阅读说明：本技术 用于开关模式电源中的输入滤波器电容器的控制电路 (Control circuit for input filter capacitor in switched mode power supply ) 是由 Z·余 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本公开的实施例涉及用于开关模式电源中的输入滤波器电容器的控制电路。一个或多个实施例涉及一种用于开关模式电源中的输入滤波器电路的控制电路,该开关模式电源包括功率开关和开关控制器,该开关控制器控制功率开关以向负载提供经调节的输出电压和电流。该控制电路,也称为滤波器控制电路,可以用于在其输入处检测高电压浪涌,并且将输入滤波器电路中的电容器与输入返回断开,从而保护输入滤波器电容器和SMPS免受损害。根据某些方面,控制电路可以与开关控制器集成在一起。附加地,控制电路可以在启动时向开关控制器提供功率。(Embodiments of the present disclosure relate to a control circuit for an input filter capacitor in a switched mode power supply. One or more embodiments relate to a control circuit for an input filter circuit in a switched mode power supply that includes a power switch and a switch controller that controls the power switch to provide a regulated output voltage and current to a load. The control circuit, also referred to as a filter control circuit, may be used to detect high voltage surges at its input and disconnect the capacitors in the input filter circuit from the input return, thereby protecting the input filter capacitors and SMPS from damage. According to certain aspects, the control circuit may be integrated with the switch controller. Additionally, the control circuit may provide power to the switch controller at startup.)

用于开关模式电源中的输入滤波器电容器的控制电路

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月9日提交的美国临时专利申请号62/831,574的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本实施例大体上涉及功率管理、功率电子器件和工业功率产品。

背景技术

各种类型的开关模式电源(包括ac-dc电源和dc-dc电源)广泛用于低电压和高电压应用中的许多电子系统中。开关模式电源(SMPS)(尤其是ac-dc类型的SMPS)中常用部件是输入滤波器电容器，其用于从整流后的AC输入电压中移除ac分量。然而，由于在雷电浪涌、布线故障或功率线波动的情况下，ac-dc SMPS通常经常暴露于非常高的电压下，所以有时很容易损害输入滤波器电容器，甚至整个SMPS。一种保护SMPS免受如此高电压损害的方式是使用具有更高额定电压的滤波器电容器，其可以承受更高的击穿电压。滤波器电容器的额定电压越高，电源可以承受的电压浪涌水平就越高。更进一步地，所使用的滤波器电容器的数目或容量越大，电源可以承受的高电压浪涌产生的能量就越大。然而，具有较高额定电压的滤波器电容器通常会带来更高的成本和更大的电路板尺寸。

因此，希望有一种能够在不大幅增加其尺寸或成本的情况下为输入滤波器电容器和电源提供高电压保护的解决方案。

发明内容

多个实施例中的一个实施例涉及一种控制电路，其可以用于保护SMPS的输入滤波器电容器和整个SMPS免受过压浪涌的影响。

在各个实施例中，控制电路可以包括晶体管，该晶体管可以在过压事件的情况下断开输入滤波器电容器。如此，控制电路可以向电源提供过压保护，同时还可以降低客户的物料清单成本和电路板尺寸。

附图说明

结合附图，通过阅读以下对特定实施例的描述，对于本领域普通技术人员而言，本实施例的这些和其他方面以及特征变得显而易见。

图1图示了包括传统滤波器电路和开关控制器的示例传统ac-dc SMPS 100的框图。

图2是图示了包括与图1的SMPS 100一起使用的另一传统滤波器电路的SMPS 100的局部图。

图3是根据本公开的第一实施例的包括滤波器控制电路的示例SMPS 300的局部图。

图4是根据本公开的第二实施例的包括滤波器控制电路的示例SMPS 300的图。

图5是根据本公开的第一实施例的图示了滤波器控制电路的示例实现方式的示例SMPS 300的局部图。

图6是根据本公开的第二实施例的图示了滤波器控制电路的示例实现方式的示例SMPS 300的局部图。

图7是根据本公开的实施例的图示了用于控制图1的开关控制器的所公开的控制电路的方法的示例流程图700。

具体实施方式

现在，参考附图对本实施例进行详细描述，这些附图作为实施例的说明性示例来提供，以使得本领域技术人员能够实施对于本领域技术人员显而易见的实施例和备选方案。显而易见的是，下文附图和示例并不意味着将本实施例的范围限制为单个实施例，而是可以通过互换所描述或图示的一些或全部元件来实现其他实施例。而且，在可以使用已知部件部分或完全实现本实施例的某些元件的情况下，仅对理解本实施例所必需的这些已知部件的那些部分进行描述，则省略了对这些已知部件的其他部分的详细描述，以免本实施例晦涩难懂。，除非本文另外指出，否则对于本领域技术人员而言，显而易见的是被描述为以软件实现的实施例不限于此，而是可以包括以硬件或软件和硬件的组合实现的实施例，反之亦然。在本说明书中，示出了单个部件的实施例不应被认为具有限制性；相反，除非本文另外明确指出，否则本公开旨在涵盖包括多个相同部件的其他实施例，反之亦然。而且，除非如此明确提出，否则申请人无意将说明书或权利要求书中的任何术语归于少见含义或特殊含义。进一步地，本发明实施例涵盖本文中通过说明提及的已知部件的当前已知等同物和将来已知等同物。

本公开的实施例涉及一种用于例如在过压事件中保护用于SMPS的输入滤波器电容器和整个SMPS的控制电路的装置和方法，附加地，实施例公开了一种向SMPS中包括的开关控制器提供启动电源电压的装置和方法。

由于反激转换器广泛用于离线ac-dc应用，所以已经针对离线ac-dc反激类型的SMPS对所公开的实施例进行了说明，然而，那些实施例还可以用于其他类型的SMPS，诸如正激式SMPS、半桥式SMPS、全桥式SMPS、推挽式SMPS等。

如前所述，SMPS广泛用于当今的电子系统。它们之所以受欢迎，主要是由于其令人印象深刻的效率、重量轻和体积小。电源的可靠性在很大程度上决定了电子系统的寿命。对于个人计算机，90％的故障可以归因于与SMPS相关的问题。如此，期望电源系统提供高可靠性。

典型的开关模式电源系统具有以下关键部件：输入整流器、输入滤波器、功率开关、功率变压器、输出整流器、输出滤波器、以及控制电路。

开关电源中的输入滤波器通常具有三个主要目的。第一个目的是防止开关电源所生成的电磁干扰(EMI)到达功率线并且影响其他设备。输入滤波器的第二个目的是在AC输入接近正弦波的最小值或短暂切断时以及当输入响应无法跟上主晶体管开关的动态时，在短时段内供应功率。第三个目的是使整流后的AC电压平滑以达到功率变压器的最佳输入电压范围，并且借助于其他设备(如MOV(金属氧化物变阻器)138)限制来自功率线的过压的某个水平以达到其他敏感电路。然而，传统输入滤波器电路包括电容器，该电容器很容易受到超过其额定电压的高电压浪涌的损害。如所描述的，根据某些方面，滤波器控制电路的实施例保护用于SMPS的输入滤波器中的电容器。

图1图示了示例ac-dc SMPS 100的框图。示例SMPS 100是反激类型的SMPS。SMPS100被耦合为经由输入端子ac1 104，ac2 106接收ac电压Vac 102，并且生成到负载146的输出电压Vout 139和输出电流Iout 111。电源100的初级侧参考输入返回101，而电源100的次级侧参考接地103。初级侧还可以被称为输入侧，而次级侧可以被称为输出侧。电源100被示出为包括能量传递元件(也称为变压器T1 113)，其包括第一初级侧电感器L1 126(也称为初级绕组或输入绕组)、第二初级侧电感器L3 130(也称为辅助绕组或偏置绕组)、以及次级侧电感器L2 128(也称为次级绕组或输出绕组)。

图1中还示出了输入整流器电路108，输入滤波器电路110，第一电压钳位电路116，第二电压钳位电路118，具有漏极端子131、源极端子133和栅极端子135的功率开关S1 120，开关控制器U1122，电流感测电阻器Rsense 124，可选的开关频率编程电阻器Rfset115，输出整流器二极管D1 142，输出滤波器电容器C3 144和反馈电路148。电流感测电阻器Rsense124可以集成在功率开关S1 120内。第二电压钳位电路118可以在整流器108之前或之后，并且通常包括金属氧化物变阻器MOV 138。

图1还图示了电压、电流和信号，其包括整流后的dc电压Vdc109、初级绕组L1 126处的初级电压Vp 119、次级绕组L2 128处的次级电压Vs 121、偏置绕组L3 130处的偏置电压123、初级电流Ip105、次级电流Is 109、偏置电流Ib 107和开关电流Id 137、反馈电压信号Vfb 129、开关控制信号125和电流感测(CS)信号127。

由于功率开关S1 120耦合到初级绕组或耦合的电感器L1 126，所以该功率开关S1120还可以称为初级开关。更具体地，功率开关S1 120的漏极端子D131耦合到初级绕组L1126，而初级绕组L1 126的源极端子S133经由电流感测电阻器Rsense 124耦合到输入返回101。

在SMPS 100中，最初，ac输入电压Vac 102由输入整流器电路108整流。本领域技术人员应当领会，对于单相配置，ac输入电压Vac 102可以大约为85VAC至265VAC，或者对于三相配置，大约为240VAC/380VAC/480VAC。输入整流器电路108可以是本领域中通常用于ac-dc整流的标准桥式整流器。应当指出，电压Vdc 109相对于输入返回101为正，而输出电压Vout 139相对于输出返回103为正。输入滤波器电路110耦合在Vdc 109和输入返回101之间，并且是传统电容滤波器电路，其被示为包括电容器C1 112和C2 114。

本领域普通技术人员应当领会，在SMPS 100的正常操作期间，控制器U1 122生成开关控制信号125，其用于接通或关断功率开关S1 120。如本领域中众所周知的，正常操作可以包括连续模式、不连续模式或准谐振模式等。功率开关S1 120响应于在其栅极端子G135处接收来自控制器U1 122的开关控制信号125而断开和闭合。功率开关S1 120接通时闭合，而关断时断开。在S1 120接通期间，电感器L1 126充电以存储能量，并且在L1 126两端生成初级电压Vp 119。当关断S1 120时，L1 126中存储的能量通过耦合到电感器L1 126的电感器L2 128传递到次级侧。由于这种能量传递，在电感器L2 128两端生成次级电压Vs121，该次级电压Vs 121进一步由输出整流器二极管D1 142整流，由输出滤波器电容144滤波，并且在负载146处作为输出电压Vout 139和输出电流Iout 111出现。

在一个示例中，响应于电流感测信号127和反馈电压信号Vfb129，开关控制器U1122经由开关控制信号125控制功率开关S1 120的开关。

更具体地，电阻器Rsense 124可以用于感测开关120中的电流并且生成由开关控制器U1 122接收的电流感测信号127。如前所述，响应于电流感测信号127，开关控制器U1122控制开关S1 120的开关频率。电阻器Rfset 115的值还可以进一步帮助设置开关S1 120的开关频率。

钳位电路116耦合在初级绕组L1 126的两端。初级电流Ip 105通过L1 126所存储的能量并非全部都可以传递到其他绕组，因为它们之间的磁耦合不完美。对于L1 126，不能传递到其他绕组的能量由耦合在初级绕组L1 126两端的钳位电路116接收。钳位电路116限制了初级绕组L1 126两端的电压，以保护功率开关S1 136免受电压过高损害。钳位电路116可以是现有技术中可用的任何电压钳位电路。

还应当领会，由于偏置绕组L3 130与初级绕组L1 126磁耦合，所以也在偏置绕组L3 130两端生成偏置电压Vb 123。进一步地，SMPS 100包括作为输出整流器的二极管D1142以及作为输出滤波器的电容器C3 144，两者都可以帮助移除输出电压Vout 139中的ac分量。

在一个实施例中，反馈电路148被耦合为经由电阻器R6 126、光耦合器128、电阻器R7 132和齐纳二极管D4 130感测输出电压Vout 139；并且生成反馈电压信号Vfb 129。开关控制器U1 122被耦合为接收端子FB 129处的反馈电压信号Vfb 129。在一个示例中，开关控制器U1 122被配置为还响应于反馈电压信号Vfb 129来控制开关S1 120的开关频率。应当领会，开关控制器U1 122可以被配置为预先定义Vfb 129信号的值，诸如参考电压Vref、反馈高阈值Vfb_high和反馈低阈值Vfb_low，当SMPS 100正在操作时，Vfb 129可以与该反馈高阈值Vfb_high和反馈低阈值Vfb_low进行比较。在典型实现方式中，如果Vfb 129的值介于Vfb_low和Vfb_high之间，则SMPS可以被认为在正常模式下操作，如0026中所描述的。如果任何时间Vfb 129都低于Vfb_low，则功率开关S1 120可能关断或在突发模式或频率降低模式下运行。在关断功率开关S1之后，Vfb129还可以与Vref进行比较以再次开始正常操作。附加地，如果任何时间Vfb 129都高于Vfb_high，则SMPS可以进入过载保护模式。在现有技术中，可以存在几种其他的实现方式。

在各种示例中，功率开关S1 120可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极结型晶体管(BJT)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或任何其他合适的开关。在一个示例中，开关控制器U1 122被实现为单个集成电路(IC)。尽管示出了功率开关S1 120与开关控制器U1 122分离，但是在一些示例中，它们都可以集成为单个IC。

再次参考输入滤波器电路110，在传统滤波器电路的一些示例中，电容器C1 112和C2 114可以是正常情况下额定电压各自为400V或450V的电解电容器。如此，总额定击穿电压可以基本上等于两个电压之和，800V或900V。在传统滤波器电路中，可以串联连接更多个额定电压不同的电容器，以形成电容器串，以使SMPS能够承受高击穿电压。作为不同示例，可以串联连接三个额定电压为200V的电容器，以获得电压总计为600V的击穿电压。对于如功率表、室外功率、三相功率之类的应用或者对于电网不稳定的用户位置或者对于如电动汽车或服务器之类的高电压电池或DC总线输入，通常串联连接如电容器C1 112和C2 114之类的至少两个电容器以承受高击穿电压。另一方面，对于如充电器或适配器之类的室内应用，制造商通常仅放置一个这种电容器作为输入滤波器。

图2是图示了SMPS 100的局部图，该SMPS 100包括通常与图1的传统SMPS 100一起使用的传统滤波器电路210的另一示例。滤波器电路110包括与图1所示相似的电容器C1112和C2 114。附加地，由于制造商在制造电容器时的容差额定值，所以电阻器R1 202和R2204分别与电容器C1 112和C2 114并联耦合，以均衡每个电容器两端的电压。

应当领会，如果要将更多个电容器串联添加到滤波器电路210，则还需要添加更多个电阻器。有时，由于制造容差而导致的电容器阻抗不匹配，所以可能会导致不平衡。这种不平衡会引起热量。电阻器R1 202和R2 204通常是大尺寸的表面安装或通孔类型，以消散由这种不平衡引起的热量，这还增加了总BOM成本。

应当领会，在这种传统输入滤波器中，这些电容器的总击穿额定值必须高于可能的最高Vdc 109值。由于Vdc 109直接从Vac 102整流，所以任何雷电电压或ac输入处的其他类型的电涌或功率线上的干扰/波动都可能导致整流后的dc电压Vdc 109突然增加。如果整流后的dc电压中的突然增加高于滤波器电容器的总击穿电压额定值，则可能导致滤波器电容器甚至SMPS系统的潜在故障。

如关于图1和图2所解释的，取决于其尺寸和额定值，与ac-dc电源一起使用的传统电容输入滤波器电路容易受到高电压损害。更进一步地，为了使其承受高电压浪涌，其击穿电压额定值需要更高，从而也导致其尺寸增加。总而言之，还可以承受高击穿电压的传统电容输入滤波器电路既没有成本效率，也没有尺寸效率。

因此，具有一种保护电源中使用的输入滤波器电容器免受高电压浪涌的影响并且避免对电容器的任何损害的方案可能是有用的。当这种电容器发生故障时，它们通常会过热并且可能引起火灾和其他不良后果，因此保护电容器也意味着保护整个电源。

如以下段落中将说明的，本实施例公开了一种控制电路，其可以用于保护示例ac-dc电源的输入滤波器电路中使用的电容器。该控制电路可以用于替换传统滤波器电路中的一个或多个电容器。附加地，本实施例公开了一种示例过压保护电路，其被配置为与控制电路以及开关控制器IC的初始上电方法一起工作。

图3是根据本公开的第一实施例的包括滤波器控制电路326的SMPS 300的局部图。SMPS 300与SMPS 100共享许多共同特征、电路元件和信号，这些共同特征、电路元件和信号被配置并且耦合为以关于图1所说明的方式起作用。更具体地，应当指出，SMPS 300包括以与输入滤波器电路110相似的方式耦合的输入滤波器电路310。然而，SMPS 300(尤其是输入滤波器电路310)与图1中的对应物不同之处在于如下文所说明的若干种方式。

如图3所示，除了输入滤波器电路310之外，SMPS 300还包括OVP电路320、高电压(HV)启动电路330。开关控制器U1 322包括主控制电路324、滤波器控制电路326和滤波器晶体管Q1 314。可以看出，输入滤波器电路310包括电容器C1 112，该电容器C1 112具有耦合到Vdc 109的第一端子和耦合到滤波器晶体管Q1 314的漏极端子315的第二端子。滤波器控制电路326耦合到晶体管Q1 314的控制端子或栅极端子317。滤波器晶体管Q1 314的源极端子319耦合到输入返回101。

再次参考图1，在一个实施例中，滤波器控制电路326可以与滤波器晶体管Q1 314一起用来替换输入滤波器电路110中的电容器C2 114。在大多数情况下，晶体管Q1 314的成本远低于C2 114加上平衡电阻器R1和R2。此外，对于串联连接的两个电容器，有效值仅为一半。作为示例，如果使用控制器U1 322，则电路BOM可能只需要一个10uF C1 112和Q1 314，如果使用不同的控制器，则在电气上等同于使用两个20uF C1 112和C2 114，R1 202和R2204，因此节省相当多的成本和BOM。在一些示例中，滤波器控制电路326和滤波器晶体管Q1314与开关控制器U1 122集成在一起，因此BOM成本甚至更低。然而，在其他实施例中，这些也可以以离散方式实现。滤波器控制电路326还可以以硬件或软件或其任何组合来实现。在其他示例中，滤波器控制电路326和滤波器晶体管Q1 314可以用于替换输入滤波器电路或任何其他类型的合适电源中包括的多个电容器。此外，并联连接的多个晶体管可以用于替换一个单个Q1 314。

如所进一步解释的，在一个示例中，滤波器控制电路326被配置为响应于感测到电压Vdc 109而经由滤波器晶体管Q1 314连接或断开滤波器电容器C1 312。更具体地，滤波器控制电路326被配置为在正常(非过压)操作期间将电容器C1 312连接到输入返回101；并且在过压事件期间，将电容器C1 312与输入返回101断开。滤波器控制电路326被耦合为通过分别接通和关断晶体管Q1 314来连接和断开电容器C1 312。

应当领会，将电容器C1 312与输入返回101断开使其与SMPS电路电气断开，如此可以保护它免受过压损害，除非Vdc 109变得高于击穿电压C1 312的击穿电压加上Q1 314的击穿电压。从典型的制造商规格中可以方便选择Q1 314的击穿电压为500V，600V，700V，该击穿电压高于它正在替换的C2 114的击穿电压。如此，滤波器控制电路326被配置为阻止高电压浪涌或防止那些高电压浪涌损害滤波器电容器C1 312、开关控制器U1 322和SMPS300。

更进一步地，滤波器控制电路326被配置为感测Vdc 109并且经由OVP电路320检测过压事件。参照图5和图6对关于滤波器控制电路326的工作的更多细节进行说明。

包括在开关控制器U1 322中的主控制电路324被配置为在没有如关于图1所说明的高电压浪涌的情况下，在正常操作模式期间控制功率开关S1 120的开关。滤波器控制电路326与主控制电路324并联工作，以阻止高电压浪涌。更进一步地，为了从正常操作模式改变为OVP模式，反之亦然，滤波器控制电路326可以被耦合为与主控制电路324交换通信信号333。

在各个实施例中，滤波器晶体管Q1 314可以是MOSFET或BJT或IGBT或任何其他合适的开关。在一些实施例中，滤波器控制电路326可以用于控制多个晶体管以与输入滤波器电路310一起工作或作为其一部分。

还示出了开关控制器U1 322具有端子PRO 301，HV 303，Vcc 305，Vg 311，CS 307，FSET 313和FB 309。还示出了电容器C2 331，其耦合到IC U1 322外部的端子Vcc 305nVcc。电容器C2 331用作保持Vcc 305操作的内务处理电源(housekeeping power)。

HV启动电路330耦合在Vdc 109和端子HV 303处的开关控制器U1 322之间。OVP电路320连接到Vdc 109并且连接到U1 322的端子PRO 301。在一个示例中，OVP电路320可以包括电阻器R3321和R4 323，其值可以用于设置阈值电压用于感测Vdc 109上的过压。稍后，在说明书中对关于此的更多细节进行说明。

HV启动电路308用于从Vdc 109的电源启动U1 322，并且可以包括电阻器R5 332。如之前所提及的，开关控制器U1 322可以是可能需要一定电源电压的集成电路。在一个示例中，HV启动电路308可以通过向IC U1 322提供初始电源电压而用于快速启动。稍后，在说明书中对关于此的更多细节进行说明。

图4是图示了根据本公开的第二实施例的包括滤波器控制电路326和滤波器晶体管Q1 314的SMPS 300的局部图。这与图3的实施例之间的不同在于：在该实施例中，滤波器晶体管Q1 314在开关控制器U1 322和滤波器控制电路326的外部。

图5是根据本公开的第一实施例的图示了滤波器控制电路326的细节的SMPS 300的局部图。

如图5所示，滤波器控制电路326包括逻辑单元502、稳压器Vsupply 504、电流源Istart 506、过压比较器508、缓冲器或驱动器510、以及栅极控制元件Igate 512，该栅极控制元件Igate 512被耦合为调整滤波器晶体管Q1 314的栅极驱动来将其接通或关断。在一个示例中，栅极控制元件512可以是均示为Igate 512的可调栅极驱动电流源或可调电阻。还示出了包括用于向IC U1 322供电的内部偏置信号501、电压参考信号Vref1 503、过压检测信号ovp_det 505、过压触发信号ovp_trig 507、电容器驱动信号cap_drive 509和开关(on_off)信号511的信号。下文对上述所有信号及其与滤波器控制电路326的各个部分的耦合进行说明。

如所图示的，OVP电路320被耦合为向过压(OV)比较器508提供过压检测信号ovp_det 505。OV比较器508还被耦合为基于ovp_det信号505和Vref1信号503的比较来将ovp_trig信号507输出到逻辑单元502。

逻辑单元502被耦合为将cap_drive信号509输出到缓冲器510，该缓冲器510又被耦合为接通或关断滤波器晶体管Q1 314。缓冲器或驱动器510将经由栅极控制元件512来缓冲cap_drive 509信号，以控制on_off信号511。

当电容器312需要因过压事件而关断时，如果栅极317因高电流驱动器/缓冲器510非常强烈地驱动，则312可能会关断得太快，从而导致振铃，其峰值幅度由电源的寄生电感、C1 312的电容、C1312的ESR和Q1 314的Rdson确定，该振铃会添加在Vdc 109的顶部上，并且可能变得过高而无法杀死HV303以及U1 322的其余部分。因此，栅极控制元件Igate 512需要可调以适应不同设计。更进一步地，Igate 512需要能够足够慢地关断电容器C1 312，以使上述振铃降至最小，并且还需要能够足够快地关断电容器C1 312以不影响过压保护速度。该可调特征可以以硬件实现为IC设计中的固定值，还可以以软件或其任意组合实现。

可选的是，逻辑单元502响应于OV事件而生成开关驱动信号515以关断功率开关S1120。参考回OVP电路320，可以根据设计考虑选择电阻器R3 321和R4 323的值，这些设计考虑可以经由由输入端子PRO 301处的开关控制器U1 322接收的ovp_det 505信号来设置或定义或编程OVP触发电压或OVP阈值电压。本文中的Vref1503是滤波器控制块326内的过压阈值的参考，并且可以以硬件实现为滤波器控制326块中的固定值，或以软件或其任意组合来实现。

如之前所说明的，在本发明的第一方面中，滤波器控制电路326被配置为响应于过压事件而关断滤波器晶体管Q1 314。在一个示例中，滤波器控制电路326可以通过禁用开关控制信号125来进一步关断功率开关S1 120。下文的段落更详细地说明了滤波器控制电路326的实际工作。

在HV端子303启动SMPS 300的软启动之后，过压比较器508被配置为将ovp_det电压505与Vref1 503进行比较，并且使ovp_trig信号507有效(高)或无效(低)。如果ovp_trig信号507无效，意味着不存在过压并且可以允许SMPS 300在正常模式下操作，则逻辑单元502可以启用cap_drive信号509，其可以进一步接通滤波器晶体管Q1 314。另一方面，如果ovp_trig信号507有效，则逻辑单元502可以禁用cap_drive信号509，其可以进一步关断滤波器晶体管Q1 314。接通滤波器晶体管Q1 314使得滤波器电容器C1 112连接或耦合到输入返回101，而关断滤波器晶体管Q1 314使得滤波器电容器C1 112与输入返回101断开或解耦。在一个示例中，有效的ovp_trig信号507可以由逻辑高值指示，而无效的ovp_trig信号507可以由逻辑低值指示，反之亦然。而且，当接通滤波器晶体管Q1 314时，逻辑单元502被配置为经由输入端子PRO 301持续监测ovp_det电压505。在检测到过压事件的任何时间，逻辑单元502或广义上讲，滤波器控制电路326被配置为经由on_off信号511来关断滤波器晶体管Q1 314，并且还可选地经由开关驱动信号515来关断功率开关S1 120。这时，SMPS 300可以被认为具有从正常操作模式或正常模式改变为OVP模式。滤波器控制电路326可以经由通信信号333与主控制电路324通信模式改变。主控制电路可以暂时停止功率开关S1 120的正常开关操作，直到不再检测到OVP为止。或者，如果主控制电路324仍然决定在OVP模式下接通功率开关S1 120，则S1120可以保持在其正常模式下进行开关，但是由于缺少输入滤波器电容器，所以电源只能承受比正常负载少的负载。

一旦端子PRO处的电压逐渐减少到SMPS 300的安全操作范围内的值，则逻辑单元502可以允许主控制电路324恢复功率开关S1120的正常开关操作。此时，可以认为SMPS 300已经从OVP模式改变回正常模式。主控制电路324和滤波器控制电路326可以经由通信信号333彼此通信该模式改变。

通过示例，首先可以假设SMPS 300尚未开始操作，因此，开关控制器U1 322也处于静止状态。假设Vdc 109为400伏，并且参考电压Vref1 503为1伏；并且R3 321和R4 323的设计值使得两者的比例为1/400，则OVP阈值电压ovp_thr将被设置为400伏。在一个示例中，使用SMPS 300的上述编程值，如果Vdc 109电压低于400伏，则将其视为正常操作模式；并且如果Vdc 109超过400伏，则将其视为OVP模式。进一步地，在正常模式下，过压比较器508将使ovp_trig信号507无效，这会接通滤波器晶体管Q1 314。相反，如果Vdc 109电压为400V或更高，则过压比较器508将使ovp_trig信号507有效，这会关断滤波器晶体管Q1 314，从而断开滤波器电容器C1 312。应当领会，稳压器Vsupply 504无需与滤波控制电路326集成在一起。它还可以在主控制324内实现。该Vsupply 504向滤波器控制电路326、主控制电路324和整个U1 322供电。

开关控制器U1 322可以是集成电路，其可能需要一定初始电源电压和电流。本文中描述了如何经由HV启动电路330和Vcc 305向开关控制器IC U1 322供电。首先，可以假设SMPS 300尚未开始操作，因此，开关控制器U1 322也处于静止状态。在一个示例中，在启动时，随着HV端子303处的整流后的dc电压Vdc 109出现，滤波器控制电路326和主控制324经由电阻器R5 332上电。在出现高电压Vdc 109时，电流源Istart 506可以开始从HV端子303汲取电流，该Istart 506通过IC的内部JFET(未示出)为Vcc电容器C2331充电，并且为开关控制器IC U1 322上电。在由L3 130上的反射电压产生Vcc 305之后，由于L3 130上的该电压值高于JFET输出，所以L3 130将接替U1 322的电源，并且HV 330电路自然会关断。然而，如果IC U1 322由于某种其他保护而没有切换，或者如果Vcc305没有接替电源，那么电容器C2 331将通过U1 322操作放电，并且将重新启动Istart 506。

如此，应当领会，HV启动电路308提供了快速启动，并且有助于节省待机功率。从L3130供应的Vcc 305可以被视为IC U1 322开始操作之后的它的高效内务处理电源。

图6是根据本公开的第二实施例的图示了滤波器控制电路326的示例实现方式的SMPS 300的局部图。可以看出，实施例600与实施例500共享许多共同特征、电路元件和信号，这些共同特征、电路元件和信号被配置并且耦合为以关于图5所解释的方式起作用。然而，实施例600与实施例500不同之处在于下文所提及的几种方式。

首先，功率开关S1 120与开关控制器U1 322集成在一起。由于功率开关S1 120被集成，所以应当领会，开关控制器IC U1 322可以具有附加端子，其包括功率开关S1 120的漏极端子D131所耦合的端子D 602、以及功率开关S1 120的源极端子S133所耦合的端子S604。即使在该实施例中集成了功率开关S1 120，也如参照图5所说明的，检测Vdc 109上的过压，并且接通或关断晶体管Q1 314和功率开关S1 120。

该实施例不同于实施例500的第二个方式是不存在如图5所示的HV启动电路308或HV端子303。因此，可能无法通过直接感测Vdc 109来发生为IC U1 322上电的初始电源电压。而是，上电时的初始电源电压经由功率开关S1 120的漏极端子D131处的初级绕组L1126接收。在一个示例中，当整流后的dc电压Vdc 109开始建立时，在初级绕组L1 126上出现与Vp 119基本相同的正电压，并且可以经由漏极端子D131而被感测到；并且电流源Istart506开始从该初级绕组L1 126汲取电流。如关于图5所解释的，一旦经由辅助绕组L3 130接收的电压Vcc 305至少等于Vcc_low，则该电压可以用于向IC U1 322提供功率。在一个示例中，滤波器控制电路326可以包括电源电压选择机构，其允许D端子602在启动时向开关控制器IC U1 322提供电源电压，并且在感测到IC的操作电压Vcc 305至少等于Vcc_low之后，还允许Vcc 305端子向IC U1 322提供功率。

高电压输入JFET或其他类型的高电压调节器将创建Istart来启动IC。在一些示例中，Istart 506可以由来自HV 303端子的JFET(未示出)产生。该JFET在IC U1 322内部。基本上，该JFET是常通电流限制开关。一旦出现Vdc 109，JFET便会接通以向IC U1 322提供功率。由于JFET具有相当高的导通电阻，所以它会自限提供到IC U1 322的电流。如此，IC U1322的备用功率也会受到限制。

Istart 506是内部偏置501，其在初始启动期间向整个IC U1 322提供功率。然而，当Vcc 305接替来自辅助绕组的电源时，它提供内部偏置信号501而非Istart 506。如果Vdc109不够高，或者如果在IC操作期间任何时间Vcc 305不够高，则IC进入欠压锁定(UVLO)模式，并且向主控制324发送UVLO 513信号，并且可以重新启动IC U1 322。

在一些实施例中，开关控制器U1 122还可以包括热监测单元。可以存在与SMPS100的最大工作温度成比例的预先定义的电压Vtmax。开关控制器U1 122可以被配置为在任何给定时间监测与SMPS 100的温度成比例的电压Vt。如果Vt在任何时间超过Vtmax，则可以关断功率开关S1 120。

应当指出，热监测最好在主控制电路324上实现。它可以分别监测Q1 314或S1 120上的温度。

图7是根据本公开的实施例的图示了用于控制如图3、图4、图5或图6的实施例中所示的SMPS 300的功率开关S1 120和滤波器晶体管Q1 314的所公开的滤波器控制电路的方法的示例流程图700。流程图700包括从700到744的过程框。框700，702，704，706，708，710，712，714，716，718，720，722，724，726，728，744与SMPS 300的正常模式操作有关，而框710，730，732，734，736，738，740，742与SMPS 300的保护模式有关。

可以看出，在框702处开始之后，该方法进行到框704。

在框704处，可以接通内部电流源以向开关控制器IC Ul 322提供初始电源电压。再次参照图5，电流源Istart 506可以开始从端子HV 303汲取电流。再次参考图6，电流源Istart 506可以开始从端子D 602汲取电流。Istart 506通过内部高电压JFET(图中未示出)对Vcc电容器充电，直到Vcc建立电压为止。然后，该方法进行到框706。

在框706处，可以检查Vcc 305的值是否高于Vcc_high。如果是，则该方法进行到框708。如果不是，则该方法返回到框704，其中内部电流源继续向IC供电。应当领会，如果框706处的条件为真，则意味着辅助绕组L3 130正在向IC U1 322提供功率，否则，辅助绕组L3130没有提供足够的电压，并且HV电路330继续经由HV端子303向IC U1 322提供功率。

在框708处，辅助绕组L3 130可以开始向IC U1 322提供功率，如关于图5所解释的。然后，进行到710以检查AC线上的任何过压。

在框710处，对PRO引脚和比较器508执行过压检查。然后，该方法进行到框712以实现SMPS的正常操作模式。

在框712处，滤波器晶体管Q1 314完全接通，同时主功率开关S1 120遵循软启动模式(其接通占空比逐渐增加)接通。它进行到框744，在该框744处，监测反馈电压Vfb 329；并且同时进行到框714，716和718。从框744，该方法还同时进行到用于OVP模式的框734，738和用于过热保护的框732。

在框714处，可以检查Vfb 329是否低于Vfb_low。如果是，则SMPS进入突发模式或频率降低操作模式，并且方法进行到框720。如果不是，则该方法返回到框744，在该框744处，连续监测Vfb 329。

在框716处，可以检查Vfb 329是否介于Vfb_low和Vfb_high之间。如果是，则该方法进行到框722以保持正常操作(固定频率或准谐振切换或其他)。如果不是，则该方法返回到框744，在该框744处，监测Vfb 329。

在框718处，可以检查Vfb 129是否高于Vfb_high。如果是，则电源处于过载状态，并且需要保护。本文中，它进行到框724，在该框724处，可以暂时关断S1 120。如果不是，则该方法返回到框744，在该框744处，监测Vfb 329。

在框720处，接通突发模式或频率降低操作模式。它进行到744，在该744处，继续监测Vfb。

在框722处，其以规则固定频率或准谐振或其他模式开关。并且，进行继续监测Vfb。

在框724处，过载保护触发，S1暂时关断。然后，该方法进行到框726。

在框726处，可以启动计时器。在预先定义的时间过去之后，该方法进行到框728。

在框728处，可以再次检查Vfb 329是否低于安全裕度Vfb_low。如果Vfb 329低于安全裕度Vfb_low，则意味着现在移除过载条件，并且该方法返回到框744，其中监测Vfb329。如果Vfb 329不低于安全裕度Vfb_low，则该方法判定过载仍然持续，并且进行到框740，其中保持功率开关S1 120的开关操作关断。

在框734处，可以检查是否检测到OVP模式。例如，再次参考图5和图6，可以检查ovp_trig信号507是否有效。如果是，则该方法进行到框736。

在框736处，可以关断滤波器晶体管Q1 314。该方法可以进行到框740，以导致关断S1 120并且完全重启电源。虚线意指它是可选路径。如果在过压事件期间S1 120需要继续操作，则另一选项是转到744，并且不对S1做任何处理。选择任一路径可以实现为硬件或软件或组合。

在框740处，由于检测到OVP，所以可以关断滤波器晶体管Q1314。然后，该方法进行到框742，然后，电源在704处重启。

在框738处，可以检查Vcc是否高于OVP阈值电压ovp_thr。如果是，则意味着输出负载有问题，它将进行到740，然后对电源执行重启。如果不是，则该方法返回到框738的开始，并且继续检查Vcc是否超过OVP阈值电压。

在框740处，关断功率开关S1 120。然后，方法返回到框742。

在框742处，Vcc可以逐渐减小到Vcc_high，此后，该过程可以返回到框704，在该框704处，再次接通内部电流源。

附加地，在框732处，可以接通热监测器。然后，该方法进行到框730。在框732处，可以检查热监测器的电压(Vt)是否超过与SMPS 400的最大操作温度Vtmax或S1或Q1或两者的最高温度相关联的电压。如果不是，则该方法返回到框732的开始，并且继续检查Vt是否超过Vtmax。如果是，则该方法进行到框740以关断功率开关S1 120的开关操作。

已经关于开关模式电源对滤波器控制电路的公开实施例进行说明，本领域普通技术人员应当领会，它们可以应用于其他类型的电源。

尽管已经参考本发明的优选实施例对本发明的实施例进行了具体描述，但是对于本领域普通技术人员而言，显而易见的是，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行改变和修改。所附权利要求旨在涵盖这些改变和修改。

在以上说明书中，术语“功率转换器”和“电源”可以互换使用以意指相同的事物。术语“耦合到”、“被配置为”、“可操作为”可互换使用以意指相同的事物。术语“变压器”和“能量传递元件”可以互换使用以意指相同的事物。术语“绕组”和“电感器”可以互换使用以意指同一事物。