过压保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，且特别涉及一种过压保护电路。
【背景技术】
[0002]在现有的变换电路中，如Buck电路(降压式变换电路)中通常通过直接采样输出电压来实现过压保护。如图1所示，开关管与Buck电路的正母线相连接，开关管的源极连接二极管，比较器的其中一个输入端通过分压电阻来直接获取输出电压，经比较后经逻辑控制输出至开关管的控制极来实现过压保护。在这各电路中，由于开关管的源极接二极管，故开关管的Vm电位不固定，开关管需要浮地驱动，驱动较为复杂。
[0003]为方便驱动，将开关管与Buck电路的负母线相连接，如图2所示。在该电路中由于输出电压和输入电压不共地，需要通过一个辅助绕组，在开关管导通时来实现输出电压的采样，进而实现过压保护。增加辅助绕组不仅增加了线路的复杂程度及成本，而且辅助绕组在开关导通期间是一个负电压，不利于电路的内部集成。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种过压保护电路。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供一种过压保护电路，包括负载、电感、开关管、续流二极管、下降斜率获取单元、阈值设定单元、判定单元和保护单元。负载、电感和开关管依次串联连接在电路输出端。续流二极管连接在负载和电感之间，电感、续流二极管和负载之间形成放电回路，当开关管关断时，电感通过放电回路放电。下降斜率获取单元获取开关管关断后电感电流的下降斜率，下降斜率与输出电压成正比。阈值设定单元设定比较阈值且电性连接判定单元。判定单元电性连接下降斜率获取单元和阈值设定单元，将表征电路输出电压的下降斜率和比较阈值进行比较，根据比较结果判断电路的输出电压是否过压。保护单元电性连接判定单元和开关管，当判定单元判断输出电压过压时，保护单元关闭开关管ο
[0006]于本实用新型一实施例中，下降斜率获取单元包括电流变化量采样单元、计时单元和计算单元，电流变化量采样单元分别电性连接电感和计时单元，电流变化量采样单元获取电感电流从峰值下降到谷值的电流变化量，计时单元在开关管关断时刻开始计时，当电感电流下降到谷值时计时结束，得到下降时间，电流变化量和下降时间输出至计算单元，经计算后得到下降斜率，计算单元将下降斜率输出至判定单元并与设定的下降斜率阈值进行比较，当下降斜率大于下降斜率阈值时，输出电压过压。
[0007]于本实用新型一实施例中，在电感电流为临界连续模式或断续模式时，下降斜率获取单元包括过零检测单元、计时开关、直流源和充电电容，过零检测单元电性连接电感，获得电感在放电过程中电流下降到零点的时刻，计时开关电性连接过零检测单元，在开关管关断时刻计时开关闭合，直流源对充电电容进行充电，当电感电流下降到零点时，计时开关打开，电容充电结束；
[0008]阈值设定单元包括峰值电流采样电阻、保持单元和比例单元，峰值电流采样电阻电性连接开关管，在开关管关断时获得电感上的峰值电流经保持后进入比例单元进行比例计算形成电压阈值；
[0009]当直流源在电感电流下降时间内对电容充电所形成的电容电压小于电压阈值时，输出电压过压。
[0010]于本实用新型一实施例中，在电感电流为临界连续模式且电感电流的峰值恒定时，或电感电流为断续模式且电感电流的峰值恒定时，下降斜率获取单元包括过零检测单元和计时单元，过零检测单元电性连接电感，获得电感在放电过程中电流下降到零点的时亥1J，计时单元电性连接过零检测单元，在开关管关断时刻计时单元开始计时，在电感电流下降到零点后计时结束，获得电感电流的下降时间并将下降时间输出至判定单元，与时间阈值进行比较。
[0011]于本实用新型一实施例中，过零检测单元包括与电感串联的电流采样电阻和侦测电流采样电阻两端电压的电压侦测单元，当电流采样电阻两端电压下降到零点后电压侦测单元输出信号至计时单元或计时开关。
[0012]于本实用新型一实施例中，过零检测单元包括微分电容、微分电阻和负电压侦测单元，微分电容连接在开关管和电感的交点上，微分电阻与微分电容串联且微分电阻接地，负电压侦测单元侦测微分电容与微分电阻连接点处的负电压，负电压侦测单元电性连接计时单元或计时开关，一旦负电压侦测单元检测到负电压，计时单元或计时开关停止计时。
[0013]综上所述，本实用新型提供的过压保护电路与现有技术相比具有以下优点:
[0014]电感是一种储能元件，开关管关断后，电感在放电过程中电感电流的下降斜率与电路的输出电压成正比。本实用新型利用电感的这一特性，设置下降斜率获取单元获取电感电流在开关管关断后的下降斜率。判定单元将下降斜率与比较阈值进行比较，通过比较结果判断输出电压是否过压，一旦输出电压过压，保护单元关闭开关管，不再继续为负载供电，保护输出负载。本实用新型提供的过压保护电路利用电感放电时电感电流的下降斜率与输出电压之间的关系来间接得到输出电压，从而实现输出过压的判断。该种采样方式，开关管无需浮地驱动且也无需采用绕阻进行采样，不仅电路结构简单且各电感、电感采样单元等部件可与输出电路集成在一起，大大减小了电路的体积。
[0015]为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0016]图1和图2所示为现有的过压保护电路的原理图。
[0017]图3所示为本实用新型实施例一提供的过压保护电路的原理图。
[0018]图4所示为本实用新型实施例二提供的过压保护电路的原理图。
[0019]图5所示为本实用新型另一实施例提供的过压保护电路的原理图。
[0020]图6所示为本实用新型实施例三提供的过压保护电路的原理图。
[0021]图7所示为电感电流临界连续模式的电流变化图。
[0022]图8所示为电感电流断续模式的电流变化图。
【具体实施方式】
[0023]实施例一
[0024]图1所示为现有的Buck电路通过直接采样输出电压来实现过压保护，在该电路中由于开关管的Vm驱动电压与控制芯片不共地，因此需采用浮地驱动。而在图2中，开关管的驱动与控制电路共地，但输出不共地，需要通过增加辅助绕组来实现过压保护，这不仅大大增加了成本，同时也不利于电路的内部集成。
[0025]有鉴于此，如图3所示，本实用新型提供一种过压保护电路包括负载R、电感L、开关管Q、续流二极管D、下降斜率获取单元1、阈值设定单元2、判定单元3和保护单元4。负载R、电感L和开关管Q三者依次串联连接。续流二极管D连接在负载R和电感L之间，电感L、续流二极管D和负载R之间形成放电回路，当开关管Q关断时，电感L通过放电回路放电。下降斜率获取单元1获取开关管Q关断后电感电流的下降斜率K，下降斜率K与输出电压U—成正比。阈值设定单元2设定比较阈值且电性连接判定单元3。判定单元3将表征电路输出电压的下降斜率K和比较阈值K?f进行比较，根据比较结果判断电路的输出电压
是否过压。保护单元4电性连接判定单元3和开关管Q，当判定单元3判断输出电压过压时，保护单元4关闭开关管Q，不再继续为负载供电。
[0026]于本实施例中，下降斜率获取单元1包括电流变化量采样单元11、计时单元12和计算单元13，电流变化量采样单元11分别电性连接电感L和计时单元12，电流变化量采样单元11获取电感电流从峰值下降到谷值的电流变化量，计时单元12在开关管关断时刻开始计时，当电感电流下降到谷值时计时结束，得到下降时间Λ to电流变化量Λ i和下降时间Λ t输出至计算单元13，经计算后得到下降斜率K，计算单元13将下降斜率K输出至判定单元3与设定的下降斜率阈值K?f进行比较，当下降斜率K大于下降斜率阈值K 时，输出电压过压。
[0027]于本实施例中，电流变化量采样单元11包括与电感串联的电流采样电阻、比较器、存储器和处理器。存储器将前一采样值进行存储，比较器的其中一个输入