CN113193540B - 控制电路、控制电路系统及电源芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制电路、控制电路系统及电源芯片。其中，所述控制电路基于信号电容器的电压调节脉宽调制信号的占空比；所述信号电容器基于供电电路的输出电压的特征电压和基准电压的大小关系改变自身的充放电状态；当短路发生时，所述信号电容器周期性地放电。如此配置，一方面使得所述供电电路在正常工作时能够输出合适的工作电压，也能够确保短路状态消除后系统能够顺利启动，另一方面合理利用已有电路结构，通过在短路时所述信号电容器周期性地放电减小了短路时所述供电电路的输出电流的平均值，从而降低了短路时所述供电电路的能耗；解决了现有技术中电源系统难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

Description

控制电路、控制电路系统及电源芯片

技术领域

本发明涉及电源芯片技术领域，特别涉及一种控制电路、控制电路系统及电源芯片。

背景技术

开关电源系统在检测到输出短路时，会进行短路保护，短路限流是最常见的一种短路保护方式；短路限流的方式是在检测到短路时，限定输出电流，相当于工作于恒流模式下，可以对系统起到保护作用。

但为了保证系统可以正常启动或者短路恢复等，通常该限流值会设置的比较大，导致短路时损耗的能量较高，对外围器件有一定的要求。

综上，现有技术中，电源系统存在难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制电路、控制电路系统及电源芯片，以解决现有技术中电源系统难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种控制电路，用于输出脉宽调制信号驱使供电电路导通或者关断，所述控制电路包括信号电容器、斜波输入端和电压检测端，所述电压检测端用于获取所述供电电路的输出电压的特征电压；其中，当所述信号电容器的电压大于所述斜波输入端的电压时，所述脉宽调制信号为高电平；当所述信号电容器的电压小于所述斜波输入端的电压时，所述脉宽调制信号为低电平；当所述电压检测端的电压大于基准电压时，所述信号电容器放电，当所述电压检测端的电压小于所述基准电压时，所述信号电容器充电；以及，当所述电压检测端的电压符合短路判定条件时，所述信号电容器周期性地放电。

可选的，所述控制电路包括过流检测模块，所述过流检测模块用于获取电流检测信号，当所述电流检测信号符合过流判定条件且所述供电电路导通时，所述过流检测模块输出限流信号，所述电流检测信号基于所述供电电路的输出电流生成。

可选的，所述控制电路包括计数器模块，当所述电压检测端的电压符合短路判定条件且所述电流检测信号符合过流判定条件时，所述计数器模块的计数值持续增加；当所述计数值达到预设值时，所述计数器模块清空所述计数值并输出放电信号以驱使所述信号电容器放电。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种控制电路系统，所述控制电路系统包括上述的控制电路、斜波电路、锁存驱动电路和功率管；所述控制电路的输出端与所述锁存驱动电路的第一输入端连接；所述锁存驱动电路的输出端与所述功率管的控制端连接，所述功率管用于串联入所述供电电路；所述斜波电路的输出端与所述斜波输入端连接；其中，

当仅接收到所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路输出与所述脉宽调制信号相反波形的驱动信号；当所述功率管的控制端接收到低电平信号时，所述功率管导通所述供电电路，否则，所述功率管关断所述供电电路；或者，

当仅接收到所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路输出与所述脉宽调制信号相同波形的驱动信号；当所述功率管的控制端接收到高电平信号时，所述功率管导通所述供电电路，否则，所述功率管关断所述供电电路。

可选的，当所述电压检测端的电压符合短路判定条件时，所述斜波电路输出第一频率的斜波；否则，所述斜波电路输出第二频率的斜波，所述第一频率低于所述第二频率。

可选的，所述控制电路包括过流检测模块，所述过流检测模块用于获取电流检测信号，当所述电流检测信号符合过流判定条件且所述供电电路导通时，所述过流检测模块输出限流信号，所述电流检测信号基于所述供电电路的输出电流生成；所述锁存驱动电路的第二输入端用于获取所述限流信号；当仅接收到所述限流信号和所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路持续地输出预设电平直至接收到所述脉宽调制信号的上升沿，所述预设电平为令所述功率管关断的电平。

可选的，所述控制电路系统还包括软启动电路，所述软启动电路用于基于预设逻辑向所述锁存驱动电路输出软启动信号；当所述锁存驱动电路接收到所述软启动信号时，输出与所述软启动信号相反波形的驱动信号。

可选的，所述控制电路系统还包括稳压及基准源电路，所述稳压及基准源电路用于提供稳压电源和所述基准电压。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种电源芯片，所述电源芯片包括上述的控制电路或者包括上述的控制电路系统。

与现有技术相比，本发明提供的控制电路、控制电路系统及电源芯片中，所述控制电路基于所述信号电容器的电压调节所述脉宽调制信号的占空比；其中，所述信号电容器基于供电电路的输出电压的特征电压和基准电压的大小关系改变自身的充放电状态；当短路发生时，所述信号电容器周期性地放电。如此配置，一方面使得所述供电电路在正常工作时能够基于所述基准电压输出合适的工作电压，也能够确保短路状态消除后系统能够顺利启动，另一方面合理利用已有电路结构，通过在短路时所述信号电容器周期性地放电减小了短路时所述供电电路的输出电流的平均值，从而降低了短路时所述供电电路的能耗；解决了现有技术中电源系统难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1是本发明一实施例的控制电路的电路示意图；

图2是本发明一实施例的控制电路系统的电路示意图；

图3是本发明一实施例的电源芯片与外部的电源和负载连接的电路示意图；

图4是图3所示的电路在短路工况下的波形图。

附图中：

4001-信号发生模块；4002-短路检测模块；4003-过流检测模块；4004-计数器模块；100-稳压及基准源电路；200-软启动电路；300-斜波电路；400-控制电路；500-锁存驱动电路；1000-电源芯片。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心思想在于提供一种控制电路、控制电路系统及电源芯片，以解决现有技术中电源系统难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

以下参考附图进行描述。

请参考图1至图4，其中，图1是本发明一实施例的控制电路的电路示意图；图2是本发明一实施例的控制电路系统的电路示意图；图3是本发明一实施例的电源芯片与外部的电源和负载连接的电路示意图；图4是图3所示的电路在短路工况下的波形图。

为了便于理解，本说明书的后续内容中，先介绍如图1所示的一个实施例，然后基于该实施例进一步介绍本发明的设计思路，以及基于该设计思路可以实现的变化例。

如图1所示，本实施例提供了一种控制电路400，用于输出脉宽调制信号驱使供电电路导通或者关断。所述控制电路包括信号发生模块4001、短路检测模块4002、过流检测模块4003和计数器模块4004。

所述信号发生模块4001包括误差放大器OP1、第一比较器COMP1，第一电容器C1、第一电阻R1和第一三极管Q1。

所述误差放大器OP1的同相端用于获取基准电压VREF，所述误差放大器OP1的反相端用于获取所述供电电路的输出电压的特征电压VFB，需理解，所述特征电压VFB包含所述供电电路的输出电压的信息，其具体实现方式包括直接采用所述供电电路的输出电压作为所述特征电压VFB，将所述供电电路的输出电压进行分压后得到的一部分作为所述特征电压VFB，以及其他的形式。所述误差放大器OP1的输出端通过所述第一电阻R1与所述第一电容器C1的第一端连接，所述第一电容器C1的第二端用于接地，所述第一三极管Q1为NPN型三极管，所述第一三极管Q1的集电极与所述第一电容器C1的第一端连接，所述第一三极管Q1的发射极用于接地，所述第一三极管Q1的基极用于接收放电信号。

所述误差放大器OP1的输出端还与所述第一比较器COMP1的同相端连接，所述第一比较器COMP1的反相端用于获取斜波信号VB，所述第一比较器COMP1的输出端用于输出所述脉宽调制信号VC。所述误差放大器OP1及所述第一比较器COMP1的电源正负端按照公知常识或者图1所示的方式连接。

所述短路检测模块4002包括第二电阻R2、第三电阻R3和第二比较器COMP2，所述第二电阻R2的第一端用于获取所述基准电压VREF，所述第二电阻R2的第二端与所述第二比较器COMP2的反相端连接，所述第二电阻R2的第二端用于通过所述第三电阻R3接地，所述第二比较器COMP2的正相端用于获取所述特征电压VFB。所述第二比较器COMP2的输出端用于输出短路判定信号OSP，在本实施例中，所述短路判定信号OSP包括短路信号和未短路信号，所述短路信号为低电平，所述未短路信号为高电平。所述第二比较器COMP2的电源正负端按照公知常识或者图1所示的方式连接。

所述过流检测模块4003包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、运算放大器OP2、第三比较器COMP3、非门元件NOT1、与门元件AND1、恒流元件IS1、第二电容器C2、第二三极管Q2和第三三极管Q3。

所述第四电阻R4的第一端用于获取第一电流检测信号VIN，所述第四电阻R4的第二端用于通过所述第五电阻R5接地，所述第四电阻R4的第二端还与所述运算放大器OP2的同相端连接，所述第六电阻R6的第一端用于获取第二电流检测信号SW，所述第六电阻R6的第二端通过所述第七电阻R7与所述运算放大器OP2的输出端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述运算放大器OP2的反相端连接，所述运算放大器OP2的输出端与所述第三比较器COMP3的同相端连接，所述第三比较器COMP3的反相端用于获取过流参考电压V1。所述运算放大器OP2及所述第三比较器COMP3的电源正负端按照公知常识或者图1所示的方式连接。特别地，所述运算放大器OP2的电源正端与所述第一电流检测信号VIN的输出端连接。

所述非门元件NOT1的输入端用于获取功率管的驱动信号，所述功率管用于串联入所述供电电路以控制所述供电电路的导通和关断，所述驱动信号为低电平时，所述功率管导通所述供电电路。所述非门元件NOT1的输出端与所述与门元件AND1的第一输入端连接，所述第三比较器COMP3的输出端与所述与门元件AND1的第二输入端连接。所述与门元件AND1的输出端通过所述第八电阻R8与所述第二三极管Q2的基极连接。

所述第二三极管Q2为NPN型三极管，所述第二三极管Q2的集电极与所述第二电容器C2的第一端连接，所述第二三极管Q2的发射极用于接地。所述恒流元件IS1的输入端用于连接电源，所述恒流元件IS1的输出端与所述第二电容器C2的第一端连接，所述恒流元件IS1用于限制流出自身的电流在预设范围内。所述第二电容器C2的第二端用于接地。

所述第九电阻R9的第一端与所述第二电容器C2的第一端连接。所述第三三极管Q3为NPN型三极管，所述第三三极管Q3的集电极用于通过所述第十电阻R10连接电源，所述第三三极管Q3的发射极用于接地，所述第三三极管Q3的基极与所述第九电阻R9的第二端连接，所述第三三极管Q3的集电极还用于输出限流判定信号OCP，在本实施例中，所述限流判定信号OCP包括限流信号和不限流信号，所述限流信号为高电平，所述不限流信号为低电平。具体地，基于图1所示的整体电路，当所述功率管导通时，若所述供电电路的输出电流符合过流判定条件，则所述第三三极管Q3的集电极输出所述限流信号。

所述计数器模块4004包括触发端、使能端、电源正端、电源负端和输出端，所述触发端用于获取所述限流判定信号OCP，所述使能端用于获取所述短路判定信号OSP，在本实施例中，所述计数器电路被配置为，当所述使能端的电压为低电平时，所述触发端的电压的一次周期变化触发一次计数。周期变化通过上升沿、下降沿或者其他的特征波形判定。所述计数器模块4004的输出端用于输出放电判定信号VO，所述放电判定信号VO包括放电信号和不放电信号。所述计数器模块4004的计数值达到预设值时，所述计数器模块4004清空所述计数值并输出所述放电信号。在本实施例中，所述放电信号为高电平，所述不放电信号为低电平。

上述的误差放大器OP1、运算放大器OP2、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、第三比较器COMP3、非门元件NOT1、与门元件AND1、恒流元件IS1的内部结构可以根据本领域公知常识进行配置，在此不做详细说明，也不做任何限定。

基于上述的电路结构，所述控制电路400的工作原理解释如下：

当所述第一三极管Q1未接收到所述放电信号时，所述供电电路处于正常工作状态。此时，若所述第一电容器C1的电压高于所述第一比较器COMP1的反相端的电压，则所述第一比较器COMP1的输出端输出高电平，否则输出低电平。又由于VB的波形为斜波，所以所述第一电容器C1的电压高低决定了所述脉宽调制信号VC的占空比，具体地，所述第一电容器C1的电压越高，所述脉宽调制信号VC的占空比越高。假设外部的所述功率管的开闭状态和所述脉宽调制信号VC的高低电平完全吻合。实际上，所述脉宽调制信号VC并不直接控制所述功率管，会有其他的控制策略介入，使得最终的驱动信号与原始的所述脉宽调制信号VC在部分波形上有所出入。但是假设两者吻合并不影响此处理解电路的工作原理。在上述假设下，则占空比越高，所述功率管闭合的时间越长，从而导致所述特征电压VFB越高。即所述第一电容器C1的电压与所述特征电压VFB呈相同的增加或者减少趋势。另一方面，若VREF大于VFB，则所述第一误差放大器OP1对所述第一电容器C1充电，从而提升VFB的值，若VREF小于VFB，则所述第一误差放大器OP1对所述第一电容器C1放电，从而降低VFB的值。基于上述逻辑，当电路平衡时，VFB和VREF在工程范畴内相等。

也就是说，本实施例提供的所述控制电路400，用于输出脉宽调制信号VC驱使供电电路导通或者关断，所述控制电路400包括信号电容器（在图1所示的实施例中，即所述第一电容C1）和电压检测端，所述电压检测端用于获取所述特征电压VFB，所述控制电路400基于所述信号电容器的电压调节所述脉宽调制信号VC的占空比；其中，所述信号电容器基于所述电压检测端的电压和基准电压VREF的大小关系改变自身的充放电状态。需理解，驱使指输出信号使得对象产生所描述的趋势。实际情况下，若没有其他电路介入，则对象按照预期运行，当有更优先级的电路或者逻辑介入时，对象则不一定按照预期运行。后续内容中的“驱使”也应当按照同样的思路进行理解。基于所述电容器的电压调节所述脉宽调制信号VC的占空比的实现方式，可以按照图1所示的电路实现，也可以采用其他的电路实现，例如，对另一个电容进行周期性地充放电，并基于两个电容的电压的大小关系输出高电平或者低电平。

图1所示的实施例中，当所述电压检测端的电压VFB符合短路判定条件时，所述计数器模块4004周期性输出所述放电信号，使得所述第一三极管Q1导通，从而使得所述第一电容器C1的电量在短时间内降低到零。上述过程的详细分析详见后续内容。当所述第一电容器C1的电量降低到零后，所述脉宽调制信号VC的占空比降低，从而在一段时间内降低了所述供电电路的导通时间，进而降低了所述供电电路的输出电流均值，也即降低了所述供电电路在短路时的能耗。当所述第一三极管Q1的放电过程结束后，由于所述特征电压VFB必然小于所述基准电压VREF，因此所述第一电容器C1的电压会在所述误差放大器OP1的充电下逐步提升至一个较高的电压值，随后，所述第一电容器C1会被再次放电。在所述第一电容器C1的电压升高的过程中，可以设置类似于所述过流检测模块4003的电路限制所述供电电路的输出电流的最大值，也可以不设置，通过调节放电周期确保所述脉宽调制信号VC的占空比在一个合理的范围内。但是设置类似于所述过流检测模块4003的方案是较优的方案。

也即，当所述电压检测端的电压VFB符合短路判定条件时，所述信号电容器周期性地放电。

需理解，无论短路状态消除时，所述信号电容器的电压是多少，由于周期性地放电过程被中止，因此所述信号电容器总是能够被充电至正常工作所需要的电压，并使得所述特征电压VFB在电路平衡时与所述基准电压VREF相等。因此，电路总能够让系统正常启动。需理解，周期性地放电的效果不一定是将所述信号电容器的电压降低至零，在其他的一些实施例中，也可以是通过放电将所述信号电容器的电压降低至低于一个预设电压值。

上文中描述的所述控制电路400，具有如下两个主要的有益效果：

1.基于所述信号电容器调节所述脉宽调制信号VC的占空比，不仅满足了短路时对系统重新启动的需求，也满足了正常工作时对于跟踪正常的工作电压（基于所述基准电压VREF反算得到）的需求。

2.通过周期性地放电一方面满足了降低短路能耗的设计预期，另一方面也是对最大限度地利用了已有的电路结构，对电路的改动小。

进一步地，所述控制电路400包括斜波输入端，当所述信号电容器的电压大于所述斜波输入端的电压时，所述脉宽调制信号VC为高电平，否则，所述脉宽调制信号VC为低电平。在图1所示的实施例中，所述第一比较器COMP1的反相端被配置为所述斜波输入端。

在图1所示的实施例中，所述过流检测模块4003工作原理如下：所述第一电流检测信号VIN为所述功率管输入端的电压信号，所述第二电流检测信号SW为所述功率管输出端的电压信号，于是流经所述功率管的电流，也即所述供电电路的输出电流，与所述运算放大器OP2的输出电压VE之间存在固定的映射关系。特别地，当R4=R6，R5=R7时，则：

其中，R4，R5为同符号电阻的阻值；VRdson为VIN和SW之间的压差。当确定过流点之后，根据所述功率管的参数就可以确定过流点对应的压差VRdson的具体值，然后求得VE的值，所述第三比较器COMP3的反相端接固定电压的过流参考电压V1，即可判断当前电路是否处于过流状态。为了便于后续电路方便地调节所述功率管的驱动信号VD，较优的方案是仅在所述功率管导通时输出所述限流信号。因此，需要额外的电路参与生成信号。所述非门元件NOT1和所述与门元件AND1起到了上述作用。其中，当所述功率管导通时，所述非门元件NOT1输出高电平，否则输出低电平，再通过所述与门元件AND1进行逻辑判断，所述与门元件AND1的输出端的输出信号当且仅当过流状态下所述功率管导通时输出高电平，其余情况下均输出低电平。接着，通过元件Q2、C2、IS1、R9、R10和Q3输出一个固定时长为T1的脉冲信号。具体地，当所述与门元件AND1的输出端的输出信号为低电平时，所述第二三极管Q2关断，所述第二电容器C2被所述恒流元件IS1充电，使得所述第三三极管Q3的基极为高电平，所述第三三极管Q3导通，所述限流判定信号OCP为低电平，即不限流信号。当所述与门元件AND1的输出端的输出信号为高电平时，所述第二三极管Q2导通，所述第二电容器C2电容两端的电压能够放低至0V，从而所述第三三极管Q3关断，此时OCP会输出高电平信号；因此所述限流判定信号OCP的高电平信号持续时间约为T1：

其中，C2为所述第二电容器C2电容的容量，IS1为所述恒流元件IS1的电流。

也即，所述控制电路400包括过流检测模块4003，所述过流检测模块4003用于获取电流检测信号，在图1所示的实施例中，所述电流检测信号包括所述第一电流检测信号VIN和所述第二电流检测信号SW。当所述电流检测信号符合过流判定条件且所述供电电路导通时，所述过流检测模块4003输出限流信号，所述电流检测信号基于所述供电电路的输出电流生成。需理解，图1所示的实施例仅为一种实现的可能性，在其他的实施例中，所述电流检测信号可以以其他的方式设定和测得，实现输出限流信号的子电路，也可以采用其他的电路元件和接线方式实现。需理解，所述过流判定条件可以通过限流点和电路的具体连接方式反推，在此不展开进行描述。

所述短路检测模块4002的工作原理如下：当所述供电电路的输出端短路时，VFB电压很低，如果VFB电压低于一定值即可认为输出端出现短路状态。如果VFB < VREF*R3/（R2+R3），则认为输出短路，OSP输出低电平，正常工作时OSP输出高电平。需理解，在实际设计过程中，先确定短路判断的电压，再根据电压值反推R2和R3的阻值。

所述计数器模块4004的工作原理如下：当OSP为低电平时，所述计数器模块4004能够正常工作，当OSP为高电平时，计数器电路停止工作，停止工作时，可清空当前计数也可不清空。当计数器模块4004正常工作时检测OCP信号，每检测到OCP信号的一个周期信号，计数电路计数一次。具体实现方式可以是检测上升沿触发或者下降沿触发。当计数器计数至设定好的预设值时，计数器电路输出一次高电平信号，即放电信号，同时当VO输出高电平信号后，4004内部电路自动刷新计数的次数，即将计数器电路计数的次数重置为0。

也即，所述控制电路400包括计数器模块4004，当所述电压检测端的电压符合短路判定条件且所述电流检测信号符合过流判定条件时，所述计数器模块4004的计数值持续增加；当所述计数值达到预设值时，所述计数器模块4004清空所述计数值并输出放电信号以驱使所述信号电容器放电。需理解，上述方案仅是一种周期性地令所述信号电容器放电的方案，还可以采用其他的方案，例如直接触发一个周期信号发生模块，或者利用电容计数，等等。

请参考图2，本实施例还提供了一种控制电路系统，所述控制电路系统包括上述的控制电路400、锁存驱动电路500和功率管M1；所述控制电路400的输出端与所述锁存驱动电路500的第一输入端连接；所述锁存驱动电路500的输出端与所述功率管M1的控制端连接，所述功率管M1用于串联入所述供电电路；其中，

当仅接收到所述脉宽调制信号VC时，所述锁存驱动电路500输出与所述脉宽调制信号VC相反波形的驱动信号VD；当所述功率管M1的控制端接收到低电平信号时，所述功率管M1导通所述供电电路，否则，所述功率管M1关断所述供电电路；或者，

当仅接收到所述脉宽调制信号VC时，所述锁存驱动电路500输出与所述脉宽调制信号VC相同波形的驱动信号VD；当所述功率管M1的控制端接收到高电平信号时，所述功率管M1导通所述供电电路，否则，所述功率管M1关断所述供电电路。

所述控制电路系统还包括斜波电路300，所述斜波电路300的输出端与所述斜波输入端连接。

较优地，当所述电压检测端的电压VFB符合短路判定条件时，所述斜波电路300输出第一频率的斜波；否则，所述斜波电路300输出第二频率的斜波，所述第一频率低于所述第二频率。在图2所示的实施例中，所述斜波电路300通过接收所述短路判定信号OSP判断当前的所述电压检测端的电压VFB是否符合短路判定条件。在一实施例中，所述第一频率为50kHz，所述第二频率为100kHz。设定较低的所述第一频率可以进一步降低在短路时所述供电电路的能耗。

进一步地，所述锁存驱动电路500的第二输入端用于获取所述限流信号；当仅接收到所述限流信号和所述脉宽调制信号VC时，所述锁存驱动电路500持续地输出预设电平直至接收到所述脉宽调制信号VC的上升沿，所述预设电平为令所述功率管关断的电平。在图2所示的实施例中，当仅接收到所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路500输出与所述脉宽调制信号VC相反波形的驱动信号VD，所述预设电平为高电平。需理解，当接收到所述脉宽调制信号VC的上升沿之后，主要分两种情况：第一，所述限流信号仍然存在，则继续持续地输出预设电平直至接收到所述脉宽调制信号VC的下一个上升沿；第二，所述限流信号不存在，且不存在其他优先级更高的信号，则输出与所述脉宽调制信号VC相同或者相反波形的驱动信号VD，直至下一次接收到所述限流信号，再持续地输出所述预设电平。事实上，上述两种情况下的实际情况完全可以基于前述的关于所述锁存驱动电路500的描述推理得到，此处仅仅是为了便于理解所做出的展开说明。

所述控制电路系统还包括软启动电路200，所述软启动电路200用于基于预设逻辑向所述锁存驱动电路500输出软启动信号。在图2所示的实施例中，所述锁存驱动电路500在仅接收到所述脉宽调制信号VC时输出相反波形。为了统一逻辑，当所述锁存驱动电路500接收到所述软启动信号时，输出与所述软启动信号相反波形的驱动信号。所述软启动电路200的预设逻辑及输出波形，本领域技术人员可以根据公知常识进行设置，在本说明书中不进行详细描述。

所述控制电路系统还包括稳压及基准源电路100，所述稳压及基准源电路100用于提供所述基准电压VREF以及其他电路必要的稳压电源VDD。

所述控制电路系统其他的元件和连接关系请参考图2进行理解。

本实施例提供了一种电源芯片1000，所述电源芯片包括上述的控制电路400或者包括上述的控制电路系统。

所述电源芯片1000的电路结构请参考本说明书前述内容，所述电源芯片的其他元件及加工过程，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，在此不进行详细描述。由于所述电源芯片1000包括了上述的控制电路400或者上述的控制电路系统，因此也具有同时兼顾了短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的有益效果。

在一实施例中，所述电源芯片1000包括图2所示的所述控制电路系统。所述电源芯片1000工作时的完整电路如图3所示。完整电路包括电源VDC、输入端电容CIN、二极管D1、输出端电容COUT、电感L1、分压电阻R11和R12、以及负载RL。其中，电感L1用于在所述功率管M1断开时维持输出电流不至于发生突变。所述输入端电容CIN及所述输出端电容COUT用于稳压和过滤毛刺。所述二极管D1用于在所述功率管断开连接时维持电流能够形成通路。所述分压电阻R11和R12可以用于分压得到合适的特征电压VFB。上述元件的具体连接方式，请参考图3进行理解。在图3所示的实施例中，所述电源VDC、所述功率管（位于所述电源芯片1000内），所述电感L1以及所述负载RL构成完整的供电回路。

图3所示的电路在短路工况下的波形图请参考图4。图4中，I表示所述电感L1的流经电流（也即所述供电电路的输出电流），SW表示所述功率管的输出端的电压（也即所述功率管的开断状态，高电平代表开启，低电平代表关断），VB表示斜波信号的波形，VA表示所述误差放大器OP1的输出端的电压（也即所述信号电容器的电压）。由图4可知，当短路工况发生时，因为周期性地放电，所述信号电容器的电压周期性地降低至零（在其他地一些实施例中也可以不降低至零），所述功率管的单次开启时长周期性地变短，当单次开启时长变短时，相应的L1的电流也降低，从而在一段时间内降低了所述供电电路的能耗。

与现有技术相比，本实施例提供的控制电路400、控制电路系统及电源芯片1000中，所述控制电路400基于所述信号电容器的电压调节所述脉宽调制信号VC的占空比；其中，所述信号电容器基于供电电路的输出电压的特征电VFB压和基准电压的大小关系改变自身的充放电状态；当短路发生时，所述信号电容器周期性地放电。如此配置，一方面使得所述供电电路在正常工作时能够基于所述基准电压VREF输出合适的工作电压，也能够确保短路状态消除后系统能够顺利启动，另一方面合理利用已有电路结构，通过在短路时所述信号电容器周期性地放电减小了短路时所述供电电路的输出电流的平均值，从而降低了短路时所述供电电路的能耗；解决了现有技术中电源系统难以兼顾短路修复后系统可正常启动和短路时能耗较低的双重目标的问题。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种控制电路，其特征在于，用于输出脉宽调制信号驱使供电电路导通或者关断，所述控制电路包括信号电容器、斜波输入端和电压检测端，所述电压检测端用于获取所述供电电路的输出电压的特征电压；其中，

当所述信号电容器的电压大于所述斜波输入端的电压时，所述脉宽调制信号为高电平；当所述信号电容器的电压小于所述斜波输入端的电压时，所述脉宽调制信号为低电平；

当所述电压检测端的电压大于基准电压时，所述信号电容器放电，当所述电压检测端的电压小于所述基准电压时，所述信号电容器充电；以及，

当所述电压检测端的电压符合短路判定条件时，所述信号电容器周期性地放电；

所述控制电路包括过流检测模块，所述过流检测模块用于获取电流检测信号并输出限流判定信号，当所述电流检测信号符合过流判定条件且所述供电电路导通时，所述限流判定信号为高电平，所述电流检测信号基于所述供电电路的输出电流生成；

所述控制电路还包括短路检测模块，所述短路检测模块包括第二电阻、第三电阻和第二比较器，所述第二电阻的第一端用于获取所述基准电压，所述第二电阻的第二端与所述第二比较器的反相端连接，所述第二电阻的第二端用于通过所述第三电阻接地，所述第二比较器的正相端用于获取所述特征电压；所述第二比较器的输出端用于输出短路判定信号；

所述控制电路还包括计数器模块，所述计数器模块被配置为，当所述短路判定信号为低电平时，所述计数器模块工作，当所述短路判定信号为高电平时，所述计数器模块停止工作；当所述计数器模块工作时，每检测到所述限流判定信号的一个周期信号，所述计数器模块计数一次；当计数至预设值时，所述计数器模块输出一次高电平信号使得所述信号电容器放电，并将所述计数器模块的计数的次数重置为0。

2.一种控制电路系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的控制电路，还包括斜波电路、锁存驱动电路和功率管；所述控制电路的输出端与所述锁存驱动电路的第一输入端连接；所述锁存驱动电路的输出端与所述功率管的控制端连接，所述功率管用于串联入所述供电电路；所述斜波电路的输出端与所述斜波输入端连接；其中，

当仅接收到所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路输出与所述脉宽调制信号相反波形的驱动信号；当所述功率管的控制端接收到低电平信号时，所述功率管导通所述供电电路，否则，所述功率管关断所述供电电路；或者，

当仅接收到所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路输出与所述脉宽调制信号相同波形的驱动信号；当所述功率管的控制端接收到高电平信号时，所述功率管导通所述供电电路，否则，所述功率管关断所述供电电路。

3.根据权利要求2所述的控制电路系统，其特征在于，当所述电压检测端的电压符合短路判定条件时，所述斜波电路输出第一频率的斜波；否则，所述斜波电路输出第二频率的斜波，所述第一频率低于所述第二频率。

4.根据权利要求2所述的控制电路系统，其特征在于，所述锁存驱动电路的第二输入端用于获取限流信号；当仅接收到所述限流信号和所述脉宽调制信号时，所述锁存驱动电路持续地输出预设电平直至接收到所述脉宽调制信号的上升沿，所述预设电平为令所述功率管关断的电平。

5.根据权利要求4所述的控制电路系统，其特征在于，所述控制电路系统还包括软启动电路，所述软启动电路用于基于预设逻辑向所述锁存驱动电路输出软启动信号；当所述锁存驱动电路接收到所述软启动信号时，输出与所述软启动信号相反波形的驱动信号。

6.根据权利要求2所述的控制电路系统，其特征在于，所述控制电路系统还包括稳压及基准源电路，所述稳压及基准源电路用于提供稳压电源和所述基准电压。

7.一种电源芯片，其特征在于，包括如权利要求1所述的控制电路或者包括如权利要求2~6中任一项所述的控制电路系统。

Images