[发明专利]非隔离式开关变换器输出开路保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非隔离式开关变换器输出开路保护装置及方法。

背景技术

非隔离式开关变换器，如降压式、升降压式和升压式开关变换器由于简单高效而广泛应用。如图1所示，由于通常非隔离式开关变换器的主开关控制电路与非隔离式开关变换器的输出有输入电压相当的电平差，这使得非隔离式开关变换器输出开路保护复杂成本高。通常非隔离式开关变换器的输出开路保护电路是由输出开路检测电路(A)和信号电平转换电路(B)组成。输出开路检测电路(A)是给出非隔离式开关变换器何时输出开路的信息；信号电平转换电路(B)是将输出开路检测电路(A)得到的输出开路信息由非隔离式开关变换器的输出端传递到非隔离式开关变换器的主开关控制电路。信号电平转换电路(B)通常需要承受输入电压相当的电压差，并且它要求能抗干扰地准确地将输出开路信息传递到非隔离式开关变换器的主开关控制电路。由于要承受输入电压并要抗各种共模干扰，这使得信号电平转换电路(B)复杂、成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单、低成本的非隔离式开关变换器输出开路保护装置及方法，本发明在主开关控制电路中通过主功率开关的驱动信号来检测何时非隔离式开关变换器的输出开路并控制主功率开关停止工作一段时间再检测非隔离式开关变换器的输出是否依然开路；如非隔离式开关变换器的输出不开路，非隔离式开关变换器主开关控制电路恢复正常工作。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种非隔离式开关变换器输出开路保护装置：

主功率开关驱动信号D与多路切换开关K的控制端相连，经多路切换开关K控制何时对电容C进行充电和放电；多路切换开关K的输出经电容C入地；电容C的两端电压送入采样保持比较器(S/H+C)的输入端(即，输入+端和输入-端)；充电电流源I_CHA和放电电流源I_DIS分别与多路切换开关K的2个输入端相连；

采样保持比较器(S/H+C)的输出端输出“OPEN”信号，采样保持比较器(S/H+C)的输出端还和与门&的一输入端相连；主功率开关驱动信号D与与门&的另一输入端相连；与门&的输出为驱动主功率开关的最终驱动信号DR；

采样保持比较器(S/H+C)的启动信号为如下任一信号：

每个主功率开关驱动信号D对应的时钟高电平信号F_S，电感L电流过零时刻的输出信号ZCD。

作为本发明的非隔离式开关变换器输出开路保护装置的改进：

当为连续电流工作模式时，采样保持比较器(S/H+C)的启动信号为每个主功率开关驱动信号D对应的时钟高电平信号F_S；

当为断续和临界断续电流工作模式时，采样保持比较器(S/H+C)的启动信号为电感L电流过零时刻的输出信号ZCD。

作为本发明的非隔离式开关变换器输出开路保护装置的进一步改进：

采样保持比较器(S/H+C)由一比较器加一D触发器组合而成；比较器的输出与D触发器的D引脚相连；时钟高电平信号F_S与D触发器的CP引脚相连；由D触发器的工作性能可知，D触发器的Q引脚是随其D引脚在时钟高电平信号F_S到来时刻进行触发而变化的；D触发器的Q引脚是对应采样保持比较器(S/H+C)的输出引脚。

备注说明：当为断续和临界断续电流工作模式时，由电感L电流过零时刻的输出信号ZCD替代上述时钟高电平信号F_S。

本发明还同时提供了一种连续电流工作模式非隔离式开关变换器输出开路保护方法：由两个可控电流源---充电电流源I_CHA和放电电流源I_DIS、采样保持比较器(S/H+C)和电容C组成；由对应每个主功率开关驱动信号D控制的两个可控电流源---充电电流源I_CHA和放电电流源I_DIS对电容C充放电；在每个主功率开关驱动信号D对应的时钟高电平信号F_S到来时刻，该时钟高电平信号F_S启动采样保持比较器(S/H+C)通过检测电容C电压来判断连续电流工作模式非隔离式开关变换器输出是否开路；