CN107144798A - 异常检测电路和方法及开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异常检测电路和方法及开关电源。所述的异常是指开关电源输出电压采样端的异常。异常检测电路包括滤波电路和比较器，表征输出电压的第一电压经滤波后输出表征输出电压的第二电压，将表征所述第二电压的信号和表征输出电压的电压采样信号，进行比较，输出异常判断信号，在所述异常判断信号表征发生异常时，进行异常保护。开关电源包括：主功率开关管、续流管、电感和异常检测电路。本发明克服了现有技术的缺点，能有效减小误判的可能性，提高产品的可靠性。

Description

异常检测电路和方法及开关电源
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种异常检测电路和方法及开关电源。
背景技术
在开关电源中，经常需要采样所述开关电源的输出电压，作为反馈信号，根据该电压值确定如何对负载供电。一般在开关电源的输出端留有输出电压采样端，该采样端的电压在电路正常状态下是个定值，用户可以通过改变电阻的阻值来得到需要的输出电压。同时开关电源利用该采样端的电压作为反馈信号确定如何对负载进行供电。一旦该采样端发生异常，采样得到的电压值为零，开关电源会一直增强对负载的供电，使得输出电压升高，影响负载的正常供电，因此，需要进行异常保护。
在现有技术中，一般是通过引入电流法来判断所述采样端是否发生异常，即通过在该采样端处引入电流，进而检测采样端处的电压值来判断引脚是否异常，进而采取异常保护措施，但该方法存在误判的情况。如图1所示Buck电源，其中FB点即为芯片的采样端，该采样端的电压可以表征所述开关电源的输出电压。现有技术是在FB点引入电流I，通过检测FB的电压值，若VFB＝0，则R2短路，从而确定FB点异常，进而采取异常保护措施。但有两种情况会引起FB点异常，R2短路或者R1断路。而上述引入电流法只能确定当R2短路时的情况，并不能检测出R1断路引起的FB点异常，故现有技术存在误判的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种异常检测电路和方法及开关电源，用于解决现有技术存在的出现异常误判断，可靠性不高的技术问题。
本发明提供了一种异常检测电路，包括：
滤波电路，接收表征输出电压的第一电压，经滤波后输出表征输出电压的第二电压；
比较器，其第一输入端接收表征所述第二电压的信号，其第二输入端接收表征输出电压的电压采样信号，所述比较器输出异常判断信号；
在所述异常判断信号表征发生异常时，则进行异常保护。
可选的，当表征所述第二电压的信号小于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征正常工作状态，当表征所述第二电压的信号大于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征发生异常。
可选的，所述的异常检测电路还包括分压电路，所述分压电路的输入端与滤波电路的输出端连接，分压电路的输出端与所述比较器的第一输入端连接，所述分压电路输出经分压后的表征所述第二电压的信号，作为第三电压，所述的第三电压作为所述表征所述第二电压的信号。
可选的，所述的异常是指开关电源输出电压采样端的异常。
可选的，在正常工作状态下，所述第二电压与所述第三电压的比值大于开关电路的输出电压与所述电压采样信号的比值。
可选的，所述表征输出电压的第一电压是指，开关电源中主功率开关管与续流管公共端的电压。
本发明还提供一种异常检测方法，包括：
表征输出电压的第一电压，经滤波后输出表征输出电压的第二电压；
将表征所述第二电压的信号与表征输出电压的电压采样信号进行比较，得到异常判断信号；
在所述异常判断信号表征发生异常时，则进行异常保护。
可选的，当表征所述第二电压的信号小于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征正常工作状态，当表征所述第二电压的信号大于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征发生异常。
本发明还提供一种开关电源，包括主功率开关管、续流管、电感和以上任意一种异常检测电路，所述的主功率开关管与所述续流管连接，其公共端与所述电感一端连接，电感的另一端为输出端；所述的异常检测电路中的滤波电路与主功率开关管和所述续流管的公共端连接。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明利用表征所述第二电压的信号和所述表征输出电压的输出采样信号进行比较，来判断采样端是否发生异常。本发明不仅能够检测出电阻短路时引起的采样端异常，也能检测出电阻断路时引起的采样点异常，减小了误判的可能性，从而提高产品的可靠性。
附图说明
图1为现有技术异常检测电路和开关电源的部分结构示意图；
图2为本发明异常检测电路和开关电源的部分结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在开关电源中，经常需要采样所述开关电源的输出电压，作为反馈信号，根据该电压值确定如何对负载供电。实际的大部分应用中，在开关电源的输出端留有输出电压采样端，利用该采样端的电压作为反馈信号确定如何对负载进行供电。
如图2所示，示意了本发明异常检测电路和开关电源的一种电路结构，所述的开关电源为Buck电路，包括：第一开关管M1和第二开关管M2，电感L1和电容C。第一电阻R1和第二电阻R2组成采样电路，对输出电压进行采样。所述的第一开关管M1的漏极接输入电压，所述的第一开关管M1的源极接所述的第二开关管M2的漏极，所述的第二开关管M2的源极接地。电感L1的一端接第一开关管M1和第二开关管M2的公共端，电感L1另一端为输出端的高电位端。电容C的一端接输出端的高电位端，另一端接地。第一电阻R1的一端接输出的高电位端，第一电阻R1另一端接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地。输出电压采样端FB点设置在第一电阻R1和第二电阻R2的公共端。
如图2所示，所述的异常检测电路包括滤波电路，分压电路，比较器comp1。Buck电路中第一开关管M1和第二开关管M2公共端(记为SW)的电压作为第一电压V1，接入所述的滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出电压作为第二电压V2，接入所述分压电路的输入端，所述分压电路的输出电压作为第三点压V3，接入比较器comp1的正输入端，所述比较器comp1的负输入端连接输出电压采样端FB点，输出电压采样信号为VFB，所述比较器comp1输出异常判断信号VJ。若所述异常判断信号VJ为高电平，则表征发生异常，可以进一步进行异常保护，采取一些措施如关机或者重启等。
对于该开关电源，正常工作状态时，有：
由于第一电阻R1和第二电阻R2是可以改变的，用户可以根据第一电阻R1和第二电阻R2来调节开关电源的输出电压。一般会在芯片说明书中直接给出FB点的额定电压VFB。此种情况下，K∈(Kmin，Kmax)。令分压电路的分压比例为比Kmax更大的常数K1，即K1＞Kmax。将滤波电路的输出电压V2近似的看为开关电源的输出电压Vout。经过分压电路，得到V3＝Vout/K1的值。在电路正常时，V3＝Vout/K1＜Vout/K＝VFB；当FB处发生异常时，即R2＝0或者R1＝+∝，VFB＝0，故此时必有V3＝Vout/Kmax＞＞VFB。
比较器comp1的正输入端接收信号为V3＝Vout/K1，负输入端接收输出电压采样信号VFB，正常工作状态下，V3＝Vout/K1＜VFB，则比较器comp1输出低电平，即表征正常工作状态。而当FB异常时，VFB＝0，会使得V3＝Vout/K1＞VFB，即比较器comp1的正输入端电压V3大于负输入端电压VFB，比较器comp1输出高电平，即表征发生异常，所述的异常一般存在两种情况，FB点短路或R1断路。
在异常检测电路检测到异常后，可以进一步进行异常保护，采取一些措施如关机或者重启等。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种异常检测电路，其特征在于，包括：
滤波电路，接收表征输出电压的第一电压，经滤波后输出表征输出电压的第二电压；
比较器，其第一输入端接收表征所述第二电压的信号，其第二输入端接收表征输出电压的电压采样信号，所述比较器输出异常判断信号；
在所述异常判断信号表征发生异常时，则进行异常保护。
2.根据权利要求1所述的异常检测电路，其特征值在于：当表征所述第二电压的信号小于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征正常工作状态，当表征所述第二电压的信号大于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征发生异常。
3.根据权利要求1或者2所述的异常检测电路，其特征在于：所述的异常检测电路还包括分压电路，所述分压电路的输入端与滤波电路的输出端连接，分压电路的输出端与所述比较器的第一输入端连接，所述分压电路输出经分压后的表征所述第二电压的信号，作为第三电压，所述的第三电压作为所述表征所述第二电压的信号。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的异常检测电路，其特征在于：所述的异常是指开关电源输出电压采样端的异常。
5.根据权利要求3所述的异常检测电路，其特征在于：在正常工作状态下，所述第二电压与所述第三电压的比值大于开关电路的输出电压与所述电压采样信号的比值。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的异常检测电路，其特征在于：所述表征输出电压的第一电压是指，开关电源中主功率开关管与续流管公共端的电压。
7.一种异常检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
表征输出电压的第一电压，经滤波后，输出表征输出电压的第二电压；
将表征所述第二电压的信号与表征输出电压的电压采样信号进行比较，得到异常判断信号；
在所述异常判断信号表征发生异常时，则进行异常保护。
8.根据权利要求7所述的异常检测方法，其特征在于：当所述表征所述第二电压的信号小于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征正常工作状态，当所述表征所述第二电压的信号大于所述表征输出电压的电压采样信号时，所述异常判断信号表征发生异常。
9.一种开关电源，其特征在于，包括：主功率开关管、续流管、电感和以上任意一种异常检测电路，所述的主功率开关管与所述续流管连接，其公共端与所述电感一端连接，电感的另一端为输出端；所述的异常检测电路中的滤波电路与主功率开关管和所述续流管的公共端连接。
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