开关电源过流保护电路设计研究

本文研究了电源过流电路设计方案和特点以及一些常见的开关电源过流保护方式,寻找到良好的保护电路设计。     

用于降压型DC-DC转换器的短路保护电路设计

设计了一套用于降压型DC-DC转换器的隔断触发模式短路保护方案。除了具有基本的峰值限流功能,该方案还能使转换器在输出短路时触发周期性的休眠与软启动。通过对软启动信号的控制,将短路下的休眠时间设计为软启动时间的2倍。在软启动被触发时,当电感电流峰值达到限流门限时,转换器开关频率将降低到原来的四分之一,较好地控制了电感峰值电流。采用0.5 μm BCD工艺进行仿真,结果表明,当峰值限流为3.6 A时,平均输出短路电流仅1.06 A,低于传统的逐周期降频限流方案。     

基于矩阵变换器IGBT的集中式过流保护电路设计

分别针对矩阵变换器的整流级和逆变级IGBT的过流现象进行了讨论,提出了一种新的集中式过流保护电路的设计方式。该方式可确保IGBT在短路情况下及时被关断,从而安全稳定地运行。试验结果表明：新的集中式过流保护电路具有经济、准确、快速的特点。     

一种同步降压型DC-DC转换器驱动电路设计

设计了一种适用于同步整流降压型DC-DC转换器的驱动电路,包含电平移位、死区时间控制及过零检测等模块。分析了电路整体及各个模块的结构和工作原理,并基于0.35 μm BCD工艺模型库,通过Cadence Spectre进行仿真验证。仿真结果表明,本电路可以有效地控制死区时间,抑制反向电流,提高转换器的效率。     

用于降压型DC-DC转换器的新颖过零检测电路

针对降压型DC-DC转换器需要工作在电感电流不连续导通模式(DCM)下的场合,设计了一个输出电压自适应的过零检测方案。该方案通过采集输出电压信息来调整检测到电感零电流后的响应时间,使其在输出电压很大时倒灌电流仍然很小。采用0.5μm BCD工艺,在8V输出电压下进行芯片级仿真,结果显示,与传统过零检测电路相比,新电路的倒灌电流减小了66%。     

航天器DC-DC变换器的过压保护电路设计

本文对航天器DC-DC变换器的过压失效模式进行了分析,并提出了一种可靠性较高的基于PWM的输出过压保护电路的设计方法。     

电子镇流器过压过流保护电路

电子日光灯由于其节电率高、低压启动无频闪等优点而得到广泛应用,但其在可靠性方面存在的缺陷也不容忽视。由于它工作在高频,电子镇流器中的开关振荡管较容易损坏,尤其是在电路处于过流或过压状态下极易损坏,这样的麻烦自不必提。若对电子镇流器提供可靠的保护,则日光灯在这两种异常情况下均会安然无恙。本文介绍的这个过压、过流双重保护电路能     

XD3407过流保护模块的电路设计

同步降压型DC/DC稳压器XD3407具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点,因此在掌上型个人电脑、蜂窝电话、无线与DSL调制解调器、数码相机和便携式媒体播放器等便携式电子产品领域得到了广泛的应用。主要介绍了XD3407的基本功能和特点,提出了XD3407过流保护模块的电路设计原理、设计分析、计算,并用HSpice软件对结果进行了仿真验证。     

同步降压式DC-DC转换器的稳定性设计

DC-DC转换器因其相比于传统的线性稳压器具有较高的电源转换效率,而被广泛地应用到各种现代电子设备中。同时随着电源整流技术的不断进步,DC-DC转换器也正在从以肖特基二极管作为续流二极管的异步整流模式向同步整流模式转变。同步整流式DC-DC转换器具有极高的电源转换效率(可超过95%),是各种手持设备电源设计的首选。本文从分析同步降压式DC-DC转换器的闭环增益和相位曲线入手,研究了多种条件下如何实现同步降压式DC-DC转换器的稳定性设计。     

同步降压DC-DC转换器驱动级设计

提出一种输入电压为4.5～23 V、输出电流可达3A的同步降压转换器的驱动级,内部集成了电平移位、死区时间控制及同步管反向电流限制等功能.设计了一种为内部逻辑供电的低压电源,使驱动级大部分可以由低压器件构成,与外部电源供电的驱动级相比,大大减小了芯片面积.分析了该电路的结构与工作原理;采用0.6 μm BCD工艺,通过HSPICE进行仿真,证明该驱动级方案切实可行.     

同步整流降压型DC-DC过零检测电路的设计

同步整流降压型DC-DC工作在不连续电感电流模式(DCM)下会出现的电感电流倒灌现象,这种情况会使得整个系统处于一种超过放状态,从而使系统的效率大幅度地下降。针对这一问题,设计实现了一款电感电流过零检测电路。该电路利用失调电阻抵消同步管关断延迟,达到了快速关断同步管的目的,有效地降低了电流倒灌。且该电路正常工作时的静态电流为5μA,其面积仅有0.005 mm2。采用此电路的一款同步BUCK型DC-DC已在韩国Hynix公司的0.5μm CMOS工艺线投片,测试结果证明过零检测电路效果良好。     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺没计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5～5.5V的电压范围,0～2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.     

一种正激变换器的输出过流保护电路

设计了一种适用于有源箝位正激变换器的输出过流保护电路。通过分析峰值电流模下正激变换器的反馈与控制原理,实现了过流保护电路可控制正激系统在五种不同工作模式下切换。该技术通过调节片外电阻RCS,实现可编程过流阈值自主设定。同时通过调节片外电容CRES,实现可编程过流时域响应快慢。该电路基于0.18 μm BCD工艺进行了仿真与流片测试,实际测试结果表明,系统发生过流时,可以实现良好的过流保护功能。     

高压BUCK转换器低端整流管全集成驱动方案

针对降压型DC-DC转换器集成度不断提升这一发展趋势,设计了一个集成化的低端整流管驱动方案。该方案利用死区时间来控制对低端整流管栅极的充电和放电。充电过程分为两个阶段,并且绝大部分充电电流直接取自转换器的电源输入端,大大降低了对内部稳压器的要求。采用0.5μm BCD工艺,仿真结果显示在无外挂电容的情况下,相比传统驱动方案,采用本文所提出的驱动电路能大大降低内部电源瞬间下坠量,提高芯片可靠性。     

一种用于Buck变换器的过流保护电路

基于功率MOS管导通电阻对电流采样的方法,设计了一种用于带集成功率MOS管的Buck变换器的过流保护电路,改善了传统过流保护电路的限流阈值随电源电压和温度变化较大的问题。对该电路的结构和原理进行了阐述与理论推导,采用Hspice软件对理论分析进行了仿真验证。仿真结果表明:当电源电压在2.5~6 V、温度在-55 ℃~125 ℃的范围内变化时,电路的限流阈值保持在3.2 A,限流阈值的最大误差值不超过±9.4%。该电路具有极快的响应速度,最大延时仅为33 ns。     

Buck变换器中的过流保护

介绍了在降压直流变换器中最常用的几种过流保护。通过比较意法半导体和其他芯片厂商的直流控制芯片,详细阐述了常见的不同过流检测和过流保护模式的原理。希望通过这篇文章,能使电源工程师了解不同过流保护方式的特点,从而使过流保护在buck变换器选型中更简单。     

用于PWM控制DC-DC变换器的电流检测电路

设计实现了一种用于单片集成脉宽调制方式控制直流一直流变换器的电流检测电路。通过功率管并联工作在线性区的晶体管的方法检测流过功率管或电感的电流,使其具有高精度、低功耗的特点。基于0．6μm BCD工艺,利用Hspice对所设计电路进行仿真。仿真结果显示,当电源电压为3V、功率管开关频率1MHz时,该电流检测电路检测精度为96．98%,功耗仅为0．112mW。     

一种新型过流保护电路设计

与多数以"中断"模式实现保护不同,文章提出了一种用于低压差线性稳压器(LDO)的过流保护电路设计新方案,通过"屏蔽电路"屏蔽过流信号,使LDO不因过流信号干扰而中断运行。为了防止屏蔽时间内的过大电流烧毁功率管,提供过大电流关断电路,当屏蔽时间内负载电流太大可能瞬间烧毁功率管时能及时关断功率管,保证功率管的安全。该电路的屏蔽时间可以根据需要设定。CSMC0.5μmBiCMOS工艺Cadence spectre仿真结果表明,改进后的过流保护电路能有效屏蔽设定时间内的过流信号,扩大了正常工作区的范围,保证了LDO更高效安全地运行。     

一种双通道USB限流开关电路

介绍了一种双通道USB限流开关，通过软启动电路能有效的减小热插拔过程中产生的巨大尖峰电流。并针对USB系统工作时可能出现的意外情况，通过限流开关内部电路实现过流检测、过流保护、欠压锁定和过热保护功能。理论分析和仿真结果表明，整个设计获得预期的结果。