一種電感短路保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種電感短路保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源設(shè)計中，常用的器件包括NMOS管、PMOS管、二極管、肖特基管、電阻、電感、電容等，其中，電感是常用的重要儲能器件。電感的短路故障輕則降低電感的電感量，影響系統(tǒng)的正常工作，重則完全短路時電流突變不可控?fù)p壞系統(tǒng)。因此針對電感的短路故障，在設(shè)計控制器時需要確保保護(hù)機(jī)制在電流突變損壞系統(tǒng)之前能夠及時觸發(fā)，并可靠關(guān)斷MOS管。
[0003]如圖1所示為傳統(tǒng)的非三端口控制器實現(xiàn)的電感短路保護(hù)，電感LO的一端連接續(xù)流二極管DO的陽極、另一端連接LED燈串的輸出端，所述續(xù)流二極管DO的陰極以及所述LED燈串的輸入端連接輸入電壓Vin，所述LED燈串的兩端還連接有穩(wěn)壓電容CO，所述控制器的SW端連接于所述續(xù)流二極管DO與所述電感LO之間、CS端連接采樣電阻Rcs、VDD端連接電容Cl的上極板，所述采樣電阻Rcs的另一端、所述電容Cl的下極板以及所述控制器的GND端連接參考地。所述控制器通過CS端直接檢測所述采樣電阻Rcs上的電壓，當(dāng)檢測到所述采樣電阻Rcs上電壓超過內(nèi)部限流閾值Vref時，比較器輸出翻轉(zhuǎn)，并通過開關(guān)控制邏輯模塊以及驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動信號drv關(guān)斷MOS管MO，以此來實現(xiàn)電感短路保護(hù)。但是，傳統(tǒng)的非三端口控制器電感短路保護(hù)電路的外接端口多，相應(yīng)的封裝成本就高。
[0004]為了降低成本，三端口控制器應(yīng)運(yùn)而生，如圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中的三端口控制器，所述三端口控制器采用浮地架構(gòu)，沒有專門的CS端檢測所述采樣電阻Rcs上的壓降。當(dāng)電感短路，所述MOS管MO打開時，大電流流過所述采樣電阻Rcs，抬高了所述三端口控制器的GND電位，電源VDD與GND之間的壓降減小，容易觸發(fā)所述三端口控制器的欠壓鎖定狀態(tài)，導(dǎo)致內(nèi)部邏輯紊亂無法可靠關(guān)斷所述MOS管MO，電流突變至極大值將燒毀所述MOS管MO及所述采樣電阻Rcs，嚴(yán)重會導(dǎo)致炸機(jī)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和安全威脅。
[0005]因此，電感短路的保護(hù)已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種電感短路保護(hù)電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電感短路導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失和安全威脅等問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種電感短路保護(hù)電路，所述電感短路保護(hù)電路至少包括:
[0008]功率開關(guān)管，連接于電感回路中，用于通過所述功率開關(guān)管的關(guān)斷實現(xiàn)電感短路的保護(hù)；
[0009]采樣電阻，連接于所述功率開關(guān)管的輸出端，用于對所述功率開關(guān)管的輸出電流進(jìn)行米樣；
[0010]電壓采樣模塊，連接于所述采樣電阻和電源電壓之間，用于對所述采樣電阻上的電壓變化進(jìn)行采樣；
[0011]比較模塊，連接所述電壓采樣模塊及一參考電壓，用于將采樣電壓與所述參考電壓比較，并輸出比較結(jié)果；
[0012]觸發(fā)模塊，連接所述比較模塊及一計時模塊，用于在所述采樣電壓小于所述參考電壓時發(fā)出所述功率開關(guān)管的關(guān)斷信號并將所述關(guān)斷信號鎖存，在所述計時模塊設(shè)定的計時時間后將所述關(guān)斷信號解鎖；
[0013]開關(guān)控制邏輯模塊，連接于所述觸發(fā)模塊輸出端，用于確定所述功率開關(guān)管的開通關(guān)斷時序，進(jìn)而控制所述功率開關(guān)管的開關(guān)。
[0014]優(yōu)選地，還包括連接于所述比較模塊的輸出端的延時模塊，當(dāng)所述采樣電壓小于所述參考電壓的時間超過設(shè)定延時時間時，觸發(fā)欠壓保護(hù)信號，控制電路進(jìn)入欠壓鎖定狀
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[0015]優(yōu)選地，所述電感回路包括:連接于輸入電壓的LED模塊，連接于所述LED模塊輸出端的電感，所述電感的另一端連接續(xù)流二極管的陽極，所述續(xù)流二極管的陰極連接所述輸入電壓；所述功率開關(guān)管的漏端連接于所述電感與所述續(xù)流二極管之間。
[0016]優(yōu)選地，所述比較模塊的反向輸入端連接所述采樣電壓、正向輸入端連接所述參考電壓。
[0017]優(yōu)選地，所述觸發(fā)模塊為RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的S端連接于所述比較模塊的輸出端，所述RS觸發(fā)器的R端連接于所述計時模塊的輸出端。
[0018]更優(yōu)選地，所述計時模塊的輸入端連接于所述觸發(fā)模塊的輸出端，從所述關(guān)斷信號起效開始計時。
[0019]優(yōu)選地，所述采樣電阻與所述功率開關(guān)管相連的一端作為所述電感短路保護(hù)電路的參考地，所述采樣電阻的另一端連接系統(tǒng)的參考地，其中，所述電感短路保護(hù)電路參考地的電位高于所述系統(tǒng)參考地的電位。
[0020]如上所述，本實用新型的電感短路保護(hù)電路，具有以下有益效果:
[0021]本實用新型的電感短路保護(hù)電路通過檢測所述電感短路保護(hù)電路的電源電壓VDD與參考地GND之間的壓差，根據(jù)VDD相對于GND的欠壓持續(xù)時間判斷控制器進(jìn)入欠壓鎖定狀態(tài)或電感短路保護(hù)狀態(tài)。若設(shè)定延時時間內(nèi)出現(xiàn)短暫VDD欠壓毛刺則觸發(fā)電感短路保護(hù)；若VDD欠壓持續(xù)時間超過設(shè)定延時時間，則控制器進(jìn)入欠壓鎖定狀態(tài)。從而保證電感短路保護(hù)機(jī)制觸發(fā)于欠壓鎖定狀態(tài)之前，及時可靠地關(guān)斷功率開關(guān)管MO，確保電感所在電路的正常工作，避免電感短路故障對器件的損壞。
【附圖說明】
[0022]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的非三端口控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的三端口控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3顯示為本實用新型的電感短路保護(hù)電路的原理示意圖。
[0025]圖4顯示為本實用新型的電感短路保護(hù)電路的信號波形示意圖。
[0026]元件標(biāo)號說明
[0027]I電感短路保護(hù)電路
[0028]11電壓采樣模塊
[0029]12比較模塊
[0030]13觸發(fā)模塊
[0031]14計時模塊
[0032]15開關(guān)控制邏輯模塊
[0033]16驅(qū)動模塊
[0034]17延時模塊
[0035]2LED 模塊
【具體實施方式】
[0036]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0037]請參閱圖3?圖4。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0038]如圖3?圖4所示，本實用新型提供一種電感短路保護(hù)電路1，所述電感短路保護(hù)電路I包括:
[0039]功率開關(guān)管MO、采樣電阻Rcs、電壓采樣模塊11、比較模塊12、觸發(fā)模塊13、計時模塊14、開關(guān)控制邏輯模塊15、驅(qū)動模塊16以及延時模塊17。
[0040]如圖3所示，所述功率開關(guān)管MO連接于電感回路中，用于通過所述功率開關(guān)管的關(guān)斷實現(xiàn)所述電感的短路保護(hù)。
[0041]具體地，在本實施例中，所述電感回路包括:連接于輸入電壓Vin的LED模塊2，連接于所述LED模塊2輸出端的電感LO，所述電感LO的另一端連接于續(xù)流二極管DO的陽極，所述續(xù)流二極管DO的陰極連接于所述輸入電壓Vin，所述LED模塊2的兩端還連接有穩(wěn)壓電容CO。所述電感回路也可以是其他的包括電感的電路，包括但不僅限于本實施例所列舉的電感回路。所述功率開關(guān)管MO的漏端連接于所述電感LO與所述續(xù)流二極管DO之間，在本實施例中，所述功率開關(guān)管MO為NMOS管，當(dāng)所述功率開關(guān)管MO的柵端連接高電平，所述功率開關(guān)管MO導(dǎo)通，所述電感LO處于充電狀態(tài)；當(dāng)所述功率開關(guān)管MO的柵端連接低電平，所述功率開關(guān)管MO截止，所述電感LO處于放電狀態(tài)，沒有電流流過所述功率開關(guān)管MO以及所述采樣電阻Rcs。
[0042]如圖3所示，所述采樣電阻Rcs連接于所述功率開關(guān)管MO的源端，用于對所述功率開關(guān)管MO的輸出電流進(jìn)行采樣。
[0043]具體地，所述采樣電阻Rcs的一端連接所述功率開關(guān)管MO的源端、另一端連接系統(tǒng)的參考地VSS，可對流經(jīng)所述功率開關(guān)管MO的電流進(jìn)行采樣，并轉(zhuǎn)化為所述功率開關(guān)管MO的源端電壓。
[0044]如圖3所示，所述電壓采樣模塊11連接于所述功率開關(guān)管MO的源端和電源電壓VDD之間，用于對所述功率開關(guān)管MO的源端的電壓變化進(jìn)行采樣。
[0045]具體地，所述電壓采樣模塊11 一端連接于所述功率開關(guān)管MO的源端、另一端連接電源電壓VDD。在本實施例中，所述電源電壓VDD為外部提供的電壓，通過電容Cl儲存電能，所述電容Cl的另一端連接系統(tǒng)的參考地VSS。在本實施例中，所述電壓采樣模塊11包括串聯(lián)的第一電阻Rl以及第二電阻R2，所述第一電阻Rl以及所述第二電阻R2對電源電壓VDD和所述功率開關(guān)管MO源端之間的電壓進(jìn)行分壓，得到采樣電壓。
[0046]如圖3所示，所述比較模塊12連接于所述電壓采樣模塊11及一參考電壓Vref，用于將采樣電壓與所述參考電壓Vref比較，并輸出比較結(jié)果aocp。
[0047]具體地，在本實施例中，所述比較模塊12為一比較器，包括正向輸入端和反向輸入端，所述比較模塊12的反向輸入端連接所述采樣電壓、正向輸入端連接所述參考電壓Vref，若所述采樣電壓大于所述參考電壓Vref，則所述比較模塊12輸出低電平；若所述采樣電壓小于所述參考電壓Vref，則所述比較模塊12輸出高電平。本實施例所列舉的連接方式僅為一種特例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)不同的邏輯關(guān)系采用不同的連接方式，不以本實施例為限。
[0048]如圖3所示，所述觸發(fā)模塊13連接于所述比較模塊12及一計時模塊14，用于在所述采樣電壓小于所述參考電壓時發(fā)出所述功率開關(guān)管MO的關(guān)斷信號latch并將所述關(guān)斷信號latch鎖存，在所述計時模塊14設(shè)定的計時時間后將所述關(guān)斷信號latch解鎖。
[0049]具體地，在本實施例中，所述觸發(fā)模塊13為一 RS觸發(fā)器，所述RS觸發(fā)器的S端連接所述比較模塊12的輸出端，所述RS觸發(fā)器的R端連接所述計時模塊14的輸出端。當(dāng)所述RS觸發(fā)器的R端輸入為高電平時，所述RS觸發(fā)器輸出為低電平；當(dāng)所述RS觸發(fā)器的S端輸入為高電平且所述RS觸發(fā)器的R端輸入為低電平時，所述RS觸發(fā)器輸出為高電平；當(dāng)所述RS觸發(fā)器的S端輸入為低電平時，所述RS觸發(fā)器的輸出保持前一狀態(tài)。所述計時模塊14的輸入端連接所述觸發(fā)模塊13的輸出端，從所述觸發(fā)模塊13