电源系统保护电路技术方案

一种电源系统保护电路，所述电源系统包括具有限流保护功能的芯片，所述芯片包括设置有功率管的输出级电路，所述电源系统保护电路包括：平均电流检测单元，与所述芯片的电源输入端耦接，适于获取输入到所述芯片的平均电流；峰值电流检测单元，与所述芯片输出级电路的输出端耦接，适于检测所述输出级电路中的功率管的峰值电流；控制单元，第一输入端与所述平均电流检测单元耦接，第二输入端与所述峰值电流检测单元耦接，输出端与所述输出级电路耦接，适于当所述功率管的峰值电流大于所述平均电流时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。采用所述电源系统保护电路，可以更加有效地对芯片以及电源进行保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路保护领域，尤其涉及一种电源系统保护电路。
技术介绍
芯片内部的保护电路是指通过一定的器件或电路结构，对芯片内部的某些参数指标进行检测，以在芯片参数异常时起到保护芯片的作用。功率管是芯片内部的核心器件，它是一个高功率的开关器件，如果功率管上的电流较大，则功率管温度升高，可能出现烧坏的情况，即过流会导致功管的热损坏。同时，在功率管上的电流较大，或者由于其他原因导致负载短路时，功率管会从电源端抽取较大的电流，导致芯片内部或者外部扩展电路的功能异常以及由此引起的一系列安全性问题。因此，必须对功率管进行过流保护。在对功率管进行过流保护时，需要对功率管上的电流进行检测。当功率管上的电流大于芯片电路设计的额定电流时，通过限流装置对功率管上的电流进行限制，以防止功率管损坏，同时对电源端的输入电流也进行限制，从而达到保护芯片内部和外部扩展电路的功能。现有的芯片保护电路中，在电路的输入端检测输入峰值电流，在电路的输出端限制输出峰值电流，来实现对功率管的保护。参照图1，给出了一种电源系统保护电路，包括：功率管Q1、二极管D1、稳压电容C1、储能电感L1、输出端分压电阻R1和R2，误差放大器(Err Amp)，脉冲宽度调制(PWM)单元以及驱动单元。上述电源系统保护电路的工作原理如下：当功率管Q1导通时，V1节点的电压为Vin，二极管D1截止。电流通过储能电感L1流入到输出端，并且对电容C1进行充电。当功率管Q1关断时，由法拉第电磁感应定律可知，电感电流会沿着之前的电路方向流动，电感电流按固定的斜率下降，因此储能电感L1两
端就产生了与原来极性相反的自感电动势，此时，二极管D1正向导通，并且将V1结点电压钳位于-Vdiode(Vdiode为二极管D1的导通压降)。储能电感L1在功率管Q1导通期间所存储的磁能将以电能的形式向负载供电。输出端的分压电阻R1和R2检测输出电压Vo，将检测电压Vo输入到误差放大器Err Amp与参考电压Vref做差，误差放大器Err Amp将二者之差放大得到放大后的误差电压Ve。将误差电压Ve输入到PWM单元，PWM单元输出经过驱动单元后控制功率管Q1的导通与关断，实现输出端的稳压。即误差放大器Err Amp的输出Ve的值限定了输出端的峰值电流，实现了输入端检测峰值电流，输出端限制峰值电流的功能。然而，现有的采用峰值电流检测方法的芯片保护电路在某些情况下仍然无法对芯片以及电源进行有效地保护。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是如何更加有效地对芯片以及电源进行保护。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种电源系统保护电路，所述电源系统包括具有限流保护功能的芯片，所述芯片包括设置有功率管的输出级电路，所述电源系统保护电路包括：平均电流检测单元，与所述芯片的电源输入端耦接，适于获取输入到所述芯片的平均电流；峰值电流检测单元，与所述芯片输出级电路的输出端耦接，适于检测所述输出级电路中的功率管的峰值电流；控制单元，第一输入端与所述平均电流检测单元耦接，第二输入端与所述峰值电流检测单元耦接，控制端与所述输出级电路耦接，适于当所述功率管的峰值电流大于所述平均电流时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。可选的，所述平均电流检测单元包括：阻抗元件，与所述芯片的电源耦接；平均电流检测电路，与所述阻抗元件并联，适于获取所述阻抗元件上的
平均电流。可选的，所述阻抗元件为精密电阻。可选的，所述电源系统保护电路还包括：补偿单元，设置在所述输出级电路、所述峰值电流检测电路、所述控制单元任意两者之间，适于对所述控制单元、所述输出级电路以及所述峰值电流检测单元组成的环路进行相位补偿。可选的，所述控制单元包括电流比较器，所述电流比较器的第一输入端与所述平均电流检测单元耦接，所述电流比较器的第二输入端与所述峰值电流检测单元耦接，所述电流比较器的控制端与所述输出级电路耦接，适于当所述功率管的峰值电流大于所述平均电流时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。可选的，所述控制单元包括电压比较器，所述电压比较器的第一输入端与所述平均电流检测单元通过第一电流电压转换电路耦接，第二输入端与所述峰值电流检测单元通过第二电流电压转换电路耦接，其中，所述第一电流电压转换电路适于将所述平均电流检测单元输出的平均电流转换成对应的平均电压值，所述第二电流电压转换电路适于将所述峰值电流检测单元输出的峰值电流转换成对应的峰值电压值；所述电压比较器的控制端与所述输出级电路耦接，适于当所述峰值电压值大于所述平均电压值时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。可选的，所述第一电流电压转换电路为跨阻放大器，所述第二电流电压转换电路为跨阻放大器。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：在芯片的电源输入端设置平均电流检测单元，以获取芯片的平均输入电流，在输出级电路的输出端设置峰值电流检测单元，以获取输出级电路中的功率管的峰值电流。通过控制单元对平均电流和峰值电流进行比较，当峰值电流大于平均电流时，控制单元控制输出级电路的输入电流，以减小芯片输出的平均电流。由于输出级电路的输入电流由芯片的电源提供，在输出级电路中的功率管的峰值电流大于平均电流时，判定功率管当前电流值较大，功
率管继续工作可能会导致芯片损坏，通过控制单元控制输出级电路的输入电流，从而减小功率管上的电流，进而减少电源输出的平均电流，从而可以有效地对芯片进行保护，进而对电源系统进行了有效地保护。并且，通过在电源输入端设置平均电流检测单元获取芯片的平均输入电流，可以有效避免峰值-均值误差，减少噪声对芯片保护电路的影响。进一步，通过在输出级电路、峰值电流检测电路、控制单元任意两者之间设置补偿单元，对控制单元、输出级电路以及峰值电流检测单元组成的环路进行相位补偿，从而可以避免环路不稳定的问题，有效避免环路振荡的产生。附图说明图1是一种电源系统保护电路结构示意图；图2是本专利技术实施例中的一种电源系统保护电路结构示意图；图3是本专利技术实施例中的另一种电源系统保护电路结构示意图。具体实施方式现有的芯片保护电路中，在电路的输入端检测输入峰值电流，在电路的输出端限制输出峰值电流，来实现对功率管的保护。然而，现有的采用峰值电流检测方法的芯片保护电路在某些情况下仍然无法对芯片以及电源进行有效地保护。在本专利技术实施例中，在芯片的电源输入端设置平均电流检测单元，以获取芯片的平均输入电流，在输出级电路的输出端设置峰值电流检测单元，以获取输出级电路中的功率管的峰值电流。通过控制单元对平均电流和峰值电流进行比较，当峰值电流大于平均电流时，控制单元控制输出级电路的输入电流减小。由于输出级电路的输入电流由芯片的电源提供，在输出级电路中的功率管的峰值电流大于平均电流时，判定功率管当前电流值较大，功率管继续工作可能会导致芯片损坏，通过控制单元控制输出级电路的输入电流，从而减小功率管上的电流，进而减小电源输出的平均电流，从而可以有效地对芯片进行保护，进而对电源系统进行了有效地保护。并且，在对芯片进行保护时，通过在电源输入端设置平均电流检测单元获取芯片的平均输入电流，
而不是直接获取芯片的峰值输入电流，可以有效避免峰值-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源系统保护电路，所述电源系统包括：具有限流保护功能的芯片，所述芯片包括设置有功率管的输出级电路，其特征在于，所述电源系统保护电路包括：平均电流检测单元，与所述芯片的电源输入端耦接，适于获取输入到所述芯片的平均电流；峰值电流检测单元，与所述芯片输出级电路的输出端耦接，适于检测所述输出级电路中的功率管的峰值电流；控制单元，第一输入端与所述平均电流检测单元耦接，第二输入端与所述峰值电流检测单元耦接，控制端与所述输出级电路耦接，适于当所述功率管的峰值电流大于所述平均电流时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。

【技术特征摘要】
1.一种电源系统保护电路，所述电源系统包括：具有限流保护功能的芯片，所述芯片包括设置有功率管的输出级电路，其特征在于，所述电源系统保护电路包括：平均电流检测单元，与所述芯片的电源输入端耦接，适于获取输入到所述芯片的平均电流；峰值电流检测单元，与所述芯片输出级电路的输出端耦接，适于检测所述输出级电路中的功率管的峰值电流；控制单元，第一输入端与所述平均电流检测单元耦接，第二输入端与所述峰值电流检测单元耦接，控制端与所述输出级电路耦接，适于当所述功率管的峰值电流大于所述平均电流时，减少所述输出级电路的输入电流，以减小所述电源输出的平均电流。2.如权利要求1所述的电源系统保护电路，其特征在于，所述平均电流检测单元包括：阻抗元件，与所述芯片的电源耦接；平均电流检测电路，与所述阻抗元件并联，适于获取所述阻抗元件上的平均电流。3.如权利要求2所述的电源系统保护电路，其特征在于，所述阻抗元件为精密电阻。4.如权利要求1所述的电源系统保护电路，其特征在于，还包括：补偿单元，设置在所述输出级电路、所述峰值电流检测电路、所述控制单元任意两者之间，适于对所述控制单元、所述输出级电路以及所述峰值电流检测单元组成的环路进行相位补偿。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，孙佳云，李浩沅，
申请(专利权)人：上海东软载波微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31