CN114337295A - 一种同步整流芯片及其控制端接地保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步整流芯片及其控制端接地保护电路及开关电源，该接地保护电路包括接地检测模块、延时模块和信号闭锁模块，接地检测模块的输入端用于检测同步整流芯片的控制端电压，判断是否发生接地短路，输出判断信号；接地检测模块连接延时模块，接地检测模块用于将断信号发送至延时模块，延时模块用于延时设定时间持续接收所述判断信号，在设定的延时时间到达后，输出控制端短路的开启信号；延时模块的输出端连接信号闭锁模块的输入端，信号闭锁模块用于根据该开启信号向同步整流芯片的上拉支路中开关管的控制端输出闭锁信号，控制上拉支路中的开关管断开，保证同步整流芯片无长时间大电流流过，提高系统的安全性。

Description

一种同步整流芯片及其控制端接地保护电路及开关电源

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种同步整流芯片及其控制端接地保护电路及开关电源。

背景技术

现有技术中，开关电源一般用于将市电通过变压器(为开源电源的内设)转换为恒定的电压和电流输出。开关电源中变压器的次级线圈NS上串设有开关管(称次级开关管)，以及驱动该开关管的同步整流芯片SR，该开关电源中同步整流芯片SR的内部电路结构如图1所示，包括开启比较器01、关断比较器02、逻辑驱动模块03，其中，开启比较器01、关断比较器02的输入端均连接电压检测端VD，该电压检测端VD用于连接变压器的次级线圈NS，开启比较器01、关断比较器02的输出端均连接逻辑驱动模块03的输入端，逻辑驱动模块03的一个输出端连接控制端上拉支路04中的开关管PM1，逻辑驱动模块的另一个输出端连接控制端下拉支路05中的开关管NM1，上拉支路04用于连接电源端VCC，下拉支路05用于连接地端GND。

该同步整流芯片SR的工作原理是：

当与变压器的初级线圈NA串联的开关管(称初级开关管)导通的时候，电压检测端VD会耦合到很高的正压，此时通过与电压检测端VD连接的电源管理模块06给电源端VCC充电，使得电源端VCC在一个合适的电压值。当开关电源中与变压器的初级线圈连接开关管关闭时，与次级线圈连接的开关管中的体二极管先导通，此时电压检测端VD会快速下降到一个很低的负压。

当这个负压低于开启比较器的参考电压vref1时，开启比较器则发出开启信号det_on，经过逻辑驱动模块03的处理，经过一个固定延时和芯片内部的延时后发出上拉支路04的开启信号gate_on和下拉支路的关断信号gate_off，此时gate_off信号为0，经过一段死区时间后，gate_on信号变为0，此时上拉支路04中的开关管PM1管导通，下拉支路05中的开关管NM1管关闭，使控制端GATE的电压开始上升，当控制端GATE的电压上升到VCC时，PM1的电流也会慢慢减小，控制端GATE的电压维持在VCC电压，由于控制端GATE连接次级线圈NS上串设开关管的控制端，使次级线圈NS上的开关管导通，从而使次级线圈的电流向后级输出。

当次级线圈NS上的电流消退，电流变为0时，电压检测端VD的电压也会从负压上升，当关断比较器02检测到电压检测端VD的电压高于电压参考值Vref2的时候，发出关断信号det_off，经过逻辑驱动模块03的处理，输出上拉支路04的开启信号gate_on和下拉支路05的关断信号gate_off，即先将gate_on信号置为1，使上拉支路04中的开关管PM1关闭，然后经过死区时间将gate_off信号置为1，使下拉支路05中的开关管NM1打开，从而使控制端GATE的电压下拉为0，使次级线圈NS上的开关管关断，防止初级开关管和次级开关管同时导通导致的同开问题。上述同步整流芯片SR的各个端口信号波形如图2所示，图中的delay表示延时时间。

上面同步整流芯片SR的不足之处在于：如果对电路进行焊接工作的过程中，一旦将控制端GATE和地端GND误短路在一起，将引发的不利后果是，当开关管PM1导通的时候，控制端GATE因为接地，使控制端GATE的电压无法上升，则开关管PM1持续导通，开关管PM1始终有大电流存在，由于开关管PM1长时间通大电流，有可能导致开关管PM1的损坏，从而导致芯片损坏。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种同步整流芯片及其控制端接地保护电路及开关电源，以解决现有技术中同步整流芯片的控制端GATE和地端GND误短路导致其开关管持续导通而损坏的问题。

基于上述目的，一种同步整流芯片的控制端接地保护电路的技术方案，包括：

包括接地检测模块、延时模块和信号闭锁模块，其中，所述接地检测模块的输入端用于检测同步整流芯片的控制端电压，并根据所述控制端电压判断是否发生接地短路，输出判断信号；

所述接地检测模块的输出端连接所述延时模块的输入端，所述接地检测模块的输出端用于将所述判断信号发送至所述延时模块的输入端，所述延时模块用于延时设定时间持续接收所述判断信号，在设定的延时时间到达后，输出控制端短路的开启信号；

所述延时模块的输出端连接所述信号闭锁模块的输入端，所述信号闭锁模块用于接收所述延时模块发送的控制端短路的开启信号，根据该开启信号向同步整流芯片的上拉支路中开关管的控制端输出闭锁信号，控制所述上拉支路中的开关管断开。

可选的，所述接地检测模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端用于连接设定的第一基准电压，所述第一比较器的第二输入端用于连接同步整流芯片的控制端，第一比较器的输出端用于连接后级的延时模块。

可选的，所述延时模块包括N个依次串联的D触发器，N为正整数。

可选的，所述延时模块三个依次串联的D触发器，分别为前级D触发器、中级D触发器和后级D触发器，其中，前级D触发器的数据输入端D连接前级D触发器的第一输出端QN，前级D触发器的时钟输入端CP用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，前级D触发器的复位输入端R连接所述接地检测模块的输出端；

所述中级D触发器的数据输入端D连接中级D触发器的第一输出端QN，中级D触发器的时钟输入端CP连接前级D触发器的第二输出端Q，中级D触发器的复位输入端R连接接地检测模块的输出端；后级D触发器的数据输入端D连接后级D触发器的第一输出端QN，后级D触发器的时钟输入端CP连接中级D触发器的第二输出端Q，后级D触发器的复位输入端R连接所述接地检测模块的输出端，后级D触发器的第二输出端用于连接所述信号闭锁模块。

可选的，所述接地检测模块还包括第二比较器、逻辑与门，所述第二比较器的第一输入端用于连接同步整流芯片的电源端，所述第二比较器的第二输入端用于连接设置的第二基准电压，所述第二基准电压大于所述第一基准电压，所述第二比较器的输出端连接所述逻辑与门的一个输入端，所述逻辑与门的另一个输入端连接所述第一比较器的输出端，所述逻辑与门的输出端连接所述延时模块的输入端。

可选的，所述信号闭锁模块包括RS触发器、逻辑或门、反相器，所述RS触发器的S输入端连接所述延时模块的输出端，所述RS触发器的输出端Q连接所述逻辑或门的第一输入端，所述逻辑或门的第二输入端所述反相器的输出端，所述反相器的输入端用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，所述逻辑或门的输出端用于连接所述上拉支路中开关管的控制端。

可选的，所述信号闭锁模块包括RS触发器、逻辑或门、反相器，所述RS触发器的S输入端连接所述延时模块的输出端，所述RS触发器的输出端Q连接所述逻辑或门的第一输入端，所述逻辑或门的第二输入端所述反相器的输出端，所述反相器的输入端用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，所述逻辑或门的输出端用于连接所述上拉支路中开关管的控制端；

所述信号闭锁模块还包括逻辑或非门，所述逻辑或非门的一个输入端连接所述第二比较器的输出端，所述逻辑或非门的另一个输入端用于接收电源使能信号，所述逻辑或非门输出端连接所述RS触发器的R输入端；

所述信号闭锁模块的逻辑或非门用于在所述电源端的电压小于第二基准电压，且所述电源使能信号为低电平时，向所述RS触发器的R输入端输出高电平，以复位RS触发器输出的接地短路信号。

可选的，所述控制端接地保护电路还包括复位模块，所述复位模块与所述信号闭锁模块连接，所述复位模块用于根据同步整流芯片的断电信号，向所述信号闭锁模块输出复位信号，所述信号闭锁模块用于判断该复位信号是否有效，若有效，则对所述上拉支路的开关管输出的闭锁信号进行复位。

一种同步整流芯片的技术方案，包括所述的控制端接地保护电路。

一种开关电源的技术方案，包括电压隔离器，电压隔离器原边上串设有初级线圈和第一开关管，第一开关管的控制端连接有原边控制芯片，所述电压隔离器的副边串设有次级线圈和第二开关管，第二开关管的控制端连接有同步整流芯片的控制端，所述同步整流芯片中集成有所述的控制端接地保护电路。

上述技术方案具有以下有益效果：

本发明的控制端接地保护电路及具有其的同步整流芯片、开关电源，通过设置的接地检测模块和延时模块之间配合，能够准确判断出同步整流芯片的控制端是否接地短路，在判断出控制端发生接地短路时，及时触发接地保护，通过信号闭锁模块快速闭锁上拉支路中的开关管，保证同步整流芯片无长时间大电流流过，提高系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中提供的开关电源中同步整流芯片SR的内部电路图；

图2是对应图1中同步整流芯片SR的各个端口信号波形图；

图3是本发明实施例1中提供的同步整流芯片的控制端接地保护电路图；

图4是本发明实施例2中提供的同步整流芯片的控制端接地保护电路图；

图5是本发明实施例3中提供的同步整流芯片的控制端接地保护电路图；

图6是本发明实施例4中提供的同步整流芯片的控制端接地保护电路图；

图7-1和图7-2是本发明实施例4中电源端VCC、电源使能信号uvlo、接地短路信号gateshort以及输出端RESET信号波形图；

图8是本发明实施例5中提供的一种开关电源拓扑图；

符号说明如下：

01、开启比较器；02、关断比较器；03、逻辑驱动模块；04、上拉支路；05、下拉支路；301、接地检测模块；302、延时模块；303、信号闭锁模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例中，提供一种同步整流芯片的控制端接地保护电路，如图3所示，包括接地检测模块301、延时模块302和信号闭锁模块303，其中，接地检测模块301的输入端用于检测同步整流芯片SR的控制端(GATE)电压，并根据所述的控制端电压判断是否发生接地短路，输出判断信号。

接地检测模块301的输出端连接延时模块302的输入端，接地检测模块301的输出端用于将所述的判断信号发送给延时模块302的输入端，该延时模块302用于延时设定时间持续接收所述判断信号，在设定的延时时间到达后，输出控制端短路的开启信号。

延时模块302的输出端连接所述信号闭锁模块303的输入端，该信号闭锁模块303用于接收延时模块302发送的控制端短路的开启信号，根据该开启信号向上拉支路04中的开关管输出闭锁信号，控制所述上拉支路04断开。

上述的控制端接地保护电路的工作原理是：

接地检测模块301实时检测同步整流芯片的控制端(GATE)电压，当该控制端电压低于设定阈值(如阈值范围为1～2V)时，初步判定该同步整流芯片的控制端(GATE)短路，输出控制端短路的判断信号，利用延时模块302进行一定延时判断，若在设定的延时时间内，该控制端电压持续低于设定阈值，在设定的延时时间到达后，延时模块302输出控制端短路的开启信号，信号闭锁模块303判断控制端短路的开启信号是否有效，若该开启信号有效，则输出闭锁信号，将该闭锁信号发送给上拉支路04的开关管PM1，达到及时闭锁开关管PM1的目的。在开关管PM1闭锁后，图1中的开启比较器01、逻辑驱动模块03无法通过输出开启信号gate_on控制上拉支路04中的开关管PM1闭合。

当接地检测模块301检测的控制端(GATE)电压不低于设定阈值时，则判定该同步整流芯片的控制端没有发生短路，不必控制信号闭锁模块303输出闭锁信号；同步整流芯片仍通过图1中的开启比较器01、逻辑驱动模块03，对上拉支路04中的开关管PM1进行正常控制即可。

需要说明的是，本实施例中的接地检测模块既可以通过模拟比较器来实现，也可以通过数字芯片来实现控制端电压的检测和比较；本实施例中的延时模块，可通过单独设置的延时芯片来实现，该延时模块还可以和接地检测模块通过一个芯片来实现，芯片的一个接口用于检测控制端电压，芯片内部进行控制端电压的比较判断，通过芯片内置的计时模块实现延时模块的延时功能；同理，信号闭锁模块也可以通过该芯片来实现，作为其他实现方式，在不考虑器件成本的基础上，该信号闭锁模块还可以通过单独设置的逻辑模块或芯片来实现。

本发明的控制端接地保护电路，通过设置的接地检测模块和延时模块之间配合，能够准确判断出同步整流芯片的控制端是否接地短路，在判断出控制端发生接地短路时，及时触发接地保护，通过信号闭锁模块快速闭锁上拉支路中的开关管，保证同步整流芯片无长时间大电流流过，提高系统的安全性。

实施例2：

本实施例中，提供了一种同步整流芯片的控制端接地保护电路，如图4所示，该控制端接地保护电路与实施例1中的保护电路的不同之处在于，本实施例的控制端接地保护电路还包括复位模块304，复位模块304与信号闭锁模块304连接，该复位模块304用于根据同步整流芯片的断电信号(该信号用于表示同步整流芯片断电后重新上电)，向信号闭锁模块303输出复位信号，信号闭锁模块303用于判断该复位信号是否有效，若有效，则对上拉支路04的开关管PM1输出的闭锁信号进行复位。

本实施例中设置复位模块的作用是，在同步整流芯片断电后进行复位。

实施例3：

本实施例中，提供了一种同步整流芯片的控制端接地保护电路，如图5所示，该控制端接地保护电路与实施例1中的保护电路不同之处在于，本实施例中，接地检测模块301包括第一比较器，该比较器的第一输入端VP用于连接第一基准电压，该第一基准电压为2V，第一比较器的第二输入端VN用于连接同步整流芯片SR的控制端(GATE)，第一比较器的输出端OUT用于连接后级的延时模块302。

图5中，延时模块302包括三个D触发器，分别为前级D触发器、中级D触发器和后级D触发器，三个D触发器依次串联，其中，前级D触发器的数据输入端D连接前级D触发器的第一输出端QN，前级D触发器的时钟输入端CP连接图1中开启比较器01的输出端，前级D触发器的复位输入端R连接接地检测模块301的输出端；类似的，中级D触发器的数据输入端D连接中级D触发器的第一输出端QN，中级D触发器的时钟输入端CP连接前级D触发器的第二输出端Q，中级D触发器的复位输入端R连接接地检测模块301的输出端；同理，后级D触发器的数据输入端D连接后级D触发器的第一输出端QN，后级D触发器的时钟输入端CP连接中级D触发器的第二输出端Q，后级D触发器的复位输入端R连接接地检测模块301的输出端，后级D触发器的第二输出端用于连接信号闭锁模块303。

上述延时模块302中，各个D触发器的触发逻辑为：在每个时钟输入端CP的信号边沿(如下降沿)到来的时候，当复位输入端R为高电平(即R＝1)时，D触发器的第二输出端Q(n+1)＝D＝QN(n)，当复位输入端R为低电平(R＝0)时，D触发器的第二输出端Q(n+1)＝0。

图5中，信号闭锁模块303包括RS触发器、逻辑或门、反相器，RS触发器的S输入端连接后级D触发器的第二输出端Q，RS触发器的输出端Q连接逻辑或门的第一输入端，逻辑或门的第二输入端反相器的输出端，反相器的输入端连接图1中开启比较器01的输出端，逻辑或门的输出端连接上拉支路04中开关管PM1的控制端。

上述信号闭锁模块303中，RS触发器的逻辑电平如表1所示，RS触发器有两个输入端，其中，R输入端叫直接置零端，也叫复位端，当R输入端输入有效信号(高电平)时，RS触发器的输出端Q不管之前是输出0还是1,都会变成输出0，即输出端Q为低电平。

表1

R	S	Q
			0	0	不变
0	1	1
			1	0	0
1	1	0

基于上述控制端接地保护电路的结构，该控制端接地保护电路的工作过程如下：

当接地检测模块301中的第一比较器检测到控制端(GATE)电压低于第一基准电压2V时，第一比较器输出一个高电平的判断信号，表示控制端短路，延时模块302中前级D触发器、中级D触发器和后级D触发器的复位输入端R均为高电平，前级D触发器的时钟输入端CP接收开启比较器01输出的开启信号det_on，当开启信号det_on下降沿到来时，前级D触发器的第二输出端Q输出信号翻转，中级D触发器的时钟输入端CP接收前级D触发器的第二输出端Q输出信号，并在该信号下降沿到来时，中级D触发器的第二输出端Q输出信号翻转。

同理，后级D触发器的时钟输入端CP接收中级D触发器的第二输出端Q输出信号，并在该信号下降沿到来时，后级D触发器的第二输出端Q输出信号翻转，其中一个D触发器的延时时间为t，那么，经过三个D触发器的延时时间3t，由后级D触发器的第二输出端Q输出控制端短路的开启信号，即输出高电平。

RS触发器的S输入端置为1，R端置为0，RS触发器的输出端Q为1，逻辑或门的一个输入端与RS触发器的输出端Q连接，也就是该输入端为高电平，逻辑或门的另一个输入端经过反相器输入的开启信号det_on，此时无论开启信号det_on为高电平还是低电平，由于RS触发器的输出端Q为1，即向逻辑或门输出的接地短路信号gateshort为1逻辑或门的输出端输出高电平(即有效的闭锁信号)，相当于给上拉支路04的开关管PM1的控制端置高电平，开关管PM1不导通。

当接地检测模块301中的比较器检测到控制端(GATE)电压不低于第一基准电压2V时，延时模块302输出的是低电平，RS触发器的S输入端置0，RS触发器的R置1，则RS触发器的输出端Q变为0，表示开关管PM1的控制端没有发生接地短路，逻辑或非门的输出端状态由开启信号det_on决定，相当于由开启信号det_on决定是否导通开关管PM1，当开启信号det_on为高电平，经过反相器输出为低电平，逻辑或门输出低电平，相当于给上拉支路04的开关管PM1的控制端置低电平，开关管PM1导通；当开启信号det_on为低电平，经过反相器输出为高电平，逻辑或门输出高电平，开关管PM1不导通。

作为其他实现方式，本实施例中的信号闭锁模块303还可以通过一个RS触发器和一个逻辑或非门、两个反相器来实现，RS触发器的S端连接后级D触发器的第二输出端Q，RS触发器的输出端Q连接逻辑或非门的第一输入端，逻辑或非门的第二输入端连接第一反相器的输出端，第一反相器的输入端连接图1中开启比较器01的输出端，逻辑或非门的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输出端连接上拉支路04中开关管PM1的控制端，此结构同样能够实现信号闭锁模块的功能，原理类似，不再赘述。

作为其他实现方式，本实施例中的延时模块302还可以采用N个依次串联的D触发器来实现，N≥1，具体设置D触发器的数量可以根据实际的延时需要进行设定，当设定的延时时间较长时，可以设置多个D触发器，如果设定的延时时间较短，可以设置1～2个D触发器即可。

本实施例的控制端接地保护电路与实施例1中的电路不同之处，还在于本实施例的控制端接地保护电路除了具有保护功能，还具有上拉支路04的开关管驱动功能，通过本实施例中的接地检测模块301、延时模块302、信号闭锁模块303就能够实现上拉支路04的开关管驱动，不再需要图1中的逻辑驱动模块03驱动上拉支路04中的开关管PM1。

实施例4：

本实施例中，提供一种同步整流芯片的控制端接地保护电路，如图6所示，本实施例的接地保护电路与实施例3中接地保护电路的不同之处在于，本实施例的接地检测模块301中还包括第二比较器和逻辑与门，第二比较器的第一输入端VP用于连接同步整流芯片的电源端VCC，第二比较器的第二输入端VN用于连接第二基准电压，该第二基准电压为2.5V，第二比较器的输出端连接逻辑与门的一个输入端，逻辑与门的另一个输入端连接第一比较器的输出端，逻辑与门的输出端连接后级的延时模块02。

如图6所示，本实施例的信号闭锁模块303还包括一个逻辑或非门，该逻辑或非门的一个输入端连接第二比较器的输出端，该逻辑或非门的另一个输入端用于接收电源使能信号uvlo(该信号是芯片正常重启时的复位信号，当电源端VCC电压大于4V时，uvlo＝1，电源端VCC电压不大于4V，uvlo＝0)，逻辑或非门输出端连接RS触发器的R输入端。

本实施例中在接地检测模块301中增设第二比较器、逻辑与门，以及在信号闭锁模块303中增设逻辑或非门的目的，是为了达到一个锁定的功能，当系统触发该保护后，同步整流管就不会再打开，直到系统断电，电源端VCC下降到设定的阈值时，系统复位。进一步提高整个系统工作的安全可靠性。因此，控制端接地保护电路中增设各个元件整体上实现相当于一个复位模块复位RS触发器的功能。

本实施例的控制端接地保护电路中增设上面各个元件后，其工作原理是：

当电源端VCC电压大于4V时，第二比较器的输出端RESET为1，电源使能信号uvlo为1，信号闭锁模块303中逻辑或非门为0，不需要给RS触发器输出端复位，从而不需要复位所述信号闭锁模块303输出的闭锁信号。

当电源端VCC电压大于2.5V，小于或等于4V时，第二比较器的输出端RESET为1，电源使能信号uvlo为0，信号闭锁模块303中逻辑或非门为0，说明电源工作正常，不需要给RS触发器输出端的接地短路信号gateshort复位，从而也不需要复位所述信号闭锁模块303输出的闭锁信号。

当电源端VCC电压小于2.5V时，第二比较器的输出端RESET为0，电源使能信号uvlo为0，信号闭锁模块303中逻辑或非门为1，RS触发器的R输入端置1，给RS触发器输出端复位，说明电源断电，需要复位RS触发器的输出信号，使RS触发器输出的接地短路信号gateshort为0，从而使开启信号det_on决定是否导通开关管PM1。电源端VCC、电源使能信号uvlo、接地短路信号gateshort以及输出端RESET信号波形如图7-1和图7-2所示，同时图7-1中还示出了同步整流芯片的电压检测端VD、控制端GATE和上拉支路04的开启信号gate_on的波形。

本实施例之所以采用第二比较器的输出端RESET信号和电源使能信号uvlo信号配合实现对接地短路信号gateshort的复位，是因为在开关管PM1的控制端发生接地短路时，因为开关管PM1会持续有大电流，则电源端VCC上的电压会很快拉到0，UVLO信号在0和1之间来回振荡，因此需要设置RESET信号对该接地短路信号gateshort进行复位。

实施例5：

本实施例中，提供了一种开关电源，如图8所示的反激式开关电源的拓扑结构，包括电压隔离器，电压隔离器原边上串设有初级线圈NA和开关管M2，开关管M2的控制端连接原边控制芯片ACDC，电压隔离器的副边串设有次级线圈NS和开关管M1，开关管M1的控制端连接有同步整流芯片SR的控制端GATE，同步整流芯片SR的电压检测端VD连接次级线圈NS，同步整流芯片SR的电源端VCC通过电容C1连接输出端VO，并且，次级线圈NS的输出端连接充电电容C2。

上述同步整流芯片SR的如图1所示，并且，该同步整流芯片SR中可以集成有实施例1～4中记载的任意一个控制端接地保护电路。

本实施例中的开关电源的工作原理是：

控制变压器原边上串设的开关管M2导通，变压器的初级线圈NA开始储能，当初级线圈NA上的峰值电流达到设定的阈值时，原边控制芯片ACDC控制开关管M2关闭。由于初级线圈的电流不能突变，则电流通过次级线圈NS向输出电容C2充电，此时开关管M1中的体二极管导通，同步整流芯片SR检测电压检测端VD的电压，当电压检测端VD的负电压低到一定程度时，同步整流芯片SR芯片发出开启信号将开关管M1导通，因为开关管M1导通内阻很低，因此开关管M1此时两端的电压要远低于体二极管导通时候的电压。开关管M1上的损耗要远远降低，因此可以得到更低的损耗，更高的系统效率。

当次级线圈NS的能量全部消退，流经开关管M1的电流为0，电压检测端VD的负压变为0，此时关断开关管M1。由变压器的原边控制芯片ACDC检测消磁时间以及反馈回来的输出电压大小，计算下一次导通的时间，重新将开关管M2导通，周而复始，通过开关电源实现恒压恒流输出功能。

由于本实施例的开关电源设置有控制端接地保护电路，因此在控制开关管M1闭合期间，利用控制端接地保护电路实时检测图1中开关管PM1的控制端是否存在接地短路，若存在，则启动控制端接地保护，向上拉支路04中的开关管PM1控制端输出闭锁信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，包括：

包括接地检测模块、延时模块和信号闭锁模块，其中，所述接地检测模块的输入端用于检测同步整流芯片的控制端电压，并根据所述控制端电压判断是否发生接地短路，输出判断信号；

所述接地检测模块的输出端连接所述延时模块的输入端，所述接地检测模块的输出端用于将所述判断信号发送至所述延时模块的输入端，所述延时模块用于延时设定时间持续接收所述判断信号，在设定的延时时间到达后，输出控制端短路的开启信号；

所述延时模块的输出端连接所述信号闭锁模块的输入端，所述信号闭锁模块用于接收所述延时模块发送的控制端短路的开启信号，根据该开启信号向同步整流芯片的上拉支路中开关管的控制端输出闭锁信号，控制所述上拉支路中的开关管断开。

2.如权利要求1所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述接地检测模块包括第一比较器，所述第一比较器的第一输入端用于连接设定的第一基准电压，所述第一比较器的第二输入端用于连接同步整流芯片的控制端，第一比较器的输出端用于连接后级的延时模块。

3.如权利要求1所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述延时模块包括N个依次串联的D触发器，N为正整数。

4.如权利要求3所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述延时模块三个依次串联的D触发器，分别为前级D触发器、中级D触发器和后级D触发器，其中，前级D触发器的数据输入端D连接前级D触发器的第一输出端QN，前级D触发器的时钟输入端CP用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，前级D触发器的复位输入端R连接所述接地检测模块的输出端；

所述中级D触发器的数据输入端D连接中级D触发器的第一输出端QN，中级D触发器的时钟输入端CP连接前级D触发器的第二输出端Q，中级D触发器的复位输入端R连接接地检测模块的输出端；后级D触发器的数据输入端D连接后级D触发器的第一输出端QN，后级D触发器的时钟输入端CP连接中级D触发器的第二输出端Q，后级D触发器的复位输入端R连接所述接地检测模块的输出端，后级D触发器的第二输出端用于连接所述信号闭锁模块。

5.如权利要求2所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述接地检测模块还包括第二比较器、逻辑与门，所述第二比较器的第一输入端用于连接同步整流芯片的电源端，所述第二比较器的第二输入端用于连接设置的第二基准电压，所述第二基准电压大于所述第一基准电压，所述第二比较器的输出端连接所述逻辑与门的一个输入端，所述逻辑与门的另一个输入端连接所述第一比较器的输出端，所述逻辑与门的输出端连接所述延时模块的输入端。

6.如权利要求1-4任一项所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述信号闭锁模块包括RS触发器、逻辑或门、反相器，所述RS触发器的S输入端连接所述延时模块的输出端，所述RS触发器的输出端Q连接所述逻辑或门的第一输入端，所述逻辑或门的第二输入端所述反相器的输出端，所述反相器的输入端用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，所述逻辑或门的输出端用于连接所述上拉支路中开关管的控制端。

7.如权利要求5所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述信号闭锁模块包括RS触发器、逻辑或门、反相器，所述RS触发器的S输入端连接所述延时模块的输出端，所述RS触发器的输出端Q连接所述逻辑或门的第一输入端，所述逻辑或门的第二输入端所述反相器的输出端，所述反相器的输入端用于连接同步整流芯片中开启比较器的输出端，所述逻辑或门的输出端用于连接所述上拉支路中开关管的控制端；

所述信号闭锁模块还包括逻辑或非门，所述逻辑或非门的一个输入端连接所述第二比较器的输出端，所述逻辑或非门的另一个输入端用于接收电源使能信号，所述逻辑或非门输出端连接所述RS触发器的R输入端；

所述信号闭锁模块的逻辑或非门用于在所述电源端的电压小于第二基准电压，且所述电源使能信号为低电平时，向所述RS触发器的R输入端输出高电平，以复位RS触发器输出的接地短路信号。

8.如权利要求1所述的同步整流芯片的控制端接地保护电路，其特征在于，所述控制端接地保护电路还包括复位模块，所述复位模块与所述信号闭锁模块连接，所述复位模块用于根据同步整流芯片的断电信号，向所述信号闭锁模块输出复位信号，所述信号闭锁模块用于判断该复位信号是否有效，若有效，则对所述上拉支路的开关管输出的闭锁信号进行复位。

9.一种同步整流芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的控制端接地保护电路。

10.一种开关电源，其特征在于，包括电压隔离器，电压隔离器原边上串设有初级线圈和第一开关管，第一开关管的控制端连接有原边控制芯片，所述电压隔离器的副边串设有次级线圈和第二开关管，第二开关管的控制端连接有同步整流芯片的控制端，所述同步整流芯片中集成有如权利要求1-8任一项所述的控制端接地保护电路。

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