一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，过流保护电路包含两部分，为电流采样单元和电流比较单元，通过电流采样单元将电流信号转换为电压信号，将该电压信号作为电流比较单元的输入管的栅极信号，从而实现电流比较功能。本实用新型专利技术中SW点的电压替代电感电流的电流信号，并不直接通过比较电感电流与采样电流的大小，而是转换成电压信号输入到比较器中。并且不要在芯片外部设置电流检测电阻，也不需要产生高于VIN的电压域，在VIN的电压范围内就可以产生比较信号。VIN的电压范围内就可以产生比较信号。VIN的电压范围内就可以产生比较信号。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路


[0001]本技术属于开关电源
，尤其涉及一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，主要应用于高电压输入DC/DC转换器的高压侧中。

技术介绍

[0002]随着消费者对电子产品的功能、待机时长等的要求越来越严苛,电源管理芯片朝着全负载范围内高转换效率、快速瞬态响应能力以及宽输入输出范围的方向发展。DC
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DC开关电源是重中之重,一直是研究的热点。基于此在宽输入范围时，高压输入条件下保障芯片的性能也愈发关键。目前大多数过流保护模块要么采用在芯片外部设置检测电阻，通过检测电阻两端的电压来反映电感电流的大小，这样不仅会增加芯片引脚和外部器件，还会带来额外的能量损耗。要么通过升压电压电容，需要产生一个比VIN更高的BOOST的电压，在此电压域内进行过流检测。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服上述现有技术不足，提供了一种用于高电压DCDC电源模块的过流保护电路，涉及一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，是当电流超过预定最大值时，使保护装置动作的一种保护方式。发生短路故障或者非正常负载时，电流会突然增大，电压突然下降，当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时，功率管功耗增大，芯片发热严重。当电感的电流超过预先整定的某个数值时，保护装置启动，关断功率管，限制电流继续上升。若没有过流保护装置，可能导致芯片产生不可逆的损坏。主要应用于高电压输入的DC/DC转换器的高压侧中。
[0004]本技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，过流保护电路包含两部分，为电流采样单元和电流比较单元，通过电流采样单元将电流信号转换为电压信号，将该电压信号作为电流比较单元的输入管的栅极信号，从而实现电流比较功能。
[0006]电流采样单元的第一P型MOS管MP1的栅极和漏极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极和第四P型MOS管MP4的栅极相连，第一N型MOS管MN1的漏极、第二P型MOS管MP2的漏极和第五P型MOS管MP5的栅极相连，第一N型MOS管MN1的源极和第二N型MOS管MN2的漏极相连，第二N型MOS管MN2的源极和第三N型MOS管MN3的漏极相连。第三N型MOS管MN3的源极和第四N型MOS管MN4的漏极相连，第三P型MOS管MP3的漏极、第五N型MOS管MN5的漏极、第六N型MOS管MN6的漏极、第七N型MOS管MN7的栅极和第八N型MOS管MN8的栅极极相连。第五N型MOS管MN5的源极和第五P型MOS管MP5的源极相连，第四P型MOS管MP4的漏极，第五N型MOS管MN5的栅极和第六N型MOS管MN6的栅极和漏极相接，第六N型MOS管MN6的源极和第六P型MOS管MP6的源极相连。第六P型MOS管MP6的栅极、第七N型MOS管MN7的源极、第八N型MOS管MN8的源极和电阻R1的一端相接，电阻R1的另一端与第五P型MOS管MP5的漏极、第六P型MOS管MP6的漏极和第四N型MOS管MN4的源极连到GND，第七N型MOS管MN7的漏极和第九N型MOS管
MN9的源极相连，第八N型MOS管MN8的漏极和第十N型MOS管MN10的源极相连，第九N型MOS管MN9的漏极与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与R5串联到VIN，第十N型MOS管MN10的漏极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与R2串联到VIN。
[0007]电流比较单元的第十二N型MOS管MN12的源极、第七P型MOS管MP7的源极和第九P型MOS管MP9的源极和栅极相连，第十三N型MOS管MN13的源极、第八P型MOS管MP8的源极和第十P型MOS管MP10的源极和栅极相连，第十二N型MOS管MN12的漏极、第十三N型MOS管MN13的漏极和齐纳二极管D1的负端与VIN相接。第七P型MOS管MP7的漏极和第十一P型MOS管MP11的源极相接，第八P型MOS管MP8的漏极、第九P型MOS管MP9的漏极与第十二P型MOS管MP12的源极相接，第九P型MOS管MP9的漏极与第十三P型MOS管MP13的源极相接。第十一P型MOS管MP11的栅极、第十二P型MOS管MP12的栅极和漏极、第十三P型MOS管MP13的栅极、第十五N型MOS管MN15的漏极与齐纳二极管的正端相连，第十一P型MOS管MP11的漏极与第十四N型MOS管MN14的漏极相接，第十三P型MOS管MP13的漏极与第十六N型MOS管MN16的漏极相接，第十四N型MOS管MN14的栅极、第十五N型MOS管MN15的栅极、第十六N型MOS管MN16的栅极、第十四P型MOS管MP14的源极与第十五P型MOS管MP15的源极相连。
[0008]技术效果：
[0009]本技术中SW点的电压替代电感电流的电流信号，并不直接通过比较电感电流与采样电流的大小，而是转换成电压信号输入到比较器中。并且不需要在芯片外部设置电流检测电阻，也不需要产生高于VIN的电压域，在VIN的电压范围内就可以产生比较信号。
附图说明
[0010]图1是本技术的电路图。
具体实施方式
[0011]参照附图所示，高电压输入DCDC电源模块的过流保护电路如图1所示。电路图中MN1、MN2、MN3、MN4均为采样管，器件类型与功率管保持一致，栅端电压为VDD，通过设计对应逻辑保证在上管导通期间采样管保持常导通状态。采样管导通内阻之和记为RSEN，通过BUFFER结构保证M9和M10的栅压相等。
[0012]由此可以列出如下等式：
[0013][0014]MN7与MN8的尺寸相等，个数一致，R5的阻值为R2的k倍，R2与R6阻值相等，MN11的导通电阻远小于R2的阻值，因此忽略不计。可列出关于输出VOUT1和VOUT2的如下等式：
[0015][0016]VOUT1与VOUT2为过流保护比较器的两个输入，当过流保护信号翻转时，输入端信号应该相等：
[0017][0018]代入可得：
[0019][0020]在上功率管导通时，VIN与VSW的电压差值与电感电流大小以及上功率管的导通内阻密切相关：
[0021][0022]前文推导的等式
[0023][0024]将上述三个等式代入整理后可得：
[0025][0026]RSEN与RDS的比值与采样管跟功率管尺寸比例成反比，通过设置IREF的大小或者k的大小，便可以合理设置芯片的最大电流。
[0027]比较器的两个输入端VOUT1和VOUT2中，VOUT2相当于一个参考电压基本保持不变，VOUT1随着电感电流的增大而减小。当电感电流增大到设定值左右时，比较器的两个输入端相等，比较器输出发生翻转，输出过流保护信号ILIMIT为高电平。
[0028]所述的过流保护电路包含两部分，第一部分为电流采样单元，包含第一P型MOS管MP1、第二P型MOS管MP2、第三P型MOS管MP3、第四P型MOS管M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，其特征在于，过流保护电路包含两部分，为电流采样单元和电流比较单元，通过电流采样单元将电流信号转换为电压信号，将该电压信号作为电流比较单元的输入管的栅极信号，从而实现电流比较功能。2.根据权利要求1所述的一种用于高压DCDC电源模块的过流保护电路，其特征在于，电流采样单元的第一P型MOS管MP1的栅极和漏极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极和第四P型MOS管MP4的栅极相连，第一N型MOS管MN1的漏极、第二P型MOS管MP2的漏极和第五P型MOS管MP5的栅极相连，第一N型MOS管MN1的源极和第二N型MOS管MN2的漏极相连，第二N型MOS管MN2的源极和第三N型MOS管MN3的漏极相连，第三N型MOS管MN3的源极和第四N型MOS管MN4的漏极相连，第三P型MOS管MP3的漏极、第五N型MOS管MN5的漏极、第六N型MOS管MN6的漏极、第七N型MOS管MN7的栅极和第八N型MOS管MN8的栅极极相连，第五N型MOS管MN5的源极和第五P型MOS管MP5的源极相连，第四P型MOS管MP4的漏极，第五N型MOS管MN5的栅极和第六N型MOS管MN6的栅极和漏极相接，第六N型MOS管MN6的源极和第六P型MOS管MP6的源极相连，第六P型MOS管MP6的栅极、第七N型MOS管MN7的源极、第八N型MOS管MN8的源极和电阻R1的一端相接，电阻R1的另一端与第五P型MOS管MP5的漏极、第六P型MOS管MP6的漏极和第四N型MOS管MN4的源极连到GND，第七N型MOS管MN7的漏极和第九N型MOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏雪，孙权，王晓飞，袁婷，董磊，王勇，
申请(专利权)人：西安航天民芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：