CN113644817B - 升压dc/dc转换器的过载保护电路 - Google Patents

升压dc/dc转换器的过载保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种升压DC/DC转换器的过载保护电路，过载检测单元用于检测比较切换开关端电压和DC/DC转换器的输出端电压；栅极驱动切换单元信号输出端接升压续流PMOS管的栅极，栅极驱动切换单元第一信号输入端接升压DC/DC转换器的正常升压控制信号，第二信号输入端接限流控制信号，栅极驱动切换单元用于在所述第一信号输入端和第二信号输入端之间进行切换；衬底切换单元根据所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电压、输出端(Vout)电压比较，在第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换。本发明能够对升压DC/DC转换器的功率管实现可靠过载保护。

Description

升压DC/DC转换器的过载保护电路
技术领域
本发明涉及一种升压DC/DC转换器的过载保护电路。
背景技术
随着微电子技术的快速发展，升压DC/DC转换器电路已广泛应用到手机等各种电子产品中。在实际应用中，升压DC/DC转换器的功率管(升压续流PMOS管)对大电流具有较弱的承受能力，在过载或输出短路等异常情况下，功率管将流过大电流并且产生的功耗极速增大，从而导致功率管的永久性损伤。现有升压DC/DC转换器的过载保护电路中，当输出过载或短路时，仅能够实现限制功率管流过的电流不超过设定输出最大电流，无法从根本上避免功率管的永久性损伤，即无法对升压DC/DC转换器功率管的实现可靠保护。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种升压DC/DC转换器的过载保护电路，能够对升压DC/DC转换器的功率管实现可靠过载保护。
实现本发明目的的技术方案：
一种升压DC/DC转换器的过载保护电路，包括升压续流PMOS管，所述升压续流PMOS管源极接升压DC/DC转换器的切换开关端(SW)，漏极接升压DC/DC转换器的输出端(Vout)，包括：
过载检测单元，所述过载检测单元第一信号输入端接所述切换开关端(SW)，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)，所述过载检测单元用于检测比较切换开关端(SW)电压和DC/DC转换器的输出端(Vout)电压；
栅极驱动切换单元，所述栅极驱动切换单元信号输出端接所述升压续流PMOS管的栅极，所述栅极驱动切换单元第一信号输入端接所述升压DC/DC转换器的正常升压控制信号，第二信号输入端接限流控制信号，所述栅极驱动切换单元控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述栅极驱动切换单元用于在所述第一信号输入端和第二信号输入端之间进行切换；
衬底切换单元，所述衬底切换单元连接所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)、输出端(Vout)和所述升压续流PMOS管的衬底，所述衬底切换单元根据所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电压、输出端(Vout)电压比较，在第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换，所述第一衬底连接状态为升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)连接，所述第二衬底连接状态为所述升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)连接。
进一步地，包括间隙时间控制单元，所述间隙时间控制单元信号控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述间隙时间控制单元输出PMW信号；
限流控制单元，所述限流控制单元控制端接所述间隙时间控制单元信号输出端，所述限流控制单元信号第一信号输入端接所述切换开关端(SW)，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)，所述限流控制单元信号输出端接所述栅极驱动切换单元的第二信号输入端；所述限流控制单元通过栅极驱动切换单元，控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态或截止状态。
进一步地，所述过载检测单元检测比较切换开关端(SW)电压和DC/DC转换器的输出端(Vout)电压时，
当升压DC/DC转换器的输出端(Vout)电压小于切换开关端(SW)电压的第一阈值(V1)时，所述过载检测单元输出高电平；
当升压DC/DC转换器的输出端(Vout)电压大于切换开关端(SW)电压的第二阈值(V2)时，所述过载检测单元输出低电平。
进一步地，当所述过载检测单元输出高电平时，控制所述间隙时间控制单元输出PMW信号；当所述过载检测单元输出高电平时，控制所述栅极驱动切换单元切换至第二信号输入端。
进一步地，当间隙时间控制单元输出的PMW信号为正电平时，所述限流控制单元控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态；当间隙时间控制单元输出的PMW信号为低电平时，所述限流控制单元控制所述升压续流PMOS管工作在截止状态。
进一步地，所述衬底切换单元在所述第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换时，
所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电位大于其输出端(Vout)电位，切换至所述第一衬底连接状态；
所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电位小于其输出端(Vout)电位，切换至所述第二衬底连接状态。
进一步地，所述过载检测单元为迟滞比较器，包括第一PMOS管～第三PMOS管(MP101～MP103)、第一电阻(R101)和第二电阻(R102)、第一微恒流源(I101)和第二微恒流源(I102)、斯密特触发器(X101)以及反相器(X102)；
所述第一PMOS管(MP101)的源极与所述第二电阻(R102)一端相连，所述第二电阻(R102)另一端、所述第三PMOS管(MP103)的漏极与所述第一电阻(R101)一端相连，所述第一电阻(R101)另一端、所述第三MOS管(MP103)的源极与所述升压DC/DC转换器的开关端(SW)相连；
所述第一PMOS管(MP101)的漏极和栅极、所述第二MOS管(MP102)的栅极与所述第一微恒流源(I101)一端相连，所述第一微恒流源(I101)另一端接地；所述第一PMOS管(MP101)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；
所述第二PMOS管(MP102)的源极与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)相连，所述第二PMOS管(MP102)的漏极、所述斯密特触发器(X101)的输入端与所述第二微恒流源(I102)一端相连，所述第二微恒流源(I102)另一端接地，所述第二PMOS管(MP102)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；
所述第三PMOS管(MP103)的栅极、所述斯密特触发器(X101)的输出端与所述反相器(X102)相连，所述第三PMOS管(MP103)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连。
进一步地，所述间隙时间控制单元包括第一延时单元(X201)和第二延时单元(X202)、二输入与非门(X203)、三输入与非门(X204)以及PWM产生单元(X205)；
所述第一延时单元(X201)的输入端、所述二输入与非门(X203)的输出端、所述三输入与非门(X204)的第一输入端与所述PWM产生单元的输入端相连，所述第一延时单元(X201)的输出端与所述二输入与非门(X203)的第一输入端相连；
所述第一延时单元(X201)和第二延时单元(X202)的使能端与所述三输入与非门(X204)的第二输入端相连，并受所述过载检测单元输出信号控制；
所述第二延时单元(X202)的输入端、所述三输入与非门(X204)的输出端与所述二输入与非门(X203)的第二输入端相连，第二延时单元(X202)的输出端与所述三输入与非门(X204)的第三输入端相连。
进一步地，所述限流控制单元包括第四PMOS管～第七PMOS管(MP301～MP304)、第一NMOS管(MN301)、第三电阻～第九电阻(R301～R307)、第三微恒流源(I301)以及运算放大器(X301)；
所述第四PMOS管(MP301)的源极及其衬底与所述第五电阻R303一端相连，所述第五电阻(R303)另一端、所述第七PMOS管(MP304)的漏极、所述第六电阻(R304)一端与所述第九电阻(R307)一端相连,所述第九电阻(R307)另一端、所述第七PMOS管(MP304)的源极与所述升压DC/DC转换器的切换开关端(SW)相连，所述第五PMOS管(MP302)的源极及其衬底与所述第六电阻(R304)另一端相连；
所述第四PMOS管(MP301)的漏极和栅极、所述第五PMOS管(MP302)和第六PMOS管(MP303)的栅极与所述第一NMOS管(MN301)的漏极相连；
所述第五PMOS管(MP302)的漏极、所述第三电阻(R301)一端与所述运算放大器(X301)负极输入端相连，所述第三电阻(R301)另一端接地；
所述第六PMOS管(MP303)的源极及其衬底与所述第七电阻(R305)一端相连，所述第七电阻(R305)另一端与所述第八电阻(R306)一端相连，所述第八电阻(R306)另一端与所述升压DC/DC转换器的切换开关端(SW)相连；所述第六PMOS管(MP303)的漏极、所述第四电阻(R302)一端与所述运算放大器(X301)正极输入端相连，所述第四电阻(R302)另一端接地；
所述第七PMOS管(MP304)的漏极与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)相连；所述第七PMOS管(MP304)的栅极、所述运算放大器(X301)输出端与所述栅极驱动切换单元耦接，所述第七PMOS管(MP304)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；
所述第一NMOS管(MN301)的源极及其衬底与所述第三微恒流源(I301)一端相连，所述第三微恒流源(I301)另一端接地；所述第一NMOS管(MN301)的栅极、所述运算放大器(X301)使能端与所述间隙时间控制单元的输出端耦接。
进一步地，所述衬底切换单元包括第八PMOS管(MP501)和第九PMOS管(MP502)、以及比较器(X501)；
所述第八PMOS管(MP501)的源极及其衬底、第九PMOS管(MP502)的源极及其衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连,第八PMOS管(MP501)的漏极、所述比较器(X501)的负极输入端与所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)相连,所述第八PMOS管(MP501)的栅极与所述比较器(X501)的正极输出端相连；
所述第九PMOS管(MP502)的漏极、所述比较器(X501)的正极输入端与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)相连,所述第九PMOS管(MP502)的栅极与所述比较器(X501)的负极输出端相连。
本发明具有的有益效果：
本发明包括过载检测单元，所述过载检测单元第一信号输入端接所述切换开关端(SW)，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)，所述过载检测单元用于检测比较切换开关端(SW)电压和DC/DC转换器的输出端(Vout)电压；栅极驱动切换单元，所述栅极驱动切换单元信号输出端接所述升压续流PMOS管的栅极，所述栅极驱动切换单元第一信号输入端接所述升压DC/DC转换器的正常升压控制信号，第二信号输入端接限流控制信号，所述栅极驱动切换单元控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述栅极驱动切换单元用于在所述第一信号输入端和第二信号输入端之间进行切换；衬底切换单元，所述衬底切换单元连接所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)、输出端(Vout)和所述升压续流PMOS管的衬底，所述衬底切换单元根据所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电压、输出端(Vout)电压比较，在第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换，所述第一衬底连接状态为升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)连接，所述第二衬底连接状态为所述升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)连接。本发明通过过载检测单元进行过载检测，过载时通过栅极驱动切换单元切换升压续流PMOS管(功率管)栅极的输入状态，使得升压续流PMOS管工作在限流或截止状态，同时衬底切换单元将升压续流PMOS管的衬底进行切换。本发明当输出过载刚开始时，输出电流限制为设定输出最大电流，随着过载的增加，输出电流反而减小，从而保证功率管的功耗不会极速增大，甚至功率管的功耗反而减小，避免输出管的永久性损伤。与现有技术相比，本发明方法独特、简单，易集成，能够对升压DC/DC转换器的功率管实现可靠过载保护。
本发明包括间隙时间控制单元，所述间隙时间控制单元信号控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述间隙时间控制单元输出PMW信号；限流控制单元，所述限流控制单元控制端接所述间隙时间控制单元信号输出端，所述限流控制单元信号第一信号输入端接所述切换开关端(SW)，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)，所述限流控制单元信号输出端接所述栅极驱动切换单元的第二信号输入端；所述限流控制单元通过栅极驱动切换单元，控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态或截止状态。本发明通过过载检测单元通过间隙时间控制单元、限流控制单元，实现对栅极驱动切换单元的切换控制，过载时，使得升压续流PMOS管工作在限流或截止状态，进一步保证过载保护的工作可靠性。
本发明过载检测单元为迟滞比较器，包括第一PMOS管～第三PMOS管(MP101～MP103)、第一电阻(R101)和第二电阻(R102)、第一微恒流源(I101)和第二微恒流源(I102)、斯密特触发器(X101)以及反相器(X102)；限流控制单元包括第四PMOS管～第七PMOS管(MP301～MP304)、第一NMOS管(MN301)、第三电阻～第九电阻(R301～R307)、第三微恒流源(I301)以及运算放大器(X301)；所述衬底切换单元包括第八PMOS管(MP501)和第九PMOS管(MP502)、以及比较器(X501)；所述间隙时间控制单元包括第一延时单元(X201)和第二延时单元(X202)、二输入与非门(X203)、三输入与非门(X204)以及PWM产生单元(X205)；本发明通过上述对过载检测单元、限流控制单元、间隙时间控制单元、衬底切换单元的具体电路独特设计，进一步保证过载保护的工作可靠性。
附图说明
图1为本发明升压DC/DC转换器的过载保护电路电路原理框图；
图2为本发明过载检测单元的电路原理图；
图3为本发明间隙时间控制单元的电路原理图；
图4为本发明限流控制单元的电路原理图；
图5为本发明衬底切换单元的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1所示，包括升压续流PMOS管(功率管)，所述升压续流PMOS管源极s接升压DC/DC转换器的切换开关端SW，漏极d接升压DC/DC转换器的输出端Vout，包括：
过载检测单元101，所述过载检测单元第一信号输入端接所述切换开关端SW，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端Vout，所述过载检测单元用于检测比较切换开关端SW电压和DC/DC转换器的输出端Vout电压；
栅极驱动切换单元104，所述栅极驱动切换单元信号输出端接所述升压续流PMOS管的栅极g，所述栅极驱动切换单元第一信号输入端接所述升压DC/DC转换器的正常升压控制信号，第二信号输入端接限流控制信号，所述栅极驱动切换单元控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述栅极驱动切换单元用于在所述第一信号输入端和第二信号输入端之间进行切换；
衬底切换单元105，所述衬底切换单元连接所述升压DC/DC转换器的输入端Vin、输出端Vout和所述升压续流PMOS管的衬底，所述衬底切换单元根据所述升压DC/DC转换器的输入端Vin电压、输出端Vout电压比较，在第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换，所述第一衬底连接状态为升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输入端Vin连接，所述第二衬底连接状态为所述升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输出端Vout连接。
间隙时间控制单元102，所述间隙时间控制单元信号控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述间隙时间控制单元输出PMW信号；
限流控制单元103，所述限流控制单元控制端接所述间隙时间控制单元信号输出端，所述限流控制单元信号第一信号输入端接所述切换开关端SW，第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端Vout，所述限流控制单元信号输出端接所述栅极驱动切换单元的第二信号输入端；所述限流控制单元通过栅极驱动切换单元，控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态或截止状态。
如图2所示，所述过载检测单元为迟滞比较器，包括第一PMOS管～第三PMOS管MP101～MP103、第一电阻R101和第二电阻R102、第一微恒流源I101和第二微恒流源I102、斯密特触发器X101以及反相器X102；所述第一PMOS管MP101的源极与所述第二电阻R102一端相连，所述第二电阻R102另一端、所述第三PMOS管MP103的漏极与所述第一电阻R101一端相连，所述第一电阻R101另一端、所述第三MOS管MP103的源极与所述升压DC/DC转换器的开关端SW相连；
所述第一PMOS管MP101的漏极和栅极、所述第二MOS管MP102的栅极与所述第一微恒流源I101一端相连，所述第一微恒流源I101另一端接地；所述第一PMOS管MP101的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；所述第二PMOS管MP102的源极与所述升压DC/DC转换器的输出端Vout相连，所述第二PMOS管MP102的漏极、所述斯密特触发器X101的输入端与所述第二微恒流源I102一端相连，所述第二微恒流源I102另一端接地，所述第二PMOS管MP102的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；所述第三PMOS管MP103的栅极、所述斯密特触发器X101的输出端与所述反相器X102相连，所述第三PMOS管MP103的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连。
如图3所示，间隙时间控制单元包括第一延时单元X201和第二延时单元X202、二输入与非门X203、三输入与非门X204以及PWM产生单元X205；所述第一延时单元X201的输入端、所述二输入与非门X203的输出端、所述三输入与非门X204的第一输入端与所述PWM产生单元的输入端相连，所述第一延时单元X201的输出端与所述二输入与非门X203的第一输入端相连；所述第一延时单元X201和第二延时单元X202的使能端与所述三输入与非门X204的第二输入端相连，并受所述过载检测单元输出信号控制；所述第二延时单元X202的输入端、所述三输入与非门X204的输出端与所述二输入与非门X203的第二输入端相连，第二延时单元X202的输出端与所述三输入与非门X204的第三输入端相连。
如图4所示，所述限流控制单元包括第四PMOS管～第七PMOS管MP301～MP304、第一NMOS管MN301、第三电阻～第九电阻R301～R307、第三微恒流源I301以及运算放大器X301；所述第四PMOS管MP301的源极及其衬底与所述第五电阻R303一端相连，所述第五电阻R303另一端、所述第七PMOS管MP304的漏极、所述第六电阻R304一端与所述第九电阻R307一端相连,所述第九电阻R307另一端、所述第七PMOS管MP304的源极与所述升压DC/DC转换器的切换开关端SW相连，所述第五PMOS管MP302的源极及其衬底与所述第六电阻R304另一端相连；所述第四PMOS管MP301的漏极和栅极、所述第五PMOS管MP302和第六PMOS管MP303的栅极与所述第一NMOS管MN301的漏极相连；所述第五PMOS管MP302的漏极、所述第三电阻R301一端与所述运算放大器X301负极输入端相连，所述第三电阻R301另一端接地；所述第六PMOS管MP303的源极及其衬底与所述第七电阻R305一端相连，所述第七电阻R305另一端与所述第八电阻R306一端相连，所述第八电阻R306另一端与所述升压DC/DC转换器的切换开关端SW相连；所述第六PMOS管MP303的漏极、所述第四电阻R302一端与所述运算放大器X301正极输入端相连，所述第四电阻R302另一端接地；所述第七PMOS管MP304的漏极与所述升压DC/DC转换器的输出端Vout相连；所述第七PMOS管MP304的栅极、所述运算放大器X301输出端与所述栅极驱动切换单元耦接，所述第七PMOS管MP304的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；所述第一NMOS管MN301的源极及其衬底与所述第三微恒流源I301一端相连，所述第三微恒流源I301另一端接地；所述第一NMOS管MN301的栅极、所述运算放大器X301使能端与所述间隙时间控制单元的输出端耦接。
如图5所示，所述衬底切换单元包括第八PMOS管MP501和第九PMOS管MP502、以及比较器X501；所述第八PMOS管MP501的源极及其衬底、第九PMOS管MP502的源极及其衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连,第八PMOS管(MP501)的漏极、所述比较器X501的负极输入端与所述升压DC/DC转换器的输入端Vin相连,所述第八PMOS管MP501的栅极与所述比较器X501的正极输出端相连；所述第九PMOS管MP502的漏极、所述比较器X501的正极输入端与所述升压DC/DC转换器的输出端Vout相连,所述第九PMOS管MP502的栅极与所述比较器X501的负极输出端相连。
所述过载检测单元检测比较切换开关端SW电压和DC/DC转换器的输出端Vout电压时，当升压DC/DC转换器的输出端Vout电压小于切换开关端SW电压的第一阈值V1时，所述过载检测单元输出高电平；
当升压DC/DC转换器的输出端Vout电压大于切换开关端SW电压的第二阈值V2时，所述过载检测单元输出低电平。
工作过程：
当升压DC/DC转换器的输出端(Vout)电压小于切换开关端(SW)电压的第一阈值V1时，所述过载检测单元输出高电平；当升压DC/DC转换器的输出端Vout电压大于切换开关端(SW)电压的第二阈值V2时，所述过载检测单元输出低电平。
当所述过载检测单元101输出高电平时，控制所述间隙时间控制单元102输出PMW信号；当所述过载检测单元101输出高电平时，控制所述栅极驱动切换单元104切换至第二信号输入端。当间隙时间控制单元102输出的PMW信号为正电平时，所述限流控制单元103控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态；当间隙时间控制单元102输出的PMW信号为低电平时，所述限流控制单元103控制所述升压续流PMOS管工作在截止状态。
所述衬底切换单元在所述第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换时，所述升压DC/DC转换器的输入端Vin电位大于其输出端Vout电位，切换至所述第一衬底连接状态(升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输入端Vin连接)；所述升压DC/DC转换器的输入端Vin电位小于其输出端Vout电位，切换至所述第二衬底连接状态(升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输出端Vout连接)。
过载检测单元
如图2所示，当升压DC/DC转换器的输出端Vout电位由高往低降，并低于开关端SW电压的第一阈值V1时，即Vout<V1，过载检测单元的输出由低电平转为高电平。
第一阈值(电压)V1＝IR*(R1+R2)
式中，Vout和V1分别为升压DC/DC转换器的输出端Vout和开关端SW的电位，第一微恒流源I101和第二I102微恒流源的电流值相等均为IR，R1为第一电阻R101阻值，R2为第二电阻R102阻值。
当升压DC/DC转换器的输出端Vout电位由低往高升，并高于比开关端SW电压的第二阈值V2时，即Vout>V2，过载检测单元的输出由高电平转为低电平。
第二阈值(电压)V2＝IR*R2
间隙时间控制单元
如图3所示，当过载检测单元的输出端EN由低电平转为高电平，由延时单元X201和X202、二输入与非门X203、三输入与非门X204构成的振荡单元起振，振荡信号输入到PWM产生单元X205，产生占空比D的PWM信号。
限流控制单元
如图4所示，当间隙时间控制单元输出的PMW信号为正电平时，限流控制单元正常工作。第七PMOS管MP304为升压续流PMOS管的镜像电流采样管，当采样电流达到一定的电流值，使运算放大器X301的正负输入两端电压相等，此时升压续流PMOS管上的电流就为设定的过载最大输出电流。当间隙时间控制单元输出的PMW信号为低电平时，限流控制单元不工作，限流控制单元的输出上拉到高电平，升压续流PMOS管由限流状态转为截止状态。
衬底切换单元
当升压DC/DC转换器的输入端Vin电位大于输出端Vout电位(Vin>Vout)时，第八PMOS管MP501导通，第九PMOS管MP502截止，此时，Vsub＝Vin，Vsub为升压续流PMOS管的衬底电压。
当升压DC/DC转换器的输入端Vin电位小于输出端Vout电位(Vin<Vout)时，第八PMOS管MP501截止，第九PMOS管MP502导通，此时，Vsub＝Vout，Vsub为升压续流PMOS管的衬底电压。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (9)

1.一种升压DC/DC转换器的过载保护电路，包括升压续流PMOS管，所述升压续流PMOS管源极接升压DC/DC转换器的切换开关端（SW），漏极接升压DC/DC转换器的输出端（Vout），其特征在于，包括：
过载检测单元，所述过载检测单元第一信号输入端接所述切换开关端（SW），第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端（Vout），所述过载检测单元用于检测比较切换开关端（SW）电压和DC/DC转换器的输出端（Vout）电压；
栅极驱动切换单元，所述栅极驱动切换单元信号输出端接所述升压续流PMOS管的栅极，所述栅极驱动切换单元第一信号输入端接所述升压DC/DC转换器的正常升压控制信号，第二信号输入端接限流控制信号，所述栅极驱动切换单元控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述栅极驱动切换单元用于在所述第一信号输入端和第二信号输入端之间进行切换；
衬底切换单元，所述衬底切换单元连接所述升压DC/DC转换器的输入端（Vin）、输出端（Vout）和所述升压续流PMOS管的衬底，所述衬底切换单元根据所述升压DC/DC转换器的输入端（Vin）电压、输出端（Vout）电压比较，在第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换，所述第一衬底连接状态为升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输入端（Vin）连接，所述第二衬底连接状态为所述升压续流PMOS管的衬底与所述升压DC/DC转换器的输出端（Vout）连接；
间隙时间控制单元，所述间隙时间控制单元信号控制端接所述过载检测单元信号输出端，所述间隙时间控制单元输出PMW信号；
限流控制单元，所述限流控制单元控制端接所述间隙时间控制单元信号输出端，所述限流控制单元信号第一信号输入端接所述切换开关端（SW），第二信号输入端接所述升压DC/DC转换器的输出端（Vout），所述限流控制单元信号输出端接所述栅极驱动切换单元的第二信号输入端；所述限流控制单元通过栅极驱动切换单元，控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态或截止状态。
2.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述过载检测单元检测比较切换开关端（SW）电压和DC/DC转换器的输出端（Vout）电压时，
当升压DC/DC转换器的输出端（Vout）电压小于切换开关端（SW）电压的第一阈值（V1）时，所述过载检测单元输出高电平；
当升压DC/DC转换器的输出端（Vout）电压大于切换开关端（SW）电压的第二阈值（V2）时，所述过载检测单元输出低电平。
3.根据权利要求2所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：当所述过载检测单元输出高电平时，控制间隙时间控制单元输出PMW信号；当所述过载检测单元输出高电平时，控制所述栅极驱动切换单元切换至第二信号输入端。
4.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：当间隙时间控制单元输出的PMW信号为正电平时，所述限流控制单元控制所述升压续流PMOS管工作在限流状态；当间隙时间控制单元输出的PMW信号为低电平时，所述限流控制单元控制所述升压续流PMOS管工作在截止状态。
5.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述衬底切换单元在所述第一衬底连接状态和第二衬底连接状态之间切换时，
所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电位大于其输出端(Vout)电位，切换至所述第一衬底连接状态；
所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)电位小于其输出端(Vout)电位，切换至所述第二衬底连接状态。
6.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述过载检测单元为迟滞比较器，包括第一PMOS管～第三PMOS管（MP101～MP103）、第一电阻（R101）和第二电阻（R102）、第一微恒流源（I101）和第二微恒流源（I102）、斯密特触发器（X101）以及反相器（X102）；
所述第一PMOS管(MP101)的源极与所述第二电阻（R102）一端相连，所述第二电阻（R102）另一端、所述第三PMOS管(MP103)的漏极与所述第一电阻（R101）一端相连，所述第一电阻（R101）另一端、所述第三PMOS管（MP103）的源极与所述升压DC/DC转换器的开关端（SW）相连；
所述第一PMOS管（MP101）的漏极和栅极、所述第二PMOS管（MP102）的栅极与所述第一微恒流源（I101）一端相连，所述第一微恒流源（I101）另一端接地；所述第一PMOS管(MP101)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；
第二PMOS管（MP102）的源极与所述升压DC/DC转换器的输出端（Vout）相连，所述第二PMOS管（MP102）的漏极、所述斯密特触发器（X101）的输入端与所述第二微恒流源（I102）一端相连，所述第二微恒流源（I102）另一端接地，所述第二PMOS管(MP102)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连;
第三PMOS管（MP103）的栅极、所述斯密特触发器（X101）的输出端与所述反相器（X102）相连，所述第三PMOS管（MP103）的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连。
7.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述间隙时间控制单元包括第一延时单元(X201)和第二延时单元(X202)、二输入与非门(X203)、三输入与非门(X204)以及PWM产生单元(X205)；
所述第一延时单元(X201)的输入端、所述二输入与非门(X203)的输出端、所述三输入与非门(X204)的第一输入端与所述PWM产生单元的输入端相连，所述第一延时单元(X201)的输出端与所述二输入与非门(X203)的第一输入端相连；
所述第一延时单元(X201)和第二延时单元(X202)的使能端与所述三输入与非门(X204)的第二输入端相连，并受所述过载检测单元输出信号控制；
所述第二延时单元(X202)的输入端、所述三输入与非门(X204)的输出端与所述二输入与非门(X203)的第二输入端相连，第二延时单元(X202)的输出端与所述三输入与非门(X204)的第三输入端相连。
8.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述限流控制单元包括第四PMOS管～第七PMOS管(MP301～MP304)、第一NMOS管(MN301)、第三电阻～第九电阻(R301～R307)、第三微恒流源(I301)以及运算放大器(X301)；
所述第四PMOS管(MP301)的源极及其衬底与所述第五电阻（R303）一端相连，所述第五电阻(R303)另一端、所述第七PMOS管(MP304)的源极、所述第六电阻(R304)一端与所述第九电阻(R307)一端相连,所述第九电阻(R307)另一端、所述第七PMOS管(MP304)的源极与所述升压DC/DC转换器的切换开关端(SW)相连，所述第五PMOS管(MP302)的源极及其衬底与所述第六电阻(R304)另一端相连;
所述第四PMOS管(MP301)的漏极和栅极、所述第五PMOS管(MP302)和第六PMOS管(MP303)的栅极与所述第一NMOS管(MN301)的漏极相连;
所述第五PMOS管(MP302)的漏极、所述第三电阻(R301)一端与所述运算放大器(X301)负极输入端相连，所述第三电阻(R301)另一端接地；
所述第六PMOS管(MP303)的源极及其衬底与所述第七电阻(R305)一端相连，所述第七电阻(R305)另一端与所述第八电阻(R306)一端相连，所述第八电阻(R306)另一端与所述升压DC/DC转换器的切换开关端(SW)相连；所述第六PMOS管(MP303)的漏极、所述第四电阻(R302)一端与所述运算放大器(X301)正极输入端相连，所述第四电阻(R302)另一端接地；
所述第七PMOS管(MP304)的漏极与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)相连;所述第七PMOS管(MP304)的栅极、所述运算放大器(X301)输出端与所述栅极驱动切换单元耦接，所述第七PMOS管(MP304)的衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连；
所述第一NMOS管(MN301)的源极及其衬底与所述第三微恒流源(I301)一端相连，所述第三微恒流源(I301)另一端接地；所述第一NMOS管(MN301)的栅极、所述运算放大器(X301)使能端与所述间隙时间控制单元的输出端耦接。
9.根据权利要求1所述的升压DC/DC转换器的过载保护电路，其特征在于：所述衬底切换单元包括第八PMOS管(MP501)和第九PMOS管(MP502)、以及比较器(X501);
所述第八PMOS管(MP501)的源极及其衬底、第九PMOS管(MP502)的源极及其衬底与所述升压续流PMOS管的衬底相连, 第八PMOS管(MP501)的漏极、所述比较器(X501)的负极输入端与所述升压DC/DC转换器的输入端(Vin)相连,所述第八PMOS管(MP501)的栅极与所述比较器(X501)的正极输出端相连;
所述第九PMOS管(MP502)的漏极、所述比较器(X501)的正极输入端与所述升压DC/DC转换器的输出端(Vout)相连,所述第九PMOS管(MP502)的栅极与所述比较器(X501)的负极输出端相连。
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