[发明专利]具有过流保护的开关模式电源

说明书

本发明涉及一个开关模式电源。

一个典型的开关模式电源(SMPS)含有一个连接到输入电源电压端子以用于接收输入电源电压的由一个电感和一个双向可控开关组成的串联装置。该开关是通过由一个晶体管和一个续流二极管组成的并联装置组成的。一个驱动或者控制电路提供了切换脉冲以将该开关交替地切换到导通和关断状态，根据该开关在关断时的周期期间所产生的谐振的整流输出电压，该开关的导通状态的周期是可控的。

在一些现有技术SMPS中的调节控制电路中的调节器是相对于在一个错误放大器中的一个错误信号进行响应以当双向开关导通时变化间隔的长度。在电感中的电流的峰值以此受到控制。以此方式，当双向开关关断时被升高的谐振脉冲电压的幅值受到控制以提供输出电压调节。

在逐个电流脉冲控制的基础上，该SMPS可以运行在电流模式控制中。当电流达到由一个错误信号建立的阙值时，流过晶体管开关的电流终止。该错误信号实际上控制着电感中的峰值电流，该电感连接到晶体管开关。以此方式，控制电路以前向供给的方式立即修正了输入电压的变化而没有使用错误放大器的动态范围。

如果超出的电流持续的时间是短的，该晶体管开关和连接于其上的变压器的绕组可以不会通过超出晶体管开关的承受范围的开关电流受到损坏。例如在使用在视盘机驱动器中的并且由SMPS供电的一个电机的短的启动间隔。然而在一个错误的情况发生时并且额外的电流产生了延长的间隔，该晶体管开关和变压器绕组可能受到损坏。

因此，需要保护该SMPS以抵抗产生延长的间隔的额外的电流，该电流处于一个电平上，该电平小于由电流模式控制电路建立的电流限制。以此方式，具有较低的最大电流限制的晶体管开关能够被使用。优选的，具有较低的最大电流限制的晶体管开关是较不昂贵的。

一个实现本发明的一个方面的开关模式电源装置含有一个输入电源电压的电源和耦合到输入电源电压的电源的一个电感。一个第一个晶体管开关耦合到该电感并且响应于一个周期的开关控制信号以在电感中产生电流脉冲，该电感被耦合到负载电路以产生电源的输出。一个调节器响应于一个信号，在逐个电流脉冲的基础的根据上，该信号表示了一个给出的电流脉冲以产生开关控制信号以控制以电流模式控制方式产生的电源输出。一个过流保护电路响应于该电流脉冲，该脉冲表示了一个信号，该信号用于在过流情况发生时抑制电源的输出。一个电流传感器响应于该给定的电流脉冲以产生电流脉冲，该脉冲表示了一个信号，该信号通过相应的信号路径被耦合到每一个过流保护电路和调节器。

图1示出了实现本发明的一个方面的被调谐的SMPS，

图2a，2b和2c示出了用于解释调谐的图1的SMPS的波形图。

图1示出了实现本发明的一个方面的一个调谐的SMPS。在图1中，作为一个晶体管开关运行的一个N型的金属氧化物半导体(MOS)功率晶体管Tr具有一个通过变压器T1的初级线圈L1耦合到输入电源，即直流(DC)电压B+的端子20上的漏极端子。在电路结构中，未示出，该变压器能够作为一个隔离变压器。电压B+例如是从一个滤波器电容中导出的，该电容耦合到一个桥式整流器，其整流了一个主电源电压，未示出。

晶体管Tr的一个源极端子通过一个电流传感器或者一个示范电阻R12耦合到一个接地或者共同的端子。作为一个开关运行的续流二极管D6与晶体管Tr并联地耦合并且包含在具有晶体管Tr的相同的部分中以形成一个双向开关22。电容C6与二极管D6并联连接并且与绕组L1串联以当开关22不导通时与绕组L1的电感一起形成一个谐振电路21。

变压器T1的一个次级绕组L2耦合到峰值整流二极管D8的阳极并且耦合到大地以在滤波器电容C10中产生一个输出电压VOUT，该电容耦合到二极管D8的阴极。电压VOUT耦合到负载电路，未示出。相似的，在滤波器电容C9中的输出电压VOUT’是由整流二极管D7改善的一个峰值整流电压。

一个错误放大器23是响应于电压VOUT和一个参考电压VREF。一个光敏耦合器IC1含有一个发光二极管。光敏耦合器IC1的晶体管的一个发射极通过一个电阻R4耦合到负DC电压V3。光敏耦合器IC1的晶体管的集电极耦合到电容C3。在一个未示出的电路结构中，该光敏耦合器能够用于隔离。光敏耦合器IC1的一个错误的集电极电流Ie表示了一个结果，以此，电压VOUT大于参考电压VREF，并且因此是它们之间的差值。