一种适用于电流模式直流变换器的故障保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及直流变换器控制电路的设计，尤其涉及的是，一种适用于电流模式直流变换器的故障保护电路的设计。
【背景技术】
[0002]直流变换器在正常工作状态下常会出现短路、过压和过流等故障。为了有效保护直流变换器的元器件在故障发生时不被损坏，故障保护电路的设计很有必要。电流模式直流变换器电路中存在两个反馈回路，常见的变换器故障保护电路通过监测输出电压反馈回路中误差放大器的输出量来判断是否发生故障。该种变换器故障保护电路虽然能够在一定程度上避免故障对变换器的损坏，但反应速度较慢，可能会出现反应不及时损坏变换器元器件的情况。当变换器运行中发生较严重的故障时，常需要变换器重启。为了在重启过程中减少浪涌电流对变换器的冲击，应设置变换器软启动电路。本发明针对上述情况，通过同时监测电流模式变换器两个反馈回路中的信号，有效提高了故障保护电路的反应速度。并通过故障保护电路与软启动电路的结合，有效避免了因故障重启过程中浪涌电流对变换器的冲击。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供了一种适用于电流模式直流变换器的故障保护电路。
[0004]本发明的技术方案如下:一种适用于电流模式直流变换器的故障保护电路包括四个部分，其分别为电压反馈信号比较器、1号电感电流信号比较器、2号电感电流信号比较器、故障重启电路。电流模式直流变换器的电压反馈信号输入到电压反馈信号比较器的正相输入端，1号参考电压信号输入到电压反馈信号比较器的反相输入端。当电压反馈信号小于1号参考电压信号时，说明变换器正常工作，无故障发生。当电压反馈信号大于1号参考电压信号时，说明变换器发生短路或过载等故障，电压反馈信号比较器输出电压故障信号禁止变换器工作，并将电压故障信号输出到故障重启电路。
[0005]电流模式直流变换器的电感电流信号分别输入到1号电感电流信号比较器的正相输入端和2号电感电流信号比较器的正相输入端。2号参考电压信号输入到1号电感电流信号比较器的反相输入端，3号参考电压信号输入到2号电感电流信号比较器的反相输入端。当变换器电感电流信号小于3号参考电压时，说明变换器正常工作，无故障发生。当电感电流信号大于3号参考电压信号并小于2号参考电压信号时，2号电感电流信号比较器输出限流信号，屏蔽变换器的PWM信号，变换器暂时停止工作。如果电感电流信号能够恢复到小于3号参考电压信号的状态，2号电感电流信号比较器输出的限流信号变为低电平，变换器将继续工作。如果电感电流信号继续增加并大于2号参考电压信号，1号电感电流信号比较器将输出电流故障信号到故障重启电路。
[0006]故障重启电路分别接收来自电压反馈信号比较器的电压故障信号和来自1号电感电流信号比较器的电流故障信号。当电压故障信号为高电平时，该信号首先停止变换器的工作，并使故障重启电路输出重启控制信号。重启控制信号为一个缓慢升高的电压，该电压被输入到变换器反馈回路的误差放大器中，由于其电压钳制作用，转换器的输出也出现缓慢上升状态，直至达到额定输出电压值，实现了变换器的软启动。当电流故障信号为高电平时，故障重启电路中的计数器会对其进行计数。当故障重启电路对电流故障信号的计数达到预定次数时，在2号电感电流信号比较器输出的限流信号暂停变换器工作的前提下，故障重启电路输出重启控制信号，实现变换器的软启动。
[0007]在电流模式直流变换器故障保护电路中，电压反馈信号比较器用于比较变换器的电压反馈信号与1号参考电压信号，并输出电压故障信号。当电压反馈信号小于1号参考电压信号时，电压故障信号为低电平。当电压反馈信号大于1号参考电压信号时，电压故障信号为高电平。电压反馈信号比较器包括1号参考电压输入端、电压反馈信号输入端、电压故障信号输出端、1至8号M0S管、1号施密特触发器。其中1号参考电压输入端连接3号M0S管的栅极，3号M0S管的源极连接2号M0S管的漏极，3号M0S管的漏极连接5号M0S管的漏极。电压反馈信号输入端连接4号M0S管的栅极，4号M0S管的源极连接3号M0S管的源极，4号M0S管的漏极连接6号M0S管的漏极。5号M0S管的栅极连接6号M0S管栅极，5号M0S管的源极连接6号M0S管的源极，6号M0S管的源极接地。7号M0S管的漏极连接1号施密特触发器的输入端，1号施密特触发器的输出端连接电压故障信号输出端。8号M0S管的漏极连接7号M0S管的漏极，8号M0S管的源极接地。
[0008]在电流模式直流变换器故障保护电路中，1号电感电流信号比较器用于比较变换器的电感电流信号与2号参考电压信号，并输出电流故障信号。当电感电流信号小于2号参考电压信号时，电流故障信号为低电平。当电感电流信号大于2号参考电压信号时，电流故障信号为高电平。1号电感电流信号比较器包括2号参考电压输入端、电感电流信号输入端、电流故障信号输出端、9至16号M0S管、2号施密特触发器。其中2号参考电压输入端连接11号M0S管的栅极，11号M0S管的源极连接10号M0S管的漏极，11号M0S管的漏极连接13号M0S管的漏极。电感电流信号输入端连接12号M0S管的栅极，12号M0S管的源极连接11号M0S管的源极，12号M0S管的漏极连接14号M0S管的漏极。13号M0S管的栅极连接14号M0S管栅极，13号M0S管的源极连接14号M0S管的源极，14号M0S管的源极接地。15号M0S管的漏极连接2号施密特触发器的输入端，2号施密特触发器的输出端连接电流故障信号输出端。16号M0S管的漏极连接15号M0S管的漏极，16号M0S管的源极接地。
[0009]在电流模式直流变换器故障保护电路中，2号电感电流信号比较器用于比较变换器的电感电流信号与3号参考电压信号，并输出限流信号。当电感电流信号小于3号参考电压信号时，限流信号为低电平。当电感电流信号大于3号参考电压信号时，限流信号为高电平。2号电感电流信号比较器包括3号参考电压输入端口、电感电流信号输入端口、限流信号输出端口、17至28号M0S管、3号施密特触发器。其中3号参考电压输入端口连接24号M0S管的栅极，24号M0S管的源极连接18号M0S管的漏极，24号M0S管的漏极接地。电感电流输入端口连接26号M0S管的栅极，26号M0S管的源极连接25号M0S管的漏极，26号M0S管的漏极接地。限流信号输出端口连接3号施密特触发器的输出端，27号M0S管的漏极连接3号施密特触发器的输入端。28号M0S管的栅极连接21号M0S管的漏极，28号M0S管的漏极连接27号M0S管的漏极，28号M0S管的源极接地。
[0010]在电流模式直流变换器故障保护电路中，故障重启电路用于实现电流模式直流变换器发生故障后的软启动。故障重启电路接收电压故障信号和电流故障信号，并输出重启控制信号。当电流故障信号为高电平的次数达到预定值或电压故障信号为高电平时，故障重启电路输出重启控制信号到变换器的误差放大器中，实现变换器的软启动。故障重启电路包括电压故障信号输入端口、电流故障信号输入端口、基准电压信号输入端口、重启控制信号输出端口、29至52号M0S管、1至2号电阻、重启控制电容、1号计数器、1号或门。其中基准电压信号输入端口输入的基准电压和1号电阻使故障重启电路获得基准电流。通过对重启控制电容充放电，故障重启电路输出的重启控制信号能够成为一个缓慢变化的电压信号，用于实现变换器的软启动。
[0011]在故障重启电路中，电压故障信号输入端口连接1号或门的上输入端，1号或门输出端连接38号M0S管的栅极。电流故障输入端口连接1号计数器的输入端，1号计数器的输出端连接1号或门的下输入端。基准电压信号输入端口连接43号M0S管的源极，43号M0S管的漏极连接42号M0S管的漏极，43号M0S管的栅极连接44号M0S管的栅极。44号M0S管的漏极连接41号M0S管的漏极，44号M0S管的源极连接1号电阻的上端，1号电阻的下端接地。重启控制信号输出端口连接37号M0S管的漏极，37号M0S管的源极接地。重启控制电容的上端连接重启控制信号输出端口，重启控制电容的下端接地。49号M0S管的栅极连接39号M0S管的栅极，49号M0S管的源极连接2号