[發明專利]短路保護電路及方法

有效

• 申請號: 201010624784.7
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102570809A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張海波;王光峰;李進
• 申請（專利權）人: 意法半導體研發(深圳)有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明一般涉及電子電路，并且特別涉及升壓轉換器。

背景技術

升壓轉換器是一種提供大于其輸入直流電壓的輸出直流電壓的功率變換器。這種類型的電路用于“增強”源電壓至一個更高的穩定電壓，使得一個電源能夠提供不同的驅動電壓。

如圖1所示，傳統升壓轉換器的一個例子使用電感2作為能量儲存元件，通過電源開關6和二極管4控制電感2的充電放電。某些情況下在輸出端5和地之間連接電容以提供穩定的輸出電壓。使用圖1所示的升壓轉換器的一個潛在問題是，該轉換器不能被真關斷，這使得轉換器處于待機模式時仍存在較大能耗。此外，圖1的升壓轉換器是沒有短路保護的，因為在其短接通路上沒有關斷器件。具體地，一旦輸出端5被短接，從輸入端1至輸出端5的電流增長將無法控制，這可能損壞電路元件，例如二極管4。

一種用于解決關斷問題的方法示于圖2，該方法在二極管4和輸出端5之間設置負載開關7。當轉換器需要被關斷時，則打開電源開關6和負載開關7，從而輸入端1被從輸出端5隔離開。

然而，圖2的升壓轉換器仍然存在短路保護的問題。具體地，在短路發生時，電流可能在例如微秒的時間內增加到較高的水平并損壞電路元件。為了防止這種情形，負載開關應該被立即打開。然而，這對于圖2的升壓轉換器來說是不可行的，因為在關斷轉換器之前負載開關7應該被閉合足夠長的時間從而安全地釋放掉儲存在電感2中的電流能量，否則電感2中的能量將使得節點8處的電壓升高到可能損壞連接到節點8的器件的水平。

因此需要一種同時提供短路保護和能量瀉放的電路和方法。

發明內容

在一個實施例中，提供了一種電路，該電路包括輸入端，用于接收輸入電壓；輸出端，用于提供輸出電壓；第一開關，耦接在第一中間節點和參考電位線之間；電感元件，耦接在所述輸入端和所述第一中間節點之間；整流元件，耦接在所述第一中間節點和第二中間節點之間；多態模塊，耦接在所述第二中間節點和所述輸出端之間，具有至少一個低阻態和一個高阻態；以及控制模塊，耦接于所述輸出端、所述第一開關和所述多態模塊，配置成控制所述第一開關和所述多態模塊從而使得，響應于所述輸出電壓低于閾值，所述第一開關是打開的并且所述多態模塊處于所述高阻態。

在另一個實施例中，所述多態模塊還具有關斷態，并在第一時間延遲結束后處于該關斷態，該第一時間延遲是由所述輸出電壓低于所述閾值觸發的。

在又一個實施例中，所述控制模塊還配置成響應于第一控制信號而使得所述電路運行于預充電模式或者關斷模式。在一個例子中，當轉換器運行于所述預充電模式時，該多態模塊處于所述高阻態直到第二時間延遲結束，所述第一開關是打開的直到第三時間延遲結束；并且在所述第二時間延遲結束后：如果所述輸出電壓高于所述閾值，則所述多態模塊處于所述低阻態；或者如果所述輸出電壓低于所述閾值，則所述多態模塊處于所述高阻態，其中，所述第三時間延遲比所述第二時間延遲長。在另一個例子中，當轉換器運行于關斷模式時，所述第一開關是打開的，所述多態模塊處于高阻態，并且在第一時間延遲結束后轉換到關斷態。

在又一個實施例中，提供了一種電路，該電路包括輸入端，用于接收輸入電壓；輸出端，用于提供輸出電壓；第一開關，耦接在第一中間節點和參考電位線之間；電感元件，耦接在所述輸入端和所述第一中間節點之間；整流元件，耦接在所述第一中間節點和第二中間節點之間；第二開關，耦接在所述第二中間節點和所述輸出端之間；第三開關，與所述第二開關并聯，耦接在所述第二中間節點和所述輸出端之間，其中，所述第三開關的導通電阻大于所述第二開關的導通電阻；以及控制模塊，配置成響應于所述輸出電壓低于閾值而打開所述第一開關和所述第二開關并閉合所述第三開關。

在又一個實施例中，提供了一種升壓轉換器，包括根據不同實施例的電路。

在又一個實施例中，提供了一種電子裝置，包括根據不同實施例的電路。

在又一個實施例中，提供了一種方法，該方法包括：比較電路的輸出電壓與閾值；如果所述輸出電壓低于所述閾值，則在所述電路的輸入端和輸出端之間的電流通路中串聯一個高阻；以及，經過所述高阻瀉放所述電路，從而限制所述電流通路中的電流水平。在一個例子中，所述串聯步驟包括打開所述電路的第四開關并閉合所述電路的第五開關，所述第四和所述第五開關在所述電流通路中并聯連接，其中所述第五開關的導通電阻大于所述第四開關的導通電阻。

在又一個實施例中，該方法還包括：在第一時間延遲結束后使所述輸入端與所述輸出端隔離。