CN102520304A - 器件短路检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种器件短路检测电路，应用于boost升压电路，该boost升压电路包括与所述开关管串联的检测电阻，包括电压检测电路，通过该电压检测电路检测所述检测电阻上的电压信号，当检测到所述检测电阻上的电压信号不小于阈值电压时，产生表明器件短路的故障信号，从而实现了对boost升压电路中的器件短路检测，进而避免了WLED Driver芯片受到损坏。

Description

器件短路检测电路及检测方法

技术领域

本申请涉及boost升压电路技术领域，特别是涉及boost升压电路中器件短路检测电路及检测方法。

背景技术

随着电子技术的发展，LCD(Liquid Crystal Display液晶显示)得到广泛应用，作为LCD背光的WLED(White Light Emitting Diode，白色发光二极管)和WLED Driver(White Light Emitting Diode Driver，白色发光二极管系统驱动器)的需求量也日益增大。

目前，WLED Driver芯片已经加入了对WLED的保护功能，例如，WLED的开路保护、短路保护、输出对地短路保护，串联WLED的阴极对地短路保护等，多个串联的WLED应用往往需要较高的输出电压，通常采用boost升压电路进行升压输出，由于boost升压电路的输入输出电压均很高，因此，需要对boost升压电路中的电感及续流二极管等主要器件发生短路或开路进行检测，以避免WLED Driver芯片受到损坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种器件短路检测电路及检测方法，以解决/以实现，技术方案如下：

一种器件短路检测电路，应用于boost升压电路，该boost升压电路包括与开关管串联的检测电阻，包括：第一输入端与所述检测电阻的高电位端相连，第二输入端输入有阈值电压的电压检测电路；当该电压检测电路的第一输入端输入的电压信号的电位不小于所述阈值电压的电位时，输出端输出表明器件短路的故障信号。

优选的，还包括：与所述电压检测电路的输出端相连的计数器，用于记录所述电压检测电路输出的故障信号的次数，并在所述次数达到预设值时，输出用于控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，还包括：与所述电压检测电路的输出端相连的计时器，用于记录所述电压检测电路输出的故障信号的时间，并在所述时间达到预设时间时，输出用于控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，还包括：计数器、计时器和逻辑或门，其中：

所述计时器的输入端与所述电压检测电路的输出端相连，输出端连接所述逻辑或门的第一输入端，所述计数器的的输入端与所述电压检测电路的输出端相连，输出端连接所述逻辑或门的第二输入端；

当所述计时器记录得到的所述电压检测电路输出的故障信号的时间达到预设时间时，输出高电平信号；当所述计数器记录得到的所述电压检测电路输出的故障信号的次数达到所述预设值时，输出高电平信号；

当所述计数器和/或计时器输出高电平信号时，输出控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，所述电压检测电路为电压比较器，其中第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端。

优选的，所述器件为boost升压电路中的电感或续流二极管。

本申请还提供一种器件短路的检测方法，用于检测boost升压电路中的器件，该boost升压电路包括与开关管串联的检测电阻，包括：

将所述检测电阻上的电压信号与所述阈值电压进行比较，当所述检测电阻上的电压信号不小于所述阈值电压时，产生表明所述器件短路的故障信号。

优选的，还包括：记录所述故障信号产生的次数，并当所述次数达到预设值时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，还包括：记录所述故障信号发生的周期时间，并当所述时间达到预设时间时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，还包括：

记录所述故障信号产生的次数，以及所述故障信号发生的时间，当所述次数达到所述预设值和/或所述时间达到预设时间时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述器件短路检测电路及检测方法，用于检测boost升压电路中的器件工作状况，所述boost升压电路包括与所述开关管串联的检测电阻，通过电压检测电路检测所述检测电阻上的电压信号，当检测到所述检测电阻上的电压信号不小于阈值电压时，产生表明器件短路的故障信号，从而实现了对boost升压电路中的器件短路检测，进而避免了WLED Driver芯片受到损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种boost升压电路的结构示意图；

图2为图1所示的boost升压电路的关键点的电压波形示意图；

图3为本申请实施例一种器件短路检测电路应用于boost升压电路的结构示意图；

图4为图3中的续流二极管发生短路时的各关键点的电压波形示意图；

图5为图3中的电感发生短路时的各关键点的电压波形示意图；

图6为本申请实施例一种器件短路检测电路的结构示意图；

图7为本申请实施例另一种器件短路检测电路的结构示意图；

图8为本申请实施例另一种器件短路检测电路的结构示意图。

具体实施方式

首先对boost升压电路进行说明，如图1所示，所述boost升压电路主要包括：输入电容C1、电感L1、开关管Q1、检测电阻Rcs，续流二极管D1、输出电容C2、负载load，以及PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制器1。

输入电容C1的一端连接电感L1的一端，且该端输入有输入电压VIN，输入电容C1的另一端连接接地端；所述电感L的另一端连接所述开关管Q1的第一端，开关管Q1的第二端通过所述检测电阻Rcs连接接地端，开关管Q1的控制端连接所述PWM控制器1，PWM控制器1输出的PWM脉冲用于控制开关管Q1的导通或关断的工作状态。

续流二极管的阳极连接所述开关管Q1的第一端，阴极连接输出电容C2的一端，且该端作为该boost升压电路的输出端连接所述负载load，所述输出电容的另一端连接接地端。

所述boost升压电路的工作过程如下：

在PWM控制器1控制所述开关管Q1导通期间，开关管Q1的第一端的电压Vsw较低，续流二极管D1截止，仅由输出电容C2为负载load提供电能，此时，电感L1、开关管Q1、检测电阻Rcs形成通路，输入电压VIN经过电感L1进行储能，由于电感L1和开关管Q1串联，且电感L1上的电流呈缓坡式上升趋势，故流过开关管Q1的电流与电感L1上的电流相同，也呈现缓坡式上升趋势，因此，检测电阻Rcs上获取的电压信号也呈现缓坡式上升趋势。

具体的，请参见图2，示出了boost系统的稳态工作时，PWM控制器1输出的PWM脉冲波形、开关管Q1的第一端的电压Vsw的电压波形以及检测电阻Rcs上的电压波形，如图2所示，在PWM脉冲信号为高电平时，开关管Q1导通，其第一端的电压Vsw很低，检测电阻Rcs上的电压呈现缓坡式上升趋势。

在PWM控制器1控制所述开关管Q1截止期间，由于电感L1上的电流不能突变，电感L1两端的电压极性颠倒，此时，开关管Q1的第一端的电压Vsw超过所述输入电压VIN，此时，续流二极管D1导通，电感L1存储的电能经过续流二极管D1提供给负载load，同时，电感L1上储存的电能补充输出电容C2单独为负载load供电时损失的电荷，此时，电感L1和输出电容C2共同为负载load供电，因此，该电路输出端的电压VOUT高于输入电压VIN，实现升压。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图3，示出了本申请实施例提供的器件短路检测电路应用于boost升压电路上的电路示意图，其中，器件短路检测电路100包括：电压检测电路110；所述boost升压电路与图1所示的boost升压电路结构相同，此处不再赘述。

所述电压检测电路110的第一输入端与所述检测电阻Rcs及所述开关管Q1的第二端的公共端相连，用于获取所述检测电阻Rcs上的电压信号，所述检测电阻Rcs上的电压信号反映开关管Q1上的电流信号，第二输入端输入阈值电压Vs，该电压检测电路110用于将所述第一输入端输入的电压信号与阈值电压vs进行比较，当所述Rcs上电压信号不小于所述阈值电压Vs时，该电压检测电路110产生表明器件短路的故障信号。

具体的，当图2中的续流二极管D1发生短路故障时，续流二极管D1不能起到阻断电流的作用，因此，开关管Q1的第一端的电压Vsw和输出电压Vout相等。此时，虽然电感L1上的电流不能突变，但是，在开关管Q1导通期间，输出电容C2经过开关管Q1放电，故此时，开关管Q1上的电流不再呈现和电感L1上的电流相同的缓坡式上升趋势，而是出现大电流放电现象，检测电阻Rcs上的电压信号也不再呈现缓坡式上升趋势，而是出现瞬间突然升高的现象。由于续流二极管D1短路后，boost升压环路遭到破坏，PWM控制器1的控制方式不再有效，开关管Q1的每个开关周期仅有最小占空比的导通，在开关管Q1导通的时间段内，开关管Q1会从电感L1、输出电容C2吸取电荷，检测电阻Rcs上的电压Vcs在此段时间内将会突变为一个很高的值，且Vcs远远超过boost升压系统中的限流保护电路的限流预设值Vocp，Vocp是boost升压系统的重要参数之一，当boost升压系统中的输出电压超过Vocp时，切断输入电流持续增长的情况，使负载不能过重，确保boost升压系统正常工作。

器件短路检测的阈值电压为Vs，根据boost升压电路中的电感L1、电容C1、C2及开关管Q1的电参数确定该阈值电压Vs，且Vs＞Vocp，因此，当电压检测电路110检测到检测电阻Rcs上的电压信号Vcs不小于阈值电压Vs时，即可判断出续流二极管短路故障，从而输出续流二极管D1短路故障的故障信号。所述电压检测电路110具体可以通过电压比较器实现，其中，电压检测电路110的第一输入端为电压比较器的同相输入端，第二输入端为电压比较器的反相输入端，当同相输入端输入的电压信号Vcs不小于反相输入端输入的阈值电压Vs时，输出高电平信号，作为续流二极管D1短路的故障信号输出。

请参见图4，示出了boost升压电路中的续流二极管短路后的波形，由于续流二极管D1发生短路后，boost升压环路遭到破坏，PWM控制器1输出的PWM脉冲不再有效，开关管Q1的每个开关周期仅有一小段时间导通，导通期间，开关管Q1从电感L1和输出电容C2吸取电荷，呈现输出电容C2和电感L1经过开关管Q1进行大电流放电的现象。因此，开关管Q1上的电流突变为一个很高的值，检测电阻Rcs也会突变到一个很高的值，因此，检测电阻Rcs上的电压Vcs如图4所示。

请参见图3和图5，图5示出了图3所示的boost升压电路中的电感L1发生短路的关键点波形图。

当电感L1发生短路故障时，电感L1缺乏储能功能，开关管Q1的第一端的电压Vsw和输入电压VIN相等，开关管Q1导通时，输入电容C1经过开关管Q1和检测电阻Rcs放电，即开关管Q1上的电流不再呈现与电感电流相同的缓坡式上升，而是发生大电流放电现象，此时检测电阻Rcs上的电压Vcs突变为一个很高的值，如图5所示。而且，电压Vcs远远超过限流电路的检测预设值Vocp，电压检测电路110的阈值电压Vs大于预设值Vocp，因此，当电压检测电路110检测到的Vcs不小于阈值电压Vs时，即可判断出电感L1发生短路，并输出相应的故障信号。

所述电压检测电路110具体可以通过电压比较器实现，其中电压检测电路110的第一输入端为电压比较器的同相输入端，第二输入端为电压比较器的反相输入端，当同相输入端输入的电压Vcs不小于反相输入端输入的阈值电压Vs时，电压比较器的输出翻转为高电平信号，作为电感L1短路的故障信号输出。

本实施例提供的器件短路检测电路通过检测检测电阻Rcs上的电压信号Vcs是否不小于阈值电压Vs，检测boost升压电路中的器件是否发生短路故障，从而实现了对boost升压电路中的器件短路故障进行检测，以避免应用该boost升压电路的芯片受到损坏。

为了防止出现误保护现象，可以通过设定器件短路检测判断条件，比如，可以检测故障信号输出的次数或对故障信号出现的周期进行检测。

具体的，请参见图6，所述器件短路检测电路还包括计数器120。

所述计数器120的输入端连接所述电压检测电路110的输出端，计数器120用于记录所述电压检测电路110输出高电平的次数，当计数器120记录的次数达到预设值时，该计数器120输出控制信号，该控制信号用于控制boost升压电路系统关闭，使应用该boost升压电路系统的芯片得到保护。

所述预设值越大，误保护的可能性越小，但是，系统处于故障状态的时间较长，所述预设值越小，误保护的可能性越大，故可以根据具体的应用需求设定该预设值的大小。

优选的，请参见图7，所述器件短路检测电路还包括计时器130，该计时器130的输入端与所述电压检测电路110的输出端连接，用于记录所述电压检测电路110输出的故障信号的周期，当记录的时间超过预设时间后，产生控制信号，关闭boost升压电路，尤其是关闭开关管Q1及PWM控制器1，使开关管Q1不再动作，从而使系统的输出不会持续升高，进而使应用该boost升压电路的芯片得到保护。需要说明的是，所述计时器130可以记录产生一次故障信号对应的时间段，也可以记录产生的多次故障信号的周期并累加，此两种计时方式对应的预设时间的数值也不同。

优选的，请参见图8，所述器件短路检测电路还包括：计数器121、计时器131和逻辑或门140，其中，所述计数器121的输入端连接所述电压检测电路110的输出端，用于记录故障信号产生的次数，当该计数器121记录的次数达到预设值时，输出高电平信号；

所述计时器131的输入端连接所述电压检测电路的输出端，用于记录故障信号的产生的周期，当该计时器131记录的周期达到预设时间时，输出高电平信号。

所述逻辑或门140的第一输入端连接所述计数器121的输出端，第二输入端连接所述计时器131的输出端，当接收到所述计数器121和/或计时器131输出的高电平信号时，输出控制信号控制所述boost升压电路关闭，以使应用该boost升压电路的芯片得到保护。

本实施例提供的电路检测电路根据检测到的故障信号的次数或者故障信号发生的周期达到预设条件时，均会产生控制信号保护芯片免受损坏，避免了boost升压电路长时间处于故障状态，而损坏整个系统。

需要说明的是，本申请实施例提供的器件短路检测电路检测的是boost升压电路中的电感L1或续流二极管D1发生短路的情况。

相应于本申请实施例提供的器件短路检测电路，本申请还提供一种器件短路检测方法。

该方法用于检测boost升压电路中的器件是否短路，该方法包括：

将检测电阻上的电压信号与阈值电压进行比较，当所述检测电阻上的电压信号不小于所述阈值电压时，产生表明器件短路的故障信号；

优选的，该方法还包括：

记录所述故障信号产生的次数，并在所述次数达到预设值时，产生控制所述boost升压电路关闭的控制信号；

优选的，该方法还包括：

记录所述故障信号产生的周期时间，当所述周期时间达到预设时间时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

优选的，该方法还包括：

记录所述故障信号产生的次数，并记录所述故障信号发生的时间，当记录的所述次数达到预设值和/或记录的时间达到预设时间后，产生控制所述boost升压电路关闭的控制信号。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种器件短路检测电路，应用于boost升压电路，该boost升压电路包括与开关管串联的检测电阻，其特征在于，包括：第一输入端与所述检测电阻的高电位端相连，第二输入端输入有阈值电压的电压检测电路；当该电压检测电路的第一输入端输入的电压信号的电位不小于所述阈值电压的电位时，输出端输出表明器件短路的故障信号。

2.根据权利要求1所述的器件短路检测电路，其特征在于，还包括：与所述电压检测电路的输出端相连的计数器，用于记录所述电压检测电路输出的故障信号的次数，并在所述次数达到预设值时，输出用于控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

3.根据权利要求1所述的器件短路检测电路，其特征在于，还包括：与所述电压检测电路的输出端相连的计时器，用于记录所述电压检测电路输出的故障信号的时间，并在所述时间达到预设时间时，输出用于控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

4.根据权利要求2所述的器件短路检测电路，其特征在于，还包括：计数器、计时器和逻辑或门，其中：

所述计时器的输入端与所述电压检测电路的输出端相连，输出端连接所述逻辑或门的第一输入端，所述计数器的的输入端与所述电压检测电路的输出端相连，输出端连接所述逻辑或门的第二输入端；

当所述计时器记录得到的所述电压检测电路输出的故障信号的时间达到预设时间时，输出高电平信号；当所述计数器记录得到的所述电压检测电路输出的故障信号的次数达到所述预设值时，输出高电平信号；

当所述计数器和/或计时器输出高电平信号时，输出控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

5.根据权利要求2所述的器件短路检测电路，其特征在于，所述电压检测电路为电压比较器，其中第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端。

6.根据权利要求1所述的器件短路检测电路，其特征在于，所述器件为boost升压电路中的电感或续流二极管。

7.一种器件短路的检测方法，用于检测boost升压电路中的器件，该boost升压电路包括与开关管串联的检测电阻，其特征在于，包括：

将所述检测电阻上的电压信号与所述阈值电压进行比较，当所述检测电阻上的电压信号不小于所述阈值电压时，产生表明所述器件短路的故障信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：记录所述故障信号产生的次数，并当所述次数达到预设值时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：记录所述故障信号发生的周期时间，并当所述时间达到预设时间时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

记录所述故障信号产生的次数，以及所述故障信号发生的时间，当所述次数达到所述预设值和/或所述时间达到预设时间时，产生控制所述boost升压电路关闭的保护信号。

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