[发明专利]含有过载保护功能的DC-DC变换控制器

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种含有过载保护功能的DC-DC变换控制器。

背景技术

高性能的DC-DC变换器因尺寸小、重量轻、效率高、运行时间长等优势已经被广泛应用于手机、数码相机等便携式产品中。DC-DC变换器利用电感或者电容作为储能元件对负载进行充放电，维持负载电压恒定，并通过反馈系统控制功率管的导通与截止来控制储能元件的充放电电流。DC-DC变换控制器作为DC-DC变换器最核心的部分，受到越来越多的关注。

图1所示为现有DC-DC变换器的拓扑结构图，包括功率管MP1、同步管MN1、电感L和控制器；其中控制器包括电流采样模块、斜波补偿模块、斜波比较器、误差放大器EA、振荡器、峰值电流比较器和逻辑驱动模块；正常工作状态下，振荡器触发逻辑驱动模块，使得功率管MP1在每个周期均导通，输入电压VIN通过功率管MP1向电感L输出电流。在此期间，电阻R1和R2对输出电压Vout进行采样得到反馈电压VFB，电流采样模块对电感L上的电流进行采样，输出电流采样信号给峰值电流比较器，斜波补偿模块输出斜波补偿电流，电流采样信号与斜波补偿电流进行叠加后输入到斜波比较器的反相输入端，误差放大器EA连接到斜波比较器的正相输入端，斜波比较器和峰值电流比较器均输出控制信号给逻辑驱动模块，该逻辑驱动模块输出驱动信号控制功率管MP1的通断，以实现DC-DC变换。

实际应用中，功率管MP1对大电流具有较弱的承受能力，在过载、内部短路等异常情况下，功率管MP1不能快速关断，并且会流过大电流，产生的功耗会急剧增大，从而对功率管MP1产生永久性的损坏。

发明内容

本发明的目的在于针对上述DC-DC变换控制器的不足，提出了一种含有过载保护功能的DC-DC变换控制器，以在过载、内部短路的异常情况下快速关断功率管，对DC-DC变换器进行过载保护，保证功率管不被损坏。

为实现上述目的，本发明包括：电流采样电路1、误差放大器EA、斜波补偿电路2、两个比较器3，4、逻辑驱动电路5和振荡器6；电流采样电路1与斜波补偿电路2相连，误差放大器EA和斜波补偿电路2均与第二比较器4相连，第二比较器4、第一比较器3和振荡器6均与逻辑驱动电路5相连，逻辑驱动电路5输出驱动信号控制外部功率管通断；其特征在于：第一比较器3与振荡器6之间连接有过载保护电路7；

所述过载保护电路7，包括过载检测模块71、比较阈值控制模块72和振荡频率控制模块73；过载检测模块71的输入端与其所在芯片的输入电压VFB相连，输出端输出第一过载电流I1和第二过载电流I2分别给比较阈值控制模块72和振荡频率控制模块73的输入端；比较阈值控制模块72输出阈值控制信号V8给第一比较器3，用于控制第一比较器3的比较阈值；振荡频率控制模块73输出频率控制信号V9给振荡器6，用于控制振荡器6的振荡频率。

作为优选，上述过载检测模块71，包括：第一运算放大器OP1和三个NMOS管，其中：

第一运算放大器OP1，其同相输入端与其所在芯片的基准电压VREF1相连，其反相输入端与其所在芯片的输入电压VFB相连，其输出端分别与第一NMOS管MN1的栅极、漏极以及第二NMOS管MN2和第三NMOS管MN3的栅极相连；

第一NMOS管MN1，其源极接地；

第二NMOS管MN2，其源极接地，其漏极输出第一过载电流I1给比较阈值控制模块72；

第三NMOS管MN3，其源极接地，其漏极输出第二过载电流I2给振荡频率控制模块73。

作为优选，上述比较阈值控制模块72，包括：比较器721、第三电阻R3和电流源I^T；

所述比较器721，其同相输入端分别与过载检测模块71所输出的第一过载电流I1、电流源I_T和第三电阻R3的一端相连，其反相输入端与电流采样电路1所输出的电流采样信号V1相连，其输出端输出阈值控制信号V8给第一比较器3；

所述第三电阻R3的另一端接地。

作为优选，上述振荡频率控制模块73，包括：第二运算放大器OP2、触发器731、电容C1、五个PMOS管、四个NMOS管和反相器INV，其中：

第二运算放大器OP2，其同相输入端与其所在芯片的输入电压VCMP相连，其反相输入端与过载检测模块71所输出的第二过载电流I2相连，其输出端与触发器731的第一输入端相连；