過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，所述過溫保護(hù)方法包括在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流；開關(guān)電路過溫的溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。
【專利說明】
過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及過溫保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電路在工作時(shí)由于器件會(huì)發(fā)熱，整個(gè)電路的溫度會(huì)升高。為防止器件因電路整體溫度升高而損壞，在電路工作時(shí)需要控制電路的溫度，防止電路過溫。
[0003]在現(xiàn)有的開關(guān)電路中，一般過溫保護(hù)方法都是通過減小輸出電流來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有的過溫保護(hù)方法中電路處于峰值電流控制模式，當(dāng)檢測到電路過溫時(shí)，降低設(shè)置的峰值電流，即通過降低電感電流的峰值來減小開關(guān)電路的輸出電流。然而，電感電流峰值的降低將使得主開關(guān)管的開關(guān)頻率得不到降低，甚至?xí)?。主開關(guān)管開關(guān)頻率的升高將導(dǎo)致開關(guān)損耗增大，引起系統(tǒng)升溫。因此，現(xiàn)有的減小輸出電流的過溫保護(hù)方法降溫效果不好，甚至由于開關(guān)頻率的升高，系統(tǒng)反而還會(huì)升溫，從而無法達(dá)到降溫的效果。圖1所示為現(xiàn)有的過溫保護(hù)方法中開關(guān)電路的溫度、電感電流、電路的輸出電流以及開關(guān)頻率的波形圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可有效防止電路過溫的過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用在開關(guān)電路中的過溫保護(hù)方法，該過溫保護(hù)方法包括:
[0006]在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流；
[0007]開關(guān)電路過溫的溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。
[0008]于本發(fā)明一實(shí)施例中，在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，在電感電流達(dá)到峰值后主開關(guān)管關(guān)斷，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流，當(dāng)電感電流下降到零且開關(guān)電路過溫時(shí)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。
[0009]于本發(fā)明一實(shí)施例中，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流的方法為:
[0010]在開關(guān)電路的輸入側(cè)設(shè)置與電感耦合的輔助繞組；
[0011 ]檢測輔助繞組上的電壓變化率，當(dāng)輔助繞組上的電壓變化率為負(fù)時(shí)表征電感電流下降到零。
[0012]于本發(fā)明一實(shí)施例中，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流的方法為:
[0013]在開關(guān)電路的輸入側(cè)設(shè)置與電感耦合的輔助繞組；
[0014]檢測輔助繞組上的電壓，當(dāng)輔助繞組上的電壓為零時(shí)表征電感電流下降到零。
[0015]于本發(fā)明一實(shí)施例中，電感電流達(dá)到峰值的檢測方法為:在主開關(guān)管和電感的通路上串聯(lián)采樣電阻，電流采樣電路獲取采樣電阻上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。
[0016]本發(fā)明另一方面還提供另一種應(yīng)用在開關(guān)電路中的過溫保護(hù)方法，過溫保護(hù)方法包括:
[0017]在閉環(huán)控制模式下，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，減小開關(guān)電路的輸出電流。
[0018]本發(fā)明另一方面還提供一種具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，包括開關(guān)電路、隨溫度變化的延時(shí)電路和驅(qū)動(dòng)控制電路。開關(guān)電路包括主開關(guān)管和電感。隨溫度變化的延時(shí)電路電性連接主開關(guān)管，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，開關(guān)電路過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長。驅(qū)動(dòng)控制電路電性連接主開關(guān)管和隨溫度變化的延時(shí)電路，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。
[0019]于本發(fā)明一實(shí)施例中，在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路還包括電感電流峰值采樣電路、輔助繞組和過零檢測電路。電感電流峰值采樣電路在主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)采樣電感電流，當(dāng)電感電流到達(dá)峰值后輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路關(guān)斷主開關(guān)管。輔助繞組設(shè)置在開關(guān)電路輸入側(cè)且與電感相耦合，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流。過零檢測電路電性連接輔助繞組，通過輔助繞組上的信號判斷電感電流是否下降到零，當(dāng)電感電流下降到零時(shí)輸出信號至隨溫度變化的延時(shí)電路。
[0020]于本發(fā)明一實(shí)施例中，電感電流峰值采樣電路包括采樣電阻和電流采樣電路。采樣電阻串聯(lián)在主開關(guān)管和電感的通路上，獲得主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的電感電流。電流采樣電路電性連接采樣電阻，獲得采樣電阻上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。
[0021]于本發(fā)明一實(shí)施例中，過零檢測電路通過判斷輔助繞組上的電壓變化率來檢測電感電流是否為零，當(dāng)輔助繞組上的電壓變化率為負(fù)時(shí)表征電感電流下降到零。
[0022]于本發(fā)明一實(shí)施例中，過零檢測電路通過判斷輔助繞組上的電壓來檢測電感電流是否為零，當(dāng)輔助繞組上的電壓為零時(shí)表征電感電流下降到零。
[0023]于本發(fā)明一實(shí)施例中，隨溫度變化的延時(shí)電路包括電流源、延時(shí)電容、控制開關(guān)和比較器。延時(shí)電容連接在電流源和地之間?？刂崎_關(guān)并聯(lián)在延時(shí)電容的兩端，控制開關(guān)的控制極與主開關(guān)管的關(guān)斷信號相連接。比較器的第一輸入端連接在電流源和延時(shí)電容的公共端，比較器第二輸入端連接設(shè)定閾值，比較器的輸出與驅(qū)動(dòng)控制電路相連接。
[0024]于本發(fā)明一實(shí)施例中，電流源的輸出電流與開關(guān)電路的過溫溫度相關(guān)，當(dāng)開關(guān)電路未過溫時(shí)，電流源輸出一固定電流，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，溫度越高，電流源輸出電流越小，延時(shí)時(shí)間越長。
[0025]于本發(fā)明一實(shí)施例中，設(shè)定閾值與開關(guān)電路的過溫溫度相關(guān)，當(dāng)開關(guān)電路未過溫時(shí)，設(shè)定閾值為一固定電壓，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，溫度越高，設(shè)定閾值的電壓值越大，延時(shí)時(shí)間越長。
[0026]本發(fā)明另一方面還提供一種具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路包括開關(guān)電路、隨溫度變化的延時(shí)電路和驅(qū)動(dòng)控制電路。開關(guān)電路包括主開關(guān)管和電感。隨溫度變化的延時(shí)電路電性連接主開關(guān)管，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，開關(guān)電路過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長。驅(qū)動(dòng)控制電路電性連接主開關(guān)管和隨溫度變化的延時(shí)電路，在閉環(huán)控制模式下，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，降低開關(guān)電路的輸出電流。
[0027]綜上所述，本發(fā)明提供的過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]在所有的開關(guān)電路控制模式下，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，在主開關(guān)管關(guān)斷后延時(shí)下一周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變。在連續(xù)模式下，主開關(guān)的延時(shí)將使得電感電流下降到更小的值，從而降低開關(guān)電路的輸出電流，達(dá)到過溫保護(hù)的效果;而在臨界導(dǎo)通模式下，主開關(guān)管的延時(shí)導(dǎo)通將臨界導(dǎo)通模式轉(zhuǎn)換為斷續(xù)導(dǎo)通模式從而降低開關(guān)電路的輸出電流，降低開關(guān)電路的溫度。開關(guān)電路過溫的溫度越高，主開關(guān)管延時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間將越長。進(jìn)一步的，在保持電感電流峰值大小不變的情況下，主開關(guān)管的延時(shí)導(dǎo)通降低了主開關(guān)管的開關(guān)頻率，開關(guān)損耗小，具有很好的降溫效果。而在閉環(huán)控制模式下，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，可在延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管導(dǎo)通的同時(shí)減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值來達(dá)到降低輸出電流的效果。
[0029]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0030]圖1所示為現(xiàn)有的通過降低電感電流峰值的過溫保護(hù)方法中開關(guān)電路的溫度、電感電流、輸出電流以及開關(guān)頻率的時(shí)序圖。
[0031 ]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例一提供的過溫保護(hù)方法的流程圖。
[0032]圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例一提供的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0033]圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例一提供的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路的原理圖。
[0034]圖5所示為圖4中隨溫度變化的延時(shí)電路的電路原理圖。
[0035]圖6所述為圖4中開關(guān)電路的溫度、輔助繞組上的電壓、電感電流、輸出電流以及開關(guān)頻率的時(shí)序圖。
[0036]圖7所示為圖4中隨溫度變化的延時(shí)電路中過零檢測信號、延時(shí)電容端電壓VC以及輸出信號的時(shí)序圖。
[0037]圖8所示為在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作的開關(guān)電路中開關(guān)電路的溫度、輔助繞組上的電壓、電感電流、輸出電流以及開關(guān)頻率的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]在現(xiàn)有開關(guān)電路中，過溫保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式是通過降低電感電流的峰值使得輸出電流變小。然而，電感電流的峰值降低將使得開關(guān)管的開關(guān)頻率增加，從而增加開關(guān)損耗而增加電路的溫度。即現(xiàn)有的過溫保護(hù)方法過溫保護(hù)效果不佳或者甚至無法真正的實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)。
[0039]有鑒于此，本實(shí)施例提供一種能真正實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路過溫保護(hù)的過溫保護(hù)方法。該方法包括在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。開關(guān)電路過溫的溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。
[0040]本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法不僅適用于開環(huán)控制模式下的開關(guān)電路，同樣也適用于閉環(huán)控制模式下的開關(guān)電路。所述開環(huán)控制模式為通過控制電感電流的峰值來控制輸出電流，而不檢測輸出電流來調(diào)整輸出電流，如定峰值控制模式。所述閉環(huán)控制模式為通過檢測輸出電流作為反饋信號來對輸出電流進(jìn)行控制的模式，如恒導(dǎo)通時(shí)間控制或峰值電流控制。
[0041]本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法當(dāng)系統(tǒng)過溫時(shí)，在保持電感電流峰值大小不變的前提下延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通，不僅可降低輸出電流且主開關(guān)管的開關(guān)頻率也得到降低，在減小輸出電流的同時(shí)降低開關(guān)損耗，真正實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路的過溫保護(hù)。
[0042]本實(shí)施例以臨界導(dǎo)通定峰值控制模式為例對過溫保護(hù)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，如圖2所示，該方法包括:當(dāng)主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)檢測電感電流，在電感電流達(dá)到設(shè)置的峰值后主開關(guān)管關(guān)斷，電感電流下降(步驟SI)。在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流是否下降到零(步驟S2)。當(dāng)電感電流下降到零且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流(步驟S3)。若開關(guān)電路不過溫，驅(qū)動(dòng)控制電路固定延時(shí)或不延時(shí)開啟主開關(guān)管。于本實(shí)施例中開關(guān)電路為Buck電路。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，開關(guān)電路可為Boost電路、Buck-Boost電路、正激電路或反激電路中的任一種。
[0043]如圖4所示，在Buck電路中，在主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓Vin，負(fù)載R201(或輸出電容C201)、電感L201、主開關(guān)管Q201和采樣電阻R202組成回路。輸入電壓Vin給負(fù)載R201和電感L201充電。本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法針對臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下的開關(guān)電路，即當(dāng)電感電流達(dá)到設(shè)定的峰值后開關(guān)管Q201關(guān)斷。因此，本發(fā)明提供的過溫保護(hù)方法從步驟SI開始，在主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)，檢測電感電流。具體而言，當(dāng)主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)，電感電流等于流過主開關(guān)管Q201的電流。因此，在主開關(guān)管Q201和電感L201的通路上串聯(lián)米樣電阻R202。優(yōu)選的，如圖4所示，在主開關(guān)管Q201和地之間串聯(lián)采樣電阻R202，電流采樣電路U4獲取采樣電阻R202上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。一旦電感電流達(dá)5 Ij峰值，驅(qū)動(dòng)控制電路U 2將主開關(guān)管Q201關(guān)斷。
[0044]在主開關(guān)管Q201關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D201、負(fù)載R201(或輸出電容C201)和電感L201組成回路，電感L201給負(fù)載R201充電，電感電流下降。步驟S2檢測電感電流是否下降到零。當(dāng)電感電流下降到零時(shí)判斷開關(guān)電路是否過溫，具體的過溫檢測可以通過溫度檢測電路進(jìn)行檢測，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，執(zhí)行步驟S3，驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管Q201的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。具體的隨溫度變化為:過溫溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。
[0045]由于在不過溫時(shí)，Buck主電路處于臨界導(dǎo)通模式，即當(dāng)電感電流下降到零后，驅(qū)動(dòng)控制電路立即開啟或延時(shí)一固定時(shí)間后開啟主開關(guān)管Q201。當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法將下一周期主開關(guān)管Q201延時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間增大。從圖6所示的波形圖上可以得出，本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法不改變電感電流的設(shè)定峰值，而是通過延時(shí)導(dǎo)通主開關(guān)管Q201來實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路輸出電流的減小且過溫的溫度越高延時(shí)時(shí)間越長，而延時(shí)導(dǎo)通也使得主開關(guān)管Q201的開關(guān)頻率得到降低，開關(guān)損耗小，兩者均能實(shí)現(xiàn)降低開關(guān)電路的溫度，有效達(dá)到過溫保護(hù)的目的。于其它實(shí)施例中，如圖8所示，當(dāng)電感電流為連續(xù)模式時(shí)，本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法同樣適用，同樣在減小輸出電流的同時(shí)主開關(guān)管的頻率也得到降低。
[0046]在主開關(guān)管Q201關(guān)斷后為實(shí)現(xiàn)電感電流的檢測，于本實(shí)施例中，如圖4所示，在開關(guān)電路的輸入側(cè)設(shè)置與電感L201耦合的輔助繞組Na。檢測輔助繞組Na上的電壓變化率，當(dāng)輔助繞組Na上的電壓變化率為負(fù)時(shí)判斷電感電流下降到零。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，可通過檢測輔助繞組Na上的電壓來判斷電感電流是否過零。具體而言，當(dāng)輔助繞組Na上的電壓為零時(shí)表征電感電流下降到零。
[0047]與上述過溫保護(hù)方法相對應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，如圖3和圖4所示，包括開關(guān)電路100、隨溫度變化的延時(shí)電路Ul和驅(qū)動(dòng)控制電路U2 ο開關(guān)電路100包括主開關(guān)管Q201和電感L201。隨溫度變化的延時(shí)電路Ul電性連接主開關(guān)管Q201，在主開關(guān)管Q201關(guān)斷且開關(guān)電路100過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路Ul延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路U2，開關(guān)電路100過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路Ul延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長。驅(qū)動(dòng)控制電路U2電性連接主開關(guān)管Q201和隨溫度變化的延時(shí)電路Ul，驅(qū)動(dòng)控制電路U2根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路Ul輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管Q201的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。開關(guān)電路100過溫溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。若開關(guān)電路100沒有過溫，隨溫度變化的延時(shí)電路Ul固定延時(shí)或不延時(shí)開啟主開關(guān)管Q201。
[0048]同樣的，本實(shí)施例以臨界導(dǎo)通定峰值控制模式為例介紹該具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。本實(shí)施例提供的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路可處于任意控制模式下的開關(guān)電路。于本實(shí)施例中，開關(guān)電路為BUCK電路。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，開關(guān)電路100可為Boost電路、Buck-Boost電路、正激電路或反激電路中的任一種。
[0049]在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，當(dāng)電感電流上升到設(shè)定峰值時(shí)主開關(guān)管Q201關(guān)斷，電感電流下降。而當(dāng)電感電流下降到零后若開關(guān)電路100過溫，則延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管Q201的導(dǎo)通并維持電感電流的峰值大小不變。因此，在該種模式下，具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路還包括電感電流峰值采樣電路、輔助繞組Na和過零檢測電路U3。電感電流峰值采樣電路在主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)采樣電感電流，當(dāng)電感電流到達(dá)峰值后輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路U2，驅(qū)動(dòng)控制電路U2關(guān)斷主開關(guān)管Q201。輔助繞組Na設(shè)置在開關(guān)電路100輸入側(cè)且與電感L201相耦合，在主開關(guān)管Q201關(guān)斷后檢測電感電流值。過零檢測電路U3電性連接輔助繞組Na，通過輔助繞組Na上的信號判斷電感電流是否下降到零，當(dāng)電感電流下降到零且開關(guān)電路100過溫時(shí)輸出信號至隨溫度變化的延時(shí)電路Ul。
[ΟΟδΟ] 于本實(shí)施例中，電感電流峰值米樣電路包括米樣電阻R202和電流米樣電路U4。米樣電阻R202串聯(lián)在主開關(guān)管Q201和電感L201的通路上，獲得主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)的電感電流。優(yōu)選的，如圖4所示，采樣電阻R202連接在主開關(guān)管Q201和地之間。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。電流采樣電路U4電性連接采樣電阻R20 2，獲得采樣電阻R20 2上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。具體而言，電流采樣電路U4獲取采樣電阻R202上的電壓，根據(jù)歐姆定律得到流過R202上的電流，將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較即可判斷電感電流是否達(dá)到設(shè)定的峰值。
[0051]于本實(shí)施例中，主開關(guān)管Q201為MOS管。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，主開關(guān)管Q201可為三極管或IGBT等控制開關(guān)。
[0052]于本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制電路U2包括邏輯電路U21和驅(qū)動(dòng)電路U22，邏輯電路U21分別電性連接隨溫度變化的延時(shí)電路Ul和電流采樣電路U4，驅(qū)動(dòng)電路U22電性連接主開關(guān)管Q201。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。
[0053]與過溫保護(hù)方法相同的，于本實(shí)施例中，過零檢測電路U3通過檢測輔助繞組Na上的電壓變化率來判斷電感電流是否下降為零。具體而言，當(dāng)輔助繞組Na上的電壓變化率為負(fù)時(shí)表征電感電流下降到零。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，過零檢測電路U3可通過判斷輔助繞組Na上的電壓來檢測電感電流是否為零，當(dāng)輔助繞組Na上的電壓為零時(shí)表征電感電流為零。
[0054]如圖4所示，于本實(shí)施例中，隨溫度變化的延時(shí)電路Ul包括控制開關(guān)S501、延時(shí)電容C501、電流源1501和比較器U501。延時(shí)電容C501連接在電流源1501和地之間。控制開關(guān)S501并聯(lián)在延時(shí)電容C501的兩端，控制開關(guān)S501的控制極與主開關(guān)管Q201的關(guān)斷信號相連接。比較器U501的第一輸入端連接在電流源1501和延時(shí)電容C501的公共端，比較器U501的第二輸入端連接設(shè)定閾值，比較器U501的輸出與驅(qū)動(dòng)控制電路U2相連接。為便于電路邏輯控制，于本實(shí)施例中，隨溫度變化的延時(shí)電路Ul還包括連接在比較器U501輸出端的反相器U502。圖7中的輸出信號為反相器U502的輸出。然而，本發(fā)明對具體的隨溫度變化的延時(shí)電路的結(jié)構(gòu)不作任何限定。于其它實(shí)施例中，任何可實(shí)現(xiàn)延時(shí)的電路通過與溫度關(guān)聯(lián)均可作為本發(fā)明的隨溫度變化的延時(shí)電路。如通過將計(jì)時(shí)器與溫度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
[0055]本實(shí)施例提供的隨溫度變化的延時(shí)電路Ul對具有一定時(shí)間寬度的低電平的下降沿進(jìn)行延時(shí)，圖4中的開關(guān)管Q201在隨溫度變化的延時(shí)電路的輸出信號的下降沿開始導(dǎo)通。以下將結(jié)合圖7所示的時(shí)序圖對隨溫度變化的延時(shí)電路Ul的工作原理進(jìn)行介紹。
[0056]于本實(shí)施例中，主開關(guān)管Q201的關(guān)斷信號來至于過零檢測電路U3的輸出。然而，本發(fā)明對此不作任何限定。開關(guān)電路處于不同的控制模式，主開關(guān)管Q201的關(guān)斷信號不同，如恒導(dǎo)通模式下，主開關(guān)管Q201的關(guān)斷信號可為計(jì)時(shí)器等檢測主開關(guān)管Q201導(dǎo)通時(shí)間的元件的輸出。
[0057]過零檢測電路U3輸出的過零檢測信號控制開關(guān)S501，當(dāng)過零檢測信號為高電平(電感電流未下降到零)時(shí)，開關(guān)S501導(dǎo)通，延時(shí)電容C501的端電壓VC電壓為O，比較器U501輸出低電平，經(jīng)過反相器U502后，輸出高電平，開關(guān)管Q201關(guān)斷。在輸入信號(過零檢測信號)的下降沿，電感電流從正電流減小到零，控制開關(guān)S501關(guān)斷，電流源1501對延時(shí)電容C501充電，延時(shí)電容C501上的電壓為VC。當(dāng)VC電壓達(dá)到設(shè)定閾值Vth時(shí)，比較器U501輸出高電平，經(jīng)過反相器U502后輸出變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管Q201導(dǎo)通。在該延時(shí)電路中，延時(shí)時(shí)間t為C*Vth/1，其中C為延時(shí)電容的電容值，I為電流源的輸出電流。如果將Vth或I變成和溫度相關(guān)的量，則該延時(shí)可以隨溫度變化，即實(shí)現(xiàn)隨溫度變化的延時(shí)電路。
[0058]于本實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)電流源1501來實(shí)現(xiàn)延時(shí)隨溫度變化，具體的方法為:當(dāng)過溫時(shí)，電流源1501輸出的電流隨溫度的升高而變小，從而加大延時(shí)；而未過溫時(shí)，電流源1501輸出固定的電流值。實(shí)現(xiàn)電流源1501的輸出電流隨溫度變化可通過在電流源內(nèi)設(shè)置隨溫度變化的器件進(jìn)行限流，如熱敏電阻。于其它實(shí)施例中，可通過調(diào)節(jié)設(shè)定閾值Vth來實(shí)現(xiàn)延時(shí)隨溫度變化，具體而言，當(dāng)沒有過溫時(shí)，設(shè)定閾值Vth為一固定電平；當(dāng)過溫時(shí)，設(shè)定閾值Vth隨溫度的升高而變大，從而加大延時(shí)。或者同時(shí)調(diào)節(jié)電流源1501和設(shè)定閾值Vth來實(shí)現(xiàn)延時(shí)隨溫度變化，如當(dāng)沒有過溫時(shí)，電流源1501的輸出電流為一固定電流，設(shè)定閾值Vth為一固定電平；當(dāng)過溫時(shí)，電流源1501的輸出電流隨溫度的升高而變小，設(shè)定閾值Vth隨溫度的升高而變大，從而加大延時(shí)。
[0059]本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法及具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，在開關(guān)電路過溫時(shí)，在保持電感電流峰值不變的情況下通過延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管Q201的導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)輸出電流的降低，從而達(dá)到降低開關(guān)電路的溫度。
[0060]實(shí)施例二
[0061]本實(shí)施例與實(shí)施例一及其變化基本相同，區(qū)別在于:本實(shí)施例提供的過溫保護(hù)方法適用于處于閉環(huán)控制模式下的開關(guān)電路。具體的保護(hù)方法為:在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，降低開關(guān)電路的輸出電流。
[0062]由于在閉環(huán)控制模式下，驅(qū)動(dòng)控制電路是通過檢測開關(guān)電路的輸出電流作為反饋信號來維持輸出電流恒定。延時(shí)導(dǎo)通下一個(gè)周期的主開關(guān)管的導(dǎo)通可以降低主開關(guān)管的頻率，但這種模式下由于驅(qū)動(dòng)控制電路的調(diào)整作用，主開關(guān)管的延時(shí)導(dǎo)通并不能降低輸出電流。為達(dá)到真正的降溫效果，需要在延時(shí)導(dǎo)通主開關(guān)管的同時(shí)減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值。所述參考閾值可以為參考電壓，也可以為參考電流。開關(guān)電路過溫溫度越高，延時(shí)導(dǎo)通時(shí)間越長或參考閾值減小的量越大。
[0063]相對應(yīng)的，本實(shí)施例提供的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路包括開關(guān)電路、隨溫度變化的延時(shí)電路和驅(qū)動(dòng)控制電路。開關(guān)電路包括主開關(guān)管和電感。隨溫度變化的延時(shí)電路電性連接主開關(guān)管，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，開關(guān)電路過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長。驅(qū)動(dòng)控制電路電性連接主開關(guān)管和隨溫度變化的延時(shí)電路，在閉環(huán)控制模式下，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，降低開關(guān)電路的輸出電流。
[0064]綜上所述，在所有的開關(guān)電路控制模式下，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，在主開關(guān)管關(guān)斷后延時(shí)下一周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變。在連續(xù)模式下，主開關(guān)的延時(shí)將使得電感電流下降到更小的值，從而降低開關(guān)電路的輸出電流，達(dá)到過溫保護(hù)的效果；而在臨界導(dǎo)通模式下，主開關(guān)管的延時(shí)導(dǎo)通將臨界導(dǎo)通模式轉(zhuǎn)換為斷續(xù)導(dǎo)通模式從而降低開關(guān)電路的輸出電流，降低開關(guān)電路的溫度。開關(guān)電路過溫的溫度越高，主開關(guān)管延時(shí)導(dǎo)通的時(shí)間將越長。進(jìn)一步的，在保持電感電流峰值大小不變的情況下，主開關(guān)管的延時(shí)導(dǎo)通降低了主開關(guān)管的開關(guān)頻率，開關(guān)損耗小，具有很好的降溫效果。而在閉環(huán)控制模式下，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，可在延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管導(dǎo)通的同時(shí)減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值來達(dá)到降低輸出電流的效果。
[0065]雖然本發(fā)明已由較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟知此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所要求保護(hù)的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種過溫保護(hù)方法，其特征在于，是一種應(yīng)用在開關(guān)電路中的過溫保護(hù)方法，所述過溫保護(hù)方法包括: 在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流； 開關(guān)電路過溫的溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過溫保護(hù)方法，其特征在于，在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，在電感電流達(dá)到峰值后主開關(guān)管關(guān)斷，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流，當(dāng)電感電流下降到零且開關(guān)電路過溫時(shí)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過溫保護(hù)方法，其特征在于，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流的方法為: 在開關(guān)電路的輸入側(cè)設(shè)置與電感耦合的輔助繞組； 檢測輔助繞組上的電壓變化率，當(dāng)輔助繞組上的電壓變化率為負(fù)時(shí)表征電感電流下降到零。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過溫保護(hù)方法，其特征在于，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流的方法為: 在開關(guān)電路的輸入側(cè)設(shè)置與電感耦合的輔助繞組； 檢測輔助繞組上的電壓，當(dāng)輔助繞組上的電壓為零時(shí)表征電感電流下降到零。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過溫保護(hù)方法，其特征在于，電感電流達(dá)到峰值的檢測方法為:在主開關(guān)管和電感的通路上串聯(lián)采樣電阻，電流采樣電路獲取采樣電阻上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。6.一種過溫保護(hù)方法，其特征在于，是一種應(yīng)用在開關(guān)電路中的過溫保護(hù)方法，所述過溫保護(hù)方法包括: 在閉環(huán)控制模式下，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)控制電路隨溫度變化延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，減小開關(guān)電路的輸出電流； 開關(guān)電路過溫的溫度越高，延時(shí)的時(shí)間越長。7.一種具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，包括: 開關(guān)電路，包括主開關(guān)管和電感； 隨溫度變化的延時(shí)電路，電性連接主開關(guān)管，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，開關(guān)電路過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長； 驅(qū)動(dòng)控制電路，電性連接所述主開關(guān)管和隨溫度變化的延時(shí)電路，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并保持電感電流峰值大小不變，減小開關(guān)電路的輸出電流。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，在臨界導(dǎo)通定峰值控制模式下，具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路還包括: 電感電流峰值采樣電路，在主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)采樣電感電流，當(dāng)電感電流到達(dá)峰值后輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路關(guān)斷主開關(guān)管； 輔助繞組，設(shè)置在開關(guān)電路輸入側(cè)且與電感相耦合，在主開關(guān)管關(guān)斷后檢測電感電流； 過零檢測電路，電性連接輔助繞組，通過輔助繞組上的信號判斷電感電流是否下降到零，當(dāng)電感電流下降到零時(shí)輸出信號至隨溫度變化的延時(shí)電路。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，所述電感電流峰值米樣電路包括: 采樣電阻，串聯(lián)在主開關(guān)管和電感的通路上，獲得主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的電感電流； 電流采樣電路，電性連接采樣電阻，獲得采樣電阻上流過的電流，并將該電流與設(shè)定的峰值電流進(jìn)行比較，當(dāng)該電流等于設(shè)定的峰值電流時(shí)表征電感電流達(dá)到峰值。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，所述過零檢測電路通過判斷輔助繞組上的電壓變化率來檢測電感電流是否下降到零，當(dāng)輔助繞組上的電壓變化率為負(fù)時(shí)表征電感電流下降到零。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，所述過零檢測電路通過判斷輔助繞組上的電壓來檢測電感電流是否下降到零，當(dāng)輔助繞組上的電壓為零時(shí)表征電感電流下降到零。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，隨溫度變化的延時(shí)電路包括: 電流源； 延時(shí)電容，連接在電流源和地之間； 控制開關(guān)，并聯(lián)在延時(shí)電容的兩端，控制開關(guān)的控制極與主開關(guān)管的關(guān)斷信號相連接； 比較器，比較器的第一輸入端連接在電流源和延時(shí)電容的公共端，比較器第二輸入端連接設(shè)定閾值，比較器的輸出與驅(qū)動(dòng)控制電路相連接。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，所述電流源的輸出電流與開關(guān)電路的過溫溫度相關(guān)，當(dāng)開關(guān)電路未過溫時(shí)，電流源輸出一固定電流，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，溫度越高，電流源輸出電流越小，延時(shí)時(shí)間越長。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，所述設(shè)定閾值與開關(guān)電路的過溫溫度相關(guān)，當(dāng)開關(guān)電路未過溫時(shí)，設(shè)定閾值為一固定電壓，當(dāng)開關(guān)電路過溫時(shí)，溫度越高，設(shè)定閾值的電壓值越大，延時(shí)時(shí)間越長。15.一種具有過溫保護(hù)功能的開關(guān)電路，其特征在于，包括: 開關(guān)電路，包括主開關(guān)管和電感； 隨溫度變化的延時(shí)電路，電性連接主開關(guān)管，在主開關(guān)管關(guān)斷且開關(guān)電路過溫時(shí)，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號至驅(qū)動(dòng)控制電路，開關(guān)電路過溫的溫度越高，隨溫度變化的延時(shí)電路延時(shí)輸出信號的時(shí)間越長； 驅(qū)動(dòng)控制電路，電性連接所述主開關(guān)管和隨溫度變化的延時(shí)電路，在閉環(huán)控制模式下，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)隨溫度變化的延時(shí)電路輸出的信號延時(shí)下一個(gè)周期主開關(guān)管的導(dǎo)通并減小驅(qū)動(dòng)控制電路的參考閾值，降低開關(guān)電路的輸出電流。
【文檔編號】H02H5/04GK105826899SQ201610296865
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】白浪, 黃必亮, 任遠(yuǎn)程, 周遜偉
【申請人】杰華特微電子（杭州）有限公司