TW201935018A - 使用單一比較器的欠電壓及過電壓保護 - Google Patents

使用單一比較器的欠電壓及過電壓保護 Download PDF

Info

Publication number
TW201935018A
TW201935018A TW108104882A TW108104882A TW201935018A TW 201935018 A TW201935018 A TW 201935018A TW 108104882 A TW108104882 A TW 108104882A TW 108104882 A TW108104882 A TW 108104882A TW 201935018 A TW201935018 A TW 201935018A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pulse width
voltage
width modulation
output
signal
Prior art date
Application number
TW108104882A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI798356B (zh
Inventor
吉希爾吉希 特肯
Original Assignee
美商微晶片科技公司
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 美商微晶片科技公司 filed Critical 美商微晶片科技公司
Publication of TW201935018A publication Critical patent/TW201935018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI798356B publication Critical patent/TWI798356B/zh

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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/1203—Circuits independent of the type of conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H02H3/207—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage also responsive to under-voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • 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
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

一設備包括脈衝寬度調變信號，該脈衝寬度調變信號對應於一截止電壓，一週期信號產生電路，一比較器及邏輯。該比較器經組態以比較一電壓輸入與該週期信號產生電路的一輸出，且基於該電壓輸入與該週期信號產生電路的該輸出的比較，產生另一脈衝寬度調變信號。該邏輯經組態以比較該脈衝寬度調變信號及其他脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該截止電壓。

Description

使用單一比較器的欠電壓及過電壓保護
本申請案係關於使用單一比較器的欠電壓及過電壓保護。
過電壓和欠電壓保護用在許多不同的電子電路和設備。此類保護可確保電子設備期望在給定範圍內的輸入或控制信號僅在此範圍內。此類的一個應用可包括在切換式電源供應器(SMPS)中使用過電壓和欠電壓保護。該保護可以由變壓器、電晶體、開關、或保護裝置的其他元件製成。
SMPS可以用來提供電源，由於SMPS通常由於切換的反饋，而表現出良好的調節，以及有效且經濟的濾波。在切換式電源供應器中，過電壓保護可防止電源供應輸出超出預定的最大值，從而防止發生電路故障，及對由切換式電源供應器供電的電路之可能損壞。
本揭露的實施例包括一設備。該設備可包括對應於第一截止電壓的第一脈衝寬度調變信號、週期信號產生電路和比較器。比較器可經組態以將週期信號產生電路的電壓輸入與輸出進行比較並且，基於週期信號產生電路的電壓輸入與輸出的比較，產生第二脈衝寬度調變信號。該設備可進一步包括邏 輯，其經組態以比較第一脈衝寬度調變信號和第二脈衝寬度調變信號以判定電壓輸入是否已到達第一截止電壓。
與上述實施例之任一者組合，第一脈衝寬度調變信號可由脈衝寬度調變信號產生器產生。
與上述實施例之任一者組合，週期信號產生電路可經組態以產生鋸齒信號。與上述實施例之任一者組合，信號產生電路的輸出的上限可對應於電壓輸入的電壓上限，並且信號產生電路的輸出的下限可對應於電壓輸入的電壓下限。
與上述實施例之任一者組合，該設備可以進一步包括對應於一第二截止電壓之一第三脈衝寬度調變信號，且邏輯經組態以比較第二脈衝寬度調變信號和第三脈衝寬度調變信號以判定電壓輸入是否已到達第二截止電壓。與上述實施例之任一者組合，該設備可包括第三脈衝寬度調變產生器以產生第三調變信號。
與上述實施例之任一者組合，該設備可以進一步包括表示電壓輸入是否已到達第二截止電壓或第一截止電壓之單一邏輯輸出。
與上述實施例之任一者組合，經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及第二脈衝寬度調變信號之該邏輯可包括AND操作，該AND操作具有第一脈衝寬度調變信號的第一輸入和第二脈衝寬度調變信號的第二輸入。
與上述實施例之任一者組合，第一脈衝寬度調變信號可被延遲以匹配比較器的輸出。
與上述實施例之任一者組合，經組態以比較第一脈衝寬度調變信號和第二脈衝寬度調變信號之該邏輯可經組態以提供邏輯輸出至切換式電源供應器輸出產生器的關閉。
本揭露的實施例可包括微控制器、電源控制器、電源供應器、電源轉換器、或包括上述實施例的任何設備的電子裝置。
本揭露的實施例可包括由上述的設備、微控制器、電源控制器、電源供應器、電源轉換器、或電子裝置之實施例任一者之操作所執行的方法。
100‧‧‧電路
102‧‧‧輸入電壓(VIN)
104‧‧‧PWM_B
106‧‧‧PWM_A/PWM_
108‧‧‧互補輸出產生器(COG)
110‧‧‧控制信號
112‧‧‧比較器/CMP
114‧‧‧可程式化斜坡產生器(PRG)
116‧‧‧固定電壓參考(FVR)
118‧‧‧PWM_C
120‧‧‧PWM_D
124‧‧‧可組態邏輯單元(CLC)/COG
200‧‧‧時序圖
202‧‧‧PRG
204‧‧‧VIN
206‧‧‧CMP
208‧‧‧~CMP
210‧‧‧UVP
212‧‧‧PWM_C
214‧‧‧PWM_D
216‧‧‧CLC_OUT
218‧‧‧OVP
302‧‧‧PICDEM LAB II板
304‧‧‧PIC16F176X/7X微控制器
306‧‧‧電位計
402‧‧‧視圖
404‧‧‧視圖/C1OUT
406‧‧‧視圖
圖1係根據本揭露的實施例之經組態以執行欠電壓和過電壓保護之電路的繪示。
圖2係根據本揭露的實施例之經組態以執行欠電壓和過電壓保護之電路的時序圖。
圖3根據本揭露的實施例繪示實例測試設置。
圖4A和圖4B根據本揭露的實施例繪示所使用之周邊設備與微控制器的接腳輸出。
圖5A和圖5B根據本揭露的實施例繪示操作微控制器的實例程式碼。
圖6至圖12根據本揭露的實施例繪示在測試組態中電路100的表現結果。
〔優先權〕
本申請案主張2018年2月16日申請之美國臨時專利申請案第62/631,601號之優先權，其內容全文特此併入本文中。
圖1是根據本揭露的實施例之電路100的圖示。在一個實施例中，電路100可經組態以執行過電壓保護。在另一個實施例中，電路100可經組態以執行低壓保護。在又另一個實施例中，電路100可經組態以執行過電壓保護和欠電壓保護兩者。在一更進一步的實施例中，電路100可經組態以使用單一比較器執行過電壓和欠電壓保護。電路100可經組態以指示被監測的一電壓位準是位於所期望兩個邊界的之間或之外。
用於過電壓和欠電壓保護之其他解決方案利用兩個比較器。各個此類的比較器可經組態以將目前反饋電壓與各別的參考電壓進行比較。因此，各比較器可分開地識別過電壓和欠電壓的狀況。於是，單獨比較器可用於過電壓判定和欠電壓判定之各者。相反地，電路100可利用單一比較器112。
電路100可包括一個比較器112、一個可程式化斜坡產生器114、一可組態邏輯單元124、和用以識別至電路100的輸入電壓102的欠電壓和過電壓的兩個脈衝寬度調變(PWM)信號PWM_C 118和PWM_D 120。雖然電路100可能包括其他比較器(未示出)，或雖然電路100可被包括在包括其他的比較器(未示出)的合適的較大系統，但在電路100內沒有其他比較器可需要用於執行欠電壓和過電壓。
電路100可包括在任何合適的較大系統、模組、CPU獨立週邊(CIP)、控制器、SMPS控制器、或電子裝置中。例如，電路100可被實施為微控制器中的CIP。藉由將電路100實作為CIP，一旦電路100運作，其可獨立於微控制器的CPU而運作。即，電路100可不需要軟體或執行指令以執行其對於輸入電 壓102的欠電壓或過電壓狀況的持續監測。高電壓和欠電壓的具體值可由例如在暫存器中之軟體來設定，其等由電路100轉譯而使用。然而，電路100本身可不需要來自CPU的持續指令來執行其功能。
當用於SMPS控制器中，微控制器的CIPs可使用一個比較器來提供控制迴路的組件。更進一步，峰值電流限制可利用另一比較器。此外，比較器可被用於短路檢測。除了電路100的比較器112，可使用這些比較器。然而，這種比較器可不被用於過電壓或欠電壓檢測。電路100可被實施在例如PIC16F1769、PIC16F1779，或可得自本揭露的受讓人Microchip Technology的類似的微控制器。這種微控制器可包括四個內部比較器在其CIPS中。因此，微控制器上可用的三個比較器可被用於具有短路和峰值電流保護的主SMPS迴路。因此，電路100可連同剩餘的單一比較器被用於實施欠電壓和過電壓保護。更進一步，可執行剩餘的單一比較器之使用，無須核心相依組件，諸如類比轉數位轉換器(ADC)。使用核心相依組件(諸如ADC)需要由核心持續監測。ADC可在每個所需週期時間測量電壓，且使用獲得的值於判定是否欠電壓或過電壓事件正發生之一功能。
電路100之元件可藉由類比電路系統，數位電路系統，或其等的任何適當組合來實施。電路100可包括固定電壓參考(FVR)116。FVR 116可被用作為至可程式化斜坡產生器(PRG)114的輸入。PRG 114可經組態以產生週期鋸齒三角形、逆鋸齒、或類似信號。信號可從零位準上升至電壓限制。所產生的鋸齒信號可具有與SMPS本身相同的頻率。鋸齒信號可與輸入電壓102進行比較。結果可為將輸入電壓資訊轉為PWM信號的轉換。因此，FVR 116可提供給PRG 114之一切換頻率。FVR 116頻率可與電路100被實施或通信耦合到其中的 SMPS的切換頻率相同。如果FVR 116頻率比SMPS的切換頻率快，則關閉和電壓保護可比SMPS可以其他方式作用時更快地被執行。過電壓和欠電壓監測的檢測頻率應等同或快於SMPS的切換頻率，否則過電壓或欠電壓狀況可能發生但卻不被發現。
PRG 114可經組態以取樣其本身的輸入電壓。PRG 114可被設定以產生三角形波形。PRG 114所產生的信號週期可經組態以直接產生比較器112的輸出信號期間。因此，PRG 114的週期可被認定是取樣速度。由PRG 114產生的三角形波形的斜率，上升和下降次數可以是可組態的。電路100的使用者可以因此設定取樣頻率和經測量電壓的接受量值。
比較器112可具有經測量電壓VIN 102作為否定輸入，及來自PRG 114的輸出作為正輸入。比較器112的輸出可將作為工作週期值之來自VIN 102的經測量電壓位準轉換成脈衝信號。比較器112的輸出可以是PWM信號。
來自比較器112的所得PWM信號可能會被發出到CLC 124。在一個實施例中，CLC 124可被實施為四個輸入AND-OR電路。該AND-OR電路可被實施為二階電路，其中第一對輸入是經AND運算在一起，第二對輸入經AND運算在一起，且該等AND操作的結果經OR運算在一起。在第一對輸入處，來自比較器112的所得PWM信號可以與PWM_C 118經AND運算。在第二對輸入處，來自比較器112的所得PWM信號可為否定且接著與PWM_D 120經AND運算。CLC 124可經組態以執行類似於PWM信號比較器的操作，且每當發生欠電壓或過電壓事件時輸出邏輯低或高。
當監測的輸入電壓位準低於或高於期望的限制時，CLC 124可成為邏輯「1」，且當電壓位準在期望的界限中，CLC 124可維持為邏輯「0」。僅 當經測量輸入電壓位準低於期望值時，第一「AND」具有PWM_C118及比較器112的輸出作為輸入，所以輸出產生邏輯「1」。僅當經測量輸入電壓位準高於期望值時，第二「AND」具有比較器112的否定輸出和PWM_D 120作為輸入，所以輸出產生邏輯「1」。
PWM_C 118可用於設定所期望的最小接受輸入電壓位準(UVP位準)，並且與比較器112輸出PWM信號同步。使用者可以藉由更改PWM_C工作週期來控制限制。
PWM_D 120可用於設定所期望的最大接受輸入電壓位準(OVP位準)，並且與比較器輸出PWM信號同步。使用者可藉由更改PWM_D工作週期和起始位置來控制限制。
PWM_C 118可被實施為從PWM產生電路產生的PWM信號。PWM_C 118可包括對應於欠電壓狀況之所實施的工作週期。PWM_D 120可被實施為從PWM產生電路產生的PWM信號。PWM_D 120可包括對應於過電壓狀況之所實施的工作週期。產生PWM_C 118和PWM_D120之PWM產生電路可根據使用者提供的值(透過例如暫存器值)來設定。因此，PWM信號的工作週期是可組態，且與各別對應於欠電壓和過電壓狀況的值相關聯。
如果來自比較器112的所得信號達到由PWM_C 118或PWM_D 120指定的位準，則CLC 124的輸出可被設定(在一個實施例中為低)以導致SMPS操作的關閉。可將CLC 124的輸出提供給互補輸出產生器(COG)108。COG 108可藉由電路系統的任何合適的組合來實施，並且可經組態以產生較大的SMPS的工作週期，從而控制SMPS轉換和產生。工作週期可在自COG 108輸出的控制信號110中實現，並且可被用於啟動或停止電壓輸出電晶體。CLC 124的輸出可被 提供給COG 108的自動關閉(AS)的輸入。當關閉信號(高或低，取決於組態)於COG 108的AS的輸入處接收時，COG 108可停止輸出轉換，切斷在SMPS中輸入電壓和輸出電壓之間的連接。在關閉信號時，例如由通過CLC 124回報之過電壓或欠電壓狀況觸發，COG 124可保持關閉或自動重新啟動。
PWM_A106和PWM_B 104可由PWM源產生。PWM_A 106可經組態以產生COG 124及較大的SMPS的操作頻率。PWM_A可以是可組態的。PWM_B 104可以是待產生的最大工作週期的限制。
在一實施例中，PWM_A 106可以被重複使用來提供PWM_C 118或PWM_D 120。在這種情況下，PWM_A 106的工作週期對於COG 124來說可能不是有用的。COG 124可能只使用PWM_A 106的頻率。PWM_106的工作週期可能不被COG 124考慮。因此，PWM_A 106可根據欠電壓或過電壓狀況而以一工作週期具體設定來使用，並如PWM_C 118或PWM_D 120重複利用。因此，PWM_A 106可被重複用於COG 124與PWM_C 118或PWM_D 120中之一者的兩者，並且可以滿足兩個角色之頻率與工作周期來設計。
PWM信號可由在其中實施電路100的系統或微控制器上可用的各種CIPs或其他組件來產生。產生的PWM信號的頻率和工作週期可根據暫存器或指令來設定。
圖2是根據本揭露的實施例之一時序圖200的繪示。該時序圖可說明電路100的操作。
PRG 202繪示例示性週期信號，諸如鋸齒信號。PRG 202可表示PRG 114的可能的輸出。
VIN 204示出了例示的輸入電壓，諸如在VIN 102處接收者。VIN 204將隨時間根據實際接收的輸入電壓而改變。
CMP 206和~CMP 208可彼此反相。CMP 206可包括比較器112之輸出。
PWM_C 212可繪示PWM_C 118的表現。PWM_D 214可繪示PWM_D 120的表現。
CLC_OUT 216可繪示CLC 124的輸出。
如圖2所示，兩個欠電壓保護的例子可在方塊UVP 210中驗證、展示。此外，三個過電壓保護的例子可在方塊OVP 218中驗證、展示。圖2中的垂直虛線可以說明所繪示的訊號中事件一起發生之特定時間。
VIN 204在UVP 210和OVP 218方框或區域之各者中可以是平坦的。VIN 204可以在UVP 210和OVP 218方框或區域之間上升。
如所示，由於在UVP 210中，VIN 204低於欠電壓訊號，CLC_OUT216可據此脈衝。OVP 218中，VIN 204是過電壓信號，則CLC_OUT 216可據此脈衝。然而，CLC_OUT可不一定持續脈衝，或在欠電壓或過電壓之週期的持續期間可不一定脈衝。而是，在一個實施例中，當遇到欠電壓或過電壓時，CLC_OUT可在PRG 202的週期期間脈衝一次。
如上所述，PWM_C 118/212和PWM_D 120/214可以是其工作週期對應於特定電壓的可控參考。連同參考鋸齒信號，PWM信號可實驗性地判定，如圖1所示，其中特定的截止電壓通過比較器。所得到的信號可被觀察且根據其工作週期再產生以實施PWM_C或PWM_D。
圖3根據本揭露的實施例描繪實例測試設置。其他測試組態也可以使用，儘管圖3的內容僅呈現為實例。
為了測試功能或實驗性地判定PWM信號，可使用以下設備，作為一實例：PICDEM LAB II板302、PIC16F176X/7X微控制器304、用來模擬可變輸入電壓的電位計306、導線、MPLAB ICD3 PIC程式器(未示出)、驗證信號的示波器(未示出)。VDD可由MPLAB ICD3 PIC3程式器提供。
組態可使用MPLABX的MPLAB CODE CONFIGURATOR軟體外掛程式來設定。外掛程式可包括程式碼片段以開始PRG 114並調整PWM_D 120(在以下程式碼標示為PWM5)開始時間。在此類組態之後，電路100可獨立於任何核心干預而操作。
對於微控制器304而言，可使用PIC內部振盪器32MHz(8MHz×4PLL)。
圖4A和圖4B根據本揭露的實施例，繪示所使用之周邊設備與微控制器的接腳輸出。圖4可繪示用於程式化微控制器304的軟體的截圖。視圖402可繪示CIPs經選擇以用於操作。視圖404可繪示CLC 124的組態。視圖406繪示微控制器304的接腳輸出。
可連同實例設定來使用以下的微控制器304的CIPs：
●TMR2：可以2μs的週期設定以決定SMPS切換頻率
●CCP1：TMR2的週期，設定為70%的工作週期；CCP1低到高轉變可觸發COG 108的上升事件；CCP1高至低轉變可觸發COG 108的下降事件，作為最大工作週期限制
●FVR：設定為4.096V，並用作PRG源；實施為FVR 116
●PRG：實施為PRG 114；PRG 114可經組態為交替斜坡產生器；可包括2.5V/μs的斜率
●PWM3：(未示出)；50% DC，TMR2作為源；可被用作PRG 114的開始斜坡上升和開始斜坡下降
●CMP1：實施為CMP 112；否定輸入可以連接到輸入電壓的等值，以及正輸入可係連接的PRG 114輸出；CMP1的輸出可包括一PWM信號，具有工作週期等值於輸入電壓位準
●CLC2：實施為CLC 124；可組態為AND-OR；AND1輸入可以是CMP1的輸出和PWM4；AND2輸入可以是CMP1的否定輸出和PWM5；CLC的輸出可直接連接到COG的自動關閉以在有不規則輸入時停止裝置，可實施中斷常式以在保護期間處理系統
●PWM4：實施為PWM_C 118；此信號的工作週期決定UVP限制
●PWM5：實施為PWM_D 120；此信號的工作週期決定OVP限制；該信號的開始可被延遲以調整限制位準
●OPA1：設定為單位增益而PRG1設置為輸入；可連同示波器被用來監測內部PRG信號
●COG1：實施為COG 108；可用於驗證保護信號期間的自動關機功能
圖5A和5B根據本揭露的實施例繪示操作微控制器304的實例程式碼。圖5可繪示用於程式化微控制器304的軟體的截圖。圖5中的程式碼可啟動PRG。此外，圖5中的程式碼可延遲PWM5。這種延遲可使PWM5與CMP1的輸出同步。
圖6至圖11根據本揭露的實施例繪示在測試組態中電路100的表現的結果。這些可使用示波器和根據圖5的經程式化微控制器來達成，該示波器測量在圖3和圖4所示的接腳處發現的相關信號。擷取/比較/PWM(CCP)輸出(如CCP1)可用於使示波器上的測量同步，使得擷取具有相同的同步來源。
圖6繪示當輸入電壓(VIN 102)在可接受的範圍內的比較器輸出(CMP1，比較器112)。可接受的範圍可由PRG 114來定義。比較器112的輸出可以是PWM信號。該PWM信號可相對於PWM信號經邏輯AND-OR運算，該等PWM信號定義由PRG 114定義的高臨限和低臨限。
CCP1可被實施為具有擷取和比較功能的PWM。CCP1可具有與圖1的PWM_A和PWM_B相同的角色。
圖7繪示了當輸入電壓(VIN 102)低於期望的限制時的比較器輸出(CMP1，比較器112)。與圖6相比時，圖7的比較器輸出具有其工作週期長得多的部分處於邏輯「高」值。因此，比較器輸出可相對於PWM信號經邏輯AND-OR運算，其中邏輯高值中的工作週期對應於可接受電壓輸入範圍的較高臨限。
圖8示出了在輸入電壓(VIN 102)超過期望的限制時的比較器輸出(CMP1，比較器112)。與圖6相比時，圖7的比較器輸出具有其工作週期長得多的部分處於邏輯「低」值。因此，比較器輸出可相對於PWM信號經邏輯AND-OR運算，其中邏輯低值中的工作週期對應於可接受電壓輸入範圍的較低臨限。
圖9繪示出當輸入電壓在定義的界限內之CLC的輸出(CLCAND1,CLC 124)。圖9可對應於圖6，但其中CLC輸出不僅是比較器輸出。 也顯示PWM4(PWM_C 118)。PWM4和比較器輸出的邏輯AND可不產生CLC的輸出的邏輯高狀況。這可對應於輸入電壓處於定義的界限內的事實。
圖10繪示當輸入電壓低於較低臨限電壓之CLC輸出(CLCAND1,CLC 124)。圖10可以對應於圖7，但其中CLC輸出不僅是比較器輸出。也顯示PWM4(PWM_C 118)。PWM4和比較器輸出的邏輯AND可產生CLC的輸出的邏輯高狀況。這可對應於輸入電壓低於定義的界限的事實。
在一個實施例中，圖9和圖10的CLC輸出可示出CLC124的第一階段的一半的輸出。
圖11圖示出當輸入電壓在定義的界限內之CLC的輸出(CLCAND2,CLC 124)。圖11可以對應於圖6，但其中CLC輸出不僅是比較器輸出。也顯示PWM5(PWM_D 120)。PWM5和否定比較器輸出的邏輯AND可不產生CLC的輸出的邏輯高狀況。這可對應於輸入電壓處於定義的界限內的事實。CLC 124經組態以改變設定為輸入的信號的邏輯，如圖4所示。C1OUT 404可作為輸入連接至OR，其具有註記「1」及「3」。對於註記為「1」之OR，信號為原樣，因此連接正常線。對於註記為「3」之OR，信號為否定，如由存在輸入處的圓圈所示。
圖12圖示當輸入電壓低於較低臨限電壓之CLC輸出(CLCAND2，CLC 124)。圖12可對應於圖8，但其中CLC輸出不僅是比較器輸出。也顯示PWM5(PWM_D 120)。PWM5和否定比較器輸出的邏輯AND可產生CLC的輸出之邏輯高狀況。這可對應於輸入電壓高於定義的界限的事實。
在一個實施例中，圖10和圖11的CLC輸出可示出CLC 124的第一階段的另一半的輸出。
已就一或多個實施例而論描述本揭露，且應理解，除了明確陳述者外，許多同等案、替代案、變化案及修改案係可行的且在本揭露之範疇內。雖然本揭露易受各種修改及替代形式，然而圖式中已展示且於本大中詳細描述本揭露之具體實例性實施例。然而，應當理解，本文描述之具體實例性實施例非意欲將本揭露限制於本文所揭露的具體形式。

Claims (20)

  1. 一種設備，其包含：一第一脈衝寬度調變信號，其對應於一第一截止電壓；一週期信號產生電路；一比較器，其經組態以：比較一電壓輸入與該週期信號產生電路的一輸出；且基於該電壓輸入與該週期信號產生電路的該輸出的一比較，產生一第二脈衝寬度調變信號；及邏輯，其經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該第一截止電壓。
  2. 如請求項1之設備，其中：該週期信號產生電路經組態以產生一鋸齒信號；該信號產生電路的該輸出的一上界限對應於該電壓輸入的一電壓上限；且該信號產生電路的該輸出的一下界限對應於該電壓輸入的一電壓下限。
  3. 如請求項1之設備，其進一步包含：一第三脈衝寬度調變信號，其對應於一第二截止電壓；及邏輯，其經組態以比較該第二脈衝寬度調變信號與該第三脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓。
  4. 如請求項3之設備，其進一步包含一單一邏輯輸出，其表示該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓或該第一截止電壓。
  5. 如請求項1之設備，其中經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號的該邏輯包括一AND操作，該AND操作具有該第一脈衝寬度調變信號的一第一輸入及該第二脈衝寬度調變信號的一第二輸入。
  6. 如請求項1之設備，其中該第一脈衝寬度調變信號經延遲以匹配該比較器的該輸出。
  7. 如請求項1之設備，其中，經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號的邏輯經組態以提供一邏輯輸出至一切換式電源供應器輸出產生器的一關閉。
  8. 一種方法，其包含：產生對應於一第一截止電壓之一第一脈衝寬度調變信號；比較一電壓輸入與一週期信號產生電路的一輸出；基於該電壓輸入與該週期信號產生電路的該輸出的一比較，產生一第二脈衝寬度調變信號；及比較該第一脈衝寬度調變信號與該第二脈衝寬度調變信號以判定該電壓輸入是否已到達該第一截止電壓。
  9. 如請求項8之方法，其中：該週期信號產生電路的該輸出是一鋸齒信號；該信號產生電路的該輸出的一上界限對應於該電壓輸入的一電壓上限；且該信號產生電路的該輸出的一下界限對應於該電壓輸入的一電壓下限。
  10. 如請求項8之方法，其進一步包含：產生對應於一第二截止電壓之一第三脈衝寬度調變信號；及 比較該第二脈衝寬度調變信號及該第三脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包含在一單一邏輯輸出中表示該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓或該第一截止電壓。
  12. 如請求項8之方法，其進一步包含使用一AND操作比較該第一脈衝寬度調變信號與該第二脈衝寬度調變信號，該AND操作具有該第一脈衝寬度調變信號的一第一輸入及該第二脈衝寬度調變信號的一第二輸入。
  13. 如請求項8之方法，其進一步包含延遲該第一脈衝寬度調變信號以匹配該比較器的該輸出。
  14. 如請求項8之方法，其中比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號包括提供一邏輯輸出至一切換式電源供應器輸出產生器的一關閉。
  15. 一種微控制器，其包含：一第一脈衝寬度調變產生器，其經組態以產生對應於一第一截止電壓之一第一脈衝寬度調變信號；一週期信號產生電路；一比較器，其經組態以：比較一電壓輸入與該週期信號產生電路的一輸出；且基於該電壓輸入與該週期信號產生電路的該輸出的一比較，產生一第二脈衝寬度調變信號；及邏輯，其經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號與該第二脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該第一截止電壓。
  16. 如請求項15之微控制器，其中：該週期信號產生電路經組態以產生一鋸齒信號；該信號產生電路的該輸出的一上界限對應於該電壓輸入的一電壓上限；且該信號產生電路的該輸出的一下界限對應於該電壓輸入的一電壓下限。
  17. 如請求項15之微控制器，其進一步包含：一第三脈衝寬度調變產生器，其經組態以產生對應於一第二截止電壓之一第三脈衝寬度調變信號；及邏輯，其經組態以比較該第二脈衝寬度調變信號及該第三脈衝寬度調變信號，以判定該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓。
  18. 如請求項17之微控制器，其進一步包含一單一邏輯輸出，其表示該電壓輸入是否已到達該第二截止電壓或該第一截止電壓。
  19. 如請求項15之微控制器，其中經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號之該邏輯包括一AND操作，該AND操作具有該第一脈衝寬度調變信號的一第一輸入及該第二脈衝寬度調變信號的一第二輸入。
  20. 如請求項15之微控制器，其中經組態以比較該第一脈衝寬度調變信號及該第二脈衝寬度調變信號的邏輯經組態以提供一邏輯輸出至一切換式電源供應器輸出產生器的一關閉。
TW108104882A 2018-02-16 2019-02-14 用於執行電壓保護之設備及方法，以及微控制器 TWI798356B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862631601P 2018-02-16 2018-02-16
US62/631,601 2018-02-16
US15/959,870 2018-04-23
US15/959,870 US10862294B2 (en) 2018-02-16 2018-04-23 Under-voltage and over-voltage protection using a single comparator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201935018A true TW201935018A (zh) 2019-09-01
TWI798356B TWI798356B (zh) 2023-04-11

Family

ID=67618202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108104882A TWI798356B (zh) 2018-02-16 2019-02-14 用於執行電壓保護之設備及方法，以及微控制器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10862294B2 (zh)
CN (1) CN111771325A (zh)
DE (1) DE112019000831T5 (zh)
TW (1) TWI798356B (zh)
WO (1) WO2019160892A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11228169B1 (en) * 2019-09-06 2022-01-18 Universal Lighting Technologies, Inc. Combined high and low voltage protection circuit for half-bridge converter
CN113872148B (zh) * 2020-06-30 2022-12-13 比亚迪半导体股份有限公司 一种欠压保护电路、装置及方法
CN113708347B (zh) * 2021-10-27 2022-03-25 深圳市爱图仕影像器材有限公司 电源电路、电源电路的工作方法及照明装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995393A (en) 1998-07-31 1999-11-30 Philips Electronics N.A. Corporation Latching shutdown and delayed restart of DC power supply in broadband network
EP1154538A1 (de) * 2000-05-10 2001-11-14 Siemens Aktiengesellschaft Unter- und/oder Überspannungsauslöser
DE10102940A1 (de) * 2001-01-23 2002-08-08 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Mikrocontroller, Schaltnetzteil, Vorschaltgerät zum Betrieb mindestens einer elektrischen Lampe und Verfahren zum Betreiben mindestens einer elektrischen Lampe
US7427853B2 (en) 2005-06-16 2008-09-23 Via Technologies, Inc. Soft-start circuit for a DC-to-DC converter
JP5274551B2 (ja) * 2008-05-09 2013-08-28 株式会社アドバンテスト デジタル変調信号の試験装置および試験方法
US7928744B2 (en) * 2008-12-02 2011-04-19 Analog Devices, Inc. Monitoring circuit having a self test function
CN102843025B (zh) * 2012-08-06 2015-01-07 台达电子工业股份有限公司 用于pfc电路的控制电路、控制方法及电源系统
KR101803540B1 (ko) * 2012-08-13 2017-11-30 페어차일드코리아반도체 주식회사 피에조 구동 회로 및 그 구동 방법
US10153757B2 (en) * 2015-03-06 2018-12-11 Microchip Technology Incorporated Three input comparator
US10027231B2 (en) 2016-06-10 2018-07-17 Semiconductor Components Industries, Llc Auto-tuning current limiter
US10924009B2 (en) * 2017-03-17 2021-02-16 Semiconductor Components Industries, Llc System and method for controlling switching power supply

Also Published As

Publication number Publication date
US20190260199A1 (en) 2019-08-22
TWI798356B (zh) 2023-04-11
US10862294B2 (en) 2020-12-08
WO2019160892A1 (en) 2019-08-22
CN111771325A (zh) 2020-10-13
DE112019000831T5 (de) 2020-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI798356B (zh) 用於執行電壓保護之設備及方法，以及微控制器
TWI506929B (zh) 諧振式轉換電路及諧振控制器
TWI599160B (zh) 返馳式電源供應器及其控制器與驅動器
US10367348B2 (en) Switch-mode power supply and control having protection from a short-circuited current sensing resistor
US9664714B2 (en) Methods and devices for detecting the input voltage and discharging the residuevoltage
US7355152B2 (en) Power control apparatus and method for electric cookers
JP2014509169A5 (zh)
KR101920296B1 (ko) 스위치 제어 회로, 스위치 제어 방법, 및 이를 이용하는 전원 공급 장치
TWI519049B (zh) 過電流保護電路及具有其之脈寬調變器
CN107276025B (zh) 漏电检测装置
JP2007215253A (ja) スイッチング電源装置
TWI543505B (zh) Application of the input voltage detection circuit with parameter setting function in the power converter and its parameter setting and circuit protection method
CN105281296A (zh) 一种开关电源保护控制方法及电路
TW201607219A (zh) 電源轉換裝置及其電流回授信號異常時的保護方法
GB2482644A (en) Method for protecting resistive ac load from being shorted, device and switch
TWM549352U (zh) 電源供應裝置之異常判斷模組
TWI542102B (zh) 電源轉換裝置及其過功率保護方法
TWI520469B (zh) 應用於電源轉換器的控制電路及其操作方法
TWI376077B (en) Protection apparatus and method for a power converter
KR20220104215A (ko) 전압 검출 및 적응 방법, 디바이스 제어 방법, 장치, 및 저장 매체
TW201607220A (zh) 過壓保護電路以及過壓保護的方法
CN101938116A (zh) 继电保护方法和装置
CA2945678C (en) Power supply circuit with active under-voltage protection
TW201608365A (zh) 微控制器之重置系統和其重置方法
TWI434483B (zh) 電源轉換電路及轉換控制器