[發明專利]應用于同步升壓型DC-DC轉換器的短路保護電路

有效

• 申請號: 201210470791.5
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103001475A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 程軍;杜含笑;李佳佳;孟慶達
• 申請（專利權）人: 西安三馀半導體有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，涉及保護電路，可用于模擬集成電路。

背景技術

在電源管理領域，同步升壓型DC-DC轉換器的主開關管采用高端PMOS管和低端NMOS管兩種類型，NMOS管的源極連接到地端GND，漏極為DC-DC轉換器的輸出引腳SW，PMOS管的源極連接到DC-DC轉換器的輸出引腳V_OUT，漏極連接到DC-DC轉換器的輸出引腳SW。所以當芯片外部發生短路時，V_OUT被強制短路到地端，高端PMOS管的漏端電壓SW會過沖，導致高端PMOS管流過很大的短路電流，使高端PMOS管被燒毀。因此，短路保護電路被廣泛應用于同步升壓型DC-DC轉換器中，對芯片進行有效的保護。

短路保護電路通過對VOUT電壓或其分壓信號FB進行檢測，當其值低于某一特定值時，即判定芯片短路，從而通過邏輯電路做出相應的變化，關斷高端PMOS管和低端NMOS管，使電路內部與短路電流隔離開來，保護芯片不被燒壞。

圖1給出了一個同步升壓型DC-DC轉換器的結構圖，輸入電壓V_IN通過電感L連接到SW端，低端NMOS連接到SW與GND之間，打開時對電感進行充電，高端PMOS連接在SW與V_OUT之間，打開時對電感進行放電，通過NMOS與PMOS的開關動作完成電感電流的充放電，從而實現輸出一個穩定的直流升壓電源信號V_OUT。

圖2給出了一個傳統的短路保護電路圖，V_OUT分壓信號FB與基準電壓REF07分別連接到比較器的兩個輸入端；比較器的輸出信號FBLOW與過溫保護信號OTP分別連接到Hicup邏輯電路的兩個輸入端；Hicup邏輯電路的輸出信號EnHicup與基準啟動完成信號ON分別連接到計數器模塊的兩個輸入端；計數器模塊輸出的計數完畢信號GO與Hicup邏輯電路的輸出信號ToHicup經過邏輯信號處理模塊后，與驅動電路一起作用于高端PMOS管P_H的柵端，控制高端PMOS管P_H的關斷與導通。當芯片短路時，V_OUT被拉至GND，因此FB信號也被拉至GND，這樣會使得比較器翻轉，關斷高端PMOS管P_H管，同時保持該狀態進行計數；在計數器計數結束后，假如芯片仍然短路，則芯片在開始軟啟動的過程中，再次觸發比較器的輸出電平，關斷高端PMOS管P_H，重復以上短路保護的狀態；假如芯片不再短路，則芯片可以正常啟動。但在該短路保護的過程中，FB信號被拉至GND的速度比V_OUT短路到GND要慢一些，而且電壓比較器的響應速度也比較慢，有可能使得部分短路電流流過高端PMOS管P_H，造成高端PMOS管P_H的損壞。而且邏輯信號處理模塊的輸出信號直接與驅動電路一起作用于高端PMOS管P_H的柵端，容易迅速的關斷或打開高端PMOS管P_H，造成SW信號過沖，導致高端PMOS管P_H流過很大的電流，損壞電路。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有短路保護電路的不足，提供了一種應用于同步升壓型DC-DC轉換器的短路保護電路，以提高短路保護電路的響應速度，并同時給高端PMOS管提供了襯底電位選擇的功能，從而避免高端PMOS管進行開關動作時SW信號過沖的現象發生。

為實現上述目的，本發明的短路保護電路，包括Hicup邏輯電路2、計數器3、邏輯信號處理模塊4、驅動電路6和高端PMOS管P_H；Hicup邏輯電路2的第一輸出端a連接到邏輯信號處理模塊4的第一輸入端b；邏輯信號處理模塊4的第二輸入端c連接到計數器3的輸出端d；計數器3的第二輸入端e連接到Hicup邏輯電路2的第二輸出端f，用于控制短路保護時間；驅動電路6的輸出端g連接到高端PMOS管P_H的柵極，用于控制高端PMOS管P_H的導通與關斷；高端PMOS管P_H的源極連接到輸出引腳V_OUT，漏極連接到輸出引腳SW；其特征在于：

Hicup邏輯電路2的第一輸入端h與高端PMOS管P_H的襯底之間跨接有PMOS襯底選擇電路1，用于判斷同步升壓型DC-DC轉換器是否短路，并為高端PMOS管P_H提供襯底電位；