依賴電源的干線欠電壓保護制造技術

公開了用于依賴功率的干線欠電壓(“電壓不足”)保護的方法及控制器。電壓不足保護意味著保護免受由于低干線電壓和相關聯的高干線電流導致的過熱。通常這涉及干線電壓的絕對值，但是對于在低功率操作的器件來說，因為不會發生過熱，所以這是不必要的。通過將干線電壓與表示電源的實際功率級的信號進行比較，所公開的方法和控制器允許在低負載時具有低干線電壓。在諸如回掃式轉換器之類的轉換器中，通過將干線電壓的實際峰值電壓與表示功率級(比如經過反饋回路中的光耦合器的電流)的控制信號進行比較來實現這種電壓不足保護。在其它實施例中，在SMPS僅在正弦干線電壓峰值附近的控制窗口中操作，通過比較器將干線電壓與預設電平進行比較，如果在打開控制窗口之前電壓經過預設電平，那么SMPS正常工作。相反，如果在控制窗口打開之前電壓沒有經過預設電平，則啟動電壓不足保護。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種提供開關式電源(SMPS)功率保護的方法。
技術介紹
眾所周知，從干線電源輸出的電壓會顯著變化，特別是在干線電源需要的功率大于電源能傳送的功率的情況下。對于要求恒定功率輸入的應用，從干線抽取的增加的電流將防止干線電壓的減少。這種情況是針對開關式電源(SMPS)，開關式電源被典型地控制以便維持恒定的輸出功率。干線電壓顯著地低于標稱值的條件被稱為“電壓不足”。當干線電壓下降到特定的預定值或預設值之下時，因為增加的電流會引起元件過熱或者電過載進，在傳統系統中已知的是切斷應用(在這種情況下是開關式電源)。例如在每個連續的干線半周期中重復地接通和關斷SMPS的情況下，也已知的是在這種電壓不足保護結構中提供滯后現象以便防止電流振蕩。這種電壓不足保護在欠電壓條件下提供對SMPS的有效保護。但是不論是否過電流實際已經發生，只要在電壓一下降到預設值以下的所有欠電壓情況下就關斷SMPS，其結果是“過于謹慎”的保護，對用戶造成不必要的干擾。美國專利申請公開US2008/0304195A1公開了一種功率異常保護電路，其中對輸入功率的平均值進行檢測。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種欠電壓保護的自適應方法。根據本專利技術的一個方面，提供了一種控制連接干線的開關式電源的方法，包括確定對由開關式電源抽取的功率加以表示的信號；確定對干線電壓加以表示的信號；根據對所抽取功率加以表示的信號和對干線電壓加以表示的信號，來確定是否滿足電壓不足的條件；以及響應于檢測到電壓不足的條件，禁用開關式電源。在實施例中，開關式電源包括功率因子校正級。在某些這種實施例中，對由開關式電源抽取的功率加以表示的信號是功率因子校正級在干線周期峰值附近的操作窗口的寬度，對干線電壓加以表示的信號是對在操作窗口起始處的干線電壓加以表示的信號，以及電壓不足的條件是在操作窗口起始處的干線電壓不超過預定的閾值電壓。在這種實施例中，可以特別簡單地實現所述方法因為在窗口控制下操作的功率因子校正級僅在干線周期的一部分(在干線電壓峰值的周圍或者以干線電壓峰值為中心)是可操作的，并且操作窗口的寬度隨著抽取功率而減少，所以操作窗口的寬度(該寬度在自我控制中使用)提供抽取功率的表示。此外，在這些實施例中，最感興趣的干線電壓是在操作窗口起始處的瞬時電壓這不僅依賴峰值干線電壓，還依賴操作窗口的寬度(以及因此在操作窗口打開時的干線周期的相位)。在實施例中，該方法還包括響應于禁用開關式電源來加寬操作窗口。在實施例中有利地，操作窗口可配置成響應于開關式電源的禁用而自動加寬作為禁用開關式電源的結果，它的控制系統可以表示傳送的功率不足，并且因此窗口控制加寬所述窗口以試圖提供更多功率。有益地，這提供了滯后的程度，因為在后續干線周期中較寬的窗口將導致干線電壓在它的相位前期被測量，所以對于不變的干線欠電壓，已測量的電壓將甚至更低；等價地，欠電壓必須對已測量的值顯著地放寬松以超過閾值電壓-進而防止在接通或關斷狀態之間跳躍。在其他實施例中，對干線電壓加以表示的信號由總線電壓(Vbus)確定，該總線電壓為經整流和平滑的干線電壓，并且對所抽取功率加以表示的信號是控制開關式電源轉換器的開關的控制信號。在實施例中，確定是否滿足電壓不足條件包括將控制信號的縮放版本與對干線電壓加以表示的信號之間的差與閾值信號進行比較，以及如果控制信號的縮放版本與對干線電壓加以指示的信號的縮放版本之間的差不超過閾值信號，那么滿足電壓不足的條件。 至少一個縮放因子可以是1，并且該方法的這個部分可方便地由電流鏡實現。在實施例中，閾值信號為閾值電壓。可以使用電壓比較器(使一個輸入為閾值電壓，并且使另一個輸入為控制信號的縮放版本與對干線電壓加以表示的信號的縮放版本之間的差得出的電壓)方便地實現所述比較。在實施例中，開關式電源包括開關和變壓器。，那么根據開關接通的時刻流過變壓器的次級繞組的電流來確定對干線電壓加以指示的信號。此外，根據流過與總線電壓相連的電阻器的電流來確定對干線電壓加以指示的信號。那么，對干線電壓加以指示的信號可以包括來自總線電壓和地之間的分壓器的抽頭，盡管這極可能導致相對高的損耗。在實施例中，開關式電源包括回掃式轉換器。但是，普通技術人員將理解本專利技術不局限于此，并且將包括其它類型的開關式轉換器(例如不局限于共振轉換器、正向轉換器、 降壓-升壓轉換器等)，以及是否使用窗口控制的功率因子校正級。根據本專利技術的另一個方面，提供了一種用于開關式電源的控制器，所述控制器適于操作根據前述任一項權利要求的方法。本專利技術的這些和其它方面將參考下文中描述的實施例而變得清楚明白，并且參考實施例進行闡述。附圖說明將參考附圖僅以示例的方式描述本專利技術的實施例，其中圖1為根據本專利技術實施例方法的流程圖；圖2示出了與SMPS的正弦干線半周期相關的控制窗口，所述SMPS包括功率因子級并且在控制窗口內操作；以及圖3示意性地示出了根據本專利技術實施例的SMPS的控制器的一部分。應該注意的是附圖是概略的，并且沒有按比例繪制。為了清楚和便于繪制的目的， 這些圖的部件的相關尺寸和部件的比例按照擴大或縮小的尺寸示出。在經修改的實施例及不同的實施例中，相同的參考符號一般用于指代對應的或相似的特征。具體實施方式本專利技術的實施例受益于專利技術人對欠電壓保護的實現，也就是說，對電壓不足條件的保護僅在抽取高電流的情況下是必要的。因此，當應用為抽取較低電流時，可以容忍更顯著的欠電壓。因此，電壓不足保護的自適應形式不僅依賴干線電壓，也依賴抽取功率。進而在最基本的層面，本專利技術實施例包括通過以下步驟控制連接干線的開關式電源確定對由開關式電源抽取的功率加以指示的信號；確定對干線電壓(以下將討論，這可以不局限于瞬時電壓或者平滑的總線電壓)加以指示的信號；依賴對抽取的功率加以指示的信號和對干線電壓加以指示的信號，來確定是否滿足電壓不足的條件；以及響應于檢測到電壓不足的條件，禁用開關式電源。因此即使在干線中存在欠電壓，如果抽取功率足夠低的話，電壓不足的條件也不會發生。在極低的功率應用中，可以容忍(相對地)極低的干線電壓。本專利技術的實施例可在實現上顯著地變化。圖1中示出了本專利技術實施例的流程圖。 在圖中，最開始認為SMPS進行常規操作(替換地，SMPS可以處于電壓不足模式)。在102， 檢查是否滿足檢查電壓不足的條件。如下將更詳細地描述，對于具有窗口控制的功率因子校正級的SMPS，檢查電壓不足級別的條件在操作窗口打開的時刻發生；替換地，對于某些包含回掃式轉換器的實施例，條件可為SMPS開關是接通的；在其它實施例中，可以獲得并且保持干線電壓的平均值，并且這個步驟因而是多余的。如果沒有滿足這個條件，在112，操作(或關閉模式)繼續為常規。如果滿足這種條件，在104，檢查功率級。然后在106，獲得電壓不足的條件。對于具有窗口控制的PFC，這可以是相對于瞬時干線電壓的閾值電壓；可替換地，對于典型的回掃式轉換器，該條件可以是相對于總線電壓的縮放版本的用于控制SMPS的縮放的控制電壓。在108，檢查干線電壓(在上述兩個例子分別為瞬時干線電壓和總線電壓的縮放版本) 是否超過電壓不足的條件。如果干線電壓沒有超過這個值，那么在116，停止SMPS(或者適當地保持在關閉模式)。否則，在110檢查SMPS是否接通；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種控制連接干線的開關式電源的方法，包括：確定對由開關式電源抽取的功率加以表示的信號；確定對干線電壓加以表示的信號；依賴對抽取的功率加以表示的信號和對干線電壓加以表示的信號來確定是否滿足電壓不足的條件；以及響應于檢測到電壓不足的條件，禁用開關式電源。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：弗朗斯·潘謝爾，
申請(專利權)人：NXP股份有限公司，
類型：發明
國別省市：NL