CN113690853B - 一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路及主控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路，集成在电源的主控芯片内，包括，输出电压反馈端状态检测电路，在GATE导通期间，检测输入至主控芯片的输出电压反馈信号是否正常，输出检测结果至计数器控制电路，同时根据检测结果判断是否输出控制信号至计数器控制电路；抗干扰屏蔽电路，用于控制输出电压反馈端状态检测电路的控制信号输出；计数器控制电路，用于对输出电压反馈端异常状态进行周期性计数，当达到所设定PWM周期数时，输出控制信号关断GATE输出。本发明提出的保护电路有效解决了系统对输出电压反馈端异常状态不能准确、及时保护，同时也解决了现有技术针对输出电压反馈端异常状态保护功能集成度较低的设计问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路及主控芯片。
背景技术
随着开关电源应用越来越普遍，用户对于电源主控芯片的性能以及可靠性等方面的要求也越来越严格，不仅要求产品在正常工作时能够高性能、高可靠性工作，特别在某些破坏性验证中也要求产品能够快速触发保护，以提高应用安全性。以典型的原边反馈检测反激电源转换器为例，在生产过程中，与输出电压反馈端应用相关的外围应用器件可能会存在开路、短路、虚焊或者损坏等异常情况。
针对上述应用异常情况，目前比较常用的一种方法是：采用破坏性验证方法来评估上述异常情况对产品应用可能会造成的影响，并要求产品在破坏性验证中能够快速触发保护，以提高应用安全性。现有技术一般采用多个不同电路来一一对应不同的异常状况进行保护，因此现有技术不但电路设计更加复杂，而且还存在着以下一些问题：以输出电压反馈端短路异常为例，现有技术一般采用在退磁时间内检测输出电压反馈端电压值来判断是否存在短路异常。其存在的缺点如下：1、在退磁时间内，由于受到变压器漏感所影响，此时输出电压反馈端电压值干扰较大，容易造成误检测；2、现有技术必须对退磁时间内输出电压反馈端的检测电压值大小进行折中考虑，该电压值既不能设计得过大，否则可能造成产品启动功能异常，又不能设计得太小，否则将会显著降低其抗干扰能力，容易造成误检测；3、现有技术还存在保护功能响应不及时的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，提供了一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路及主控芯片，有效解决了系统对输出电压反馈端异常状态不能准确、及时保护，同时也解决了现有技术针对输出电压反馈端异常状态保护功能集成度较低的设计问题。
本发明采用的技术方案如下：一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路，集成在电源的主控芯片内，包括输出电压反馈端状态检测电路、抗干扰屏蔽电路以及计数器控制电路，
输出电压反馈端状态检测电路，在GATE导通期间，检测输入至主控芯片的输出电压反馈信号是否正常，输出检测结果至计数器控制电路，同时根据检测结果判断是否输出控制信号至计数器控制电路；
抗干扰屏蔽电路，用于控制输出电压反馈端状态检测电路的控制信号输出，防止误检测到输出电压反馈端异常状态；
计数器控制电路，用于对输出电压反馈端异常状态进行周期性计数，当达到所设定PWM周期数时，输出控制信号关断GATE输出。
进一步的，所述抗干扰屏蔽电路检测GATE初始导通延迟时间和初始关断延迟时间，在这两段时间内，控制输出电压反馈端状态检测电路不输出控制信号至计数器控制电路。
进一步的，所述输出电压反馈端状态检测电路在检测结果为异常时不输出控制信号，正常时输出控制信号
进一步的，所述计数器控制电路持续对输出电压反馈端异常状态进行计数，在收到输出电压反馈端状态检测电路发出的控制信号时进行计数清零，重新开始计数。
进一步的，所述输出电压反馈端异常状态包括输出电压反馈端与地短路或与其它芯片脚位异常短路、输出电压反馈端与外围应用电路器件部分或完全开路；还包括由于外围应用电路器件损坏或者异常所间接导致的输出电压反馈端开路或短路状态，以及在GATE导通期间无法正常检测到输出电压反馈端比较基准负压值的一切异常状态。
本发明还提供了一种主控芯片，集成有上述电源输出电压反馈端异常状态检测保护电路。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：在GATE导通期间，检测输出电压反馈端状态是否存在异常，此时输出电压反馈端电压不受变压器漏感影响，从而有效解决了系统对输出电压反馈端异常状态不能准确、及时保护的应用问题，同时本发明也解决了现有技术针对输出电压反馈端异常状态保护功能集成度较低的设计问题。
附图说明
图1为本发明提出的输出电压反馈端异常状态检测保护电路示意图。
图2为本发明中一具体实施方式的外围元件连接关系图。
附图标记：101-典型的原边反馈检测反激电源转换器主控电路，102-功率NMOS管，103-初级绕组峰值电流限制电阻，104-辅助绕组分压上端电阻，105-辅助绕组分压下端电阻，106-变压器，107-输出整流二极管，108-VDD整流二极管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，本实施例提出了一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路，集成在电源的主控芯片内，包括输出电压反馈端状态检测电路、抗干扰屏蔽电路以及计数器控制电路，
输出电压反馈端状态检测电路，在GATE导通期间，检测输入至主控芯片的输出电压反馈信号是否正常，输出检测结果至计数器控制电路，同时根据检测结果判断是否输出控制信号至计数器控制电路；
抗干扰屏蔽电路，用于控制输出电压反馈端状态检测电路的控制信号输出，防止误检测到输出电压反馈端异常状态；
计数器控制电路，用于对输出电压反馈端异常状态进行周期性计数，当达到所设定PWM周期数时，输出控制信号关断GATE输出。
具体的，所述抗干扰屏蔽电路检测GATE初始导通延迟时间和初始关断延迟时间，在这两段时间内，控制输出电压反馈端状态检测电路不输出控制信号至计数器控制电路。以防止将误检测到的输出电压反馈端状态结果输出。
输出电压反馈端状态检测电路在检测结果为异常时不输出控制信号，正常时输出控制信号。
具体的，所述计数器控制电路持续对输出电压反馈端异常状态进行计数，在收到输出电压反馈端状态检测电路发出的控制信号时进行计数清零，重新开始计数。
优选的，所述输出电压反馈端异常状态包括输出电压反馈端与地短路或与其它芯片脚位异常短路、输出电压反馈端与外围应用电路器件部分或完全开路；还包括由于外围应用电路器件损坏或者异常所间接导致的输出电压反馈端开路或短路状态，以及在GATE导通期间无法正常检测到输出电压反馈端比较基准负压值的一切异常状态。
图2为典型的原边反馈检测反激电源转换器系统应用结构框图，在GATE控制功率NMOS管102导通期间，输出电压反馈端FB正常电压值为负电压，其理论电压值计算公式如下：
其中， Vin桥式整流以后的输入电压，DRAIN为功率管导通期间功率NMOS管漏端电压值，NP为变压器初级线圈匝数，NF为变压器辅助线圈匝数，R104和R105分别为FB端分压电阻104电阻105的电阻值，VFB_TON为输出电压反馈FB端理论电压值。由于电源转换器主控芯片FB端ESD寄生二极管的钳位作用，FB端导通电压值一般在达到其理论电压值VFB_TON之前就已经被钳位,该钳位电压值我们可以记作-VC（VC的电压值范围一般为0.45V～0.7V，并且VC小于VFB_TON的绝对值），变压器106初级绕组电感Lp和交流输入电压整流后的直流电源电压Vin一起控制流过变压器初级绕组的电流上升斜率，该电流流过CS限流电阻103，并在CS端产生一个固定斜率上升的电压信号，当CS端电压被电源转换器主控芯片101内部所设定的电压值以后，电源转换器主控芯片101输出信号控制关断功率NMOS管102。在功率NMOS管102关断期间，整流二极管107正向导通，变压器106次级绕组和输出电容109一起对输出提供能量，次级绕组电流按照一定的斜率/>逐渐减小，次级绕组电流从最大值下降到0的时间即为FB退磁时间。
以典型的原边反馈检测反激电源转换器系统应用为例，在其主控芯片中集成本发明的保护电路。在GATE导通期间，检测输出电压反馈端FB状态是否存在异常，在此期间FB正常电压值应该被钳位在-VC，在-VC～0V电压之间选择一个适当的电压值作为输出电压反馈FB端在导通期间的检测比较基准值，记为-VT。如果输出电压反馈端FB状态正常，那么在GATE导通期间，都能够检测到VC>VT,则CLEAR发出FB状态正常信号，并对计数器控制电路状态清零，计数器控制电路重新开始计数。如果输出电压反馈端FB状态异常，那么FB端电压就无法正常产生负电压，并且被FB端ESD寄生二极管的钳位到-VC，那么在GATE导通期间无法检测到VC>VT,则CLEAR发出FB状态异常信号，计数器控制电路开始按照PWM周期性计数，如果在芯片所设定PWM周期数内连续检测到输出电压反馈端FB出现异常状态，则输出CTR信号关断GATE输出。
同时，本实施例还提供了一种主控芯片，集成有上述的电源输出电压反馈端异常状态检测保护电路。
本发明提出的技术方案有效解决了系统对输出电压反馈端异常状态不能准确、及时保护，同时也解决了现有技术针对输出电压反馈端异常状态保护功能集成度较低的设计问题。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (2)
1.一种输出电压反馈端异常状态检测保护电路，集成在电源的主控芯片内，其特征在于，包括输出电压反馈端状态检测电路、抗干扰屏蔽电路以及计数器控制电路，
输出电压反馈端状态检测电路，在GATE导通期间，检测输入至主控芯片的输出电压反馈信号是否正常，输出检测结果至计数器控制电路，同时根据检测结果判断是否输出控制信号至计数器控制电路；
抗干扰屏蔽电路，用于控制输出电压反馈端状态检测电路的控制信号输出，防止误检测到输出电压反馈端异常状态；
计数器控制电路，用于对输出电压反馈端异常状态进行周期性计数，当达到所设定PWM周期数时，输出控制信号关断GATE输出；
所述抗干扰屏蔽电路检测GATE初始导通延迟时间和初始关断延迟时间，在这两段时间内，控制输出电压反馈端状态检测电路不输出控制信号至计数器控制电路；
所述输出电压反馈端异常状态包括输出电压反馈端与地短路或与其它芯片脚位异常短路、输出电压反馈端与外围应用电路器件部分或完全开路；还包括由于外围应用电路器件损坏或者异常所间接导致的输出电压反馈端开路或短路状态，以及在GATE导通期间无法正常检测到输出电压反馈端比较基准负压值的一切异常状态；
所述输出电压反馈端状态检测电路在检测结果为异常时不输出控制信号，正常时输出控制信号；
所述计数器控制电路持续对输出电压反馈端异常状态进行计数，在收到输出电压反馈端状态检测电路发出的控制信号时进行计数清零，重新开始计数。
2.一种主控芯片，其特征在于，集成有如权利要求1所述的电源输出电压反馈端异常状态检测保护电路。
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