[發明專利]精確的輸出功率檢測

有效

• 申請號: 201410274117.9
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104242661B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 史富強;D·阮;H·H·布伊;李勇;姚建明
• 申請（專利權）人: 戴樂格半導體公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;G01R21/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,王冬

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年6月19日提交的美國臨時專利申請NO.61/837,079的權益，其全部內容通過引用合并到本文中。

背景技術

本公開內容總體上涉及開關電源，更具體地涉及一種具有初級側感測和反饋的功率極限檢測。

反激功率變換器包括用于從電源向負載遞送電功率的功率級。圖1圖示了示例反激功率變換器100。功率級中的開關102將負載104電耦合至電源(未示出)或者將負載104從電源上去耦合(未示出)，并且耦合至開關102的開關控制器106控制開關102的導通時間和關斷時間。該開關102的導通時間和關斷時間可以通過控制器106基于表示輸出功率、輸出電壓或輸出電流的反饋信號以調節該輸出功率、輸出電壓或輸出電流而修改。能量在開關102導通時存儲在變壓器108的氣隙中而在開關102關斷時被傳送至負載。

功率變換器100通過測量輸出電壓V_out來檢測輸出功率，從而將其反饋至初級側控制器106。將輸出電壓V_out與參考電壓V_REF比較，并且將得到的誤差信號V_C饋送到控制器106中用于控制開關102。使用圖1所示的輸出電壓，由下式給出輸出功率P₀：

其中，L_M為變壓器108的磁化電感，F_SW為開關102的開關頻率，EFF為功率變換器100的工作效率，K為常數。不同功率變換器之間的磁化電感L_M和工作效率EFF可以有很大變化，并且V_C根據負載變化。

圖2圖示了跨輸出電壓范圍的通過變換器100檢測的輸出功率。，P_out上邊界202和P_out下邊界204分別表示輸出功率基于L_M、V_C和EFF的可能值的范圍的高邊界和低邊界。具體地，功率極限檢測范圍208指示在給定功率極限閾值電壓206處所檢測的輸出功率的可能值的范圍。如圖2A所示，變換器100的功率極限檢測范圍208很大，意味著變換器100確定輸出功率的精度很低。

圖3圖示了在功率變換器具有很大變化的功率極限檢測范圍時大量的設計考慮。功率變換器通常被設計成在正常工作范圍310內工作，其包括在最大額定功率閾值311以下的輸出功率的電平。如果正常工作功率范圍310與最小功率極限檢測閾值215重疊，則通過功率變換器100檢測的輸出功率可能產生故障功率極限觸發。為了防止正常工作功率范圍310與功率極限檢測閾值215之間的重疊，在正常工作范圍310與功率極限檢測范圍208之間設計了很小的工作裕度312。這增加了最大額定功率閾值311與最大功率極限檢測點217之差。然而，功率變換器100可以在最大額定功率閾值311之上工作很短一段時間。相應地，為了防止對變換器100的熱損壞，變換器100被設計成工作高達最大功率極限檢測點217。因為從最大額定功率閾值311至最大功率極限檢測點217的范圍很大，所以將功率變換器的部件的熱設計和工作額定值超裕度涉及以實現高達最大功率極限檢測點217的安全工作模式。

發明內容

本文中所描述的實施方式包括一種用于感測開關功率變換器的輸出功率的系統和方法。開關功率變換器包括變壓器，該變壓器包括耦合至輸入電壓的初級繞組、耦合至開關功率變換器的輸出的次級繞組、以及在變壓器的初級側的輔助繞組。開關耦合至變壓器的初級繞組。初級繞組中的電流響應于開關導通而生成，而非響應于開關關斷而生成。跨次級繞組的輸出電壓在開關的關斷周期期間被反映為跨輔助繞組的反饋電壓。輸出功率檢測器基于變壓器的復位時間來檢測開關功率變換器的輸出電流。輸出功率檢測器生成指示輸出功率的控制信號并且向控制器提供控制信號，該控制器被配置成控制開關的開關以調節輸出功率。

與取決于向變壓器的磁化電感的功率變換器的輸入電壓的知識的方法相比，通過使用變壓器的初級側的反饋電壓來檢測開關功率變換器的輸出功率，該開關功率變換器能夠更精確地檢測輸出功率。相應地，開關功率變換器的實施方式向負載提供了在開關功率變換器或者負載的功率極限之上的功率輸出。

說明書中所描述的特征和優點不全是包括性的，具體地，鑒于附圖、說明書和權利要求，本領域技術人員將很清楚很多其他特征和優點。此外，應當注意，說明書中所使用的語言主要被選擇用于易讀性目的和說明目的，而非選擇用于描寫或限制本發明的主題。

附圖說明