[发明专利]一种单周期峰值电流限制电路

说明书

本发明公开了一种单周期峰值电流限制电路，包括一控制端口、一采样端口、一驱动端口、一供电端口、一迟滞比较电路、一开关电路、一复位电路，当开关电源出现输出短路或过流时，所述的采样端口的电压大于迟滞比较电路中设定的基准高电平电压，所述的迟滞比较电路输出一低电平，使所述的开关电路导通，所述的控制端口被拉至低电平，同时所述的设定的基准高电平电压变小，通过控制端口关断开关电源中功率变换电路，功率变换电路停止工作。电路结构简单，可靠性高，解决了因控制电路内部峰值电流限制功能关断延时过长而导致的短路电流过大的问题，有效的保护了主功率器件。

技术领域

本发明公开一种单周期峰值电流限制电路及方法，特别涉及开关电源的单周期峰值电流限制。

背景技术

现有开关电源中，一般都要求具备单周期峰值电流限制功能，所述的单周期峰值电流限制功能是通过设定一个峰值电流限制的触发值来限制主功率电流的峰值，防止模块电源输出过流、短路引起用主功率电流超出功率器件的承受范围，导致功率器件损坏。

现有单周期峰值电流限制功能，大多集成在控制芯片内部，当输出过流、短路时，停止输出脉冲宽度调制信号(PWM)，脉冲宽度调制信号在下文均用“PWM”表示。附图1为ISL6840的内部原理框图，在不影响连接关系、电路原理的前提下，重新绘制了附图1中的相关部分，如附图2。下面以控制芯片ISL6840为例，分析控制芯片集成的单周期峰值电流限制功能，由于实际应用中一般将FB脚通过电阻接地，因此，这里仅分析使用COMP脚作为电压反馈信号输入脚的情况。

COMP脚与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连，电阻R1的一端与二极管D2的阴极相连，电阻R1的另一端与比较器COMP1的同相输入端相连，电阻R2的一端与比较器COMP1的同相输入端相连，电阻R2的另一端接地，比较器COMP1的同相输入端与1.1V钳位电路相连，CS脚与0.1V电压源负极相连，0.1V电压源正极与比较器COMP1的反相输入端相连，COMP1的输出端与RS触发器电路相连，RS触发器电路与驱动电路相连，驱动电路与PWM输出端口OUT脚相连。

当输出过流、短路时，PWM比较器的同相输入端电压会被钳位在1.1V，CS脚电压随着主功率的电流增大而增大。当CS脚电压达到1V时，PWM比较器反相输入端电压等于同相输入端电压，PWM比较器输出一个低电平到RS触发器电路，RS触发器输出一高电平到驱动电路，拉低OUT脚的电平，关断控制芯片的PWM输出。

使用控制芯片实现单周期峰值电流限制功能主要存在以下缺点：

1、控制芯片内部存在关断延时。当CS脚电压达到设定值后，由于控制芯片存在固定的关断延时，这个时间一般为10ns到40ns，PWM输出不能立即关断，关断延时内原边功率电路的电流继续上升。当输出短路发生时，由于短路电流迅速增大，磁芯趋于饱和，感量急剧下降至接近漏感。由电感电流公式可知，在输入电压Vin为160V、变压器原边的感量Lp下降为0.25μH时，导通时间Ton等于40ns时对应的短路电流大小为：

因此，40ns控制芯片的内部延迟时长会导致短路电流增大25.6A，从而提高了功率器件的电流应力要求，影响功率器件的选型。

2、控制芯片内部PWM比较器的同相输入端电压最大被钳位在1.1V，无法调试，限制了采样电路的设计。

关断延时指的是：PWM芯片的电流采样引脚CS脚电压达到峰值电流限制的触发电压，到芯片的PWM信号完全关断之前的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种单周期峰值电流限制电路，解决现有控制芯片单周期峰值电流限制关断延时较长导致短路电流较大的问题。