一种动态限流保护装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动态限流保护装置及方法，其中，所述装置包括：回缩曲线拟合模块，用于计算当前输出电压条件下的回缩限流值；异常电流保护模块，用于对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；限流回缩环给定计算模块，用于根据所述回缩限流值、异常电流标志位、以及输出电压检测信号，计算限流回缩环给定电流值；限流回缩环路补偿模块，用于计算并输出功率管给定频率及脉宽值，控制功率管的开通及关断。采用本发明专利技术所述装置及方法，能对功率管进行实时并且快速的保护，降低了输出过流甚至短路时功率管的电流应力，避免了功率管损坏，提高了系统可靠性，并且当负载恢复正常时，能立即恢复正常输出，缩短了故障恢复时间。

Dynamic current limiting protection device and method

The invention discloses a dynamic limiting protection device and method, wherein, the device comprises a retraction curve fitting module, used to calculate the retraction of the limiting values of the current output voltage conditions; abnormal current protection module, preliminary protection for abnormal current to detect, and the abnormal current sign position back to the limit; shrink ring given calculation module, according to the retraction limiting value, the abnormal current flag, and the output voltage detection signal to compute the current value of a given ring contraction; shrinkage limit flow loop compensation module is used to calculate and output power tube and a given frequency value of pulse width, power turn-on and control turn off. The device and method, can carry out real-time and fast protection of power tube, reducing the output flow even when the short-circuit current tube power stress, avoid power tube damage, improve the reliability of the system, and when the load is restored, can immediately restore the normal output, shorten the recovery time.

【技术实现步骤摘要】
一种动态限流保护装置及方法
本专利技术涉及开关电源的限流保护技术，尤其涉及一种动态限流保护装置及方法。
技术介绍
可靠性是开关电源的一项重要指标，而输出短路则是开关电源常见的输出故障，如果输出短路保护不得当，容易造成开关电源内的功率管电流应力超标甚至损坏。目前，常用的短路保护控制策略包括以下几种：第一种，当输出短路时，输出电流值会迅速增大，超过设定阀值后即进行短路保护，关闭输出功率管；但是，这种保护需要重新上电才可恢复。第二种，当输出短路时，利用限流补偿环路通过降低输出电压对输出电流进行限制，当输出电压低于设定阀值时，判断为短路，关闭输出功率管，延时一段时间后再恢复输出，并继续判断短路故障是否仍然存在；但是，这种保护的恢复仍然需要一定的延时时间，无法实现输出电压和输出电流立即恢复。第三种，当输出短路时，先利用限流补偿环路通过降低输出电压对输出电流进行限制，当输出电压低于设定阀值时，限流点基准开始随输出电压降低而降低，直至输出电压为零；当短路故障解除时，限流点基准也会立即随输出电压增大而提高，直至设定阀值，此时输出电压及电流恢复正常；但是，这种保护对限流补偿环路实时性要求较高，当其应用于数字控制系统时，由于电流、电压信号采样及数字环路计算存在延时，容易出现环路补偿不及时，导致功率管电流应力超标甚至功率管损坏等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种动态限流保护装置及方法，能解决数字控制系统中开关电源输出过流甚至短路时容易造成功率管电流应力超标或损坏的问题，并能在负载恢复正常后立即恢复输出。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种动态限流保护装置，该装置包括：回缩曲线拟合模块、异常电流保护模块、限流回缩环给定计算模块和限流回缩环路补偿模块；其中，所述回缩曲线拟合模块，用于计算当前输出电压条件下的回缩限流值；所述异常电流保护模块，用于对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；所述限流回缩环给定计算模块，用于根据所述回缩限流值、异常电流标志位、以及输出电压检测信号，计算限流回缩环给定电流值；所述限流回缩环路补偿模块，用于根据限流回缩环给定电流值及输出电流检测值，计算并输出功率管给定频率及脉宽值，控制功率管的开通及关断。上述方案中，所述回缩曲线拟合模块，根据输出电压检测值、拟合曲线的斜率和零偏值计算回缩限流值。上述方案中，所述异常电流保护模块进行初步保护为：对输出电流检测值与设定阀值进行比较，如果超过设定阀值，则立即关闭功率管驱动信号，待下一控制周期再开启，同时将异常电流标志位置位；如果小于所述设定阀值，则不作处理。上述方案中，所述异常电流保护模块为比较器电路、或数字信号控制器DSC的逐波限流模块。上述方案中，所述限流回缩环路补偿模块通过补偿控制器计算并输出功率管给定频率及脉宽值；所述补偿控制器为单零点单极点PI控制器、或双零点单极点补偿控制器、或双零点双极点补偿控制器、或单零点双极点补偿控制器。本专利技术还提供了一种动态限流保护方法，该方法包括：计算当前输出电压条件下对应的回缩限流值；对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；根据所述回缩限流值、异常电流标志位、以及输出电压检测信号，计算限流回缩环给定电流值；根据所述限流回缩环给定电流值以及输出电流检测信号，计算并输出功率管给定频率及脉宽值，控制功率管的开通及关断。上述方案中，所述计算限流回缩环给定电流值根据回缩限流值、异常电流标志位以及输出电压检测值计算。上述方案中，所述对检测到的异常电流进行初步保护为：将输出电流检测信号与该异常电流保护模块中预设的过流保护阀值进行比较，如果大于该保护阀值，则立即关闭功率管驱动信号，待下一控制周期再开启功率管驱动信号，实现初步保护，同时将异常电流标志位置位；如果小于该保护阀值，则不作处理。上述方案中，所述计算并输出功率管给定频率及脉宽值为：通过补偿控制器计算并输出功率管给定频率及脉宽值。上述方案中，所述补偿控制器为单零点单极点PI控制器、或双零点单极点补偿控制器、或双零点双极点补偿控制器、或单零点双极点补偿控制器。本专利技术所提供的动态限流保护装置及方法，通过检测输出电压计算回缩限流值，通过异常电流保护模块进行初步保护，并设置相应异常电流标志位，根据回缩限流值、异常电流标志位以及输出电压检测值，计算动态限流回缩环的给定电流值，并计算出功率管给定频率及脉宽值，最终通过驱动电路控制功率管的开通及关断。本专利技术能对功率管进行实时且快速的保护，降低了输出过流甚至短路时功率管的电流应力，避免了功率管损坏，提高了系统可靠性；并且，当负载恢复正常时，能通过环路计算立即恢复正常输出，从而缩短了故障恢复时间。附图说明图1为现有技术的一种限流保护装置的实现原理框图；图2为本专利技术动态限流保护装置的实现原理框图；图3为本专利技术动态限流保护方法的实现流程示意图；图4为本专利技术动态限流保护方法中各个分步骤的实现流程示意图；图5为本专利技术实施例动态限流保护装置的限流轨迹图；图6为本专利技术实施例动态限流保护装置输出电流异常时的限流轨迹图。具体实施方式现有技术中一种限流保护装置的实现原理如图1所示，电源的输出电流取样信号Iout直接输入到输出电流检测模块104进行分压，输出一个电流检测信号，多级限流控制模块103根据输入的多路控制信号来调节所述的电流检测信号的大小，调节后的电流检测信号输入到比较模块105；限流点基准模块102提供一个电流基准信号，此信号的大小在输出处于恒流限流段时不变，在回缩段时与输出电压检测模块101输出的电压检测信号成正比，实现回缩的功能，该电流基准信号输入到比较模块105；输出电流检测模块104与限流点基准模块102各自的输出信号分别输入到比较模块105中的比较器的负端和正端，经比较模块105比较后输出一个限流控制信号，通过该信号控制主控制电路中电压误差放大器输出的大小，来达到输出限流的目的；但是，这种方法对限流补偿环路实时性要求较高，且由于电流、电压信号采样及数字环路计算存在延时，仍会因为环路补偿不及时导致功率管电流应力超标甚至损坏。鉴于此，本专利技术的基本思想为：通过检测输出电压计算回缩限流值，通过异常电流保护模块进行初步保护，并设置相应异常电流标志位，根据回缩限流值、异常电流标志位以及输出电压检测值，计算动态限流回缩环的给定电流值，并计算出功率管的给定频率及脉宽值，通过驱动电路控制功率管的开通及关断，从而对功率管进行实时且快速的保护。图2为本专利技术动态限流保护装置的实现原理框图，如图2所示，本专利技术动态限流保护装置包括：回缩曲线拟合模块201、异常电流保护模块202、限流回缩环给定计算模块203和限流回缩环路补偿模块204；其中，所述回缩曲线拟合模块201，用于计算当前输出电压条件下的回缩限流值；进一步的，所述回缩曲线拟合模块201可以根据输出电压检测值Vout、预设拟合曲线斜率K、预设回缩限流零偏值Ioffset，采用公式Iback=K*Vout+Ioffset计算回缩限流值Iback。所述异常电流保护模块202，用于对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；进一步的，所述异常电流保护模块202进行初步保护为：所述异常电流保护模块对输出电流检测值Iout与设定阀值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态限流保护装置，其特征在于，所述装置包括：回缩曲线拟合模块、异常电流保护模块、限流回缩环给定计算模块和限流回缩环路补偿模块；其中，所述回缩曲线拟合模块，用于计算当前输出电压条件下的回缩限流值；所述异常电流保护模块，用于对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；所述限流回缩环给定计算模块，用于根据所述回缩限流值、异常电流标志位、以及输出电压检测信号，计算限流回缩环给定电流值；所述限流回缩环路补偿模块，用于根据限流回缩环给定电流值及输出电流检测值，计算并输出功率管给定频率及脉宽值，控制功率管的开通及关断；所述回缩限流值的计算公式为I

【技术特征摘要】
1.一种动态限流保护装置，其特征在于，所述装置包括：回缩曲线拟合模块、异常电流保护模块、限流回缩环给定计算模块和限流回缩环路补偿模块；其中，所述回缩曲线拟合模块，用于计算当前输出电压条件下的回缩限流值；所述异常电流保护模块，用于对检测到的异常电流进行初步保护，并将异常电流标志位置位；所述限流回缩环给定计算模块，用于根据所述回缩限流值、异常电流标志位、以及输出电压检测信号，计算限流回缩环给定电流值；所述限流回缩环路补偿模块，用于根据限流回缩环给定电流值及输出电流检测值，计算并输出功率管给定频率及脉宽值，控制功率管的开通及关断；所述回缩限流值的计算公式为Iback＝K*Vout+Ioffset，其中，Iback为回缩限流值，K表示预设拟合曲线斜率，Ioffset表示预设回缩限流零偏值，Vout表示输出电压检测值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述异常电流保护模块进行初步保护为：对输出电流检测值与设定阀值进行比较，如果超过设定阀值，则立即关闭功率管驱动信号，待下一控制周期再开启，同时将异常电流标志位置位；如果小于所述设定阀值，则不作处理。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述异常电流保护模块为比较器电路、或数字信号控制器DSC的逐波限流模块。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限流回缩环路补偿模块通过补偿控制器计算并输出功率管给定频率及脉宽值；所述补偿控制器为单零点单极点P...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洲，鲍胜华，刘溪川，王陶，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44