[發明專利]一種全負載自檢測電荷泵保護模塊

有效

• 申請號: 201210186801.2
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102684163A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 朱偉民;王海兵;鄧曉軍;張艷麗
• 申請（專利權）人: 無錫市晶源微電子有限公司
• 主分類號: H02H7/10
• 分類號: H02H7/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明是為了提高電荷泵開關電源的可靠性而設計的具備全負載自檢測保護模塊，屬于開關電源領域。

背景技術

隨著消費類電子產品的大量普及，尤其以蘋果平板電腦為代表小型化、智能化成為電子產品主流方向，而電子產品的供電部分為了提高效率，往往會選擇電感式開關電源，而開關電源中的電感卻因為其較大的體積，某些場合下又制約了其應用，而大容量陶瓷貼片電容的存在，使開關電容電荷泵電路越來越流行；與此同時對開關電容相關的可靠性、EMC也提出了越來越高的要求，以前大量適用于電感式的理論不再適用于電容電荷泵電路。

本設計主要是針對開關電容電荷泵電路設計的保護模塊，本模塊采用全負載自動檢測保護，根據不同啟動階段、不同供電電壓、不同負載，本電路設計了相應的保護模塊，保證電路工作在安全，低EMC狀態。

發明內容

本發明目的是設計一個具備全負載自檢測保護模塊應用于開關電容電荷泵電路中。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種全負載自檢測電荷泵保護模塊，其特征在于：其包括電源比較模塊、開機充電限流單元、滯回比較單元、負載檢測單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制單元、受控保護啟動單元；

所述電源比較模塊的作用：在開機時由于輸出為低電位，電荷泵的開關管供電為電源，當輸出超過電源時，通過電源比較模塊切換成輸出腳給電荷泵的開關管供電，結合開機充電限流單元實現開機保護；?

所述滯回比較單元用來防止電源噪聲的干擾；

所述開機充電限流單元用于限制輸出供電的偏置電流，防止因輸出接重負載或者短路啟動，造成輸出管大功率損耗或燒毀輸出管；

所述負載檢測單元用于檢測負載阻值，依據不同的負載阻值，開啟不同的比較器；

所述第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4輸入由所述負載檢測單元控制；第一比較器CMP1主要開啟條件為負載大于1kΩ，包括空載；第二比較器CMP2的開啟條件為：負載?50Ω到1kΩ之間；第三比較器CMP3的開啟條件為負載小于50Ω包括輸出短路；第四比較器CMP4的開啟條件為輸出接高于5V的電源；各比較器輸出接入比較器控制單元；?

所述比較器控制單元包括三個與門和振蕩器，第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3輸出分別控制三個與門，任何一個比較器開啟后即比較器輸出為零，與門輸出也都為零；第四比較器CMP4直接控制振蕩器的開關；振蕩器的輸出同時接入比較器控制單元的三個與門；?

所述受控保護啟動單元包括振蕩器和電荷泵開關管，所述電荷泵開關管由比較器控制單元控制；三個與門的輸出直接控制電荷泵開關管，與門輸出為零時，開關管處于關閉狀態，電荷無法傳輸，電荷泵依靠輸出電容供電，芯片工作極低的電流消耗狀態；第四比較器CMP4輸出為零時，直接把振蕩器及電荷泵開關管全部關閉，電路處于待機狀態；

第三比較器CMP3輸出還用于控制電荷泵開關管的驅動電流，將驅動電流限制在特定的啟動電流下，啟動芯片，當第三比較器CMP3啟動時，輸出被重負載限制在很低的輸出電平，此時該比較器限制驅動管的驅動電流，使驅動電流維持在一個恒定的狀態下，限制了電路的損耗。

本發明由于采用了全負載自檢測保護模塊應用于電路中，電路可以精確的安全的工作在任何負載條件，保證了整個芯片安全，大大提高了芯片的工作效率。

附圖說明

圖?1?為本發明全負載保護電路部分結構框圖；

圖?2?為比較器控制單元與受控保護模塊結構框圖。

具體實施方式

如圖1所示一種具備全負載自檢測保護模塊包括：電源比較模塊、開機充電限流單元、滯回比較單元、負載檢測單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制單元，受控保護啟動單元。?

剛上電時，電源電壓建立，電荷泵電源輸出為充電狀態，通過電源比較模塊，決定輸出泵電源開關部分的供電電源，滯回比較單元用來防止電源噪聲的干擾；輸出供電的偏置電流被開機充電限流單元限制，防止因輸出接重負載或者短路啟動，造成輸出管大功率損耗，造成燒毀輸出管，此時內部OSC處于關閉狀態，泵電源模塊還沒有啟動；輸出基本穩定后，芯片通過負載檢測單元檢測負載阻值，依據不同的負載阻值，開啟不同的比較器。