應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路及限流保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路 及限流保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的降壓變換器一般包括主功率開關(guān)管（通常稱為"上管"）、續(xù)流管（通 常稱為"下管"）和電感?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)上管限流是在上管開通時(shí)如果上管的電流超過(guò)規(guī) 定限流值就會(huì)關(guān)閉上管開啟下管。但是在最小導(dǎo)通時(shí)間的情況下，上管就必須首先服從在 最小導(dǎo)通時(shí)間下工作，因而不能保證電流超過(guò)限流值而及時(shí)地將上管關(guān)閉。
[0003] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中，限流保護(hù)的優(yōu)先級(jí)低于最小導(dǎo)通時(shí)間，所以現(xiàn)有技術(shù)的上管限 流保護(hù)在最小導(dǎo)通時(shí)間條件下不能發(fā)揮作用。在同步降壓變換其中，在最小導(dǎo)通時(shí)間工作 時(shí)，由于存在下管限流能起保護(hù)作用，故上述技術(shù)問(wèn)題對(duì)此類的降壓變換器影響不大。但 是非同步降壓變換器只有上管限流，在最小導(dǎo)通時(shí)間工作時(shí)功率管很可能因電流過(guò)大而損 壞。
[0004] 針對(duì)非同步降壓變換器的上述技術(shù)問(wèn)題，在最小導(dǎo)通時(shí)間的限制下，現(xiàn)有技術(shù)往 往采取降頻處理，而降頻的實(shí)現(xiàn)一般比較緩慢?？紤]到在輸入電壓跳變時(shí)頻率并沒(méi)來(lái)得及 降低而電感電流迅速上升，依然存在可能因電流過(guò)大而損壞的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路及限流 保護(hù)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的可能因電流過(guò)大而損壞功率管的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電 路，包括：
[0007] 電流采樣電路，用于采樣降壓變換器的電感電流，得到表征所述電感電流的電流 米樣?目號(hào)；
[0008] 第一比較電路，接收所述的電流采樣信號(hào)，將電流采樣信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行 比較，輸出表征電流是否過(guò)大的判斷信號(hào)；
[0009] 當(dāng)電流采樣信號(hào)大于電流基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則判斷信號(hào)為有效狀態(tài)，在下一個(gè)開通時(shí) 刻到來(lái)時(shí)，控制所述降壓變換器的主功率開關(guān)管不導(dǎo)通，直到表征輸出電壓的電壓采樣信 號(hào)低于第一參考電壓，則在下一個(gè)開通時(shí)刻，主功率開關(guān)管正常導(dǎo)通。
[0010] 優(yōu)選地，所述的限流保護(hù)電路還包括第二比較電路，所述的第二比較電路的兩個(gè) 輸入端分別接收所述電壓采樣信號(hào)和第一參考電壓，輸出復(fù)位信號(hào)，當(dāng)所述電壓采樣信號(hào) 低于第一參考電壓時(shí)，所述復(fù)位信號(hào)為有效。
[0011] 優(yōu)選地，所述的限流保護(hù)電路還包括第一觸發(fā)器，所述的第一觸發(fā)器的兩個(gè)輸入 端分別接收所述判斷信號(hào)和所述復(fù)位信號(hào)，并輸出限流信號(hào)。
[0012] 優(yōu)選地，采用定頻控制模式，所述的限流信號(hào)和表征開關(guān)周期的時(shí)鐘信號(hào)作與，輸 出用于控制主功率開關(guān)管導(dǎo)通的開通信號(hào)；或者，采用固定關(guān)斷時(shí)間控制模式，所述的限流 信號(hào)和固定關(guān)斷時(shí)間信號(hào)作與，輸出用于控制主功率開關(guān)管導(dǎo)通的開通信號(hào)。
[0013] 優(yōu)選地，所述的限流保護(hù)電路還包括采樣保持電路，所述采樣保持電路接收所述 的電流采樣信號(hào)，輸出峰值保持信號(hào)，將所述峰值保持信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)分別輸入第一 比較器，輸出所述的判斷信號(hào)。
[0014] 優(yōu)選地，所述的采樣保持電路包括二極管和第一電容，所述的二極管的陰極與第 一電容的一端連接，第一電容的另一端接地，所述的二極管與第一電容的公共端與第一比 較器連接。
[0015] 優(yōu)選地，所述的限流保護(hù)電路還包括濾波電路，所述的濾波電路接收所述的電流 采樣信號(hào)，得到濾波后的電流采樣信號(hào)，將所述濾波后的電流采樣信號(hào)接入采樣保持電路。
[0016] 優(yōu)選地，所述的限流保護(hù)電路還包括放電開關(guān)，所述第二比較器的輸出端與放電 開關(guān)的控制端連接，放電開關(guān)的一端與第一電容連接，另一端接地。
[0017] 本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的應(yīng)用于降壓變換器的限流保 護(hù)方法，包括以下步驟：
[0018] 采樣降壓變換器的電感電流，得到表征所述電感電流的電流采樣信號(hào)；
[0019] 接收所述的電流采樣信號(hào)，將電流采樣信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，輸出表征 電流是否過(guò)大的判斷信號(hào)；
[0020] 當(dāng)電流采樣信號(hào)大于電流基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則判斷信號(hào)為有效狀態(tài)，在下一個(gè)開通時(shí) 刻到來(lái)時(shí)，控制所述降壓變換器的主功率開關(guān)管不導(dǎo)通，直到表征輸出電壓的電壓采樣信 號(hào)低于第一參考電壓，則在下一個(gè)開通時(shí)刻，主功率開關(guān)管正常導(dǎo)通。
[0021] 采用本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)采樣降壓變 換器的電感電流，與電流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，來(lái)判斷電感電流是否過(guò)大，當(dāng)電流采樣信號(hào)大 于電流基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，則開啟限流保護(hù)，，在下一個(gè)開通時(shí)刻到來(lái)時(shí)，控制所述降壓變換器的 主功率開關(guān)管不導(dǎo)通，直到當(dāng)表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)低于第一參考電壓時(shí)，則在下 一個(gè)開通時(shí)刻，主功率開關(guān)管正常導(dǎo)通；因此，能夠產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)高于最小導(dǎo)通時(shí)間的限流信 號(hào)，并有效降低電感電流，起到了保護(hù)電器元件的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2為未使用本發(fā)明的限流保護(hù)電路的降壓變換器的工作波形圖；
[0024] 圖3為加入本發(fā)明的限流保護(hù)電路的降壓變換器的工作波形圖；
[0025] 圖4為為本發(fā)明應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路實(shí)施例三的電路結(jié)構(gòu)圖；
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些 實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0028] 為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明了具體 的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0029] 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說(shuō)明的是，附圖均采 用較為簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的 目的。
[0030] 參考圖1所示，示意了本發(fā)明應(yīng)用于降壓變換器的限流保護(hù)電路的實(shí)施例一。所 述的降壓變換器包括電感L、功率開關(guān)管NM0S和續(xù)流管Do,所述的功率開關(guān)管NM0S的第一 端接收輸入電壓Vin，第二端則與電感L的一端連接，電感L的另一端與降壓變換器的輸出 端連接，降壓變換器的輸出端的輸出電壓為Vout，輸出電容Co也連接在輸出端。在功率開 關(guān)管NM0S與電感L的公共端通過(guò)電流采樣電路Ri進(jìn)行電流采樣，得到電流采樣信號(hào)IL_ sense。電壓采樣電路由電阻RH和電阻RL組成，得到輸出電壓采樣信號(hào)FB，所述的輸出電 壓采樣信號(hào)FB和第二參考信號(hào)ref2分別輸入補(bǔ)償電路，經(jīng)補(bǔ)償處理后得到補(bǔ)償信號(hào)Vc，所 述的補(bǔ)償信號(hào)Vc和電流采樣信號(hào)IL_senSe進(jìn)行比較，斜坡信號(hào)Slope用作斜坡補(bǔ)償，得到 表征功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻的關(guān)斷信號(hào)，所述的關(guān)斷信號(hào)與最小導(dǎo)通時(shí)間作與后，得到最終 的關(guān)斷信號(hào)rst，用于關(guān)斷功率開關(guān)管NM0S。功率開關(guān)管NM0S以N型的M0S管為例。
[0031] 本發(fā)明所述的限流保護(hù)電路包括上述電流采樣電路Ri和第一比較電路compl，所 述的電流采樣電路Ri，用于采樣降壓變換器的電感電流IL，得到表征所述電感電流的電流 采樣信號(hào)IL_sense;所述的第一比較電路compl，接收所述的電流采樣信號(hào)IL_sense，將電 流采樣信號(hào)IL_senSe與電流基準(zhǔn)信號(hào)Vth進(jìn)行比較，輸出表征電流是否過(guò)大的判斷信號(hào) Vj;當(dāng)電流采樣信號(hào)IL_senSe大于電流基準(zhǔn)信號(hào)Vth時(shí)，則判斷信號(hào)Vj為有效狀態(tài)，此時(shí) 限流信號(hào)有效，則在下一個(gè)開通時(shí)刻到來(lái)時(shí)，控制所述降壓變換器的主功率開關(guān) 管NM0S不導(dǎo)通，直到當(dāng)表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)FB低于第一參考電壓ref1時(shí)，則在 下一個(gè)開通時(shí)刻，主功率開關(guān)管NM0S正常導(dǎo)通。具體的實(shí)現(xiàn)如下：將判斷信號(hào)Vj輸入RS觸 發(fā)器的置位端，電壓采樣信號(hào)FB和第一參考電壓ref1分別輸入第二比較器comp2,得到復(fù) 位信號(hào)Vres，將復(fù)位信號(hào)Vres輸入RS觸發(fā)器的復(fù)位端，RS觸發(fā)器輸出限流信號(hào) 1作為RS觸發(fā)器的輸出端。本實(shí)施例中，采用定頻控制模式，所述的限流信號(hào)和 表征開關(guān)周期的時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入與門作與，所述與門輸出用于控制主功率開關(guān)管NM0S 導(dǎo)通的開通信號(hào)set。開通信號(hào)set和關(guān)斷信號(hào)rst分別輸入一個(gè)RS觸發(fā)器，輸出PWM信 號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊用