一种内置过流保护控制电路的降压转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，涉及电源管理技术领域，该降压转换器内置的过流保护控制电路包括上管过流比较器、下管过流比较器以及下管比较控制逻辑，上管过流比较器和下管过流比较器分别用于将驱动上管和驱动下管的电流与各自对应的阈值作比较，从而可以同时监测驱动上管和驱动下管的电流；下管比较控制逻辑在驱动下管开启且监测到驱动下管的电流超过对应阈值时屏蔽上管开启信号，直到异常解除时正常调制，从而可以避免在短路或者持续过流期间因为驱动上管的最小占空比导通而对电感的持续充电使得电感电流失控对芯片造成的损伤，对驱动开关管实现更好的保护，满足实际使用中对功能安全性和可靠性的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种内置过流保护控制电路的降压转换器
本专利技术涉及电源管理
，尤其是一种内置过流保护控制电路的降压转换器。
技术介绍
在消费电子和汽车电子中，用电端的能量都来源于电池端，电池端提供的电压范围约为8～20V，而用电端通常为LED灯珠、传感器芯片、接口芯片和主控芯片等，这些不同规格的电子元器件和芯片对电源的要求各不相同、工作电压范围约为3～5V，因此需要使用BUCK(降压转换器)芯片将电池端电压降至用电端的额定工作电压为其供电。但在汽车电子中，电池端的输出并不是一个稳定的电压，特别是在发动机刚启动或是工作状态发生骤变时，电池端的电压会有很大的波动，或是在一些故障模式中，输出会有突然短路或瞬间大电流的风险，这就对BUCK芯片的功能安全提出了很高的要求，因此过流保护的稳定性和可靠性就显得尤为重要。为了避免在输出有大电流时对电源芯片产生损坏，降压转换器通常会在电路加入过流保护电路，现有的内置过流保护电路的降压转换器的电路结构如图1所示，降压转换器主要包括驱动控制器DRIVER、驱动上管MN1、驱动下管MN2、模拟负反馈调制电路PWM_REG、脉冲电路ONE-SHOT、PWM逻辑控制电路PWM_LOGIC以及过流比较器COMP1。PWM_REG是BUCK芯片内部的模拟负反馈调制电路，VREF是BUCK芯片输出电压的参考电压，VOUT是BUCK芯片输出电压，PWM_REG通过模拟负反馈调制输出占空比为D的方波信号PWM_OUT使得VOUT＝VREF。COMP1为过流比较器，I_HS_SNS是驱动上管MN1的采样电流信号，I_REF是驱动上管MN1的采样电流信号对应的过流阈值，当I_HS_SNS>I_REF时表示MN1电流过大，COMP1输出为1。PWM_REG输出的方波信号与COMP1的输出经过或门OR1的或操作后输入到PWM_LOGIC的一个输入端，ONE-SHOT用于将占空比为50％的时钟信号CLOCK转化为脉冲时钟信号CLK_OS后输入到PWM_LOGIC的另一个输入端，其作用是利用高脉冲信号触发NOR2，从而使INV1输出为1，当INV1输出为1时驱动上管MN1导通、驱动下管MN2关断，输入电源给电感L1充电。COMP1或者PWM_REG输出为1时，OR1输出为1，此时当CLK_OS为0时，INV1输出为0，从而使得MN1关断、MN2导通，电感L1放电，因此COMP1检测到MN1电流过大时会输出1使MN1关断，达到过流保护的目的。但上述图1所示结构的BUCK芯片在实际应用中存在如下问题，导致无法满足实际应用对安全性和可靠性的需求：(1)驱动上管MN1的最小导通时间为CLK_OS信号的脉宽，当输出短路时，MN1发生过流而关断，但是在下个周期来临的时候，MN1仍然会被CLK_OS打开使电感L1充电，这样就会使得电感L1上的DC电流值逐周期加大，最终使得开关管MN1和MN2损坏。(2)图1这种结构可以对驱动上管MN1进行保护，但无法对驱动下管MN2进行实时保护，从而增大了MN2因为瞬间大电流而损坏的风险。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，本专利技术的技术方案如下：一种内置过流保护控制电路的降压转换器，降压转换器包括驱动控制器、驱动上管、驱动下管、模拟负反馈调制电路、脉冲电路、PWM逻辑控制电路，该降压转换器还包括过流保护控制电路，过流保护控制电路包括上管过流比较器、下管过流比较器以及下管比较控制逻辑；上管过流比较器分别获取驱动上管的上管电流信号及对应的上管过流阈值并在上管电流信号超过上管过流阈值时输出高电平，上管过流比较器的输出端以及模拟负反馈调制电路的输出端分别连接或门的两个输入端，或门的输出端连接到PWM逻辑控制电路的一个输入端；下管过流比较器分别获取驱动下管的下管电流信号及对应的下管过流阈值并在下管电流信号超过下管过流阈值时输出高电平；下管过流比较器的输出端连接下管比较控制逻辑，下管比较控制逻辑在下管过流比较器输出高电平时输出低电平、在下管过流比较器输出低电平时输出高电平；下管比较控制逻辑的输出端以及脉冲电路的输出端分别连接与门的两个输入端，与门的输出端连接到PWM逻辑控制电路的另一个输入端。其进一步的技术方案为，下管比较控制逻辑还连接脉冲电路的输入端的时钟信号，并在时钟信号的上升沿到来时采样下管过流比较器的输出电平并输出相应的电平。其进一步的技术方案为，下管比较控制逻辑包括D触发器和反相器，D触发器的D端连接下管过流比较器的输出端、Q端连接反相器的输入端，反相器的输出端连接至与门，D触发器的CLK端连接脉冲电路的输入端的时钟信号。其进一步的技术方案为，上管过流比较器的一个输入端采样驱动上管的电流、另一个输入端获取上管过流阈值。其进一步的技术方案为，下管过流比较器的一个输入端采样驱动下管的电流、另一个输入端获取下管过流阈值。其进一步的技术方案为，驱动上管和驱动下管均为NMOS管，或者，驱动上管为PMOS管、驱动下管为NMOS管。本专利技术的有益技术效果是：本申请公开了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，该降压转换器内置的过流保护控制电路可以同时监测驱动上管和驱动下管的电流，在驱动下管开启时且监测到驱动下管的电流超过对应阈值时，在下个周期的时钟信号的上升沿到来时开始屏蔽上管开启信号，直至异常解除后再重新进行PWM占空比，可以避免在短路或者持续过流期间因为驱动上管的最小占空比导通而对电感造成的持续充电而使得电感电流失控对芯片造成的损伤，从而在短路及瞬时大电流的场景下对驱动开关管实现更好的保护，满足实际使用中对功能安全性和可靠性的需求。附图说明图1是现有的具有过流保护功能的降压转换器的电路结构图。图2是本申请的内置过流保护控制电路的降压转换器的电路结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。本申请公开了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，请参考图2，该降压转换器包括驱动控制器DRIVER、驱动上管MN1、驱动下管MN2、模拟负反馈调制电路PWM_REG、脉冲电路ONE-SHOT、PWM逻辑控制电路PWM_LOGIC，上述这几部分电路结构及其连接关系都与图1所示的常规结构类似，也即：驱动上管MN1的漏极连接电池VBAT、源极连接驱动下管MN2的漏极，驱动下管MN2的源极接地，驱动上管MN1和驱动下管MN2的公共端通过电感L1连接负载Load。驱动控制器DRIVER连接驱动上管MN1的栅极和驱动下管MN2的栅极进行驱动。模拟负反馈调制电路PWM_REG的输入端连接该降压转换器的输出电压VOUT以及对应的参考电压VREF。脉冲电路ONE-SHOT的输入端获取时钟信号CLOCK转化为脉冲时钟信号CLK_OS。PWM逻辑控制电路PWM_LOGIC包括或非门NOR1、或非门NOR2以及反相器INV1，或非门NOR1和或非门NOR2交叉连接构成RS触发器结构，或非门NOR1引出作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置过流保护控制电路的降压转换器，所述降压转换器包括驱动控制器、驱动上管、驱动下管、模拟负反馈调制电路、脉冲电路、PWM逻辑控制电路，其特征在于，所述降压转换器还包括过流保护控制电路，所述过流保护控制电路包括上管过流比较器、下管过流比较器以及下管比较控制逻辑；/n所述上管过流比较器分别获取所述驱动上管的上管电流信号及对应的上管过流阈值并在所述上管电流信号超过所述上管过流阈值时输出高电平，所述上管过流比较器的输出端以及所述模拟负反馈调制电路的输出端分别连接或门的两个输入端，所述或门的输出端连接到所述PWM逻辑控制电路的一个输入端；/n所述下管过流比较器分别获取所述驱动下管的下管电流信号及对应的下管过流阈值并在所述下管电流信号超过所述下管过流阈值时输出高电平；/n所述下管过流比较器的输出端连接所述下管比较控制逻辑，所述下管比较控制逻辑在所述下管过流比较器输出高电平时输出低电平、在所述下管过流比较器输出低电平时输出高电平；所述下管比较控制逻辑的输出端以及所述脉冲电路的输出端分别连接与门的两个输入端，所述与门的输出端连接到所述PWM逻辑控制电路的另一个输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种内置过流保护控制电路的降压转换器，所述降压转换器包括驱动控制器、驱动上管、驱动下管、模拟负反馈调制电路、脉冲电路、PWM逻辑控制电路，其特征在于，所述降压转换器还包括过流保护控制电路，所述过流保护控制电路包括上管过流比较器、下管过流比较器以及下管比较控制逻辑；
所述上管过流比较器分别获取所述驱动上管的上管电流信号及对应的上管过流阈值并在所述上管电流信号超过所述上管过流阈值时输出高电平，所述上管过流比较器的输出端以及所述模拟负反馈调制电路的输出端分别连接或门的两个输入端，所述或门的输出端连接到所述PWM逻辑控制电路的一个输入端；
所述下管过流比较器分别获取所述驱动下管的下管电流信号及对应的下管过流阈值并在所述下管电流信号超过所述下管过流阈值时输出高电平；
所述下管过流比较器的输出端连接所述下管比较控制逻辑，所述下管比较控制逻辑在所述下管过流比较器输出高电平时输出低电平、在所述下管过流比较器输出低电平时输出高电平；所述下管比较控制逻辑的输出端以及所述脉冲电路的输出端分别连接与门的两个输入端，所述与门的输出端连接到所述PWM逻辑控制电路的另一个输入端。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董渊，李响，蔡胜凯，张军，庄健，
申请(专利权)人：无锡英迪芯微电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32