CN105322771A - 短路保护电路 - Google Patents

Abstract

一种短路保护电路，耦接于输出调整电路，包括短路检测模块、计数模块，以及与软启动无连动关系的第一信号发生模块和第二信号发生模块。其中，当该短路检测模块，侦测到该输出调整电路的输出处于短路状态时送出短路信号，该短路信号令该计数模块计数经过该第一时钟周期，并送出信息令该第一信号发生模块发出休眠开始信号，令该输出调整电路停止输出，并且，当该第一信号发生模块发出该休眠开始信号，该休眠开始信号令该计数模块计数经过该第二时钟周期，之后该第二信号发生模块发出休眠结束信号，令该输出调整电路重新开始输出。

Description

短路保护电路

技术领域

本发明涉及一种短路保护电路，尤指一种具有打嗝模式的短路保护电路。

背景技术

在现今的市场上，大电流DC-DC开关电源被广泛地使用着，然而，使用此种电源的系统一旦发生短路的意外时，可能会因为温度过度升高而引发安全事故，因此需要附加有短路保护电路以提高产品的可靠性。

目前习知的短路保护电路主要使用两种方式，其中一种为折返式电流限制，其以开关电源的输出电流限流值为控制目标，但这种短路保护电路的方式具有缺点，包括不具有彻底的自动恢复能力，以及因无法无限制的渐低限流阈值，并不能大幅降低短路消耗等等。另一较佳的方式为打嗝模式(hiccupmode)的短路保护电路，当检测到输出过流并持续特定时间后，令开关电源进入休眠模式，停止输出，经软启动时间的整数倍后，再重新启动开关电源，若短路状态仍未移除，则重复上述休眠及再启动程序。

此种打嗝模式的方式仍有两个主要的缺点，其一是遇到短路状况时，必须经过一个软启动周期的限流工作状态才能进入休眠，而软启动周期通常是毫秒量级，于此段的限流工作状态时间中开关电源系统将承受巨大的功耗，并将因此加速老化，另一缺点则是休眠时间以软启动周期为最小单位，加长休眠时间虽可降低短路时的功耗，却也会因此加长短路恢复的响应时间。

因此，如何提供一种具有打嗝模式的降低短路平均功耗的功能，且能减少系统处于承受巨大功耗的时间，以及提高系统从短路异常恢复到正常工作的响应速度的短路保护电路，即为各家业者亟待解决的课题。

发明内容

鉴于习知技术的种种缺失，本发明的主要目的，即在于提供一种具有打嗝模式的降低短路平均功耗的功能，且能减少系统处于承受巨大功耗的时间，以及提高系统从短路异常恢复到正常工作的响应速度的短路保护电路。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供一种短路保护电路，耦接于输出调整电路，其特征在于，包括短路检测模块、计数模块、第一信号发生模块以及第二信号发生模块。其中，该输出调整电路向外部负载输出电压，另以短路检测模块，侦测该输出调整电路的输出是否处于短路状态，并于短路状态时送出短路信号。

计数模块用以计数第一时钟周期以及第二时钟周期，供该第一信号发生模块以及第二信号发生模块使用，当该短路检测模块侦测到该输出调整电路的输出处于短路状态，该短路信号令该计数模块计数经过该第一时钟周期，之后该第一信号发生模块发出休眠开始信号，令该输出调整电路停止输出，并且，当该第一信号发生模块发出该休眠开始信号，该休眠开始信号令该计数模块计数经过该第二时钟周期，之后该第二信号发生模块发出休眠结束信号，令该输出调整电路重新开始输出。

相较于习知技术，本发明之短路保护电路藉由独立的该第一信号发生模块、第二信号发生模块，令打嗝计数，也就是休眠开始前的第一时钟周期以及休眠时的第二时钟周期之计数，不再与软启动之间具有连动关系，故能在具有打嗝模式的降低短路平均功耗的功能之余，同时能减少系统处于承受巨大功耗的时间，以及提高系统从短路异常恢复到正常工作的响应速度，充分地解决了现有技术的缺失。

附图说明

图1为本发明的短路保护电路实施例的电路架构示意图。

图2为本发明的短路保护电路另一实施例的信号流程示意图。

符号说明：

1短路保护电路

2负载

3输出调整电路

11短路检测模块

12计数模块

13第一信号发生模块

14第二信号发生模块

111反馈电压

112短路参考电压

121电路时钟周期

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明可由其他不同的具体实施例加以施行或应用。

请参阅图1，以了解本发明所述的短路保护电路的运作方式。如图所示，本发明的短路保护电路1，耦接于输出调整电路3，其特征在于，包括短路检测模块11、计数模块12、第一信号发生模块13以及第二信号发生模块14。

输出调整电路3，向外部负载输出电压。

短路检测模块11，用以侦测该输出调整电路3的输出是否处于短路状态，并于短路状态时送出短路信号。更进一步来说，短路检测模块11藉由比对该输出调整电路3所输出电压的反馈电压111，以及短路参考电压112来侦测是否处于短路状态，当处于短路状态时，反馈电压111低于短路参考电压112，此时短路检测模块11将送出短路信号。

计数模块12，由电路时钟周期121，计数出第一时钟周期以及第二时钟周期。当计数模块12接收到短路检测模块11送出的短路信号，开始计数，并于计数经过该第一时钟周期后，发出信息。

第一信号发生模块13，当接收到计数模块12所发出之信息，发出休眠开始信号，令该输出调整电路3停止输出，此时从侦测出短路状况开始，已经过该第一时钟周期的时间，此段时间电路具有短路功耗。

第二信号发生模块14，当第一信号发生模块13发出该休眠开始信号，该休眠开始信号令该计数模块12计数经过该第二时钟周期，之后，第二信号发生模块14发出休眠结束信号，令该输出调整电路3开始输出。在第一信号发生模块13发出休眠开始信号后，输出调整电路3停止输出，故电路不具有短路功耗，直到经过第二时钟周期后，第二信号发生模块14发出休眠结束信号，令该输出调整电路3开始输出，若此时短路状态仍未解除，短路检测模块11将侦测到短路状态，并重复上述过程。

由上述内容可知，电路具有短路功耗的时间等于该第一时钟周期，若该第一时钟周期与第二时钟周期的比例为1:n，则具有本发明的短路保护电路1的系统的短路平均功耗为没有短路保护电路系统的1/(1+n)，该第二时钟周期越大于该第一时钟周期，则短路平均功耗减低越多。

于一实施例中，该第一时钟周期可为32时钟周期，该第二时钟周期可为1024时钟周期，两者比例为1:32，可达到如此极低的短路平均功耗。

另外，该第一时钟周期为32时钟周期，仅约100微秒(μs)左右，小于习知技术的毫秒量级，故本发明的短路保护电路1承受瞬时短路功耗的时间较少。

并且，相关于系统从短路异常恢复到正常工作的响应速度的休眠状态期间，也就是该第二时钟周期，也小于习知技术，故本发明的短路保护电路1拥有较佳的恢复响应速度。

于一实施例中，计数模块12可具有复数个计数器以分别计数该第一时钟周期以及第二时钟周期。

于一较佳实施例中，计数模块12可具有自动复位功能，以使用单一计数器计数该第一时钟周期以及第二时钟周期，可避免增加电路规模并节省成本。

另外，该休眠开始信号可为窄脉冲信号，约为100奈秒(ns)宽度的窄脉冲，并传送至该计数模块12令该计数模块12复位，且于该计数模块12复位完成之后立即释放，因此并不妨碍计数模块12对于休眠状态的计数。

以及，该休眠结束信号可为窄脉冲信号，约为100奈秒(ns)宽度的窄脉冲，并传送至该计数模块12令该计数模块12复位，且于该计数模块12复位完成之后立即释放。

于一实施例中，第一信号发生模块13与第二信号发生模块14可具有相同的电路结构，两者工作机制与信号流程皆为相同或大致相同，差异之处在于两者的控制信号。

请参阅图2，图2为本发明的短路保护电路1另一实施例的信号流程示意图。短路指示显示短路状态，计数时钟表示电路时钟周期121，32*时钟指32个时钟周期，1024*时钟指1024个时钟周期，休眠开始窄脉冲表示休眠开始信号，休眠结束窄脉冲表示休眠结束信号，休眠状态指示表示电路停止输出期间，输出电感电流为该输出调整电路3所输出的电感电流。

如图2所示，当短路检测模块11侦测到短路状态，送出短路信号，令计数模块12计数第一时钟周期，例如为32个时钟周期，之后第一信号发生模块13送出休眠开始信号，令输出调整电路3停止输出且令计数模块12计数第二时钟周期，例如为1024个时钟周期，之后第二信号发生模块14送出休眠结束信号，令输出调整电路3重新开始输出，若短路状态仍未解除，则计数模块12再次计数第一时钟周期，重复上述计数第一时钟周期至令输出调整电路3重新开始输出的动作。

综上所述，本发明的短路保护电路藉由独立的该第一信号发生模块、第二信号发生模块，令打嗝计数，不再与软启动之间具有连动关系，故能在具有打嗝模式的降低短路平均功耗的功能之余，同时能减少系统处于承受巨大功耗的时间，以及提高系统从短路异常恢复到正常工作的响应速度，另外，第一信号发生模块、第二信号发生模块可具有相同的电路结构，并使用同一具复位功能的计数模块，以节省成本。

由以上较佳具体实施例的描述，本领域具有通常知识者当可更加清楚本发明的特征与精神，惟上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非用以限制本发明。因此，任何对上述实施例进行的修改及变化仍不脱离本发明的精神，且本发明的权利范围应如权利要求书所述。

Claims (6)

1.一种短路保护电路，耦接于输出调整电路，其特征在于，包括：

短路检测模块，用以侦测该输出调整电路的输出是否处于短路状态，并于短路状态时送出短路信号；

计数模块，用以计数第一时钟周期以及第二时钟周期；

第一信号发生模块，当该短路检测模块侦测到该输出调整电路的输出处于短路状态，送出该短路信号令该计数模块计数经过该第一时钟周期后，该第一信号发生模块发出休眠开始信号，令该输出调整电路停止输出；以及

第二信号发生模块，当该第一信号发生模块发出该休眠开始信号，该休眠开始信号令该计数模块计数经过该第二时钟周期后，该第二信号发生模块发出休眠结束信号，令该输出调整电路开始输出。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，该短路检测模块比对该输出调整电路所输出电压的反馈电压，以及短路参考电压来侦测是否处于短路状态。

3.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，该计数模块具有自动复位功能。

4.根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于，该休眠开始信号为窄脉冲信号，并传送至该计数模块令该计数模块复位。

5.根据权利要求3所述的短路保护电路，其特征在于，该休眠结束信号为窄脉冲信号，并传送至该计数模块令该计数模块复位。

6.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，该第一信号发生模块与该第二信号发生模块具有相同的电路结构。