[發明專利]開關限流電路及電源芯片

有效

• 申請號: 202011264504.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112104203B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 李瑞平;許錦龍;劉彬;池偉
• 申請（專利權）人: 上海芯龍半導體技術股份有限公司南京分公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/32
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本發明提供了一種開關限流電路及電源芯片，所述開關限流電路包括：開關電流檢測模塊、放大模塊、第一比較模塊、充放電模塊、復位模塊以及第二比較模塊。在所述電源芯片的功率管打開時，本發明提供的所述開關限流電路比較第一電容充電放電時間來控制電源芯片功率管的關斷，從而限制最大輸出電流。本發明可以用于通過檢測開關限流電路的導通電阻的開關電流，以生成電源系統限制最大輸出電流的預設電流，其中該預設電流不受電感感量、輸入電容、輸出電壓等參數影響，且使用本發明的電源芯片的多個電源系統可相互并聯連接，解決現有電源系統無法直接并聯使用的問題。

技術領域

本發明涉及電源芯片技術領域，具體涉及一種開關限流電路及電源芯片。

背景技術

降壓式變換電路（BUCK電路）常用的控制方式有脈沖頻率調制（PFM）和脈沖寬度調制（PWM）。其根據在一個開關周期內電感的電流狀態，又可分為連續導通模式（CCM），臨界導通模式（BCM）和斷續模式（DCM）。在電源系統的一個工作周期中，如果電源系統的電感中的電流始終大于零，則工作于CCM模式下。在一個工作周期中，如果電源芯片的功率管在開啟前，電感上的電流為零，則工作于BCM模式下。在一個工作周期中，在電源芯片的功率管導通前，電感上的電流已經為零，則工作于DCM模式下。

在常規的電源系統中，只是通過限制功率管的最大開關電流來限制電源系統的輸出電流值，當電源芯片按照最大限流點工作時，對應的電源系統的輸出電流的大小與輸入與輸出的電壓差、電感感量參數相關；即輸入與輸出條件變化或電感感量變化時，電源系統輸出的最大電流也會變化，因此會出現無法實現精確限制電源系統輸出電流功能的問題。另外現有技術中，一般是限制最大功率管電流，可以保證功率管相對安全工作，但無法準確設置最大輸出電流，且最大輸出電流受電感、輸入輸出的電壓影響非常大，以至于產品在最終的短路、限流等測試過程中，一致性較差。一旦要恒流輸出，則需要外部設置，增加外圍電路設計的復雜性，同時也會增加成本。

發明內容

本發明實施例提供了一種開關限流電路，根據第一電容充放電時間以控制電源芯片的功率管的通斷，進而可以精確控制電源系統的輸出電流值。

根據本發明的一方面提供的一種開關限流電路，適用于一電源芯片，所述開關限流電路包括：開關電流檢測模塊，用以檢測出所述電源芯片的開關電流，并輸出第一輸出電壓；第一比較模塊，用以比較放大后的所述第一輸出電壓與第一預設電壓，并根據比較結果輸出第二輸出電壓；充放電模塊，用以根據所述第二輸出電壓對所述充放電模塊中的第一電容進行充放電的操作，并輸出第三輸出電壓；以及第二比較模塊，用以比較第三輸出電壓與第二預設電壓，并根據比較結果輸出第四輸出電壓以及第一信號，所述第一信號用以對所述電源芯片進行限流保護。

可選的，所述開關限流電路還包括：放大模塊，連接所述開關電流檢測模塊的輸出端，用以接收所述第一輸出電壓并放大后輸出第一放大電壓，所述放大模塊的輸出端連接所述第一比較模塊的輸入端。

可選的，所述開關限流電路還包括：復位模塊，連接所述充放電模塊的輸出端，用以對所述第一電容進行放電。

可選的，所述開關電流檢測模塊包括：導通電阻，所述導通電阻的第一端連接供電電源端，所述導通電阻的第二端連接所述開關限流電路的第二輸出端；以及差分放大器，用以放大輸出所述導通電阻的電壓，所述放大輸出所述導通電阻的電壓為第一輸出電壓。

可選的，所述充放電模塊包括：充電單元，所述充電單元的輸入端連接所述第一比較模塊的輸出端，用以根據所述第二輸出電壓對所述第一電容進行充電；充電計時單元，在所述電源芯片的功率管打開的時間內，用以對所述第一電容充電計時得到第一時間；放電單元，所述放電單元的輸入端連接所述第一比較模塊的輸出端，在所述電源芯片的功率管打開的時間內，用以根據所述第二輸出電壓對所述第一電容進行放電；以及放電計時單元，用以對所述第一電容放電計時得到第二時間；以及比較單元，用以比較所述第一時間以及第二時間，并根據比較結果輸出所述第三輸出電壓。