一种电感短路保护电路及方法技术

本发明专利技术提供一种电感短路保护电路及方法，包括：用于实现电感短路保护的功率开关管；用于对功率开关管的输出电流进行采样的采样电阻；用于对采样电阻上的电压变化进行采样的电压采样模块；用于将采样电压与参考电压比较的比较模块；用于在采样电压小于参考电压时发出功率开关管的关断信号的触发模块；用于确定功率开关管的开通关断时序的开关控制逻辑模块。本发明专利技术通过检测电源电压VDD与参考地GND之间的压差，根据VDD相对于GND的欠压持续时间判断控制器进入欠压锁定状态或电感短路保护状态，从而保证电感短路保护机制触发于欠压锁定状态之前，及时可靠地关断功率开关管M0，确保电感所在电路的正常工作，避免电感短路故障对器件的损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种电感短路保护电路及方法。
技术介绍
在开关电源设计中，常用的器件包括NMOS管、PMOS管、二极管、肖特基管、电阻、电感、电容等，其中，电感是常用的重要储能器件。电感的短路故障轻则降低电感的电感量，影响系统的正常工作，重则完全短路时电流突变不可控损坏系统。因此针对电感的短路故障，在设计控制器时需要确保保护机制在电流突变损坏系统之前能够及时触发，并可靠关断MOS管。如图1所示为传统的非三端口控制器实现的电感短路保护，电感L0的一端连接续流二极管D0的阳极、另一端连接LED灯串的输出端，所述续流二极管D0的阴极以及所述LED灯串的输入端连接输入电压Vin，所述LED灯串的两端还连接有稳压电容C0，所述控制器的SW端连接于所述续流二极管D0与所述电感L0之间、CS端连接采样电阻Rcs、VDD端连接电容C1的上极板，所述采样电阻Rcs的另一端、所述电容C1的下极板以及所述控制器的GND端连接参考地。所述控制器通过CS端直接检测所述采样电阻Rcs上的电压，当检测到所述采样电阻Rcs上电压超过内部限流阈值Vref时，比较器输出翻转，并通过开关控制逻辑模块以及驱动模块输出驱动信号drv关断MOS管M0，以此来实现电感短路保护。但是，传统的非三端口控制器电感短路保护电路的外接端口多，相应的封装成本就高。为了降低成本，三端口控制器应运而生，如图2所示为现有技术中的三端口控制器，所述三端口控制器采用浮地架构，没有专门的CS端检测所述采样电阻Rcs上的压降。当电感短路，所述MOS管M0打开时，大电流流过所述采样电阻Rcs，抬高了所述三端口控制器的GND电位，电源VDD与GND之间的压降减小，容易触发所述三端口控制器的欠压锁定状态，导致内部逻辑紊乱无法可靠关断所述MOS管M0，电流突变至极大值将烧毁所述MOS管M0及所述采样电阻Rcs，严重会导致炸机，造成不必要的经济损失和安全威胁。因此，电感短路的保护已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电感短路保护电路及方法，用于解决现有技术中电感短路导致的经济损失和安全威胁等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电感短路保护电路，所述电感短路保护电路至少包括：功率开关管，连接于电感回路中，用于通过所述功率开关管的关断实现电感短路的保护；采样电阻，连接于所述功率开关管的输出端，用于对所述功率开关管的输出电流进行采样；电压采样模块，连接于所述采样电阻和电源电压之间，用于对所述采样电阻上的电压变化进行采样；比较模块，连接所述电压采样模块及一参考电压，用于将采样电压与所述参考电压比较，并输出比较结果；触发模块，连接所述比较模块及一计时模块，用于在所述采样电压小于所述参考电压时发出所述功率开关管的关断信号并将所述关断信号锁存，在所述计时模块设定的计时时间后将所述关断信号解锁；开关控制逻辑模块，连接于所述触发模块输出端，用于确定所述功率开关管的开通关断时序，进而控制所述功率开关管的开关。优选地，还包括连接于所述比较模块的输出端的延时模块，当所述采样电压小于所述参考电压的时间超过设定延时时间时，触发欠压保护信号，控制电路进入欠压锁定状态。优选地，所述电感回路包括：连接于输入电压的LED模块，连接于所述LED模块输出端的电感，所述电感的另一端连接续流二极管的阳极，所述续流二极管的阴极连接所述输入电压；所述功率开关管的漏端连接于所述电感与所述续流二极管之间。优选地，所述比较模块的反向输入端连接所述采样电压、正向输入端连接所述参考电压。优选地，所述触发模块为RS触发器，所述RS触发器的S端连接于所述比较模块的输出端，所述RS触发器的R端连接于所述计时模块的输出端。更优选地，所述计时模块的输入端连接于所述触发模块的输出端，从所述关断信号起效开始计时。优选地，所述采样电阻与所述功率开关管相连的一端作为所述电感短路保护电路的参考地，所述采样电阻的另一端连接系统的参考地，其中，所述电感短路保护电路参考地的电位高于所述系统参考地的电位。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种电感短路保护方法，所述电感短路保护方法至少包括：当电感短路时，电感回路中电流瞬间增大，所述电感到参考地的通路中的采样电流瞬间增大，采样点与电源电压之间的压差变小，当所述采样点与所述电源电压之间的压差小于参考电压时关断信号起效，所述关断信号将所述电感到参考地的通路断开，进而实现电感短路的保护；所述关断信号持续设定计时时间后无效，所述电感回路正常工作。优选地，所述采样点与所述电源电压之间的压差小于所述参考电压的时间超过设定延时时间则触发欠压保护信号，控制电路进入欠压锁定状态。如上所述，本专利技术的电感短路保护电路及方法，具有以下有益效果：本专利技术的电感短路保护电路及方法通过检测所述电感短路保护电路的电源电压VDD与参考地GND之间的压差，根据VDD相对于GND的欠压持续时间判断控制器进入欠压锁定状态或电感短路保护状态。若设定延时时间内出现短暂VDD欠压毛刺则触发电感短路保护；若VDD欠压持续时间超过设定延时时间，则控制器进入欠压锁定状态。从而保证电感短路保护机制触发于欠压锁定状态之前，及时可靠地关断功率开关管M0，确保电感所在电路的正常工作，避免电感短路故障对器件的损坏。附图说明图1显示为现有技术中的非三端口控制器的结构示意图。图2显示为现有技术中的三端口控制器的结构示意图。图3显示为本专利技术的电感短路保护电路的原理示意图。图4显示为本专利技术的电感短路保护电路的信号波形示意图。元件标号说明1电感短路保护电路11电压采样模块12比较模块13触发模块14计时模块15开关控制逻辑模块16驱动模块17延时模块2LED模块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图3～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图3～图4所示，本专利技术提供一种电感短路保护电路1，所述电感短路保护电路1包括：功率开关管M0、采样电阻Rcs、电压采样模块11、比较模块12、触发模块13、计时模块14、开关控制逻辑模块15、驱动模块16以及延时模块17。如图3所示，所述功率开关管M0连接于电感回路中，用于通过所述功率开关管的关断实现所述电感的短路保护。具体地，在本实施例中，所述电感回路包括：连接于输入电压Vin的LED模块2，连接于所述LED模块2输出端的电感L0，所述电感L0的另一端连接于续流二极管D0的阳极，所述续流二极管D0的阴极连接于所述输入电压Vin，所述LED模块2的两端还连接有稳压电容C0。所述电感回路也可以是其他的包括电感的电路，包括但不仅限于本实施例所列举的电感回路。所述功率开关管M0的漏端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感短路保护电路，其特征在于，所述电感短路保护电路至少包括：功率开关管，连接于电感回路中，用于通过所述功率开关管的关断实现电感短路的保护；采样电阻，连接于所述功率开关管的输出端，用于对所述功率开关管的输出电流进行采样；电压采样模块，连接于所述采样电阻和电源电压之间，用于对所述采样电阻上的电压变化进行采样；比较模块，连接所述电压采样模块及一参考电压，用于将采样电压与所述参考电压比较，并输出比较结果；触发模块，连接所述比较模块及一计时模块，用于在所述采样电压小于所述参考电压时发出所述功率开关管的关断信号并将所述关断信号锁存，在所述计时模块设定的计时时间后将所述关断信号解锁；开关控制逻辑模块，连接于所述触发模块输出端，用于确定所述功率开关管的开通关断时序，进而控制所述功率开关管的开关。

【技术特征摘要】
1.一种电感短路保护电路，其特征在于，所述电感短路保护电路至少包括：功率开关管，连接于电感回路中，用于通过所述功率开关管的关断实现电感短路的保护；采样电阻，连接于所述功率开关管的输出端，用于对所述功率开关管的输出电流进行采样；电压采样模块，连接于所述采样电阻和电源电压之间，用于对所述采样电阻上的电压变化进行采样；比较模块，连接所述电压采样模块及一参考电压，用于将采样电压与所述参考电压比较，并输出比较结果；触发模块，连接所述比较模块及一计时模块，用于在所述采样电压小于所述参考电压时发出所述功率开关管的关断信号并将所述关断信号锁存，在所述计时模块设定的计时时间后将所述关断信号解锁；开关控制逻辑模块，连接于所述触发模块输出端，用于确定所述功率开关管的开通关断时序，进而控制所述功率开关管的开关。2.根据权利要求1所述的电感短路保护电路，其特征在于：还包括连接于所述比较模块的输出端的延时模块，当所述采样电压小于所述参考电压的时间超过设定延时时间时，触发欠压保护信号，控制电路进入欠压锁定状态。3.根据权利要求1所述的电感短路保护电路，其特征在于：所述电感回路包括：连接于输入电压的LED模块，连接于所述LED模块输出端的电感，所述电感的另一端连接续流二极管的阳极，所述续流二极管的阴极连接所述输入电压；所述功率开关管的漏端连接于所述电感与所述续流二极管之间。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闾建晶，徐勇，吴传奎，沈吉，胡津华，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31