TWI458232B

TWI458232B - A system and method for providing overcurrent protection for power converters

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Publication number: TWI458232B
Application number: TW100101960A
Authority: TW
Original assignee: On Bright Electronics Shanghai
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2014-10-21
Also published as: US8559152B2; US20120147630A1; CN102545567B; US9548652B2; CN102545567A; US20130336029A1; TW201225497A

Description

為電源變換器提供過電流保護的系統和方法

本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於過電流保護和過功率保護的控制系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於電源變換器(power converter)。但是將認識到，本發明具有更廣的應用範圍。

電源變換器被廣泛用於諸如可攜式設備之類的消費電子設備。電源變換器可以將電力從一種形式轉換為另一種形式。作為示例，電力從交流(AC)變換為直流(DC)，從DC變換為AC，從AC變換為AC或者從DC變換為DC。另外，電源變換器可以將電力從一種電壓準位轉換為另一電壓準位。

電源變換器包括線性變換器和開關模式(switch-mode)變換器。開關模式變換器通常使用脈衝寬調節(PWM)或脈衝-頻率-調節機制。這些機制通常利用包括各種保護元件的開關模式控制器來實現。這些元件可以提供過電壓保護、超溫保護、過電流保護(OCP)以及過功率保護(OPP)。這些保護通常可以防止電源變換器以及相連接的電路遭受永久性損壞。

例如，電源變換器包括電源開關和與電源開關串聯連接的變壓器繞組。流經電源開關和變壓器繞組的電流可以受OCP系統限制。如果OCP系統無效，則由於切換時的過高電流和電壓應力或者操作期間的熱耗散，電流可能達到即將損壞電源開關的準位。例如，在輸出短路電路或超載發生時，可能達到該電流準位。因此，在許多離線返馳式變換器(offline flyback converter)中，變壓器次級側上的整流器元件由於過高電壓和電流應力會遭受永久性損壞。因此，有效的OCP系統對於可靠開關模式變換器來說是重要的。

圖1是具有過電流保護經簡化的傳統開關模式變換器。開關模式變換器100包括OCP比較器110、PWM控制器元件120、閘驅動器130、電源開關140、電阻器150、152、154和156以及初級繞組160。OCP比較器110、PWM控制器元件120和閘驅動器130是用於PWM控制的晶片180的各部分。

例如，PWM控制器元件120產生由閘驅動器130接收的PWM信號122。在又一示例中，OCP比較器110接收過電流閾值信號112(例如，V_{th_oc} )和電流感測信號114(例如V_cs )並將它們進行比較，並且將過電流控制信號116發送給PWM控制器元件120。當初級繞組的電流大於限制準位時，PWM控制器元件120關斷電源開關140並且關閉開關模式電源變換器100。

對於開關模式變換器，逐各個週期(cycle-by-cycle)或逐各個脈衝(pulse-by-pulse)控制機制常常用於OCP。例如，逐週期控制方案限制最大電流，並且從而限制由開關模式變換器傳遞的最大功率。一些傳統的OCP系統使用基於線輸入電壓(line input voltage)的可調節OCP閾值，然而，對最大電流的實際限制，並且因此對最大功率的實際限制在寬的線輸入電壓範圍內不總是恆定的。其它傳統OCP系統使用如圖1所示的在晶片180外面並被插入在V_in 與電阻器150之間的附加電阻器152和154。然而，電阻器152消耗大量功率，這對於滿足對低待命功率的迫切要求通常是不希望的。例如，2 MΩ的電阻器152在264伏的輸入AC電壓時可以消耗約70 mW。

如圖1所示，電流限值(current limit)被表達為如下：

其中，I_Limit 表示電流限值。例如，電流限值是用於觸發過電流保護的電流閾值。另外，V_in 是節點190處的線輸入電壓，並且V_{th_oc} i是OCP比較器110的輸入端子112處的電壓準位。R_s 是電阻器150的電阻，並且L_p 是初級繞組160的電感。此外，t_on 表示每個週期中電源開關140的接通時間。因此，儲存在初級繞組160中的最大能量ε為：

其中，T 表示時鐘週期，並且P表示最大功率。因此，最大功率P可以表達為如下：

因此，可以通過控制電流限值I_Limit 來限制功率。然而，等式3未將“輸出延遲”考慮在內，“輸出延遲”包括經由電流感測路徑到達電源開關140的傳播延遲。例如，傳播延遲包括經過OCP比較器110、PWM控制器元件120、閘驅動器130的傳播延遲，以及關斷電源開關140的回應延遲。在“輸出延遲”期間，電源開關140保持接通，並且經過開關140的輸入電流保持斜升(ramp)，儘管電流已達到了OCP比較器110的閾值準位。超額電流(extra current)傾斜幅度ΔI 由於“輸出延遲”而與線輸入電壓V_in 成比例，如下：

其中，T_delay 表示“輸出延遲”。圖2是示出傳統超額電流傾斜幅度與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖。如圖2所示，與較高V_in 相對應的實際最大電流I_PEAK1 大於與較低V_in 相對應的實際最大電流I_PEAK2 。因此，實際最大功率在寬的線輸入電壓範圍內不是恆定的。因此，實際最大功率表達為如下：

例如，T_delay 取決於及閘驅動器130有關的電路、閘電荷以及內部延遲。在另一示例中，對於預定開關模式變換器100，T_delay 恆定，因此實際最大功率取決於線輸入電壓。為了補償實際最大功率的變化，應當基於線輸入電壓對用於過電流保護的閾值進行調節。

圖3是示出傳統電流閾值與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖。如圖3所示，線輸入電壓V_in2 低於線輸入電壓V_in1 ，並且針對V_in2 的電流閾值I_{th_oc_vin2} 大於針對V_in1 的I_{th_oc_vin1} 。電流閾值隨著線輸入電壓V_in 的增加而降低。在電流閾值處，過電流保護被觸發。得到的針對較高V_in 的最大電流I_PEAK1 與得到的針對較低的最大電流I_PEAK2 相同。

例如，電流閾值與線輸入電壓具有下面的關係：

其中，I_{th_oc} 是電流閾值，V_in 是線輸入電壓，L_p 是初級繞組的電感，並且T_delay 是“輸出延遲”。另外，I_{th_oc} (V_in1 )是針對線輸入電壓預先確定的電流閾值。例如，V_in1 是最小線輸入電壓。在另一示例中，流經電源開關和初級繞組的電流被感測。如果感測的電流達到I_{th_oc} ，則PWM控制器元件發送關斷電源開關的信號。在“輸出延遲”之後，電源開關被關斷。

在等式6中，第二項表示用於補償“輸出延遲”影響的閾值偏移。圖4是示出傳統閾值偏移與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖。如圖4所示，項是取決於“輸出延遲”和初級繞組的電感的斜率(slope)。如圖4所示，電流閾值隨著線輸入電壓的增加而降低。

存在至少兩種傳統方法來實現根據圖4的作為線輸入電壓的函數的電流閾值。在一個示例中，線輸入電壓被感測以產生與線輸入電壓成比例的偏移DC電壓，以補償“輸出延遲”的影響，如等式6所示。

在另一示例中，基於PWM信號的最大寬度來感測線輸入電壓。PWM信號被施加給與電源變換器的初級繞組串聯的電源開關的閘極。圖5是示出傳統PWM信號最大寬度與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖。如圖5所示，最大電流相對於線輸入電壓是恆定的，並且PWM信號的最大寬度隨著線輸入電壓變化。最大電流I_PEAK1 等於最大電流I_PEAK2 。最大電流I_PEAK1 與較高線輸入電壓和PWM信號510相對應，並且I_PEAK2 最大電流與較低線輸入電壓和PWM信號520相對應。如圖5所示，PWM信號510的最大寬度對於較高線輸入電壓較窄，並且PWM信號520的最大寬度對於較低線輸入電壓較寬。如果最大電流相對於線輸入電壓恆定，則線輸入電壓由PWM信號的最大寬度來表示。因此，PWM信號的最大寬度可用來確定用於補償“輸出延遲”影響的閾值偏移，如等式6所示。

根據圖5，可以通過產生電流閾值I_{th_oc} 來實現補償，該電流閾值I_{th_oc} 是PWM信號的最大寬度的函數。例如，對於PWM信號510，電流閾值等於I_{th_oc_1} ，並且對於PWM信號520，電流閾值等於I_{th_oc_2} 。在另一示例中，I_{th_oc} 相對於最大寬度的斜率被適當選擇以補償“輸出延遲”影響，如等式6所示。所選擇的斜率考慮到了與用於PWM控制的晶片外面的電源變換器元件有關的資訊。外面的元件可以包括初級繞組、電流感測電阻器和電源MOSFET(金屬氧化物半導體場效應電晶體)。

另外，為了獲得高效率，電源變換器通常在低的線輸入電壓時工作在CCM模式，並且在高的線輸入電壓時工作在DCM模式。圖6示出了傳統CCM模式和DCM模式中的初級繞組的簡化電流輪廓。這些電流輪廓描述了作為時間的函數的電流大小。如圖6(a)所示，在DCM模式中，在每個週期的脈衝寬度內初級繞組的電流從I_L增加到電流限值I_p1。例如，I_L等於0。在每個週期中傳遞給負載的能量為：

相比而言，如圖6(b)所示，在CCM模式中，在每個週期的脈衝寬度內初級繞組的電流從I_i2增加到電流限值I_p2。例如，I_i2大於0。在每個週期中傳遞給負載的能量為：

其中，比率可以隨著線輸入電壓變化。例如，該比率隨著線輸入電壓的減小而增大。如等式32和33所描述的，如果兩個電流限值I_p1和I_p2相等，則在每個週期中，在DCM模式中傳遞給負載的能量的量高於在CCM模式中傳遞給負載的能量的量。

圖7示出了作為線輸入電壓的傳統函數的在每個週期傳遞給負載的最大能量的簡化示圖。作為線輸入電壓的函數，等於I_p1或I_p2的電流限值被調節以補償“輸出延遲”，如圖4所示，然而等式32和33之間的差別尚未被考慮在內。此外，圖7似乎也未考慮到變化的比率。因此，線上輸入電壓的整個範圍內，最大能量不恆定。例如，如曲線1300所示，在CCM模式中最大能量隨著線輸入電壓的減小而大幅減小，儘管在DCM模式中最大能量基本上表現為恆定。

為了改善CCM模式和DCM模式中的最大能量的一致性，可以在不同模式中使用於電流閾值或相對應的電壓閾值的補償斜率不同。具體地，如等式32和33所示，CCM模式中的補償斜率在大小方面大於DCM模式中的補償斜率。

然而，電源變換器的最大能量還受系統其它特性的影響。因此，極度希望改進用於過電流保護和過功率保護的技術。

本發明涉及積體電路。更具體地，本發明提供了用於過電流保護和過功率保護的控制系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用於電源變換器。但是將認識到，本發明具有更廣的應用範圍。

根據一個實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與閾值工作週期相比較，並且產生工作週期比較信號。另外，該系統包括：閾值產生器，配置以接收工作週期比較信號並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號，第二週期在第一週期之後；比較器元件，配置以接收閾值信號和第一信號，並且產生第一比較信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：脈衝寬調節元件，配置以接收第一比較信號，並且至少基於與第一比較信號相關聯的資訊來產生用於調節電源變換器的輸入電流的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小。如果第一工作週期被確定為大於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，並且第三大小大於第一大小。

根據另一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，處理與第一工作週期和閾值工作週期相關聯的資訊，並且產生指示第一工作週期是大於閾值工作週期還是小於閾值工作週期的工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收工作週期比較信號，處理與工作週期比較信號相關聯的資訊，並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號。第二週期在第一週期之後。此外，該方法包括接收閾值信號和第一信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。而且，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號，接收第一比較信號，處理與第一比較信號相關聯的資訊，並且至少基於與第一比較信號相關聯的資訊來產生用於調節電源變換器的輸入電流的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小。如果第一工作週期大於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，並且第三大小大於第一大小。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與閾值工作週期相比較，並且產生工作週期比較信號。另外，該系統包括閾值產生器，配置以產生閾值信號；以及比較器，配置以接收閾值信號和第一信號並且產生第一比較信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：工作週期限制元件，配置以接收工作週期比較信號並且至少基於與工作週期比較信號相關聯的資訊來產生工作週期限制信號；以及控制和調節元件，配置以接收第一比較信號和工作週期限制信號，並且產生用於第二週期的調節信號。第二週期在第一週期之後。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值；並且如果第一工作週期大於閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，處理與第一工作週期和閾值工作週期相關聯的資訊，產生指示第一工作週期是大於閾值工作週期還是小於閾值工作週期的工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收工作週期比較信號，處理與工作週期比較信號相關聯的資訊，至少基於與工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號，產生閾值信號，接收閾值信號和第一信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號，接收第一比較信號和工作週期限制信號，處理與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊，並且至少基於與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊來產生用於第二週期的調節信號。第二週期在第一週期之後。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值；並且如果第一工作週期大於閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與第一閾值工作週期相比較，將第一工作週期與第二閾值工作週期相比較，並且產生第一工作週期比較信號和第二工作週期比較信號。另外，該系統包括：閾值產生器，配置以接收第一工作週期比較信號，並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號、以及比較器元件，配置以接收閾值信號和第一信號，並且產生第一比較信號。第二週期在第一週期之後，並且第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：工作週期限制元件，配置以接收第二工作週期比較信號，並且至少基於與第二工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號；以及控制和調節元件，配置以接收第一比較信號和工作週期限制信號並且產生用於第二週期的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小，並且如果第一工作週期被確定為大於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，第三大小大於第一大小。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於第二閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值，並且如果第一工作週期大於第二閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號；確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期；處理與具有第一閾值工作週期和第二閾值工作週期的第一工作週期相關聯的資訊；產生指示第一工作週期是大於第一閾值工作週期還是小於第一閾值工作週期的第一工作週期比較信號；並且產生指示第一工作週期是大於第二閾值工作週期還是小於第二閾值工作週期的第二工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收第一工作週期比較信號；產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號；接收閾值信號和第一信號。第二週期在第一週期之後，並且第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號；接收第二工作週期比較信號；處理與第二工作週期比較信號相關聯的資訊；並且至少基於與第二工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號。而且，該方法包括：接收第一比較信號和工作週期限制信號；處理與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊；並且至少基於與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊產生用於第二週期的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小，並且如果第一工作週期被確定為大於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，第三大小大於第一大小。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於第二閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值，並且如果第一工作週期大於第二閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。

取決於實施例，可以獲得一個或多個益處。參考下面的詳細描述和附圖可以充分地理解本發明的這些益處以及各種另外的目的、特徵和優點。

圖8和圖9是CCM模式中與不同線輸入電壓相對應的開關模式變換器的簡化時序圖。例如，圖8的線輸入電壓高於圖9的線輸入電壓。

如圖8所示，曲線2810、2820、2830和2840分別表示時鐘信號、PWM信號、過電流閾值信號和電流感測信號的時序圖。例如，時鐘信號與PWM信號同步。在另一示例中，PWM信號由PWM控制器元件產生。在又一示例中，過電流閾值信號由OCP比較器接收，並且電流感測信號也由OCP比較器接收。如圖8所示，曲線2830指示出過電流閾值信號在下限V_{th_0} 與上限V_clamp 之間改變，並且CCM模式中的時序圖的斜率大於DCM模式中的時序圖的斜率。

類似地，如圖9所示，曲線2910、2920、2930和2940分別表示時鐘信號、PWM信號、過電流閾值信號和電流感測信號的時序圖。例如，時鐘信號與PWM信號同步。在另一示例中，PWM信號由PWM控制器元件產生。在又一示例中，過電流閾值信號由OCP比較器接收，並且電流感測信號也由OCP比較器接收。如圖9所示，曲線2930指示出過電流閾值信號在下限V_{th_0} 與上限V_clamp 之間改變，並且CCM模式中的時序圖的斜率大於DCM模式中的時序圖的斜率。

參考圖8和圖9，該技術可以改善不同線輸入電壓時CCM模式和DCM模式中的最大能量的一致性，但是該技術有其自身的侷限性。

如圖1所示，節點190處的線輸入電壓V_in 通常不是理想的DC電壓。相反，線輸入電壓V_in 經常隨著系統100的輸出負載以及VAC信號改變。VAC信號是隨著時間改變其大小的AC電壓信號。對於同一VAC信號，線輸入電壓V_in 的改變隨著系統100的輸出負載增加。

圖10是示出對於傳統的開關模式變換器100，線輸入電壓V_in 的改變對電流感測信號的影響的簡化示圖。曲線3010和3020分別表示線輸入電壓V_in 和電流感測信號的時序圖。

如圖10所示，在區域A、B和C的每個中，存在電流感測信號的兩個電壓脈衝，通常一個電壓脈衝大於另一個電壓脈衝。根據一個實施例，對於信號週期來說，信號的工作週期是信號為邏輯高準位時的時間長度與該信號週期的長度之比。在區域A中，PWM信號的工作週期較小，因此PWM信號的關斷時間(off-time)對於充分去磁(demagnetization)和向開關模式變換器100的輸出有效傳送能量來說是足夠長的。然後，在下一PWM週期的開始處，電流感測信號的電壓值低於相對應的V_{th_0} 的電壓閾值。因此，在此PWM週期中，初級繞組可以有效地儲存能量，並且所儲存的能量可被有效地傳送給開關模式變換器100的輸出。因此，在區域A中，開關模式變換器100實際傳遞的最大功率不會受線輸入電壓V_in 的改變的嚴重影響。

在區域B中，PWM信號的工作週期較大，並且PWM信號的關斷時間對於充分去磁和向開關模式變換器100的輸出有效傳送能量來說太短。然後，在下一PWM週期的開始處，電流感測信號的電壓值高於相對應的V_{th_0} 的電壓閾值。因此，在此PWM週期中，電源開關140在接通之後立刻關斷，使得初級繞組不能夠有效地儲存能量，並且有效地將切換頻率減小一半。因此，到初級繞組的輸入功率也被減半，因此在區域B中開關模式變換器100實際傳遞的最大功率受到線輸入電壓V_in 的改變的嚴重影響。

類似地，在區域C中，PWM信號的工作週期達到用於PWM控制的晶片180所設置的最大工作週期。例如，最大工作週期被設置為80%。因此，PWM信號的關斷時間對於充分去磁和向開關模式變換器100的輸出有效傳送能量來說太短。因此，在區域C中開關模式變換器100實際傳遞的最大功率受到線輸入電壓V_in 的改變的嚴重影響。

如圖10所示，區域A、B和C可以在VAC信號的不同半週期中重複出現。例如，T_AC 表示VAC信號的週期，對於220V/50Hz AC電壓，其等於20 ms，並且對於110V/60Hz AC電壓，其等於16.67 ms。在另一示例中，區域B和C與區域A相比對應於較小的線輸入電壓V_in 的大小。在又一示例中，在區域A、B和C中，線輸入電壓V_in 的改變對電流感測信號的影響可能不同。

如上面所討論的，有效PWM切換頻率的減小是開關模式變換器100實際傳遞的最大功率減小的重要原因。因此，為了將實際最大功率恢復到預定的最大功率，校正較大電壓脈衝與較小電壓脈衝的組合是重要的。根據一個實施例，對較小電壓脈衝進行校正，以使得電源開關在每個PWM週期中具有充足的接通時間以使能初級繞組的有效能量儲存。

圖11是示出根據本發明實施例的對電流感測信號的電壓脈衝的校正的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利的範圍。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

如圖11所示，根據一個實施例，如果對於當前PWM週期(例如與圖11中的脈衝3110相對應的PWM週期)，確定PWM信號的工作週期大於預定工作週期閾值(例如，60%)，則在下一PWM週期的開始處電壓閾值被設置為與V_{th_0} 的下限不同的另一閾值準位(例如，V_{th_a} )，以便將脈衝3120校正為脈衝3122。例如，閾值準位(例如，V_{th_a} )與V_clamp 的上限相同。在另一示例中，閾值準位(例如，V_{th_a} )大於V_{th_0} 的下限但小於V_clamp 的上限。

在另一示例中，這樣的校正可以修改PWM信號的工作週期並且防止電源開關在接通之後立刻關斷。在又一示例中，對電壓脈衝的這樣的校正使得開關模式變換器的初級繞組能夠有效地儲存並傳送能量。在又一示例中，對電壓脈衝的這樣的校正可以防止有效切換頻率的減小以及開關模式變換器實際傳遞的最大功率的減小。

圖12是示出根據本發明實施例用於回應於檢測到的工作週期來調節過電流閾值的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

如圖12所示，系統3200包括工作週期檢測元件3210、閾值確定元件3220和比較器元件3230。根據一個實施例，工作週期檢測元件3210接收信號3212並且檢測信號3212的信號週期的工作週期。例如，信號3212是PWM信號。在另一示例中，工作週期檢測元件3210將檢測到的信號週期的工作週期與預定工作週期閾值相比較。在一個實施例中，工作週期閾值為60%。在另一實施例中，工作週期檢測元件3210產生信號3214，信號3214指示檢測到的信號週期的工作週期是否大於工作週期閾值。

根據另一實施例，信號3214由產生過電流閾值信號3222的閾值確定元件3220接收。例如，如果信號3214指示檢測到的信號週期的工作週期不大於工作週期閾值，則過電流閾值信號3222在下一信號週期期間從較低準位(例如，V_{th_0} )斜升為較高準位(例如V_clamp )。在另一示例中，如果信號3214指示檢測到的信號週期的工作週期大於工作週期閾值，則過電流閾值信號3222在下一信號週期的開始處被設置為與較低準位(例如，V_{th_0} )不同的另一閾值準位(例如，V_{th_a} )。在一個實施例中，閾值準位(例如，V_{th_a} )等於較高準位(例如V_clamp )，並且過電流閾值信號3222在該信號週期期間保持恆定。在另一實施例中，閾值準位(例如，V_{th_a} )大於較低準位(例如，V_{th_0} )但小於較高準位(例如V_clamp )，並且過電流閾值信號3222在該信號週期期間從閾值準位(例如，V_{th_a} )斜升為較高準位(例如V_clamp )。

根據又一實施例，過電流閾值信號3222由比較器元件3230接收，比較器元件還接收電流感測信號3232。例如，比較器元件3230將過電流閾值信號3222與電流感測信號3232相比較。在另一示例中，比較器元件3230產生指示過電流閾值信號3222在大小方面大於電流感測信號3232的過電流控制信號3234。

參考圖11，系統3200可以實現根據本發明實施例之對電流感測信號的電壓脈衝的某種校正。例如，通過將過電流閾值信號3222設置為與較低準位(例如，V_{th_0} )不同的另一閾值準位(例如，V_{th_a} )，電源開關可以被接通足夠長時間，以用於開關模式變換器有效地儲存能量並將所儲存能量傳送到開關模式變換器的輸出。在另一示例中，開關模式變換器實際傳遞的最大功率基本上被維持在預定功率水準。

圖13是示出根據本發明實施例的具有基於工作週期的過電流保護的開關模式變換器的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。開關模式變換器3300包括比較器3310和3430、PWM控制器元件3320、閘驅動器3330、電源開關3340、電阻器3350、3352、3354和3356、初級繞組3360、次級繞組3362和隔離回饋組件3370。另外，系統3300包括單位增益緩衝器3410和3420、觸發器元件3440、電阻器3442和3444、或(OR)閘3450和及(AND)閘3460。例如，比較器3310和3430、單位增益緩衝器3410和3420、PWM控制器組件3320、閘驅動器3330、觸發器元件3440、電阻器3442和3444、或閘3450和及閘3460是用於PWM控制的晶片3380的各部分。在另一示例中，PWM控制器元件3320包括PWM比較器3324和邏輯控制器3326。在又一示例中，晶片3380包括端子3382、3384和3386。

例如，PWM控制器元件3320產生由閘驅動器3330和觸發器元件3440接收的PWM信號3322。在另一示例中，觸發器元件3440還接收與PWM信號3322同步並且具有等於諸如60%之類的預定工作週期閾值的工作週期的工作週期信號3443。在又一示例中，觸發器元件3440產生信號3446，信號3446在PWM信號3322的下降沿處被設置為信號3443的邏輯非(NOT)值。

如圖13所示，單位增益緩衝器3410接收斜坡信號3412，並且單位增益緩衝器3420接收表示參考電壓的參考信號3422。例如，至少基於斜坡信號3412和參考信號3422，單位增益緩衝器3410和3420與電阻器3444和3442一起產生信號3312。在另一示例中，電阻器3444具有為電阻器3442的電阻值9倍的電阻值。

根據另一實施例，信號3312由比較器3310接收，比較器3310還接收從端子3382接收的電流感測信號3314。例如，電流感測信號是表示流經初級繞組3360的電流的大小的電壓信號(例如V_cs )。在另一示例中，比較器3310將信號3312與電流感測信號3314相比較，並且產生信號3316。在又一示例中，信號3316和3446由或閘3450接收，作為回應，或閘3450向及閘3460輸出信號3452。

在一個實施例中，電流感測信號3314由比較器3430接收，比較器3430還接收表示閾值電壓(例如V_{th_a} )的閾值信號3432。例如，比較器3430將信號3432與信號3314相比較並且產生信號3434。在另一示例中，信號3434和3452兩者由及閘3460接收，作為回應，及閘3460向PWM控制器元件3320輸出過電流信號3318。在又一示例中，如果過電流信號3318為邏輯高準位，則PWM控制器元件3320使用PWM信號3322關斷電源開關3340並且關閉開關模式變換器3300。

在另一示例中，開關模式變換器3300的某些元件被用來實現系統3200。例如，信號3212是PWM信號3322。在另一示例中，信號3232是電流感測信號3314。在又一示例中，信號3234是過電流信號3318。

根據一個實施例，參考圖8和圖9，如果從變換器3300中去除或閘3450並且信號3316由及閘3460接收作為信號3452，則產生曲線2830或2930。例如，曲線2830和2930各自表示有效過電流閾值。在另一示例中，V_{th_0} 的下限和V_clamp 的上限是由用於PWM控制的晶片3380提供的預定電壓。

圖14示出了根據本發明實施例的開關模式變換器3300的簡化時序圖。這些示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

如圖14所示，曲線3482、3484、3486和3488分別表示時鐘信號、工作週期信號3443、PWM信號3322和信號3446的時序圖。例如，工作週期信號3443具有等於諸如60%之類的預定工作週期閾值的工作週期。在另一示例中，如曲線3482、3484和3486所示，時鐘信號、工作週期信號3443和PWM信號3322彼此同步。

根據一個實施例，如果PWM信號3322(對應於曲線3486)的工作週期大於工作週期閾值(如曲線3484所示)，則信號3446(對應於曲線3488)在PWM信號3322的下降沿處，例如時刻t_a 處被設置為邏輯高準位。根據另一實施例，如果PWM信號3322(對應於曲線3486)的工作週期小於工作週期閾值(如曲線3484所示的)，則信號3446(對應於曲線3488)在PWM信號3322的下降沿處，例如時刻t_b 處被設置為邏輯低準位。

如圖14所示，在時刻t_a 與時刻t_b 之間，信號3446(對應於曲線3488)保持邏輯高準位。在一個實施例中，參考圖13，如果信號3446為邏輯高準位，則無論信號3316是邏輯高準位還是邏輯低準位，信號3452都為邏輯高準位。如圖13所示，信號3452由及閘3460接收，及閘3460還接收信號3434並且產生過電流信號3318。

在一個實施例中，如果信號3452例如從時刻t_a 到時刻t_b 為邏輯高準位，則過電流信號3318是邏輯高準位還是邏輯低準位取決於信號3434。在另一實施例中，如果PWM信號3322(對應於曲線3486)的工作週期大於工作週期閾值(如曲線3484所示)，則在下一PWM週期的開始處，例如在時刻t_c 處有效過電流閾值被設為鉗位元電壓(例如V_clamp )。

如圖14所示，曲線3492和3494分別表示有效過電流閾值和電流感測信號3314的時序圖。在一個實施例中，如果電流感測信號3314小於有效過電流閾值，則過電流信號3318為邏輯低準位。在另一實施例中，如果電流感測信號3314大於有效過電流閾值，則過電流信號3318為邏輯高準位。例如，如果過電流信號3318為邏輯高準位，則PWM控制器元件3320使用PWM信號3322來關斷電源開關3340並且關閉開關模式電源變換器3300。在另一示例中，從區域B和C中的曲線3020與曲線3494的比較可見，開關模式變換器3300可以極大地改善開關模式變換器實際傳遞的最大功率與預定最大功率之間的一致性，如圖11所示。

圖15是示出根據本發明另一實施例對電流感測信號的電壓脈衝的校正的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

根據一個實施例，如圖15所示，如果對於當前PWM週期(例如，與圖15所示的脈衝3510相對應的PWM週期)PWM信號的工作週期被確定為小於預定工作週期閾值，例如20%，則下一PWM週期的最大工作週期被設為預定值(例如60%)，以將脈衝3520和3530校正為脈衝3522和3532。例如，對電壓脈衝的這樣的校正使得開關模式變換器的初級繞組能夠有效地儲存並傳送能量。在另一示例中，對電壓脈衝的這樣的校正可以防止有效切換頻率的減小以及開關模式變換器實際傳遞的最大功率的減小。

圖16是示出根據本發明實施例的用於回應於檢測到的工作週期來調節最大工作週期的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

如圖16所示，系統3600包括工作週期檢測元件3610、閾值確定元件3620、比較器元件3630、OCP控制器元件3640和最大工作週期限制器3650。根據一個實施例，工作週期檢測元件3610接收信號3612並且檢測信號3612的信號週期的工作週期。例如，信號3612是PWM信號。在另一示例中，工作週期檢測元件3610將檢測到的信號週期的工作週期與預定工作週期閾值相比較。在一個實施例中，工作週期閾值例如為20%。在另一實施例中，如果檢測到的工作週期被確定為小於工作週期閾值，則工作週期檢測元件3610產生信號3614，信號3614指示檢測到的信號週期的工作週期小於工作週期閾值。

根據另一實施例，閾值確定元件3620產生過電流閾值信號3622。例如，過電流閾值信號3622在信號3612的每個信號週期內從較低準位(例如V_{th_0} )斜升為較高準位(例如V_clamp )。在另一示例中，過電流閾值信號3622由比較器元件3630接收，該比較器元件3630還接收電流感測信號3632。例如，比較器元件3630將過電流閾值信號3622與電流感測信號3632相比較。在另一示例中，比較器元件3630產生指示過電流閾值信號3622在大小方面大於電流感測信號3632的過電流比較信號3634。在又一示例中，過電流比較信號3634由OCP控制器元件3640接收。

如圖16所示，信號3614由工作週期檢測元件3610產生並且由最大工作週期限制器3650接收。例如，如果信號3614指示檢測到的信號週期的工作週期小於工作週期閾值，則工作週期限制信號3652表示下一信號週期的最大工作週期，例如60%。在另一示例中，如工作週期限制信號3652所指示的下一信號週期的最大工作週期不同於施加給所有PWM脈衝的另一最大工作週期，例如80%，無論它們先前的脈衝的工作週期如何。在又一示例中，信號3652由OCP控制器3640接收。

根據一個實施例，OCP控制器元件3640接收信號3652和3634。例如，如果過電流比較信號3634為邏輯高準位，則OCP控制器元件3640使用OCP控制信號3642來關閉開關模式電源變換器。在另一示例中，如果過電流控制信號3634為邏輯低準位並且工作週期限制信號3652表示下一信號週期的最大工作週期，則OCP控制器組件3640產生工作週期小於或等於該最大工作週期的OCP控制信號3642。

圖17是示出根據本發明另一實施例之具有基於工作週期的過電流保護的開關模式變換器的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。開關模式變換器3700包括比較器3710和4430、及閘4460、PWM控制器元件3720、閘驅動器3730、電源開關3740、電阻器3750、3752、3754和3756、初級繞組3760、次級繞組3762和隔離回饋組件3770。另外，系統3700包括單位增益緩衝器3810和3820、觸發器元件3830和3840、電阻器3842和3844、或閘3850、及閘3860、以及反(NOT)閘3870。例如，比較器3710、單位增益緩衝器3810和3820、PWM控制器組件3720、閘驅動器3730、觸發器元件3830和3840、電阻器3842和3844、或閘3850、及閘3860和反閘3870是用於PWM控制的晶片3780的各部分。在另一示例中，PWM控制器元件3720包括PWM比較器3724和邏輯控制器3726。在又一示例中，晶片3780包括端子3782、3784和3786。

例如，PWM控制器元件3720產生由閘驅動器3730和觸發器元件3840接收的PWM信號3722。在另一示例中，觸發器元件3840還接收與PWM信號3722同步並且具有與預定工作週期閾值相對應的工作週期的工作週期信號3843。在一個實施例中，預定工作週期閾值為20%。在又一示例中，信號3843的工作週期等於1減去預定工作週期閾值。在又一示例中，觸發器元件3840產生信號3846，信號3846在PWM信號3722的下降沿處被設置為信號3843之具有少許延遲的邏輯反(NOT)值。

根據一個實施例，信號3846由或閘3850接收，或閘3850還接收工作週期信號3852。例如，工作週期信號3852與PWM信號3722同步並且具有與諸如60%之類的預定工作週期限制相等的工作週期。在另一示例中，或閘3850基於信號3846和3852產生信號3854。

如圖17所示，單位增益緩衝器3810接收斜坡信號3812，並且單位增益緩衝器3820接收表示參考電壓的參考信號3822。例如，至少基於斜坡信號3812和參考信號3822，單位增益緩衝器3810和3820與電阻器3844和3842一起產生信號3712。在另一示例中，電阻器3844具有為電阻器3842的電阻值9倍的電阻值。

根據另一實施例，信號3712由比較器3710接收，比較器3710還接收從端子3782接收的電流感測信號3714。例如，電流感測信號是表示流經初級繞組3760的電流的大小的電壓信號(例如V_cs )。在另一示例中，比較器3710將信號3712與電流感測信號3714相比較，並且產生信號3716。

在一個實施例中，電流感測信號3714也由比較器4430接收，比較器4430還接收閾值信號4432(例如，V_clamp )。例如，比較器4430將信號4432與信號3714相比較並且產生信號4434。在另一示例中，信號4434和3716兩者由及閘4460接收，作為回應，及閘4460輸出過電流信號4318。

在另一實施例中，信號4318由觸發器元件3830接收作為重定信號。如圖17所示，觸發器元件3830還接收信號3832和3834。例如，信號3832是與PWM信號3722同步的時鐘信號。在另一示例中，信號3834為邏輯高準位。在又一示例中，觸發器元件3830產生信號3836，信號3836在時鐘信號3832的下降沿處被設置為信號3834的值。在另一實施例中，時鐘信號由反閘3870接收，作為回應，反閘3870產生信號3872。如圖17所示，信號3872、3836和3854由及閘3860接收，作為回應，及閘3860向PWM控制器元件3720輸出信號3718。

根據一個實施例，開關模式變換器3700的某些元件被用來實現系統3600。例如，OCP控制信號3642是信號3718。在另一示例中，信號3632是電流感測信號3714。在又一示例中，過電流比較信號3634是過電流信號4318，並且工作週期限制信號3652是信號3854。在又一示例中，信號3614是信號3846，並且過電流閾值信號3622是信號3712。在又一示例中，OCP控制器元件3640包括觸發器元件3830、反閘3870和及閘3860。

圖18示出了根據本發明實施例的開關模式變換器3700的簡化時序圖。這些示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

根據一個實施例，如圖18所示，曲線3882、3884、3886和3888分別表示時鐘信號3832、工作週期信號3852、工作週期信號3843和信號3718的時序圖。根據另一實施例，曲線3890、3892和3894分別表示信號3846、信號3854和信號3714的時序圖。

例如，工作週期信號3852(對應於曲線3884)具有等於諸如60%之類的預定工作週期限制的工作週期。在另一示例中，工作週期信號3843(對應於曲線3886)具有與預定工作週期閾值相對應的工作週期。在一個實施例中，預定工作週期閾值是20%。在另一實施例中，信號3843的工作週期等於1減去預定工作週期閾值。在另一示例中，如曲線3882、3884、3886和3888所示，時鐘信號3832、工作週期信號3852、工作週期信號3843和信號3718彼此同步。

根據一個實施例，如曲線3888所示，脈衝3980的工作週期小於預定工作週期閾值，例如20%。例如，預定工作週期閾值由曲線3886表示，曲線3886具有等於1減去預定工作週期閾值的工作週期。在另一示例中，如曲線3890所示，信號3846在脈衝3980的下降沿處以少許延遲從邏輯高準位改變為邏輯低準位。在又一示例中，如果信號3846(對應於曲線3890)為邏輯低準位，則信號3854(對應於曲線3892)與信號3852(對應於曲線3884)相同。如曲線3888所示，脈衝3982的工作週期通過信號3854(對應於曲線3892)被限制為信號3852(對應於曲線3884)的工作週期。例如，脈衝3982的工作週期為60%。在另一示例中，與脈衝3982相對應的信號週期的去磁處理得到充分的實現。

圖19是示出根據本發明實施例的用於回應於檢測到的工作週期調節過電流閾值和/或最大工作週期的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。如圖19所示，系統3900包括工作週期檢測元件3910、閾值確定元件3920、比較器3930、OCP控制器元件3940以及最大工作週期限制器3950。

根據一個實施例，工作週期檢測元件3910接收信號3912並檢測信號3912的信號週期的工作週期。例如，信號3912是PWM信號。在一個實施例中，工作週期檢測元件3910將檢測到的信號週期的工作週期與預定較低工作週期閾值相比較。例如，較低工作週期閾值為20%。在另一示例中，如果檢測到的工作週期被確定為小於較低工作週期閾值，則工作週期檢測元件3910產生指示檢測到的信號週期的工作週期小於較低工作週期閾值的信號3914。

在另一實施例中，工作週期檢測元件3910將檢測到的信號週期的工作週期與預定較高工作週期閾值相比較。例如，較高工作週期閾值為60%。在另一示例中，工作週期檢測元件3910產生指示檢測到的信號週期的工作週期高於預定較高工作週期閾值的信號3915。

根據一個實施例，信號3915由閾值確定元件3920接收，該閾值確定元件3920產生過電流閾值信號3922。例如，如果信號3915指示檢測到的信號週期的工作週期不大於預定較高工作週期閾值，則過電流閾值信號3922在下一信號週期期間從較低準位(例如V_{th_0} )斜升至較高準位(例如，V_clamp )。在另一示例中，如果信號3915指示檢測到的信號週期的工作週期大於該工作週期閾值，則過電流閾值信號3922在下一信號週期的開始處被設置為與較低準位(例如V_{th_0} )不同的另一閾值準位(例如V_{th_a} )。在一個實施例中，閾值準位(例如V_{th_a} )等於較高準位(例如，V_clamp )，並且過電流閾值信號3922在信號週期期間保持恆定。在另一實施例中，閾值準位(例如V_{th_a} )大於較低準位(例如V_{th_0} )但小於較高準位(例如，V_clamp )，並且過電流閾值信號3922在信號週期期間從閾值準位(例如V_{th_a} )斜升至較高準位(例如，V_clamp )。

根據另一實施例，過電流閾值信號3922由比較器3930接收，比較器3930還接收電流感測信號3932。例如，比較器3930將過電流閾值信號3922與電流感測信號3932相比較。在另一示例中，比較器3930產生指示過電流閾值信號3922在大小方面大於電流感測信號3932的過電流比較信號3934。在又一示例中，過電流比較信號3934由OCP控制器元件3940接收。

如圖19所示，信號3914由工作週期檢測元件3910產生並由最大工作週期限制器3950接收。例如，如果信號3914指示檢測到的信號週期的工作週期小於較低工作週期閾值，則最大工作週期限制器3950產生表示下一信號週期的最大工作週期(例如60%)的工作週期限制信號3952。在另一示例中，如工作週期限制信號3952所指示的下一信號週期的最大工作週期不同於施加給所有PWM脈衝上的另一最大工作週期(例如80%)，不管它們先前脈衝的工作週期如何。在又一示例中，信號3952由OCP控制器元件3940接收。

在一個實施例中，OCP控制器元件3940接收信號3952和/或信號3934，並且產生OCP控制信號3942。例如，如果過電流比較信號3934為邏輯高準位，則OCP控制器元件3940利用OCP控制器信號3942來關閉開關模式電源變換器。在另一示例中，如果過電流比較信號3934為邏輯低準位並且工作週期限制信號3952表示下一信號週期的最大工作週期，則OCP控制器組件3940產生工作週期小於或等於最大工作週期(例如60%)的OCP控制信號3942。

圖20是示出根據本發明另一實施例的回應於檢測到的工作週期來調節過電流閾值和/或最大工作週期的系統的簡化示圖。該示圖僅僅是示例，其不應當不當地限制申請專利範圍的範疇。熟知該項技術領域之人將認識到許多變體、替換和修改。

根據一個實施例，系統4000包括比較器3310和3430、單位增益緩衝器3410和3420、觸發器元件3440、3830和3840、電阻器3444和3442、或閘3450和3850、及閘3460和3860以及反閘3870。根據另一實施例，系統4000被用來實現系統3900。例如，系統3900是系統3200與3600的組合。在另一示例中，系統4000是系統3300和3700的某些元件的組合。

根據一個實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與閾值工作週期相比較，並且產生工作週期比較信號。另外，該系統包括：閾值產生器，配置以接收工作週期比較信號並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號，第二週期在第一週期之後；比較器元件，配置以接收閾值信號和第一信號，並且產生第一比較信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：脈衝寬調節元件，配置以接收第一比較信號，並且至少基於與第一比較信號相關聯的資訊來產生用於調節電源變換器的輸入電流的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小。如果第一工作週期被確定為大於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，並且第三大小大於第一大小。例如，該系統根據圖12和/或圖13來實現。

根據另一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，處理與第一工作週期和閾值工作週期相關聯的資訊，並且產生指示第一工作週期是大於閾值工作週期還是小於閾值工作週期的工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收工作週期比較信號，處理與工作週期比較信號相關聯的資訊，並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號。第二週期在第一週期之後。此外，該方法包括接收閾值信號和第一信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。而且，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號，接收第一比較信號，處理與第一比較信號相關聯的資訊，並且至少基於與第一比較信號相關聯的資訊來產生用於調節電源變換器的輸入電流的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小。如果第一工作週期大於閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，並且第三大小大於第一大小。例如，該方法根據圖12和/或圖13來實現。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與閾值工作週期相比較，並且產生工作週期比較信號。另外，該系統包括閾值產生器，配置以產生閾值信號；以及比較器，配置以接收閾值信號和第一信號並且產生第一比較信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：工作週期限制元件，配置以接收工作週期比較信號並且至少基於與工作週期比較信號相關聯的資訊來產生工作週期限制信號；以及控制和調節元件，配置以接收第一比較信號和工作週期限制信號，並且產生用於第二週期的調節信號。第二週期在第一週期之後。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值；並且如果第一工作週期大於閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。例如，該系統根據圖16和/或圖17來實現。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，處理與第一工作週期和閾值工作週期相關聯的資訊，產生指示第一工作週期是大於閾值工作週期還是小於閾值工作週期的工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收工作週期比較信號，處理與工作週期比較信號相關聯的資訊，至少基於與工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號，產生閾值信號，接收閾值信號和第一信號。第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號，接收第一比較信號和工作週期限制信號，處理與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊，並且至少基於與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊來產生用於第二週期的調節信號。第二週期在第一週期之後。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值；並且如果第一工作週期大於閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。例如，該方法根據圖16和/或圖17來實現。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的系統包括：工作週期檢測元件，配置以接收調節信號，確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期，將第一工作週期與第一閾值工作週期相比較，將第一工作週期與第二閾值工作週期相比較，並且產生第一工作週期比較信號和第二工作週期比較信號。另外，該系統包括：閾值產生器，配置以接收第一工作週期比較信號，並且產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號；以及比較器元件，配置以接收閾值信號和第一信號，並且產生第一比較信號。第二週期在第一週期之後，並且第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該系統包括：工作週期限制元件，配置以接收第二工作週期比較信號，並且至少基於與第二工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號；以及控制和調節元件，配置以接收第一比較信號和工作週期限制信號並且產生用於第二週期的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小，並且如果第一工作週期被確定為大於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，第三大小大於第一大小。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於第二閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值，並且如果第一工作週期大於第二閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。例如，該系統根據圖19和/或圖20來實現。

根據又一實施例，一種用於保護電源變換器的方法包括：接收調節信號；確定與調節信號的第一週期相對應的第一工作週期；處理與具有第一閾值工作週期和第二閾值工作週期的第一工作週期相關聯的資訊；產生指示第一工作週期是大於第一閾值工作週期還是小於第一閾值工作週期的第一工作週期比較信號；並且產生指示第一工作週期是大於第二閾值工作週期還是小於第二閾值工作週期的第二工作週期比較信號。另外，該方法包括：接收第一工作週期比較信號；產生與調節信號的第二週期相對應的閾值信號；接收閾值信號和第一信號。第二週期在第一週期之後，並且第一信號與電源變換器的輸入電流相關聯。此外，該方法包括：至少基於與閾值信號和第一信號相關聯的資訊產生第一比較信號；接收第二工作週期比較信號；處理與第二工作週期比較信號相關聯的資訊；並且至少基於與第二工作週期比較信號相關聯的資訊產生工作週期限制信號。而且，該方法包括：接收第一比較信號和工作週期限制信號；處理與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊；並且至少基於與第一比較信號和工作週期限制信號相關聯的資訊產生用於第二週期的調節信號。閾值信號與調節信號的第二週期所對應的閾值大小相關聯。如果第一工作週期被確定為小於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第一大小並且在第二週期內從第一大小改變為第二大小，並且如果第一工作週期被確定為大於第一閾值工作週期，則閾值大小在第二週期的開始處等於第三大小，第三大小大於第一大小。用於第二週期的調節信號與第二工作週期相關聯，並且工作週期限制信號與工作週期限制值相關聯。如果第一工作週期小於第二閾值工作週期，則第二工作週期不可以超過工作週期限制值，並且如果第一工作週期大於第二閾值工作週期，則第二工作週期可以超過工作週期限制值。例如，該系統根據圖19和/或圖20來實現。

儘管已描述了本發明的特定實施例，然而熟知該項技術領域之人將明白，存在與所描述實施例等同的其它實施例。因此，將明白，本發明不侷限於所示出的特定實施例，而是僅由申請專利範圍的範疇來限定。

本申請案涉及共同轉讓的美國專利申請第11/213,657、12/125,033、11/752,926和12/690,808號，這些申請案的所有內容通過引用並結合於此以用於所有目的。

100．．．開關模式變換器

110．．．OCP比較器

112．．．輸入端子

114．．．電流感測信號

116．．．電流控制信號

120．．．PWM控制器元件

122．．．PWM信號

130．．．閘驅動器

140．．．電源開關

150、152、154、156．．．電阻器

160．．．初級繞組

180．．．晶片

190．．．節點

510、520．．．PWM信號

1300．．．曲線

2810、2820、2830、2840．．．曲線

2910、2920、2930、2940、3010、3020．．．曲線

3110、3120、3122．．．脈衝

3200．．．系統

3210．．．工作週期檢測元件

3212、3214、3312、3316．．．信號

3220．．．閾值確定元件

3222．．．過電流閾值信號

3230．．．比較器元件

3232．．．電流感測信號

3234．．．過電流控制信號

3300．．．開關模式變換器

3310、3430．．．比較器

3314．．．電流感測信號

3318．．．過電流信號

3320．．．PWM控制器元件

3322．．．PWM信號

3324．．．PWM比較器

3326．．．邏輯控制器

3330．．．閘驅動器

3340．．．電源開關

3350、3352、3354、3356．．．電阻器

3360．．．初級繞組

3362．．．次級繞組

3370．．．隔離回饋組件

3380．．．晶片

3382、3384、3386．．．端子

3410、3420．．．單位增益緩衝器

3412．．．斜坡信號

3422．．．參考信號

3432．．．閾值信號

3434、3443、3446、3452．．．信號

3440．．．觸發器元件

3442、3444．．．電阻器

3450．．．或閘

3460．．．及閘

3482、3484、3486、3488、3492、3494．．．曲線

3510、3520、3522、3530、3532．．．脈衝

3600．．．系統

3610．．．工作週期檢測元件

3612、3614．．．信號

3620．．．閾值確定元件

3622．．．過電流閾值信號

3630．．．比較器元件

3632．．．電流感測信號

3634．．．過電流比較信號

3640．．．OCP控制器元件

3642．．．OCP控制信號

3650．．．最大工作週期限制器

3652．．．工作週期限制信號

3700．．．開關模式變換器

3710．．．比較器

3712、3716、3718．．．信號

3714．．．電流感測信號

3720．．．PWM控制器元件

3722．．．PWM信號

3724．．．PWM比較器

3726．．．邏輯控制器

3730．．．閘驅動器

3740．．．電源開關

3750、3752、3754、3756．．．電阻器

3760．．．初級繞組

3762．．．次級繞組

3770．．．隔離回饋組件

3780．．．晶片

3782、3784、3786．．．端子

3810、3820．．．單位增益緩衝器

3812．．．斜坡信號

3822．．．參考信號

3830、3840．．．觸發器元件

3832、3834、3836、3843．．．信號

3842、3844．．．電阻器

3846、3872、3854．．．信號

3850．．．或閘

3852．．．工作週期信號

3860．．．及閘

3870．．．反閘

3882、3884、3886、3888、3890、3892、3894．．．曲線

3900．．．系統

3910．．．工作週期檢測元件

3912、3914、3915．．．信號

3920．．．閾值確定元件

3922．．．過電流閾值信號

3930、4430．．．比較器

3932．．．電流感測信號

3934．．．過電流比較信號

3940．．．OCP控制器元件

3942．．．OCP控制信號

3950．．．最大工作週期限制器

3952．．．工作週期限制信號

3980、3982．．．脈衝

4000．．．系統

4318．．．過電流信號

4432、4434．．．信號

4460．．．及閘

圖1是具有過電流保護的簡化的傳統開關模式變換器；

圖2是示出傳統超額電流傾斜幅度與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖；

圖3是示出傳統電流閾值與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖；

圖4是示出傳統閾值偏移與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖；

圖5是示出傳統PWM信號最大寬度與線輸入電壓之間的關係的簡化示圖；

圖6是示出傳統CCM模式和DCM模式中初級繞組的簡化電流輪廓；

圖7是示出作為線輸入電壓的傳統函數的在每個週期傳遞給負載的最大能量的簡化示圖；

圖8和圖9是CCM模式中與不同線輸入電壓相對應的開關模式變換器的簡化時序圖；

圖10是示出對於傳統的開關模式變換器，線輸入電壓V_in 的改變對電流感測信號的影響的簡化示圖；

圖11是示出根據本發明實施例對電流感測信號的電壓脈衝的校正的簡化示圖；

圖12是示出根據本發明實施例用於回應於檢測到的工作週期來調節過電流閾值的系統的簡化示圖；

圖13是示出根據本發明實施例之具有基於工作週期的過電流保護的開關模式變換器的簡化示圖；

圖14示出了根據本發明實施例之開關模式變換器的簡化時序圖；

圖15是示出根據本發明另一實施例對電流感測信號的電壓脈衝的校正的簡化示圖；

圖16是示出根據本發明實施例之用於回應於檢測到的工作週期來調節最大工作週期的系統的簡化示圖；

圖17是示出根據本發明另一實施例之具有基於工作週期的過電流保護的開關模式變換器的簡化示圖；

圖18示出了根據本發明實施例之開關模式變換器的簡化時序圖；

圖19是示出根據本發明實施例之用於回應於檢測到的工作週期調節過電流閾值和/或最大工作週期的系統的簡化示圖；以及

圖20是示出根據本發明另一實施例之回應於檢測到的工作週期來調節過電流閾值和/或最大工作週期的系統的簡化示圖。