一种应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护装置，所述半共振转换器包含功率开关受一控制信号切换，其特征在于所述快速输出短路保护装置包括：谷值检测器连接所述功率开关，检测所述功率开关上的电压谷值而产生谷值信号；以及输出短路判断电路连接所述谷值检测器，当持续一段延迟时间都未接收到所述谷值信号时，送出故障信号。本发明专利技术的应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护装置及方法具有在半共振转换器发生输出短路时能作出快速反应的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半共振转换器，具体地说，是一种用于半共振转换器一次侧的快 速输出短路保护装置及方法。
技术介绍
图1为已知的半共振驰返式转换器，其中变压器Tl具有一次侧线圈Lp连接在电 源Vin及功率开关Sl之间、二次侧线圈Ls经二极管Do连接到输出端No、以及辅助线圈 Laux经二极管Daux连接到电容Caux，光耦合器12监视输出电压Vo以提供回授信号Vfb 给脉宽调变(Pulse Width Modulation ；P丽)控制器10的回授端FB，以及PWM控制器10经 输出端fete提供控制信号Vgs切换功率开关Sl以将输入电压Vin转换为输出电压Vo，以 及经检测端Vdet监视辅助线圈Laux上的电压Vaux。当半共振驰返式转换器的输出端Vo 短路时，变压器Tl将饱和，这使得功率开关Sl承受非常大的电流及电压应力。在已知的PWM控制器10中，并未直接从二次侧检测输出电压Vo。已知的输出短 路保护是靠过载保护或回授开路保护(feedback open protection)来达成，然而这些方法 都需要很长的抗尖峰脉冲(deglitch)时间来避免在负载瞬时期间造成误触发。图2为已 知的输出短路保护电路，其包括比较器14及延迟电路16。比较器14比较回授信号Vfb及 参考电压Vref产生比较信号&给延迟电路16。当半共振驰返式转换器的输出端Vo短路 时，回授信号Vfb上升，在回授信号Vfb大于参考电压Vref时，比较器14输出高准位的比 较信号&。由于在负载瞬时期间，回授信号Vfb也可能大于参考信号Vref，因此为了避免 误触发，延迟电路16只有在回授信号Vfb持续大于参考电压Vref —段时间后才会触发故 障信号Fault去关闭PWM控制器10。这段延迟的时间超过30毫秒(ms)，不但造成输出短 路保护的反应变慢，也导致更多的功率损失。因此已知的输出短路保护装置存在着上述种种不便和问题。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提出一种快速输出短路保护装置及方法。本专利技术的另一目的，在于提出一种应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保 护装置及方法。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护装置，所述半共振转换器包 含功率开关受一控制信号切换，其特征在于所述快速输出短路保护装置包括谷值检测器连接所述功率开关，检测所述功率开关上的电压谷值而产生谷值信 号；以及输出短路判断电路连接所述谷值检测器，当持续一段延迟时间都未接收到所述谷 值信号时，送出故障信号。本专利技术的应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的保护装置，其中所述延迟时间包括所述控制信号的数个周期。前述的保护装置，其中所述输出短路判断电路包括多个串接的正反器，每一所述 正反器具有正相输出端、反相输出端、数据端连接所述反相输出端、清除端供接收所述谷值 信号、以及频率端供接收所述控制信号或连接前一级正反器的反相输出端，所述故障信号 由所述多个正反器中最后一级的正相输出端提供。一种应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护方法，所述半共振转换器包 含功率开关受一控制信号切换，其特征在于所述快速输出短路保护方法包括下列步骤检测所述功率开关上的电压谷值；以及在持续一段延迟时间都未检测到所述谷值时，送出故障信号。本专利技术的应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护方法还可以采用 以下的技术措施来进一步实现。前述的保护方法，其中所述延迟时间包括所述控制信号的数个周期。采用上述技术方案后，本专利技术的应用在半共振转换器一次侧的快速输出短路保护 装置及方法具有在半共振转换器发生输出短路时能作出快速反应的优点。附图说明图1为已知的半共振驰返式转换器示意图；图2为已知的输出短路保护电路图；图3为图1的半共振驰返式转换器操作在DCM时的波形图；图4为本专利技术的快速输出短路保护方法示意图；图5为本专利技术的快速输出短路保护装置示意图；以及图6为图5的输出短路判断电路的操作示意图。图中，10、PWM控制器12、光耦合器14、比较器16、延迟电路20、电压Vds的波形22、 控制信号Vgs的波形24、电压Vaux的波形26、电流Ids的波形28、电流I_Do的波形30、输 出电压Vo的波形32、磁感应电流I_Lm的波形34、电压Vds的波形36、波谷信号Sva的波 形38、故障信号Fault的波形40、谷值检测器42、输出短路判断电路44、正反器46、正反器 48、正反器50、正反器60、控制信号Vgs的波形62、反相输出端QNl上的信号的波形64、反 相输出端QN2上的信号的波形66、反相输出端QN3上的信号的波形68、故障信号Fault的 波形。具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作更进一步说明。现请参阅图3，图3为图1的半共振驰返式转换器操作在不连续电流模式 (Discontinuous Current Mode ；DCM)的波形图。如图所示，所述波形20为功率开关Sl上 的电压Vds，波形22为控制信号Vgs，波形M为辅助线圈Laux上的电压Vaux，波形沈为 通过功率开关Sl的电流Ids，波形观为通过二极管Do的电流I_Do。参照图1及图3，在 时间tl至t2期间，如波形22所示，控制信号Vgs为高准位而打开(turn on)功率开关 Si，因此功率开关Sl上的电压Vds为0，而通过开关Sl的电流Ids上升，如波形20及沈所示。假设变压器Tl的一次侧线圈Lp、二次侧线圈Ls及辅助线圈Laux之间的匝数比为 Np Ns Naux，可求得此期间辅助线圈Laux上的电压Vaux =-VinXNaux/Np 公式 1在时间t2时，控制信号Vgs转为低准位而关闭(turn off)功率开关Si，此时电 流Ids变为0，而二次侧线圈Ls上产生电流I_Do通过二极管Do，同时辅助线圈Laux上的 电压Vaux = (Vo+Vf) XNaux/Ns 公式 2其中Vf为二极管Do的顺向偏压。当电流I_Do下降至0时，如时间t3所示，功率 开关1上的电压Vds将因激磁电感Lm及离散电容Ceq而产生弦波振荡，如波形20所示。图4说明本专利技术的快速输出短路保护方法，其中波形30为输出电压Vo，波形32为 磁感应电流I_Lm，波形34为电压Vds，波形36为波谷信号Sva，波形38为故障信号Fault。 如前所述，当图1的半共振驰返式转换器在正常操作时，功率开关Sl上的电压Vds具有弦 波振荡，因此可以检测电压Vds的谷值得到谷值信号&ιν，如波形36所示。在时间t4时，半 共振驰返式转换器的输出发生短路，故输出电压Vo变为0，如波形30所示。由于变压器Tl 的重置电压Vro ^ Np/Ns X (Vo+Vf)公式 3因此当半共振驰返式转换器的输出发生短路时，重置电压Vro也将变的非常小， 几乎为0，这导致磁感应电流I_Lm无法重置为0，如波形32所示。也就是说，当半共振 驰返式转换器发生输出短路时，半共振驰返式转换器将进入连续电流模式(Continuous Current Mode ；CCM)。从图4的波形34可知，在半共振驰返式转换器发生输出短路后，功率 开关Sl上的电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于半共振转换器一次侧的快速输出短路保护装置，所述半共振转换器包含功率开关受一控制信号切换，其特征在于所述快速输出短路保护装置包括：谷值检测器连接所述功率开关，检测所述功率开关上的电压谷值而产生谷值信号；以及输出短路判断电路连接所述谷值检测器，当持续一段延迟时间都未接收到所述谷值信号时，送出故障信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林梓诚，
申请(专利权)人：上海立隆微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31
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