CN101753004B - 过电流保护电路及应用其的电源转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种过电流保护电路及应用其的电源转换器。过电流保护电路包括软性启动单元及运算放大器。软性启动单元根据一直流电平输出一软性启动信号，软性启动信号是于一软性启动时间内逐渐增加至直流电平。运算放大器根据软性启动信号及切换转换器的电感电流输出过电流信号至反馈控制电路，使得反馈控制电路输出的驱动信号的工作周期于软性启动时间内逐渐增加。

Description

过电流保护电路及应用其的电源转换器
技术领域
本发明有关一种过电流保护电路及应用其的电源转换器，且特别是有关一种具有软性启动功能的过电流保护电路及应用其的电源转换器。
背景技术
请参照图1，其绘示是第一种传统电源转换器的示意图。传统电源转换器10(1)用以提供电源Vo至负载20。传统电源转换器10(1)包括切换转换器110、电流感测电路130、运算放大器144、传统软性启动电路142(1)、负载感测电路1212、误差放大器1214、补偿器1216、运算放大器1222、逻辑门1224、时脉产生器1226、栓锁器1228及缓冲放大器1229。
电流感测电路130感测切换转换器110的电感电流以输出电流感测信号a2。运算放大器144根据电流感测信号a2及直流电平Vlim输出过电流信号a6。负载感测电路1212感测负载20的电流大小，并经误差放大器1214及补偿器1216输出反馈信号a1。运算放大器1222根据电流感测信号a2及反馈信号a1输出信号a7，且或门1224根据过电流信号a6及信号a7输出信号a4。时脉产生器1226输出时脉信号a5至栓锁器1228，使得栓锁器1228根据信号a4及时脉信号a5输出信号a3。信号a3经缓冲放大器1229缓冲放大后输出驱动信号DRV。
传统软性启动电路142(1)将参考电压Vref转换为参考电压Vr后输出至误差放大器1214，且传统软性启动电路142(1)控制参考电压Vr的上升速度，以调整驱动信号DRV的工作周期。然而，此系统需要额外的软启动电路来达到软性启动(SoftStart)的功能。
请参照图2，其绘示是第二种传统电源转换器的示意图。传统电源转换器10(2)与传统电源转换器10(1)不同之处在于：传统电源转换器10(2)是提供一个工作周期由小至大的信号至缓冲放大器1229，使得驱动信号DRV的工作周期逐渐增加。然而，此种设计不仅电路复杂，且占用的面积较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种过电流保护电路及应用其的电源转换器，借助本发明的过电流保护电路具有软性启动功能，而不需要额外的软启动电路来达成软性启动(Soft Start)功能；借助本发明的软性启动单元不需特别提供工作周期由小至大的信号，而使电路不仅较为简单且占用面积也较小。
根据本发明，提出一种过电流保护电路。过电流保护电路包括软性启动单元及运算放大器。软性启动单元用以根据一直流电平输出一软性启动信号，软性启动信号是于一软性启动时间内逐渐增加至直流电平。运算放大器根据软性启动信号及切换转换器的电感电流输出过电流信号至反馈控制电路，使得反馈控制电路输出的驱动信号的工作周期于软性启动时间内逐渐增加。
根据本发明，提出一种电源转换器。电源转换器用以将第一电源转换为第二电源输出至负载。电源转换器包括切换转换器(Switching Converter)、反馈控制电路、电流感测电路及过电流保护电路。反馈控制电路输出驱动信号驱动切换转换器，而电流感测电路感测切换转换器的电感电流以输出电流感测信号。过电流保护电路包括软性启动单元及运算放大器。软性启动单元用以根据一直流电平输出一软性启动信号，软性启动信号是于一软性启动时间内逐渐增加至直流电平。运算放大器根据软性启动信号及切换转换器的电感电流输出过电流信号至反馈控制电路，使得反馈控制电路输出的驱动信号的工作周期于软性启动时间内逐渐增加。
附图说明
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将配合附图对本发明的较佳实施例作详细说明，其中：
图1绘示是第一种传统电源转换器的示意图。
图2绘示是第二种传统电源转换器的示意图。
图3绘示是依照本发明一较佳实施例的一种电源转换器的示意图。
图4绘示是图3的方块图。
图5绘示是电源转换器的信号时序图。
图6绘示是第一种软性启动单元的电路图。
图7绘示是第二种软性启动单元的电路图。
具体实施方式
请同时参照图3、图4及图5，图3绘示是依照本发明一较佳实施例的一种电源转换器的示意图，图4绘示是图3的方块图，图5绘示是电源转换器的信号时序图。电源转换器30用以将电源Vin转换为电源Vo输出至负载20，且电源转换器30例如为电流模式(Current Mode)或电压模式(Voltage Mode)。电源转换器30包括切换转换器(Switching Converter)310、反馈控制电路320、电流感测电路330及具有软性启动(Soft Start)功能的过电流保护电路340。反馈控制电路320输出驱动信号DRV驱动切换转换器310，且切换转换器310例如为升压转换器(Boost Converter)或降压转换器(Buck Converter)，而电流感测电路330感测切换转换器310的电感电流以输出电流感测信号a2。
过电流保护电路340包括软性启动单元(Soft Start Cell)342及运算放大器344。软性启动单元342根据直流电平Vlim输出软性启动信号VA，软性启动信号VA是于软性启动时间T1内逐渐增加至直流电平Vlim。运算放大器342根据软性启动信号VA及切换转换器310的电感电流输出过电流信号a6至反馈控制电路320，使得驱动信号DRV的工作周期于软性启动时间T1内逐渐增加。
反馈控制电路320包括反馈单元3210及驱动单元3220。反馈单元3210根据负载20的电流输出反馈信号a1，而驱动单元3220根据过电流信号VA及反馈信号a1输出该驱动信号DRV。当反馈信号a1大于直流电平Vlim时，驱动信号DRV的工作周期是取决于软性启动信号VA。相反地，当直流电平Vlim大于反馈信号a1时，驱动信号DRV的工作周期是取决于直流电平Vlim。由于在软性启动时间T1内，驱动信号DRV的工作周期是取决于软性启动信号VA且软性启动信号VA逐渐增加，因此使得驱动信号DRV的工作周期于软性启动时间T1内随之逐渐增加，以防电流过大的情事发生。
进一步来说，反馈单元3210包括负载感测电路3212、误差放大器3214、补偿器3216。负载感测电路3212感测负载20的电流大小，并经误差放大器3214及补偿器3216输出反馈信号a1。驱动单元3220包括运算放大器3222、逻辑门3224、时脉产生器3226、栓锁器3228及缓冲放大器3229。运算放大器3222根据电流感测信号a2及反馈信号a1输出信号a7，且或门3224根据过电流信号a6及信号a7输出信号a4。时脉产生器3226输出时脉信号a5至栓锁器3228，使得栓锁器3228根据信号a4及时脉信号a5输出信号a3。信号a3经缓冲放大器3229缓冲放大后输出驱动信号DRV。
上述过电流保护电路340具有软性启动功能，因此，不需要额外的软启动电路来达成软性启动(Soft Start)功能。此外，由于软性启动单元342不需特别提供工作周期由小至大的信号，因此电路不仅较为简单且占用面积也较小。
请同时参照图6及图7，图6绘示是第一种软性启动单元的电路图，图7绘示是第二种软性启动单元的电路图。前述图4绘示的软性启动单元342于图6及图7分别是以软性启动单元342(1)及以软性启动单元342(2)表示。软性启动单元342(1)包括电阻R及电容C，且电阻R与电容C串联。电阻R的第一端接收直流电平Vlim，且电阻R的第二端连接至电容C，使得电容C的两端输出软性启动信号VA。
软性启动单元342(2)包括电容C及定电流源70。定电流源70例如是由运算放大器710所提供，且定电流源根据直流电平Vlim对电容C充电以输出软性启动信号VA。
本发明上述实施例所揭露的过电流保护电路及应用其的电源转换器至少具有如下优点：
一、将过电流保护与软启动功能合并，不需要额外的软启动电路来达成软性启动(Soft Start)功能；
二、电路较为简单；以及
三、占用面积也较小。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (14)

1.一种过电流保护电路，其特征在于包括：
一软性启动单元，用以根据一直流电平输出一软性启动信号，该软性启动信号是于一软性启动时间内逐渐增加至该直流电平；以及
一运算放大器，用以根据该软性启动信号及一切换转换器的电感电流输出一过电流信号至一反馈控制电路，使得该反馈控制电路输出的一驱动信号的工作周期于该软性启动时间内逐渐增加；
其中，该反馈控制电路，包括：
一反馈单元，用以根据负载的电流输出一反馈信号；以及
一驱动单元，用以根据该过电流信号及该反馈信号输出该驱动信号。
2.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于当该反馈信号大于该直流电平时，该驱动信号的工作周期是取决于该软性启动信号。
3.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于当该直流电平大于该反馈信号时，该驱动信号的工作周期是取决于该直流电平。
4.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于该软性启动单元包括：
一电容；以及
一定电流源，用以根据该直流电平对该电容充电以输出该软性启动信号。
5.根据权利要求4所述的过电流保护电路，其特征在于该定电流源是由一运算放大器所提供。
6.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其特征在于该软性启动单元包括：
一电阻，包括：
一第一端，用以接收该直流电平；及
一第二端；以及
一电容，连接至该第二端，使得该电容的两端输出该软性启动信号。
7.一种电源转换器，用以将一第一电源转换为一第二电源输出至一负载，其特征在于该电源转换器包括：
一切换转换器；
一反馈控制电路，用以输出一驱动信号驱动该切换转换器；
一电流感测电路，用以感测该切换转换器的电感电流，以输出一电流感测信号；以及
一过电流保护电路，包括：
一软性启动单元，用以根据一直流电平输出一软性启动信号，该软性启动信号是于一软性启动时间内逐渐增加至该直流电平；及
一运算放大器，用以根据该软性启动信号及该切换转换器的电感电流输出一过电流信号至该反馈控制电路，使得该驱动信号的工作周期于该软性启动时间内逐渐增加；
其中，该反馈控制电路包括：
一反馈单元，用以根据该负载的电流输出一反馈信号；以及
一驱动单元，用以根据该过电流信号及该反馈信号输出该驱动信号。
8.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于当该反馈信号大于该直流电平时，该驱动信号的工作周期是取决于该软性启动信号。
9.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于当该直流电平大于该反馈信号时，该驱动信号的工作周期是取决于该直流电平。
10.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于该软性启动单元包括：
一电容；以及
一定电流源，用以根据该直流电平对该电容充电以输出该软性启动信号。
11.根据权利要求10所述的电源转换器，其特征在于该定电流源是由一运算放大器所提供。
12.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于该软性启动单元包括：
一电阻，包括：
一第一端，用以接收该直流电平；及
一第二端；以及
一电容，是连接至该第二端，使得该电容的两端输出该软性启动信号。
13.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于该电源转换器是电流模式。
14.根据权利要求7所述的电源转换器，其特征在于该电源转换器是电压模式。
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