过流保护电路及过流保护方法技术

本发明专利技术提出一种过流保护电路及过流保护方法，涉及电源领域，包括：比较器，比较器的正输入端用于通过第一阻抗单元连接一电流采样单元，比较器的负输入端连接一阈值产生电路，比较器的输出端输出比较器输出信号，并且与比较器的正输入端之间连接有一第二阻抗单元；开关驱动单元，连接所述比较器的输出端，接收比较器输出信号；控制单元，控制单元的第一端口连接所述比较器的输出端并接收所述比较器输出信号，控制单元的第二端口连接所述阈值产生电路并输出阈值调节信号给所述阈值产生电路，控制单元的第三端口用于输出开关控制信号至所述开关驱动单元。可快速响应过流现象，且可避免高速限流。避免高速限流。避免高速限流。

【技术实现步骤摘要】
过流保护电路及过流保护方法


[0001]本专利技术涉及电源领域，尤其是过流保护电路及过流保护方法。

技术介绍

[0002]电源类产品，如电源变换器，在实现能量转换功能的同时，都会需要设计相应的保护机制，如过压欠压保护、短路保护、过流保护等，以确保电源产品在工作条件异常的时候，能保护自己不烧毁，才能在异常条件消失之后，电源产品重新工作。
[0003]保护，是基于参考做出的逻辑动作，当前电源产品多以比较器为基础实施保护机制。具体的为，当采样信号高于参考时，做出保护的动作。
[0004]目前的电源变换器多为电压源型变换器，也即电源变换器的输入端和输出端多包括大容量的电解电容，大容量电解电容的电压的上升和下降速度都比较慢。因此，电源变换器常规的电压保护，由于电解电容的存在，保护响应时间要求相对没那么快，如为us级别，甚至ms级别，并且发生保护之后，电压的恢复时间也会很长，使用传统的比较器就可以较好的实现电压保护。
[0005]具体的，当发生过压或欠压事件时，比较器输出的信号使得电源控制单元输出的开关控制信号控制使得电源变换器不工作；当没有过压或欠压事件，或过压或欠压事件消除后，比较器输出的信号使得电源控制单元输出的开关控制信号控制使得电源变换器工作。
[0006]与电压保护不同的，电流的上升或下降速度是非常快的，如当电源短路或桥臂直通等现象发生时，电流会迅速上升，因此要求过流保护的响应速度也非常快，如ns级别，也即电流保护的响应速度需要是电压保护响应速度的上千倍。
[0007]当发生过流时，为了能快速的动作，很多电源变换器将过流保护集成进电源的控制芯片内。由此随之而来的数字控制器，将比较器集成进芯片内部，并且提供了单周期保护(cycle by cycle)和保护锁死(one short)等功能。其保护的逻辑是当保护事件发生之后，通过芯片集成的比较器输出逻辑电平，触发内部的事件控制模块，之后做出相应的动作，保护电源不受过高电流的冲击。但由于电源规格不同，设计不同，同样的芯片，没办法兼顾不同的功率，不同的应用，因此通用性差。
[0008]另外，过流保护相对与常规保护最大的区别在于，过流信号会在关闭电源变换器的PWM之后立即消失(切断过流源)，而常规保护(如过压欠压)由于电容的存在，触发保护的信号会比较慢的消失。对于采用需要保护就关闭电源变换器的PWM的过流策略，会发生：过流
‑‑
>关闭PWM
‑‑
>不过流
‑‑
>打开PWM
‑‑
>过流
‑‑
>关闭PWM的循环状态，过流保护无法正常运作，反而变成了一种动态的高速限流，而如果让电源变换器长时间工作于这种高速限流状态，对于电源变换器的开关器件是会带来损伤的。
[0009]另外，随着芯片技术的进步，越来越多功能集成进了控制芯片中，以简化外围的电路。如随着新能源市场的发展，车载充电模块，光伏逆变器等功能越来越多，控制芯片内集成的功能也越来越多。
[0010]比较器是保护的核心器件，但是控制芯片能集成的比较器数量有限，有些便宜的数字控制器甚至还没有集成比较器。
[0011]因此，如何使得过流保护快速响应，又不至于变成高速限流引起开关器件的损坏，以及使得控制芯片的选择更加灵活，成为业界研究的重点。

技术实现思路

[0012]本专利技术提出一种过流保护电路，包括：比较器，比较器的正输入端用于通过第一阻抗单元连接一电流采样单元，比较器的负输入端连接一阈值产生电路，比较器的输出端输出比较器输出信号，并且与比较器的正输入端之间连接有一第二阻抗单元；开关驱动单元，连接所述比较器的输出端，接收所述比较器输出信号；控制单元，控制单元的第一端口连接所述比较器的输出端并接收所述比较器输出信号，控制单元的第二端口连接所述阈值产生电路并输出阈值调节信号给所述阈值产生电路，控制单元的第三端口用于输出开关控制信号至所述开关驱动单元。
[0013]更进一步的，当所述比较器输出信号为高电平时，所述开关驱动单元的输出无效。
[0014]更进一步的，所述控制单元根据所述比较器输出信号或者重启信号输出所述阈值调节信号，所述阈值产生电路根据所述阈值调节信号产生所述比较器的负输入端接收的阈值信号。
[0015]更进一步的，所述阈值信号包括第一阈值信号和第二阈值信号，其中所述第二阈值信号大于所述第一阈值信号。
[0016]更进一步的，当比较器输出高电平时，所述第二阻抗单元和所述第一阻抗单元形成的反馈回路在比较器的正输入端形成的第一分压值大于所述第一阈值信号，并且小于所述第二阈值信号。
[0017]更进一步的，所述阈值调节信号为具有一占空比的脉冲信号，所述阈值产生电路将所述脉冲信号变换为所述比较器的负输入端接收的所述阈值信号。
[0018]更进一步的，所述阈值产生电路包括电阻单元和电容单元，所述电阻单元连接在所述控制单元的第二端口与所述比较器的负输入端以及所述电容单元的第一端之间，所述电容单元的第二端连接一接地端。
[0019]更进一步的，所述阈值产生电路包括一开关单元和第一二极管，所述开关单元的控制端连接所述控制单元的第二端口，所述开关单元的第二端通过一电阻单元接地，并且所述开关单元的第二端连接所述第一二极管的阴极和所述比较器的负输入端，所述开关单元的第一端接收第三直流电压，所述第一二极管的阳极接收第二直流电压，所述阈值调节信号为一高电平或一低电平，其中所述高电平驱动所述开关单元导通，所述低电平驱动所述开关单元关闭。
[0020]更进一步的，所述第二阻抗单元包括电阻单元。
[0021]更进一步的，所述第二阻抗单元包括第二二极管，所述第二二极管的阴极连接所述比较器的正输入端，所述第二二极管的阳极连接所述比较器的输出端。
[0022]更进一步的，所述过流保护电路执行：S1:所述比较器的正输入端接收一电流采样信号，比较器的负输入端接收所述第一阈值信号，当比较器的正输入端的值大于所述第一阈值信号时，所述比较器输出信号为高电平，所述高电平使得所述开关驱动单元的输出无
效，并且由于所述第一分压值大于所述第一阈值信号，所述比较器输出信号保持高电平；S2:所述控制单元接收到比较器输出的高电平，所述控制单元关闭自身输出的开关控制信号；S3:所述控制单元获得一重启信号，确定比较器输出端仍然维持高电平，且所述控制单元已经关闭自身输出的开关控制信号，所述控制单元输出的阈值调节信号将比较器的负输入端接收的阈值信号调节为所述第二阈值信号，比较器输出端输出低电平，所述低电平使得所述开关驱动单元的输出有效；S4:确定比较器输出端输出为低电平且所述控制单元关闭自身输出的开关控制信号；S5:所述控制单元输出的阈值调节信号将比较器的负输入端接收的阈值信号调节为所述第一阈值信号；S6:所述控制单元开启自身输出的开关控制信号。
[0023]本申请还提供一种过流保护方法，包括：S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：比较器，比较器的正输入端用于通过第一阻抗单元连接一电流采样单元，比较器的负输入端连接一阈值产生电路，比较器的输出端输出比较器输出信号，并且与比较器的正输入端之间连接有一第二阻抗单元；开关驱动单元，连接所述比较器的输出端，接收所述比较器输出信号；控制单元，控制单元的第一端口连接所述比较器的输出端并接收所述比较器输出信号，控制单元的第二端口连接所述阈值产生电路并输出阈值调节信号给所述阈值产生电路，控制单元的第三端口用于输出开关控制信号至所述开关驱动单元。2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，当所述比较器输出信号为高电平时，所述开关驱动单元的输出无效。3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述控制单元根据所述比较器输出信号或者重启信号输出所述阈值调节信号，所述阈值产生电路根据所述阈值调节信号产生所述比较器的负输入端接收的阈值信号。4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述阈值信号包括第一阈值信号和第二阈值信号，其中所述第二阈值信号大于所述第一阈值信号。5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，当比较器输出高电平时，所述第二阻抗单元和所述第一阻抗单元形成的反馈回路在比较器的正输入端形成的第一分压值大于所述第一阈值信号，并且小于所述第二阈值信号。6.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述阈值调节信号为具有一占空比的脉冲信号，所述阈值产生电路将所述脉冲信号变换为所述比较器的负输入端接收的所述阈值信号。7.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述阈值产生电路包括电阻单元和电容单元，所述电阻单元连接在所述控制单元的第二端口与所述比较器的负输入端以及所述电容单元的第一端之间，所述电容单元的第二端连接一接地端。8.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述阈值产生电路包括一开关单元和第一二极管，所述开关单元的控制端连接所述控制单元的第二端口，所述开关单元的第二端通过一电阻单元接地，并且所述开关单元的第二端连接所述第一二极管的阴极和所述比较器的负输入端，所述开关单元的第一端接收第三直流电压，所述第一二极管的阳极接收第二直流电压，所述阈值调节信号为一高电平或一低电平，其中所述高电平驱动所述开关单元导通，所述低电平驱动所述开关单元关闭。9.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述第二阻抗单元包括第二二极管，所述第二二极管的阴极连接所述比较器的正输入端，所述第二二极管的阳极连接所述比较器的输出端。10.根据权利要求5所述的过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路执行：S1:所述比较器的正输入端接收一电流采样信号，比较器的负输入端接收所述第一阈值信号，当比较器的正输入端的值大于所述第一阈值信号时，所述比较器输出信号为高电平，所述高电平使得所述开关驱动单元的输出无效，并且由于所述第一分压值大于所述第一阈值信号，所述比较器输出信号保持高电平；S2:所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑崇峰，吴彤彤，赵鸿远，苏连明，
申请(专利权)人：麦田能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：