[實用新型]母線電壓檢測及保護模塊、開關電源控制單元和開關電源電路

有效

• 申請號: 201820780612.0
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN208369205U
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 勵曄;黃飛明;朱勤為;吳霖
• 申請（專利權）人: 無錫硅動力微電子股份有限公司
• 主分類號: H02H7/22
• 分類號: H02H7/22;H02H7/12;H02H7/125
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本實用新型提供一種母線電壓檢測及保護模塊、開關電源控制單元，以及一種開關電源電路，開關電源控制單元包括開關電源“開”信號發生模塊、開關電源“關”信號產生模塊、開關鎖存器U125、驅動模塊、母線電壓采樣保持模塊、上述的母線電壓檢測及保護模塊、或門U124；通過采樣后的母線電壓與基準電壓的比較，實現母線電壓的檢測及保護控制。在上電啟動后功率管開關之前，電路自動檢測母線電壓是否發生過壓或欠壓，實現開關前的母線電壓保護機制；在功率管進入正常開關之后，過壓欠壓基準電壓范圍自動變寬，實現母線電壓保護遲滯功能；電路通過母線峰值電壓采樣與檢測來判斷過欠壓保護，實現不同母線紋波電壓下的精確檢測及保護。

技術領域

本實用新型涉及集成電路技術領域，尤其是一種開關電源電路。

背景技術

隨著物聯網、集成電路技術的高速發展，如手機、路由器等物聯網終端產品的性能得到快速提升，價值量越來越高，這對與之配套的充電器、適配器等開關電源產品在性能、價格、可靠性、上機合格率等要求也不斷提高。

為了滿足電子設備能全球范圍內使用，就必須要求如充電器、適配器等開關電源設備能滿足各國電源標準。眾所周知，世界上各國的電源標準差異很大，有些國家是采用110V交流電供電，有些國家是采用220V交流電供電，也有國家采用其他電壓如120V等電壓供電，并且交流電的頻率還各不相同，線網電壓的穩定性差異還特別大，如有些國家的瞬時線網電壓會超過300V以上。此外，開關電源產品為滿足不斷提高的性價比的要求下，產品設計余量在不斷縮小，容易觸碰可靠性問題。

相應地，市場上開始提出增加開關電源產品母線電壓過、欠壓保護功能。早期的開關電源母線電壓檢測及保護是通過外圍電路來實現的，因此產品的系統成本較高，體積較大。此后，市場上出現了集成開關電源母線電壓檢測及保護的開關電源芯片，但普遍還存在三類典型的問題，其一是電壓檢測精度不高，特別是隨負載的大小變化，檢測電壓偏差很大；其二是開關動作發生后判斷母線電壓的過欠壓狀態，這存在可靠性風險；其三是保護機制不完善，如保護后的故障鎖存功能和遲滯恢復功能等。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種用于開關電源母線電壓檢測及保護的電路，解決了母線電壓檢測精度不高，特別是檢測電壓會隨負載電流大小變化而變化問題；解決了開關動作發生后判斷母線電壓問題，實現了開關動作發生前的母線電壓保護機制；解決并完善了故障鎖存功能和遲滯恢復功能等保護機制。本實用新型采用的技術方案是：

一種母線電壓檢測及保護模塊，包括：第一信號選擇器U201、第二信號選擇器U202、第一比較器U203、第二比較器U204、過壓欠壓控制邏輯單元U205、D觸發器U231、U206、或門U232、振蕩器U207、第一延時模塊U208、第二延時模塊U209；

第一信號選擇器U201的低電平選擇信號輸入端接基準信號V211，第一信號選擇器U201的高電平選擇信號輸入端接基準信號V212；第一信號選擇器U201的信號選擇端接第二延時模塊U209的輸出端；第一信號選擇器U201的輸出端接第一比較器U203的同相輸入端；

第一比較器U203的反相輸入端接母線電壓分壓信號VBUS_DIV，第一比較器U203的輸出信號為UVP信號，作為過壓欠壓控制邏輯單元U205的其中一個輸入信號；

第二信號選擇器U202的低電平選擇信號輸入端接基準信號V214，第二信號選擇器U202的高電平選擇信號輸入端接基準信號V215；第二信號選擇器U202的信號選擇端接第二延時模塊U209的輸出端；第二信號選擇器U202的輸出端接第二比較器U204的反相輸入端；

第二比較器U204的同相輸入端接母線電壓分壓信號VBUS_DIV，第二比較器U204的輸出信號為OVP信號，作為過壓欠壓控制邏輯單元U205的另一個輸入信號；

振蕩器U207的輸入端接上電使能信號EN，輸出端向過壓欠壓控制邏輯單元U205輸出時鐘信號CLK；