电荷泵故障检测电路、检测方法及电子设备技术

本发明专利技术提供了一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备，其故障检测电路较为简单，其中的第一比较器的第一输入端以及第一电阻均耦接对应的自举电容的一端，其第二输入端以及第一开关均耦接对应的自举电容的另一端，第一电阻还与第一开关耦接；第二比较器的第一输入端以及第二电阻均耦接对应的飞跨电容的一端，其第二输入端以及第二开关均耦接对应的飞跨电容的另一端，第二电阻还与第二开关耦接，第一比较器及第二比较器的输出端均耦接第三检测模块。在电荷泵软启动后，仅需在第一时长内同时闭合N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开N个第一开关以及N个第二开关，就可以在较短时间内对电荷泵进行故障排除。泵进行故障排除。泵进行故障排除。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵故障检测电路、检测方法及电子设备


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备。

技术介绍

[0002]近些年来，电荷泵作为一种无感式DC
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DC转换器，利用电容作为储能元件进行电压变换，由于其拥有转换效率高等优点，在电源领域，尤其是在快充领域被广泛应用。
[0003]在应用了电荷泵的功率转换电路中，常需要用到飞跨电容以及自举电容(如图1所示)，其中的飞跨电容用以完成所存取的电荷从输入向输出的转移，使得功率转换电路的输出端的电压可以浮动到不同的电压水平，自举电容用以完成高边功率管的驱动电路的自举升压。在实际应用中，该功率转换电路在开始工作之前，为保证功率电路工作的安全，在启动电荷泵功率开关之前，需要先排除电容引脚的开/短路状态，在通过了电容的开短路检测之后，再启动后续的工作指令，故需要对飞跨电容以及自举电容进行故障检测。
[0004]目前的架构中，利用串行时序对飞跨电容以及自举电容进行开短路检测，在图1所示的示例中，在一个功率管单元先对飞跨电容或自举电容进行短路检测，即用电流下拉电容一端，比较其两端电位是否形成一定电位差，如果无电位差即为飞跨电容或自举电容存在短路，若无则对飞跨电容或自举电容进行开路检测，在一个较短的时间内闭合S1或者S2，若检测出飞跨电容或自举电容的两端电位差较小，则电路中的飞跨电容或自举电容存在开路，若检测均通过则说明电路为正常状态，然而，这种方式需要的时间较长，电路实现较为复杂。
[0005]因而，如何在较短时间内对电荷泵进行故障排除，并简化电路，已成为业界目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种电荷泵故障检测电路、检测方法、充电插头、充电系统及电子设备，以解决如何在较短时间内对电荷泵进行故障排除，并简化电路的问题。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种电荷泵故障检测电路，该电荷泵包括N个功率模块，每组功率模块均包括功率管单元、自举电容以及飞跨电容，其中的N为正整数；其中：
[0008]所述功率管单元包括依次电性连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，所述第一开关管的第一端耦接至一供电电压，所述第一开关管的第一端还通过一二极管耦接至所述自举电容的第一端，所述自举电容的第二端分别耦接至所述第二开关管的第一端以及所述飞跨电容的第一端，所述飞跨电容的第二端分别耦接至所述第四开关管的第一端以及预充电电路的第一端，所述第四开关管的第二端接地，所述第二开关管的第二端作为所述功率模块的输出端，其分别耦接至所述电荷泵的输出端以及第一电容的第一端，所述电池的负极以及所述第一电容的第二端均接地；
[0009]所述故障检测电路包括N个第一检测模块、N个第二检测模块、控制模块以及第三
检测模块，每个第一检测模块均包括第一比较器、第一电阻以及第一开关，每个第二检测模块均包括第二比较器、第二电阻以及第二开关；其中：
[0010]所述第一比较器的第一输入端以及所述第一电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第一端，所述第一比较器的第二输入端以及所述第一开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第二端，所述第一电阻的第二端耦接至所述第一开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第一开关的控制端，所述第一比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；
[0011]所述第二比较器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第一端，所述第二比较器的第二输入端以及所述第二开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第二端，所述第二电阻的第二端耦接至所述第二开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第二开关的控制端，所述第二比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；
[0012]且所述控制模块以及所述第三检测模块均接收一时钟信号；其中：
[0013]所述控制模块被配置为：
[0014]在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关；
[0015]所述第三检测模块被配置为：
[0016]在第一时长内依据N个第一比较器输出的信号以及N个第二比较器输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。
[0017]可选的，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管为NMOS管或NPN型BJT三极管。
[0018]可选的，所述第三检测模块包括N个第一类触发器、N个第二类触发器以及逻辑控制模块；
[0019]所述N个第一类触发器的第一端以及所述N个第二类触发器的第一端均接收所述时钟信号；每个第一类触发器的第二端均耦接至对应的第一比较器的输出端，每个第一类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；每个第二类触发器的第二端均耦接至对应的第二比较器的输出端，每个第二类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；所述逻辑控制模块的时钟输入端接收所述时钟信号，其输出端用于输出判断信号，其中，所述判断信号表征所述电荷泵的工作状态；其中：
[0020]所述第一类触发器以及所述第二类触发器均被配置为：在时钟信号的第一跳沿时，接收其第一端当前输入的信号；在时钟信号的第二跳沿时，输出其第一端当前输入的信号；
[0021]所述逻辑控制模块被配置为用于：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，则所述电荷泵存在故障。
[0022]可选的，所述逻辑控制模块还被配置为：依据所述N个第一类触发器以及所述N个第二类触发器输出端的信号，判断电荷泵的工作状态，其中，仅在所述N个第一类触发器以
及所述N个第二类触发器输出端的信号均为第一电平时，则判断所述电荷泵为正常状态，否则，输出对应的存在断路或短路的功率模块。
[0023]可选的，所述电荷泵还包括功率管控制模块；
[0024]所述功率管控制模块的输入端接收所述判断信号，其输出端分别耦接至N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管；其中，所述功率管控制模块用于依据所述判断信号控制所述电荷泵是否正常工作，其中，仅当所述判断信号表征为所述电荷泵正常工作时，所述功率管控制模块控制所述电荷泵正常工作；否则，控制N个第一开关管、N个第二开关管、N个第三开关管以及N个第四开关管均断开。
[0025]可选的，所述第一类触发器以及所述第二类触发器均为D触发器。
[0026]可选的，所述电荷泵为半压功率转换电路。
[0027]根据本专利技术的第二方面，提供了一种电荷泵检测方法，利用本专利技术第一方面提供的电荷泵故障检测电路对电荷泵进行开短路检测，该方法包括：
[0028]设置所述第一发射端芯片的输入端接收所述测试信号，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵故障检测电路，其特征在于，该电荷泵包括N个功率模块，每组功率模块均包括功率管单元、自举电容以及飞跨电容，其中的N为正整数；其中：所述功率管单元包括依次电性连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管，所述第一开关管的第一端耦接至一供电电压，所述第一开关管的第一端还通过一二极管耦接至所述自举电容的第一端，所述自举电容的第二端分别耦接至所述第二开关管的第一端以及所述飞跨电容的第一端，所述飞跨电容的第二端分别耦接至所述第四开关管的第一端以及预充电电路的第一端，所述第四开关管的第二端接地，所述第二开关管的第二端作为所述功率模块的输出端，其分别耦接至所述电荷泵的输出端以及第一电容的第一端，所述电池的负极以及所述第一电容的第二端均接地；所述故障检测电路包括N个第一检测模块、N个第二检测模块、控制模块以及第三检测模块，每个第一检测模块均包括第一比较器、第一电阻以及第一开关，每个第二检测模块均包括第二比较器、第二电阻以及第二开关；其中：所述第一比较器的第一输入端以及所述第一电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第一端，所述第一比较器的第二输入端以及所述第一开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述自举电容的第二端，所述第一电阻的第二端耦接至所述第一开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第一开关的控制端，所述第一比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；所述第二比较器的第一输入端以及所述第二电阻的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第一端，所述第二比较器的第二输入端以及所述第二开关的第一端均耦接至对应的功率模块中所述飞跨电容的第二端，所述第二电阻的第二端耦接至所述第二开关的第二端，所述控制模块耦接至所述第二开关的控制端，所述第二比较器的输出端耦接至所述第三检测模块；且所述控制模块以及所述第三检测模块均接收一时钟信号；其中：所述控制模块被配置为：在所述电荷泵软启动后，在第一时长内同时闭合所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关，在第二时长内断开所述故障检测电路内N个第一开关以及N个第二开关；所述第三检测模块被配置为：在第一时长内依据N个第一比较器输出的信号以及N个第二比较器输出的信号，以判断电荷泵的工作状态。2.根据权利要求1所述的电荷泵预充电电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管为NMOS管或NPN型BJT三极管。3.根据权利要求2所述的电荷泵故障检测电路，其特征在于，所述第三检测模块包括N个第一类触发器、N个第二类触发器以及逻辑控制模块；所述N个第一类触发器的第一端以及所述N个第二类触发器的第一端均接收所述时钟信号；每个第一类触发器的第二端均耦接至对应的第一比较器的输出端，每个第一类触发器的输出端均耦接至所述逻辑控制模块；每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱星福，符志岗，欧新华，袁琼，陈敏，
申请(专利权)人：上海芯导电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：