具有过流保护的装置及过流保护方法制造方法及图纸

本申请公开一种具有过流保护的装置以及过流保护方法，所述装置包括：DC‑DC转换电路，用于进行直流电压的转换，包括电感；过流检测电路，包括：采样模块，耦合至所述DC‑DC转换电路，用于采样所述DC‑DC转换电路中的电感电流，并根据所述电感电流产生第一电压；参考模块，用于产生周期性变化的第二电压，每个周期内的第二电压在一参考电压的基础上逐渐上升；比较器，所述比较器具有第一输入端和第二输入端，分别耦合至所述输入模块和所述参考模块的输出端，用于将所述第一电压和所述第二电压进行比较，以产生过流检测信号。上述装置能够保持电感电流的峰值电流的稳定。

【技术实现步骤摘要】
具有过流保护的装置及过流保护方法
本申请涉及集成电路
，具体涉及一种具有过流保护的装置及过流保护方法。
技术介绍
DC-DC转换器能够将不受控制的输入直流电压变化为另一个受控的输出直流电压。采用电流控制的脉宽调制(PWM)的DC-DC变换器是一种常用的转换器，通过调整脉冲宽度，调整输出电压，使用无耗能的器件高效率地产生整流电压输出，包括功率开关、二极管开关、电感与电容等器件。现有技术中，通常采用一个固定的电感电流峰值电流阈值对电流控制模式的PWM控制的DC-DC转换器的电感电流进行限流保护，以避免电流过大而导致芯片产生过多热能或电感饱和而降低转换效率。此时电感电流会被侦测进环路来作为控制信号，与一个默认的峰值电流值比较，当侦测的电流大于默认峰值电流值时，电感电流降低，达到限电流保护的目的。并且，在PWM控制的DC-DC转换器，在使用电感电流作为控制信号时，在占空比大于50％情况下会出现次谐波振荡，必须增加一个斜坡补偿信号，以消除环路的次谐波振荡。斜坡补偿信号可以直接施加在感测的电感电流上进行斜坡补偿。在限电流信号上增加一个随占空比增大而增大的误差值，在电感电流峰值电流阈值保持不变的情况下，这会使得电感电流的实际峰值会随着占空比的增大而变小，导致对电感电流的实际限流峰值发生偏差。如何在消除次谐波振荡的基础上，对电感电流进行精准的电流限制是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本申请提供一种具有过流保护的装置及过流保护方法，以解决现有的电感电流的峰值电流不准确的问题。本专利技术的技术方案提供一种具有过流保护的装置，包括：DC-DC转换电路，用于进行直流电压的转换，包括电感；过流检测电路，包括：采样模块，耦合至所述DC-DC转换电路，用于采样所述DC-DC转换电路中的电感电流，并根据所述电感电流产生第一电压；参考模块，用于产生周期性变化的第二电压，每个周期内的第二电压在一参考电压的基础上逐渐上升；比较器，所述比较器具有第一输入端和第二输入端，分别耦合至所述输入模块和所述参考模块的输出端，用于将所述第一电压和所述第二电压进行比较，以产生过流检测信号。可选的，所述采样模块包括：电流采样单元和斜坡补偿单元；所述电流采样单元耦合至所述DC-DC转换电路，用于采样所述电感电流；所述斜坡补偿单元耦合到所述比较器的第一输入端，用于产生斜坡补偿信号，使所述第一电压的变化与所述斜坡补偿信号的补偿斜率相关。可选的，所述DC-DC转换电路包括：高位开关晶体管、低位开关晶体管、电感器和电容器；所述高位开关晶体管的源极连接至输入电压，漏极连接至所述低位开关晶体管的漏极，所述低位开关晶体管的源极接地；所述电感一端连接至所述高位开关晶体管和所述低位开关晶体管的漏极，另一端作为电压输出端；所述电容器连接于所述电压输出端与地端之间。可选的，所述斜坡补偿信号的补偿斜率随DC-DC转换单元的电感电流的占空比的增大而增大。可选的，所述斜坡信号的周期、第二电压的变化周期与所述DC-DC转换电路的电感电流的变化周期同步。可选的，每个周期内的第二电压变化斜率与所述斜坡补偿信号的补偿斜率相同。可选的，所述第二电压的变化周期被分为N个区间，每个区间对应的第二电压依次增加，每个区间内的第二电压值保持稳定。可选的，每个区间的长度相同，相邻区间对应的第二电压的差值相同。可选的，各个相邻区间对应的第二电压的差值随时间逐渐变大。可选的，所述参考模块包括：计数器、译码器以及数字-模拟转换器；所述计数器用于在每个周期内形成n位二进制编码，所述译码器用于将所述n位二进制编码译码成n个控制信号，控制所述数字-模拟转换器在一个周期内产生具有2n个区间的第二电压，每个区间对应的第二电压依次增加；其中n为大于等于1的整数。可选的，所述DC-DC转换电路包括至少一个功率开关晶体管，所述装置还包括：PWM驱动模块，耦合至所述过流检测电路和所述DC-DC转换电路，用于根据所述流检测信号，形成具有一定占空比的开关控制信号，以控制所述至少一个功率开关晶体管。可选的，所述过流检测电路还包括时钟模块，用于向所述斜坡补偿单元和所述参考模块分别提供周期时钟信号，以保持所述参考模块的第二电压的变化周期、斜坡补偿信号的周期以及电感电流的变化周期同步。本专利技术的技术方案还提供一种过流保护方法，包括：采样DC-DC转换电路的电感电流；根据所述电感电流和一斜坡补偿信号产生第一电压，所述第一电压的变化与所述斜坡补偿信号的补偿斜率相关；产生周期性变化的第二电压，每个周期内的第二电压在一参考电压的基础上逐渐上升；将所述第一电压和所述第二电压进行比较，以产生过流检测信号。可选的，所述补偿斜率随DC-DC转换电路的电感电流的占空比的增大而增大。可选的，将所述第二电压的变化周期划分为N个区间，使得每个区间对应的第二电压依次增加，且每个区间内的第二电压值保持稳定。可选的，每个区间的长度相同，相邻区间对应的第二电压的差值相同；或者，各个相邻区间对应的第二电压的差值随时间逐渐变大。可选的，通过计数器在每个周期内形成n位二进制编码，通过译码器用将所述n位二进制编码译码成n个控制信号，以控制数字-模拟转换器在一个周期内产生具有2n个区间的第二电压，且每个区间对应的第二电压依次增加；其中n为大于等于1的整数。可选的，所述DC-DC转换电路包括至少一个功率开关晶体管；所述过流保护方法还包括：根据所述流检测信号，形成具有一定占空比的开关控制信号，以控制所述至少一个功率开关晶体管。可选的，保持所述第二电压的变化周期、斜坡补偿信号的周期以及所述电感电流的变化周期同步。本发的具有过流保护的装置，包括DC-DC转换电路和过流检测电路，过流检测电路采用周期变化的第二电压作为过流保护的参考电压，消除由于斜坡补偿对于电感电流的实际峰值阈值带来的影响，在任何占空比情况下，均能够保持电感电流的实际峰值的稳定，从而实现对电感电流峰值电流的准确限制。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例的进行斜坡补偿的电感电流对应的电压信号示意图；图2为本专利技术一实施例的具有过流保护的装置的结构示意图；图3a为本专利技术一实施例的限流过程的第二电压、第一电压以及斜坡补偿信号的信号波形示意图；图3b为本专利技术一实施例的限流过程的第二电压、第一电压以及斜坡补偿信号的信号波形示意图；图4为本专利技术一实施例的具有过流保护的装置的结构示意图；图5为本专利技术一实施例的具有过流保护的装置的结构示意图；图6为本专利技术一实施例的具有过流保护的装置的参考模块的结构示意图；图7a为本专利技术一实施例的具有过流保护的装置的参考模块的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有过流保护的装置，其特征在于，包括：/nDC-DC转换电路，用于进行直流电压的转换，包括电感；/n过流检测电路，包括：/n采样模块，耦合至所述DC-DC转换电路，用于采样所述DC-DC转换电路中的电感电流，并根据所述电感电流产生第一电压；/n参考模块，用于产生周期性变化的第二电压，每个周期内的第二电压在一参考电压的基础上逐渐上升；/n比较器，所述比较器具有第一输入端和第二输入端，分别耦合至所述输入模块和所述参考模块的输出端，用于将所述第一电压和所述第二电压进行比较，以产生过流检测信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有过流保护的装置，其特征在于，包括：
DC-DC转换电路，用于进行直流电压的转换，包括电感；
过流检测电路，包括：
采样模块，耦合至所述DC-DC转换电路，用于采样所述DC-DC转换电路中的电感电流，并根据所述电感电流产生第一电压；
参考模块，用于产生周期性变化的第二电压，每个周期内的第二电压在一参考电压的基础上逐渐上升；
比较器，所述比较器具有第一输入端和第二输入端，分别耦合至所述输入模块和所述参考模块的输出端，用于将所述第一电压和所述第二电压进行比较，以产生过流检测信号。


2.根据权利要求1所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述采样模块包括：电流采样单元和斜坡补偿单元；所述电流采样单元耦合至所述DC-DC转换电路，用于采样所述电感电流；所述斜坡补偿单元耦合到所述比较器的第一输入端，用于产生斜坡补偿信号，使所述第一电压的变化与所述斜坡补偿信号的补偿斜率相关。


3.根据权利要求2所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述斜坡补偿信号的补偿斜率随DC-DC转换单元的电感电流的占空比的增大而增大。


4.根据权利要求1所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述斜坡信号的周期、第二电压的变化周期与所述DC-DC转换电路的电感电流的变化周期同步。


5.根据权利要求4所述的具有过流保护的装置，其特征在于，每个周期内的第二电压变化斜率与所述斜坡补偿信号的补偿斜率相同。


6.根据权利要求4所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述第二电压的变化周期被分为N个区间，每个区间对应的第二电压依次增加，每个区间内的第二电压值保持稳定。


7.根据权利要求6所述的具有过流保护的装置，其特征在于，每个区间的长度相同，相邻区间对应的第二电压的差值相同。


8.根据权利要求6所述的具有过流保护的装置，其特征在于，各个相邻区间对应的第二电压的差值随时间逐渐变大。


9.根据权利要求1所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述参考模块包括：计数器、译码器以及数字-模拟转换器；所述计数器用于在每个周期内形成n位二进制编码，所述译码器用于将所述n位二进制编码译码成n个控制信号，控制所述数字-模拟转换器在一个周期内产生具有2n个区间的第二电压，每个区间对应的第二电压依次增加；其中n为大于等于1的整数。


10.根据权利要求1所述的具有过流保护的装置，其特征在于，所述DC-DC转换电路包括至少一个功率开关晶体管，所述装置还包括：PWM驱动模块，耦合至所述过流检测电路和所述DC-DC转换电路，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：严之嶽，袁政，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31