CN116418208A - 采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路 - Google Patents
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Abstract
采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，在传统限流电路的基础上做了改进，引入输出电压检测电路用以反映过载轻重程度，过载程度越重则限流值越小，将原来固定值限流的方法改为折返式限流，从而减轻芯片发热和高输出电压情况下开关管击穿的风险。
Description
技术领域
本发明涉及BOOST变换器过载限流技术，特别是一种采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路。
背景技术
图2是传统限流电路示意图。如图2所示，传统限流电路包括电压节点B，BOOST下管采样电流Ics(BOOST即升压变换器，下管或称为下开关管)，恒流源I_LIM，第一反相器INV1，第二反相器INV2，电压节点B第一路通过下管电流采样电路连接电源电压端，第二路通过恒流源I_LIM接地，第三路连接INV1的输入端，INV1的输出端连接INV2的输入端，INV2的输出端连接过流指示信号端(输出过流指示信号LIM)，Ics流入电压节点B，I_LIM流出电压节点B。恒流源I_LIM是固定限流值，当下管采样电流Ics增大到I_LIM时B点变高，过流指示信号LIM变高。BOOST变换器在过载应用时电感电流会很大，如果不加以处理芯片可能会被烧坏，因此引入限流电路对电感电流峰值进行限制。传统的限流电路是在过载时将峰值电感电流限制在一个固定值，而与过载的轻重程度无关，这导致过载时BOOST变换器始终工作在最大峰值电流状态，发热现象较为严重，且输出电压仍然较高情况下BOOST的开关管有击穿风险。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路。
本发明的技术解决方案如下：
采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，包括第二节点，所述第二节点第一路通过下管电流采样电路连接电源电压端，第二路通过恒流源接地，第三路连接第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接过流指示信号端，下管采样电流Ics流入所述第二节点，恒流源限流电流I_LIM流出所述第二节点，其特征在于，所述第二节点第四路通过输出电压检测电路连接升压变换器输出电压的反馈电压端FB，所述输出电压检测电路在检测到升压变换器过载时形成折返电流Ifold流入所述第二节点，使得所述第二节点允许的下管采样电流Ics的峰值Ics_peak＝I_LIM-Ifold。
所述输出电压检测电路包括栅极互连的第四PMOS管和第三PMOS管，所述第四PMOS管的漏极连接所述第二节点，所述第四PMOS管的源极和所述第三PMOS管的源极均连接电源电压端，所述第三PMOS管栅漏互连后连接第二NMOS管的漏极，所述第二NMOS管与第一NMOS管栅极互连后连接第一节点，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一节点，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极均接地。
所述第一节点第一路连接第二PMOS管的漏极，第二路连接第四NMOS管的漏极，所述第二PMOS管与第一PMOS管栅极互连后连接所述第一PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极与所述第一PMOS管源极均连接电源电压端，所述第四NMOS管的栅极连接第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端连接所述反馈电压端FB，所述第二运算放大器的负向输入端与所述第四NMOS管的源极互连后通过第二电阻R2接地。
所述第一PMOS管的漏极连接第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的正向输入端连接参考电压端VREF，所述第一运算放大器的负向输入端与所述第三NMOS管的源极互连后通过第一电阻R1接地。
所述第一电阻R1与所述第二电阻R2阻值相等，R1＝R2＝R。
所述第一PMOS管与所述第二PMOS管之间的镜像比为1:1，所述第三PMOS管与所述第四PMOS管之间的镜像比为1:N，所述第一NMOS管与所述第二NMOS管之间的镜像比为1:N，N为大于1的整数，所述第一PMOS管的漏极流出第一电流I0，所述第二PMOS管的漏极流出第二电流I1，所述第四NMOS管的漏极流入第三电流I2。
Ifold＝[(VREF-FB)/R]*N*N，升压变换器过载程度越重，升压变换器输出电压的反馈电压FB越低，则Ifold越大，相应的BOOST峰值限流值就越小，从而减小发热和开关管击穿风险。
本发明的技术效果如下：本发明采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，在传统限流电路的基础上做了改进，引入输出电压检测电路用以反映过载轻重程度，过载程度越重则限流值越小，将原来固定值限流的方法改为折返式限流，从而减轻芯片发热和高输出电压情况下开关管击穿的风险。
本发明能够具有的特点如下：电路结构简单，构思巧妙，过载保护能力更强。
附图说明
图1是实施本发明采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路的结构原理示意图。
图2是传统限流电路示意图。
附图标记列示如下：VDD-电源电压端；LIM-过流指示信号端；INV1-第一反相器；INV2-第二反相器；I_LIM-电流源(或称为恒流源)；Ics-BOOST下管采样电流(BOOST即升压变换器，下管或称为下开关管)；MP0～MP3-第一PMOS管至第四PMOS管；MN0～MN3-第一NMOS管至第四NMOS管；I0～I2-第一电流至第三电流(其中I1为基准电流，I2为采样电流)；Ifold-折返电流；R1～R2-第一电阻至第二电阻；AMP1～AMP2-第一运算放大器至第二运算放大器；FB-反馈电压端；VREF-参考电压端；A～B-第一节点至第二节点；1:1或1:N-镜像比例(N为大于1的整数)。
具体实施方式
下面结合附图(图1)对本发明进行说明。
图1是实施本发明采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路的结构原理示意图。参考图1所示，采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，包括第二节点B，所述第二节点B第一路通过下管电流采样电路(Ics)连接电源电压端VDD，第二路通过恒流源I_LIM接地，第三路连接第一反相器INV1的输入端，所述第一反相器INV1的输出端连接第二反相器INV2的输入端，所述第二反相器INV2的输出端连接过流指示信号端LIM，下管采样电流Ics流入所述第二节点B，恒流源限流电流I_LIM流出所述第二节点B，所述第二节点B第四路通过输出电压检测电路连接升压变换器输出电压的反馈电压端FB，所述输出电压检测电路在检测到升压变换器过载时形成折返电流Ifold流入所述第二节点B，使得所述第二节点B允许的下管采样电流Ics的峰值Ics_peak＝I_LIM-Ifold。
所述输出电压检测电路包括栅极互连的第四PMOS管MP3和第三PMOS管MP2，所述第四PMOS管MP3的漏极连接所述第二节点B，所述第四PMOS管MP3的源极和所述第三PMOS管MP2的源极均连接电源电压端VDD，所述第三PMOS管MP2栅漏互连后连接第二NMOS管MN1的漏极，所述第二NMOS管MN1与第一NMOS管MN0栅极互连后连接第一节点A，所述第一NMOS管MN0的漏极连接所述第一节点A，所述第一NMOS管MN0的源极和所述第二NMOS管MN1的源极均接地。所述第一节点A第一路连接第二PMOS管MP1的漏极，第二路连接第四NMOS管MP3的漏极，所述第二PMOS管MP1与第一PMOS管MP0栅极互连后连接所述第一PMOS管MP0的漏极，所述第二PMOS管MP1的源极与所述第一PMOS管MP0源极均连接电源电压端VDD，所述第四NMOS管MN3的栅极连接第二运算放大器AMP2的输出端，所述第二运算放大器AMP2的正向输入端(+)连接所述反馈电压端FB，所述第二运算放大器AMP2的负向输入端(-)与所述第四NMOS管MN3的源极互连后通过第二电阻R2接地。
所述第一PMOS管MP0的漏极连接第三NMOS管MN2的漏极，所述第三NMOS管MN2的栅极连接第一运算放大器AMP1的输出端，所述第一运算放大器AMP1的正向输入端(+)连接参考电压端VREF，所述第一运算放大器AMP1的负向输入端(-)与所述第三NMOS管MN2的源极互连后通过第一电阻R1接地。所述第一电阻R1与所述第二电阻R2阻值相等，R1＝R2＝R。所述第一PMOS管MP0与所述第二PMOS管MP1之间的镜像比为1:1，所述第三PMOS管MP2与所述第四PMOS管MP3之间的镜像比为1:N，所述第一NMOS管MN0与所述第二NMOS管MN1之间的镜像比为1:N，N为大于1的整数，所述第一PMOS管MP0的漏极流出第一电流I0，所述第二PMOS管MP1的漏极流出第二电流I1，所述第四NMOS管MN3的漏极流入第三电流I2。Ifold＝[(VREF-FB)/R]*N*N，升压变换器过载程度越重，升压变换器输出电压的反馈电压FB越低，则Ifold越大，相应的BOOST峰值限流值就越小，从而减小发热和开关管击穿风险。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (7)
1.采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，包括第二节点，所述第二节点第一路通过下管电流采样电路连接电源电压端，第二路通过恒流源接地，第三路连接第一反相器的输入端，所述第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接过流指示信号端，下管采样电流Ics流入所述第二节点，恒流源限流电流I_LIM流出所述第二节点，其特征在于，所述第二节点第四路通过输出电压检测电路连接升压变换器输出电压的反馈电压端FB，所述输出电压检测电路在检测到升压变换器过载时形成折返电流Ifold流入所述第二节点，使得所述第二节点允许的下管采样电流Ics的峰值Ics_peak＝I_LIM-Ifold。
2.根据权利要求1所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，所述输出电压检测电路包括栅极互连的第四PMOS管和第三PMOS管，所述第四PMOS管的漏极连接所述第二节点，所述第四PMOS管的源极和所述第三PMOS管的源极均连接电源电压端，所述第三PMOS管栅漏互连后连接第二NMOS管的漏极，所述第二NMOS管与第一NMOS管栅极互连后连接第一节点，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一节点，所述第一NMOS管的源极和所述第二NMOS管的源极均接地。
3.根据权利要求2所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，所述第一节点第一路连接第二PMOS管的漏极，第二路连接第四NMOS管的漏极，所述第二PMOS管与第一PMOS管栅极互连后连接所述第一PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极与所述第一PMOS管源极均连接电源电压端，所述第四NMOS管的栅极连接第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端连接所述反馈电压端FB，所述第二运算放大器的负向输入端与所述第四NMOS管的源极互连后通过第二电阻R2接地。
4.根据权利要求3所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，所述第一PMOS管的漏极连接第三NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的正向输入端连接参考电压端VREF，所述第一运算放大器的负向输入端与所述第三NMOS管的源极互连后通过第一电阻R1接地。
5.根据权利要求4所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2阻值相等，R1＝R2＝R。
6.根据权利要求5所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，所述第一PMOS管与所述第二PMOS管之间的镜像比为1:1，所述第三PMOS管与所述第四PMOS管之间的镜像比为1:N，所述第一NMOS管与所述第二NMOS管之间的镜像比为1:N，N为大于1的整数，所述第一PMOS管的漏极流出第一电流I0，所述第二PMOS管的漏极流出第二电流I1，所述第四NMOS管的漏极流入第三电流I2。
7.根据权利要求6所述的采用阻性跨导采样的自适应折返式限流电路，其特征在于，Ifold＝[(VREF-FB)/R]*N*N，升压变换器过载程度越重，升压变换器输出电压的反馈电压FB越低，则Ifold越大，相应的BOOST峰值限流值就越小，从而减小发热和开关管击穿风险。
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