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[导读]输出短路后输出电压非常低,电感的激磁电流di/dt变得非常大,去磁电流di/dt变得非常小,工作几个开关周期后电感激磁的起始电流不断增加,极端情况下电感可能发生饱和,电感值L降低到非常低的值。

逐个脉冲限流功能无法提供有效过流保护最主要原因在于:

1、输出短路后输出电压非常低,电感的激磁电流di/dt变得非常大,去磁电流di/dt变得非常小,工作几个开关周期后电感激磁的起始电流不断增加,极端情况下电感可能发生饱和,电感值L降低到非常低的值。

2、同时,主开关管每个开关周期,必须导通最小的一段时间(PWM控制器的前沿消隐时间LEB),在这段时间内峰值电流检测不起作用,电感饱和时其di/dt急剧增大,导致电流急剧增大而失控,损坏主功率器件。

输出短路保护有二种工作模式:Hiccup打嗝模式和频率折返模式。Hiccup打嗝工作模式系统间歇工作,如图1所示,输出短路消除后,输出电压恢复速度慢。



图1Hiccup打嗝模式


频率折返Frequency Foldback工作模式 就是延长电感的去磁时间,让每个开关周期电感激磁的起始电流能够回到起始点,从而可以避免电感发生饱和。对于BUCK降压变换器,就是增加下管的导通时间,相当于降低工作的开关频率。

系统进入频率折返的工作条件和打嗝模式一样,可以通过过电流检测、VCOMP电压检测和 VFB电压检测来判断,后面2种方式,特别是VFB检测,使用更为普遍。

折返频率通常有3种工作方式:

(1)固定频率

(2)线性逐渐降低频率

(3)非线性逐渐降低频率

固定频率的折返保护,就是当系统检测到输出短路时,工作的开关频率直接降低到原来开关频率的1/4、1/8或1/16或者更低。这种方式的特点是工作简单,频率折返越低,系统保护越可靠。

图2:1/8开关频率折返

图3:1/16开关频率折返

输出短路后进入到频率折返模式,如果频率折返太低,进入到非连续工作模式,如图3所示,这时候,系统有可能出现应用的问题。当输出短路消除后进入满载工作,在每个开关周期,如果电感储存的能量不足以提供输出负载消耗的能量:

那么,输出电压无法爬升到较大值,系统就会依然停留在频率折返模式工作,无法恢复到正常状态。

因此,折返频率也不能设定太低;同时,折返频率太低,输出短路条件去除时,恢复到正常工作的时间也延长。

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