采样电阻短路保护电路和方法，以及快充充电器技术

本发明专利技术提供一种采样电阻短路保护电路，包括开关控制电路、逻辑控制电路、检测采样电路，和传输路径开关，开关控制电路用于周期性地发出第一导通信号和第一关断信号；逻辑控制电路用于检测检测采样电路的第一采样电信号，采集开关控制电路的第一导通信号和第一关断信号，根据第一导通信号和第一关断信号得到开关控制电路的开关周期和导通时间，以及根据开关周期、导通时间，和第一采样电信号判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，根据判断结果输出针对传输路径开关的第一开关控制信号。本发明专利技术还提供一种快充充电器及采样电阻短路保护方法。本发明专利技术能够便捷有效的提供电路的短路保护控制。

【技术实现步骤摘要】
采样电阻短路保护电路和方法，以及快充充电器
本专利技术涉及充电保护
，具体涉及采样电阻短路保护电路和方法，以及快充充电器。
技术介绍
随着快充技术的广泛应用，市场对于具有快充功能的电子产品的安全性要求越来越高，对于手机等充电设备的保护功能、协议的规范要求等越来越严格，例如LPS（限功率电源）要求在IEC60950-1标准中已作规定，LPS要求可用于界定最高电压、电流和电容相对较低的电源，LPS电源为客户带来的优势在于系统安装方在布线和实地安装LPS认证电源供电的负载时，只需遵守相对宽松的要求即可。对于满足LPS要求，需要LPS电源在向负载输送输出电流和电压时均有限制，所输送的输出电流和电压均要求比较稳定，不能产生过高或者过低等异常。而目前对于输出电流的控制技术，主要是通过AC-DC控制芯片检测采样电阻Rs两端的电压差值来直接检测输出电流，通过初级PWM占空比来控制输出功率；如果采样电阻Rs被短路，AC-DC控制芯片在初级PWM变化超过一定比率时将进入保护状态，通过控制主功率开关电路工作状态，限制住最大输出电流；如果采样电阻Rs正常工作，将通过控制流过采样电阻Rs的电流来限制最大输出电流。此方法采用的技术手段难，控制方法复杂，处理不够简便，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采样电阻短路保护电路和方法，以及快充充电器，能够便捷有效的提供电路的短路保护控制。第一方面，提供一种采样电阻短路保护电路，用于快充充电器，所述采样电阻短路保护电路包括开关控制电路、逻辑控制电路、检测采样电路，和传输路径开关，所述逻辑控制电路分别与所述开关控制电路、所述检测采样电路、所述传输路径开关电连接，其中：所述开关控制电路包括开关模块和开关控制模块，所述开关控制模块用于控制所述开关模块的通断，所述逻辑控制电路内置于快充芯片，所述检测采样电路包括采样电阻，所述开关模块与所述开关控制模块电连接，所述开关模块与所述采样电阻电连接，所述开关控制模块与所述逻辑控制电路电连接，所述逻辑控制电路并联于所述采样电阻的两端；所述开关控制电路：用于周期性地发出第一导通信号和第一关断信号；所述逻辑控制电路：用于检测所述检测采样电路的第一采样电信号，以及用于采集所述开关控制电路的所述第一导通信号和所述第一关断信号，并用于根据所述第一导通信号和所述第一关断信号得到所述开关控制电路的开关周期T和导通时间，以及用于根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述第一采样电信号判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及用于根据所述判断结果输出针对所述采样电阻对应的所述传输路径开关的第一开关控制信号。在一种实现方式中，所述开关模块为同步整流开关，所述开关控制模块为同步整流控制器，所述同步整流控制器用于周期性地向所述同步整流开关发送第一导通信号和第一关断信号，其中，相同周期的所述第一关断信号与所述第一导通信号之间的时间差为所述导通时间，相邻两个周期的所述第一导通信号之间的时间差为所述开关周期T。在一种实现方式中，所述同步整流开关为第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极与所述同步整流控制器电连接，所述第一导通信号为上升沿信号，所述第一关断信号为下降沿信号。在一种实现方式中，所述采样电阻短路保护电路还包括次级电源模块、充电电容和快充充电口的输出负载，所述次级电源模块、所述充电电容和所述同步整流开关形成第一输电回路，所述传输路径开关、所述输出负载、所述采样电阻和所述充电电容形成第二输电回路。在一种实现方式中，所述第一采样电信号为输出采样电流Io，所述传输路径开关为第二NMOS管，所述逻辑控制电路包括采样检测模块、时间检测模块和判断模块，所述采样检测模块包括放大器和模拟数字转换器，所述放大器并联于所述采样电阻的两端，所述模拟数字转换器与所述放大器电连接，所述判断模块与所述模拟数字转换器电连接，所述时间检测模块分别与所述开关控制电路和所述判断模块电连接，所述判断模块与所述第二NMOS管的栅极电连接，其中：所述采样检测模块，用于通过检测所述采样电阻两端的电压差值检测所述输出采样电流Io，并向所述判断模块输出所述输出采样电流Io；所述时间检测模块，用于采集所述开关控制电路的所述第一导通信号和所述第一关断信号，并用于根据所述第一导通信号和所述第一关断信号得到所述开关控制电路的开关周期T和导通时间，以及用于向所述判断模块发送所述开关周期T和所述导通时间；所述判断模块，用于接收所述开关周期T、所述导通时间和所述输出采样电流Io，根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号。在一种实现方式中，在所述根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号方面，所述判断模块具体用于：当判断出时，计数器加一；当所述计数器的数值大于或者等于第一预设次数N1时，确定电路进入采样电阻短路保护状态，以及输出第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述传输路径开关切换至关断状态。在一种实现方式中，所述基于以下步骤得到：对第一输电回路和第二输电回路执行能量守恒定律和电感电流分段方程得到第一方程组；通过解析所述第一方程组得到第一判别式，所述第一判别式用于当所述第一判别式成立时，所述采样电阻处于正常状态；根据所述第一判别式得到；其中，所述第一方程组为：；所述第一判别式为：；其中，为电感电流的直流分量。在一种实现方式中，在所述根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号方面，所述判断模块具体用于：当判断出时，计数器加一；当所述计数器的数值大于或者等于第一预设次数N1时，确定电路进入采样电阻短路保护状态，以及输出第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述传输路径开关切换至关断状态。其中，A为误差系数，所述误差系数的取值范围为5%~95%；V0为所述输出负载两端的电压，所述为所述次级电源模块对应的电感。在一种实现方式中，所述采样电阻短路保护电路还包括初级电源模块、初级路径开关和反激变换器初级电感，所述初级电源模块、所述初级路径开关和所述反激变换器初级电感形成第三输电回路，所述次级电源模块为反激变换器次级电感，所述反激变换器初级电感用于通过所述反激变换器次级电感给所述保护电路供电。第二方面，提供一种快充充电器，所述快充充电器包括采样电阻短路保护电路，所述采样电阻短路保护电路包括开关控制电路、逻辑控制电路、检测采样电路，和传输路径开关，所述逻辑控制电路分别与所述开关控制电路、所述检测采样电路、所述传输路径开关电连接，其中：所述开关控制电路包括开关模块和开关控制模块，所述开关控制模块用于控制所述开关模块的通断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采样电阻短路保护电路，其特征在于，用于快充充电器，所述采样电阻短路保护电路包括开关控制电路、逻辑控制电路、检测采样电路，和传输路径开关，所述逻辑控制电路分别与所述开关控制电路、所述检测采样电路、所述传输路径开关电连接，其中：/n所述开关控制电路包括开关模块和开关控制模块，所述开关控制模块用于控制所述开关模块的通断，所述逻辑控制电路内置于快充芯片，所述检测采样电路包括采样电阻，所述开关模块与所述开关控制模块电连接，所述开关模块与所述采样电阻电连接，所述开关控制模块与所述逻辑控制电路电连接，所述逻辑控制电路并联于所述采样电阻的两端；/n所述开关控制电路：用于周期性地发出第一导通信号和第一关断信号；/n所述逻辑控制电路：用于检测所述检测采样电路的第一采样电信号，以及用于采集所述开关控制电路的所述第一导通信号和所述第一关断信号，并用于根据所述第一导通信号和所述第一关断信号得到所述开关控制电路的开关周期T和导通时间

【技术特征摘要】
1.一种采样电阻短路保护电路，其特征在于，用于快充充电器，所述采样电阻短路保护电路包括开关控制电路、逻辑控制电路、检测采样电路，和传输路径开关，所述逻辑控制电路分别与所述开关控制电路、所述检测采样电路、所述传输路径开关电连接，其中：
所述开关控制电路包括开关模块和开关控制模块，所述开关控制模块用于控制所述开关模块的通断，所述逻辑控制电路内置于快充芯片，所述检测采样电路包括采样电阻，所述开关模块与所述开关控制模块电连接，所述开关模块与所述采样电阻电连接，所述开关控制模块与所述逻辑控制电路电连接，所述逻辑控制电路并联于所述采样电阻的两端；
所述开关控制电路：用于周期性地发出第一导通信号和第一关断信号；
所述逻辑控制电路：用于检测所述检测采样电路的第一采样电信号，以及用于采集所述开关控制电路的所述第一导通信号和所述第一关断信号，并用于根据所述第一导通信号和所述第一关断信号得到所述开关控制电路的开关周期T和导通时间，以及用于根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述第一采样电信号判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及用于根据所述判断结果输出针对所述采样电阻对应的所述传输路径开关的第一开关控制信号。


2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块为同步整流开关，所述开关控制模块为同步整流控制器，所述同步整流控制器用于周期性地向所述同步整流开关发送第一导通信号和第一关断信号，其中，相同周期的所述第一关断信号与所述第一导通信号之间的时间差为所述导通时间，相邻两个周期的所述第一导通信号之间的时间差为所述开关周期T。


3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述同步整流开关为第一NMOS管，所述第一NMOS管的栅极与所述同步整流控制器电连接，所述第一导通信号为上升沿信号，所述第一关断信号为下降沿信号。


4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述采样电阻短路保护电路还包括次级电源模块、充电电容和快充充电口的输出负载，所述次级电源模块、所述充电电容和所述同步整流开关形成第一输电回路，所述传输路径开关、所述输出负载、所述采样电阻和所述充电电容形成第二输电回路。


5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一采样电信号为输出采样电流Io，所述传输路径开关为第二NMOS管，所述逻辑控制电路包括采样检测模块、时间检测模块和判断模块，所述采样检测模块包括放大器和模拟数字转换器，所述放大器并联于所述采样电阻的两端，所述模拟数字转换器与所述放大器电连接，所述判断模块与所述模拟数字转换器电连接，所述时间检测模块分别与所述开关控制电路和所述判断模块电连接，所述判断模块与所述第二NMOS管的栅极电连接，其中：
所述采样检测模块，用于通过检测所述采样电阻两端的电压差值检测所述输出采样电流Io，并向所述判断模块输出所述输出采样电流Io；
所述时间检测模块，用于采集所述开关控制电路的所述第一导通信号和所述第一关断信号，并用于根据所述第一导通信号和所述第一关断信号得到所述开关控制电路的开关周期T和导通时间，以及用于向所述判断模块发送所述开关周期T和所述导通时间；
所述判断模块，用于接收所述开关周期T、所述导通时间和所述输出采样电流Io，根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号。


6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，在所述根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号方面，所述判断模块具体用于：当判断出时，计数器加一；当所述计数器的数值大于或者等于第一预设次数N1时，确定电路进入采样电阻短路保护状态，以及输出第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述传输路径开关切换至关断状态。


7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述基于以下步骤得到：
对第一输电回路和第二输电回路执行能量守恒定律和电感电流分段方程得到第一方程组；
通过解析所述第一方程组得到第一判别式，所述第一判别式用于当所述第一判别式成立时，所述采样电阻处于正常状态；
根据所述第一判别式得到；其中，所述第一方程组为：

；
所述第一判别式为：

；
其中，为电感电流的直流分量。


8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，在所述根据所述开关周期T、所述导通时间，和所述输出采样电流Io判断电路是否进入采样电阻短路保护状态，以及根据所述判断结果输出针对所述传输路径开关的第一开关控制信号方面，所述判断模块具体用于：当判断出时，计数器加一；当所述计数器的数值大于或者等于第一预设次数N1时，确定电路进入采样电阻短路保护状态，以及输出第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述传输路径开关切换至关断状态；
其中，A为误差系数，所述误差系数的取值范围为5%~95%；V0为输出负载两端的电压，所述为次级电源模块对应的电感。


9.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述采样电阻短路保护电路还包括初级电源模块、初级路径开关和反激变换器初级电感，所述初级电源模块、所述初级路径开关和所述反激变换器初级电感形成第三输电回路，次级电源模块为反激变换器次级电感，所述反激变换器初级电感用于通过所述反激变换器次级电感给所述保护电路供电。


10.一种快充充电器，其特征在于，所述快充充电器包括如权利要求1-9任一项所述的采样电阻短路保护电路。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，张洞田，
申请(专利权)人：深圳英集芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44