電子裝置、電力供給裝置及電力供給方法
【專利摘要】一種電子裝置、電力供給裝置以及電力供給方法。電子裝置可以包括：控制器，提供控制信號(hào)以通過(guò)對(duì)輸入電力的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生多相信號(hào)，并接收對(duì)使用多相信號(hào)而產(chǎn)生的輸出電壓的反饋；以及電源，包括多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，單元轉(zhuǎn)換器具有半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)控制信號(hào)操作，并配置為通過(guò)根據(jù)多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的多相信號(hào)來(lái)提供輸出電壓，其中電源檢測(cè)在多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器中是否同時(shí)接通了上部和下部開(kāi)關(guān)元件，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
【專利說(shuō)明】電子裝置、電力供給裝置及電力供給方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]根據(jù)35U.S.C.§ 119(a)，本申請(qǐng)要求于2012年11月9日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0126915的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的公開(kāi)通過(guò)全文引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及電子裝置、電力供給裝置以及電力供給方法，更具體地涉及一種電子裝置、電力供給裝置以及電力供給方法，可以通過(guò)在具有高度集成多相VRM(電壓調(diào)節(jié)器模塊)的電子裝置(例如，計(jì)算機(jī)或服務(wù)器)中感測(cè)和使用短路時(shí)刻，來(lái)防止開(kāi)關(guān)元件的燒毀或完全斷電。
【背景技術(shù)】
[0004]由于電子設(shè)備表現(xiàn)為具有高性能、高速度和大規(guī)模的IT設(shè)備，需要大容量電源。具體地，在個(gè)人計(jì)算機(jī)或通信設(shè)備中，設(shè)計(jì)了低電壓CPU，并需要具有低電壓和大電流的電源。由于電源實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流和高速度，存在一種由多相(multiphase)轉(zhuǎn)換器電路構(gòu)成的電源。
[0005]相關(guān)領(lǐng)域的這種電源包括相位調(diào)整電路和DC到DC(DC/DC)轉(zhuǎn)換器。相位調(diào)整電路以相同間隔設(shè)置各DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)相位，以使通過(guò)合成各DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電流而獲得的電流流向負(fù)載并改善負(fù)載的紋波率。
[0006]在當(dāng)前用作CPU或GPU核電源或芯片組電源的電源電路中，高性能FET或DrMOS用于控制大電流。在這種情況下，為了減小布局空間，將布置在轉(zhuǎn)換器附近的濾波器組件設(shè)計(jì)為較小，并將開(kāi)關(guān)頻率速度`提升到1MHz。為此，開(kāi)關(guān)可能劣化并引起相關(guān)問(wèn)題，并且可能縮短開(kāi)關(guān)的使用壽命。也就是說(shuō)，由于開(kāi)關(guān)的阻抗值變大，所以可能進(jìn)一步增加了劣化導(dǎo)致這樣的問(wèn)題。
[0007]另一方面，如果執(zhí)行大約IMHz的高速開(kāi)關(guān)或加長(zhǎng)在柵極和源極之間的返回路徑，則由于寄生電感分量或柵極密勒效應(yīng)，在開(kāi)關(guān)FET的柵極端子處產(chǎn)生不希望的電壓，盡管在實(shí)際現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)在地執(zhí)行穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，例如，靜滯型或軟開(kāi)關(guān)。
[0008]在這種情況下，當(dāng)同時(shí)接通上側(cè)和下側(cè)FET時(shí)，發(fā)生幾十或幾百個(gè)納秒的短路，這導(dǎo)致發(fā)生劣化，例如FET的損壞。當(dāng)發(fā)生這種瞬間短路時(shí)，根據(jù)FET的容限，F(xiàn)ET可能承受該短路，但是當(dāng)這樣的惡劣條件持續(xù)時(shí)，開(kāi)關(guān)FET元件可能劣化導(dǎo)致受損或燒壞。
[0009]近來(lái)，在移動(dòng)設(shè)備、PC或服務(wù)器中的大多數(shù)PL(產(chǎn)品責(zé)任)事故是上述由于電力開(kāi)關(guān)元件的劣化而引起的缺陷造成的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開(kāi)解決至少上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)并提供至少下述優(yōu)點(diǎn)和用途。因此，本公開(kāi)提供了一種電子裝置、電力供給裝置和電力供給方法，可以通過(guò)在具有高度集成多相VRM的電子裝置(例如，計(jì)算機(jī)或服務(wù)器)中感測(cè)和使用短路時(shí)刻，防止開(kāi)關(guān)元件的燒毀或完全斷電。
[0011]本總體發(fā)明構(gòu)思的其它特征和用途部分地將在以下描述中闡述，且部分地將通過(guò)以下描述而變得清楚明白，或者可以通過(guò)本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)踐來(lái)獲知。
[0012]本公開(kāi)的示例性實(shí)施例提供了一種電子裝置，包括:控制器，配置為提供控制信號(hào)，以通過(guò)輸入電力的轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生多相信號(hào)，并接收對(duì)使用所述多相信號(hào)產(chǎn)生的輸出電壓的反饋；以及電源，包括多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，所述單元轉(zhuǎn)換器具有半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件，按照控制信號(hào)操作，電源配置為通過(guò)根據(jù)多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生的多相信號(hào)來(lái)提供輸出電壓，其中電源檢測(cè)在多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器中上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電子裝置還可以包括接口，配置為發(fā)送根據(jù)檢測(cè)結(jié)果而產(chǎn)生的電源的電力操作狀態(tài)信息，以通知系統(tǒng)管理者單元轉(zhuǎn)換器的故障。
[0014]電源還可以包括電力輸入裝器，配置為接通/關(guān)斷提供給單元轉(zhuǎn)換器的輸入電力，以及關(guān)斷在接通狀態(tài)下的電力輸入器以便關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0015]電源可以禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0016]電源還可以包括電力輸入器，配置為接通/關(guān)斷由單元轉(zhuǎn)換器提供的輸入電力，其中控制器利用控制信號(hào)關(guān)斷在接通狀態(tài)下的電力輸入器，以便關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作，所述控制信號(hào)是使用從電源提供的檢測(cè)結(jié)果而產(chǎn)生的。
[0017]控制器可以利用控制信號(hào)禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作，所述控制信號(hào)是使用從電源提供的檢測(cè)結(jié)果而產(chǎn)生的。
[0018]電源可以包括電壓轉(zhuǎn)換器以及短路檢測(cè)器，所述電壓轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，并配置為將輸入電力轉(zhuǎn)換為多相信號(hào)，以及將所轉(zhuǎn)換的多相信號(hào)產(chǎn)生并提供作為輸出電壓；所述短路檢測(cè)器配置為檢測(cè)多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器中上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通，并提供檢測(cè)結(jié)果。
[0019]短路檢測(cè)器可以包括:參考電壓提供器，配置為提供用于確定上部和下部開(kāi)關(guān)元件的短路的參考電壓；以及比較器，配置為產(chǎn)生上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓與各參考電壓的比較結(jié)果，并提供所產(chǎn)生的比較結(jié)果，以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0020]短路檢測(cè)器還可以包括操作檢測(cè)器，配置為當(dāng)上部和下部開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通時(shí)，向比較器提供中間節(jié)點(diǎn)電壓，以區(qū)分上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障。
[0021]本公開(kāi)的示例性實(shí)施例也提供了一種電力供給裝置，提供使用多相信號(hào)而產(chǎn)生的輸出電壓，所述電力供給裝置包括:電壓轉(zhuǎn)換器，包括具有半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件的多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，并配置為根據(jù)所述多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生多相信號(hào)；以及短路檢測(cè)器，配置為檢測(cè)在多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器中上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0022]電壓轉(zhuǎn)換器還可以包括電力輸入器，配置為接通/關(guān)斷由單元轉(zhuǎn)換器提供的輸入電力，其中短路檢測(cè)器關(guān)斷在接通狀態(tài)下的電力輸入器，以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0023]短路檢測(cè)器可以禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0024]短路檢測(cè)器可以包括:參考電壓提供器，配置為提供參考電壓，以確定上部和下部開(kāi)關(guān)元件的短路；以及比較器，配置為產(chǎn)生上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓與各參考電壓的比較結(jié)果，并輸出所產(chǎn)生的比較結(jié)果，以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。[0025]短路檢測(cè)器還可以包括操作檢測(cè)器，配置為當(dāng)上部和下部開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通時(shí)，向比較器提供中間節(jié)點(diǎn)電壓，以區(qū)分上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障。
[0026]短路檢測(cè)器可以包括:邏輯電路，配置為使用向上部和下部開(kāi)關(guān)單元施加的控制信號(hào)來(lái)檢測(cè)上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通；以及切換器，配置為當(dāng)上部和下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)，響應(yīng)于來(lái)自邏輯電路的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行操作，以輸出中間節(jié)點(diǎn)電壓。
[0027]比較器可以包括:第一比較器，配置為將在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)提供的中間節(jié)點(diǎn)電壓與用于確定在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路的參考電壓進(jìn)行比較，以輸出比較結(jié)果；以及第二比較器，配置為將在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)提供的中間節(jié)點(diǎn)電壓與用于確定在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路的參考電壓進(jìn)行比較，以輸出比較結(jié)果。
[0028]短路檢測(cè)器還可以包括信號(hào)輸出器，配置為提供輸出結(jié)果作為檢測(cè)結(jié)果，所述輸出結(jié)果是通過(guò)對(duì)第一比較器和第二比較器的比較結(jié)果的邏輯組合而產(chǎn)生的。
[0029]短路檢測(cè)器還可以包括放大器，配置為放大中間節(jié)點(diǎn)電壓，并向比較器提供放大的中間節(jié)點(diǎn)電壓。
[0030]短路檢測(cè)器還可以包括濾波器，配置為去除中間節(jié)點(diǎn)電壓的噪聲，并向放大器提供去除噪聲后的中間節(jié)點(diǎn)電壓。
[0031]本公開(kāi)的示例性實(shí)施例也提供了一種電力供給方法，所述方法包括:使電壓轉(zhuǎn)換器通過(guò)對(duì)輸入電力的轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生多相信號(hào)，以及通過(guò)所產(chǎn)生的多相信號(hào)產(chǎn)生并提供輸出電壓，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器包括產(chǎn)生多相信號(hào)的多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)單元轉(zhuǎn)換器的半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通；以及根據(jù)所述檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0032]關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作可以攔截向單元轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電力。
[0033]關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作可以禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]結(jié)合附圖，根據(jù)實(shí)施例的以下描述，將更清楚且更容易領(lǐng)會(huì)本總體發(fā)明構(gòu)思的上述和/或其它特征和用途，附圖中:
[0035]圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電子裝置的配置的框圖；
[0036]圖2是示出了圖1中的電源的詳細(xì)配置的框圖；
[0037]圖3是示出了圖1中的控制器和電源的示例的電路圖；
[0038]圖4是示出了圖3中的子短路檢測(cè)器的示例的電路圖；
[0039]圖5A到5C是解釋了圖4的子短路檢測(cè)器的操作的波形圖；
[0040]圖6和7是通過(guò)仿真示出了圖5中比較器的電壓波形和信號(hào)輸出器的檢測(cè)信號(hào)波形的圖；
[0041]圖8是示出了圖3中單元電壓轉(zhuǎn)換器的修改示例的電路圖；
[0042]圖9是示出了圖4的子短路檢測(cè)器的修改示例的電路圖；以及
[0043]圖10是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電力供給方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本總體發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，其示例在附圖中示出，在所有附圖中使用相同附圖標(biāo)記表示相同部件。以下參考附圖描述了實(shí)施例以便解釋本總體發(fā)明構(gòu)思。
[0045]圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電子裝置的配置的框圖，且圖2是示出了圖1中的電源(或電力供給裝置)的詳細(xì)配置的框圖。
[0046]如圖1和2所示，根據(jù)本公開(kāi)示例性實(shí)施例的電子裝置300是例如計(jì)算機(jī)、圖像顯示設(shè)備或服務(wù)器等的裝置，且可以包括接口 100、控制器110和電源120中的部分或全部。
[0047]這里，包括部分或全部意味著可以省略部分構(gòu)成元件(例如，接口 100)，或可以將部分構(gòu)成元件集成到其它構(gòu)成元件中以便配置具體電子裝置。為了全面理解本公開(kāi)，描述電子裝置包括所有的構(gòu)成元件。
[0048]接口 100可以包括通信接口或用戶接口。通信接口是用于與外部設(shè)備鏈接的部分，并可以用于發(fā)送電力操作狀態(tài)信息，以便可以通過(guò)外部設(shè)備(例如，系統(tǒng)管理者所用的PC)實(shí)時(shí)監(jiān)控電源120的電力操作狀態(tài)。此外，用戶接口可以包括:輸入器，使用戶能夠通過(guò)按鈕等輸入命令；以及顯示器，在屏幕上顯示具體信息。甚至可以通過(guò)對(duì)顯示器的觸摸來(lái)輸入用戶命令。
[0049]控制器110負(fù)責(zé)對(duì)構(gòu)成電子裝置90的接口 100和電源120的整體控制。例如，控制器110可以控制接口向外部設(shè)備發(fā)送與從電源120提供的檢測(cè)信號(hào)(或檢測(cè)結(jié)果)有關(guān)的電力操作狀態(tài)信息。此外，盡管下文將詳細(xì)描述控制器110，但是控制器110可以基于從電源120提供的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行操作，以便停止(也就是說(shuō)，關(guān)斷)具體的單元轉(zhuǎn)換器的操作。這里，這樣的單元轉(zhuǎn)換器可以是產(chǎn)生多相信號(hào)的多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器之一，且該停止操作可以包括僅在單元轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)才停止該單元轉(zhuǎn)換器的操作。
[0050]根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電源120可以接收并轉(zhuǎn)換外部輸入電力，并將所轉(zhuǎn)換的大電流的電力提供給控制器110作為反饋。換言之，電源120可以將輸入電力轉(zhuǎn)換為多相信號(hào)，并向控制器110提供使用所轉(zhuǎn)換的多相信號(hào)而產(chǎn)生的大電流的電壓。由于也有可能向外圍設(shè)備而不限于向控制器110提供大電流的電壓，所以本公開(kāi)不限于控制器110接收大電流的電壓作為反饋的情況。
[0051]此外，根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電源120包括電壓轉(zhuǎn)換器200，電壓轉(zhuǎn)換器200可以包括產(chǎn)生多相信號(hào)的多個(gè)單兀轉(zhuǎn)換器。電源120還可以包括電力輸入器和電壓輸出器中的部分或全部，電力輸入器配置為接通/關(guān)斷由單元轉(zhuǎn)換器提供的輸入電力，電壓輸出器配置為通過(guò)多相信號(hào)(例如，電流)的合成來(lái)輸出大電流的電壓。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，電力輸入器和電壓輸出器可以包括在單元轉(zhuǎn)換器中。根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的單元轉(zhuǎn)換器為例如DC/DC轉(zhuǎn)換器，且可以包括半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件。在這種情況下，可以將半橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件稱為極(pole)。
[0052]根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電源120還包括短路檢測(cè)器210，配置為檢測(cè)在單元轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路的時(shí)刻。例如，當(dāng)在具體單元轉(zhuǎn)換器中發(fā)生短路時(shí)，電源120可以通過(guò)短路檢測(cè)器210直接控制電力輸入器或可以直接禁用單元轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)元件。在這種情況下，電力輸入器的控制和開(kāi)關(guān)元件的操作禁用可以只在發(fā)生短路的時(shí)刻進(jìn)行。此外，電源120可以向控制器110提供短路檢測(cè)器210的檢測(cè)信號(hào)，以便在控制器110的控制下控制電力輸入器，或可以禁用單元轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)元件。
[0053]此外，電源120可以通過(guò)短路檢測(cè)器210有區(qū)別地檢測(cè)上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障(也就是說(shuō)，短路)。換言之，可以只在上部開(kāi)關(guān)元件操作(或在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路)時(shí)或只在下部開(kāi)關(guān)元件操作(或在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路)時(shí)，根據(jù)短路檢測(cè)方法有區(qū)別地檢測(cè)開(kāi)關(guān)元件的故障。可以將如上區(qū)別的故障的電力操作狀態(tài)信息發(fā)送給外部管理者，以便在電力系統(tǒng)的修理期間有效使用。
[0054]到此描述了電源120配置為電子裝置90的一部分。然而，本公開(kāi)不限于此，電源120可以構(gòu)成獨(dú)立的電力供給裝置，不限于此。例如，電力供給裝置可以包括IC芯片或例如電源等設(shè)備。在這點(diǎn)上，圖2中的電壓轉(zhuǎn)換器200和短路檢測(cè)器210可以是電力供給裝置的配置。
[0055]圖3是示出了圖1中的控制器和電源的示例的電路圖。
[0056]參考圖1、2和3，圖2中的短路檢測(cè)器210通過(guò)向控制器110提供檢測(cè)信號(hào)Fault_FBI?N來(lái)控制電壓轉(zhuǎn)換器200的情況將描述作為示例。
[0057]如上所述，在短路檢測(cè)器210直接控制電壓轉(zhuǎn)換器200而不需要控制器110的幫助的情況下，可以省略控制器110。在這種情況中，由于短路檢測(cè)器210直接控制電壓轉(zhuǎn)換器200，所以可以立即停止短路發(fā)生。
[0058]更具體地，作為圖3所示的多相控制器，控制器110可以產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)MlA到M4N，用于控制構(gòu)成單元轉(zhuǎn)換器的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，并向電壓轉(zhuǎn)換器200提供所產(chǎn)生的控制信號(hào)。此外，控制器110可以接收從電壓轉(zhuǎn)換器200輸出的大電流的輸出電壓VOUT作為反饋，并可以基于從短路檢測(cè)器210提供的檢測(cè)信號(hào)Fault_FBl?N，控制電壓轉(zhuǎn)換器200的電力輸入器200_1，或者禁用單元轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)元件。
[0059]電壓轉(zhuǎn)換器200可以包括電力輸入器200_1、轉(zhuǎn)換器200_2和電壓輸出器200_3中的部分或全部。這里，包括部分或全部與上述含義相同。
[0060]電力輸入器200_1包括:電容器,利用輸入電力充電；開(kāi)關(guān)兀件，控制轉(zhuǎn)換器200_2的單元轉(zhuǎn)換器的輸入電力；以及電阻器，向開(kāi)關(guān)元件持續(xù)供給接通電壓Vgs。在這種情況下，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，可以省略開(kāi)關(guān)元件。例如，在圖2的短路檢測(cè)器210直接控制電壓轉(zhuǎn)換器200的情況下，可以省略開(kāi)關(guān)元件。
[0061]此外，轉(zhuǎn)換器200_2包括多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器。如圖3所示，單元轉(zhuǎn)換器可以包括全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件，且還可以包括控制電力輸入器200_1的開(kāi)關(guān)元件和邏輯門。這里，在不必控制向單元轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電力的情況下，可以設(shè)計(jì)省略開(kāi)關(guān)元件和邏輯門，且開(kāi)關(guān)元件和邏輯門中的至少一個(gè)可以配置作為短路檢測(cè)器210的一部分。
[0062]電壓輸出器200_3可以包括多個(gè)電感器、以及電容器，以便穩(wěn)定提供輸出電壓。電感器一端連接到半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)，另一端連接到電容器的一側(cè)，而電容器的另一側(cè)接地。電壓輸出器200_3的輸出電壓變?yōu)樵陔娙萜鞯膬蓚€(gè)端子之間的電壓。
[0063]短路檢測(cè)器210可以包括N個(gè)短路檢測(cè)器210_1到210_N。在這種情況下，短路檢測(cè)器1210_1到短路檢測(cè)器N210_N可以稱為單元短路檢測(cè)器，并且在單元轉(zhuǎn)換器為如圖3所示的全橋型的情況下，可以提供控制半橋型開(kāi)關(guān)元件的子短路檢測(cè)器。換言之，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，單元轉(zhuǎn)換器可以至少包括半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件，且由子短路檢測(cè)器控制這些上部和下部開(kāi)關(guān)元件是優(yōu)選的。通過(guò)這樣，各短路檢測(cè)器210_1到210_N可以檢測(cè)半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件的短路狀態(tài)，并向控制器110提供檢測(cè)信號(hào)。在這種情況下，各短路檢測(cè)器210_1到210_N可以使用向上部和下部開(kāi)關(guān)元件施加的控制信號(hào)MlA到M4N來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)元件的短路狀態(tài)。此外，短路檢測(cè)器210可以通過(guò)僅在發(fā)生區(qū)段(section)(其中由于短路，在關(guān)斷狀態(tài)下的上部和下部開(kāi)關(guān)元件被接通)時(shí)檢測(cè)故障，來(lái)有區(qū)別地檢測(cè)上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障。這里，在上部和下部開(kāi)關(guān)元件配置為DrMOS型的情況下，各短路檢測(cè)器210_1到210_N (或檢測(cè)信號(hào))可以是與OTP (超溫保護(hù))進(jìn)行或運(yùn)算(OR)，或可以配置為獨(dú)立操作。
[0064]根據(jù)上述配置，控制器110提供多個(gè)控制信號(hào)，以互補(bǔ)地操作電壓轉(zhuǎn)換器200中(更準(zhǔn)確地，單元轉(zhuǎn)換器中)的全橋型開(kāi)關(guān)元件，電壓轉(zhuǎn)換器200使用多個(gè)控制信號(hào)來(lái)操作多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，以通過(guò)對(duì)輸入電力的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生多相信號(hào)，并提供通過(guò)將多相信號(hào)合成而獲得的大電流的輸出電壓。在這種情況下，短路檢測(cè)器210檢測(cè)在單元轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)元件中是否發(fā)生了短路或發(fā)生短路的時(shí)刻，并向控制器110提供檢測(cè)信號(hào)?？刂破?10基于短路檢測(cè)器210的檢測(cè)信號(hào)關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。例如，如圖3所示，控制器110可以通過(guò)控制電力輸入器200_1的開(kāi)關(guān)元件，攔截向單元轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電力。在這種情況下，可以持續(xù)攔截輸入電力，直到短路問(wèn)題得到解決，或是可以暫時(shí)攔截輸入電力。
[0065]圖4是示出了圖3中的子短路檢測(cè)器的示例的電路圖，圖5A到5C是解釋了圖4的子短路檢測(cè)器的操作的波形圖，圖6和7是通過(guò)仿真示出了圖5中的比較器的電壓波形和信號(hào)輸出器的檢測(cè)信號(hào)波形的圖。
[0066]如圖4所示，圖3中的短路檢測(cè)器201_N(或單元短路檢測(cè)器)，更具體地，子短路檢測(cè)器，可以包括信號(hào)輸出器400、比較器410、參考電壓提供器420以及操作檢測(cè)器430中的部分或全部。
[0067]信號(hào)輸出器400包括例如或(OR)門。信號(hào)輸出器400執(zhí)行對(duì)比較器410中的比較器I 410 j和比較器2 410_2的比較結(jié)果的邏輯組合，例如，邏輯求和。在這種情況下，可以向如圖3所示的控制器110提供輸出信號(hào)(或檢測(cè)結(jié)果)。
[0068]比較器410包括比較器I 410_1和比較器2 410_2。這里，比較器I 410_1接收并比較半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓與從參考電壓提供器I 420_1提供的參考電壓，并向信號(hào)輸出器400提供比較結(jié)果。此外，比較器2 410_2接收并比較半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓與從參考電壓提供器2 420_2提供的參考電壓，并向信號(hào)輸出器400提供比較結(jié)果。在這種情況下，中間節(jié)點(diǎn)電壓可以是與輸入電壓VIN的1/2對(duì)應(yīng)的電壓。這里，比較器可以是常規(guī)的或反轉(zhuǎn)型磁滯比較器，以便魯棒地設(shè)計(jì)比較器對(duì)抗噪聲等。
[0069]參考電壓提供器420包括參考電壓提供器I 420_1以及參考電壓提供器2 420_2。參考電壓提供器I 420_1在下部開(kāi)關(guān)元件的短路期間提供恒定參考電壓，參考電壓提供器2 420_2在上部開(kāi)關(guān)元件的短路期間提供恒定參考電壓。此時(shí)，從參考電壓提供器I 420_1提供的參考電壓可以是與輸入電壓VIN的2/3相對(duì)應(yīng)的電壓，從參考電壓提供器2 420_2提供的參考電壓可以是與輸入電壓VIN的1/3相對(duì)應(yīng)的電壓。這樣的電壓可以是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者初始設(shè)置而提供的。在上述提供所設(shè)置的參考電壓的情況下，可以方便功率IC的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。從參考電壓提供器I 420_1和參考電壓提供器2 420_2提供的參考電壓可以是通過(guò)感測(cè)下部開(kāi)關(guān)元件和上部開(kāi)關(guān)元件二者的端子而獲得的感測(cè)電壓。
[0070]操作檢測(cè)器430包括操作檢測(cè)器I 430_1和操作檢測(cè)器2 430_2。操作檢測(cè)器I 430_1接收上部和下部開(kāi)關(guān)元件的控制電壓，并檢測(cè)下部開(kāi)關(guān)元件的短路。例如，下部開(kāi)關(guān)元件通常保持在低狀態(tài)下，但是可能由于短路而保持在高狀態(tài)下。此時(shí)，操作檢測(cè)器I 430_1向比較器I 410_1提供中間節(jié)點(diǎn)電壓。例如，如果從操作檢測(cè)器I 430_1的或非(NOR)門輸出高電平信號(hào)，則開(kāi)關(guān)元件SI可以提供中間節(jié)點(diǎn)電壓。另一方面，操作檢測(cè)器2430_2接收上部和下部開(kāi)關(guān)元件的控制電壓，并檢測(cè)上部開(kāi)關(guān)元件的短路。例如，上部開(kāi)關(guān)元件通常保持在低狀態(tài)下，但是可能由于發(fā)生短路而保持在高狀態(tài)下。此時(shí)，操作檢測(cè)器2430_2向比較器2 410_2提供中間節(jié)點(diǎn)電壓。換言之，如果從操作檢測(cè)器2 430_2的或非(NOR)門輸出高電平信號(hào)，則開(kāi)關(guān)元件S2可以提供中間節(jié)點(diǎn)電壓。
[0071]參考圖5A到7，如果向如圖5A所示的半橋型上部開(kāi)關(guān)元件施加高電平信號(hào)并向下部開(kāi)關(guān)元件施加低電平信號(hào)，也就是說(shuō)，如果互補(bǔ)地操作上部和下部開(kāi)關(guān)元件，則中間節(jié)點(diǎn)電壓SW保持在正常電平。
[0072]在這個(gè)過(guò)程中，如果在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路，則上部開(kāi)關(guān)元件通常保持在低電平，但是在一些區(qū)段中，它保持在高電平。因此，同時(shí)接通了上部和下部開(kāi)關(guān)元件，引起發(fā)生短路。此時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)電壓SW保持為如圖5B所示的形式。換言之，當(dāng)在上部和下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)，從輸入電力向地傳遞非常大的電流，且由于開(kāi)關(guān)元件的阻抗而出現(xiàn)恒定電壓。
[0073]如果在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路，則下部開(kāi)關(guān)元件通常保持在低電平，但是在一些區(qū)段中，它保持在高電平。因此，同時(shí)接通了上部和下部開(kāi)關(guān)元件，且中間節(jié)點(diǎn)電壓SW保持為如圖5C所示的形式。
[0074]如上所示，如果同時(shí)接通上部和下部開(kāi)關(guān)元件，引起發(fā)生短路，更具體地，如果在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路，則圖4的比較器I 410_1通過(guò)其反相和非反相端子接收如圖6下部所示的電壓的輸入，且信號(hào)輸出器400輸出如圖6上部所示的電壓，也就是檢測(cè)信號(hào)Fault_High。此時(shí)，向反相端子輸入的電壓成為中間節(jié)點(diǎn)電壓，且向非反相端子輸入的電壓成為參考電壓。這里，如果向非反相端子輸入的與2/3XVIN相對(duì)應(yīng)的參考電壓高于與1/2 X VIN相對(duì)應(yīng)的中間節(jié)點(diǎn)電壓，則可以輸出檢測(cè)信號(hào)Fault_High。
[0075]如果在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路，則圖4的比較器2 410_2通過(guò)其反相和非反相端子接收如圖7下部所示的電壓的輸入。于是，信號(hào)輸出器400輸出如圖7上部所示的檢測(cè)信號(hào)Fault_Low。此時(shí)，如果向非反相端子輸入的與1/3XVIN相對(duì)應(yīng)的參考電壓低于與I /2 X VIN相對(duì)應(yīng)的中間節(jié)點(diǎn)電壓，則可以輸出檢測(cè)信號(hào)Fau I t_Low。
[0076]圖8是示出了圖3中的單元電壓轉(zhuǎn)換器的修改示例的電路圖。
[0077]如圖8所示，根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的圖2的電壓轉(zhuǎn)換器200可以包括電力輸入器800、半橋型單元轉(zhuǎn)換器810和電壓輸出器820中的部分或全部。
[0078]如果在圖3的電壓轉(zhuǎn)換器200中單元轉(zhuǎn)換器配置為全橋型，則圖8的單元轉(zhuǎn)換器與圖3的單元轉(zhuǎn)換器在以下方面不同:它包括半橋型上部和下部開(kāi)關(guān)元件。
[0079]除了這點(diǎn)之外，關(guān)于電力輸入器800、單元轉(zhuǎn)換器810和電壓輸出器820的內(nèi)容與圖3的電力輸入器200_1、轉(zhuǎn)換器200_2和電壓輸出器200_3的內(nèi)容沒(méi)有較大區(qū)別，且將省略對(duì)相同內(nèi)容的描述。
[0080]圖9是示出了圖4的子短路檢測(cè)器的修改示例的電路圖。
[0081]圖9的單元短路檢測(cè)器210_N (更準(zhǔn)確地，子短路檢測(cè)器)可以包括邏輯電路900、比較器910、參考電壓提供器920、檢測(cè)器930、放大器940以及濾波器950中的部分或全部。這里，包括部分或全部的意味著包括放大器940和濾波器950中的至少一個(gè)。
[0082]根據(jù)開(kāi)關(guān)元件的配置和故障狀況，中間節(jié)點(diǎn)電壓可以具有非常低的電平。在這種情況下，放大器940放大輸入的中間節(jié)點(diǎn)電壓，并將放大的中間節(jié)點(diǎn)電壓施加到比較器910。
[0083]濾波器950用于去除中間節(jié)點(diǎn)電壓的噪聲。此后，可以將去除噪聲后的中間節(jié)點(diǎn)電壓提供給放大器940。
[0084]除了上述方面之外，信號(hào)輸出器900、比較器910、參考電壓提供器920以及檢測(cè)器930的技術(shù)內(nèi)容與信號(hào)輸出器400、比較器410、參考電壓提供器420以及檢測(cè)器430的技術(shù)內(nèi)容沒(méi)有大的不同，且將省略對(duì)其的描述。
[0085]根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的如上配置的電子裝置或電力供給裝置可以在幾十個(gè)納秒之內(nèi)準(zhǔn)確地檢測(cè)發(fā)生短路的時(shí)刻，因此系統(tǒng)可以穩(wěn)定操作。
[0086]圖10是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電力供給方法的流程圖。
[0087]為了方便解釋，參考圖10以及圖2和3，根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的電力供給裝置，包括多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換器200通過(guò)對(duì)輸入電力的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生多相信號(hào)，并通過(guò)對(duì)所產(chǎn)生的多相信號(hào)的合成來(lái)輸出大電流的電壓(操作S1000)。這里，單元轉(zhuǎn)換器可以包括半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件。
[0088]電力供給裝置通過(guò)單元轉(zhuǎn)換器確定是否同時(shí)接通了上部和下部開(kāi)關(guān)元件，也就是說(shuō)，是否發(fā)生了短路(操作S1010)?？梢酝ㄟ^(guò)將參考電壓與上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行比較來(lái)執(zhí)行這個(gè)確定處理，其中所述參考電壓是通過(guò)感測(cè)當(dāng)發(fā)生短路時(shí)在上部或下部開(kāi)關(guān)元件的兩個(gè)端子之間的電壓或通過(guò)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)期間預(yù)先確定期望電壓而獲得的。在這個(gè)過(guò)程中，電壓供給裝置有區(qū)別地確定上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障，并根據(jù)確定結(jié)果來(lái)輸出檢測(cè)信號(hào)。由于已經(jīng)全面描述了關(guān)于此的操作，所以將不再進(jìn)行贅述。
[0089]如果確定在具體單元轉(zhuǎn)換器中發(fā)生了短路，則電力供給裝置關(guān)斷相應(yīng)單元轉(zhuǎn)換器的操作(操作S1020)。這里，關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作包括攔截向單元轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電力以及禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件。
[0090]通過(guò)根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的上述故障控制轉(zhuǎn)移(failover)操作(或設(shè)計(jì))，電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定操作。
[0091]盡管示出并描述了本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，在不脫離本總體發(fā)明構(gòu)思的原理和精神的前提下，可以在這些實(shí)施例中進(jìn)行多種改變，且本總體發(fā)明構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物定義。
【權(quán)利要求】
1.一種電力供給裝置，提供使用多相信號(hào)而產(chǎn)生的輸出電壓，所述電力供給裝置包括: 電壓轉(zhuǎn)換器，包括具有半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件的多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器，并配置為根據(jù)所述多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生多相信號(hào)；以及 短路檢測(cè)器，配置為檢測(cè)在多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器中上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力供給裝置，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器還包括電力輸入器，配置為接通/關(guān)斷分別提供給單元轉(zhuǎn)換器的輸入電力， 其中短路檢測(cè)器關(guān)斷在接通狀態(tài)下的電力輸入器，以關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器禁用上部和下部開(kāi)關(guān)元件以關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器包括: 參考電壓提供器，配置為分別提供參考電壓以確定上部和下部開(kāi)關(guān)元件的短路；以及比較器，配置為產(chǎn)生上部和下部開(kāi)關(guān)元件的中間節(jié)點(diǎn)電壓與相應(yīng)參考電壓的比較結(jié)果，并輸出所產(chǎn)生的比較結(jié)果，以關(guān)斷單元轉(zhuǎn)換器的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器還包括操作檢測(cè)器，配置為當(dāng)上部和下部開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通時(shí)，向比較器提供中間節(jié)點(diǎn)電壓，以區(qū)分上部和下部開(kāi)關(guān)元件的故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器包括: 邏輯電路，配置為使用向上部和下部開(kāi)關(guān)單元施加的控制信號(hào)來(lái)檢測(cè)上部和下部開(kāi)關(guān)元件是否同時(shí)接通；以及 切換器，配置為當(dāng)在上部和下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)響應(yīng)于來(lái)自邏輯電路的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行操作，來(lái)輸出中間節(jié)點(diǎn)電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力供給裝置，其中所述比較器包括: 第一比較器，配置為將在下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)提供的中間節(jié)點(diǎn)電壓與用于確定下部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路的參考電壓進(jìn)行比較，以輸出比較結(jié)果；以及 第二比較器，配置為將在上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路時(shí)提供的中間節(jié)點(diǎn)電壓與用于確定上部開(kāi)關(guān)元件中發(fā)生短路的參考電壓進(jìn)行比較，以輸出比較結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器還包括: 信號(hào)輸出器，配置為提供輸出結(jié)果作為檢測(cè)結(jié)果，所述輸出結(jié)果是通過(guò)第一比較器和第二比較器的比較結(jié)果的邏輯組合而產(chǎn)生的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器還包括: 放大器，配置為放大中間節(jié)點(diǎn)電壓，并向比較器提供放大的中間節(jié)點(diǎn)電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力供給裝置，其中所述短路檢測(cè)器還包括: 濾波器，配置為去除中間節(jié)點(diǎn)電壓的噪聲，并向放大器提供去除噪聲后的中間節(jié)點(diǎn)電壓。
11.一種電力供給方法，包括: 由電壓轉(zhuǎn)換器通過(guò)輸入電力的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生多相信號(hào)，以及利用所產(chǎn)生的多相信號(hào)產(chǎn)生并提供輸出電壓，其中所述電壓轉(zhuǎn)換器包括產(chǎn)生多相信號(hào)的多個(gè)單元轉(zhuǎn)換器；檢測(cè)是否每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的半橋或全橋型的上部和下部開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通；以及 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電力供給方法，其中關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作阻止了向每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的 電力供給方法，其中關(guān)斷每個(gè)單元轉(zhuǎn)換器的操作禁用了上部和下部開(kāi)關(guān)元件。
【文檔編號(hào)】H02M3/155GK103812335SQ201310548149
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】樸正圭 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社