一种开关电源变换器的保护电路及控制芯片的制作方法
本技术涉及保护电路，特别涉及一种开关电源变换器的保护电路及控制芯片。
背景技术：
1、对开关电源变换器体积的不断减小和可靠性的提高是一代又一代电源工程师不断追求的目标。随着半导体技术、磁性元件以及工艺制造的不断发展，这些目标不断地在刷新记录，电源变换器的功率密度获得了极大的提高。为了提高可靠性，在变换器的设计中经常需要检测发热量较大的功率器件的温度，在温度过高时进行有效保护，避免器件损坏，因此需要在开关电源pwm控制芯片内集成过温保护功能。如图1所示，实线框是一个反激开关电源的pwm控制芯片，它具有过温保护功能，过温保护的常用原理是：芯片内部生成的基准电流iotp从芯片的过温保护检测引脚otp流出，在外围连接到“地”的负温度系数(ntc)电阻生成温度采样电压，随着检测温度的升高，该电压减小，直到它小于第一基准电压vref1时到达设定的过温保护点，pwm控制芯片禁止输出脉冲，开关变换器停止工作后阻止温度继续上升而烧坏。当温度降低后，温度采样电压逐渐增加，直到它大于第二基准电压vref2时达到设定的恢复温度，pwm控制芯片重新允许输出脉冲，开关变换器再次恢复工作。第二基准电压vref2大于第一基准电压vref1。通过选型热敏感电阻ntc的阻值，可设定过温保护的阈值，并且将负温度系数(ntc)电阻放在需要检测元器件附近，当温度发生异常时就可进行有效保护。
2、为了提高开关电源变换器的可靠性，也常常需要检测输入或者输出电压，避免电压过高而损坏半导体器件，例如图2所示，实线框是一个具有过压保护检测引脚的pwm控制芯片，过压保护常用的方法是：通过引脚ovp检测采样电压，当采样电压大于第一基准电压vref5时，pwm控制芯片禁止输出脉冲，当采样电压降低至第二基准电压vref4时pwm控制芯片再次允许输出脉冲。第一基准电压vref5大于第二基准电压vref4。
3、上述过温保护和过压保护一般分别各需要一个引脚来实现，对于引脚有限的封装来说能够集成的功能就减少，集成度不够高。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种开关电源变换器的保护电路及控制芯片，可以解决现有技术中过温保护和过压保护各需要一个引脚来实现而导致的集成度不够高的问题。
2、本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面，本实用新型提供一种开关电源变换器的保护电路，包括运算放大器、第一电流源、n型沟道mos管、过温比较器、过压比较器和pwm脉冲生成器；运算放大器的反相输入端、过温比较器的反相输入端和过压比较器的反相输入端相互连接并作为保护电路的过温/过压控制端；运算放大器的同相输入端输入第三基准电压，输出端连接n型沟道mos管的栅极；n型沟道mos管的漏极连接第一电流源，源极连接运算放大器的反相输入端；过温比较器第一同相输入端连接第一基准电压，第二同相输入端连接第二基准电压；过压比较器的同相输入端接入其他基准电压；过温比较器的输出端和过压比较器的输出端分别连接pwm脉冲生成器的两个输入端，pwm脉冲生成器的输出端作为保护电路的输出端。
4、进一步的，所述的过压比较器为双基准电压过压比较器，其第一同相输入端连接第四基准电压，第二同相输入端连接第五基准电压。
5、进一步的，所述的过压比较器为单基准电压过压比较器，其同相输入端连接第五基准电压；所述保护电路还包括控制开关和第二电流源，控制开关的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接第二电流源的输入端；第二电流源的输出端接地；过压比较器的输出端连接控制开关的控制端。
6、进一步的，所述保护电路还包括浅度延时模块、深度延时模块和延时恢复计时器；浅度延时模块的一端和深度延时模块的一端连接过压比较器的输出端，浅度延时模块的另一端连接pwm脉冲发生器的一个输入端；深度延时模块的另一端连接延时恢复计时器的一端，延时恢复计时器的另一端连接pwm脉冲发生器的另一个输入端。
7、进一步的，所述浅度延时模块为延时1～10微秒的延时模块。
8、进一步的，所述深度延时模块为延时10～500微秒的延时模块。
9、第二方面，本实用新型提供一种控制芯片，包括上述保护电路，还至少包括故障输出控制引脚和输出引脚；所述保护电路的过温/过压控制端连接控制芯片的故障输出控制引脚，所述保护电路的输出端连接控制芯片的输出引脚。
10、本实用新型的一种开关电源变换器的保护电路，过温保护和过压保护两个功能通过一个引脚复用的方式实现，彼此互不影响。过压保护的回差电压还可由用户端自行编程。浅度过压保护和深度过压保护采用双延时触发，既能有效保护同时也提高了抗干扰能力的。
技术特征：
1.一种开关电源变换器的保护电路，其特征在于，包括运算放大器、第一电流源、n型沟道mos管、过温比较器、过压比较器和pwm脉冲生成器；运算放大器的反相输入端、过温比较器的反相输入端和过压比较器的反相输入端相互连接并作为保护电路的过温/过压控制端；运算放大器的同相输入端输入第三基准电压，输出端连接n型沟道mos管的栅极；n型沟道mos管的漏极连接第一电流源，源极连接运算放大器的反相输入端；过温比较器第一同相输入端连接第一基准电压，第二同相输入端连接第二基准电压；过压比较器的同相输入端接入其他基准电压；过温比较器的输出端和过压比较器的输出端分别连接pwm脉冲生成器的两个输入端，pwm脉冲生成器的输出端作为保护电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的开关电源变换器的保护电路，其特征在于，所述的过压比较器为双基准电压过压比较器，其第一同相输入端连接第四基准电压，第二同相输入端连接第五基准电压。
3.根据权利要求1所述的开关电源变换器的保护电路，其特征在于，所述的过压比较器为单基准电压过压比较器，其同相输入端连接第五基准电压；所述保护电路还包括控制开关和第二电流源，控制开关的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接第二电流源的输入端；第二电流源的输出端接地；过压比较器的输出端连接控制开关的控制端。
4.根据权利要求2或3所述的开关电源变换器的保护电路，其特征在于，还包括浅度延时模块、深度延时模块和延时恢复计时器；浅度延时模块的一端和深度延时模块的一端连接过压比较器的输出端，浅度延时模块的另一端连接pwm脉冲发生器的一个输入端；深度延时模块的另一端连接延时恢复计时器的一端，延时恢复计时器的另一端连接pwm脉冲发生器的另一个输入端。
5.根据权利要求4所述的开关电源变换器的保护电路，其特征在于，所述浅度延时模块为延时1～10微秒的延时模块。
6.根据权利要求4所述的开关电源变换器的保护电路，其特征在于，所述深度延时模块为延时10～500微秒的延时模块。
7.一种控制芯片，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的保护电路，所述控制芯片还至少包括故障输出控制引脚和输出引脚；所述保护电路的过温/过压控制端连接控制芯片的故障输出控制引脚，所述保护电路的输出端连接控制芯片的输出引脚。
技术总结
本技术提供一种开关电源变换器的保护电路及控制芯片，包括运算放大器、第一电流源、MOS管、过温比较器、过压比较器和PWM脉冲生成器；运算放大器的反相输入端、过温比较器的反相输入端和过压比较器的反相输入端相互连接并作为保护电路的过温/过压控制端；运算放大器、过温比较器依次连接后连接PWM脉冲生成器的一个输入端；运算放大器、过压比较器依次连接后连接PWM脉冲生成器的另一个个输入端，PWM脉冲生成器的输出端作为保护电路的输出端。本技术过温保护和过压保护两个功能通过一个引脚复用的方式实现，彼此互不影响。浅度过压保护和深度过压保护采用双延时触发，既能有效保护同时也提高了抗干扰能力的。
技术研发人员：唐盛斌
受保护的技术使用者：苏州源特半导体科技有限公司
技术研发日：20240408
技术公布日：2024/12/5