CN114498563B - 一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质 - Google Patents

一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质 Download PDF

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CN114498563B CN202210353213.7A CN202210353213A CN114498563B CN 114498563 B CN114498563 B CN 114498563B CN 202210353213 A CN202210353213 A CN 202210353213A CN 114498563 B CN114498563 B CN 114498563B
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Abstract

本申请公开了一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质，包括：在主功率管导通时刻开始计时，预设时长后，获取采样电阻的采样电压值，若采样电压值小于第一基准电压值，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。由此可见，本申请提供的技术方案，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，驱动电路控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。

Description

一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质
技术领域
本申请涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质。
背景技术
在开关电源中，典型的开关电源主要包括变压器，主功率管，控制芯片和采样电阻等元件。采样电阻与主功率管串联，且公共端与控制芯片的电流采样端口连接，另一端接地。控制芯片通常包括驱动端口、供电端口和电流采样端口等重要端口，控制芯片的驱动端口与主功率管的控制端连接以控制主功率管的导通和关断，从而控制变压器上的能量。
控制芯片上的电流采样端口获取采样电阻上的电流，并将电流转化为电压，通过电流采样端口的电压值间接检测变压器电感线圈中的励磁电流，当励磁电流达到预设值时，控制芯片通过驱动端口关断功率管，即当电流采样端口的电压达到预设值时，关断主功率管。
然而，当采样电阻短路时，电流采样端口采样的电压会一直是零，此时，无法根据电流采样端口的电压达到预设值关闭主功率管，变压器电感线圈中的励磁电流会一直增加，直到线圈饱和，最终导致主功率管烧毁。
目前，主要通过设置一个主功率管的最大导通时长来预防主功率管的烧毁，例如，设置主功率管的最大导通时长为
Figure 132839DEST_PATH_IMAGE001
，从主功率管导通时刻开始计时，当导通时长达到
Figure 751777DEST_PATH_IMAGE002
时，关断主功率管。但是，随着变压器功率越来越大，主功率管正常导通时间变化范围越来越大，简单设置最大导通时长很难达到保护主功率管的目的。
由此可见，如何避免开关电源中主功率管的烧毁，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质，在主功率管导通后，通过设置一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，若采样电阻的采样电压值小于该第一基准电压时，确定采样电阻短路，输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，进而避免主功率管烧毁。
为解决上述技术问题，本申请提供一种开关电源主功率管的保护方法，包括：
从主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值；
在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种开关电源主功率管的保护电路，所述保护电路包括：第一比较器，逻辑单元，延迟单元；
所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端或所述第一比较器的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至所述逻辑单元或所述第一比较器；
所述第一比较器的反相输入端与采样电阻连接，用于在所述延迟单元输入的预设时长后，获取所述采样电阻的采样电压值；
所述第一比较器的同相输入端作为第一基准电压输入端，所述第一比较器的输出端与所述逻辑单元的第一输入端连接，所述逻辑单元的输出端与驱动电路的输入端连接，所述逻辑单元用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压。
优选地，所述开关电源主功率管的保护电路还包括前沿消隐电路；
所述前沿消隐电路连接于所述采样电阻和所述第一比较器的反相输入端间。
优选地，所述开关电源主功率管的保护电路还包括第二比较器；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端作为第二基准电压输入端，所述第二比较器的输出端与所述逻辑单元的第三输入端连接，在所述采样电阻的所述采样电阻值达到第二基准电压值时，所述逻辑单元输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第二基准电压输入端大于所述最小允许电压。
优选地，所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端连接，所述逻辑单元包括D触发器、第一或门、第二或门、反向器和RS触发器；
所述D触发器的输入端作为所述逻辑单元的第一输入端，时钟信号输入端作为所述逻辑单元的第二输入端，同相输出端与所述第一或门的第二输入端连接；
所述第一或门的第一输入端作为所述逻辑单元的第三输入端，所述第一或门的输出端与所述第二或门的第一输入端连接，所述第二或门的第二输入端与所述反向器的输出端连接，所述第二或门的输出端与所述RS触发器的复位端连接，所述RS触发器的输出端作为与所述驱动电路连接的连接端。
优选地，所述延迟单元与所述第一比较器的使能端连接，所述逻辑单元包括第一RS触发器，或门，反向器，第二RS触发器；
所述第一RS触发器的置位端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一RS触发器的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的第一输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述或门的第三输入端与所述反向器连接，所述或门的输出端与所述第二RS触发器的复位端连接，所述第二RS触发器的输出端与所述驱动电路的输入端连接。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种开关电源，应用于所述的开关电源主功率管的保护电路。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种开关电源主功率管的保护装置，包括：
获取模块，用于从主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值；
控制模块，用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种开关电源主功率管的保护装置，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如所述的开关电源主功率管的保护方法的步骤。
为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的开关电源主功率管的保护方法的步骤。
本申请所提供的一种开关电源主功率管的保护方法，包括：在主功率管导通时刻开始计时，预设时长后，获取采样电阻的采样电压值，若采样电压值小于第一基准电压值，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。由此可见，本申请提供的技术方案，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，驱动电路控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
此外，本申请还提供一种开关电源主功率管的保护电路，装置和介质，与所述的开关电源主功率管的保护方法相对应，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所提供的开关电源的电路结构示意图；
图2为本申请所提供的设置最大导通时长以关断主功率管的波形图；
图3为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护方法的流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的工作波形图；
图5为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护电路的结构图；
图6为本申请另一实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路的示意图；
图7为本申请另一实施所提供的一种开关电源主功率管的保护电路的示意图；
图8为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护装置的结构图；
图9为本申请另一实施例提供的一种开关电源主功率管的保护装置的结构图；
附图标记如下：1为第一比较器，2为逻辑单元，3为延迟单元，4为驱动电路，5为第二比较器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质，主功率管导通，并在预设时长后，若确定采样电阻的采样电压值小于第一基准电压值，则可确定采样电阻短路，输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
在开关电源中，典型的开关电源主要包括变压器，主功率管，控制芯片和采样电阻等元件。采样电阻与主功率管串联，且公共端与控制芯片的电流采样端口连接，采样电阻的另一端接地。控制芯片通常包括驱动端口、供电端口和电流采样端口等重要端口，控制芯片的驱动端口与主功率管的控制端连接以控制主功率管的导通和关断，从而控制变压器上的能量。
控制芯片上的电流采样端口获取采样电阻上的电流，并将电流转化为电压，通过电流采样端口的电压值间接检测变压器电感线圈中的励磁电流，当励磁电流达到预设值时，控制芯片通过驱动端口关断功率管，即当电流采样端口的电压达到预设值时，关断主功率管。
图1为本申请所提供的开关电源的电路结构示意图，如图1所示，电源开关包括变压器T，控制芯片IC，主功率管M，采样电阻Rcs，二极管D，第一电容C1和第二电容C2，变压器T的副边绕组同名端与二极管D的正极连接，二极管D的负极与第一电容C1的一端连接，且公共端作为开关电源的电压输出端，第一电容C1的另一端与变压器T的副边绕组异名端连接，且公共端接地。变压器T的原边绕组同名端与主功率管M的第一连接端连接，主功率管M的第二连接端与采样电阻Rcs的一端连接，且公共端与控制芯片IC的电流采样端口CS连接，主功率管M的控制端与控制芯片IC的驱动端口DRV连接，变压器T的原边绕组异名端与第二电容C2的一端连接，且公共端作为开关电源的电压输入端，第二电容C2的另一端与采样电阻Rcs的另一端连接，且公共端与控制芯片IC的接地端口连接。
控制芯片IC上的电流采样端口CS获取采样电阻Rcs上的电流，并将电流转化为电压，间接检测变压器T电感线圈中的励磁电流，当励磁电流达到预设值时，控制芯片通过驱动端口DRV关断功率管M，即当电流采样端口CS的电压达到预设值时，关断主功率管M。然而，当采样电阻Rcs短路时，电流采样端口CS采样的电压会一直是零，此时，无法根据电流采样端口CS的电压达到预设值关闭主功率管M，变压器T电感线圈中的励磁电流会一直增加，直到线圈饱和，最终导致主功率管M烧毁。
目前，主要通过设置一个主功率管M的最大导通时长来预防主功率管M的烧毁，图2为本申请所提供的设置最大导通时长以关断主功率管的波形图，如图2所示，设置主功率管M的最大导通时长为
Figure 734777DEST_PATH_IMAGE001
，从主功率管M导通时刻开始计时，当导通时长达到
Figure 83981DEST_PATH_IMAGE002
时，关断主功率管M。但是，当开关电源工作在连续状态，随着功率越来越大，主功率管M正常导通时间变化范围越来越大，电感电流累计越来越大，最终还是会导致电感饱和烧毁主功率管M，如图2所示，相同的导通时长
Figure 367195DEST_PATH_IMAGE001
，变压器T的电感电流不同，显然，图中主功率管M第二次导通
Figure 658499DEST_PATH_IMAGE001
变压器T产生的电感电流
Figure 659953DEST_PATH_IMAGE003
大于主功率管M第一次导通
Figure 576962DEST_PATH_IMAGE001
变压器T产生的电感电流
Figure 714682DEST_PATH_IMAGE004
，因此，简单设置最大导通时长很难达到保护主功率管的目的。
为了避免开关电源中主功率管的烧毁，本申请提供了一种开关电源主功率管的保护方法，在主功率管导通预设时长后，获取采样电阻的采样电压值，若该采样电压值小于第一基准电压值时，确定采样电阻短路，则输入高电平至至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。
图3为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
S10：从主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值。
S11：在采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断；其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。
在具体实施例中，主功率管每隔一个周期导通一次，每在主功率管导通时刻开始计时，在预设时长
Figure 442467DEST_PATH_IMAGE005
之后，获取采样电阻的采样电压值，并判断该采样电压值是否小于第一基准电压值
Figure 665638DEST_PATH_IMAGE006
，若小于第一基准电压值
Figure 871491DEST_PATH_IMAGE006
，则确定采样电阻短路，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，由此，避免变压器上的电感电流越来越大导致主功率管烧毁。需要说明的是，预设时长
Figure 900537DEST_PATH_IMAGE005
小于每个周期内主功率管的导通时长。此外，设置的第一基准电压值
Figure 64803DEST_PATH_IMAGE006
小于预设时长
Figure 775270DEST_PATH_IMAGE005
后对应时刻主功率管的最小允许电压，也就是说，开关电源在正常工作时，在主功率管导通预设时长
Figure 784814DEST_PATH_IMAGE005
后，采样电压值应当大于主功率管的最小允许电压，将第一基准电压值
Figure 162706DEST_PATH_IMAGE006
设置小于该时刻主功率管的最小允许电压，若获取的采样电阻的采样电压值小于第一基准电压值
Figure 966714DEST_PATH_IMAGE006
，即可确定采样电阻短路。
为了便于理解，下面将举例说明，例如，第一基准电压值
Figure 679323DEST_PATH_IMAGE006
为30毫伏（mV），主功率管的最小允许电压为200 mV，预设时长为
Figure 226979DEST_PATH_IMAGE005
，在主功率管导通时刻开始计时，在时长达到
Figure 459378DEST_PATH_IMAGE005
时，若开关电源正常工作，则采样电压值应当是大于或等于200 mV，但若此时获取的采样电压值小于30 mV，即可确定采样电阻短路，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断。
事实上，若采样电压值大于第一基准电压值
Figure 965445DEST_PATH_IMAGE006
，则确定开关电源工作正常，即采样电阻未短路，则在采样电压值达到第二基准电压值时，关断主功率管，直到下一个周期再导通主功率管。
图4为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的工作波形图，如图4所示，T为主功率管的导通周期，
Figure 384925DEST_PATH_IMAGE007
为主功率管每个周期内的导通时长，
Figure 1852DEST_PATH_IMAGE008
为主功率管每个周期内的关断时长，
Figure 573909DEST_PATH_IMAGE009
为前沿消隐时长，
Figure 250878DEST_PATH_IMAGE005
为预设时长，DRV为主功率管的导通波形图，
Figure 423234DEST_PATH_IMAGE010
为采样电阻的采样电压值波形图，
Figure 312692DEST_PATH_IMAGE006
为第一基准电压，
Figure 519683DEST_PATH_IMAGE011
为第二基准电压值，
Figure 351241DEST_PATH_IMAGE012
为变压器的电感电流波形图，
Figure 745314DEST_PATH_IMAGE013
为变压器的电感电流达到的最大值，电感电流满足：
Figure 704042DEST_PATH_IMAGE014
（1）
其中，
Figure 499960DEST_PATH_IMAGE015
为开关电源的输入电压，
Figure 253152DEST_PATH_IMAGE016
为变压器的电感值
变压器的电感电流为：
Figure 85586DEST_PATH_IMAGE017
（2）
其中，
Figure 848006DEST_PATH_IMAGE018
为变压器的初始电流值，
Figure 498430DEST_PATH_IMAGE007
为主功率管的导通时间。
采样电阻的采样电压值为：
Figure 422523DEST_PATH_IMAGE019
（3）
其中，
Figure 40455DEST_PATH_IMAGE020
为采样电阻的电阻值。
当采样电阻正常，预设时长为
Figure 340987DEST_PATH_IMAGE005
时，则从主功率管导通开始计时，经过预设时长为
Figure 377076DEST_PATH_IMAGE005
后，获取采样电阻的采样电压值
Figure 206492DEST_PATH_IMAGE021
，此时采样电压值
Figure 328031DEST_PATH_IMAGE022
为：
Figure 432254DEST_PATH_IMAGE023
（4）
当采样电阻正常工作时，采样电压值
Figure 542423DEST_PATH_IMAGE021
远大于第一基准电压
Figure 73899DEST_PATH_IMAGE006
，即
Figure 417155DEST_PATH_IMAGE024
，当
Figure 449702DEST_PATH_IMAGE025
时，即可确定采样电阻短路，此时输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断。
由于主功率管刚导通或者关断时，电感电流波形会出现尖峰，即CS采样的电压信号刚开始可能会出现一个尖峰，若采样到该尖峰内的电压值，或会导致误判，在具体实施中，通常会设置一个前沿消隐时间将其忽略，因此，设置的预设时长
Figure 194804DEST_PATH_IMAGE026
要大于该前沿消隐时长
Figure 631602DEST_PATH_IMAGE009
，即
Figure 944378DEST_PATH_IMAGE027
。
预设采样电阻短路时，变压器的最大允许电感电流为
Figure 390403DEST_PATH_IMAGE028
，且不能存在电感电流累计，即会退磁到0，即
Figure 724432DEST_PATH_IMAGE029
为0，则有：
Figure 66552DEST_PATH_IMAGE030
（5）
即：
Figure 633668DEST_PATH_IMAGE031
（6）
综上所述，预设时长
Figure 617805DEST_PATH_IMAGE005
满足：
Figure 71920DEST_PATH_IMAGE032
（7）
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护方法，包括：在主功率管导通时刻开始计时，预设时长后，获取采样电阻的采样电压值，若采样电压值小于第一基准电压值，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。由此可见，本申请提供的技术方案，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，驱动电路控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
在上述实施例中，对于开关电源主功率管的保护方法进行了详细描述，本申请还提供开关电源主功率管的保护电路对应的实施例。图5为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护电路的结构图，如图5所示，该电路包括：第一比较器1，逻辑单元2，延迟单元3。
延迟单元3与逻辑单元2的第二输入端或第一比较器1的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至逻辑单元2或第一比较器1，第一比较器1的反相输入端与采样电阻连接，用于在延迟单元3输入的预设时长后，获取采样电阻的采样电压值。
第一比较器1的同相输入端作为第一基准电压输入端，第一比较器1的输出端与逻辑单元2的第一输入端连接，逻辑单元2的输出端与驱动电路4的输入端连接，逻辑单元2用于在采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路4以控制主功率管关断；其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。
在具体实施中，开关电源中主功率管每隔一个固定周期进行一次导通和关断，在每隔周期中，从主功率管导通后，延迟单元3输入预设时长至逻辑单元2或第一比较器1，当主功率管的导通时长达到该预设时长时，第一比较器1获取采样电阻上的采样电压值，当比较器确定该采样电压值小于第一基准电压，输入高电压至逻辑单元2，由逻辑单元2将高电平输入值驱动电路4以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。需要说明的是，本申请对逻辑单元2的结构不作限定，任意一个能实现将高电平输入至驱动电路4以控制主功率管关断的逻辑电路均可。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路，包括：第一比较器，逻辑单元，延迟单元。延迟单元与逻辑单元的第二输入端或第一比较器的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至逻辑单元或第一比较器，第一比较器的反相输入端与采样电阻连接，用于在延迟单元输入的预设时长后，获取采样电阻的采样电压值。第一比较器的同相输入端作为第一基准电压输入端，第一比较器的输出端与逻辑单元的第一输入端连接，逻辑单元的输出端与驱动电路的输入端连接，逻辑单元用于在采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。由此可见，本申请提供的技术方案，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压值小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，逻辑单元输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
在具体实施中，由于主功率管在刚导通或者关闭时，采样电阻对应的采样电压信号会出现尖峰，若利用尖峰内的采样电压值于第一基准电压进行对比以确定是否关断主功率管，可能会出现误判的情况，因此，为了避免前沿消隐导致的误判，本申请提供的开关电源主功率管的保护电路还包括前沿消隐电路，该前沿消隐电路连接于采样电阻和第一比较器1的反相输入端之间。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路，增加设置前沿消隐电路，避免获取前沿消隐时长内的采样电压值导致的误判，进而提升开关电源的整体性能。
在具体实施中，本申请提供的开关电源主功率管的保护电路还包括第二比较器5，当第一比较器1确定采样电压值小于第一基准电压值时，则可以确定开关电源处于正常工作状态，则第二比较器5确定当前采样电压值是否达到第二基准电压，若达到，同样的，输入高电平至逻辑单元2以控制主功率管关断。
第二比较器5的同相输入端与第一比较器1的反相输入端连接，第二比较器5的反相输入端作为第二基准电压输入端，第二比较器5的输出端与逻辑单元2的第二输入端连接，在采样电阻的采样电阻值达到第二基准电压值时，逻辑单元2输入高电平至驱动电路4以控制主功率管关断；其中，第二基准电压输入端大于最小允许电压。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路，设置第二比较器，并引入第二基准电压，当采样电压值小于第一基准电压值时，则确定开关电源正常工作，则第二比较器对比当前采样电压值是否达到第二基准电压，若达到，则输入高电平至逻辑单元以控制主功率管关断，由此，实现开关电源的功能。
在具体实施中，逻辑单元2可以是一个D触发器，也可以是多个逻辑元件搭建的逻辑电路，对此本申请不作限定。图6为本申请另一实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路的示意图，如图6所示，延迟单元3与逻辑单元2的第二输入端连接，逻辑单元2包括D触发器D1、第一或门A1、第二或门A2、反向器F1和RS触发器RS1。
D触发器D1的输入端作为逻辑单元2的第一输入端，时钟信号输入端CLK作为逻辑单元2的第二输入端，同相输出端与第一或门A1的第二输入端连接。第一或门A1的第一输入端作为逻辑单元2的第三输入端，第一或门A1的输出端与第二或门A2的第一输入端连接，第二或门A2的第二输入端与反向器F的输出端连接，第二或门A2的输出端与RS触发器RS1的复位端R连接，RS触发器RS1的输出端作为与驱动电路4连接的连接端。
驱动电路4输出端的信号DRV与RS触发器RS1输出端的信号PFM相同，PFM信号的导通由控制芯片内部设置的ON信号决定，当ON信号为高时，PFM信号跳转为高。PFM信号的关断由第二比较器5输出端的OFF信号、D触发器D1输出端的保护状态信号PRO及控制芯片内部的ON信号决定，当OFF信号为高，或PRO信号为高，或ON信号为低时，PFM信号关断，PRO信号为高时，逻辑电路进入保护状态。如图6所示，本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路包括前沿消隐电路，滤除主功率管导通时产生的尖峰。
当控制芯片内部的ON信号为高，RS触发器RS1输出端的PFM信号跳转为高，驱动电路4输出端的DRV信号跳转为高，主功率管导通，并开始计时，变压器的电感电流开始增加。主功率管的导通时长达到预设时长
Figure 116099DEST_PATH_IMAGE005
时，若采样电压值
Figure 655665DEST_PATH_IMAGE022
大于第一基准电压值
Figure 443493DEST_PATH_IMAGE006
时，则开关电源工作正常，采样电阻未发生短路，PRO信号为0，则信号PFM的关断由第二比较器5的第二基准电压
Figure 768426DEST_PATH_IMAGE033
决定。
若主功率管的导通时长达到预设时长
Figure 717927DEST_PATH_IMAGE005
，采样电压值
Figure 479210DEST_PATH_IMAGE022
大于第一基准电压值
Figure 805149DEST_PATH_IMAGE006
时，即
Figure 233856DEST_PATH_IMAGE034
，则确定采样电阻短路，此时，PRO信号为1，PFM信号关断，即驱动电路4控制主功率管关断进入保护状态。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路，逻辑单元可以由D触发器、第一或门、第二或门、反向器和RS触发器搭建而成，主功率管导通预设时长后，第一比较器确定此时的采样电压值小于主功率管的最小允许电压，即小于第一基准电压，则输入高电平至逻辑单元，由逻辑单元输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，避免主功率管由于采样电阻短路导致烧毁。
图7为本申请另一实施所提供的一种开关电源主功率管的保护电路的示意图，如图7所示，延迟单元3与第一比较器1的使能端EN连接，逻辑单元2包括第一RS触发器RS2，或门A3，反向器F2，第二RS触发器RS3。
第一RS触发器RS2的置位端S与第一比较器1的输出端连接，第一RS触发器RS2器的输出端与或门A3的第二输入端连接，或门A3的第一输入端与第二比较器5的输出端连接，或门A3的第三输入端与反向器F2连接，或门A3的输出端与第二RS触发器RS3的复位端R连接，第二RS触发器RS3的输出端与驱动电路4的输入端连接。需要说明的是，本申请实施例与上述实施例实现原理相同，此处暂不赘述。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护电路，逻辑单元可以由第一RS触发器，或门，反向器，第二RS触发器搭建而成，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压值小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，逻辑单元输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
在上述实施例中，对于开关电源主功率管的保护电路进行了详细描述，本申请还提供了一种开关电源对应的实施例，该开关电源包括上述的开关电源主功率管的保护电路。
本申请实施例所提供的开关电源，包括开关电源主功率管的保护电路，在主功率管导通预设时长后，若采样电压值小于主功率管的最小允许电压，即小于第一基准电压，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，避免主功率管由于采样电阻短路导致烧毁，进而提升开关电源的性能。
在上述实施例中，对于开关电源主功率管的保护方法进行了详细描述，本申请还提供开关电源主功率管的保护装置对应的实施例。
图8为本申请实施例所提供的一种开关电源主功率管的保护装置的结构图，如图8所示，该装置包括：
获取模块10，用于从主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值。
控制模块11，用于在采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断；其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护装置，包括：在主功率管导通时刻开始计时，预设时长后，获取采样电阻的采样电压值，若采样电压值小于第一基准电压值，则输入高电平至驱动电路以控制主功率管关断，其中，第一基准电压值小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压。由此可见，本申请提供的技术方案，设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，驱动电路控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
图9为本申请另一实施例提供的一种开关电源主功率管的保护装置的结构图，如图9所示，开关电源主功率管的保护装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提到的开关电源主功率管的保护方法的步骤。
本实施例提供的开关电源主功率管的保护装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器 (Digital Signal Processor，简称DSP)、现场可编程门阵列 (Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，简称PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器 (Central Processing Unit，简称CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，简称GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能 (Artificial Intelligence，简称AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的开关电源主功率管的保护方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于开关电源主功率管的保护方法中涉及的相关数据等。
在一些实施例中，开关电源主功率管的保护装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构并不构成对开关电源主功率管的保护装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的开关电源主功率管的保护装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：开关电源主功率管的保护方法。
本申请实施例所提供的开关电源主功率管的保护装置，通过设定一个小于预设时长后对应时刻主功率管的最小允许电压的第一基准电压，当第一比较器的采样电压小于第一基准电压时，确定采样电阻短路，驱动电路控制主功率管关断，避免变压器电感线圈中的励磁电流一直增加导致主功率管烧毁。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种开关电源主功率管的保护方法、电路、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种开关电源主功率管的保护方法，其特征在于，应用于开关电源主功率管的保护电路，所述方法包括：
从主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值；
在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压；
所述开关电源主功率管的保护电路包括：第一比较器，逻辑单元，延迟单元；
所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端或所述第一比较器的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至所述逻辑单元或所述第一比较器；
所述第一比较器的反相输入端与采样电阻连接，用于在所述延迟单元输入的预设时长后，获取所述采样电阻的采样电压值；
所述第一比较器的同相输入端作为第一基准电压输入端，所述第一比较器的输出端与所述逻辑单元的第一输入端连接，所述逻辑单元的输出端与驱动电路的输入端连接，所述逻辑单元用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括前沿消隐电路；
所述前沿消隐电路连接于所述采样电阻和所述第一比较器的反相输入端间；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括第二比较器；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端作为第二基准电压输入端，所述第二比较器的输出端与所述逻辑单元的第三输入端连接，在所述采样电阻的所述采样电压值达到第二基准电压值时，所述逻辑单元输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第二基准电压大于所述最小允许电压；
当所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端连接，则所述逻辑单元包括D触发器、第一或门、第二或门、反向器和RS触发器；
所述D触发器的输入端作为所述逻辑单元的第一输入端，时钟信号输入端作为所述逻辑单元的第二输入端，同相输出端与所述第一或门的第二输入端连接；
所述第一或门的第一输入端作为所述逻辑单元的第三输入端，所述第一或门的输出端与所述第二或门的第一输入端连接，所述第二或门的第二输入端与所述反向器的输出端连接，所述第二或门的输出端与所述RS触发器的复位端连接，所述RS触发器的输出端作为与所述驱动电路连接的连接端；
当所述延迟单元与所述第一比较器的使能端连接，则所述逻辑单元包括第一RS触发器，或门，反向器，第二RS触发器；
所述第一RS触发器的置位端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一RS触发器的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的第一输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述或门的第三输入端与所述反向器连接，所述或门的输出端与所述第二RS触发器的复位端连接，所述第二RS触发器的输出端与所述驱动电路的输入端连接。
2.一种开关电源主功率管的保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：第一比较器，逻辑单元，延迟单元；
所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端或所述第一比较器的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至所述逻辑单元或所述第一比较器；
所述第一比较器的反相输入端与采样电阻连接，用于在所述延迟单元输入的预设时长后，获取所述采样电阻的采样电压值；
所述第一比较器的同相输入端作为第一基准电压输入端，所述第一比较器的输出端与所述逻辑单元的第一输入端连接，所述逻辑单元的输出端与驱动电路的输入端连接，所述逻辑单元用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括前沿消隐电路；
所述前沿消隐电路连接于所述采样电阻和所述第一比较器的反相输入端间；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括第二比较器；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端作为第二基准电压输入端，所述第二比较器的输出端与所述逻辑单元的第三输入端连接，在所述采样电阻的所述采样电压值达到第二基准电压值时，所述逻辑单元输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第二基准电压大于所述最小允许电压；
当所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端连接，则所述逻辑单元包括D触发器、第一或门、第二或门、反向器和RS触发器；
所述D触发器的输入端作为所述逻辑单元的第一输入端，时钟信号输入端作为所述逻辑单元的第二输入端，同相输出端与所述第一或门的第二输入端连接；
所述第一或门的第一输入端作为所述逻辑单元的第三输入端，所述第一或门的输出端与所述第二或门的第一输入端连接，所述第二或门的第二输入端与所述反向器的输出端连接，所述第二或门的输出端与所述RS触发器的复位端连接，所述RS触发器的输出端作为与所述驱动电路连接的连接端；
当所述延迟单元与所述第一比较器的使能端连接，则所述逻辑单元包括第一RS触发器，或门，反向器，第二RS触发器；
所述第一RS触发器的置位端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一RS触发器的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的第一输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述或门的第三输入端与所述反向器连接，所述或门的输出端与所述第二RS触发器的复位端连接，所述第二RS触发器的输出端与所述驱动电路的输入端连接。
3.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求2所述的开关电源主功率管的保护电路。
4.一种开关电源主功率管的保护装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于从开关电源主功率管的保护电路中的主功率管导通时刻开始计时，在预设时长后，获取采样电阻的采样电压值；
控制模块，用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压；
所述开关电源主功率管的保护电路包括：第一比较器，逻辑单元，延迟单元；
所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端或所述第一比较器的使能端连接，用于在主功率管导通后，输入预设时长至所述逻辑单元或所述第一比较器；
所述第一比较器的反相输入端与采样电阻连接，用于在所述延迟单元输入的预设时长后，获取所述采样电阻的采样电压值；
所述第一比较器的同相输入端作为第一基准电压输入端，所述第一比较器的输出端与所述逻辑单元的第一输入端连接，所述逻辑单元的输出端与驱动电路的输入端连接，所述逻辑单元用于在所述采样电压值小于第一基准电压值时，输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第一基准电压值小于所述预设时长后对应时刻所述主功率管的最小允许电压；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括前沿消隐电路；
所述前沿消隐电路连接于所述采样电阻和所述第一比较器的反相输入端间；
所述开关电源主功率管的保护电路还包括第二比较器；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一比较器的反相输入端连接，所述第二比较器的反相输入端作为第二基准电压输入端，所述第二比较器的输出端与所述逻辑单元的第三输入端连接，在所述采样电阻的所述采样电压值达到第二基准电压值时，所述逻辑单元输入高电平至所述驱动电路以控制所述主功率管关断；其中，所述第二基准电压大于所述最小允许电压；
当所述延迟单元与所述逻辑单元的第二输入端连接，则所述逻辑单元包括D触发器、第一或门、第二或门、反向器和RS触发器；
所述D触发器的输入端作为所述逻辑单元的第一输入端，时钟信号输入端作为所述逻辑单元的第二输入端，同相输出端与所述第一或门的第二输入端连接；
所述第一或门的第一输入端作为所述逻辑单元的第三输入端，所述第一或门的输出端与所述第二或门的第一输入端连接，所述第二或门的第二输入端与所述反向器的输出端连接，所述第二或门的输出端与所述RS触发器的复位端连接，所述RS触发器的输出端作为与所述驱动电路连接的连接端；
当所述延迟单元与所述第一比较器的使能端连接，则所述逻辑单元包括第一RS触发器，或门，反向器，第二RS触发器；
所述第一RS触发器的置位端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一RS触发器的输出端与所述或门的第二输入端连接，所述或门的第一输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述或门的第三输入端与所述反向器连接，所述或门的输出端与所述第二RS触发器的复位端连接，所述第二RS触发器的输出端与所述驱动电路的输入端连接。
5.一种开关电源主功率管的保护装置，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的开关电源主功率管的保护方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的开关电源主功率管的保护方法的步骤。
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