本發(fā)明涉及一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輸出保護(hù)電路和方法。

背景技術(shù)：

在開(kāi)關(guān)電路中，一般通過(guò)采樣輸出電壓，并將其與相應(yīng)的參考電壓分別輸入誤差放大器，進(jìn)行誤差處理，所述誤差放大器的輸出信號(hào)表征了二者的差值。在發(fā)生短路的情況下，誤差放大器的輸出會(huì)偏離正常值，增大至鉗位閾值，以此來(lái)進(jìn)行短路的判斷。在發(fā)生短路后，誤差放大器的輸出被鉗位至最大值，所述開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入短路保護(hù)。

現(xiàn)有技術(shù)中，在短路保護(hù)的工作模式下，根據(jù)輸出電壓來(lái)判斷是否從短路中恢復(fù)正常，例如，打嗝模式(hiccup)，latchoff模式，等等。判斷是否從短路中恢復(fù)正常的時(shí)間一般比較短(例如，1000至2000個(gè)開(kāi)關(guān)周期)，適用于輸出電容較小的場(chǎng)合。但是對(duì)于較大負(fù)載和輸出電容為大電容的情況下，很難再較短時(shí)間內(nèi)將輸出電壓充至判斷閾值，容易造成誤判斷，可能出現(xiàn)即使已經(jīng)排除短路恢復(fù)正常后，也很難及時(shí)進(jìn)行判斷。

現(xiàn)有技術(shù)一般通過(guò)延長(zhǎng)判斷的時(shí)間，例如，延長(zhǎng)到3、4萬(wàn)個(gè)開(kāi)關(guān)周期，以解決上述技術(shù)問(wèn)題，但這個(gè)過(guò)程有可能觸發(fā)過(guò)溫保護(hù)，功耗也相對(duì)較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種輸出保護(hù)電路和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的出現(xiàn)誤判斷，可靠性不高的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種輸出保護(hù)電路，包括：

誤差放大器，分別接收表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)和參考電壓，輸出表征二者差值的誤差信號(hào)；

比較電路，接收表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)和多個(gè)大小不同的閾值電壓，所述的電壓采樣信號(hào)每達(dá)到一個(gè)閾值電壓，則輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；

在非短路情況下的開(kāi)關(guān)電路啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)電壓采樣信號(hào)的上升速度慢于所述參考電壓的上升速度時(shí)，則所述開(kāi)關(guān)電路也會(huì)進(jìn)入保護(hù)模式，在開(kāi)關(guān)周期數(shù)或開(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間到達(dá)相應(yīng)預(yù)設(shè)值前，若所述電壓采樣信號(hào)上升達(dá)到所述閾值電壓中的最低閾值電壓時(shí)，則重新開(kāi)始對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間重新計(jì)時(shí)；在開(kāi)關(guān)周期數(shù)或開(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間達(dá)到相應(yīng)預(yù)設(shè)值前，若輸出電壓采樣信號(hào)上升達(dá)到下一閾值電壓，則再次重新開(kāi)始對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)，直到電壓采樣信號(hào)達(dá)到所述閾值電壓中的最高閾值電壓，所述誤差放大器的輸出電壓趨近于所述參考電壓，則退出保護(hù)模式，開(kāi)關(guān)電路啟動(dòng)完成并正常工作。

可選地，在發(fā)生短路時(shí)，所述的輸出電壓采樣信號(hào)會(huì)降低，所述誤差放大器的輸出電壓增大，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入保護(hù)模式；在保護(hù)模式下，存在開(kāi)關(guān)狀態(tài)和休眠狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)周期數(shù)或開(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間達(dá)到相應(yīng)預(yù)設(shè)值時(shí)，則開(kāi)關(guān)電路的主功率開(kāi)關(guān)管停止開(kāi)關(guān)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；在休眠狀態(tài)時(shí)，計(jì)算休眠狀態(tài)的時(shí)間，當(dāng)休眠狀態(tài)的時(shí)間到達(dá)其預(yù)設(shè)值時(shí)，則進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

所述比較電路判斷所述輸出電壓的值，根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)重新計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間重新計(jì)時(shí)；當(dāng)所述電壓采樣信號(hào)趨近于所述參考電壓時(shí)，則解除保護(hù)，所述開(kāi)關(guān)電路恢復(fù)正常工作。

可選地，所述的輸出保護(hù)電路還包括計(jì)時(shí)控制電路，所述計(jì)時(shí)控制電路設(shè)有計(jì)時(shí)控制端、重置端和控制輸出端，所述計(jì)時(shí)控制端接收計(jì)時(shí)信號(hào)，所述的重置端接收重置信號(hào)，所述控制輸出端輸出保護(hù)模式控制信號(hào)。

可選地，所述的計(jì)時(shí)信號(hào)由用于對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的信號(hào)和表征休眠時(shí)間的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生。

可選地，所述用于對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)分別輸入第一或門(mén)的兩個(gè)輸入端，由所述第一或門(mén)輸出所述計(jì)時(shí)信號(hào)。

可選地，所述誤差放大器的輸出端連接有鉗位檢測(cè)電路，所述的鉗位檢測(cè)電路用于檢測(cè)所述放大器的輸出信號(hào)是否達(dá)到鉗位閾值，若檢測(cè)到其達(dá)到鉗位閾值時(shí)，則將誤差信號(hào)鉗位至鉗位電壓值，所述的鉗位閾值和鉗位電壓值的大小可以相等也可以不相等。

可選地，所述比較電路的輸出端連接有脈沖發(fā)生電路，所述的脈沖發(fā)生電路接收所述的觸發(fā)信號(hào)，并根據(jù)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，通過(guò)所述脈沖信號(hào)接入所述計(jì)時(shí)控制電路的重置端。

可選地，所述的鉗位電壓值表征高電平，對(duì)高電平取反后輸入第二或門(mén)的其中一個(gè)輸入端，所述第二或門(mén)的另一個(gè)輸入端接收所述脈沖信號(hào)，由所述第二或門(mén)輸出所述重置信號(hào)。

可選地，所述的比較電路包括多個(gè)與所述閾值電壓一一對(duì)應(yīng)的比較器，每個(gè)比較器的第一輸入端均接收所述表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)，每個(gè)比較器的第二輸入端分別接收相應(yīng)的閾值電壓，所述的多個(gè)比較器的輸出端與所述脈沖發(fā)生電路連接。

可選地，所述多個(gè)閾值電壓中的最大值趨近于所述參考電壓。

本發(fā)明還提供一種輸出保護(hù)方法，包括以下步驟：

將表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)和參考電壓，進(jìn)行誤差處理，得到誤差信號(hào)；

將表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)和多個(gè)大小不同的閾值電壓，進(jìn)行比較，所述的電壓采樣信號(hào)每達(dá)到一個(gè)閾值電壓，則輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)；

在發(fā)生短路時(shí)，所述的輸出電壓采樣信號(hào)會(huì)降低，所述誤差放大器的輸出電壓增大，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入保護(hù)模式；在保護(hù)模式下，存在開(kāi)關(guān)狀態(tài)和休眠狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)周期數(shù)或開(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間達(dá)到相應(yīng)預(yù)設(shè)值時(shí)，則開(kāi)關(guān)電路的主功率開(kāi)關(guān)管停止開(kāi)關(guān)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；在休眠狀態(tài)時(shí)，計(jì)算休眠狀態(tài)的時(shí)間，當(dāng)休眠狀態(tài)的時(shí)間到達(dá)其預(yù)設(shè)值時(shí)，則進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

所述比較電路判斷所述輸出電壓的值，根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)重新計(jì)數(shù)或?qū)﹂_(kāi)關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間重新計(jì)時(shí)；當(dāng)所述電壓采樣信號(hào)趨近于所述參考電壓時(shí)，則解除保護(hù)，所述開(kāi)關(guān)電路恢復(fù)正常工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明之技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明設(shè)置了多個(gè)不同的閾值電壓，用以判斷電壓采樣信號(hào)是否達(dá)到相應(yīng)閾值，從而判斷是否解除短路保護(hù)，每當(dāng)電壓采樣信號(hào)達(dá)到一個(gè)閾值電壓，則對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行重新計(jì)時(shí)，從而防止大電容和大負(fù)載應(yīng)用時(shí)啟動(dòng)時(shí)輸出短路保護(hù)被誤觸發(fā)，自適應(yīng)采用相應(yīng)的開(kāi)關(guān)周期數(shù)。本發(fā)明能夠有效兼容大負(fù)載和大電容的應(yīng)用場(chǎng)合，不會(huì)發(fā)生誤判斷，從而提高產(chǎn)品的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明輸出保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為計(jì)時(shí)信號(hào)的波形圖；

圖3為重置信號(hào)的產(chǎn)生原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。

為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用較為簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

如圖1所示，示意了本發(fā)明輸出保護(hù)電路一種電路結(jié)構(gòu)，可用于各種開(kāi)關(guān)電路。所述輸出保護(hù)電路包括誤差放大器ea、比較電路和計(jì)時(shí)控制電路。所述的誤差放大器ea分別接收表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)vfb和參考電壓vref，輸出表征二者差值的誤差信號(hào)vc，所述輸出電壓為開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓。所述比較電路包括多個(gè)比較器，在本實(shí)施例中列舉了采用比較器comp1、comp2和comp3三個(gè)比較器的情況，每個(gè)比較器的第一輸入端均接收表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)vfb，多個(gè)比較器的第二輸入端接收相應(yīng)的閾值電壓，例如，比較器comp1接收閾值電壓v1，比較器comp2接收閾值電壓v2，比較器comp3接收閾值電壓v3，所述的電壓采樣信號(hào)vfb每達(dá)到一個(gè)閾值電壓，則輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，即當(dāng)電壓采樣信號(hào)vfb達(dá)到閾值電壓v1時(shí)，則比較器comp1輸出觸發(fā)信號(hào)，輸出電壓繼續(xù)上升，則電壓采樣信號(hào)vfb達(dá)到閾值電壓v2，則比較器comp2輸出觸發(fā)信號(hào)，以此類推。所述計(jì)時(shí)控制電路設(shè)有計(jì)時(shí)控制端time-clk、重置端reset和控制輸出端out，所述計(jì)時(shí)控制端接收計(jì)時(shí)信號(hào)，所述的重置端接收重置信號(hào)，所述控制輸出端輸出保護(hù)模式控制信號(hào)short-ctrl。

在發(fā)生短路時(shí)，所述的輸出電壓采樣信號(hào)會(huì)降低，所述誤差放大器的輸出電壓增大，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)(可通過(guò)直接檢測(cè)電壓的方式來(lái)判斷)，開(kāi)關(guān)電路進(jìn)入保護(hù)模式；在保護(hù)模式下，存在開(kāi)關(guān)狀態(tài)和休眠狀態(tài)，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)周期數(shù)到達(dá)其預(yù)設(shè)值時(shí)，則開(kāi)關(guān)電路的主功率開(kāi)關(guān)管停止開(kāi)關(guān)，并進(jìn)入休眠狀態(tài)；在休眠狀態(tài)時(shí)，計(jì)算休眠狀態(tài)的時(shí)間，當(dāng)休眠狀態(tài)的時(shí)間到達(dá)其預(yù)設(shè)值時(shí)，則進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)；

通過(guò)比較電路判斷所述輸出電壓的值，根據(jù)所述觸發(fā)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)重新計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)；當(dāng)所述電壓采樣信號(hào)趨近于所述參考電壓時(shí)，則解除保護(hù)，所述開(kāi)關(guān)電路恢復(fù)正常工作。所述的參考信號(hào)也可以認(rèn)為是啟動(dòng)閾值，即當(dāng)所述電壓采樣信號(hào)趨近于所述參考電壓時(shí)則判斷系統(tǒng)啟動(dòng)。

所述的計(jì)時(shí)信號(hào)由表征開(kāi)關(guān)電路主功率開(kāi)關(guān)管占空比的占空比信號(hào)ton和表征休眠時(shí)間的時(shí)鐘信號(hào)clock產(chǎn)生，所述的休眠時(shí)間時(shí)間是指不存在開(kāi)關(guān)動(dòng)作的時(shí)間。所述的占空比信號(hào)ton和時(shí)鐘信號(hào)clock分別輸入第一或門(mén)or1的兩個(gè)輸入端，由所述第一或門(mén)or1輸出所述計(jì)時(shí)信號(hào)至計(jì)時(shí)控制端time-clk。

所述誤差放大器ea的輸出端輸出vc信號(hào)，連接有鉗位檢測(cè)電路，所述的鉗位檢測(cè)電路用于檢測(cè)所述誤差信號(hào)vc是否達(dá)到鉗位閾值，這里的鉗位閾值可以作為所述預(yù)設(shè)閾值，若檢測(cè)到其達(dá)到鉗位閾值時(shí)，則將誤差信號(hào)鉗位至鉗位電壓值，所述的鉗位閾值和鉗位電壓值的大小可以相等也可以不相等。將所述鉗位檢測(cè)電路的輸出信號(hào)取反，得到信號(hào)表征為低電平。所述的鉗位電壓值表征高電平，對(duì)高電平取反后輸入第二或門(mén)or2的其中一個(gè)輸入端，所述第二或門(mén)or2的另一個(gè)輸入端接收所述脈沖信號(hào)vplus，由所述第二或門(mén)or2輸出所述重置信號(hào)。本質(zhì)上，所述鉗位檢測(cè)電路除了鉗位作用之外，還輸出用于表征是否發(fā)生短路情況的信號(hào)在開(kāi)關(guān)電路正常工作時(shí)，信號(hào)為高電平，所以保持reset狀態(tài)，此時(shí)計(jì)時(shí)控制電路不進(jìn)行計(jì)時(shí)，也不進(jìn)入保護(hù)模式，發(fā)生電路時(shí)，所述鉗位檢測(cè)電路檢測(cè)到誤差信號(hào)vc的變化，從而進(jìn)行鉗位，所輸出的信號(hào)表征為低電平，則重置端reset所接收的信號(hào)為低電平，計(jì)時(shí)控制電路控制進(jìn)入保護(hù)模式，并在計(jì)時(shí)信號(hào)的作用下開(kāi)始計(jì)時(shí)。

所述的比較電路包括多個(gè)與所述閾值電壓一一對(duì)應(yīng)的比較器，每個(gè)比較器的第一輸入端(在本實(shí)施例中以同相輸入端為第一輸入端)均接收所述表征輸出電壓的電壓采樣信號(hào)，每個(gè)比較器的第二輸入端(在本實(shí)施例中以反相輸入端為第二輸入端)分別接收相應(yīng)的閾值電壓，所述的多個(gè)比較器的輸出端與所述脈沖發(fā)生電路連接，所述的脈沖發(fā)生電路接收所述的觸發(fā)信號(hào)，并根據(jù)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，所述的脈沖發(fā)生電路并非持續(xù)產(chǎn)生脈沖，而是在比較器發(fā)生跳變時(shí)相應(yīng)地產(chǎn)生脈沖信號(hào)。在本實(shí)施例中僅列舉了三個(gè)比較器，但是比較器的數(shù)量可以有變化。所述多個(gè)閾值電壓中的最大值與所述參考信號(hào)(即判斷輸出電壓恢復(fù)正常的值)相等。以附圖1為例，在保護(hù)模式下，當(dāng)電壓采樣信號(hào)vfb達(dá)到閾值電壓v3時(shí)，則可判斷開(kāi)關(guān)電路已經(jīng)從短路中恢復(fù)正常工作，此時(shí)可退出保護(hù)模式。閾值電壓v3的大小可以作為最后一個(gè)判斷，也可用來(lái)判斷是否從保護(hù)模式中恢復(fù)正常。此外，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，選擇比較器的數(shù)量和閾值電壓的數(shù)量及大小，同時(shí)，可以進(jìn)行自適應(yīng)地選擇和設(shè)計(jì)。

參考圖2所示，示意了計(jì)時(shí)信號(hào)的波形圖，包括占空比信號(hào)ton和時(shí)鐘信號(hào)clock，圖中僅僅是對(duì)計(jì)時(shí)的原理進(jìn)行了示意，但能夠在原理上實(shí)現(xiàn)的波形有很多種變形，而且計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)的方式也可以有很多變化，例如，所述的計(jì)時(shí)信號(hào)只采用一個(gè)信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)期間和休眠期間的計(jì)時(shí)。

參考圖3所示，示意了重置信號(hào)產(chǎn)生的原理圖，包括信號(hào)和脈沖信號(hào)vpluse的波形。在短路發(fā)生前，信號(hào)保持為高電平，判斷為短路后，則跳變?yōu)榈碗娖?。在短路發(fā)生前，不會(huì)發(fā)生脈沖信號(hào)，判斷為短路后，每當(dāng)電壓采樣信號(hào)vfb達(dá)到一個(gè)閾值電壓時(shí)，則發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)vpluse，計(jì)時(shí)控制電路對(duì)開(kāi)關(guān)周期數(shù)重新計(jì)數(shù)或計(jì)時(shí)。

需要說(shuō)明的是，計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)為兩個(gè)相對(duì)的概念或?qū)儆?，通過(guò)計(jì)數(shù)的方式可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，通過(guò)計(jì)時(shí)的方式也可以計(jì)數(shù)，但本質(zhì)上的計(jì)量一定的時(shí)間。本發(fā)明不僅起到了短路保護(hù)的作用，同時(shí)在大電容和大負(fù)載應(yīng)用時(shí)，短路恢復(fù)和非短路情況的電路啟動(dòng)時(shí)可以有效地防止短路的誤判斷。

雖然以上將實(shí)施例分開(kāi)說(shuō)明和闡述，但涉及部分共通之技術(shù)，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員看來(lái)，可以在實(shí)施例之間進(jìn)行替換和整合，涉及其中一個(gè)實(shí)施例未明確記載的內(nèi)容，則可參考有記載的另一個(gè)實(shí)施例。

以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。