[发明专利]依赖电源的干线欠电压保护

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供开关式电源(SMPS)功率保护的方法。

背景技术

众所周知，从干线电源输出的电压会显著变化，特别是在干线电源需要的功率大于电源能传送的功率的情况下。

对于要求恒定功率输入的应用，从干线抽取的增加的电流将防止干线电压的减少。这种情况是针对开关式电源(SMPS)，开关式电源被典型地控制以便维持恒定的输出功率。干线电压显著地低于标称值的条件被称为“电压不足”。

当干线电压下降到特定的预定值或预设值之下时，因为增加的电流会引起元件过热或者电过载进，在传统系统中已知的是切断应用(在这种情况下是开关式电源)。例如在每个连续的干线半周期中重复地接通和关断SMPS的情况下，也已知的是在这种电压不足保护结构中提供滞后现象以便防止电流振荡。

这种电压不足保护在欠电压条件下提供对SMPS的有效保护。但是不论是否过电流实际已经发生，只要在电压一下降到预设值以下的所有欠电压情况下就关断SMPS，其结果是“过于谨慎”的保护，对用户造成不必要的干扰。

美国专利申请公开US2008/0304195A1公开了一种功率异常保护电路，其中对输入功率的平均值进行检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欠电压保护的自适应方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制连接干线的开关式电源的方法，包括：确定对由开关式电源抽取的功率加以表示的信号；确定对干线电压加以表示的信号；根据对所抽取功率加以表示的信号和对干线电压加以表示的信号，来确定是否满足电压不足的条件；以及响应于检测到电压不足的条件，禁用开关式电源。

在实施例中，开关式电源包括功率因子校正级。在某些这种实施例中，对由开关式电源抽取的功率加以表示的信号是功率因子校正级在干线周期峰值附近的操作窗口的宽度，对干线电压加以表示的信号是对在操作窗口起始处的干线电压加以表示的信号，以及电压不足的条件是在操作窗口起始处的干线电压不超过预定的阈值电压。在这种实施例中，可以特别简单地实现所述方法：因为在窗口控制下操作的功率因子校正级仅在干线周期的一部分(在干线电压峰值的周围或者以干线电压峰值为中心)是可操作的，并且操作窗口的宽度随着抽取功率而减少，所以操作窗口的宽度(该宽度在自我控制中使用)提供抽取功率的表示。此外，在这些实施例中，最感兴趣的干线电压是在操作窗口起始处的瞬时电压：这不仅依赖峰值干线电压，还依赖操作窗口的宽度(以及因此在操作窗口打开时的干线周期的相位)。

在实施例中，该方法还包括：响应于禁用开关式电源来加宽操作窗口。在实施例中有利地，操作窗口可配置成响应于开关式电源的禁用而自动加宽：作为禁用开关式电源的结果，它的控制系统可以表示传送的功率不足，并且因此窗口控制加宽所述窗口以试图提供更多功率。有益地，这提供了滞后的程度，因为在后续干线周期中较宽的窗口将导致干线电压在它的相位前期被测量，所以对于不变的干线欠电压，已测量的电压将甚至更低；等价地，欠电压必须对已测量的值显著地放宽松以超过阈值电压-进而防止在接通或关断状态之间跳跃。

在其他实施例中，对干线电压加以表示的信号由总线电压(Vbus)确定，该总线电压为经整流和平滑的干线电压，并且对所抽取功率加以表示的信号是控制开关式电源转换器的开关的控制信号。

在实施例中，确定是否满足电压不足条件包括：将控制信号的缩放版本与对干线电压加以表示的信号之间的差与阈值信号进行比较，以及如果控制信号的缩放版本与对干线电压加以指示的信号的缩放版本之间的差不超过阈值信号，那么满足电压不足的条件。至少一个缩放因子可以是1，并且该方法的这个部分可方便地由电流镜实现。

在实施例中，阈值信号为阈值电压。可以使用电压比较器(使一个输入为阈值电压，并且使另一个输入为控制信号的缩放版本与对干线电压加以表示的信号的缩放版本之间的差得出的电压)方便地实现所述比较。

在实施例中，开关式电源包括开关和变压器。，那么根据开关接通的时刻流过变压器的次级绕组的电流来确定对干线电压加以指示的信号。此外，根据流过与总线电压相连的电阻器的电流来确定对干线电压加以指示的信号。那么，对干线电压加以指示的信号可以包括来自总线电压和地之间的分压器的抽头，尽管这极可能导致相对高的损耗。

在实施例中，开关式电源包括回扫式转换器。但是，普通技术人员将理解本发明不局限于此，并且将包括其它类型的开关式转换器(例如不局限于共振转换器、正向转换器、降压-升压转换器等)，以及是否使用窗口控制的功率因子校正级。