[發(fā)明專(zhuān)利]用于隔離的DC/DC變換器的輔助繞組接地故障檢測(cè)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580066324.8
• 申請(qǐng)日: 2015-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108093668B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·孔;D·多恩;F·史
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 戴洛格半導(dǎo)體公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/32
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/32;H02M3/335
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 胡春光;張穎玲

一種反激式變壓器(100)，其設(shè)置有控制器(U1)，控制器配置成分析反射的反饋電壓波形(V_FB)以確定輔助繞組的接地連接故障(125)的出現(xiàn)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年4月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)62/146,174的權(quán)益，其通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)功率變換器，并且更具體地，涉及用于開(kāi)關(guān)電源控制器的電源電壓的調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)

移動(dòng)電子設(shè)備(例如，智能手機(jī)和平板電腦)的爆炸式發(fā)展使本領(lǐng)域中對(duì)于緊湊和高效開(kāi)關(guān)功率變換器的需要增加，以使得用戶可以再充電他們的設(shè)備。反激式開(kāi)關(guān)功率變換器通常與移動(dòng)設(shè)備一起被提供，因?yàn)樗淖儔浩魈峁┡cAC家用電流的安全隔離。這種隔離引入了以下問(wèn)題：功率開(kāi)關(guān)發(fā)生在變壓器的初級(jí)側(cè)，而負(fù)載在次級(jí)側(cè)上。反激式變換器的功率開(kāi)關(guān)調(diào)制需要知道變壓器的次級(jí)側(cè)上的輸出電壓。這種反饋可以通過(guò)從次級(jí)側(cè)橋接到初級(jí)側(cè)的光隔離器獲得，但是這增加了成本和控制復(fù)雜度。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了僅初級(jí)反饋技術(shù)，其在每個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)中使用變壓器的初級(jí)側(cè)上的反射電壓。

在反激式變換器的開(kāi)關(guān)循環(huán)中，在初級(jí)側(cè)功率開(kāi)關(guān)循環(huán)關(guān)斷之后，次級(jí)電流(變壓器的次級(jí)繞組中的電流)脈沖為高。然后當(dāng)功率傳送到負(fù)載時(shí)，次級(jí)電流斜降至零。功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間和次級(jí)電流斜降到零之間的延遲被稱(chēng)為變壓器重置時(shí)間(Trst)。變壓器重置時(shí)間時(shí)的初級(jí)繞組上的反射電壓與輸出電壓成比例，原因在于當(dāng)次級(jí)電流停止流動(dòng)時(shí)，次級(jí)側(cè)上沒(méi)有二極管電壓降。基于變壓器中的匝數(shù)比和其他因素，變壓器重置時(shí)間時(shí)的反射電壓因此與輸出電壓成正比。僅初級(jí)反饋技術(shù)通過(guò)輔助繞組對(duì)該反射電壓采樣，以有效地調(diào)制功率開(kāi)關(guān)，并因而調(diào)制輸出電壓。

雖然僅初級(jí)反饋技術(shù)降低了復(fù)雜度和成本，但是與諸如集成電路的其他板載部件相比，相關(guān)的變壓器比較重。具體地，變壓器通過(guò)使用焊料共同地互連到其電路板。現(xiàn)代的回收標(biāo)準(zhǔn)通常要求使用無(wú)鉛焊料，其是相對(duì)易碎的，并因而會(huì)易于破裂。對(duì)于到初級(jí)繞組或次級(jí)繞組的耦接，產(chǎn)生的焊料互連的故障可能發(fā)生。這種故障會(huì)使產(chǎn)生的反激不可使用，但是作為結(jié)果，輸出電壓絕不會(huì)被驅(qū)動(dòng)太高。相比之下，如果輔助繞組的互連失敗，盡管出現(xiàn)斷路故障，但由于軌跡電感、電阻和電容(LRC)效應(yīng)，反射電壓依然會(huì)在輔助繞組上出現(xiàn)。功率控制器因而將會(huì)對(duì)該反射電壓做出反應(yīng)，并且繼續(xù)循環(huán)初級(jí)繞組的功率開(kāi)關(guān)。因此，由于輔助繞組的互連故障，輸出電壓可能會(huì)被驅(qū)動(dòng)到高危險(xiǎn)級(jí)別，這會(huì)對(duì)相關(guān)的負(fù)載產(chǎn)生損害。但是，傳統(tǒng)的功率控制器沒(méi)有辦法確定輔助繞組互連已經(jīng)失敗。

因此，本領(lǐng)域中需要用于僅初級(jí)反饋調(diào)節(jié)的反激式變換器的改進(jìn)的故障檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

反激式變換器設(shè)置有控制器，該控制器被配置成分析反射的反饋電壓波形，以確定輔助繞組的接地連接故障的出現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括控制器的反激式變換器，該控制器被配置成分析反射電壓波形以檢測(cè)關(guān)于輔助繞組的故障情況。

圖1B示出了在輔助繞組的接地?cái)嗦烦霈F(xiàn)之后的圖1的反激式變換器。

圖2A示出了圖1B的反激式變換器的兩個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)。

圖2B示出了響應(yīng)于圖2A的開(kāi)關(guān)循環(huán)而產(chǎn)生的次級(jí)電流波形。

圖2C示出了響應(yīng)于圖1B的開(kāi)關(guān)循環(huán)，針對(duì)輔助繞組接地?cái)嗦返某霈F(xiàn)和消失而產(chǎn)生的反射的反饋波形。

圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方式的示例性控制器。

圖4A示出了與用于圖3的控制器的反射的反饋電壓相比的電壓閾值。

圖4B示出了用于正常反射的反饋電壓波形的比較器輸出信號(hào)。

圖4C示出了由于輔助繞組接地?cái)嗦烦霈F(xiàn)而產(chǎn)生的用于故障反射的反饋電壓波形的比較器輸出信號(hào)。