最簡單的短路保護電路圖（五）

在某些直流/直流轉(zhuǎn)換器中，芯片上的逐周期限流措施在短路期間可能不足以防止故障發(fā)生。一個非同步升壓轉(zhuǎn)換器可通過電感器和箝位二極管來提供一條從輸入端到短路處的直接通路。當(dāng)負(fù)載存在短路時，不管集成電路中限流保護功能如何，流過負(fù)載通路的極大電流可能會損壞箝位二極管、電感器和集成電路。在一個 SEPIC（單端初級電感變換器）電路中，耦合電容會中斷這條道路。因此，當(dāng)負(fù)載存在短路時，也就不存在電流從輸入端流到輸出端的直接通路。但是，如果所要求的最短導(dǎo)通時間比專用負(fù)載周期還短，則電感器電流和開關(guān)電流就會迅速增大，造成集成電路故障、輸入端過載，或兩種情況兼而有之。甚至在某些降壓穩(wěn)壓器中，負(fù)載周期的種種限制有時也會使開關(guān)導(dǎo)通時間過長，以致無法在輸出短路時保持控制，特別是在極高頻率集成電路的輸入電壓非常高的時候。使用單個晶體管方法，可以在負(fù)載過載或短路致使電感電流開始失控時，將 VC 腳（誤差放大器的輸出端）電壓下拉，這樣就可以防止 SEPIC 電路發(fā)生短路故障（圖 1）。

下拉 VC 引腳電壓可迫使集成電路停止開關(guān)功能，跳過最短導(dǎo)通時間開關(guān)周期，使每個電感器中的電流下降。在短路期間，L1 中的峰值電流（因開關(guān)周期數(shù)有限而降低）與 L2 中的峰值電流之和等于開關(guān)的峰值電流，即低于 LT1961EMS8E 的1.5A 極限值。

最簡單的短路保護電路圖（六）

高可靠性短路保護電路的實現(xiàn)電路如圖1所示，其中VMP是線性穩(wěn)壓器的功率MOS管，R1、R2為穩(wěn)壓器的反饋電阻;VMO和VMP管是電流鏡電路，VMO管以一定的比例復(fù)制功率管的電流，通過電阻R4轉(zhuǎn)化為檢測電壓;晶體管VM1完成電平移位功能，最后接入由VM8～VM12等MOS管組成的比較器的正輸入端（Vinp），比較器的負(fù)輸入端（Vinm）與輸出端（0UT）相連;VM13、VM14組成二極管連接形式為負(fù)載的共源級放大電路;VM14和VMp1構(gòu)成電流鏡電路;晶體管VMp1完成對功率管VMP的開關(guān)控制，正常工作時，VMp1的柵級電位（Vcon）為高電平，不會影響系統(tǒng)的正常工作，短路發(fā)生時，Vcon將為低電平，使功率管關(guān)斷。

工作原理的定性分析

當(dāng)短路發(fā)生時，比較器的負(fù)輸入端電位（Vinm）為0 V;同時VM1管將導(dǎo)通，因此比較器的正輸入端電位大于0 V，最終比較器的輸出節(jié)點電位（Vcom）為高電平，在MOS管VM13、VM14作用下，控制信號Vcon將為低電平，最終VMP管的柵極電壓將升高，進而關(guān)斷P功率管，實現(xiàn)短路保護。

實現(xiàn)短路保護后，VM1管將關(guān)斷;VM3和VM4組成電流鏡，晶體管VM2的作用是保證電路在短路期間（VM1管關(guān)斷），比較器正輸入端的電壓始終高于比較器的負(fù)輸入端電壓（即使系統(tǒng)存在地平面噪聲），從而使Vcon電壓始終為低電平，確保電路在短路發(fā)生期間始終都能關(guān)斷P功率管，實現(xiàn)保護電路的高可靠性。

同時當(dāng)短路發(fā)生時（即Vcon信號為低電平），VM7管正常工作，VM5管將導(dǎo)通，有一定的電流流向0UT端;因此一旦短路消除（即0UT端接有負(fù)載電阻），VM5管將對負(fù)載電容和負(fù)載電阻組成的并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)充電，0UT端電壓升高，Vcon信號將變?yōu)楦唠娖?，電路自動恢?fù)正常狀態(tài)。