一种数字电源输出短路故障处理装置及其处理方法与流程

1.本发明属于开关电源领域，具体涉及一种数字电源输出短路故障处理装置及其处理方法。


背景技术：

2.在开关数字电源领域，输出短路故障是一个重要的故障。目前大多数的开关电源使用逐周期保护技术来实现对输出短路故障的处理。但是在数字电源方面,逐周期技术实现较为困难,尤其是在功率拓扑比较复杂的情况下,所以目前数字电源对输出短路故障的处理均较为简单，即通过利用mcu(控制器单元，如单片机或者dsp)检测输出短路信号,当检测到短路信号后,即执行打嗝保护(停机一段时间后自动重启)。
3.随着数字电源应用工况的复杂多变，尤其是在输入电压存在浪涌阶跃或者是输出负载存在大电容的情况下，输入电压的突变或者负载的切换均容易触发输出短路故障，造成系统的非必要停机，影响系统可靠运行；而如果单纯的增大短路电流值，那么会增加功率器件的电流应力，造成电源模块的不可靠运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字电源输出短路故障处理装置。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种数字电源输出短路故障处理方法，包括以下步骤：
7.s1：定义输出短路信号，所述输出短路信号通过硬件比较器电路发出，mcu通过短路信号引脚接收短路信号，所述mcu利用内部寄存器或者标记所述短路信号状态为hardware_short_flag；
8.s2：判断hardware_short_flag是否发生了置位，如果该标志位已经置位，说明已经触发了短路故障；
9.s3：判断定时标志位timer_short_flag是否置位，如果timer_short_flag＝0，开启计时功能；
10.s4：判断短路故障标志位software_short_flag是否置位，所述短路故障标志位为0时，短路故障被初次检测，所述software_short_flag短路故障标志位为置位状态，mcu短路信号引脚电平状态不作任何响应；所述software_short_flag短路故障标志位为1，短路故障被检测处理；
11.s5：对短路故障进行恢复操作，所述短路故障标志位software_short_flag清零，同时清零hardware_short_flag，并同时开启mcu短路信号引脚功能，重新使能pwm驱动信号输出，计数器module_short_count++，所述计数器记录一段时间内发生了多少次短路故障。
12.进一步的，所述步骤s1还包括以下步骤：所述短路信号作用于pwm单元，当短路故障发生时，pwm立即进入无效状态。
13.进一步的，所述步骤s5还包括以下步骤：判断计时器是否大于计时周期timer_preiod，判断计数器module_short_count是否大于module_short，module_short表示一个计时周期可能发生短路的最大值，缩水不计数器module_short_count大于module_short时，一个计时周期内，发生了多次输出短路故障，输出短路成立，同时置位停机标志位module_stop_flag；所述计数器module_short_count小于module_short时，清零停机标志位module_stop_flag；需要说明的是计时周期timer_preiod根据实际使用工况来具体确认，一般情况下，1ms或者2ms是合理的。
14.进一步的，判断停机标志位module_stop_flag是否置位，当判断停机标志位module_stop_flag置位时，进入停机操作。
15.一种数字电源输出短路故障处理装置，包括模数转换器，用以接收所述数字电源的输出电压，并与n个基准值进行比较，比较结果转换为表征所述数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差的数字误差信号，n≥3；
16.数字补偿电路，接收所述数字误差信号，以相应的产生数字占空比信号；所述数字占空比信号的动态分量表征所述数字电源的当前输出电压与所述期望输出电压之间的误差信息；
17.所述数字占空比信号的动态分量传递至所述模数转换器，以相应的调节全部或者部分所述基准值的数值向所述期望输出电压靠拢；
18.dpwm模块，所述dpwm模块包括mcu和pwm，根据接收到的所述数字占空比信号，产生pwm控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当所述数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。
19.进一步的，所述模数转换器包括若干个比较器，所述比较器的第一输入端接收所述数字电源的输出电压，第二输入端接收所述基准值。
20.作为优选的：所述数字电源控制电路输出的pwm控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作。
21.本发明的有益效果是：本发明通过对短路数据进行分析和对比，能够有效避免因为误触发的短路故障造成的停机，保证系统的可靠运行；并且能够保证当输出真正短路时，实现可靠停机，保证电源模块的可靠运行。
附图说明
22.图1为本发明的故障判断流程图；
23.图2为本发明故障处理流程图；
24.图3为本发明数字电源电路图。
具体实施方式
25.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种数字电源输出短路故障处理方法，包括以下步骤：
27.s1：定义输出短路信号，输出短路信号通过硬件比较器电路发出，mcu通过短路信号引脚接收短路信号，mcu利用内部寄存器或者标记短路信号状态为hardware_short_flag；
28.s2：判断hardware_short_flag是否发生了置位，如果该标志位已经置位，说明已经触发了短路故障；
29.s3：判断定时标志位timer_short_flag是否置位，如果timer_short_flag＝0，开启计时功能；
30.s4：判断短路故障标志位software_short_flag是否置位，短路故障标志位为0时，短路故障被初次检测，software_short_flag短路故障标志位为置位状态，mcu短路信号引脚电平状态不作任何响应；software_short_flag短路故障标志位为1，短路故障被检测处理；
31.s5：对短路故障进行恢复操作，短路故障标志位software_short_flag清零，同时清零hardware_short_flag，并同时开启mcu短路信号引脚功能，重新使能pwm驱动信号输出，计数器module_short_count++，计数器记录一段时间内发生了多少次短路故障。
32.进一步的，步骤s1还包括以下步骤：短路信号作用于pwm单元，当短路故障发生时，pwm立即进入无效状态。
33.进一步的，步骤s5还包括以下步骤：判断计时器是否大于计时周期timer_preiod，判断计数器module_short_count是否大于module_short，module_short表示一个计时周期可能发生短路的最大值，缩水不计数器module_short_count大于module_short时，一个计时周期内，发生了多次输出短路故障，输出短路成立，同时置位停机标志位module_stop_flag；计数器module_short_count小于module_short时，清零停机标志位module_stop_flag，需要说明的是计时周期timer_preiod根据实际使用工况来具体确认，一般情况下，1ms或者2ms是合理的。
34.进一步的，判断停机标志位module_stop_flag是否置位，当判断停机标志位module_stop_flag置位时，进入停机操作。
35.本发明具体的实施方式如下：
36.采用外部中断实现对短路信号的检测，当短路信号触发后，外部中断响应，在外部中断中立即将pwm驱动信号置位无效状态，置位标志位hardware_short_flag；
37.在40us的控制周期中完成对上述方法的检测：
38.在第一个控制周期，检测到hardware_short_flag处于置位状态，置位定时标志位timer_short_flag，因为software_short_flag未置位，所以置位software_short_flag，并且禁止外部中断，将pwm驱动信号配置为无效状态；因为定时标志位已经置位，此时计时器timer_index进行累加；
39.第二个控制周期：hardware_short_flag置位，software_short_flag置位，在该周期下将进行短路故障的恢复操作：清零hardware_short_flag，清零software_short_flag，重新配置外部中断使能，重新使能pwm驱动有效，计数器module_short_count累加，说明已经发生了一次输出短路故障。定时标志位已经置位，此时计时器timer_index继续累加，一
个短路故障的处理循环完成。
40.timer_preiod的值设定为25，当计时器timer_index的值大于25时，即一个计时周期为1ms，module_short的值设定为4，即在1ms内，如果发生了4次及以上的短路，那么说明输出真正发生了短路，置位停机标志位module_stop_flag，如果1ms内短路的次数小于4次，则说明是误触发的短路操作，不进行停机，系统继续运行。
41.一种数字电源输出短路故障处理装置，包括模数转换器，用以接收数字电源的输出电压，并与n个基准值进行比较，比较结果转换为表征数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差的数字误差信号，n≥3；
42.数字补偿电路，接收数字误差信号，以相应的产生数字占空比信号；数字占空比信号的动态分量表征数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差信息；
43.数字占空比信号的动态分量传递至模数转换器，以相应的调节全部或者部分基准值的数值向期望输出电压靠拢；
44.dpwm模块，dpwm模块包括mcu和pwm，根据接收到的数字占空比信号，产生pwm控制信号来控制数字电源中的功率开关的开关动作，保证数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证数字电源的输出电压快速恢复至期望输出电压。
45.进一步的，模数转换器包括若干个比较器，比较器的第一输入端接收数字电源的输出电压，第二输入端接收基准值。
46.作为优选的：数字电源控制电路输出的pwm控制信号来控制数字电源中的功率开关的开关动作。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。