專利名稱：功率調(diào)節(jié)器及其輸入電流平均值限制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率調(diào)節(jié)器，尤其涉及一種具有功率無損失的輸入電流 平均值限制電路的功率調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
功率調(diào)節(jié)器，例如直流-直流變換器，用來給各種各樣的電系統(tǒng)提供穩(wěn)定 的電壓源。低電源設(shè)備中(如手提電腦、手機、充電器等)對電池的管理尤 其需要高效率的直流-直流變換器。開關(guān)型功率調(diào)節(jié)器把輸入直流電壓轉(zhuǎn)換成 高頻率電壓，在對高頻輸出電壓進行濾波進而轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓。具體的 說，功率調(diào)節(jié)器通常包括一個開關(guān)器件、 一個輸出濾波器和一個控制器，開 關(guān)器件與一個輸入直流電壓源(如電池)交替性的連接和斷開以給負載(如 集成電路)供電。輸出濾波器連接在輸入電壓源和負載之間，由電感和電容 組成，用于對開關(guān)器件的輸出進行濾波進而提供直流輸出電壓?？刂破?例 如脈沖寬度調(diào)制器或者頻率脈沖調(diào)制器等)根據(jù)輸出信號的狀態(tài)來控制上述 開關(guān)器件的開關(guān)狀態(tài)，以此輸出一個相對穩(wěn)定的直流電壓。
在這樣的功率調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)中，為了防止輸出短路或者電路過流情況下引 起輸入側(cè)電流過大，導(dǎo)致溫度升高，過熱使得器件損壞或者使其壽命降低， 通常都會在電路中加入峰值電流限流電路部分，當瞬時電流過大時，峰值電 流限流電路部分開始工作，以關(guān)斷或者將該峰值電流限流使之減小，從而起 到保護功率開關(guān)器件的作用。
然而，上述的限流電路僅僅是對功率調(diào)節(jié)器本身進行保護，在實際應(yīng)用
中，對輸入電源(如USB口供電)同樣需要限流保護，有必要對輸入電流的平均 值進行限流操作。限流保護電路首先要有一個電流取樣環(huán)節(jié)， 一般的做法是 串聯(lián)一個小電阻或者采用霍爾元件來獲得電流信號。當采樣電流比較小的時候，這兩種取樣方法都是可取的。但當取樣電流比較大時，電阻取樣會有較 大的損耗，降低了變換器的效率，而霍爾元件取樣體積比較大，且價格昂貴， 整個電源的成本增加。
如圖1所示，其為現(xiàn)有功率調(diào)節(jié)器電路中應(yīng)用外接電阻的輸入電流限流實
現(xiàn)電路原理圖，功率調(diào)節(jié)器包括輸入采樣電阻ll,放大器12、控制電路13、 驅(qū)動電路14、開關(guān)器件和濾波電路等部分。采用輸入采樣電阻ll獲取輸入電 流，并通過放大器12將其放大得到電流平均值信號；再通過比較器將電流平 均值信號與基準信號進行比較，然后將比較結(jié)果輸入到控制電路13，當電流 平均值信號大于基準信號時，控制電路13關(guān)斷開關(guān)器件，實現(xiàn)對過大輸入電 流的限制。
但是，采用這種方法，不可避免的由于采樣電阻ll的存在，會在其上產(chǎn) 生較大的功率損耗，其數(shù)值大小與采樣電阻ll的阻值大小以及電路輸入電流 值的平方成正比，并且檢測放大器12部分也存在一定的直流靜態(tài)損耗。例如， 假設(shè)電路輸入電流為1A，輸入采樣電阻為100mQ時，則這時的采樣電阻ll的 功率損耗大約為100mW,顯然其不能滿足高效率應(yīng)用場合的使用。
另外，這種方法需要在功率調(diào)節(jié)器外圍外接采樣電阻，以及比較器、放 大器等部分，使得電路面積變大、噪聲影響也較大。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有功率無損耗的輸入電流平均值 限流電路的功率調(diào)節(jié)器，以解決現(xiàn)有外接采樣電阻的實現(xiàn)方法其功率損耗大、 效率低的問題。
本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方 法，以解決現(xiàn)有外接采樣電阻的實現(xiàn)方法其功率損耗大、效率低的問題。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種功率調(diào)節(jié)器，包括開關(guān)器件、控制電 路，輸出濾波電路和輸入電流平均值限制電路，控制電路根據(jù)一輸出電壓反 饋信號控制開關(guān)器件周期性的導(dǎo)通和關(guān)斷，將輸入電源轉(zhuǎn)換成高頻信號，濾 波電路將高頻信號轉(zhuǎn)換成可給負載供電的輸出信號，并且輸出 一輸出電壓反
6饋信號至控制電路，輸入電流平均值限制電路包括
無損耗電流釆樣電路，與開關(guān)器件連接，用以無損耗釆樣流過開關(guān)器件 的瞬時電流，得到與流過開關(guān)器件的電流成比例的輸入采樣電流；
電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，與無損耗電流采樣電路連接，用以將輸入采樣電流 進行平均值運算得到輸入電流平均值，并將輸入電流平均值轉(zhuǎn)換為第 一 電壓 信號；
平均電流調(diào)整電路，分別與電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和控制電路連接，用以接 收第一電壓信號與一第一基準信號，并將第一電壓信號與第一基準信號進行 比較處理，處理結(jié)果輸出至控制電路，以控制開關(guān)器件的動作，從而限制輸 入電流的平均值。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，無損耗電流采樣電路包括一 與所述開關(guān)器件類型相同的鏡像開關(guān)器件，流過所述開關(guān)器件和流過鏡像開 關(guān)器件的電流比為N:l, N不小于IO。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其電流-電壓轉(zhuǎn)換電路包括第 一電阻和第一電容，第一電阻和第一電容并聯(lián)后分別與無損耗電流采樣電路 和平均電流調(diào)整電路連接。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其輸入電流平均值限制電路 還包括一 電流放大電路，電流放大電路分別與無損耗電流采樣電路和電流-電 壓轉(zhuǎn)換電路連接，用以將輸入采樣電流進行放大處理。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其電流放大電路包括放大器 和一晶體管，放大器將輸入采樣電流進行放大且保證流出晶體管的輸入采樣 電流與開關(guān)器件導(dǎo)通時的電流成正比。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其平均電流調(diào)整電路包括一 比較器，比較器用以將第一電壓信號與一第一基準信號進行比較得到一限流 信號，當?shù)谝浑妷盒盘柎笥诘谝换鶞市盘枙r，限流信號控制開關(guān)器件的動作， 以限制輸入電流的平均值。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其平均電流調(diào)整電路包括一 放大器，放大器用以將第一電壓信號與一第一基準信號進行比較和放大而產(chǎn)
7生電流誤差信號。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器，其控制電路進一步包括輸出 電壓反饋回路，該輸出電壓反饋回路將電壓反饋信號與一第二基準信號比較 而產(chǎn)生輸出誤差信號，
當輸入電流平均值超過輸入電流平均值閾值時，即第 一 電壓信號大于第 一基準信號時，控制電路根據(jù)電流誤差信號關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入電流
的平均值；
當輸入電流平均值沒有超過輸入電流平均值閾值時，即第 一 電壓信號小 于第一基準信號時，控制電路根據(jù)輸出誤差信號控制開關(guān)器件的動作，調(diào)整 開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，并以此來調(diào)節(jié)輸出信號。
本發(fā)明還提供一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，包括以下步
驟
(1)采用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗采樣，得到輸 入釆樣電 流;
(2 )通過電流-電壓轉(zhuǎn)化電路對輸入釆樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；
(3)通過平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與一第一基準信號進行比 較，判斷第一電壓信號是否大于第一基準信號，若第一電壓信號大于第一基 準信號，輸出限流信號至控制電路關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入平均電流；否 則，返回步驟(1)。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法， 上述的步驟2之前還包括通過電流放大電路對輸入采樣電流進行放大處理。
本發(fā)明又提供一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，其特征在于， 包括以下步驟
(1)采用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗采樣，得到輸 入采樣電流；
(2 )通過電流-電壓轉(zhuǎn)化電路對輸入采樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；
8(3 )平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與一第一基準信號進行比較和放 大得到一電流誤差信號；輸出電壓反饋電路將功率調(diào)節(jié)器輸出的電壓反饋信 號與 一第二基準信號進行比較產(chǎn)生一輸出誤差信號。
(4)判斷電流誤差信號是否小于輸出誤差信號若電流誤差信號小于輸 出誤差信號，所述控制電路根據(jù)電流誤差信號關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入電 流的平均值；否則，若電流誤差信號大于輸出誤差信號，所述控制電路根據(jù) 輸出誤差信號控制開關(guān)器件的動作，調(diào)整開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，并以 此來調(diào)節(jié)輸出信號。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法， 上述的步驟2之前還包括通過電流放大電路對輸入采樣電流進行放大處理。
采用本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)電路及其控制方法，可以實現(xiàn)功率無損耗 的輸入電流平均值限制，實現(xiàn)對輸入源的限流保護作用。同時可以將該輸入 電流平均值限制電路集成于功率調(diào)節(jié)器內(nèi)部，省去了外圍電路，功耗減小， 效率提高、簡化了電路設(shè)計、整個電路可靠性增加。


圖l為現(xiàn)有功率調(diào)節(jié)器電路中應(yīng)用外接電阻的輸入電流限流實現(xiàn)電路原 理圖2A為本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器的第一實施例的原理框圖； 圖2B為圖2A的工作波形圖； 圖3為本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器第二實施例的原理框圖； 圖4為本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器第三實施例的原理框圖5為本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法的第一實施例流 程圖6為本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法的第二實施例流 程圖。
具體實施例方式
9以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。本發(fā)明選取這些實 施例的目的不是將本發(fā)明的范圍限于這些實施例，而是使本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員能夠更好的理解和使用本發(fā)明。參考圖2A至圖2B，其分別為本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器的第一實施例的原理框圖 及其工作波形圖。該功率調(diào)節(jié)器包括DC/DC轉(zhuǎn)換電路200和輸入電流平均值限 制電路201， DC/DC轉(zhuǎn)換電路200包括開關(guān)器件、控制電路(PWMControl)和 輸出濾波電路。其中，開關(guān)器件為一晶體管21，晶體管21是MOSFET晶體管。 濾波電路包括輸出電感L、輸出電容C。ut。 DC/DC轉(zhuǎn)換電路200還包括一輸出分 壓電阻網(wǎng)絡(luò)，輸出分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括兩個反饋電阻R加，Rft2。 FB為輸出電壓反 饋信號，控制電路根據(jù)輸出電壓反饋信號FB來控制晶體管21周期性的導(dǎo)通和 關(guān)斷，以產(chǎn)生高頻信號，然后通過濾波電路的輸出電感L和輸出電容C。ut進行 濾波，從而輸出一直流電壓給輸出負載供電。上述的DC/DC轉(zhuǎn)換電路200為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。以下對本發(fā)明的 輸入電流平均值限制電路201中的電路元件連接關(guān)系和工作過程進行詳細說 明。輸入電流平均值限制電路201包括無損耗電流采樣電路202，電流-電壓轉(zhuǎn) 化電路203和平均電流調(diào)整電^各204。無損耗電流采樣電路202由與開關(guān)器件(即晶體管21)類型相同的鏡像開 關(guān)器件(即鏡像晶體管22)組成，在該實施例中選用MOSFET晶體管，流過 晶體管21和流過鏡像晶體管22兩者的電流的比值關(guān)系為N:1， 一般來說，N大 于IO，這樣鏡像晶體管22的電流要比流過晶體管21的電流小至少90%。為了進 一步減小損耗，N—般取值1000以上。如圖2B所示，鏡像晶體管22上的輸入檢測電流為IsEN,晶體管21的電流為 Is，假設(shè)流過輸出電感L的電流平均值為/,,晶體管21的導(dǎo)通占空比為D,晶 體管21與鏡像晶體管22的比值為N。輸出電感L的電流值為/L，其平均值為/p,則晶體管21上的電流波形為占 空比D的一方波，其輸入電流平均值4為104 4xD (i)則流過鏡像晶體管22的輸入采樣電流為IsEN,其平均電流值/_如下公式(2)所示7譜-w (2 )電流-電壓轉(zhuǎn)換電i 各203由第 一電阻24和第 一電容25組成，用以對輸入采樣電流ISEN進行濾波處理，并將其轉(zhuǎn)換為節(jié)點23處的第一電壓信號V,im。如果第一電阻24和第一電容25組成的濾波時間常數(shù)遠大于晶體管21的開關(guān)周期，則Vum的波形為一接近直流的電壓，V,im的平均值^，其數(shù)值大小如下公式(3)所示K =/ 《=_^_x《. "、hm—oveovelim ^ +丄l皿 (3 J其中R^為第一電阻24的電阻值。平均電流調(diào)整電路204包括一比較器26，其正相輸入端連接一第一基準信 號Vrefl，反相輸入端連接節(jié)點23,即鏡像晶體管22、第一電阻24和第一電容25 的公共節(jié)點，比較器26的輸出的限流信號連接至控制電路部分。比較器26將第一電壓信號V,im與第一基準信號Vrefl進行比較，控制電路部分根據(jù)比較器26的輸出結(jié)果(限流信號)控制晶體管21的開關(guān)狀態(tài)。當電壓V,im的紋波足夠小時，如果Km，的數(shù)值大于Vrefl，則控制電路部分控制晶體管21關(guān)斷，因而輸入電流平均值閾值/, ^數(shù)值大小如下公式(4)所 示i/ 一lim d ( 4 )即當釆樣得到的輸入電流平均值Iin大于輸入電流平均值闊值Iin—lim,比較器 26輸出限流信號給控制電路，控制電路部分控制開關(guān)器件即晶體管21關(guān)斷， 從而達到限制輸入平均電流的作用。11在該優(yōu)選實施例中，開關(guān)器件即晶體管21在該實施例中采用MOSFET晶 體管，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以知曉，其他類型的開關(guān)器件比如雙極型晶體管 等也可以應(yīng)用于本實施例中。參考圖3，為本發(fā)明功率調(diào)節(jié)器第二實施例的原理框圖。為便于說明，圖 3中與圖2A相同的組件是沿用圖2中的主要組件符號。在本實施例中，功率調(diào) 節(jié)器包括現(xiàn)有的DC/DC轉(zhuǎn)換電路200和輸入電流平均值限制電路301,其中， 輸入電流平均值限制電路301包括無損耗電流采樣電路302 ，電流放大電路 303,電流-電壓轉(zhuǎn)換電路304和平均電流調(diào)整電路305。無損耗電流采樣電路302由與開關(guān)器件(即晶體管21)類型相同的鏡像開 關(guān)器件(包括鏡像晶體管22、 33)、反相器31、晶體管32組成。其中鏡像晶 體管33可以作為鏡像電流采樣，在該實施例中選用MOSFET晶體管，鏡像晶 體管33和鏡像晶體管22大小相同，晶體管21和鏡像晶體管33兩者的比值關(guān)系 為N:l, —般N值大于IO,使流過鏡像晶體管33的電流比流過晶體管21的電流 少90%以上。為了進一步減少損耗，N值取值大于IOOO。反相器31和晶體管32保證在晶體管21關(guān)斷時，沒有電壓加在鏡像晶體管 33上，所以在晶體管21關(guān)斷時，沒有輸入采樣電流IsEN流出晶體管35。電流放大電路303包括放大器34和晶體管35,其用于保證流出晶體管35的 輸入采樣電流Isen與開關(guān)器件即晶體管21導(dǎo)通時的電流Is成正比。電流-電壓轉(zhuǎn)換電路304包括第一電阻24和第一電容25,其組成一RC濾波電路，用以對輸入采樣電流IsEN進行平均處理，以及將該平均電流信號轉(zhuǎn)換為節(jié)點23處的第一電壓信號Vum。平均電流調(diào)整電路305包括比較器26，其同相 輸入端連接第一基準信號Vrefl，反相輸入端連接節(jié)點23,比較器26的輸出連接 晶體管21的控制電路部分；控制電路根據(jù)比較器26的輸出結(jié)果(限流信號)控制晶體管21的開關(guān)狀態(tài)。當檢測到的輸入電流平均值Iin大于輸入電流平均值 闊值Iinjim時，控制電路關(guān)斷晶體管21,以限制輸入電流平均值Iin。采用這種方法，將無損耗電流采樣電路、電流放大電路、電流一電壓轉(zhuǎn) 換電路和平均電流調(diào)整電路集成于芯片內(nèi)部，因此不需要再外接額外的芯片 外圍電路，比如采樣電阻等部分，避免了額外的功率損耗，提高了功率調(diào)節(jié)12器的使用效率，并且避免了外部噪聲的影響，電路穩(wěn)定性增強，同時也簡化 了電路的設(shè)計，更具有實用性。參考圖4，圖2A和圖3中的比較器26也可以用一放大器41進行替代，放大 器41反相輸入端連接至節(jié)點23，接收檢測到的輸入電流平均值信號V^，同相輸入端連接第一基準信號Vrefl，其輸出為電流誤差信號Vier，通過二極管45連接至控制電路比較器46的反相輸入端。輸出電壓反饋回路由放大器42來提供，放大器42接收輸出電壓反饋信號FB和第二基準信號Vref2,并將兩者進行比較， 從而產(chǎn)生一輸出誤差信號V。er，通過二極管44連接到比較器46的反相輸入端。 然后二極管44和45選取輸出誤差信號V。er與電流誤差信號Vier中的較低的信號，通過比較器46與三角波信號V皿p比較從而控制開關(guān)晶體管21的工作狀態(tài)。當輸入電流平均值L超過輸入電流平均值閾值linji^時，即第 一 電壓信號 Vum大于第 一基準信號Vrefl時，電流誤差信號V&控制開關(guān)器件即晶體管21的動 作，以限制輸入電流平均值；當輸入平均電流平均值Iin沒有超過輸入電流平均 值閾值L—Um時，即第一電壓信號V^小于第一基準信號V礎(chǔ)時，輸出誤差信號 V。M控制開關(guān)器件即晶體管21的動作，調(diào)整晶體管21的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，并以 此來調(diào)節(jié)輸出電壓。在閱讀本說明書的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，圖2A、 圖3和圖4所示的電流限制電路中的有些對應(yīng)部分可以互換使用，例如圖2A、 圖3中的采樣和放大電路部分等；另外，依據(jù)本發(fā)明的上述實施例中可使用的 晶體管的類型不限于附圖示出的類型和類型組合。參考圖5， 一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，包括以下步驟 Sll:采用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗采樣，得到輸 入采樣電流；S12:通過電流-電壓轉(zhuǎn)化電路對輸入采樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；S13:通過平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與一第一基準信號進行比 較，判斷第一電壓信號是否大于第一基準信號，若第一電壓信號大于第一基13準信號，輸出限流信號至控制電路關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入平均電流(S14 ); 否則，返回步驟Sll。
其中，步驟S12之前還包括通過電流放大電路對輸入釆樣電流進行放大 處理。
參考圖6， 一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，包括以下步驟 S21:采用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗釆樣，得到輸 入采才羊電流；
S22:通過電流-電壓轉(zhuǎn)化電路對輸入采樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；
S23:平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與一第一基準信號進行比較和放 大得到一電流誤差信號；輸出電壓反饋電路將輸出電壓反饋信號與第二基準 信號進行比較產(chǎn)生一輸出誤差信號。
S24:判斷電流誤差信號是否小于輸出誤差信號若電流誤差信號小于輸 出誤差信號，所述控制電路根據(jù)電流誤差信號關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入電 流的平均值(S25);否則，若電流誤差信號大于輸出誤差信號，所述控制電 路根據(jù)輸出誤差信號控制開關(guān)器件的動作，調(diào)整開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間， 并以此來調(diào)節(jié)輸出信號(S26)。
其中，步驟S22之前還包括通過電流放大電路對輸入采樣電流進行放大 處理。
上述的電流誤差信號與輸出誤差信號的大小關(guān)系根據(jù)第一電壓信號與第 一基準信號的比較結(jié)果得到，當輸入電流平均值超過輸入電流平均值閾值時， 即第一電壓信號大于第一基準信號時，電流誤差信號小于輸出誤差信號；當 輸入電流平均值沒有超過輸入電流平均值閾值時，即第一電壓信號小于第一 基準信號時，電流誤差信號大于輸出誤差信號。
的結(jié)構(gòu)和控制方法進行了詳盡描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員據(jù)此可以推知其他 技術(shù)或者結(jié)構(gòu)以及電路布局、元件等均可應(yīng)用于所述實施例。例如，在上述 實施例中采用的是脈沖寬度調(diào)節(jié)器，但是其他的調(diào)制方案也同樣適用，如頻
14率脈沖調(diào)制。另外，上述實施例中的降壓轉(zhuǎn)換器拓樸結(jié)構(gòu)也可以替換為升壓 轉(zhuǎn)換器、升降壓轉(zhuǎn)換器、射頻輸出放大器等其他的功率調(diào)節(jié)器拓樸結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡4又述所有的細 節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很 多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋 本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā) 明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和 等效物的限制。
權(quán)利要求
1、一種功率調(diào)節(jié)器，包括開關(guān)器件、控制電路，輸出濾波電路、輸出分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和輸入電流平均值限制電路，所述控制電路根據(jù)輸出分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸出的輸出電壓反饋信號控制所述開關(guān)器件周期性的導(dǎo)通和關(guān)斷，將輸入電源轉(zhuǎn)換成高頻信號，所述濾波電路將所述高頻信號轉(zhuǎn)換成可給負載供電的輸出信號，其特征在于，所述輸入電流平均值限制電路進一步包括無損耗電流采樣電路，與所述開關(guān)器件連接，用以無損耗采樣流過所述開關(guān)器件的瞬時電流，得到與流過所述開關(guān)器件的電流成比例的輸入采樣電流；電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，與所述無損耗電流采樣電路連接，用以將所述輸入采樣電流進行平均值運算得到輸入電流平均值，并將所述輸入電流平均值轉(zhuǎn)換為第一電壓信號；平均電流調(diào)整電路，分別與所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和控制電路連接，用以接收所述第一電壓信號與一第一基準信號，并將所述第一電壓信號與第一基準信號進行比較處理，處理結(jié)果輸出至所述控制電路，以控制開關(guān)器件的動作，從而限制輸入電流的平均值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述無損耗電流采 樣電路包含與所述開關(guān)器件類型相同的一鏡像開關(guān)器件，流過所述開關(guān)器件 的電流與流過所述鏡像開關(guān)器件的電流比為N:l， N不小于10。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電流-電壓轉(zhuǎn)換 電路包括第一電阻和第一電容，所述第一電阻和第一電容并聯(lián)后分別與所述 無損耗電流采樣電路和平均電流調(diào)整電路連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述輸入電流平均 值限制電路還包括一電流放大電路，所述電流放大電路分別與所述無損耗電 流采樣電路和所述電流-電壓轉(zhuǎn)換電路連接，用以將所述輸入采樣電流進行放 大處理。
5、 如權(quán)利要求4所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述電流放大電路包 括放大器和一晶體管，用以將所述輸入釆樣電流進行放大且保證流出所述晶 體管的輸入采樣電流與開關(guān)器件導(dǎo)通時的電流成正比。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述平均電流 調(diào)整電路包括一比較器，所述比較器用以將所述第一電壓信號與第一基準信 號進行比較得到一限流信號，當所述第一電壓信號大于第一基準信號時，所 述限流信號控制開關(guān)器件的動作，以限制輸入電流的平均值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述平均電流 調(diào)整電路包括一放大器，所述放大器用以將所述第一電壓信號與一第一基準 信號進行比較和放大而產(chǎn)生電流誤差信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述控制電路進一 步包括輸出電壓反饋回路，所述輸出電壓反饋回路將所述輸出電壓反饋信號 與 一第二基準信號比較而產(chǎn)生輸出誤差信號，當輸入電流平均值超過輸入電流平均值閾值時，即所述第 一 電壓信號大 于第一基準信號時，所述控制電路根據(jù)所述電流誤差信號關(guān)斷所述開關(guān)器件， 以限制輸入電流的平均值；當輸入電流平均值沒有超過輸入電流平均值閾值時，即所述第 一電壓信 號小于第一基準信號時，所述控制電路根據(jù)所述輸出誤差信號控制所述開關(guān) 器件的動作，調(diào)整所述開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，并以此來調(diào)節(jié)輸出信號。
9、 一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，其特征在于，包括以下 步驟(1)采用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗采樣，得到輸 入采樣電流；(2 )通過電流-電壓轉(zhuǎn)換電路對輸入采樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；(3)通過平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與一第一基準信號進行比 較，判斷第一電壓信號是否大于第一基準信號，若第一電壓信號大于第一基 準信號，輸出限流信號至控制電路關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入平均電流；否 則，返回步驟(1 )。
10、 一種功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法，其特征在于，包括以 下步驟(1)釆用鏡像電流方法對流過開關(guān)器件的電流進行無損耗采樣，得到輸入采才羊電流；(2 )通過電流-電壓轉(zhuǎn)換電路對輸入采樣電流進行平均值運算并將其轉(zhuǎn)換 為第一電壓信號；(3 )平均電流調(diào)整電路將第一電壓信號與第一基準信號進行比較和放大 得到一電流誤差信號；輸出電壓反饋電路將輸出電壓反饋信號與第二基準信 號進行比較產(chǎn)生一輸出誤差信號。(4)判斷電流誤差信號是否小于輸出誤差信號若電流誤差信號小于輸 出誤差信號，所述控制電路根據(jù)電流誤差信號關(guān)斷開關(guān)器件，以限制輸入電 流的平均值；否則，若電流誤差信號大于輸出誤差信號，所述控制電路根據(jù) 輸出誤差信號控制開關(guān)器件的動作，調(diào)整開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，并以 此來調(diào)節(jié)輸出信號。
11 、根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的功率調(diào)節(jié)器中輸入電流平均值限制方法， 其特征在于，步驟2之前還包括通過所述電流放大電路對輸入采樣電流進 行放大處理。
全文摘要
一種功率調(diào)節(jié)器，包括開關(guān)器件、控制電路，輸出濾波電路和輸入電流平均值限制電路，該輸入電流平均值限制電路包括無損耗電流采樣電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和平均電流調(diào)整電路，該無損耗電流采樣電路用以無損耗采樣流過開關(guān)器件的瞬時電流，得到輸入采樣電流；電流-電壓轉(zhuǎn)換電路用以將輸入采樣電流進行平均值運算得到輸入電流平均值，并將輸入電流平均值轉(zhuǎn)換為第一電壓信號；平均電流調(diào)整電路用以接收第一電壓信號與一第一基準信號，并將第一電壓信號與第一基準信號進行比較處理，處理結(jié)果輸出至控制電路，以控制開關(guān)器件的動作，從而限制輸入電流的平均值。本發(fā)明可以實現(xiàn)功率無損耗的輸入電流平均值限制，實現(xiàn)對輸入源的限流保護作用。
文檔編號H02M3/04GK101651416SQ20091019547
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者帆 李 申請人:杭州矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)有限公司