具有过电流保护的切换式稳压装置制造方法及图纸

一种具有过电流保护的切换式稳压装置包含一输出电路、一误差放大器、一脉冲宽度调制器、一过电流保护单元、一栅极驱动单元。本发明专利技术藉由监控误差讯号的电压高低变化，来检测到外部的输出电流的变化以提供电路的过电流保护，所以可减少因外加电阻造成的功率损耗以提升电压转换效率。

Switching type voltage stabilizing device with overcurrent protection

A switching type voltage stabilizing device with overcurrent protection includes an output circuit, an error amplifier, a pulse width modulator, an overcurrent protection unit, and a grid drive unit. The invention uses a voltage change monitoring error signal, the output current changes to detect external to provide overcurrent protection circuit, so can reduce the power loss caused due to additional resistance to improve the voltage conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及切换式稳压器(switching regulator),特别是涉及一种过电流 <呆护(over-current protection)的切4灸式稳、压器。
技术介绍
切换式稳压装置是借着调整电源电路的开关时间，来得到不同的输出电 压与电流。图1为传统切换式稳压装置的结构方块图。如图l所示，传统切 换式稳压装置100包含一误差放大器(erroramplifier)102、 一脉冲宽度调制器 (pulse width modulator) 104、 一栅极驱动单元(gate driver) 106、 一输出电路(tank circuit)120与一负载130。切换式稳压装置的工作原理为利用输出电压V。ut 与参考电平电压Vref的比较，来控制开关(switch)电路108的两个晶体管 (transistor)开关108a与108b的开关时间，以达到稳定电压的目的。在输出 电压V喊低于参考电平电压Vref时，控制电路会将开关108a开启，开关108b 关闭，电能便储存在整流电感110与输出电容112,从而提升输出电压V。ut。反之，在输出电压V。ut高于参考电平电压Vref时，控制电路会将开关108b开启，开关108a关闭，整流电感110与输出电容112会负起维持电流与电压的任务，进而降低输出电压V。ut。一般而言，传统切换式稳压装置IOO最常用的控制方法是直接或间接比 对误差放大器102输出的误差讯号Vc与一个三角波的电平(周期信号)，以 分别决定开关108a、 108b开启时间的长短，亦即利用所谓的脉冲宽度调制 法来控制开关108a与108b的工作周期(dutycycle)。即开关108a开启时间(工 作周期)越长，开关108b开启时间越短，负载电流IL越大。开关108a开启 时间(工作周期)越短，开关108b开启时间越长，负载电流IL越小。图2a、 2b分别为图1外加电阻后的结构方块图。为防止输出电流过高 而超出系统设计负载(load)所能承受的上限，传统的切换式稳压装置200(250) 会在PMOS晶体管开关108a的源极(source)端(图2a),或是在整流电感110 的电流路径上(图2b)加装一电阻(resistor)R，利用电阻R上的跨压量测开关 108a源极端的电流，以随时监控输出电流值。然而，上述的外加电阻的电流 量测方式有以下的缺点第一，由于切换式稳压装置所具有的低输出电压、 高电流量特性，电阻R的值不能太大，否则功率消耗太多，造成转换效率下 降；第二，开关108a的源极端的电流不是直流形式，必须以峰值(peak)电流 推算实际输出电流值。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，在于提供一种具有过电流保护的切换式稳压装置。 本专利技术的目的之一，在于提供一种具有过电流保护的稳压方法。 为实现上述目的，本专利技术的过电流保护的切换式稳压装置包含有一输出 电路，其接收一驱动讯号，用以将该驱动讯号转换成一输出电压与一输出电 流； 一第一比较器，比较一参考电平电压与该输出电压，以产生一误差讯号； 一第二比较器，比较该误差讯号与一周期讯号，以产生一脉冲讯号； 一过电 流保护单元，用以将一控制讯号致能； 一栅极驱动单元，其#4居该脉冲讯号 与该控制讯号以产生该驱动讯号。在本专利技术的一实施例中，过电流保护单元根据误差讯号与一预设标准电 压，以产生一控制讯号。依据本专利技术的实施例，亦披露一种具有过电流保护的稳压方法，使用于 一切换式稳压装置，该切换式稳压装置用以产生一输出电压，该方法包含有 比较该输出电压与一参考电平电压以产生一误差讯号；比较该误差讯号与一 周期讯号以产生一脉冲讯号，同时比较该误差讯号与一预设标准电压以将一 控制讯号致能；依据该脉冲讯号与该控制讯号以产生一驱动讯号；以及依据 该驱动讯号以产生该输出电压。下面结合附图、实施例的详细说明及权利要求，将上述及本专利技术的其它 目的与优点详述于后。附图说明图1为传统切换式稳压装置的结构方块图。图2a、 2b分别为图1外加电阻后的结构方块图。图3为本专利技术的具有过电流保护的切换式稳压装置的结构示意图。图4a、 4b说明切换式稳压装置的二种过电流的状况。图5为过电流保护单元的结构示意图。图6为本专利技术的具有过电流保护的稳压方法的流程图。图7为本专利技术的具有过电流保护的切换式稳压装置的另一实施例示意图。图8为图7的过电流保护单元的实施例示意图。 附图符号说明100、 200、 250传统切换式稳压装置102误差放大器104脉冲宽度调制器106栅极驱动单元108开关电路108a,、 108b晶体管开关110整流电感112输出电容120输出电路300、 700具有过电流保护的切换式稳压装置310、 710过电流保护单元350、 750控制芯片511第三比较器512第一计数逻辑电路513第二计数逻辑电路514第三计数逻辑电路515或门516第一时钟产生器 517第二时钟产生器 812第四计数逻辑电路 814第五计数逻辑电路 816第三时钟产生器 817第四时钟产生器具体实施方式图3为本专利技术的具有过电流保护的切换式稳压装置的结构示意图。具有 过电流保护的切换式稳压装置300具有一误差放大器102、 一脉冲宽度调制 器104、 一过电流保护单元310、 一栅极驱动单元106、 一输出电路120与一 负载130。误差放大器102比较一参考电平电压Vw与输出电压V。ut,以产生一误 差讯号Vc，误差讯号Vc的不同的振幅高低，将造成脉冲宽度调制器104所 产生的脉冲讯号具有不同的工作周期。脉冲宽度调制器104比较误差讯号 Vc与一周期讯号之后，产生一脉沖讯号。过电流保护单元310比较误差讯 号Vc的电压与一预设标准电压Vs之后，若判断切换式稳压装置300是在过 电流状态，将一控制讯号致能以控制栅极驱动单元106的操作，也就是将开 关108a关闭以降低输出电流IL。栅极驱动单元106 4艮据脉冲讯号与控制讯 号以产生一驱动讯号来控制开关108a与108b,其中栅极驱动单元106依据 脉冲讯号以控制开关108a与108b的方式为现有技术，故于此不再赘述。输 出电路120接收此驱动讯号，用以将驱动讯号转换成一输出电压V邮与一输出电纟危lL。其中，脉冲宽度调制器104所输出的一连串的脉冲讯号具有固定的频率与电压电平，但具有变动的工作周期以改变负载的输出电流IL,进而使输出电压V喊维持稳定。图4a、 4b说明切换式稳压装置300的二种过电流的状况。第一种过电 流情况如图4a所示，误差讯号Vc在一预定时间中(例如Ta:^160us)超出预 设标准电压Vs的次数大于一第一临界值(例如7次)时，表示此时的输出 电流JL可能已超过电路设计的标准负载电流的上限。其中，预设标准电压 Vs可依据电路设计的标准负载电流来决定。因此，预设标准电压Vs可依据 切换式稳压装置300的不同负载量去调整。至于，第二种过电流情况，如图 4b所示，误差讯号Vc持续超出预设标准电压Vs的时间过长(例如 Tb〉=70us),表示此段时间中输出电流IL可能持续超过电路设计的标准负载 电流的上限，且开关108a的开启时间过长，此时可能是发生短路状况。图3所示的实施例中，误差方文大器102、 一脉冲宽度调制器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有过电流保护的切换式稳压装置，包含：一输出电路，接收一驱动讯号，用以依据该驱动讯号转换成一输出电压与一输出电流；一第一比较器，比较一参考电平电压与该输出电压，以产生一误差讯号；一第二比较器，比较该误差讯号与一周期讯号，以产生一脉冲讯号；一过电流保护单元，计数该误差讯号大于一预设电压的次数，并在该次数高于一预设次数时，将一控制讯号致能；以及一栅极驱动单元，根据该脉冲讯号与该控制讯号以产生该驱动讯号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明翰，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]