一種DC／DC轉換器的短路保護電路設計
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在工程應用中，通常將輸出電壓小于設定輸出電壓的0．3倍視為電路處于短路狀態(tài)。在圖2中取VREF4=0．3VREF1，在電路正常軟啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)產(chǎn)生Softstart_OK信號使比較器COMP1不工作，此時(shí)電路正常啟動(dòng)。當電路檢測到輸出負載較大但不是短路狀態(tài)時(shí)，通過(guò)數據選擇器Data Selector將VREF2傳輸到Current_limit比較器的輸入端將電感電流限制在ILmax。當電路檢測到輸出電壓低于正常輸出電壓的0．3倍時(shí)，即VFBVREF4，系統認定為負載短路，此時(shí)啟動(dòng)短路保護電路。當VFBVREF4時(shí)，啟動(dòng)計時(shí)器Timer，并迅速將Softstart復位，并通過(guò)數據選擇器Data Selector將VREF3傳輸到Current_limit比較器的輸入端將電感電流限制在一個(gè)微小的ILmax1。當計時(shí)器達到一定時(shí)間后釋放Softstart并通過(guò)數據選擇器Data Selector將VREF2傳輸到Currentlimit比較器的輸入端將電感電流再次限制在ILmax，并同時(shí)Softstart輸出Softstart_OK信號使COMP1比較器不工作。當Softstart完成后釋放Softstart_OK使COMP1比較器不工作，若VFB>VREF4，則電路恢復正常工作；反之，則繼續上述動(dòng)作，直至電路恢復正常工作，否則一直重復上述動(dòng)作。在短路時(shí)，Vsense與IL的關(guān)系不變。但是Current_limit比較器的輸入端基準電壓變小為VREF3，則有
選擇合適的VREF3，即可有效降低短路時(shí)的輸出電流，進(jìn)而提高芯片工作效率，延長(cháng)芯片使用周期，提高產(chǎn)品及系統的可靠性。
3 新型短路保護電路
圖3為短路檢測與控制邏輯電路，當發(fā)生短路時(shí)，啟動(dòng)短路保護電路之后，并不再進(jìn)行短路檢測直到短路機制完成所有工作后才再次檢測。圖中左側虛線(xiàn)部分為鎖存電路，只要發(fā)生短路，及時(shí)鎖存當前狀態(tài)，直到短路保護的所有動(dòng)作完成之后釋放當前狀態(tài)，再次檢測是否發(fā)生短路，若沒(méi)有發(fā)生就正常啟動(dòng)電路，反之繼續啟動(dòng)短路保護電路。鎖存檢測到短路狀態(tài)之后保持當前狀態(tài)，并不讓電路反復檢測，以免電路無(wú)法再次啟動(dòng)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175753.htm
當系統正常工作時(shí)，VFB>VREF4，此時(shí)電路不會(huì )進(jìn)入短路保護狀態(tài)，并且Timer_OK信號為低電平，Softstart_OK為高電平，則Reset信號為低電平，Timer_Reset信號為高電平，此時(shí)Timer_Reset信號對計時(shí)器進(jìn)行清零處理，直到下次計時(shí)器工作時(shí)，重新計時(shí)并且數據選擇器將VREF2連接到Current_limit的輸入端以獲得較大的電流限電流。
在系統發(fā)生短路瞬間，VFB>VREF4變?yōu)閂FBVREF4，COMP1比較器輸出從高電平跳為低電平，脈沖發(fā)生電路迅速產(chǎn)生高電平脈沖使Timer_ Reset信號為低電平，Reset信號為高電平，對Softstart進(jìn)行清零處理，Softstart_OK變?yōu)榈碗娖?，直到下一次Softstart電路工作時(shí)重新計時(shí)Timer_Reset信號為低電平，并且由于Reset信號為高電平和Softstart_OK變?yōu)榈碗娖?，DIFF觸發(fā)器會(huì )從QB端輸出高電平，達到屏蔽比較器輸出的效果以避免無(wú)限重復觸發(fā)短路保護電路。此時(shí)Timer_OK信號變?yōu)楦唠娖?，鎖存當前狀態(tài)并將VREF2連接到Current_limit比較器的輸入端以確保發(fā)生短路時(shí)沒(méi)有較小的限電流流過(guò)電感。由于Timer_Reset信號為低電平，計時(shí)器Timer開(kāi)始工作。當Timer計時(shí)結束，Timer_OK信號為低電平，并且此時(shí)脈沖發(fā)生電路的輸出為低電平，則Timer_Reset信號為高電平，及時(shí)對Timer進(jìn)行清零處理，等待下一次計時(shí)，同時(shí)Reset信號為低電平，Softstart電路開(kāi)始工作，電路正常工作。當Softstart電路輸出Softstart_OK為高電平時(shí)鎖存電路的輸出端QB變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)再次VFB比較VREF4的大小，若VFB>VREF4，電路恢復正常工作，反之再次進(jìn)入短路保護狀態(tài)，重復上述動(dòng)作，直至檢測到VFB>VREF4，電路恢復正常工作。
4 仿真結果分析
圖4為一款輸入電壓為12 V，輸出電壓為5 V，正常工作時(shí)負載電流為2 A的DC／DC芯片的測試波形圖，圖中波形為負載處于短路狀態(tài)時(shí)的電感電流IL的波形圖。從圖中可以看出，短路時(shí)電流會(huì )達到6 A，但在加入短路保護后短路電流會(huì )降低到幾十mA。
5 結束語(yǔ)
該電路已成功應用于一款高壓同步DC／DC轉換器類(lèi)芯片，目前該芯片已經(jīng)投入生產(chǎn)。在原有的限流電路的基礎上設計一款新穎的短路保護電路，大幅減小了芯片在發(fā)生短路時(shí)的輸入電流，降低了短路時(shí)的功耗，有效延長(cháng)了芯片的使用壽命，并具備短路狀態(tài)結束后自啟動(dòng)的功能，在眾多高科技產(chǎn)品中得到廣泛應用，如藍牙耳機，筆記本電腦等。
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