[发明专利]电流受限的功率变换器电路和方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及电子电路，并且更具体而言，本公开内容涉及具有电流限制的功率变换器电路和方法。

背景技术

功率变换器是将输入电压变换为输出电压的电路。功率变换器可以在耦合到负载的输出节点处生成调节后的输出电压。功率变换器以调节后的输出电压向负载提供输出电流，并且负载从功率变换器提取电流。功率变换器可以具有控制器，该控制器通过控制在功率变换器中的开关晶体管的导通时间段来管理功率变换器的操作。通常，控制器测量输出电压并且基于输出电压来修改开关晶体管的占空比。每个开关晶体管的占空比是由该晶体管的导通时间段与该晶体管的开关时间段表示的比值。

发明内容

根据一些实施例，功率变换器电路包括电流传感器电路和迟滞比较电路。电流传感器电路生成传动系电路(power train circuit)中的电流的指示。功率变换器电路调节在传动系电路的输出节点处的输出电压。功率变换器电路还控制传动系电路中的电流。迟滞比较电路将传动系电路中的电流的指示与电流界限进行比较。功率变换器电路响应于迟滞比较电路生成的、传动系电路中的电流已经达到电流界限的指示，减小传动系电路中的电流的幅值。

根据一些实施例，迟滞比较电路将传动系电路中的电流与正电流界限和负电流界限进行比较。迟滞比较电路响应于传动系电路中的正电流达到正电流界限而使传动系电路中的正电流以正电流限制模式减小。迟滞比较电路响应于传动系电路中的负电流达到负电流界限而使传动系电路中的负电流以负电流限制模式减小。

在考虑以下具体实施方式和附图之后，本发明的各种目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1示出了根据实施例的具有监测正输出电流和负输出电流的电流限制电路的功率变换器电路。

图2A示出了根据实施例的包括集成电流复制器(replicator)电路的电流传感器电路的示例。

图2B-图2C示出了根据另一实施例的具有两个电阻器、两个晶体管和两个运算放大器的电流传感器电路的示例。

图3示出了根据实施例的、图1的迟滞比较电路的示例。

图4A是时序图，其示出了根据实施例的在图1的功率变换器电路进入和退出正电流限制操作模式时通过传动系电路的电流的示例。

图4B是时序图，其示出了根据实施例的在图1的功率变换器电路进入和退出负电流限制操作模式时通过传动系电路的电流的示例。

图5是流程图，其示出了根据实施例的可被执行以确定图1的功率变换器电路何时进入和退出正电流限制模式的操作。

图6是流程图，其示出了根据实施例的可被执行以确定图1的功率变换器电路何时进入和退出负电流限制模式的操作。

具体实施方式

如上所述，功率变换器以使用开关(例如开关晶体管)调节的输出电压向负载提供输出电流。功率变换器还可以具有包括电感器和电容器的输出滤波器。响应于负载从功率变换器提取的电流增大，功率变换器增大提供给负载的输出电流，以将输出电压保持在基本恒定的电压。如果由负载提取的电流在短时间段内显著增大，则功率变换器可以使输出电流增大到功率变换器的最大输出电流。功率变换器可以具有最大允许正输出电流和非典型最大允许负输出电流。例如，可以选择最大正输出电流和最大负输出电流，以防止电感器饱和。

功率变换器通常具有电流限制电路，如果功率变换器的传动系中的峰值正输出电流或平均正输出电流达到最大正输出电流，则电流限制电路关断主开关晶体管。然而，由于几个原因，先前已知的电流限制电路并不能总是防止功率变换器的输出电流超过其最大正输出电流。首先，先前已知的电流限制电路往往对功率变换器的输出电流达到最大正输出电流缓慢地做出响应。对输出电流达到最大正输出电流进行响应的延迟可以允许输出电流实质上超过了最大正输出电流。此外，先前已知的电流限制电路不会保持主开关晶体管关断足够长时间，以防止在重新导通主开关晶体管后不久输出电流再次达到最大正输出电流。如果负载电流保持为高，则功率变换器的输出电流可以反复达到并超过最大正输出电流。另外，先前已知的电流限制电路不测量功率变换器的传动系中的负电流。功率变换器的传动系中的负电流可以例如指的是远离负载朝向开关晶体管而不是朝向负载的流过电感器的电流。传动系中的负电流从传动系的输出节点流出。功率变换器的传动系中的负电流可以超过功率变换器的最大负输出电流，这也可以导致电感器饱和。传动系中的正电流流向传动系的输出节点并流向负载。