一种降低电源电路输入电压过冲现象的方法与流程

1.本发明涉及短路保护领域，具体是一种降低电源电路输入电压过冲现象的方法。


背景技术：

2.电源电路在各种电子器件中广泛时间，而通常电源电路中包括有电感和开关管，特别是在例如脉冲型开关电源，而在开关电源可以分为升压型和降压型，或者开关电路中同时具有升降压功能，能够工作在升压模式或者降压模式；电源电路中常见的故障包括输出短路，为了保护电源，通常在输出短路时触发电源内部的短路保护，而短路后为了电源自启，通常需要对电源进行自启动，为此现有技术中设置在短路保护触发后的预设时间后电源进行自启动，但是在每次开启或者关断开关管时，电感电流急速上升或者突突降为零，会造成输入电压的下冲（undershoot），若输入端无足够的泄流能力，则可能造成电源电路的过冲（overshoot）。无论是下冲还是过冲，其对电源电路来说均是一种挑战。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种降低输入电压下冲或者过冲现象的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低电源电路输入电压过冲现象的方法，所述电源电路输入电压过冲现象因输出短路保护解除后造成，所述电源至少包括驱动电路、开关管以及电感，所述驱动电路能够藉由开关管对所述电感所在回路的电流进行切断和导通，所述方法包括以下步骤：步骤1：检测电源电路的输出为低电平时电感电流达到电感电流准位的持续时间；步骤2：当所述持续时间达到预设时间t1时，控制在之后经过预设时间t3内，将电感电流从电感电流准位缓慢降到接近或等于零，在电感电流接近或等于零时关闭开关管；步骤3：在关闭开关管经过t2时间之后，驱动电路再次正常动作且导通所述开关管以判断输出短路是否解除；步骤4，若短路现象依旧存在，重复步骤2和步骤3，直至短路解除。
5.进一步地，时间t3值范围为10微秒至900微秒。
6.进一步地，所述电源电路为脉宽调制电路pwm，所述时间t3值范围为1-10个pwm操作周期。
7.进一步地，所述电源电路包括升压模式和/或降压模式。
8.进一步地，所述电源电路包括降压电路，所述开关管包括功率mos管q1和q2，所述降压电路还包括控制单元、驱动电路、输出电容，所述控制单元通过驱动电路分别连接功率mos管q1和q2，所述mos管q1的源极与mos管q2的漏极连接且引出节点sw，所述电感两端连接所述节点sw与所述输出电容的一端，所述输出电容的另一端接地。
9.进一步地，所述电源电路包括升压电路，所述开关管包括功率mos管q1和q2，所述升压电路还包括控制单元、驱动电路、输出电容，所述控制单元通过驱动电路分别连接功率
mos管q1和q2，所述mos管q1的漏极与mos管q2的漏极连接且引出节点sw，所述mos管q1的源极接地，所述电感两端连接输入电压v
in
与所述节点sw，所述输出电容一端连接mos管q2的源极且另一端接地。
10.进一步地，t3小于t1且小于t2。
11.进一步地，步骤2中：在t1时间之后，在t3时间之内，电感电流从电感电流准位下降到电流值小于0.01ma后再关闭mos管q1和q2。
12.进一步地，所述电感的输入端包括电容。
13.进一步地，所述电源电路包括pwm反馈回路，所述反馈回路基于从开关管的源极或漏极检出的检测电流对电源电路的输出电压进行反馈调节。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在短路出现后的预设时间t1内，缓慢的将电感电流降低为零或者接近零，从而在操作开关管切换状态时，使得电感的电流突变小，能够有效的降低输出短路时导致的过冲和下冲，同时配合后续的时间t2后进行电源自启动，避免了因瞬时故障导致的短路的同时，自动排除故障。
附图说明
15.图1为降压模式操作电路的示意图；图2为升压模式操作电路的示意图；图3为现有短路保护触发后的电压时间示意图；图4为本发明降低输入电压过冲现象的电压时间示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
17.请参阅图1-4，一种降低电源电路因输出短路保护解除后造成输入电压过冲现象的方法，所述电源电路至少包括驱动电路、开关管以及电感，所述驱动电路能够藉由开关管对所述电感所在回路的电流进行切断和导通，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：检测电源电路的输出为低电平时电感电流达到电感电流准位的持续时间；步骤2：当所述持续时间达到预设时间t1时，控制在之后经过预设时间t3内，将电感电流从电感电流准位缓慢降到接近或等于零，在电感电流接近或等于零时关闭开关管；步骤3：在关闭开关管经过t2时间之后，驱动电路再次正常动作且导通所述开关管以判断输出短路是否解除；步骤4，若短路现象依旧存在，重复步骤2和步骤3，直至短路解除。
18.具体地，为了保证能够有效的降低电感电流，同时不妨碍电路的正常时序，设置时间t3值范围为10微秒至900微秒。
19.具体地，所述电源电路为脉宽调制电路pwm，所述时间t3值范围为数个pwm操作周期，具体为1-10个pwm操作周期，从而使得电感电流的下降更够跟随pwm的周期的倍数，对于高频时能够不妨碍电源电路的正常工作和短路自重启。
20.具体地，所述电源电路包括升压模式和/或降压模式，当所述电源电路包括降压电路时，所述开关管包括功率mos管q1和q2，所述降压电路还包括控制单元、驱动电路、输出电容，所述控制单元通过驱动电路分别连接功率mos管q1和q2，所述mos管q1的源极与mos管q2的漏极连接且引出节点sw，所述电感两端连接所述节点sw与所述输出电容的一端，所述输出电容的另一端接地，降压模式操作包括：当mos管q1导通且mos管q2关闭时，输入电流i
in
等于电感电流i
l
，且电感电流i
l
对输出进行充电，当mos管q1关闭且mos管q2导通时，输入电流i
in
为零，且电感电流i
l
对输出进行充电。
21.当电源电路包括升压电路，所述开关管包括功率mos管q1和q2，所述升压电路还包括控制单元、驱动电路、输出电容，所述控制单元通过驱动电路分别连接功率mos管q1和q2，所述mos管q1的漏极与mos管q2的漏极连接且引出节点sw，所述mos管q1的源极接地，所述电感两端连接输入电压v
in
与所述节点sw，所述输出电容一端连接mos管q2的源极且另一端接地，降压模式操作包括：当mos管q1导通且mos管q2关闭时，输入电流i
in
等于电感电流i
l
，且电感电流i
l
对输出进行充电，当mos管q1关闭且mos管q2导通时，输入电流i
in
为零，且电感电流i
l
对输出进行充电。
22.具体的，t3小于t1且小于t2，图4中的t1/t2/t3时间长短为示意图，实际应用时，时间t2和t1远超过t3。
23.具体地，步骤2中：在t1时间之后，在t3时间之内，电感电流从电感电流准位下降到电流值小于0.01ma后再关闭mos管q1和q2，从而保证开关管切换状态时能够电感两端感应电压足够小，以最大程度降低过冲和下冲。
24.具体地，所述电感的输入端包括电容，输入端电容能够保证电压的平缓且有效的实现电流的泄放。
25.具体地，所述电源电路包括pwm反馈回路，所述反馈回路基于从开关管的源极或漏极检出的检测电流对电源电路的输出电压进行反馈调节，以实现对输出电压的稳定调节。
26.在本实施例中：请参阅图1，mos管q1和q2为nmos管。
27.mos管q1和q2接收驱动电路的控制，以此在输出短路时轮流导通。
28.本发明通过pwm反馈回路检测输出电流i
l
，通过短路比较器以此来分辨是否输出短路，通过过流比较器判断电感电流达到电感电流限制准位，电流感应来感应寄生电感的电流大小，及输入电流i
in
的大小，在检测出输出短路时，通过控制逻辑控制驱动电路来控制mos管q1、q2的导通或截止。当判断输出短路发生且电感电流超过电感电流限制准位经过时间t1，在时间t3内，缓慢降低电感的电流，具体方式可以在电感上并联例如电阻的电流泄放电路，在判断短路后，通过控制单元控制泄放电路中的开关以实现电流泄放，或者在时间t3内通过控制逻辑、驱动电路改变mos管q1的导通频率，使得寄生电感lpcb的电流（即输入电流i
in
）下降，泄出电能，再关闭mos管q1、q2，经过时间t2后通过控制逻辑控制驱动电路来控制mos管q1、q2的导通或截止，再次检测输出是否短路。
29.请参阅图2，其与图1类似，在检测出输出短路时，通过控制逻辑控制驱动电路来控制mos管q1、q2的导通或截止。当判断输出短路发生且电感电流超过电感电流限制准位经过时间t1，在时间t3内，缓慢降低电感的电流，具体方式可以在电感上并联例如电阻的电流泄放电路，在判断短路后，通过控制单元控制泄放电路中的开关以实现电流泄放，或者在时间t3内通过控制逻辑、驱动电路改变mos管q1的导通频率，使得寄生电感lpcb的电流（即输入
电流i
in
）下降，泄出电能，再关闭mos管q1、q2，经过时间t2后通过控制逻辑控制驱动电路来控制mos管q1、q2的导通或截止，再次检测输出是否短路。
30.综上，如图4所示，本发明在短路出现后的预设时间t1内，缓慢的将电感电流降低为零或者接近零，从而在操作开关管切换状态时，使得电感的电流突变小，能够有效的降低输出短路时导致的过冲和下冲，同时配合后续的时间t2后进行电源自启动，避免了因瞬时故障导致的短路的同时，自动排除故障。
31.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
32.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。