[发明专利]一种三路输出DC/DC变换器的过流保护电路

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路，涉及一种三路输出DC/DC变换器的过流保护电路。 

背景技术

DC/DC变换器电路是一种已被广泛使用电子设备，为了提高其电源的可靠性，必须设计合理的保护电路。过流保护是保护电路之一，它是在输出过载或短路时对电源及功率开关器件的保护。按电流采样方式可分为两种：（1）输入开关电流检测；（2）输出电流检测。过流保护的原理是通过电流检测电路，检测输入开关电流或电源输出电流，与设定的阈值进行比较，控制PWM信号通断。当DC/DC变换器输出过载或短路时，封锁驱动信号，使DC/DC变换器停止工作，实现保护。 

图1、图2所示为均检测输入开关电流的过流保护方式，该过流保护方式线路结构是通过在功率开关管S1的源极串入一个限流电阻R_SC进行输入开关电流的检测，在图1所示的晶体管保护电路中，R_SC提供一个电压降驱动晶体管S2导通。在图2所示的限流比较器保护电路中，跨接在R_SC上的限流比较器，当产生过流时，R_SC两端压差增大，比较器翻转，可以把驱动电流脉冲短路，起到保护作用。这种检测输入开关电流的过流保护方式的缺点是DC/DC变换器在一个宽的输入电压范围内，例如输入电压从16V到40V之间工作时，输入开关电流的变化很大，导致高、低端过流保护点严重漂移，不利于过流保护点的一致性。 

图3所示为利用电阻检测输出电流的过流保护方式，通过R*的电流即负载电流。当输出过载或短路时，V₁导通，R3两端电压增大，并与比较器反相端的基准电压比较，控制PWM信号的通断。该方案过流保护点不受输入电压变化的影响，漂移小。缺点是如果过载或短路现象频繁出现，比较器输 出将在高、低电平之间频繁变化，即功率开关管频繁开通、关断，产生热积累，容易造成损坏。 

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种三路输出DC/DC变换器的过流保护电路，能够达到精确限流及稳定控制的目的，既解决了检测输入开关电流的高低端保护电流漂移问题，也解决了利用电阻检测输出电流的功率开关管频繁通断以至容易烧毁的问题。 

本发明是通过以下技术方案来实现： 

一种三路输出DC/DC变换器的过流保护电路，包括： 

三个电流采样端信号端口、两个电压源供电端口和一个主路过流控制端口； 

运算放大器（am1），正电源电压端接电压源供电正极端口（001），并接电容C2后接地，负电源电压端接地；运算放大器（am1）同相输入端并接电阻R1和电阻R2，其中电阻R1接电压源供电正极端口（001），电阻R2接第一电流采样端信号端口（003）；反向输入端并接电阻R3和电容C1，其中电阻R3接地，电容C1串联电阻R4，然后连至运算放大器（am1）的输出端；运算放大器（am1）的输出端接二极管D1，然后连至主路过流控制端口（006）； 

主路过流控制端口（006）接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极并接电容C3、电阻R7和NPN管N2的集电极，其中电阻R7连至电压源供电负极端口（002）；NPN管N2的发射极连至第二电流采样端信号端口（004）；NPN管N2的基极连至电容C3的另一端，基极并联NPN管N1的集电极和电阻R6的一端，其中NPN管N1基极连R6的另一端；NPN管N1基集还连接电阻R5，电阻R5接至电压源供电负极端口（002）；NPN管N1的发射极连至第三电流采样端信号端口（005）。 

对三路输出DC/DC变换器的主路过流保护为： 

主回路的电流信号转变为电压信号VRf1，电压信号VRf1与电压源电压信号通过电阻R1和电阻R2分压电阻进行加权，为运算放大器（am1）提供同相输入电压，电容C2为电压源供电正极端口（001）的电压源端滤波，反向输入端通过电容C1、电阻R4串联接至运算放大器（am1）的输出端，构成具有对运算放大器（am1）的误差信号比例放大和积分作用的控制回路； 

当主回路中输出电流信号过大时，电压信号VRf1与电压源供电正极端口（001）的偏置电压信号加权后会小于等于0，此时运算放大器（am1）输出翻转，输出低电平使得主路过流控制端口（006）端口信号拉低，导致整个功率回路停止工作。 

所述电压信号V_Rf1和稳定的电压源电压信号V_CC2电压经电阻R1和电阻R2加权后作为运算放大器同相端输入电压，运算放大器（am1）反相端通过电阻R3接地。限流点由以下公式可进行计算：