应用于降压变换器的限流保护电路及限流保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种应用于降压变换器的限流保护电路 及限流保护方法。
【背景技术】
[0002]现有技术的降压变换器一般包括主功率开关管（通常称为"上管"）、续流管（通 常称为"下管"）和电感。现有技术中，对上管限流是在上管开通时如果上管的电流超过规 定限流值就会关闭上管开启下管。但是在最小导通时间的情况下，上管就必须首先服从在 最小导通时间下工作，因而不能保证电流超过限流值而及时地将上管关闭。
[0003] 鉴于现有技术中，限流保护的优先级低于最小导通时间，所以现有技术的上管限 流保护在最小导通时间条件下不能发挥作用。在同步降压变换其中，在最小导通时间工作 时，由于存在下管限流能起保护作用，故上述技术问题对此类的降压变换器影响不大。但 是非同步降压变换器只有上管限流，在最小导通时间工作时功率管很可能因电流过大而损 坏。
[0004] 针对非同步降压变换器的上述技术问题，在最小导通时间的限制下，现有技术往 往采取降频处理，而降频的实现一般比较缓慢。考虑到在输入电压跳变时频率并没来得及 降低而电感电流迅速上升，依然存在可能因电流过大而损坏的技术问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于降压变换器的限流保护电路及限流 保护方法，用以解决现有技术存在的可能因电流过大而损坏功率管的技术问题。
[0006] 本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的应用于降压变换器的限流保护电 路，包括：
[0007] 电流采样电路，用于采样降压变换器的电感电流，得到表征所述电感电流的电流 米样?目号；
[0008] 第一比较电路，接收所述的电流采样信号，将电流采样信号与电流基准信号进行 比较，输出表征电流是否过大的判断信号；
[0009] 当电流采样信号大于电流基准信号时，则判断信号为有效状态，在下一个开通时 刻到来时，控制所述降压变换器的主功率开关管不导通，直到表征输出电压的电压采样信 号低于第一参考电压，则在下一个开通时刻，主功率开关管正常导通。
[0010] 优选地，所述的限流保护电路还包括第二比较电路，所述的第二比较电路的两个 输入端分别接收所述电压采样信号和第一参考电压，输出复位信号，当所述电压采样信号 低于第一参考电压时，所述复位信号为有效。
[0011] 优选地，所述的限流保护电路还包括第一触发器，所述的第一触发器的两个输入 端分别接收所述判断信号和所述复位信号，并输出限流信号。
[0012] 优选地，采用定频控制模式，所述的限流信号和表征开关周期的时钟信号作与，输 出用于控制主功率开关管导通的开通信号；或者，采用固定关断时间控制模式，所述的限流 信号和固定关断时间信号作与，输出用于控制主功率开关管导通的开通信号。
[0013] 优选地，所述的限流保护电路还包括采样保持电路，所述采样保持电路接收所述 的电流采样信号，输出峰值保持信号，将所述峰值保持信号与电流基准信号分别输入第一 比较器，输出所述的判断信号。
[0014] 优选地，所述的采样保持电路包括二极管和第一电容，所述的二极管的阴极与第 一电容的一端连接，第一电容的另一端接地，所述的二极管与第一电容的公共端与第一比 较器连接。
[0015] 优选地，所述的限流保护电路还包括滤波电路，所述的滤波电路接收所述的电流 采样信号，得到滤波后的电流采样信号，将所述滤波后的电流采样信号接入采样保持电路。
[0016] 优选地，所述的限流保护电路还包括放电开关，所述第二比较器的输出端与放电 开关的控制端连接，放电开关的一端与第一电容连接，另一端接地。
[0017] 本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下结构的应用于降压变换器的限流保 护方法，包括以下步骤：
[0018] 采样降压变换器的电感电流，得到表征所述电感电流的电流采样信号；
[0019] 接收所述的电流采样信号，将电流采样信号与电流基准信号进行比较，输出表征 电流是否过大的判断信号；
[0020] 当电流采样信号大于电流基准信号时，则判断信号为有效状态，在下一个开通时 刻到来时，控制所述降压变换器的主功率开关管不导通，直到表征输出电压的电压采样信 号低于第一参考电压，则在下一个开通时刻，主功率开关管正常导通。
[0021] 采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：通过采样降压变 换器的电感电流，与电流基准信号进行比较，来判断电感电流是否过大，当电流采样信号大 于电流基准信号时，则开启限流保护，，在下一个开通时刻到来时，控制所述降压变换器的 主功率开关管不导通，直到当表征输出电压的电压采样信号低于第一参考电压时，则在下 一个开通时刻，主功率开关管正常导通；因此，能够产生优先级高于最小导通时间的限流信 号，并有效降低电感电流，起到了保护电器元件的作用。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明应用于降压变换器的限流保护电路实施例一的电路结构图；
[0023] 图2为未使用本发明的限流保护电路的降压变换器的工作波形图；
[0024] 图3为加入本发明的限流保护电路的降压变换器的工作波形图；
[0025] 图4为为本发明应用于降压变换器的限流保护电路实施例二的电路结构图；
[0026] 图5为本发明应用于降压变换器的限流保护电路实施例三的电路结构图；
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些 实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0028] 为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体 的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0029] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采 用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的 目的。
[0030] 参考图1所示，示意了本发明应用于降压变换器的限流保护电路的实施例一。所 述的降压变换器包括电感L、功率开关管NM0S和续流管Do,所述的功率开关管NM0S的第一 端接收输入电压Vin，第二端则与电感L的一端连接，电感L的另一端与降压变换器的输出 端连接，降压变换器的输出端的输出电压为Vout，输出电容Co也连接在输出端。在功率开 关管NM0S与电感L的公共端通过电流采样电路Ri进行电流采样，得到电流采样信号IL_ sense。电压采样电路由电阻RH和电阻RL组成，得到输出电压采样信号FB，所述的输出电 压采样信号FB和第二参考信号ref2分别输入补偿电路，经补偿处理后得到补偿信号Vc，所 述的补偿信号Vc和电流采样信号IL_senSe进行比较，斜坡信号Slope用作斜坡补偿，得到 表征功率开关管关断时刻的关断信号，所述的关断信号与最小导通时间作与后，得到最终 的关断信号rst，用于关断功率开关管NM0S。功率开关管NM0S以N型的M0S管为例。
[0031] 本发明所述的限流保护电路包括上述电流采样电路Ri和第一比较电路compl，所 述的电流采样电路Ri，用于采样降压变换器的电感电流IL，得到表征所述电感电流的电流 采样信号IL_sense;所述的第一比较电路compl，接收所述的电流采样信号IL_sense，将电 流采样信号IL_senSe与电流基准信号Vth进行比较，输出表征电流是否过大的判断信号 Vj;当电流采样信号IL_senSe大于电流基准信号Vth时，则判断信号Vj为有效状态，此时 限流信号有效，则在下一个开通时刻到来时，控制所述降压变换器的主功率开关 管NM0S不导通，直到当表征输出电压的电压采样信号FB低于第一参考电压ref1时，则在 下一个开通时刻，主功率开关管NM0S正常导通。具体的实现如下：将判断信号Vj输入RS触 发器的置位端，电压采样信号FB和第一参考电压ref1分别输入第二比较器comp2,得到复 位信号Vres，将复位信号Vres输入RS触发器的复位端，RS触发器输出限流信号 1作为RS触发器的输出端。本实施例中，采用定频控制模式，所述的限流信号和 表征开关周期的时钟信号CLK输入与门作与，所述与门输出用于控制主功率开关管NM0S 导通的开通信号set。开通信号set和关断信号rst分别输入一个RS触发器，输出PWM信 号至驱动模块用