揭示一种直流－直流功率变换器，它包含一个桥式变换器，切换控制器，电流检测装置，电流放大器，以及一个脉冲宽度调制产生器。该切换控制器根据一个脉冲宽度调制信号控制该桥式变换器的切换。该电流检测装置提供平均电流信号，它指示该桥式变换器的平均输出电流。该电流放大器将平均电流信号与电流参考信号比较，并且输出指示其比较结果的过载信号。当该过载信号指示过载状态时该脉冲宽度调制产生器产生该脉冲宽度调制信号并且修改该脉冲宽度调制信号的工作周期。该桥式变换器可以用一个半桥式变换器或是一个全桥式变换器来实施。该电流在该输出端或是在变压器初级端检测。该检测后电流可以被处理以提供一个正比于平均输出电流的信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率变换器，并且更特别涉及一种过载保护系统以及方法，所述系统和方法是基于能够让一个桥式变换器在过载状态期间持续运作的平均电流。现有技术的描述一个直流-直流电源，或是众人所熟知的桥式变换器，通常当输出超过负载时提供过载保护的机制。过载状态发生在当输出电流超过一个预定的极限值时。而桥式变换器，包含半桥式以及全桥式变换器，通常包含一峰值电流，其在当峰值电流超过一个预定的极限值时，监视产生一个保护功能的功用。当这种变换器由技术人员熟知的「电压模式控制」的控制方法所运作，并且其使用脉冲-脉冲峰值电流极限值，当操作在一过载状态超过数个切换周期时，其行为会变成不稳定。根据脉冲-脉冲峰值电流的过载电路启动会使得隔直流电容器失效，因而造成该桥式器变得不平衡。该隔直流电容器设置成平衡施加至绝缘变压器的伏特-秒，以预防核心饱和(core saturation)。该峰值电流控制功能结束根据峰值电流的半个周期，其造成隔直流电容器以发展一电荷，该电荷并不是根据伏特-秒不平衡状态，因此而造成变压器核心上的伏特-秒不匹配。施加至该变压器磁核的工作周期在切换期间的两个半周期期间会变成不对称，而造成从本质上的不稳定操作。一般的方法在发生一过载状态事件时将变换器失效或是关闭变换器。变换器的一种特别类别已知为母线电压整流器或是直流变压器，其中输出未经过整流。这些变换器的一个主要特点是没有用于输出整流的封闭回路回馈控制。这些变换器以接近于100％的工作周期操作，并且当作为一有效机制运作，以将电压上升或是下降。这种变换器的这些输出电感相对于其在整流变换器中的互补部件是非常微小的，这是因为施加于其上的高工作周期以及低电压。纹波电流的振幅非常微小，它会造成一个在平均电流与峰值电流的间微小的差异。利用峰值电流限制值会迫使该过载设定点对于最大平均输出电流的值关闭。当一个过载状态发生时，该峰值电流限制值开始在切换周期的前终结该工作周期。当该电流进一步增强时，该工作周期会随着增强电流而越来越早被终结。当该工作周期减少时，正比于该工作周期的输出电压会减少，而造成施加在输出电感两端的电压增高。在该输出电感器的纹波电流也是会成正比的增加。因为峰值电流极限设定值保持一样，而该平均电流则必须减少。结果是平均输出电流降低至低于正常稳态操作电流。如果该电流水平减少至在过载状态发生前的水平，该变换器将不会恢复。该电流极限值可设定成比额定水平高出许多，但这样需要针对该应用而重新设计变换器，而如此的话会首先损伤到利用这种变换器的优点。因此，需要允许一种桥式变换器持续于过载状态期间操作，而不需关闭变换器或是让变换器变得不稳定。
技术实现思路
一种根据本专利技术一个实施例的用于功率变换器的过载保护电路，包含一个电流检测器，一个电流比较器，以及一个控制电路。该电流检测器电路决定一个根据功率变换器的电流水平的平均电流信号。该平均电流信号可以根据平均电流，峰值切换电流，或是输出电流的其他表示。该电流比较器将平均电流信号与一电流参考信号相比较，并且其中提供指示性之一电流控制信号。该控制电路在过载状态期间根据该电流控制信号控制该功率变换器的切换。在许多不同的组态中，该电流可以在该功率变换器的输出端被检测或是在变压器第一级处被检测。该控制电路可以包含一个PWM比较器，它提供一个脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号具有一个在过载状态期间指示该电流控制信号的工作周期。该功率变换器可以被体现为一个开放回路组态或是具有电压模式控制。对于较快速的反应，也可以包含一峰值电流检测器于其中。根据本专利技术一个实施例的一个直流-直流功率变换器，包含一个桥式变换器，一个切换控制器，一个电流检测装置，一个电流放大器，以及一个脉冲宽度调制产生器。该切换控制器根据一个脉冲宽度调制信号控制该桥式变换器的切换。该电流检测装置提供一个电流信号，该电流信号指示该桥式变换器的平均输出电流。电流放大器放大在电流信号与一电流参考信号间的差值，并且输出关于它的一个时间平均过载信号。当该过载信号指示一过载状态时，该脉冲宽度调制产生器产生该脉冲宽度调制信号并且修改该脉冲宽度调制信号的工作周期。该桥式变换器可以体现为一个半桥式或是一个全桥式变换器。本专利技术还揭示了一种操作根据本专利技术一个实施例的桥式变换器的方法，该桥式变换器由一个脉冲宽度调制信号控制，该方法包含将桥式变换器的平均输出电流与一电流参考值比较，并且产生指示该比较结果的过载信号，并且根据该过载信号修改该脉冲宽度调制信号的工作周期。该方法可以包含检测桥式变换器的一个第一级电流，转换该第一级电流至指示该平均输出电流的一电流信号，并且将该代表性的电流信号与一电流参考信号比较，以用于控制该脉冲宽度调制信号。用于控制该脉冲宽度调制信号的信号在一或多个切换cycle的信号的时间平均值结果，该信号代表输出电流与欲求电流极限参考值的间的差异。该方法可以进一步包含产生一峰值控制信号，其指示超过一峰值电流水平的输出。本专利技术的利益、特点以及优点将会根据下列叙述以及所附图而获得更加了解。附图说明图1是一个根据本专利技术一个实施例所实施的示范性功率变换器的简化方块图，该功率变换器由电压模式控制； 图2A与图2B分别为半桥式与全桥式变换器的简化概要图，其可用作为图1的桥式变换器；图3是一个时序图，其说明图1的功率变换器的运作，该功率变换器使用图2A的半桥式变换器或是使用图2B的全桥式变换器；图4是一个简化方块图，其根据本专利技术的实施例实施的另一个示范性功率变换器，该变换器由电压模式所控制；图5是一个简化的方块图，其一示范性开放回路的功率变换器，它根据本专利技术一个实施例所实施；以及图6是一个未整流过的功率变换器的更详细概要图解，它根据本专利技术一个实施例所实施。具体实施例方式下面描述将使本领域的普通技术人员所了解，使其能够在特别应用与要件内容的范围内制造并使用本专利技术。然而对于本领域的普通技术人员而言明显的是，较佳实施例的不同修改，以及在此所定义的原则可能施加至其他的实施例中。因此，本专利技术并不意欲限定于在此所显示并且叙述的特定实施例，而是与在此所揭示的原则以及新颖特征所包含的最大范围一致。本专利技术的专利技术人已经了解到保护一个脉冲-宽度调制(PWM))桥式功率变换器的需要，该桥式功率变换器在过载状态期间不用关闭该变换器也不需让该变换器变成不稳定的情形下利用脉冲-脉冲电流限制值操作。本专利技术人因此发展一种平均电流过载保护电路，它允许该变换器在过载状态期间持续运作，而不需干扰隔直流电容器的功能，其将在以下分别针对图1至图6进一步叙述。图1是一个根据本专利技术一个实施例实作的示范性电压模式控制的功率变换器100的简化的方块图。一输入电压信号VIN提供至一个桥式变换器101，其与一个初级返回信号PRTN。该桥式变换器101根据任何标准的桥式变换器所实施，如同技术人员所熟知的，例如一个半桥式或是一个全桥式变换器。该桥式变换器101产生一输出电压(VOUT)信号，其涉及一个次级返回信号SRTN。一电压误差放大器103测量VOUT信号的电压水平并且输出一电压控制信号VCTL，其正比于VOUT信号以及一输出电压参考信号VREF的间的差值。该电压误差放大103的输出与一电流误差放大器105的输出加總，或是连接到电流误差放大器105的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于功率变换器的过载保护电路，其包含：电流检测器电路，根据功率变换器的电流水平决定一平均电流信号；电流比较器，连接至所述电流检测器电路，其将所述平均电流信号与一电流参考信号相比较，并且提供一电流控制信号以指示其结果；以及 控制电路，连接至所述电流比较器，其根据一过载状态期间的所述电流控制信号控制功率变换器的切换。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：佛瑞德F格林费德，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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