CN106325458B - 一种开关电源的开机自检电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电源的开机自检电路，包括用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压的检测电压输出电路；用于当高边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与主板上电按钮的使能信号相反的电平，使主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路；用于当低边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与驱动器的使能信号相反的信号，从而使得驱动器无法工作的低边MOS管检测电路。该开机自检电路分别为高边MOS管和低边MOS管设置了一个检测电路，能够分别检测出高边MOS管和低边MOS管的短路，并在高边MOS管和/或低边MOS管发生短路时控制开关电源无法工作，从而实现对开关电源本身以及对负载的保护，提高了开关电源的安全性能。

Description

一种开关电源的开机自检电路

技术领域

本发明涉及开关自检技术领域，特别是涉及一种开关电源的开机自检电路。

背景技术

Server(服务器)主板对稳定性的要求很高，其中，主板开关电源的稳定性是主板稳定的基础。目前Server主板的开关电源通常为CPU、PCH、HD扩展芯片等供电，其输入电压和输出电压压差通常比较大，比如将12V作为输入电压，输出电压为1.05V、1V、0.95V等。开关电源的工作原理是驱动两颗MOS管(高边MOS管和低边MOS管)交替导通，实际上由于MOS管的结构所限，MOS管被静电击穿短路的可能性很大，在实际生产中时有发生，这是不可避免的。如果MOS管短路后上电，很容易造成电源模块以及负载芯片的烧毁。安全性能低，且由于负载芯片价格不菲，上述情况的出现造成了也不必要的财产损失。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的开关电源的开机自检电路是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关电源的开机自检电路，实现对开关电源本身以及对负载的保护，提高了开关电源的安全性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源的开机自检电路，应用于开关电源，所述开关电源包括高边MOS管、低边MOS管以及驱动器，所述高边MOS管的漏极与输入电压连接，所述高边MOS管的栅极以及所述低边MOS管的栅极与所述驱动器连接，所述高边MOS管的源极与所述低边MOS管的漏极连接，其公共端作为输出端，所述低边MOS管的源极接地，该开机自检电路包括：

检测电压输出电路，用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压，所述单脉冲检测电压不大于所述开关电源的输出电压；

第一端与所述检测电压输出电路连接、第二端与所述高边MOS管的漏极连接，第三端与主板上电按钮连接、用于当所述高边MOS管短路时，在所述单脉冲检测电压高电平时间内，输出与所述主板上电按钮的使能信号相反的电平，使所述主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路；

第一端与所述检测电压输出电路连接、第二端与所述输出端连接、第三端和与门的第一输入端连接，所述与门的第二输入端与所述驱动器的使能信号连接、所述与门的输出端与所述驱动器的使能端连接，用于当所述低边MOS管短路时，在所述单脉冲检测电压高电平时间内，输出与所述驱动器的使能信号相反的电平，从而使得所述驱动器无法工作的低边MOS管检测电路。

优选低，所述检测电压输出电路为低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的控制端接收所述检测控制脉冲，所述低压差线性稳压器的输出端输出所述单脉冲检测电压。

优选低，所述高边MOS管检测电路包括第一检测电阻、第一NMOS、第一放大器、第一触发器以及第一反相器，其中：

所述第一检测电阻的第一端作为所述高边MOS管检测电路的第一端，所述第一检测电阻的第二端与所述第一NMOS的源极连接，所述第一NMOS的栅极接收所述检测控制脉冲，所述第一NMOS的漏极作为所述高边MOS管检测电路的第二端，所述第一检测电阻的第一端和第二端分别与所述第一放大器的输入端连接，所述第一放大器的电源端与所述检测电压输出电路连接，所述第一放大器的输出端与所述第一触发器的输入端连接，其中，所述第一触发器用于将输入反相后输出，所述第一触发器的输出端与所述第一反相器的输入端连接，所述第一反相器的输出端作为所述高边MOS管检测电路的第三端。

优选低，所述第一触发器的输出端还与所述与门的第三输入端连接。

优选低，所述低边MOS管检测电路包括第二NMOS、第二检测电阻、电容、第二放大器以及第二触发器，其中：

所述第二NMOS的源极作为所述低边MOS管检测电路的第一端，所述第二NMOS的栅极接收所述检测控制脉冲，所述第二NMOS的漏极与所述高边MOS管的源极连接，所述第二电阻的第一端作为所述低边MOS管检测电路的第二端，所述第二电阻的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述第二电阻的第一端以及第二端分别与所述第二放大器的输入端连接，所述第二放大器的电源端与所述检测电压输出电路连接，所述第二放大器的输出端与所述第二触发器的输入端连接，所述第二触发器用于将输入驱动后输出，所述第二触发器的输出端作为所述低边MOS管检测电路的第三端。

优选低，所述高边MOS管检测电路还包括：

与所述第一反相器的输出端连接的、用于依据所述第一反相器输出的电平发出警报的第一报警装置。

优选低，所述第一报警装置为LED灯。

优选低，所述低边MOS管检测电路还包括：

输入端与所述第二触发器的输出端连接的第二反相器；

与所述第二反相器的输出端连接的、用于依据所述第二反相器输出的电平发出警报的第二报警装置。

优选低，所述第二报警装置为LED灯。

本发明提供了一种开关电源的开机自检电路，该开机自检电路包括用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压的检测电压输出电路；用于当高边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与主板上电按钮的使能信号相反的电平，使主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路；用于当低边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与驱动器的使能信号相反的信号，从而使得驱动器无法工作的低边MOS管检测电路。

可见，首先，本发明提供的一种开关电源的开机自检电路只在单脉冲检测电压高电平内有效，在开关电源正常工作时，该自检电路不会对开关电源有任何影响。另外，该自检电路分别为高边MOS管和低边MOS管设置了一个检测电路，能够分别检测出高边MOS管和低边MOS管的短路，并在高边MOS管和/或低边MOS管发生短路时控制开关电源无法工作，从而实现对开关电源本身以及对负载的保护，提高了开关电源的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的一种开关电源的开机自检电路的结构示意图；

图2为本发明提供的一种开关电源的开机自检电路的另一种结构示意图；

图3为本发明提供的一种开关电源的开机时序图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种开关电源的开机自检电路，实现对开关电源本身以及对负载的保护，提高了开关电源的安全性能。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，图1为本发明提供的一种开关电源的开机自检电路的结构示意图，该开机自检电路应用于开关电源，开关电源包括高边MOS管、低边MOS管以及驱动器，高边MOS管的漏极与输入电压Vin连接，高边MOS管的栅极以及低边MOS管的栅极与驱动器连接，高边MOS管的源极与低边MOS管的漏极连接，其公共端作为输出端，低边MOS管的源极接地，该开机自检电路包括：

检测电压输出电路1，用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压，单脉冲检测电压不大于开关电源的输出电压Vout；

本发明发生在检测电压输出电路1上电后，驱动器的使能信号还没来之前。

可以理解的是，这里的检测控制脉冲由外部控制装置发出，可以是脉冲发生器，当然，也可以是其他装置，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

另外，这里的检测控制脉冲是单脉冲，且该脉冲高电平的持续时间长短是不具体限定的，能实现本发明目的即可。另外，单脉冲检测电压的波形与检测控制脉冲的波形是相同的。

第一端与检测电压输出电路1连接、第二端与高边MOS管的漏极连接，第三端与主板上电按钮连接、用于当高边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与主板上电按钮的使能信号相反的电平，使主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路1；

具体地，若这里的主板上电按钮的使能信号为低电平有效，则这里的高边MOS管检测电路1会输出高电平至主板上电按钮的使能端，从而使得使能端为高电平，最终使得开关电源无法上电。若这里的主板上电按钮的使能信号为高电平有效，则这里的高边MOS管检测电路1会输出低电平至主板上电按钮的使能端。具体根据主板上电按钮的使能信号来定，本发明在此不做特别的限定。

第一端与检测电压输出电路1连接、第二端与输出端连接、第三端和与门的第一输入端连接，与门的第二输入端与驱动器的使能信号连接、与门的输出端与驱动器的使能端连接，用于当低边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与驱动器的使能信号相反的电平，从而使得驱动器无法工作的低边MOS管检测电路2。

具体地，这里驱动器的使能信号为高电平有效，低边MOS管检测电路2会输出低电平至与门，从而使得与门的输出也为低电平，最终使得驱动器无法驱动高边MOS管以及低边MOS管。

本发明提供了一种开关电源的开机自检电路，该开机自检电路包括用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压的检测电压输出电路；用于当高边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与主板上电按钮的使能信号相反的电平，使主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路；用于当低边MOS管短路时，在单脉冲检测电压高电平时间内，输出与驱动器的使能信号相反的信号，从而使得驱动器无法工作的低边MOS管检测电路。

可见，首先，本发明提供的一种开关电源的开机自检电路只在单脉冲检测电压高电平内有效，在开关电源正常工作时，该自检电路不会对开关电源有任何影响。另外，该自检电路分别为高边MOS管和低边MOS管设置了一个检测电路，能够分别检测出高边MOS管和低边MOS管的短路，并在高边MOS管和/或低边MOS管发生短路时控制开关电源无法工作，从而实现对开关电源本身以及对负载的保护，提高了开关电源的安全性能。

实施例二

请参照图2，图2为本发明提供的一种开关电源的开机自检电路的另一种结构示意图，该开机自检电路在上一实施例的基础上：

作为优选低，检测电压输出电路为低压差线性稳压器LDO，低压差线性稳压器LDO的控制端接收检测控制脉冲，低压差线性稳压器LDO的输出端输出单脉冲检测电压。

具体地，图2中，VCC为IC内部逻辑供电，VCC为低压差线性稳压器LDO供电，V_LDO为单脉冲检测电压，pre_EN为检测控制脉冲，R₁为第一检测电阻，A 1为第一放大器，J 1为第一触发器，为主板上电按钮的使能信号，EN为驱动器的使能信号，Q 1为第一NMOS，Q 2为第二NMOS，R₂为第二电阻，A 2为第二放大器，J 2为第二触发器。

请参照图3，图3为本发明提供的一种开关电源的开机时序图。

作为优选低，高边MOS管检测电路包括第一检测电阻R1、第一NMOS Q1、第一放大器A1、第一触发器J1以及第一反相器，其中：

第一检测电阻R1的第一端作为高边MOS管检测电路的第一端，第一检测电阻R1的第二端与第一NMOS Q1的源极连接，第一NMOS Q1的栅极接收检测控制脉冲，第一NMOS Q1的漏极作为高边MOS管检测电路的第二端，第一检测电阻R1的第一端和第二端分别与第一放大器A1的输入端连接，第一放大器A1的电源端与检测电压输出电路连接，第一放大器A1的输出端与第一触发器J1的输入端连接，其中，第一触发器J1用于将输入反相后输出，第一触发器J1的输出端与第一反相器的输入端连接，第一反相器的输出端作为高边MOS管检测电路的第三端。

请参照图2，若高边MOS管发生短路，在对开关电源自检时，低压差线性稳压器LDO、第一NMOS Q1以及第二NMOS Q2会同时接收到检测控制脉冲，则此时第一NMOS Q1以及第二NMOS Q2会导通，低压差线性稳压器LDO会输出单脉冲检测电压，该电压会经过第一检测电阻R1、第一NMOS Q1、高边MOS管、电感、第二电阻以及电容并该电路上形成电流，则此时第一检测电阻R1两端会产生压差，此时第一放大器A1会输出高电平，经过第一触发器J1后会输出低电平，再经过第一反相器后输出高电平至主板上电按钮的使能端，因为该使能端低电平有效，则此时该使能端无效，因此，此时无法开启开关电源。

作为优选低，第一触发器J1的输出端还与与门的第三输入端连接。

为了进一步提高该自检电路的安全性能，第一触发器J1的输出端还与与门的第三输入端连接，也即将第一触发器J1的输出以及驱动器的原始使能信号经过与门后的输出作为驱动器的最终使能信号，由于当高边MOS管断路时，第一触发器J1会输出低电平，则此时与门会输出低电平至驱动器的使能端，又因为驱动器的使能端高电平有效，因此即便驱动器的原始使能信号EN有效也无法直接驱动该驱动器工作。

作为优选低，低边MOS管检测电路包括第二NMOS Q2、第二检测电阻R2、电容、第二放大器A2以及第二触发器J2，其中：

第二NMOS Q2的源极作为低边MOS管检测电路的第一端，第二NMOS Q2的栅极接收检测控制脉冲，第二NMOS Q2的漏极与高边MOS管的源极连接，第二电阻的第一端作为低边MOS管检测电路的第二端，第二电阻的第二端与电容的第一端连接，电容的第二端接地，第二电阻的第一端以及第二端分别与第二放大器A2的输入端连接，第二放大器A2的电源端与检测电压输出电路连接，第二放大器A2的输出端与第二触发器J2的输入端连接，第二触发器J2用于将输入驱动后输出，第二触发器J2的输出端作为低边MOS管检测电路的第三端。

本申请将驱动器的原始使能信号与第二触发器J2的输出端经过与门逻辑，与门的输出作为驱动器的最终使能信号。

若低边MOS管发生短路，在对开关电源自检时，低压差线性稳压器LDO、第一NMOSQ1以及第二NMOS Q2会接收到检测控制脉冲，则此时第一NMOS Q1以及第二NMOS Q2会导通，低压差线性稳压器LDO会输出单脉冲检测电压，则该电压会经过第二NMOS Q2以及低边MOS管，此时第二检测电阻R2以及电容被短路，第二检测电阻R2的两端无电压，则第二放大器A2输出低电平，经过第二触发器J2输出后仍为低电平，则即便驱动器的原始驱动信号为高电平，此时与门仍会输出低电平，从而使得驱动器无法驱动高边MOS管以及低边MOS管。

另外，上述分析的是只有高边MOS管短路或者只有低边MOS管短路时的情况，当高边MOS管以及低边MOS管均短路时，则此时第二检测电阻R2以及电容被短路，第一检测电阻R1和第二检测电阻R2的两端均无电压，此时会只能检测出低边MOS管短路。但因为在更换完低边MOS管后仍会进行上电前自检，此时的情况即为上述只有高边MOS管短路的情况，因此，仍能检测出高边MOS管也发生了短路。

作为优选低，高边MOS管检测电路还包括：

与第一反相器的输出端连接的、用于依据第一反相器输出的电平发出警报的第一报警装置。

作为优选低，第一报警装置为LED灯。

为了方便用户的监测，在检测出高边MOS管短路时，第一报警装置会发出警报，方便用户及时更换故障器件，当然，这里的第一报警装置并不仅限于LED灯，还可以为蜂鸣器灯其他报警装置，本发明在此不作特别的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选低，低边MOS管检测电路还包括：

输入端与第二触发器的输出端连接的第二反相器；

与第二反相器的输出端连接的、用于依据第二反相器输出的电平发出警报的第二报警装置。

作为优选低，第二报警装置为LED灯。

为了方便用户的监测，在检测出低边MOS管短路时，第二报警装置会发出警报，方便用户及时更换故障器件，当然，这里的第二报警装置并不仅限于LED灯，还可以为蜂鸣器灯其他报警装置，本发明在此不作特别的限定，能实现本发明的目的即可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种开关电源的开机自检电路，应用于开关电源，所述开关电源包括高边MOS管、低边MOS管以及驱动器，所述高边MOS管的漏极与输入电压连接，所述高边MOS管的栅极以及所述低边MOS管的栅极与所述驱动器连接，所述高边MOS管的源极与所述低边MOS管的漏极连接，其公共端作为输出端，所述低边MOS管的源极接地，其特征在于，该开机自检电路包括：

检测电压输出电路，用于依据接收到的检测控制脉冲输出单脉冲检测电压，所述单脉冲检测电压不大于所述开关电源的输出电压；

第一端与所述检测电压输出电路连接、第二端与所述高边MOS管的漏极连接，第三端与主板上电按钮连接、用于当所述高边MOS管短路时，在所述单脉冲检测电压高电平时间内，输出与所述主板上电按钮的使能信号相反的电平，使所述主板上电按钮无法开启的高边MOS管检测电路；

第一端与所述检测电压输出电路连接、第二端与所述输出端连接、第三端和与门的第一输入端连接，所述与门的第二输入端与所述驱动器的使能信号连接、所述与门的输出端与所述驱动器的使能端连接，用于当所述低边MOS管短路时，在所述单脉冲检测电压高电平时间内，输出与所述驱动器的使能信号相反的电平，从而使得所述驱动器无法工作的低边MOS管检测电路；

所述检测电压输出电路为低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器的控制端接收所述检测控制脉冲，所述低压差线性稳压器的输出端输出所述单脉冲检测电压；

所述高边MOS管检测电路包括第一检测电阻、第一NMOS、第一放大器、第一触发器以及第一反相器，其中：

所述第一检测电阻的第一端作为所述高边MOS管检测电路的第一端，所述第一检测电阻的第二端与所述第一NMOS的源极连接，所述第一NMOS的栅极接收所述检测控制脉冲，所述第一NMOS的漏极作为所述高边MOS管检测电路的第二端，所述第一检测电阻的第一端和第二端分别与所述第一放大器的输入端连接，所述第一放大器的电源端与所述检测电压输出电路连接，所述第一放大器的输出端与所述第一触发器的输入端连接，其中，所述第一触发器用于将输入反相后输出，所述第一触发器的输出端与所述第一反相器的输入端连接，所述第一反相器的输出端作为所述高边MOS管检测电路的第三端。

2.如权利要求1所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述第一触发器的输出端还与所述与门的第三输入端连接。

3.如权利要求2所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述低边MOS管检测电路包括第二NMOS、第二检测电阻、电容、第二放大器以及第二触发器，其中：

所述第二NMOS的源极作为所述低边MOS管检测电路的第一端，所述第二NMOS的栅极接收所述检测控制脉冲，所述第二NMOS的漏极与所述高边MOS管的源极连接，第二电阻的第一端作为所述低边MOS管检测电路的第二端，所述第二电阻的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述第二电阻的第一端以及第二端分别与所述第二放大器的输入端连接，所述第二放大器的电源端与所述检测电压输出电路连接，所述第二放大器的输出端与所述第二触发器的输入端连接，所述第二触发器用于将输入驱动后输出，所述第二触发器的输出端作为所述低边MOS管检测电路的第三端。

4.如权利要求1所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述高边MOS管检测电路还包括：

与所述第一反相器的输出端连接的、用于依据所述第一反相器输出的电平发出警报的第一报警装置。

5.如权利要求4所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述第一报警装置为LED灯。

6.如权利要求3所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述低边MOS管检测电路还包括：

输入端与所述第二触发器的输出端连接的第二反相器；

与所述第二反相器的输出端连接的、用于依据所述第二反相器输出的电平发出警报的第二报警装置。

7.如权利要求6所述的开关电源的开机自检电路，其特征在于，所述第二报警装置为LED灯。