具有指示器开关的整流器的制造方法
【专利说明】具有指示器开关的整流器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年3月15日提交的第61/799，159号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请以整体引用的方式纳入本文。
[0003]发明背景
技术领域
[0004]本公开内容总体涉及一种功率转换系统，且更具体地，涉及一种用于检测交流(ac)线路电压从功率转换系统的输入移除的电路。
【背景技术】
[0005]许多电子装置，诸如蜂窝电话、膝上计算机等，使用直流(dc)电来运行。功率转换器用于将来自常规壁式插座的交流电转变成可以被大多数电子装置用作电源的直流电。一般，这些功率转换器采用使功率开关在接通(ON)状态和断开(OFF)状态之间切换的控制器来控制递送到功率转换器的输出的功率的量。
[0006]在一些实例中，该控制器可以包括检测控制器和/或功率转换器的故障条件(例如，过压条件、低压条件等)的保护电路系统，并且响应于故障条件可以使得从功率转换器的输入移除功率转换器的交流输入信号。在此情况下，功率转换器可以包括检测电路以向控制器指示交流输入信号何时被移除。尤其是，当交流输入信号被移除时，该检测电路可以向控制器提供指示器信号以关闭功率转换器。
[0007]通常，检测电路包括耦合到功率转换器的输入的电阻元件。虽然所述电路可以有效地检测交流输入信号的移除，但是它们也会因电阻元件连续耗散功率而消耗大量功率。具体地，在无负载条件下，检测电路消耗的功率的量可以是功率转换器的总功率预算的大部分。
[0008]此外，一些功率转换器可以在单相三线功率转换系统中使用。S卩，该功率转换系统除了包括两线系统中一般包括的线路端子和中性端子以外，还可以包括第三端子。此第三端子可以用作保护接地线，其仅在一些故障条件期间(例如，当系统中存在短路电流时)传导电流。具有既可以在两线功率系统中起作用又可以在三线功率系统中起作用以检测交流输入信号的移除的检测电路可以是期望的。
【附图说明】
[0009]参考以下附图描述本公开内容的非限制性且非穷举性的实施方案，其中在各个视图中相同的参考数字指示相同的部分，除非另有说明。
[0010]图1是例示了一个包括具有指示器开关的整流器的示例功率转换系统的示意性框图。
[0011]图2是一个示意电路图，例示了可以在图1的功率转换系统中使用的一个具有指示器开关的示例整流器和一个示例EMI滤波器。
[0012]图3示出了在正常运行期间对应于图1的功率转换系统的输入处的信号和图2的具有指示器开关的整流器的多个信号的示例波形。
[0013]图4示出了例示在故障条件期间图2的具有指示器开关的整流器的运行的示例波形。
[0014]图5是例示了可以在图1的功率转换系统中使用的另一个示例的具有指示器开关的整流器的示意性电路图。
【具体实施方式】
[0015]在下文的描述中，阐明了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，实施本发明不必须采用这些具体细节。在另一些情况下，为了避免使本发明模糊，没有详细描述众所周知的材料或方法。
[0016]在本说明书全文中提到的“ 一个实施方案”、“一实施方案”、“一个实施例”或“一实施例”意指，关于该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文中多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”未必全都指相同的实施方案或实施例。此外，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合被组合。具体特征、结构或特性可被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件内。此外，应理解，这里提供的图是出于向本领域普通技术人员说明的目的，并且这些图不一定按比例绘制。
[0017]本发明涉及一种可以在功率转换系统中使用的具有指示器开关电路的整流器。该具有指示器开关电路的整流器可以被配置为将交流线路电压整流并且输出代表该交流线路电压中的故障条件的指示器信号。该具有指示器开关电路的整流器可以包括存储电容器和检测电容器，该存储电容器被配置为在交流线路电压的第一半周期期间通过交流线路电压被充电，该检测电容器被配置为在交流线路电压的第二半周期期间通过该存储电容器被充电。具有指示器开关电路的整流器还可以包括被耦合到该检测电容器的半导体开关(例如，晶体管)，该半导体开关被配置为基于该检测电容器两端的电压来在接通状态和断开状态之间切换以生成指示器信号。在一个实施例中，该开关可以被配置为响应于该检测电容器两端的电压减小到代表交流线路电压中的故障条件的检测阈值电压以下而切换到接通状态。响应于该故障条件的检测，可以向控制器提供指示器信号以禁止功率转换系统的运行。
[0018]图1是例示了一个包括具有指示器开关的整流器130的示例功率转换系统100的示意性框图。功率转换系统100总体可以包括EMI滤波器120、具有指示器开关的整流器130、功率转换器140、控制器150、感测电路160和负载170。功率转换系统100可以被配置为从在线路输入端子L106和中性输入端子N104之间接收的未经调节的交流线路电压Vac1I (也被称作线路信号或交流输入电压)向负载170递送输出电压VQUT142和输出电流Ι.144。在一些实施例中，功率转换系统100可以是单相两线系统。在一些实施例中，功率转换系统100可以是单相两线系统。在一些实施例中，交流线路电压Vm1I可以包括周期性交流线路电压。
[0019]功率转换系统100的EMI滤波器120可以被耦合以接收交流线路电压Vac1I并且输出交流线路电压Vac1I的经滤波的形式。EMI滤波器120可以包括一个或多个由电感器和/或电容器组成的滤波器。在一些实施例中，EMI滤波器120的内部节点之一可以被耦合到接地端子G102，接地端子G102可以充当用于功率转换系统100的保护接地线。因此，功率转换系统100可以是单相三线系统。
[0020]具有指示器开关的整流器130可以被耦合以从EMI滤波器120接收经滤波的形式的交流线路电压Vm1I并且输出对应于经整流的形式的交流线路电压VAe101的经整流的电压。该经整流的电压可以被输出在具有指示器开关的整流器130的输出端子两端。具有指示器开关的整流器130的一个输出端子可以被耦合到参考接地148，该参考接地148可以代表具有指示器开关的整流器130、控制器150的所有电压以及功率转换器140的输入侧上的所有电压可以对照着被测量或参考的最低电压或电势。具有指示器开关的整流器130还可以包括被耦合以输出指示器信号154的检测端子156。具有指示器开关的整流器130可以被配置为将指示器信号154的值调整成代表故障条件，所述故障条件诸如，例如，交流线路电压Vm1I被从功率转换系统100的输入移除或交流线路电压Vm1I在输入阈值以下达阈值时间长度等，如基于来自EMI滤波器120的经滤波的形式的交流线路电压Vm1I (并且因此基于交流线路电压VAe101)确定的。
[0021]功率转换器140可以被耦合以接收由具有指示器开关的整流器130输出的经整流的电压输出。功率转换器140可以向负载170提供输出电压V-142和输出电流Iqut144。功率转换器140可以包括许多已知的功率转换器拓扑(诸如，反激、降压、升压和正激拓扑)中的一个。在所例不的实施例中，功率转换器140的输出端子中的一个可以被親合到输出接地146。在此实施例中，输出接地146可以代表功率转换器140的输出侧上的所有电压可以对照被测量或参考的最低的电压或电势。在一个实施例中，输出接地146可以不同于参考接地148。在另一个实施例中，输出接地146可以与参考接地148相同。此外，功率转换器140可以包括一个功率开关(未示出)，该功率开关被耦合到能量转移元件(未示出)以控制从功率转换器140的输入到输出的能量转移。在一个实施例中，功率转换器140可以包括作为能量转移元件的一个耦合的电感器和作为功率开关的一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。该功率开关可以在接通状态(例如，允许电流传导的状态)和断开状态(例如，阻止电流传导的状态)之间切换以控制通过该耦合的电感器从功率转换器140的输入到输出转移的能量的量。功率转换器140还可以包括电容器(未示出)，诸如，输入平滑电容器和输出平滑电容器、箝位电路系统(未示出)，以及其它已知的电路元件。
[0022]控制器150可以被耦合以使用控制信号152控制功率转换器140，以将输出量U0158 (例如，输出电压Vq142和/或输出电流1。144)调节到期望的水平。在一些实施例中，控制信号152可以被耦合以控制功率转换器140的功率开关在接通状态和断开状态之间切换，从而调节功率转换器140在负载170的两端产生的输出量UQ158。控制器150还可以被耦合到参考接地148并且接收来自具有指示器开关的整流器130的指示器信号154和来自感测电路160的反馈信号Ufb162。反馈信号Ufb162可以是通过感测电路160基于输出量U0158生成的。控制器150可以被配置为基于反馈信号Ufb162和指示器信号154输出控制信号152。例如，控制器150可以基于输出量Uq158的值调整控制信号152以使得功率转换器140从功率转换器140的输入向输出转移更多或更少的能量。此外，控制器150可以被配置成响应于指示器信号154来调整控制信