[发明专利]用于为开关电源变换器提供过流保护的系统

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，本发明为开关电源变换器提供了一种过流保护的系统。

背景技术

电源作为所有电子产品的供电设备，除了设计需满足性能要求之外，其自身的保护措施也非常重要。例如过流保护，过压保护，过温保护等等。目前，在开关电源变换器中，具有高频开关特性的大功率MOSFET开关管得到了广泛应用。但其承受短时过载的能力较弱，在负载电路系统出现故障或短路等异常情况下，产生的功耗会急剧增大，从而影响MOSFET开关管的正常工作，并可能对电源系统产生永久性的损坏。过流保护系统能够在很短的时间内将电源电路关闭，保证电源电路本身和负载系统电路不受损坏。

在传统的过流保护系统中，需要在开关电源变换器的电流检测引脚接RC滤波器，这样会造成开关电源系统元器件数量的增加。同时在过流保护时，没有考虑在变换器内部信号的延时问题，会造成电流短时间增大，这样就增加了开关永久性损坏的危险。所以有必要改进用于开关电源变换器的过流保护的技术。

发明内容

本发明提供了一种用于保护开关电源变换器的过流保护系统。所述系统包括：

前沿消隐、线性补偿和过流保护比较器。前沿消隐电路包括电阻分压器、共源放大器、串接延时反相器、RS触发器、延时电容、施密特触发器和与门；线性补偿电路包括补偿电流源、基准电流源、运算放大器、比较器；过流保护比较器由普通比较器构成。

前沿消隐电路，被配置来对流过开关电源变换器的外部开关管的电流检测信号产生前沿消隐作用。其中：电阻分压器，被配置来产生对开关电源变换器的栅极驱动信号进行取样；共源放大器，被配置来对开关电源变换器的栅极驱动信号的取样信号放大；串接反相器，被配置来产生延时信号，同时实现高压到低压的转换；RS触发器，被配置来实现取样信号和开关电源变换器脉宽调制信号的运算，产生脉冲信号；延时电容，被配置来对脉冲信号展宽；斯密特触发器，被配置用来转换电平并做延时；与门，被配置用来产生前沿消隐信号。

线性补偿电路，被配置用来对过流保护比较器的阈值电压进行线性补偿。其中：补偿电流源，被偏置用来检测补偿电流，并产生比例输出电流；基准电流源，被偏置用来作为初始阈值电压电路的基准电流；运算放大器，被偏置用来作为闭环使用，产生反馈电压。

过流比较器，被配置用来产生过流保护的比较信号。

其中：

所述电流检测信号指流过外部开关管的输入电流；

所述输入电流与开关电源变换器的输出功率相关联；

所述的电流保护阈值电压与开关电源变换器的最大输出功率相关联。

本发明的过流保护系统工作方法包括：系统需要接收一个电流检测信号和一个Icp引脚的补偿电流信号。然后处理Icp电流信号，产生与其相关联的阈值补偿电流，调节阈值电压。系统通过处理开关电源变换器的振荡信号和PWM控制信号产生与其相关联的前沿消隐信号，对电流检测信号实施消隐。处理补偿电流信号，产生与其相关联的可调整的输出电流信号。处理输出电流信号，产生补偿后的阈值电压。对补偿后的阈值电压与电流检测信号进行比较，产生与其相关联的过流保护输出信号。

相对与传统技术，通过本发明已经实现了许多优点。例如，前沿消隐电路防止了MOSFET开关管开启瞬间产生的上冲电流导致过流保护电路误判断。不仅可以有效的滤除因开关管翻转引入的开关噪声，而且还可以为系统节省一个外部的RC滤波器，降低了系统成本。本发明的线性补偿过流保护电路考虑了系统内部过流保护输出信号的延时，从而避免了在高输入电压时，可能出现的大电流导通导致MOSFET开关管永久性损坏。同时还稳定了最大输出功率，使得电源系统在全电压输入范围内都能达到最大功率平坦化。

参考下面的附图和实施方式，可以更加充分地了解本发明的目的，特征和优点。

附图说明

图1是传统反激式开关电源转换系统简化示意图

图2是带有本发明的过流保护系统的开关电源变换器的简化示意图

图3是本发明的前沿消隐电路简化示意图

图4是本发明的前沿消隐电路波形示意图

图5是本发明的线性补偿过流保护电路简化示意图

图6是本发明的线性补偿过流保护电路波形示意图

图7是本发明的线性补偿过流保护电路功能示意图

具体实施方式