示意图。如图中所示，交流相关信号HVR超过(例如大于)过电压阈值VOV时，产生过电压保护触发信号OVCK，如图所示，本实施例中，交流相关信号HVR大于过电压阈值VOV超过过电压保护延迟时间TDB后(例如t1)，才产生过电压保护触发信号OVCK，本实施例中，过电压保护触发信号OVCK可如图所示为脉冲形式的信号，接着，过电压计数电路34计数过电压保护触发信号OVCK的触发次数，当触发次数超过过电压计数阈值时(例如但不限于如图中所示的10次)，触发过电压保护信号OVPS以代表交流相关信号HVR发生过电压状态(例如t2后OVPS为高位准)。接着，保护逻辑电路35于过电压保护信号OVPS代表交流相关信号HVR发生过电压状态时，禁止脉冲调制信号PWM，以通过开关控制信号GATE控制一次侧开关Q1停止切换(例如于t2后，开关控制信号GATE停止切换)，使返驰式电源供应电路关机或重开机，例如t2后输出电压VOUT因关机或重开机而下降，在重开机的实施例中，如图所示，输出电压VOUT可重新缓启动。在一较佳实施例中，如图所示，过电压保护延迟时间TDB小于交流相关信号HVR的周期时间TP。
请同时参阅图6与图7，图6所示为本发明的保护控制电路的另一种实施例，图7为对应的操作波形示意图。本实施例中，保护控制电路32还包括逾时计时电路36，在过电压保护触发信号OVCK触发后(交流相关信号HVR大于过电压阈值VOV超过过电压保护延迟时间TDB，例如于图7的t1)，如于重置延迟时间TDR内未触发另一次的过电压保护触发信号OVCK时(如图7中所示于t1-t2之间未有另一次的过电压保护触发信号OVCK)，此时逾时计时电路36会产生过电压计数重置信号OVRST(例如本实施例中，OVRST于t2以后转为高位准状态)，以重置过电压计数电路34的计数。就另一观点而言，于重置延迟时间TDR后，当过电压保护触发信号OVCK再次触发时，将会重新计数。
请参阅图8，图中所示为本发明的过电压计数电路的一种实施例(过电压计数电路34)，过电压计数电路34包括过电压计数器341以及闩锁电路342，过电压计数器341用以计数前述的过电压保护触发信号OVCK，而闩锁电路342则用以于触发过电压保护信号OVPS时，闩锁过电压保护信号OVPS以代表交流相关信号HVR发生过电压状态。
请参阅图9A，图中所示为本发明的逾时计时电路的一种实施例(逾时计时电路36)，逾时计时电路36包括逾时计数器361以及闩锁电路362，逾时计数器361用以计数频率信号CK而决定重置延迟时间TDR。此外，请参阅图9B，在一实施例中，逾时计时电路36可以脉冲调制信号PWM作为频率信号CK而决定重置延迟时间TDR。在一实施例中，如图9A-9B所示，闩锁电路362可用以于产生过电压计数重置信号OVRST时，闩锁过电压计数重置信号OVRST以重置过电压计数电路34的计数。
需说明的是，在一实施例中，上述的闩锁电路342或闩锁电路362可以省略，在此情况下，可直接以过电压计数器341与逾时计数器361的输出信号分别作为过电压保护信号OVPS以及过电压计数重置信号OVRST。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (19)

1.一种返驰式电源供应电路，包含：
一变压器，具有一次侧绕组，以接收一输入电压；以及二次侧绕组，用以感应该一次侧绕组而产生一输出电压；
一一次侧开关，耦接于该一次侧绕组；以及
一一次侧控制电路，位于该变压器的一次侧，用以产生一开关控制信号以控制该一次侧开关，而控制该一次侧绕组的导通状态，该一次侧控制电路包括：
一脉冲调制电路，用以产生一脉冲调制信号；以及
一保护控制电路，耦接于该脉冲调制电路，包括：
一比较电路，用以比较一交流相关信号与一过电压阈值，当该交流相关信号超过该过电压阈值时，产生一过电压保护触发信号；其中该交流相关信号与该输入电压都相关于一交流电压；
一过电压计数电路，用以计数该过电压保护触发信号的一触发次数，当该触发次数超过一过电压计数阈值时，触发一过电压保护信号以代表该交流相关信号发生一过电压状态；以及
一保护逻辑电路，用以根据该过电压保护信号与该脉冲调制信号而产生该开关控制信号，以于该交流相关信号发生过电压状态时，进行一保护操作。
2.如权利要求1所述的返驰式电源供应电路，其中该保护控制电路还包括一去抖动电路，耦接于该比较电路与该过电压计数电路之间，用以对该交流相关信号与该过电压阈值的比较结果去抖动，以产生该过电压保护触发信号，其中该去抖动电路于该交流相关信号大于该过电压阈值超过一过电压保护延迟时间后，才产生该过电压保护触发信号。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的返驰式电源供应电路，其中该保护控制电路还包括一逾时计时电路，用以于该过电压保护触发信号触发后，于一重置延迟时间内未触发另一次的过电压保护触发信号时，触发一过电压计数重置信号，以重置该过电压计数电路的计数。
4.如权利要求1所述的返驰式电源供应电路，其中该保护操作包括：于该过电压保护信号代表该交流相关信号发生过电压状态时，禁止该脉冲调制信号，以通过该开关控制信号控制该一次侧开关停止切换。
5.如权利要求1所述的返驰式电源供应电路，其中该过电压计数电路于触发该过电压保护信号时，还闩锁该过电压保护信号以代表该交流相关信号发生该过电压状态。
6.如权利要求3所述的返驰式电源供应电路，其中该逾时计时电路包括一逾时计数器，用以计数一频率信号而决定该重置延迟时间。
7.如权利要求6所述的返驰式电源供应电路，其中该逾时计时电路于触发该过电压计数重置信号时，还闩锁该过电压计数重置信号以重置该过电压计数电路的计数。
8.如权利要求6所述的返驰式电源供应电路，其中该逾时计时电路以该脉冲调制信号作为该频率信号而决定该重置延迟时间。
9.如权利要求3所述的返驰式电源供应电路，其中该过电压保护延迟时间小于该交流相关信号的一周期时间。
10.如权利要求1所述的返驰式电源供应电路，还包含一整流电路，用以将该交流电压整流而产生该交流相关信号。
11.一种一次侧控制电路，用以控制一返驰式电源供应电路，该返驰式电源供应电路包含：一变压器，具有一次侧绕组，以接收一输入电压；以及二次侧绕组，用以感应该一次侧绕组而产生一输出电压；以及一一次侧开关，耦接于该一次侧绕组；该一次侧控制电路位于该变压器的一次侧，用以产生一开关控制信号以控制该一次侧开关，而控制该一次侧绕组的导通状态；该一次侧控制电路包含：
一脉冲调制电路，用以产生一脉冲调制信号；以及
一保护控制电路，耦接于该脉冲调制电路，包括：
一比较电路，用以比较一交流相关信号与一过电压阈值，当该交流相关信号超过该过电压阈值时，产生一过电压保护触发信号；其中该交流相关信号与该输入电压都相关于一交流电压；
一过电压计数电路，用以计数该过电压保护触发信号的一触发次数，当该触发次数超过一过电压计数阈值时，触发一过电压保护信号以代表该交流相关信号发生一过电压状态；以及
一保护逻辑电路，用以根据该过电压保护信号与该脉冲调制信号而产生该开关控制信号，以于该交流相关信号发生过电压状态时，进行一保护操作。
12.如权利要求11所述的一次侧控制电路，其中该保护控制电路还包括一去抖动电路，耦接于该比较电路与该过电压计数电路之间，用以对该交流相关信号与该过电压阈值的比较结果去抖动，以产生该过电压保护触发信号，其中该去抖动电路于该交流相关信号大于该过电压阈值超过一过电压保护延迟时间后，才产生该过电压保护触发信号。
13.如权利要求11或12中的任一项所述的一次侧控制电路，其中该保护控制电路还包括一逾时计时电路，用以于该过电压保护触发信号触发后，于一重置延迟时间内未触发另一次的过电压保护触发信号时，触发一过电压计数重置信号，以重置该过电压计数电路的计数。
14.如权利要求11所述的一次侧控制电路，其中该保护操作包括：于该过电压保护信号代表该交流相关信号发生过电压状态时，禁止该脉冲调制信号，以通过该开关控制信号控制该一次侧开关停止切换。
15.如权利要求11所述的一次侧控制电路，其中该过电压计数电路于触发该过电压保护信号时，还闩锁该过电压保护信号以代表该交流相关信号发生该过电压状态。
16.如权利要求13所述的一次侧控制电路，其中该逾时计时电路包括一逾时计数器，用以计数一频率信号而决定该重置延迟时间。
17.如权利要求16所述的一次侧控制电路，其中该逾时计时电路于触发该过电压计数重置信号时，还闩锁该过电压计数重置信号以重置该过电压计数电路的计数。
18.如权利要求16所述的一次侧控制电路，其中该逾时计时电路以该脉冲调制信号作为该频率信号而决定该重置延迟时间。
19.如权利要求13所述的一次侧控制电路，其中该过电压保护延迟时间小于该交流相关信号的一周期时间。
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