響應于耦合到控制電路接線端阻抗的控制電路方法和設備的制作方法

專利名稱：響應于耦合到控制電路接線端阻抗的控制電路方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及控制電路，尤其涉及對控制電路接線端的阻抗進行 響應的控制電路。
背景技術：
集成電路可以用于很多目的和應用。很多應用具有成本目標，為了 滿足這些目標從而就限制了集成電路的功能性。對于容納集成電路的封 裝體來講，其中的所述集成電路占其成本的相當大的比例。依次使用的引腳(pm)或者端子的數量影響了集成電路封裝體的成本。因此用于滿 足成本目標的引腳的數量經常限制可以提供給使用集成電路的用戶的可 選或特性的數量。可以理解的是，其中一個例子就是關于過電壓保護特性，該特性通 常由功率轉換應用中使用的控制電路提供。依靠用戶，對于過電壓故障 狀態的預期響應可能是整流器停止操作，并且需要例如在整流器開始再 次操作之前通過移除以及再應用輸入電壓來重置整流器。在其它實例 中，客戶希望響應于過電壓狀態以在停工期之后自動重啟，這種操作通 常指自動重啟。為了給用戶提供這些響應于相同操作狀態的不同辦法，通常需要制 造兩個不同版本的相同集成電路，而它們唯一的不同在于對過電壓狀態 的響應。這就產生了與只有唯一不同特性的兩個集成電路類型固有清單 相關的額外制造成本和開銷。可替代的，相同的集成電路可以具有多個 分離的端子以對操作狀態進行不同的響應，這也增加了用于容納集成電 路的封裝體的成本。


參考下面的圖描述了本發明非限制和非窮舉性的實施例，其中在所
有不同的視圖中相同的數字代表相同的部分，除非有特別說明。圖1是通常示出了耦合控制器的一部分以接收流經控制器檢測端的電流實例的結構圖，例如電流檢測電路根據本發明的教導檢測電流量。圖2示出了通常根據本發明的教導，在檢測端的電流和電壓的波形圖的實例。圖3示出了通常根據本發明的教導，對耦合到控制器電路接線端的 阻抗響應的控制器的流程圖的實例。圖4是通常示出了耦合控制器的一部分以接收控制器檢測端的電壓 的結構圖，例如電壓檢測電路根據本發明的教導檢測所述檢測端和參考 電勢之間的電壓值。圖5通常示出了根據本發明的教導在檢測端的電壓和電流的波形。 圖6通常示出了根據本發明的教導對耦合到控制器電路接線端的阻抗響應的控制器的流程圖。圖7是通常示出了耦合一個電路以接收流經檢測端的電流的結構 圖，例如電流檢測電路根據本發明的教導檢測流經檢測端的電流量。圖8是通常示出了耦合一個電路以接收流經檢測端的電流的結構 圖，電流檢測電路根據本發明的教導檢測流經檢測端的電流量。圖9通常示出了使用控制器的整流器的實例示意性圖，該控制器包 括耦合的以接收流經檢測端電流的電路，電流檢測電路根據本發明的教 導檢測流經檢測端的電流量。圖10是通常示出了耦合控制器的一部分以接收流經控制器檢測端 的電流的結構圖，例如電流檢測電路根據本發明的教導檢測流經檢測端 的電流量。圖11通常示出了根據本發明的教導在檢測端的電流和電壓的波形。 圖12通常示出了根據本發明教導對耦合到控制器電路接線端的阻抗響應的實例控制器的流程圖實例。圖13是通常示出了耦合控制器的一部分以接收流經控制器檢測端的電流的結構圖，電流檢測電路根據本發明的教導檢測流經檢測端的電流量。圖14通常示出了根據本發明的教導在檢測端的電流和電壓的波形。
圖15通常示出了根據本發明的教導對耦合到控制器電路接線端的 阻抗響應的實例控制器的流程圖實例。
具體實施方式
公開了一種可以實現對控制電路接線端的阻抗進行響應的控制電路 的設備和方法的實例。在下面的描述中，為了提供對本發明的徹底的理 解，提供了許多特定的細節。然而顯然對于本領域技術人員來說要實現 本發明并不需要特定的細節。為了避免使本發明模糊不清，沒有詳細描 述關于實現本發明的公知的方法。整個說明書中關于"一個實施例"或者"一實施例"都指結合實施 例描述的特定特征、結構或者特性包含在本發明的至少一個實施例中。 因此，整個說明書中不同地方出現的短語"在一個實施例中"或者"在 一實施例中"都沒有必要參考相同的實施例。另外，特定特征、結構或者特性例如可以在一個或多個實施例中合并成任意合適的組合和/或子組合。將要描述根據本發明的教導對控制電路接線端的阻抗進行響應的控 制電路。本發明的實施例涉及方法和設備以生成對控制電路接線端的阻 抗進行響應的控制電路。圖1通常示出了根據本發明的教導作為控制器一部分的控制電路的實例結構圖。電流檢測電路110檢測流經檢測端104的電流122的數量。 在另一實例中，根據本發明的教導流經檢測端104的電流122的極性方 向可以被反轉。如在所述實例中所示，電流122可以在電壓調節電路118 的任何一端107或者114被檢測。根據107或者114的哪一端檢測電流 122，電流檢測信號108或者113被提供給電流檢測電路110。在該實例中，電壓調節電路118調節檢測端104和參考電勢102之 間的電壓Vvl03，在這個實例中電壓Vvl03耦合到控制器106接地電勢 端105。在圖1的實例中，電壓調節電路118是串聯調節器電路。在另 一實例中，根據本發明的教導可以使用并聯調節器電路結構。在這個實 例中，當流經檢測端104的電流122的電流量低于第一閾值時，檢測端 電壓103被調節到第一電壓電平。
如所示出的，耦合在檢測端104和外部偏壓VBIAS 101之間的是阻抗 塊181。在不同的實例中，根據本發明的教導，阻抗塊181可以包括電 阻器120、齊納二極管119、電容器182或者它們的組合來組成檢測針104 和外部偏壓101的源之間的阻抗。阻抗塊181還可以包括一電感器，雖 然出于與低成本電感器的低頻阻抗結合的實際原因所述電感器不太可能 使用，在此沒有對它作進一步的考慮。外部阻抗的選擇將參考圖2進行 詳細的討論。在一實例中，其中阻抗塊181包括電阻器120，如果Ve^ 101電壓 增加，流進電阻器120的電流122也增加。如果流經檢測端104的電流 量達到第一閾值電流電平，所述第一閾值電流電平的值由電流檢測電路 110的設計確定，則信號109被提供給電壓調節電路118，電壓調節電 路118設置第二電壓調節電平。該第二電壓調節電平可以高于或者低于 第一調節電壓電平。當電壓Vv 103穩定在第二電壓調節電平時，電流122 再一次被電流檢測電路110檢測。在第二電壓調節電平流經檢測端104 的電流122的量確定了電流檢測電路110的輸出信號112，因此也就確 定了響應電路117的輸出。在一個實例中，如果第二電壓調節電平低于第一電壓調節電平，并 且如果在第二電壓調節電平的電流122的量大于第二閾值電流電平，這 就顯示了齊納二極管119耦合到檢測端104而不是電阻器120，因為一 旦達到額定的齊納電壓，齊納二極管的微分電阻或者動態阻抗就會非常 低。然而，如果在第二電壓調節電平，電流122的量沒有超過第二電流 閾值電平，這也就顯示使用了電阻器120而不是齊納二極管119。上面 的描述假設了電阻器120阻抗比齊納二極管119的動態阻抗大的多。響應電路117的響應例如可以引起控制器106不確定地關閉，或者 閉鎖，如果在第二電壓調節電平的電流122大于第二電流閾值電平至少 一個測量延遲周期。如果當電壓Vvl03被調節在第二電壓調節電平時電 流122的電流量不超過第二電流閾值電平，那么響應電路117的響應例 如可能引起控制器106只在短期內關閉，然后自動重啟。在閉鎖情況中，在一個實例中，控制器106不確定地被關閉，直到 在提供電力給控制器106的Vcc端180的電源電壓被允許下降到低于重 置閾值電平，以便當電源電壓被再引入時，可以重置控制器106并且允許重啟。在一個實例中，根據本發明的教導，其中控制器106使用在 AC/DC整流器電路中，通過在一個時間周期內移動AC輸入電壓到整流 器，控制器106的電源電壓允許達到閾值以下，從而重置控制器106。 在一個實例中，可以實現重置控制器106而沒有必要使Vcc端180的電 壓下降到重置閾值電平以下，可替代的，控制器106的另一端可以用于 重置控制器106操作。在一個實例中，VBIAS 101電壓的源可以是整流器電路中的變壓器偏 置繞組。偏置繞組電壓的上升可以指示整流器操作中的故障狀態。因此 對這種故障狀態類型來編程控制器電路的響應，這一點對于控制器106 的用戶受益很大。在其它實例中，產生響應的操作情況不一定是故障狀 態，但是可以是任何其它需要產生響應的操作情況。在一個實例中，操 作情況可以是應用到控制器的外部關閉信號，其中例如可以關閉響應， 直到控制器被重置或者在一固定關閉周期之后自動重啟控制器。為了下 面的描述，使用了故障狀態的一個實例。圖2通常示出了支持上面描述的波形的實例。線圖200的波形示出 了 Iv 201隨著時間t213的變化。線圖290的波形使出了 Vv 204隨著時 間t213的變化。如所示出的，對于第一周期225， Iv 207低于第一閾值 電平I加203。對于周期225， Vv204被調節在第一電壓電平VV1205。在時刻226， Iv達到第一閾值電平lTm 203，然后Vv 204被調節在 第二電壓電平VV2 206。在示出的實例中，基本在Iv達到第一閾值電平ITH1 203時，立即將Vv 204調節在第二電壓電平。在另一實例中，在流經檢 測端的電流達到第一閾值電流電平ITH1 203之后，以一延遲周期，檢測 端可以被調節到第二電壓電平。在一個實例中，Iv201上升到低于第二 閾值電平ITH2202的新的電平211，表明圖1中的電阻阻抗120包括在阻 抗塊181中并且耦合到檢測端104。在另一實例中，Iv 201上升到比第 二閾值電平ITH2202高的一更高的新電平210，這表示了更低的阻抗例如 齊納二極管119包含在阻抗塊181中，并且耦合到圖1中的檢測端104。 在實例中，電壓電平V^ 205和VV2 206基本上是常量。在另一實例中， 電壓電平VV1 205和VV2 206將根據流經檢測端104的電流Iv 122的電
流量的值有輕微的變化。圖2中的信號212示出了當設置第二電壓調節電平VV2 206時，隨著時間的Iv 201的一種可能的實際特性。在一個實 例中，這種類型特性的原因可能在于，控制器106是整流器控制器，其 中圖1中的響應電路117為了響應起始響應信號111， 一旦超過lTm 203 就產生輸出信號115，這樣將停止控制器106的操作，這樣依次停止了 其中使用的整流器的操作。起始響應信號111 (如果使用)會被應用， 而不用考慮耦合到檢測端104的阻抗塊181的阻抗，因此并不取決于耦 合到檢測端104的阻抗。如果控制器106停止操作，在整流器電路中， 圖1中的電容器121將開始放電。Iv的值將因此開始下降，如圖2中的 曲線212所示。在一實際的實現中，可以包括延遲周期209，以確保在 響應電路117命令控制器106不確定關閉或者閉鎖之前免除噪音。因此， 根據本發明的教導，確保電容器121大的足以保持Iv201大于第二閾值 ITH2202，以允許響應電路117在測量延遲周期209的末端提供正確的輸 出信號115是很重要的。上面描述的操作允許當流經檢測端104的電流量超過閾值時，控制 器106檢測或者測量耦合到檢測端104的阻抗。根據本發明的教導，因 此由控制電路產生的響應取決于耦合到檢測端的阻抗值。在圖1的實例中，或者120或者119的單一組件包括在阻抗塊181 中并且耦合到檢測端104。然而，在其它的實例中，耦合到檢測端104 的阻抗可以由多于一個的組件組成。在那種情況下，根據本發明的教導， 電源控制器響應可以對耦合到檢測端104的阻抗塊181的全部電路的阻 抗進行響應或者取決于所述全部電路的阻抗。如上所述，在一個實例中，電流檢測電路110耦合第二信號111到 響應電路117，作為例如已經超過第一電流閾值I皿和檢測耦合到檢測 端104的阻抗的第二階段開始的指示。在一個實例中，第二信號111可 以獨立于耦合到檢測端104的電路的阻抗，產生來自電路117的起始響 應。在一個實例中，控制器106是整流器控制器，所述起始響應可以阻 止能量傳輸到整流器的輸出，從而確保當由超過第一電流閾值ITH1的事 實表明的故障狀態發生時可以立即保護整流器。在一個實例中，根據本 發明的教導，這種起始響應信號111可以跟隨有耦合到響應電路117的 信號112，以確定對故障狀態的最終響應。上面描述的實例局限于單一第二電流閾值電平ITH2。然而，在一個 實例中， 一個或多個額外的電流檢測電平可以通過電流檢測電路110檢測，以產生如圖1中示出的多個響應輸出116的多個響應電路輸出。上述的實例局限于單一第二電壓調節電壓電平VV2 206。然而，在 一個實例中，當流經檢測端104的電流122超過第一閾值時，可以實現 多個電壓電平，其中在一個實例中可以是交流電壓電平，以在檢測端104 提供隨著時間變化的交流電壓電平。在檢測端104交流電壓電平的出現 提供了檢測例如耦合到檢測端104的電容性外部阻抗182的能力。通常， 這種類型的電容性阻抗檢測方案可以更復雜，因此在下面討論的可替代 實施例中，不討論檢測電容性阻抗。然而應當理解，通常的準則可以應 用到下面討論的任意一個實施例中。應當理解，在一個實例中，檢測耦 合到檢測端的阻抗包括在檢測端上多個電壓電平處檢測流經檢測端的電 流。圖3通常示出了根據本發明教導的實例控制器操作的實例流程圖。 在塊301中，Vv被調節到第一調節電壓電平VV1。在塊302中，監控流 經檢測端的電流Iv以確立是否已達到第一閾值ITH1。如果流經檢測端的 電流Iv達到I p如果控制器的應用需要的話，那么在塊303中就可以 實現起始響應。在塊304中，Vv被調節到第二電壓電平VV2。在塊305 中，Iv與第二電流閾值Im2相比。如果Iv達到lTm，塊306就產生響應。在圖3中示出的實例流程圖中，多個檢測端閾值電流電平被用于與 塊307和309中示出的流進檢測端中的電流相比較。其中，在塊309中， Iv與第n個閾值電流值lTHn相比，分別在塊310和311中產生響應(n-l) 或者響應n。在圖3的流程圖中，多個檢測端閾值電平與順序流進檢測 端中的電流相比。應當理解，在電路中，這些比較可以同時進行。雖然為了使本發明的教導清楚而未示出，但是在一個實例中，有可 能使用多個電壓調節閾值來監控流進檢測端中的電流改變。這樣，根據 本發明的教導，可以在許多不同的電壓調節閾值上表征耦合到檢測端的 電路阻抗。圖4通常示出了根據本發明的教導作為控制器一部分的實例控制電
路的結構圖。在實例中，電壓檢測電路410檢測檢測端404和參考電勢 端405之間的電壓Vv403的量。當電壓Vv403低于閾值時，電流422 被調節到由可變電流源418確定的第一電流值，當電壓Vv 403達到該 閾值時，電流422被調節到由可變電流源418確定的第二電流值。檢測 端404和外部偏壓VBIAS401之間耦合的是阻抗塊481。在不同的實例中， 阻抗塊481可以包括例如電阻器420、齊納二極管419或者它們的組合， 從而組成耦合在檢測針404和外部偏置電壓401的源之間的阻抗。在一個實例中，當電壓Vv低于第一閾值電壓值時，可變電流源418 導入基本上為0電流的第一值，以便Iv 422也可以基本上等于0。在這 些情況下，電壓Vv基本上等于VBIAS 401。在一個實例中，當電壓Vv 達到第一閾值電壓值時，可變電流源418導入有限的第二電流值。在這 些情況下，由于跨過阻抗481產生了電壓降，因此電壓Vv也就減少了。 電壓Vv的改變取決于阻抗481的值。在一個實例中，如果對于電阻器 420使用了低電阻值，則當檢測端電流422被調節到第二電流值時，電 壓的改變就小于電阻元件420使用高電阻值時的改變。在圖4示出的實例中，如果電阻元件420被齊納二極管419代替， 則電路改變的特征在于，當跨過齊納二極管419的電壓低于其額定閾值 電壓時，齊納二極管基本上是開路。當跨過齊納二極管419的電壓達到 其額定閾值電壓時，對于跨過齊納二極管419的電壓中的任何增加來說 就提供了非常低的阻抗。同樣地，在圖4中，根據本發明的教導，當齊 納二極管419代替電阻器420使用時，當可變電流源418調節Iv 422到 第二電流電平時，電壓Vv403顯示了非常小的改變。在一實際的電路中，可變電流源418可能實際上包括兩個電流源， 根據上面的描述這兩個電流源依據電壓Vv的值接通或斷開電路。根據 本發明的教導，電壓檢測電路410和響應電路417的輸出與圖1中的電 路100的操作在許多方面是共用的。圖5示出了支持上述電路400的實例波形。圖表500的波形示出了 Vv 501隨著時間t513的變化。圖表590的波形示出了 Iv 504隨著時間 t513的變化。對于第一周期525, Vv 507低于第一閾值電平VTH1 503。 對于周期525, Iv 504被調節在第一電流值^ 506，其中在一個實例中
實質上可以為0。在時刻526， Vv達到了第一閾值電平VTH1 503， Iv 504 被調節在第二電流值1￥2 505。在示出的實例中，在Vv達到第一閾值電 平VTH1 503時，基本上立即將Iv 504調節在第二電流值。在另一實例 中，在Vv達到第一閾值電壓電平VTH1 503之后，以一延遲周期，可以 將檢測端調節在第二電流值。在一個實例中，Vv501減少到比第二閾值 電平VTH2502高的新電平511。在另一實例中，Vv 501減少到低于第二 閾值電平VTH2 502的更低的新電平510，表示更高的阻抗例如圖4中電 阻器420耦合到檢測端404。范圍箭頭514表示了根據本發明的教導， 取決于耦合到檢測端的電路的阻抗，當Iv 505被調節到第二值1￥2時可 能得到的不同電壓Vv501的范圍。在一個實例中，圖4中的控制器406是整流器控制器。在一個實例 中，起始響應信號411耦合到響應電路417以產生起始響應，該起始響 應例如可以阻止能量傳輸到整流器的輸出，以保護整流器立即避免故障 狀況，該故障狀態由達到第一閾值電平的電壓Vv 403來表示。起始響 應信號因此獨立于耦合到端404的阻抗。圖5中的圖表515和516示出 了在起始響應之后電壓Vv501隨著時間的實例特性。因此在電壓Vv501 下降的太遠之前，提供響應于圖4中的信號412而產生的最終響應是很 重要的。在圖5中的圖表515的例子中，隨著時間的變化電壓Vv 501 將下降到低于VTH2502，并且如果在時刻527之后被檢測，則會因此導 致不正確的響應。圖6示出了根據本發明教導的實例控制器的操作的實例流程圖。在 塊601中，Iv被調節到第一調節電流值IV1。在塊602中，監控檢測端 和參考電勢之間的電壓Vv，以確立它是否已達到第一閾值VTH1。當Vv 達到Vjm，如果控制器的應用需要的話，塊603就執行一個起始響應。 在塊604中，Iv被調節到第二電流值IV2。在塊605中，Vv與第二電壓 閾值V^2相比。如果Vv小于V，，塊606就產生第一響應輸出。在圖6的實例流程圖中，多個檢測端閾值電壓電平與檢測端和參考 電勢端之間的電壓Vv相比，如塊607和609中示出的。其中，在塊609 中，Vv與第n個閾值電壓值V咖相比，分別在塊610和611中產生響 應(n-l)或者響應n。在圖6的流程圖中，多個檢測端電壓電平被順序
地與檢測端和參考電勢端之間的電壓VV相比。應當理解，在電路中， 這些比較可以同時進行。雖然為了使本發明的教導更加清楚而未示出，但是使用多個電流調 節值來監控每一個檢測端的電壓Vv的變化也是可能的。這樣，可以在 許多不同的電流調節閾值上來表征耦合到檢測端的電路阻抗。因此應當 理解，在一個實例中，檢測耦合到檢測端的阻抗包括在流經檢測端的多 個電流上來檢測檢測端的電壓電平。圖7是通常示意性示出了根據本發明教導的實例控制器738的一部 分。如所示出的，圖7中的實例示意性圖與圖1的結構圖實例共用其操 作的許多方面。電壓調節電路753耦合到檢測端704，耦合檢測端704 以接收電流Iv 722。耦合電流檢測電路754以檢測流經檢測端704的電 流量，檢測端704類似于圖1中的電流檢測元件114。在一個實例中， 電流檢測元件(作為圖1中的一分離的項114示出)是作為圖7中的電 流檢測電路754的一部分而包括在內。電流檢測電路754耦合信號745 和746到響應電路717，其依次耦合一個或多個響應信號715到控制器 738的一部分，為了不混淆本發明的教導，這一部分未示出。在一個實 例中，信號745是起始響應信號，該起始響應信號可以獨立于耦合到檢 測端704的電路阻抗，從響應電路717產生起始響應。在下面的描述中，所有的實例電壓都相對于參考電勢703表示的， 除非另有說明。在正常的操作情況下，開關732被關閉，因此耦合了電 壓源733，從而在P溝道MOSFET 791的柵極790上施加2V電壓。在 操作中，MOSFET 791的源極792被調節為柵極790的電壓值加上 MOSFET的閾值電壓，通常對于集成MOSFET來講是IV的量級。因為 源極792耦合到檢測端704，因此檢測端704的電壓作為應用到MOSFET 791的柵極790的電壓的函數而被調節。如在實例中示出的那樣，流經檢測端704的電流通過晶體管735和 739從晶體管734鏡像。在一個實例中，包括晶體管734， 735和739的 電流鏡是一個l: 1: 1的電流鏡，如在標簽752中表示的比率那樣。在 其它的實例中，可以使用不同的比率來逐步降低檢測端電流到更低的 值，例如減少控制器738的內部消耗。
在實例中，流進晶體管735中的反射檢測端電流722與使用反相器 門793從內部電壓干線740提供的第一閾值電流電平ITH1 737相比。只 要檢測端電流722小于ITH1 737，節點749上的電壓就是高。來自節點749 的信號750被應用到開關732上，以保持象上面描述的狀態。然而如果 檢測端電流722超過了 ITH1 737，節點749上的電壓就變低了。開關732 關閉并且反相器門793的輸出信號751變高。輸出信號751應用到開關 730上，開關730將電壓源731耦合到MOSFET 791的柵極790。在一個實例中，電壓源731具有1.5V的值。與電壓源733相比， 這個結果導致了檢測端704上的電壓下降了近0.5V。這與圖2的實例中 的VV2 206相符。當反相器門793的輸出信號751變髙時，開關750也 被接通。然后流進晶體管739的電流與使用了反相器門742的第二閾值 電流電平ITH2 741相比。如果流進檢測端704的電流大于第二閾值電流 電平bffi 741 ，那么反相器門742的輸出變高。邏輯門744的輸出也變 高并且信號746被應用到響應電路717，如參考圖1和圖2中的實例電 路和圖表所描述的。圖8通常示出了根據本發明教導的實例控制器800的一部分的詳細 示意圖。實例電路與上面圖7中所述的實例示意性圖的操作在許多方面 是共用的。在下面的描述中，所有的實例電壓都參考參考電勢802進行 表示，除非另有說明。如所示出的，響應電路817通過電流檢測電路810和電壓調節電路 818的操作耦合到檢測端804。在實例中，當流經檢測端804的電流822 超過閾值時，耦合響應電路817以響應于耦合到檢測端804的外部電路 的阻抗。當流經檢測端804的電流低于閾值時，開關856關閉。然后檢 測端804的電壓調節到基本上等于電壓源858的電壓。在實例中，為了消除開關閾值電壓的影響，圖8中示出的耦合開關 856到檢測端804的電路比圖7中耦合開關732到檢測端704的實例電 路更復雜。然而，受益于本發明的教導，該電路的操作對于控制器來講 不是必須的，因此為了不混淆本發明的教導，在這里沒有描述。延續圖8中示出的實例，信號813耦合在電壓調節電路818和電流 檢測電路810之間，如圖1中示出的耦合到電流檢測電路110的信號113。
流經檢測端804的電流被鏡像到晶體管862。 一個實例中，該電流鏡的 比率使檢測端電流減低了如標簽865所示的6倍，以限制控制器800的 內部電流消耗。電流源864設置了一個可以流進晶體管861中的最大電 流電平。流進晶體管862的電流通過由晶體管854和852組成的電流鏡被鏡 像。在一個實例中，為了改進電路的抗噪音性能，這個電流鏡還包括耦 合的電阻器850和電容器851，以過濾流進晶體管852的電流。電流源 855具有與圖7中的電流源737類似的功能，并且設置了第一閾值電流 電平。在操作中，如果流經檢測端804的電流導致流進晶體管852的電流 超過了電流源855中的電流，那么反相器門886的輸出就會從高變到低。 信號809耦合到開關856和857，從而當反相器門886的輸出從高變到 低時，調節檢測端804上的電壓電平基本上等于電壓源859。在一個實 例中，電壓源859具有2.5V的值。在一個實例中，耦合到開關856和857 的信號809與信號812相同，將電流檢測電路810耦合到響應電路817， 作為流經檢測端804的電流超過第一電流閾值電平的表示。信號812提 供信息到響應電路817，以啟動對流經檢測端804的電流達到第一電流 閾值電平的這一事實的起始響應。因此應用該信號812，而不必考慮耦 合到檢測端804的外部電路的阻抗。在一個實例中，信號809被應用到反相器門867的輸入端，這樣就 開啟了開關K2 866。另外，在一個實例中，信號809也被應用到延遲電 路853上，這樣當信號809從高到低持續一個延遲周期時，就將輸出信 號871耦合到開關Kl 868上以達到開啟狀態，而該延遲周期由下面描 述的反相器門872的輸出確定。如所示出的，延遲電路853和開關868 之間的電路包括鎖存器，該鎖存器包括耦合到NOR門的交叉耦合NAND 門。因此在一個實例中，當流經檢測端804的電流達到如上述的電流源 855的值確定的第一電流閾值時，開關K1 868就被開啟。在所述實例中，流迸開關K1 868的電流被設為電流源870的值， 在一個實例中是250nA。開關868包含在一個實例中的原因是，關于可 能耦合到檢測端804的外部電路的性質。在一個實例中，類似于圖1中
的119的齊納二極管耦合在檢測端804和例如圖1中101的外部偏壓之間，當如上述的開關856關閉并且開關857開啟，檢測端804的調節電 壓改變時，流經檢測端804的電流增加可能增加的很大。在這種情況下， 在一個實例中，根據本發明的教導，需要額外的電流源870來確保電壓 調節電路818中的晶體管860流經更少的電流，以避免檢測端804上的 電壓增長太多，檢測端804上的電壓增長太多會破壞當檢測端804上的 電壓調節電平由電壓源859設置時將要執行的阻抗測量。在所述實例中，當開關866開啟，晶體管863直接耦合到電流源869。 因此電流源869和電流源870設置了第二電流電平的閾值，如果超過了 第二電流電平的閾值，反相器門872的輸出極性會從低變到高。如標簽 873所標出的，從反相器門872輸出的高電平或者"1"將延遲電路853 的延遲周期設為無窮大，在一個實例中這將導致開關868變為不確定的， 因為這種情況表示了耦合到檢測端804的外部電路具有低阻抗。然而如 果流進檢測端804的電流低于第二閾值電流，延遲電路853就會在一個 延遲周期之后關閉開關868，在一個實例中該延遲周期為500納秒。在一個實例中，用于控制開關868的信號811還耦合到響應電路 817。在一個實例中，根據耦合到檢測端804的外部電路的阻抗，信號811 確定控制器800的響應。在一個實例中，如果信號811保持為高而持續 比由延遲電路888設置的延遲周期更長的周期，則控制器800就會被鎖 定到關閉狀態，需要對控制器提供循環動力，這在一個實例中是在Vcc 端880提供，從而重啟操作。在一個實例中，如果信號811比由延遲電 路853設置的延遲周期低，則控制器800在第一周期時間內被關閉并且 在第一個周期后自動重啟，并且至少在第二周期時間內開啟。圖9通常示出了根據本發明的教導使用控制器906的AC到DC整 流器電路的實例示意性圖900。如所示出的，耦合整流器以接收AC輸 入電壓993并且輸出DC電壓992。實例示意性圖900示出了逆向整流 器(flyback power converter)結構。偏壓VBIAS 901應用到電容器921上。 任選的輸出過電壓保護(OVP)電路991耦合在電容器921和控制器906 的檢測端904之間。在所述實例中，包括了檢測電路991，它使用了類似于圖1中齊納 二極管119的齊納二極管919。然而，在該實際實施中，增加了電阻器940。在所述實例中，齊納二極管919被用作在正常操作情況下，將檢 測端904和電容器921上的電壓隔離。這一點是必須的，因為電阻器941 還耦合到檢測端904，并且提供關于輸入電壓993的信息給控制器906， 而這些會被流經OVP電路991的電流破壞。只有當允許電容器921上 的電壓增加到齊納二極管919達到的穩壓閾值電壓的電平而發生故障情 況時，齊納二極管919才會導通。因此在所述實例中，使用了齊納二極 管919，而不需考慮必需的響應，選擇電阻器901的值來確定控制器906 所需要響應的類型。當檢測端904電流Iv 922低于第一閾值電流值時， 檢測端904被調節到與參考電勢端905相關的第一電壓電平。當檢測端 電流Iv922達到第一閾值時，檢測端904被調節到與參考電勢端905相 關的第二電壓電平。在該實例中，當檢測端904被調節到與參考電勢端905相關的第二 電壓電平時，就檢測檢測端電流Iv 922的值。當檢測端904被調節到與 參考電勢端905相關的第二電壓電平時，根據檢測端電流Iv 922的值， 耦合控制器906以進行響應。因此和上面描述的以前實例電路一樣，根據本發明的教導，當流經 檢測端904的電流量達到一閾值時，控制器906測量耦合到檢測端904 的電路的阻抗。然后根據本發明的教導，控制器906的響應取決于耦合 到檢測端904的電路的測量阻抗。在一個實例中， 一個響應可能是關閉控制器906操作，以便能量可 以不再傳遞到整流器輸出992，直到移除AC輸入電壓993,從而當AC 輸入電壓993被再次引入時，允許控制器906重置和重啟操作。在一個 實例中，另外一個響應可能是關閉控制器906的操作，以便能量在一個 時間周期內不再被傳遞到整流器輸出992，然后在不必移除AC輸入電 壓993的情況下，自動重啟控制器906操作。顧名思義，該過電壓保護 可以使用在整流器電路中，以保護將耦合到DC輸出992的負載電路由 于整流器故障狀態導致的破壞，該故障狀態導致在DC輸出992處出現 的電壓上升到它的正常調節電壓之上。不確定地關閉控制器906，或者閉鎖關閉直到AC輸入電壓993被 移除和重新引入或者在關閉周期后自動重啟，通常需要兩個分離的控制 器端或者是分離的控制器設計，這一點必須由用戶選擇，這兩者都在控 制器和整流器的制造上增加了成本。應當注意，在圖9中示出的實例的實際實施中，額外電阻器941耦 合到檢測端904。在該實例中，電阻器941被用作檢測整流器的輸入電 壓，和使檢測端904也提供被稱作輸入或者線過電壓關閉的保護特性。 根據本發明的教導，單一的檢測端904可以用于檢測AC輸入電壓993 中的過電壓故障狀態以及檢測輸出電壓992的輸出過電壓故障狀態。雖 然控制器906因此有效地測量了耦合到包括該額外電阻器941的檢測端 904的阻抗，但與輸出OVP電路991的情況相比，電阻器941阻抗的值 通常還是非常高，因此根據本發明的教導它對控制器906的操作具有很 小的影響。圖10示出了根據本發明的教導作為控制器一部分的實例控制電路 的結構圖。圖10中的實例電路與圖1中的實例結構圖在操作的許多方 面是共用的。然而，當流經檢測端1004的電流超過第一閾值時，檢測 端電壓Vv 1003的值沒有被調節到第二電壓電平。可替代的電流檢測電 路1010包括定時器，它可以在流經檢測端1004的電流達到第一閾值時 定時一個測量延遲周期。 一旦完成測量延遲，就檢測流經檢測端1004 的電流。在該實例中， 一旦完成測量延遲周期，就只有信號1012應用 到響應電路1017。因此在一個實例中，圖1中的起始響應信號111在圖 10中再也不需要。在控制器1006是應用在整流器電路中的整流器控制器的一個實例 中，當流經檢測端1004的電流Ivl022達到第一電流閾值電平時，電源 控制器將會繼續操作。在一個實例中，例如圖9中示出類型的整流器電 路，當流進檢測端904中的電流Iv超過第一閾值電平時，上述操作將會 導致Vm^901電壓連續上升，這是因為整流器不能實施起始響應，并且 持續操作直到完成測量延遲周期。圖11通常示出了支持上述圖10的結構圖的實例波形圖。圖表1100 的波形示出了 IvllOl隨著時間1113的變化。圖表1190的波形示出了 Vv 1104隨著時間1113的變化。如所示出的，對于第一周期1125， Iv 1101 低于第一閾值電平ITH1 1103。在時刻1126， Iv達到了第一閾值電平ITH1 1103。在一個實例中，Vv 1104沒有發生變化，這就保持了V^的調節， 因此V^和V^基本上是相等的。在一個實例中，Iv 1101根據耦合到圖 10中檢測端1004的外部電路的阻抗，在一定比率連續增加。在測量延 遲周期1109之后，在時刻1128檢測電流Iv。在由圖表1107示出的一個實例中，在時刻1128的Iv低于第二閾值 電平ITH2 1102，這表示了阻抗塊1081包括圖10中的耦合到檢測端1004 的電阻性阻抗1020。在由圖表1127示出的另一實例中，Iv 1101上升到 比第二閾值電平ITH21102更高的新電平，這就表示了更低的阻抗，例如 齊納二極管1019耦合到圖10中的檢測端1004。這樣，根據本發明的教 導，檢測了圖10中耦合到檢測端1004的外部電路的阻抗。在一個實例 中，電容器1150可以耦合在檢測端1004和參考電勢端1005之間。在 一個實例中，電容器1150被用于設立時間常數來隨著時間影響檢測端 電流1022的特性。參考以前描述的實例，控制器1006的響應取決于耦 合到檢測端1004的外部電路的被測阻抗值。圖12示出了參考圖10和圖11中描述的受益于本發明教導的實例 控制器的流程圖。在塊1201中，Vv被調節到第一調節電壓電平VV1。 在塊1202中，監控流進檢測端的電流Iv以確立其是否已超過第一閾值 ITH1 。如果流進檢測端的電流Iv達到ITH1 ，在塊1203中就實現了測量 延遲。在塊1204中， 一旦完成測量延遲周期，1￥就與第二電流閾值17112 相比。如果Iv大于I豫，塊1205就產生第一響應。在圖12的流程圖中，多個檢測端閾值電流電平用來和流進如在塊 1206和1208中描述的檢測端中的電流相比。其中，在塊1208中，Iv與 第n個閾值電流值lTHn相比，分別在塊1209和1210中產生響應(n—1) 或者響應n。圖13通常示出了根據本發明的教導作為控制器一部分的實例控制 電路的結構圖。實例電路與圖0的實例結構圖在操作的許多方面是共用 的。然而，電流檢測電路1310包括定時延遲周期dt的定時器，該延遲 周期dt為從流經端1304的電流達到第一閾值的時間到流經端1304的電 流達到第二閾值ITH2的時間。延遲周期然后與一個或多個閾值相比，以
確定響應電路1317的響應。在該實例中， 一旦流經檢測端1304的電流 Iv 1322達到第二閾值ITH2，信號1312就只被應用到響應電路1317。在控制器1306是應用在整流器電路中的整流器控制器的一個實例 中，流經檢測端1304的電流Ivl322超過第一電流閾值電平時，電源控 制器將會繼續操作。在例如圖9中示出類型的整流器電路中，當流進端 904中電流Iv超過第一閾值電平時，上述操作將會導致VBIAS 901電壓 連續上升，這是因為整流器不能實施起始響應，并且持續操作直到流進 端904中的電流大于第二閾值電流值ITH2。圖14通常示出了支持圖13中示出的結構圖的實例波形圖。圖表1400 的波形示出了 Iv 1401隨著時間1413的變化。圖表14卯的波形示出了 Vv 1404隨著時間1413的變化。在第一周期1425， Iv 1401低于第一閾 值電平ITH11403。在時刻1426， Iv達到第一閾值電平ITH11403。在一個 實例中，Vvl404沒有發生改變，它保持了在VV1 1405的調節，因此Vvi 和V^基本上相等。在一個實例中，根據圖13中耦合到檢測端1304的外部電路的阻抗， Iv 1401以一定比率持續增加。在一個由圖表1407示出的實例中，Iv花 費時間dtHIGHIMPEDANCE 1429達到表示高阻抗的第二閾值電平ITH2 1402， 例如圖13中的電阻性阻抗1320耦合到檢測端1304。在另一實例中，由 圖表1427所示，Iv花費更短時間dtL0WIMPEDANCE 1430達到表示低阻抗的 第二閾值電平ITH2 1402，例如圖13中的齊納阻抗1319耦合到檢測端 1304。因此，根據本發明的教導，檢測圖13中的耦合到檢測端1304的外 部電路的阻抗。在一個實例中，電容器1350用于設立時間常數來隨著 時間影響檢測端電流1322的特性。參考以前描述的實例，控制器1306 的響應取決于耦合到檢測端1304的外部電路的被測阻抗值。圖15示出了參考上述圖13和圖14的根據本發明教導的控制器操 作的流程圖。在塊1501中，Vv調整到第一調整電壓電平VV1。在塊1502 中，監控流經檢測端的電流Iv，以確立其是否已達到第一閾值ITH1。如 果流經檢測端的電流Iv達到ITH1，則在塊1503中就開始時間測量。在 塊1504中，Iv與第二電流閾值相比。如果Iv達到ITH2 ，則塊1505測
量消逝時間dt，也就是電流Iv達到第一閾值電流ITH1和達到第二閾值電流電平ITH2之間的時間。在塊1506中，消逝時間dt與第一時間消逝閾值相比。如果消逝時間dt大于第一時間消逝閾值dt^p則產生第一響應。在圖15的流程圖中，多個時間消逝閾值與測量的消逝時間dt相比， 如在塊1508和1510中示出的那樣。其中在塊1510中，dt與第n個時 間消逝閾值dt^n相比，在塊1511和1512中分別產生響應n或者響應(n + 1)。圖10到圖15示出了檢測流經檢測端的電流以產生響應的實例。在 這方面，圖10和圖13的實例結構圖類似于圖1中的實例結構圖。然而 應當注意，在圖10至15中討論的技術都同等應用到圖4中引入的技術， 在圖4中檢測檢測端處的電壓以產生響應。在這樣的情況下，根據本發 明的教導，圖10至圖15的第一和第二電流閾值可以被第一和第二電壓 閾值代替，以確定對檢測端的電壓超過第一閾值電壓電平的響應。在前述的詳細描述中，本發明的方法和設備可以參考其中特定的優 選實施例進行描述。然而顯而易見的是，在不偏離本發明更寬泛的精神 和范圍的情況下可以對其進行任何修改和變化。因此本說明書以及附圖 都是例證性的而不是限制性的。
權利要求
1、一種電源控制器，包括耦合到檢測端的檢測電路；調節電路，耦合到檢測電路，并且當流經檢測端的電流小于第一閾值電流電平時耦合所述調節電路以調節檢測端到第一電壓電平，當流經檢測端的電流達到第一閾值電流電平時，進一步耦合所述調節電路以調節檢測端到第二電壓電平；以及響應電路，耦合到檢測電路，并且當檢測端被調節在第二電壓電平時，對流經檢測端的電流進行響應。
2、 根據權利要求1的電源控制器，其中在流經檢測端的電流達到 第一閾值電流電平之后以一延遲周期將檢測端調節到第二電壓電平。
3、 根據權利要求1的電源控制器，其中第二電壓電平小于第一電 壓電平。
4、 根據權利要求1的電源控制器，其中第二電壓電平大于第一電 壓電平。
5、 根據權利要求1的電源控制器，其中第二電壓電平實質上等于 第一電壓電平。
6、 根據權利要求5的電源控制器，其中在流經檢測端的電流量達 到第一閾值電流電平之后，耦合檢測電路以一測量延遲周期檢測流經檢 測端的電流。
7、 根據權利要求1的電源控制器，其中耦合響應電路以閉鎖電源 控制器直到電源控制器被重置。
8、 根據權利要求1的電源控制器，其中耦合響應電路以自動重啟 電源控制器以響應檢測電路。
9、 根據權利要求1的電源控制器，其中當檢測端被調節在第二電 壓電平時，如果流經檢測端的電流大于第二閾值電流電平，則耦合響應 電路以閉鎖電源控制器。
10、 根據權利要求1的電源控制器，其中當檢測端被調節在第二電 壓電平時，如果流經檢測端的電流小于第二閾值電流電平，則耦合響應 電路以自動重啟電源控制器。
11、 一種電源控制器，包括 耦合到檢測端的檢測電路；調節電路，耦合到檢測電路，并且當檢測端的電壓小于第一閾值電 壓電平時，耦合所述調節電路以調節流經檢測端的電流到第一電流值， 當檢測端的電壓達到第一閾值電壓電平時，進一步耦合調節電路以調節 流經檢測端的電流到第二電流值；以及響應電路，耦合到檢測電路，并且當流經檢測端的電流被調節在第 二電流電平時，對檢測端的電壓進行響應。
12、 根據權利要求11的電源控制器，其中在檢測端的電壓達到第 一閾值電壓電平之后，以一延遲周期檢測端被調節到第二電流值。
13、 根據權利要求11的電源控制器，其中第二電流電平小于第一 電流電平。
14、 根據權利要求11的電源控制器，其中第二電流電平大于第一 電流電平。
15、 根據權利要求11的電源控制器，其中第二電流電平實質上等 于第一電流電平。
16、 根據權利要求15的電源控制器，其中在檢測端的電壓達到第 一閾值電壓電平之后，耦合檢測電路以一測量延遲周期來檢測檢測端的 電壓。
17、 根據權利要求11的電源控制器，其中耦合響應電路以閉鎖電 源控制器，直到電源控制器被重置。
18、 根據權利要求11的電源控制器，其中耦合響應電路來自動重 啟電源控制器，以響應檢測電路。
19、 根據權利要求11的電源控制器，其中當檢測端被調節在第二 電流電平時，如果檢測端的電壓大于第二閾值電壓電平，則耦合響應電 路以閉鎖電源控制器。
20、 根據權利要求11的電源控制器，其中當檢測端被調節在第二 電流電平時，如果檢測端的電壓小于第二閾值電壓電平，則耦合響應電 路以自動重啟電源控制器。
21、 一種電源控制器，包括 檢測電路，耦合到檢測端；定時電路，耦合所述定時電路以測量流經檢測端的電流一旦達到第 一電流閾值電平而從所述第一閾值電流電平改變到第二閾值電流電平的 所花費時間；以及響應電路，耦合到檢測電路，并且對流經檢測端的電流從第一閾值 電流電平改變到第二閾值電流電平的所花費時間進行響應。
22、 根據權利要求21的電源控制器，其中耦合響應電路以閉鎖電源控制器直到電源控制器被重置。
23、 根據權利要求21的電源控制器，其中耦合響應電路來自動重 啟電源控制器，以響應檢測電路。
24、 根據權利要求21的電源控制器，其中如果流經檢測端的電流 從第一閾值電流電平改變到第二閾值電流電平的所花費時間小于一閾值 時間周期，則耦合響應電路以閉鎖電源控制器。
25、 根據權利要求21的電源控制器，其中如果流經檢測端的電流 從第一閾值電流電平改變到第二閾值電流電平的所花費時間大于一閾值 時間周期，則耦合響應電路以自動重啟電源控制器。
26、 一種用于控制電源的方法，包括 檢測電源控制器的檢測端；當流經檢測端的電流小于第一閾值電流電平時，調節檢測端到第一 電壓電平；當流經檢測端的電流達到第一閾值電流電平時，測量耦合到檢測端 的阻抗；以及為了響應耦合到檢測端的阻抗，產生一電源控制器響應。
27、 根據權利要求26的方法，其中測量耦合到檢測端的阻抗包括 在檢測端的多個電壓電平檢測流經所述檢測端的電流。
28、 一種用于控制電源的方法，包括 檢測電源控制器的檢測端；當檢測端的電壓小于第一閾值電壓電平時，調節流經檢測端的電流 到第一電流值； 當檢測端的電壓達到第一閾值電壓電平時，測量耦合到檢測端的阻 抗；禾口為了響應耦合到檢測端的阻抗，產生一電源控制器響應。
29、 根據權利要求28的方法，其中測量耦合到檢測端的阻抗包括 在流經檢測端的多個電流處檢測所述檢測端的電壓電平。
30、 一種用于控制電源的方法，包括 檢測電源控制器的檢測端；測量流經檢測端的電流一旦達到第一電流閾值電平，從所述第一閾 值電流電平改變到第二閾值電流電平的所花費時間；為了響應流經檢測端的電流從第一閾值電流電平改變到第二閾值電 流電平的所花費時間，生成一電源控制器響應。
全文摘要
本發明公開了一種測量阻抗的電源控制器方法和設備。根據本發明的一些方面，所述設備包括耦合到檢測端的檢測電路。耦合到檢測電路的調節電路，并且當流經檢測端的電流小于第一閾值電流電平時，耦合所述調節電路，以調節檢測端到第一電壓電平。當流經檢測端的電流達到第一閾值電流電平時，進一步耦合該調節電路以調節檢測端到第二電壓電平。響應電路耦合到檢測電路，并且當檢測端被調節到第二電壓電平時，對流經檢測端的電流進行響應。
文檔編號H02M1/08GK101159410SQ20071016768
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月30日 優先權日2006年10月4日
發明者D·M·H·馬休斯, S·鮑爾勒, Z·-J·王 申請人:電力集成公司