CN1960148B - 包括短路保护电路的直流-直流转换器 - Google Patents

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Abstract

一种包括短路保护电路的直流-直流(DC-DC)转换器，其可以稳定地执行复位操作和停止操作。所述短路保护电路包括检测电路、延迟电路、和锁存电路。响应于与开关调节器有关的输出电压异常信号复位所述延迟电路，所述输出电压异常信号从锁存电路输出。基于输出电压异常信号和UVLO信号之间的与操作复位所述锁存电路。

Description

包括短路保护电路的直流-直流转换器
技术领域
本发明涉及直流-直流转换器，并且更具体地，涉及包括短路保护电路的直流-直流转换器，所述短路保护电路用于在检测出输出电压异常(例如输出端子的短路)时停止电路操作。
现有技术
在传统的直流-直流转换器中，一般提供输出电压检测型的定时锁存(timer latch)短路保护电路(参见例如JP 2004-040858 A)。
图3为示出升压开关调节器的框图，其是直流-直流转换器的一个示例。当开关晶体管35处在开通状态时，电流流进串联连接在输入电源端子和输出电压端子之间的电感31以在其中储能。当开关晶体管35处在关断状态时，储存在电感31的能量和输入电源电压结合。合成的电压被二极管32整流并被输出电容器33平滑成为输出电压。所述输出电压通过分压电阻37和38反馈到开关调节控制电路36。开关晶体管35被开关调节控制电路36控制，使得输出电压达到预定值。
图4的电路图示出开关调节器控制电路36中提供的传统的定时锁存短路保护电路。定时锁存短路保护电路包括检测电路41、延迟电路42、和锁存电路43。检测电路41将从输出电压分离出的反馈电压Vbf与参考电压电路所产生的参考电压Vref1相比较以检测是否出现输出电压异常并基于所检测的结果输出一个输出异常检测信号。延迟电路42将所述输出异常检测信号延迟预定的时间。锁存电路43锁存从延迟电路42输出的输出异常信号。响应从定时锁存短路保护电路输出的输出异常信号，开关调节器控制电路36停止开关操作。
当检测到输出电压的异常时，响应来自锁存电路43的输出，开关调节器控制电路36的开关操作被停止。此后，当UVLO电路检测输入电压的减少时，响应由其输出的UVLO信号复位传统的定时锁存短路保护电路。这里，假定用于产生针对检测电路41和延迟电路42的复位信号-1的电压被设定为低于用于产生针对锁存电路43的复位信号-2的电压(例如UVLO电压)的值。因此，即使当输入电源电压瞬间减少到等于或小于UVLO电压以复位锁存电路43时，在这种情况下输入电源电压没有变得低于产生的复位信号-1的电压，异常检测和延时操作被正常执行而未复位检测电路41和延迟电路42。这样，开关操作可以被停止。
为了复位传统定时锁存短路保护电路中的检测电路41和延迟电路42，必须将输入电源电压减小到用于产生复位信号-2的电压。但是，连接到电源30的电容器34为了稳定性而具有较大的电容值，因而，减少输入电源电压到用于产生复位信号-2的电压需要较长的时间。因此，存在复位操作需要较长时间的问题。
发明内容
因此，本发明需要解决上述的传统问题。因此，本发明的一个目的是减少在异常检测后执行复位操作的时间。
根据本发明的定时锁存短路保护电路包括：检测电路，用于检测输出电压是否出现异常并在检测到输出电压异常时生成输出异常检测信号；延迟电路，用于将所述输出异常检测信号延迟预定的时间；以及锁存电路，用于锁存来自延迟电路的输出异常信号。响应于从锁存电路输出的输出异常信号复位所述延迟电路。基于输出异常信号和UVLO信号的与操作来复位所述锁存电路。
在根据本发明的定时锁存短路保护电路中，即使输入电源电压没有低于UVLO电压，延迟电路也被从锁存电路输出的输出异常信号复位。这允许减少在异常检测后执行复位操作的时间。
进一步，基于输出异常信号和UVLO信号之间的与(AND)操作来复位所述锁存电路，这产生允许执行稳定的复位控制的效果。
附图说明
在附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的定时锁存短路保护电路的电路图；
图2是示出开关调节器的实例的电路图，在所述开关调节器中包括根据本发明实施例的定时锁存短路保护电路；
图3是示出升压开关调节器的框图；以及
图4是示出传统定时锁存短路保护电路的电路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的开关调节器控制电路16中的定时锁存短路保护电路。
根据本发明实施例的定时锁存短路保护电路包括检测电路1、延迟电路2和锁存电路3。检测电路1包括比较电路4，用于将来自输出电压的反馈电压Vfb与参考电压Vref1相比较以检查是否出现输出电压异常。延迟电路2将从检测电路1输出的输出异常检测信号延迟预定的延迟时间。锁存电路3锁存从延迟电路42输出的输出异常信号。
延迟电路2包括：NMOS晶体管6，其具有输入所述输出异常检测信号的栅极；并联连接到NMOS晶体管6的电容器9；用于对电容器9充电的恒流源7；以及用于将电容器9的电压和参考电压Vref 2相比较的比较器电路8。
从比较器电路4输出的输出异常检测信号通过或(OR)电路5被输入到NMOS晶体管6的栅极。NMOS晶体管6通常是开通的，因而电容器9没有被充电。当输出异常检测信号被输入NMOS晶体管6时，NMOS晶体管6关断，因而电容器9通过恒流源7被充电。延迟时间通过使用恒流源7和电容器9来设定。比较器电路8将经充电的电容器9的电压与参考电压Vref2相比较。当电容器9的电压超过参考电压Vref2时，比较器电路8输出所述输出异常信号。该输出异常信号被输入锁存电路3的置位端子。响应从锁存电路3输出的输出异常信号，开关调节器控制电路16停止开关操作。
在根据本发明实施例的定时锁存短路保护电路中，从锁存电路3输出的输出异常信号被反馈，以便还作为用于延迟电路2的复位信号。也就是说，当锁存电路3输出所述输出异常信号时，该信号通过或电路5被施加到NMOS晶体管6以接通NMOS晶体管6。接着，储存在电容器9中的电荷被放电以复位所述延迟电路2。即使延迟电路2被复位以初始化锁存电路3的置位端子，锁存电路3的输出也被保持。因此，开关调节器控制电路16的开关操作保持停止。
当检测到输入电压减少时所输出UVLO信号和来自锁存电路3的输出异常信号通过与(AND)电路10被输入到锁存电路3的复位端子。也就是说，锁存电路3仅在检测到UVLO信号和来自锁存电路3的输出异常信号的情况下被复位。
如上所述，依照根据本发明实施例的定时锁存短路保护电路，控制是这样执行的，使得在检测到输出异常时立即复位延迟电路并且响应于在输出异常信号被输出后的UVLO信号复位所述锁存电路。因此，可以执行稳定的复位控制。
图2为示出开关调节器的实例的电路图，在所述开关调节器中包括定时锁存短路保护电路27作为根据本发明实施例的定时锁存短路保护电路。
由电阻17和电阻18组成的分压电路的分压(divided voltage)被输入到端子FB。误差放大器电路22将所述分压与从参考电压电路23输出的参考电压相比较并响应于比较获得的结果输出一电压。PWM比较器24将误差放大器电路22的输出电压与从振荡电路21输出的三角波相比较。PWM比较器24的输出信号通过缓冲器电路26从EXT端子被输出。EXT端子连接到NMOS晶体管15的栅极。NMOS晶体管15的漏极连接到电感11和二级管12之间的连接点。NMOS晶体管15的源极接地。
当例如通过输出端子短路而减小输出电压时，分压同样减少。因此，定时锁存短路保护电路27基于误差放大器电路22的输出电压检测到输出异常，并在延迟时间过后将输出异常信号输出到EXT端子以停止开关操作。
当由输出端子短路产生过电流从而减少输入电源电压时，UVLO电路25输出UVLO信号到EXT端子以停止开关操作，因而输入电源电压增加。当输入电源电压增加时，UVLO电路25输出释放信号以重启开关操作，因而，由输出端子短路产生的过电流减少输入电源电压。因此，即使输入电源电压反复增加和减少并因此输出UVLO信号，定时锁存短路保护电路27在电容器9充电其间也不被复位。因此，延迟电路2继续工作，因而开关操作可以被停止。
此后，除非减少输入电源电压以输出UVLO信号用于复位锁存电路3，即使开关操作被停止以增加输入电源电压，开关操作也不被启动。因此，可以执行稳定的控制。

Claims (7)

1.一种具有定时锁存短路保护电路的直流-直流转换器，包括：
检测电路，用于检测输出端子的电压并在输出端子的电压减少时产生输出异常检测信号；
延迟电路，用于在所述输出异常检测信号被输入到该延迟电路至少预定的时间时产生输出异常信号；以及
用于保持所述输出异常信号的锁存电路，
其中响应从锁存电路输出的输出异常信号复位所述延迟电路。
2.根据权利要求1的直流-直流转换器，其中：
直流-直流转换器还包括用于在检测到输入电源电压减少时产生欠压锁定信号的欠压锁定电路；以及
基于所述输出异常信号和欠压锁定信号之间的与操作来复位所述锁存电路。
3.根据权利要求1的直流-直流转换器，其中所述延迟电路包括：
在电源端子和接地端子之间串联连接的恒流电路和电容器；
与所述电容器并联连接的且基于所述输出异常检测信号被控制的开关元件；以及
比较器电路，用于监控电容器电压并在所监控的电压达到预定电压时产生所述输出异常信号。
4.根据权利要求3的直流-直流的转换器，其中基于来自检测电路的所述输出异常检测信号来控制所述开关元件以给电容器充电，并基于来自锁存电路的所述输出异常信号来控制所述开关元件以给电容器放电。
5.一种直流-直流转换器，包括：
在输入电源端子和输出电压端子之间串联连接的电感和二极管；
用于产生输出电压端子的输出电压的分压的分压电路；
用于产生参考电压的参考电压电路；
误差放大器电路，用于产生对应于来自分压电路的分压与参考电压之间的比较结果的电压；
用于产生三角波的振荡器电路；
PWM比较器，用于将由误差放大器电路产生的电压和所述三角波相比较并产生方波；
连接在电感和二极管间的连接部分和接地端子之间的开关元件；
检测电路，用于检测由误差放大器电路产生的电压是否出现异常；
延迟电路，用于将来自检测电路的输出信号延迟预定的时间；以及
锁存电路，用于锁存来自延迟电路的输出信号；
其中响应于来自锁存电路的输出信号复位所述延迟电路。
6.根据权利要求5的直流-直流转换器，还包括欠压锁定电路，
其中基于当检测到输入电压减少时由欠压锁定电路输出的欠压锁定信号和来自锁存电路的输出信号之间的与操作来复位所述锁存电路。
7.根据权利要求5的直流-直流转换器，其中所述延迟电路包括：
在输入电源端子和接地端子之间串联连接的恒流电路和电容器；
与所述电容器并联连接的并基于由检测电路产生的输出异常检测信号被控制的开关元件；以及
比较器电路，用于监控电容器电压并在所监控的电压达到预定电压时产生输出异常信号。
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