一种用于Buck的反馈短路保护电路及保护方法与流程

本发明涉及电路保护技术领域，特别是一种用于buck的反馈短路保护电路及保护方法。

背景技术：

开关电源中，当输出短路到地时，我们常采用hiccup（打嗝）的工作模式对芯片进行保护，hiccup的原理是在软启动电压达到一定值后（这里以80%的基准电压为例），检测fb（反馈）电压是否达到50%的基准电压，如果未达到则停止switch，并将软启动电压拉至0v，然后等待一段时间后，再重新软启动，这样可以有效判断芯片输出短路到地并进行保护。但是在实际环境中，有时焊接瑕疵会造成输出反馈电压短路到地，那么在软启动电压小于80%的这个过程中，由于反馈电压一直为0，芯片会采用最大的输出能力对输出进行充电，因此会造成输出基本等于输入电压vin，这样会导致后级芯片输入电压远大于所需输入电压，造成后级芯片的损坏。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种用于buck的反馈短路保护电路及保护方法。

本发明采用的技术方案如下：一种用于buck的开关芯片反馈短路保护电路，包括上功率管、与上功率管串联的下功率管、与下功率管并联的滤波分压电路、与下功率管并联的外部分压电路、比较器ⅰ、比较器ⅱ和与门，所述比较器ⅰ的同相输入端连接滤波分压电路的平均电压检测点，所述比较器ⅰ的反向输入端连接滤波分压电路提供的参考电压，所述比较器ⅱ的同相输入端连接分压电路的反馈电压检测点，所述比较器ⅱ的反向输入端连接分压电路提供的参考电压，所述比较器ⅰ和比较器ⅱ的输出端通过与门控制芯片是否继续对输出供电。

进一步的，所述滤波分压电路包括第一电阻、第二电阻、滤波电阻和电容ⅰ，所述第一电阻和第二电阻组成串联电路ⅰ，所述串联电路ⅰ和下功率管并联，所述滤波电阻和电容形成串联电路ⅱ，所述串联电路ⅱ与第二电阻并联，所述电阻和电容之间的节点为开关芯片平均输出电压检测点。

进一步的，所述分压电路包括第三电阻、第四电阻和电容ⅱ，所述第三电阻和第四电阻形成串联电路ⅲ，所述串联电路ⅲ与下功率管并联，所述电容ⅱ和下功率管并联，所述第三电阻和第四电阻之间的节点为反馈电压检测点。

本发明还公开了一种用于buck的开关芯片反馈短路保护方法，包括以下过程：

步骤1，当软启动电压小于参考值时，采集开关芯片的平均电压来表征开关芯片的输出电压，判断平均电压是否大于设定的参考电压v1；

步骤2，采集开关芯片的反馈电压，判断反馈电压是否小于设定的参考电压v2；

步骤3，如果平均电压大于设定的参考电压v1，并且反馈电压小于设定的参考电压v2，开关芯片停止输出供电。

进一步的，所述用于buck的开关芯片反馈短路保护方法，还包括以下过程：开关芯片停止输出供电后，实时监测软启动电压是否达到参考值；如果达到参考值，并且反馈电压小于设定的参考电压v2，进入下一个软启动阶段。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：采用本发明的技术方案，会在检测hiccup之前保护后级芯片，在软启动电压小于参考值时，即使因为焊接等外部或者内部因素使fb短路到地，也可以保证开关芯片输出不会过高，保护后级芯片不被烧坏。

附图说明

图1是本发明用于buck的开关芯片反馈短路保护电路的结构示意图。

图2是本发明实施例中开关芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

为了解决开关芯片输出电压过高的问题，如图1和2所示，一种用于buck的开关芯片反馈短路保护电路，包括上功率管m1、与上功率管m1串联的下功率管m2、与下功率管m2并联的滤波分压电路、与下功率管并联的外部分压电路、比较器ⅰ、比较器ⅱ和与门，所述比较器ⅰ的同相输入端连接滤波分压电路的平均电压检测点，由于芯片一般没有vout管脚，所以可以通过检测开关芯片的平均值sw_avg表征输出电压vout，所述比较器ⅰ的反向输入端连接滤波分压电路提供的参考电压，所述比较器ⅱ的同相输入端连接分压电路的反馈电压fb检测点，所述比较器ⅱ的反向输入端连接分压电路提供的参考电压，所述比较器ⅰ和比较器ⅱ的输出端通过与门控制芯片是否对输出继续供电。在软启动电压小于参考值（这里参考值以80%的基准电压为例）的这个过程中，检测开关芯片的平均值sw_avg，并且与参考电压v1进行比较，检测反馈电压fb与参考电压v2进行比较，当sw_avg>v1并且fb<v2时，停止芯片开关stop_switch；如果达到参考值，并且反馈电压小于设定的参考电压v2，进入下一个软启动阶段。

优选地，所述滤波分压电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、滤波电阻r和电容ⅰ，所述第一电阻r1和第二电阻r2组成串联电路ⅰ，所述串联电路ⅰ和下功率管m2并联，所述滤波电阻r和电容形成串联电路ⅱ，所述串联电路ⅱ与第二电阻并联，所述电阻和电容之间的节点为开关芯片平均电压sw_avg检测点。滤波分压电路设置在芯片内容。

优选地，所述分压电路包括第三电阻r3、第四电阻r4和电容ⅱ，所述第三电阻r3和第四电阻r4形成串联电路ⅲ，所述串联电路ⅲ与下功率管并联，所述电容ⅱ和下功率管并联，所述第三电阻和第四电阻之间的节点为反馈电压检测点。分压电路设置在开关芯片外接电路上。

其中连接上功率管m1和下功率管m2为buck的上端功率管和下端功率管。第一电阻r1、第二电阻r2为用于滤波分压的电阻，r3、r4为外部fb分压电阻。当开关芯片开始工作后，在短时间内，开关芯片信号的高低芯片的平均值会通过第一电阻r1、第二电阻r2的分压电阻产生和输出电压vout等比例的电压平均值sw_avg，因此可以通过sw_avg反映出实际的输出电压大小。而反馈电压fb是通过分压第三电阻r3、第四电阻r4直接分压输出电压vout产生的电压。

由于平均电压sw_avg能够反应输出电压vout的大小，所以sw_avg=vout/k1,而反馈电压fb=vout/k2，其中k1=r2/(r1+r2),k2=r4/(r3+r4).

因此正常情况下有式子sw_avg*k1=fb*k2,但是当fb短路到地的时候，该式子不成立，考虑误差产生的影响，fb*k2<sw_avg*k1*1.4<vmax*1.4,则认为fb短路,1.4为避免各种误差造成的不准确而设定的一个比例值。而当sw_avg=v1并且fb=v2时，系统会判断为fb短路.因此选择参考电压v1和v2时，有以下条件：v2*k2<v1*k1*1.4。

一种用于buck的开关芯片反馈短路保护方法，包括以下过程：

步骤1，当软启动电压小于参考值（这里参考值以80%的基准电压为例）时，采集开关芯片的平均电压来表征开关芯片的输出电压，判断平均电压是否大于设定的参考电压v1；步骤2，采集开关芯片的反馈电压，判断反馈电压是否小于设定的参考电压v2；步骤3，如果平均电压大于设定的参考电压v1，并且反馈电压小于设定的参考电压v2，开关芯片停止输出供电。保证开关芯片输出不会过高，保护后级芯片不被烧坏。

优选地，所述用于buck的开关芯片反馈短路保护方法，还包括以下过程：开关芯片停止输出供电后，实时监测软启动电压是否达到参考值；如果达到参考值，并且反馈电压小于设定的参考电压v2，进入下一个软启动阶段。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。