本發(fā)明屬于電源管理技術領域，具體的說是涉及一種具有自恢復功能的過流保護電路。

背景技術：

過流保護電路是電源管理芯片基本模塊。電源管理芯片在實際應用中，當系統(tǒng)長時間處于過流狀態(tài)時，芯片有可能會損壞。因此為防止過流所造成的芯片損壞，通常在電源管理芯片中加入過流保護電路。常規(guī)過流保護芯片通過采樣電流信息，與已固定的參考值進行比較，進而關斷電源管理模塊的充電支路，進行放電控制。但這種控制方法，一方面會導致芯片長時間處于過載的工作狀態(tài)，導致電源管理模塊功耗增加，系統(tǒng)溫升加劇，加速元器件老化；另一方面由于控制環(huán)路的延遲作用，導致實際的電流限會逐周期升高，最終導致電源管理模塊的燒毀，這一現(xiàn)象在輸出短路時尤為明顯。因此，常規(guī)的電流峰值比較方案，無法保證電源管理模塊安全可靠的工作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的是，針對現(xiàn)有過流保護電路缺陷，本發(fā)明提出了一種自恢復過流保護機制，可以在系統(tǒng)發(fā)生過流、短路等各種過載情況后，系統(tǒng)自動進入關斷計時，系統(tǒng)關斷計時完成后系統(tǒng)自動進入軟啟動，無需額外軟啟動電路及管腳，節(jié)省了應用成本及整體芯片功耗，提升電源系統(tǒng)可靠性。

本發(fā)明的技術方案是：一種具有自恢復功能的過流保護電路，所述過流保護電路用于電源管理芯片模塊，且該電源管理芯片模塊的環(huán)路電路包括誤差放大器；所述過流保護電路包括過流比較器、充放電控制信號產生模塊、充放電模塊、系統(tǒng)關斷計時模塊、遲滯比較器、誤差放大器輸出端放電模塊和充放電電容；

所述過流比較器的正向輸入端接檢測信號，過流比較器的反向輸入端接第一外部基準電壓，過流比較器的輸出端接充放電控制信號產生模塊的一個輸入端；過流比較器用于在檢測信號超過第一外部基準電壓時輸出高電平信號；

所述充放電控制信號產生模塊為數(shù)字邏輯處理模塊，所述數(shù)字邏輯處理模塊的另一個輸入端接遲滯比較器輸出端，數(shù)字邏輯處理模塊的輸出端輸出充放電控制信號；

所述充放電模塊包括第一電流源、第二電流源、第一PMOS管和第一NMOS管；第一電流源的一端接外部基準電壓，另一端接第一PMOS管的源極；第一PMOS管的柵極接充電控制信號；第一NMOS管的源極接第二電流源的一端，第二電流源的另一端接地；第一PMOS管的漏接和第一NMOS管的漏極連接；

所述系統(tǒng)關斷計時模塊用于確定發(fā)生過流后系統(tǒng)關斷時間；包括第三NMOS管和第三電流源，第三NMOS管的漏極接第一PMOS管漏接和第一NMOS管漏極的連接點；第三NMOS管的柵極接遲滯比較器的輸出端，第三NMOS管的源極接第三電流源的一端，第三電流源的另一端接地；

所述遲滯比較器的正向輸入端接第一PMOS管漏接和第一NMOS管漏極的連接點，遲滯比較器的反向輸入端接充放電電容上的電壓值；

所述誤差放大器輸出端放電模塊包括第二NMOS管，所述第二NMOS管的漏極接誤差放大器輸出端，其柵極接遲滯比較器輸出端，其源極接地；

充放電電容的一端接第一PMOS管漏接和第一NMOS管漏極的連接點，另一端接地。

進一步的，所述數(shù)字邏輯處理模塊包括第一D觸發(fā)器、第二D觸發(fā)器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第二PMOS管、第四NMOS管、第一或非門、第二或非門、電阻和電容；其中，第一D觸發(fā)器的D輸入端接高電平，其時鐘輸入端接過流比較器的輸出端，第一D觸發(fā)器的置位端接外部時鐘信號；第一反相器的輸入端接第一D觸發(fā)器的正向輸出端；第二PMOS管MP2的源極接外部基準電壓，其柵極接第一反相器的輸出端；第四NMOS管的漏極通過電阻后接第一PMOS管的漏極，第四NMOS管的柵極接第一反相器的輸出端，其源極接地；第二反相器的輸入端接第二PMOS管漏極與電阻的連接點；第二反相器的輸入端、第二PMOS管漏極與電阻的連接點還通過電容后接地；第三反相器的輸入端接第二反相器的輸出端；第二D觸發(fā)器的D輸入端接第三反相器的輸出端，第二D觸發(fā)器的時鐘信號輸入端接外部時鐘信號；第一或非門的一個輸入端接第二D觸發(fā)器的正向輸出端，第一或非門的另一個輸入端接遲滯比較器輸出端；第二或非門的一個輸入端接第一或非門的輸出端，第二或非門的另一個輸入端接遲滯比較器輸出端；第四反相器的輸入端接第二或非門的輸出端；第一或非門的輸出端輸出放電控制信號，第四反相器的輸出端輸出充電控制信號。

本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明與傳統(tǒng)方案相比，具有以下優(yōu)點：(1)該保護機制可以在過流、短路等各種過載應用，保證整體電源系統(tǒng)的安全可靠工作；(2)用戶可以靈活地設置系統(tǒng)過流時間，使得芯片應用范圍廣；(3)該保護機制可以自動進入系統(tǒng)關斷重啟狀態(tài)，靈活設置過流發(fā)生后系統(tǒng)關斷時間；(4)該保護機制在完成過流保護后，系統(tǒng)自動進入軟啟動階段，無需額外電路和芯片管腳作用于軟啟動電路，節(jié)省了應用成本及整體芯片功耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的自恢復過流保護電路的邏輯結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的充放電控制信號產生部分電路架構圖；

圖3為本發(fā)明提出的充放電控制信號產生部分時序圖；

圖4為本發(fā)明提出的自恢復過流保護機制時序圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發(fā)明的技術方案：

本發(fā)明提出的一種過流保護電路架構圖如圖1所示，由6部分組成，環(huán)路部分，過流檢測比較器，充放電控制信號產生部分，充放電部分，系統(tǒng)過流關斷計時部分，COMP端放電部分。如圖1中所標識，過流檢測比較器主要作用是為了檢測系統(tǒng)是否過流，充放電控制信號產生模塊將過流信號轉換為OCP端電容充放電信號，充放電部分主要作用是為了給OCP端電容充放電，系統(tǒng)關斷計時部分主要是在發(fā)生過流后OCP端電容緩慢放電，確定發(fā)生過流后系統(tǒng)關斷時間，遲滯比較器主要是為了檢測OCP電容上電壓，確定系統(tǒng)過流時間和發(fā)生過流后系統(tǒng)關斷時間；COMP端放電部分作用是為了發(fā)生過流后迅速將COMP端拉低從而關斷芯片，并且使系統(tǒng)處于重啟狀態(tài)避免系統(tǒng)長時間處于大電流工作狀態(tài)來提升系統(tǒng)效率和可靠性。下面結合具體實例進行詳細分析該發(fā)明。

當CS端電壓超過設定過流值(Vref1)時過流檢測比較器輸出高電平，此時恒流源I1打開給OCP端電容充電，當系統(tǒng)長時間處于過流狀態(tài)超過系統(tǒng)過流時間，電容C_OCP上電壓升高至Vref2，遲滯比較器翻高輸出COMP_Ctrl為高電平，則第二NMOS功率管MN2打開，由第二NMOS功率管MN2產生的電流很大，迅速將COMP端拉低，時間可以忽略不計；此時COMP_Crtl為高電平，恒流源I1和I2都關斷，OCP外掛電容C_OCP通過恒流源I4向地緩慢放電，當電容上電壓低于Vref3時遲滯比較器翻轉，COMP_Ctrl為低電平，系統(tǒng)通過COMP端外掛大電容實現(xiàn)軟啟動，無需相關電路作用于軟啟動電路。若系統(tǒng)仍然發(fā)生過流，上述過流保護機制繼續(xù)作用，若系統(tǒng)不發(fā)生過流狀態(tài)，恒流源I2打開，OCP端電容放電。

充放電控制信號產生部分是本設計的核心所在，如圖2電路全圖所示，CSCOMP_H為過流檢測比較器的輸出端，當CS端電壓超過設定過流值(Vref1)時為高；CSCOMP_H接第一D觸發(fā)器DFF1的時鐘輸入端，第一觸發(fā)器的D端接高電平，第一觸發(fā)器的置位端接CLK，第一觸發(fā)器的正向輸出端Q1接第一反相器INV1，第一反相器的輸出端接第二PMOS管MP2和第四NMOS管MN4的柵極，第二PMOS管MP2源級接供電電壓VREF，第二PMOS管漏極接電阻R、C、以及第二反相器的輸入，第四NMOS管MN4的源級接地，第四NMOS管漏極接電阻R，第二反向器的輸出接第三反向器的輸入，第三反相器的輸出接第二D觸發(fā)器的輸入端D，第二D觸發(fā)器的時鐘信號接CLK，第二D觸發(fā)器的正向輸出端Q2和COMP_Ctrl接第一或非門NOR1，第一或非門NOR1的輸出端作為OCP端電容放電的控制信號，同時第一或非們NOR1的輸出端和COMP_Ctrl接第二或非門NOR2的輸入，第二或非門NOR2的輸出端作為第四反相器的輸入，第四反相器的輸出作為OCP端電容充電的控制信號。

具體工作原理結合圖3充放電控制信號產生部分時序圖說明：當發(fā)生過流時，CSCOMP_H為高，經第一D觸發(fā)器輸出Q1為高，當時鐘上升沿到來第一D觸發(fā)器輸出端Q1置位為0，同時第二D觸發(fā)器采樣Q1端電位輸出信號Q2；此時在Q1端和第二D觸發(fā)器的輸入D端增加延時電路以保證在時鐘上升沿時能將Q1端電位準確采樣。Q2和COMP_Ctrl信號經第一和第二或非門產生系統(tǒng)OCP端電容充放電控制信號，COMP_Ctrl為高電平的時候，Charge_Ctrl為高，Discharge_Ctrl為低，恒流源I1和I2對OCP端電容不起作用，系統(tǒng)處于關斷狀態(tài)。當COMP_Ctrl為低電平時，Charge_Ctrl和Discharge_Ctrl由Q2控制；當發(fā)生過流時，Q2為高，Charge_Ctrl和Discharge_Ctrl都為低電平，恒流源I1給OCP端電容充電；當系統(tǒng)沒有發(fā)生過流狀態(tài)時，Charge_Ctrl和Discharge_Ctrl都為高電平，恒流源I2打開，OCP端電容處于放電狀態(tài)；由此實現(xiàn)了在系統(tǒng)工作狀態(tài)中對OCP端電容充放電的控制。

系統(tǒng)由過流狀態(tài)進入關斷計時狀態(tài)，以及系統(tǒng)關斷計時結束后自動進入軟啟動，而無需額外電路是本發(fā)明的關鍵，同時本發(fā)明可設置過流時間和系統(tǒng)關斷時間。

當系統(tǒng)發(fā)生過流時，電容C_OCP上電壓變化量為Vref2，所以系統(tǒng)過流時間為：

系統(tǒng)發(fā)生過流后系統(tǒng)進入關斷狀態(tài)，OCP端上電壓變化量為Vref2—Vref3，則系統(tǒng)關斷所需時間為：

設置恒流源I1、I2、I4以及OCP端電容C_OCP，確定系統(tǒng)的過流時間以及系統(tǒng)發(fā)生過流后的關斷時間。

圖4為該過流保護電路時序圖(該實例中發(fā)生過流后系統(tǒng)需要較長的關斷時間)。當系統(tǒng)啟動后出現(xiàn)長時間過流時，OCP端電容充電，OCP端電壓上升至Vref2輸出過流關斷信號將COMP端迅速拉低，芯片關斷；OCP端電容開始放電至OCP端電壓降為Vref3，系統(tǒng)通過COMP端自動進入軟啟動，COMP端電壓緩慢上升，若發(fā)生過流，過流保護電路繼續(xù)作用將芯片關斷；若系統(tǒng)沒有長時間處于過流狀態(tài)時，系統(tǒng)正常工作；若系統(tǒng)發(fā)生短暫過流狀態(tài)，則OCP端電容在過流階段充電，非過流狀態(tài)時電容放電，此時芯片仍可以正常工作。