[发明专利]一种内置过流保护控制电路的降压转换器

说明书

本发明公开了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，涉及电源管理技术领域，该降压转换器内置的过流保护控制电路包括上管过流比较器、下管过流比较器以及下管比较控制逻辑，上管过流比较器和下管过流比较器分别用于将驱动上管和驱动下管的电流与各自对应的阈值作比较，从而可以同时监测驱动上管和驱动下管的电流；下管比较控制逻辑在驱动下管开启且监测到驱动下管的电流超过对应阈值时屏蔽上管开启信号，直到异常解除时正常调制，从而可以避免在短路或者持续过流期间因为驱动上管的最小占空比导通而对电感的持续充电使得电感电流失控对芯片造成的损伤，对驱动开关管实现更好的保护，满足实际使用中对功能安全性和可靠性的需求。

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，尤其是一种内置过流保护控制电路的降压转换器。

背景技术

在消费电子和汽车电子中，用电端的能量都来源于电池端，电池端提供的电压范围约为8～20V，而用电端通常为LED灯珠、传感器芯片、接口芯片和主控芯片等，这些不同规格的电子元器件和芯片对电源的要求各不相同、工作电压范围约为3～5V，因此需要使用BUCK(降压转换器)芯片将电池端电压降至用电端的额定工作电压为其供电。

但在汽车电子中，电池端的输出并不是一个稳定的电压，特别是在发动机刚启动或是工作状态发生骤变时，电池端的电压会有很大的波动，或是在一些故障模式中，输出会有突然短路或瞬间大电流的风险，这就对BUCK芯片的功能安全提出了很高的要求，因此过流保护的稳定性和可靠性就显得尤为重要。

为了避免在输出有大电流时对电源芯片产生损坏，降压转换器通常会在电路加入过流保护电路，现有的内置过流保护电路的降压转换器的电路结构如图1所示，降压转换器主要包括驱动控制器DRIVER、驱动上管MN1、驱动下管MN2、模拟负反馈调制电路PWM_REG、脉冲电路ONE-SHOT、PWM逻辑控制电路PWM_LOGIC以及过流比较器COMP1。PWM_REG是BUCK芯片内部的模拟负反馈调制电路，VREF是BUCK芯片输出电压的参考电压，VOUT是BUCK芯片输出电压，PWM_REG通过模拟负反馈调制输出占空比为D的方波信号PWM_OUT使得VOUT＝VREF。COMP1为过流比较器，I_HS_SNS是驱动上管MN1的采样电流信号，I_REF是驱动上管MN1的采样电流信号对应的过流阈值，当I_HS_SNSI_REF时表示MN1电流过大，COMP1输出为1。PWM_REG输出的方波信号与COMP1的输出经过或门OR1的或操作后输入到PWM_LOGIC的一个输入端，ONE-SHOT用于将占空比为50％的时钟信号CLOCK转化为脉冲时钟信号CLK_OS后输入到PWM_LOGIC的另一个输入端，其作用是利用高脉冲信号触发NOR2，从而使INV1输出为1，当INV1输出为1时驱动上管MN1导通、驱动下管MN2关断，输入电源给电感L1充电。COMP1或者PWM_REG输出为1时，OR1输出为1，此时当CLK_OS为0时，INV1输出为0，从而使得MN1关断、MN2导通，电感L1放电，因此COMP1检测到MN1电流过大时会输出1使MN1关断，达到过流保护的目的。

但上述图1所示结构的BUCK芯片在实际应用中存在如下问题，导致无法满足实际应用对安全性和可靠性的需求：

(1)驱动上管MN1的最小导通时间为CLK_OS信号的脉宽，当输出短路时，MN1发生过流而关断，但是在下个周期来临的时候，MN1仍然会被CLK_OS打开使电感L1充电，这样就会使得电感L1上的DC电流值逐周期加大，最终使得开关管MN1和MN2损坏。

(2)图1这种结构可以对驱动上管MN1进行保护，但无法对驱动下管MN2进行实时保护，从而增大了MN2因为瞬间大电流而损坏的风险。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种内置过流保护控制电路的降压转换器，本发明的技术方案如下：