本發(fā)明涉及開關電源，具體為一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路。

背景技術：

1、短路保護主要是通過檢測輸出電流或輸出電壓的異常來識別電路的短路，從而關斷相關模塊以實現(xiàn)短路保護。峰值電流模式的開關電源變換器逐個脈沖限流功能無法提供有效的輸出短路保護，為了實現(xiàn)系統(tǒng)安全操作，當控制器檢測到輸出短路時，關斷主開關管，系統(tǒng)停止工作一段時間，然后系統(tǒng)重新啟動。

2、以檢測電流的方式，通過電流限制來進行短路保護，這種限制技術在短路發(fā)生時通過對大電流的檢測來關斷整個電路系統(tǒng)，對系統(tǒng)具有一定的保護作用。然而，短路期間的輸出電流依舊保持在一個較大的值，這導致了很大的功耗。后續(xù)提出了可以保持低輸出電流，將短路期間的功耗降低在了一個較低的水平的方法，但是它忽略了由短路恢復引起的電壓過沖。此外，還有基于hiccup模式的短路保護技術，間歇性地去試探短路狀態(tài)是否移除。當輸出短路消除，系統(tǒng)重啟工作；當輸出短路依然存在，則繼續(xù)關閉電路。在這種模式下，當短路狀態(tài)移除后，電路會重新啟動。如果最初的上電啟動沒有電壓過沖，重啟動也不會有，它保留了該有的預充電和軟啟動過程。因此，這有效地減少了短路恢復后的電壓過沖。但是，在短路期間轉(zhuǎn)換器的功耗仍然是一個問題。如圖1所示，目前比較常用的hiccup模式短路保護主要有兩種，一種是檢測反饋電壓信號vfb，一種是檢測誤差放大器輸出信號vea。當其低于參考電壓時，開始進入hiccup短路保護模式。

3、傳統(tǒng)的短路技術一般存在著三個問題，短路發(fā)生瞬間的大電流、短路期間的大功耗、重啟時的overshoot，如圖2所示。

4、當短路發(fā)生到控制信號關斷功率管，存在著延時tdelay，主要包括標識信號的產(chǎn)生時間t1以及作用時間t2，表示為?；

5、t1一般指比較器的翻轉(zhuǎn)時間，t2一般指標識信號通過?driver?的時間。在tdelay時間里，vout接地而功率管依舊保持開關模式，變換器依舊不停地在ton和toff模式切換，此時電感電流一直保持上升趨勢，上升斜率k可以表示為：

6、

7、在tdelay時間后，電感電流可以表示如下：

8、

9、此時產(chǎn)生短路發(fā)生瞬間的大電流。

10、短路時的功耗問題是由于電路在檢測短路是否移除的過程中，需要打開電路，此時會造成大的電感電流，從而增加功耗。同時，重啟時的overshoot也是因為檢測期間電感上存儲的能量轉(zhuǎn)移到負載電容上造成的。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，所述改進型hiccup模式短路保護電路由power_sel（電源選擇）模塊、one-shot（單狀態(tài)）電路、pre_charge（預充電）模塊、1:16?divider（十六分頻器）、comp（比較器）以及電容c1，放電管m1組成。

3、可選的，所述power_sel模塊的功能等同于比較器，能快速比較vcc與vout的大小，并將更大的值賦給vint，同時產(chǎn)生標識信號pg，對變換器的工作模式進行切換控制。

4、可選的，所述基準電流iref對c1充電產(chǎn)生vss，comp模塊對基準電壓vref2與vss進行比較產(chǎn)生短路期間的時鐘ckl1。

5、可選的，所述ckl1輸入16分頻器產(chǎn)生ssa信號。pre_charge模塊對ssa信號和標識信號pg進行處理，產(chǎn)生控制功率管的時鐘信號gp。pg信號通過單狀態(tài)電路后產(chǎn)生的信號與ckl1通過或門產(chǎn)生控制放電管m1的信號pg2。

6、可選的，所述本短路保護電路通過檢測vout的變化來識別是否發(fā)生短路，當vout下降到vcc以下時，變換器認定輸出短路，此時變換器進入短路保護狀態(tài)。

7、可選的，所述短路期間本電路有兩種工作，分別為睡眠模式和檢測模式。

8、本發(fā)明提供了一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，具備以下有益效果：

9、該用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，每次檢測時采用預充電模塊對負載電容進行充電，此時電感電流是受到限制的，如果短路移除，則能順利充電，沒有移除則等待下一次檢測，這既解決了檢測期間的大電流，也消除了重啟時的overshoot，同時，在短路期間引入了睡眠模式以及檢測模式，間歇性地去試探短路狀態(tài)，此時變換器工作在低頻時鐘下，大部分模塊被關閉，只有少數(shù)器件在工作，從而能夠極大地降低短路期間的功耗。

技術特征：

1.一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述改進型hiccup模式短路保護電路由power_sel（電源選擇）模塊、one-shot（單狀態(tài)）電路、pre_charge（預充電）模塊、1:16?divider（十六分頻器）、comp（比較器）以及電容c1、放電管m1組成。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述power_sel模塊的功能等同于比較器，能快速比較vcc與vout的大小，并將更大的值賦給vint，同時產(chǎn)生標識信號pg，對變換器的工作模式進行切換控制。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述基準電流iref對c1充電產(chǎn)生vss，comp模塊對基準電壓vref2與vss進行比較產(chǎn)生短路期間的時鐘ckl1。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述ckl1輸入16分頻器產(chǎn)生ssa信號，pre_charge模塊對ssa信號和標識信號pg進行處理，產(chǎn)生控制功率管的時鐘信號gp。pg信號通過單狀態(tài)電路后產(chǎn)生的信號與ckl1通過或門產(chǎn)生控制放電管m1的信號pg2。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述本短路保護電路通過檢測vout的變化來識別是否發(fā)生短路，當vout下降到vcc以下時，變換器認定輸出短路，此時變換器進入短路保護狀態(tài)。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種用于boot變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，其特征在于：所述短路期間本電路有兩種工作，分別為睡眠模式和檢測模式。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于BOOT變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，涉及開關電源技術領域，所述改進型hiccup模式短路保護電路由POWER_SEL（電源選擇）模塊、one?shot（單狀態(tài)）電路、PRE_CHARGE（預充電）模塊、1:16?divider（十六分頻器）、comp（比較器）以及電容C1，放電管M1組成；該用于BOOT變換器的改進型hiccup模式短路保護電路，每次檢測時采用預充電模塊對負載電容進行充電，電感電流是受到限制的，如果短路移除，則能順利充電，沒有移除則等待下一次檢測，既解決了檢測期間的大電流，也消除了重啟時的overshoot，在短路期間引入了睡眠模式以及檢測模式，間歇性地去試探短路狀態(tài)，此時變換器工作在低頻時鐘下，大部分模塊被關閉，只有少數(shù)器件在工作，從而能夠極大地降低短路期間的功耗。

技術研發(fā)人員：甘平,劉麗薇,唐枋
受保護的技術使用者：重慶大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19