功率转换器中的输入与输出过电压保护制造技术

一种用于功率转换器的控制器，所述功率转换器包括栅极驱动电路，该栅极驱动电路被耦接以生成控制信号来切换功率转换器的功率开关。零电流检测电路被耦接至多功能引脚，所述多功能引脚被耦接以接收多功能信号，当功率开关接通时该多功能信号代表功率转换器的输入电压，并且当功率开关断开时该多功能信号代表功率转换器的输出电压。零电流检测电路被耦接以生成零电流检测信号。过电压检测电路被耦接以接收多功能信号与代表功率开关状态的状态信号，以响应于状态信号与多功能信号而生成线路过电压信号与输出过电压信号，所述线路过电压信号与输出过电压信号被耦接以由栅极驱动电路接收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及功率转换器，更具体地涉及能够从单个引脚检测功率转换器的输入与输出的控制器。
技术介绍
电子装置使用电力来运行。由于开关模式功率转换器效率高、体积小且重量轻，它们通常被用于给许多现今的电子设备供电。传统的壁式插座提供高压交流电。在开关模式功率转换器中，高压交流电(ac)输入被转换以通过能量传递元件提供高度稳定的直流电(dc)输出。开关模式功率转换器控制电路通常通过感测代表一个或多个输出量的一个或多个输入以及在闭合环路中控制输出来提供输出管理。在运行中，利用开关以通过改变占空比(通常是开关的接通时间与总切换周期的比例)、改变切换频率、或者改变开关模式功率转换器中的开关的每单位时间的脉冲数量，来提供所预期的输出。功率转换器偶尔遭遇接收到的输入电压中的电涌，这种情况一般被称为过电压状态。输入与输出过电压在功率源中可能是危险的：由于高电压与高电流状态同时发生，输入电压上升过高可能导致高压(HV)开关失效，而且该开关即使在低于其击穿电压时也会失效。过高的输出电压可能导致输出电容器(多数情况下为电解电容器)上的电气过载，这种情况可能导致电容器失效从而造成火灾或其他危险。此外，发光二极管(LED)灯泡制造商有时用断开的LED负载来进行产品试验。在这种情况下，灯泡(与其驱动电路)应当能幸存并且不降低预期的使用寿命。在这种情况下，将输出电解电容器上的压力减到最小是至关重要的。
技术实现思路
本专利技术至少通过以下方式解决或缓解现有技术中的问题。一方面，本专利技术提供一种用于功率转换器的控制器，该控制器包括：栅极驱动电路，所述栅极驱动电路被耦接以生成控制信号来切换所述功率转换器的功率开关，从而控制从所述功率转换器的输入通过能量传递元件到所述功率转换器的输出的能量传递；零电流检测电路，所述零电流检测电路被耦接至多功能引脚，所述多功能引脚被耦接以从所述功率转换器接收多功能信号，其中当所述功率开关接通时所述多功能信号代表所述功率转换器的输入电压，且其中当所述功率开关断开时所述多功能信号代表所述功率转换器的输出电压，其中所述零电流检测电路被耦接以响应于所述多功能信号而生成零电流检测信号，所述零电流检测信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收；以及过电压检测电路，所述过电压检测电路被耦接至所述多功能引脚以从所述功率转换器接收所述多功能信号，其中所述过电压检测电路还被耦接至所述栅极驱动电路以接收状态信号，所述状态信号代表所述功率开关的状态，其中所述过电压检测电路被耦接以响应于所述状态信号与所述多功能信号而生成线路过电压信号与输出过电压信号，所述线路过电压信号与输出过电压信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收，其中所述栅极驱动电路被耦接以响应于所述输出过电压信号或所述线路过电压信号而禁用所述功率开关的切换。另一方面，本专利技术提供一种功率转换器，该功率转换器包括：能量传递元件，所述能量传递元件被耦接在功率转换器的输入与功率转换器的输出之间；功率开关，所述功率开关被耦接至所述功率转换器的输入与所述能量传递元件；以及控制器，其中所述控制器包括：栅极驱动电路，所述栅极驱动电路被耦接以生成控制信号以切换所述功率开关，从而控制从所述功率转换器的所述输入通过所述能量传递元件到所述功率转换器的所述输出的能量传递；零电流检测电路，所述零电流检测电路被耦接至多功能引脚，所述多功能引脚被耦接以接收所述功率转换器的多功能信号，其中当所述功率开关接通时所述多功能信号代表所述功率转换器的输入电压，并且其中当所述功率开关断开时所述多功能信号代表所述功率转换器的输出电压，其中所述零电流检测电路被耦接以响应于所述多功能信号而生成零电流检测信号，所述零电流检测信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收；以及过电压检测电路，所述过电压检测电路被耦接至所述多功能引脚以从所述功率转换器接收所述多功能信号，其中所述过电压检测电路还被耦接至所述栅极驱动电路以接收状态信号，所述状态信号代表所述功率开关的状态，其中所述过电压检测电路被耦接以响应于所述状态信号与所述多功能信号而生成线路过电压信号与输出过电压信号，所述线路过电压信号与输出过电压信号被耦接以由栅极驱动电路被接收，其中所述栅极驱动电路被耦接以响应于所述输出过电压信号或所述线路过电压信号而禁用所述功率开关的切换。附图说明参考以下附图描述本专利技术的非限制性且非穷举性的实施方案，其中，除非另有说明，贯穿各个视图中的相似的附图标记指代相似的部件。图1为示出了根据本公开文本的教导的功率转换器的一个实施例的框图。图2A为用于根据本公开文本的教导的功率转换器的控制器的一个实施例的框图，示出了虚短路电路的详细实施例。图2B为用于根据本公开文本的教导的功率转换器的控制器的一个实施例的框图，示出了过电压检测电路与零电流检测电路的详细实施例。图3为示出了根据本公开文本的教导，当输入电压高于阈值时，在可以检测输入电压与输出电压的单端子处的电压的示例时序图。图4为示出了根据本公开文本的教导，当输入电压低于阈值时，在可以检测输入电压与输出电压的单端子处的电压的另一个示例时序图。图5为示出了根据本公开文本的教导的功率转换器的另一个实施例的框图。图6为示出了根据本公开文本的教导的功率转换器的又一个实施例的框图。图7为示出了根据本公开文本的教导的功率转换器的再一个实施例的框图。贯穿附图中的多个视图，相应的附图标记指示相应的部件。技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且附图中的元件不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸相对于其他元件可以被放大，以帮助增进对本专利技术的各个实施方案的理解。而且，通常不描述在商业上可行的实施方案中有用或必要的普通却公知的元件，以便于较小地妨碍对本专利技术的这些各种实施方案的理解。具体实施方式本文描述了其中输入与输出受到保护以免受过电压状态影响的功率转换器的实施例。在下面的描述中，阐明了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，不必需采用这些具体细节来实践本专利技术。在其他情况下，为了避免使本专利技术模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。在本说明书全文中提到的“一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，结合所述实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。而且，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合结合。此外，将理解的是，随附提供的附图是为了向本领域普通技术人员解释，并且附图未必按比例绘制。参考图1，示出了根据本专利技术的教导的示例功率转换器100的原理框图。在描述的实施例中，功率转换器100被实施为降压转换器，如图所示，该功率转换器包括被耦接至经整流的输入电压VIN102的输入滤波电容器CIN108、高压侧开关S1122、控制器126、感测电阻器Rs124、电阻器R1130、电阻器R2132、整流器D1110、能量传递元件L1120(被耦接在功率转换器100的输入与输出之间)、输出电容器CO112、负载114、输入回路116以及本地返回127。将理解的是，高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于功率转换器的控制器，包括：栅极驱动电路，所述栅极驱动电路被耦接以生成控制信号来切换所述功率转换器的功率开关，从而控制从所述功率转换器的输入通过能量传递元件到所述功率转换器的输出的能量传递；零电流检测电路，所述零电流检测电路被耦接至多功能引脚，所述多功能引脚被耦接以从所述功率转换器接收多功能信号，其中当所述功率开关接通时所述多功能信号代表所述功率转换器的输入电压，且其中当所述功率开关断开时所述多功能信号代表所述功率转换器的输出电压，其中所述零电流检测电路被耦接以响应于所述多功能信号而生成零电流检测信号，所述零电流检测信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收；以及过电压检测电路，所述过电压检测电路被耦接至所述多功能引脚以从所述功率转换器接收所述多功能信号，其中所述过电压检测电路还被耦接至所述栅极驱动电路以接收状态信号，所述状态信号代表所述功率开关的状态，其中所述过电压检测电路被耦接以响应于所述状态信号与所述多功能信号而生成线路过电压信号与输出过电压信号，所述线路过电压信号与输出过电压信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收，其中所述栅极驱动电路被耦接以响应于所述输出过电压信号或所述线路过电压信号而禁用所述功率开关的切换。...

【技术特征摘要】
2015.09.04 US 14/846,3131.一种用于功率转换器的控制器，包括：栅极驱动电路，所述栅极驱动电路被耦接以生成控制信号来切换所述功率转换器的功率开关，从而控制从所述功率转换器的输入通过能量传递元件到所述功率转换器的输出的能量传递；零电流检测电路，所述零电流检测电路被耦接至多功能引脚，所述多功能引脚被耦接以从所述功率转换器接收多功能信号，其中当所述功率开关接通时所述多功能信号代表所述功率转换器的输入电压，且其中当所述功率开关断开时所述多功能信号代表所述功率转换器的输出电压，其中所述零电流检测电路被耦接以响应于所述多功能信号而生成零电流检测信号，所述零电流检测信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收；以及过电压检测电路，所述过电压检测电路被耦接至所述多功能引脚以从所述功率转换器接收所述多功能信号，其中所述过电压检测电路还被耦接至所述栅极驱动电路以接收状态信号，所述状态信号代表所述功率开关的状态，其中所述过电压检测电路被耦接以响应于所述状态信号与所述多功能信号而生成线路过电压信号与输出过电压信号，所述线路过电压信号与输出过电压信号被耦接以由所述栅极驱动电路接收，其中所述栅极驱动电路被耦接以响应于所述输出过电压信号或所述线路过电压信号而禁用所述功率开关的切换。2.根据权利要求1所述的控制器，还包括虚短路电路，所述虚短路电路被耦接至所述多功能引脚，其中所述虚短路电路被耦接以响应于所述多功能信号下降至负值而向所述多功能引脚提供虚短路电路电流。3.根据权利要求2所述的控制器，其中所述虚短路电路包括：接地感测放大器，所述接地感测放大器具有第一输入端与第二输入端，所述第一输入端被耦接至所述多功能引脚以接收所述多功能信号，且所述第二输入端被耦接至接地参考；以及电流源，所述电流源被耦接以响应于所述接地感测放大器的输出而向所述多功能引脚提供所述虚短路电路电流。4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述零电流检测电路包括：参考比较器，所述参考比较器具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端被耦接至所述多功能引脚以接收所述多功能信号，所述第二输入端被耦接至电压参考；第一比较器，所述第一比较器被耦接以响应于所述参考比较器的输出而被启用或停用来比较所述多功能信号与电压阈值参考；第二比较器，所述第二比较器被耦接以响应于所述参考比较器的所述输出而被停用或启用来比较所述多功能信号与变化率阈值信号；以及逻辑门，所述逻辑门具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端被耦接至所述第一比较器的输出，且所述第二输入端被耦接至所述第二比较器的输出，其中所述逻辑门被耦接以响应于所述第一比较器与所述第二比较器而生成所述零电流检测信号。5.根据权利要求4所述的控制器，其中所述零电流检测电路还包括高通滤波器，其中所述第二比较器被耦接以当所述第二比较器被启用时接收通过所述高通滤波器的所述多功能信号。6.根据权利要求1所述的控制器，其中所述过电压检测电路包括：第三比较器，所述第三比较器被耦接以响应于所述状态信号而被启用或停用来比较所述多功能信号与线路过电压电流参考以生成所述线路过电压信号；第四比较器，所述第四比较器被耦接以响应于所述状态信号而被停用或启用来比较所述多功能信号与过电压参考以生成所述输出过电压信号。7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率开关被包括在所述控制器中。8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述功率转换器为降压转换器。9.根据权利要求8所述的控制器，其中所述功率开关是所述降压转换器的高压侧开关。10.根据权利要求8所述的控制器，其中所述功率开关是所述降压转换器的低压侧开关。11.根据权利要求1所述的控制器，其中所述多功能信号被耦接以通过第一电阻器被接收，所述第一电阻器具有被耦接至所述多功能引脚的第一端和被耦接以对所述功率转换器的所述输出做出响应的第二端，其中第二电阻器被耦接在所述多功能引脚与本地返回之间。12.一种功率转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑德里森·桑德拉拉吉，胡宗琦，蒂齐亚诺·帕斯托雷，尤里·盖克诺基，亚瑟·B·奥德尔，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国;US