BUCK型DC-DC变换器中保护电路的设计

随着电子技术的不断发展,电子设备的功能日趋全面完善,对电源提出的要求也越来越高。由于具有高集成度、高性价比、外围电路简单、高效率等优点,单片开关电源已经广泛应用于众多便携式电子产品中。本文分析了一款可广泛应用于分布式系统、网络通信设备、绿色电气设备和笔记本电脑的降压型(BUCK)直流(DC-DC)开关变换器,并着重分析和设计了其中的保护电路部分。 保护电路主要由两个电路模块构成:欠压保护电路和过压保护电路。对芯片的保护功能主要体现在以下两方面:一、欠压保护电路在输入电压过低时,给出控制信号,关断芯片,防止芯片工作异常,在输入电压有一定波动的情况下,具有一定的迟滞效应,防止误关断的发生,当芯片的输入电压过高时,内部稳压接口电路能提供稳压功能,保护内部控制电路正常工作;二、过压保护电路对输出电压进行监控,当输出电压过高时,给出控制信号,及时拉低输出电压,保护负载,在输出信号传输通路中,引入了适当的响应延时,能有效的抑制电压毛刺所引起的误触发。芯片采用了0.6umHV-BCD工艺制成,适用于4.75V-23V的宽范围输入,采用电流控制模式,工作频率为340kHz。 本文首先对BUCK型DC-DC变换器的相关原理和应用于单片开关电源的常用保护电路进行了介绍。基于0.6umHV-BCD工艺,设计了一种应用于降压型直流开关电源的保护电路,保护电路包括以下两个电路子模块:欠压保护电路、过压保护电路。由于开关电源的应用输入范围较宽,所以在电路中采用了新型的内部稳压接口电路,对电平进行了适当的转换,从而使其既能够满足内部控制模块的低压应用需要,同时兼顾保护电路的设计需求。在过压保护电路中,通过设置延时电路,解决了输出电压所引入得电压毛刺所造成的芯片误关断问题。 本文是电路理论与仿真实践相结合的结果。在分析电路原理的基础上,运用HSPICE仿真软件对保护电路的各个子电路模块和整体性能进行了功能和性能参数的仿真验证,仿真结果良好。