CN114264970B - 一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流‑直流变换器的过载检测电路，包括逻辑控制器、脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、脉宽比较器、加减计数器和判决器；所述逻辑控制器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉宽比较器分别连接；所述脉宽比较器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、加减计数器分别连接；所述加减计数器还与判决器相连接。本发明通过检测变换器中功率管驱动信号的变化来判断直流‑直流变换器是否发生过载行为，检测精度高，且检测精度不容易随工作环境变化而变化。
Description
技术领域
本发明涉及过载检测技术领域，具体涉及一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法。
背景技术
过载检测电路是直流-直流变换器中的关键模块之一，当前公开的过载检测技术大多是通过检测输出电压或者功率管导通压差来实现的，即检测到输出电压下降或者功率管导通压差增大超过预设阈值时，表示发生过载。这种方法由于并不是对变换器过载行为的直接检测，因此存在检测精度不高且检测结果容易随工作环境变化而变化的缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法，通过检测变换器中功率管驱动信号的变化来判断直流-直流变换器是否发生过载行为，检测精度高，且检测精度不容易随工作环境变化而变化。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种直流-直流变换器的过载检测电路，包括逻辑控制器、脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、脉宽比较器、加减计数器和判决器；所述逻辑控制器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉宽比较器分别连接；所述脉宽比较器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、加减计数器分别连接；所述加减计数器还与判决器相连接。
进一步的，所述检测电路通过逻辑控制器、脉冲发生器B和脉冲取样器与DC-DC电路连接。
一种直流-直流变换器的过载检测电路的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1:设电路中的高电平为有效电平A；低电平为有效电平B；上升沿触发为有效沿触发A，下降沿触发为有效沿触发B;
步骤S2: DC-DC电路中的功率管驱动信号的有效沿触发B将驱动逻辑控制器进 行状态转换;
步骤S3:将脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C以及脉冲采样器的输出信号输入至脉宽比较器中，输出对比结果至加减计数器中；
步骤S4:加减计数器基于输出对比结果，进行计数值的修改；
步骤S5:判决器根据计数值进行判决，得到判决结果。
进一步的，所述状态转换，具体为：
当逻辑控制器处于状态1且当脉冲发生器A输出的复位信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态2；
当逻辑控制器处于状态2且脉冲发生器B输出的对比信号b为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态3;
当逻辑控制器处于状态3且脉冲发生器C输出的再生信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态1;
当逻辑控制器处于状态1时，模式信号a变成有效电平A；模式信号a上的有效沿触发A将激发脉冲发生器A在其输出的复位信号a上产生一脉宽为W1的有效电平A脉冲；
当逻辑控制器处于状态2时，模式信号b变成有效电平A；模式信号b变成有效电平A将激发脉冲发生器B在其输出的对比信号b上产生一脉宽为W2的有效电平A脉冲；同时模式信号b上的有效电平A也将使能脉冲采样器，将功率管驱动信号上的有效电平A脉冲复制在对比信号a上；
当逻辑控制器处于状态3时，模式信号c变成有效电平A；模式信号c上的有效沿触发A将激发脉冲发生器C在其输出的再生信号a上产生一脉宽为W3的有效电平A脉冲。
进一步的，所述步骤S3具体为：脉宽比较器中存在两个电容Ca和Cb；复位信号a上的有效电平A将通过放/充电操作使Ca和Cb复位，使得对比输出a和对比输出b变为有效电平B；比较信号a上的有效电平A将使Ca以时间常数t1的速度进行充/放电；比较信号b上的有效电平A将使Cb以时间常数t1的速度进行充/放电；再生信号a上的有效电平A将使Ca和Cb以时间常数t2的速度进行充/放电；当 Ca上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出a变为有效电平A；当 Cb上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出b变为有效电平A。
进一步的，所述步骤S4具体为：脉宽比较器将对比输出a和对比输出b输入至加减计数器中，当加减计数器检测到对比输出a要比对比输出b更早变成有效电平A，则计数值a加1；当加减计数器检测到对比输出b要比对比输出a更早变成有效电平A，则计数值a减1。当计数值a达到数值H时，计数值a不再进行加计数；当计数值达到数值F时，计数值a不再进行减计数，H>F。
进一步的，所述步骤S5具体为：当计数值a大于数值I时，判决器输出的过载判决变为有效电平A；当计数值a小于数值J时，判决器输出的过载判决变为有效电平B；否则，过载判决不变。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过检测变换器中功率管驱动信号的变化来判断直流-直流变换器是否发生过载行为，检测精度高，且检测精度不容易随工作环境变化而变化。
附图说明
图1是本发明电路结构示意图；
图2是本发明一实施例中当直流-直流变换器发生过载时过载检测器中关键信号的时序图；
图3是本发明一实施例中当直流-直流变换器由过载恢复正常时过载检测器中关键信号的时序图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种直流-直流变换器的过载检测电路，包括逻辑控制器、脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、脉宽比较器、加减计数器和判决器；所述逻辑控制器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉宽比较器分别连接；所述脉宽比较器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、加减计数器分别连接；所述加减计数器还与判决器相连接。
在本实施例中，设电路中的高电平为有效电平A；低电平为有效电平B；上升沿触发为有效沿触发A，下降沿触发为有效沿触发B。反之，也可以假设电路中的高电平为有效电平B；低电平为有效电平A；上升沿触发为有沿触发B，下降沿触发为有效沿触发A。
在本实施例中， DC-DC电路中的功率管驱动信号的有效沿触发B将驱动逻辑控制器进行状态转换。
当逻辑控制器处于状态1且当脉冲发生器A输出的复位信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态2。
当逻辑控制器处于状态2且脉冲发生器B输出的对比信号b为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态3。
当逻辑控制器处于状态3且脉冲发生器C输出的再生信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态1。
当逻辑控制器处于状态1时，模式信号a变成有效电平A；模式信号a上的有效沿触发A将激发脉冲发生器A在其输出的复位信号a上产生一脉宽为W1的有效电平A脉冲。
当逻辑控制器处于状态2时，模式信号b变成有效电平A；模式信号b变成有效电平A将激发脉冲发生器B在其输出的对比信号b上产生一脉宽为W2的有效电平A脉冲；同时模式信号b上的有效电平A也将使能脉冲采样器，将功率管驱动信号上的有效电平A脉冲复制在对比信号a上。
当逻辑控制器处于状态3时，模式信号c变成有效电平A；模式信号c上的有效沿触发A将激发脉冲发生器C在其输出的再生信号a上产生一脉宽为W3的有效电平A脉冲。
复位信号a、对比信号a、对比信号b、再生信号a等将输入至脉宽比较器中。脉宽比较器工作原理为：脉宽比较器中存在两个电容Ca和Cb；复位信号a上的有效电平A将通过放/充电操作使Ca和Cb复位，使得对比输出a和对比输出b变为有效电平B；比较信号a上的有效电平A将使Ca以时间常数t1的速度进行充/放电；比较信号b上的有效电平A将使Cb以时间常数t1的速度进行充/放电；再生信号a上的有效电平A将使Ca和Cb以时间常数t2的速度进行充/放电；当 Ca上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出a变为有效电平A；当 Cb上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出b变为有效电平A。
对比输出a和对比输出b输入至加减计数器中。当加减计数器检测到对比输出a要比对比输出b更早变成有效电平A，则计数值a加1；当加减计数器检测到对比输出b要比对比输出a更早变成有效电平A，则计数值a减1。当计数值a达到数值H时，计数值a不再进行加计数；当计数值达到数值F时，计数值a不再进行减计数，H>F。
计数器的计数值a输入至判决器中进行判决。当计数值a大于数值I时，判决器输出的过载判决变为有效电平A；当计数值a小于数值J时，判决器输出的过载判决变为有效电平B；否则，过载判决不变。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种直流-直流变换器的过载检测电路的检测方法，其特征在于，所述电路包括逻辑控制器、脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、脉宽比较器、加减计数器和判决器；所述逻辑控制器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉宽比较器分别连接；所述脉宽比较器与脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C、脉冲取样器、加减计数器分别连接；所述加减计数器还与判决器相连接；所述检测电路通过逻辑控制器、脉冲发生器B和脉冲取样器与DC-DC电路连接；
具体包括以下步骤：
步骤S1:设电路中的高电平为有效电平A；低电平为有效电平B；上升沿触发为有效沿触发A，下降沿触发为有效沿触发B;
步骤S2: DC-DC电路中的功率管驱动信号的有效沿触发B将驱动逻辑控制器进行状态转换;
步骤S3:将脉冲发生器A、脉冲发生器B、脉冲发生器C以及脉冲采样器的输出信号输入至脉宽比较器中，输出对比结果至加减计数器中；
步骤S4:加减计数器基于输出对比结果，进行计数值的修改；
步骤S5:判决器根据计数值进行判决，得到判决结果；
所述状态转换，具体为：
当逻辑控制器处于状态1且当脉冲发生器A输出的复位信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态2；
当逻辑控制器处于状态2且脉冲发生器B输出的对比信号b为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态3;
当逻辑控制器处于状态3且脉冲发生器C输出的再生信号a为有效电平B时，则逻辑控制器跳转至状态1;
当逻辑控制器处于状态1时，模式信号a变成有效电平A；模式信号a上的有效沿触发A将激发脉冲发生器A在其输出的复位信号a上产生一脉宽为W1的有效电平A脉冲；
当逻辑控制器处于状态2时，模式信号b变成有效电平A；模式信号b变成有效电平A将激发脉冲发生器B在其输出的对比信号b上产生一脉宽为W2的有效电平A脉冲；同时模式信号b上的有效电平A也将使能脉冲采样器，将功率管驱动信号上的有效电平A脉冲复制在对比信号a上；
当逻辑控制器处于状态3时，模式信号c变成有效电平A；模式信号c上的有效沿触发A将激发脉冲发生器C在其输出的再生信号a上产生一脉宽为W3的有效电平A脉冲。
2. 根据权利要求1所述的一种直流-直流变换器的过载检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：脉宽比较器中存在两个电容Ca和Cb；复位信号a上的有效电平A将通过放/充电操作使Ca和Cb复位，使得对比输出a和对比输出b变为有效电平B；比较信号a上的有效电平A将使Ca以时间常数t1的速度进行充/放电；比较信号b上的有效电平A将使Cb以时间常数t1的速度进行充/放电；再生信号a上的有效电平A将使Ca和Cb以时间常数t2的速度进行充/放电；当 Ca上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出a变为有效电平A；当Cb上的电压高于/低于阈值电压VTH时，对比输出b变为有效电平A。
3.根据权利要求1所述的一种直流-直流变换器的过载检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：脉宽比较器将对比输出a和对比输出b输入至加减计数器中，当加减计数器检测到对比输出a要比对比输出b更早变成有效电平A，则计数值a加1；当加减计数器检测到对比输出b要比对比输出a更早变成有效电平A，则计数值a减1；当计数值a达到数值H时，计数值a不再进行加计数；当计数值达到数值F时，计数值a不再进行减计数，H>F。
4.根据权利要求3所述的一种直流-直流变换器的过载检测电路的检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：当计数值a大于数值I时，判决器输出的过载判决变为有效电平A；当计数值a小于数值J时，判决器输出的过载判决变为有效电平B；否则，过载判决不变。
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