[发明专利]输出短路的软恢复控制电路及其在DC-DC转换器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理技术，尤其涉及电源短路保护技术。

背景技术

目前，电源管理电路的应用非常广泛，绝大多数通过开关管为负载供电的电路，如开关 电源、低压差稳压器等，都需要具备输出短路保护功能，当输出过载或者短路时，开启输出 短路保护功能，避免电路本身以及负载因大电流受到损坏。如图1所示的输出短路保护电路的 短路保护模块(13)根据负载端的输出电压值判断是否短路，进而输出控制信号至开关控制 模块(12)，完全或者间歇性关闭开关模块(11)。对于开关电源，当输出短路至地时，可以 降低振荡器的频率或者电感器的最大峰值限流值，通过频率或者峰值限流值折返的方式确保 电感器的电流有更多的时间衰减，减小了功耗并使负载及电路本身受到保护。

图1所示的输出短路保护模块在非同步降压型DC-DC转换器的应用，如图2所示，其中：

所述开关模块(11)为PMOS开关管M1，M1的源极作为DC-DC转换器的VIN端口，M1的漏 极作为DC-DC转换器的SW端口，M1的栅极连接开关控制模块(12)；

所述开关控制模块(12)包含振荡发生器A2、误差放大器A3、比较器A4、逻辑电路A5和驱 动电路A6；

所述短路模块(13)包括频率折返比较器A1，其检测FB端口的输出电压，当输出短路时降 低开关控制模块(12)中振荡发生器的频率；

所述基准电压V1、V2可以为电路外部产生，也可以是内部基准电压源或其分压；

降压型DC-DC转换器同外围元器件相连构成DC-DC转换系统，如图2所示，外围元器件 包括电感L1和电容C1组成的LC滤波网络、肖特基二极管D1、输出电压的分压电阻R1和R2。 该DC-DC转换系统在输出短路或者负载过量时的工作过程为：输出VOUT端由于负载过大或 者被短路至地，其电压值降低，至其FB端口的输出电压V_FB小于设定的基准电压V1时，频率 折返模块将开关频率由f1调低至设定的较低频率f2；在某一定量的过大负载下，其输出电压 稳定在固定的低电压VO_L，此时占空比

图2所示降压型DC-DC转换系统的电感电流波形如图3所示，峰值为DC-DC转换器内部设 定的峰值限流Ipeak，谷值设为Ivale，如果系统工作在连续模式，开关管的导通时间和截止时 间分别为：

TON=Df2,]]>TOFF=1-Df2]]>(其中D=VOLVIN]]>)

电感上的纹波电流为：