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[導(dǎo)讀]輸出短路后輸出電壓非常低,電感的激磁電流di/dt變得非常大,去磁電流di/dt變得非常小,工作幾個(gè)開關(guān)周期后電感激磁的起始電流不斷增加,極端情況下電感可能發(fā)生飽和,電感值L降低到非常低的值。

逐個(gè)脈沖限流功能無法提供有效過流保護(hù)最主要原因在于:

1、輸出短路后輸出電壓非常低,電感的激磁電流di/dt變得非常大,去磁電流di/dt變得非常小,工作幾個(gè)開關(guān)周期后電感激磁的起始電流不斷增加,極端情況下電感可能發(fā)生飽和,電感值L降低到非常低的值。

2、同時(shí),主開關(guān)管每個(gè)開關(guān)周期,必須導(dǎo)通最小的一段時(shí)間(PWM控制器的前沿消隱時(shí)間LEB),在這段時(shí)間內(nèi)峰值電流檢測不起作用,電感飽和時(shí)其di/dt急劇增大,導(dǎo)致電流急劇增大而失控,損壞主功率器件。

輸出短路保護(hù)有二種工作模式:Hiccup打嗝模式和頻率折返模式。Hiccup打嗝工作模式系統(tǒng)間歇工作,如圖1所示,輸出短路消除后,輸出電壓恢復(fù)速度慢。



圖1Hiccup打嗝模式


頻率折返Frequency Foldback工作模式 就是延長電感的去磁時(shí)間,讓每個(gè)開關(guān)周期電感激磁的起始電流能夠回到起始點(diǎn),從而可以避免電感發(fā)生飽和。對于BUCK降壓變換器,就是增加下管的導(dǎo)通時(shí)間,相當(dāng)于降低工作的開關(guān)頻率。

系統(tǒng)進(jìn)入頻率折返的工作條件和打嗝模式一樣,可以通過過電流檢測、VCOMP電壓檢測和 VFB電壓檢測來判斷,后面2種方式,特別是VFB檢測,使用更為普遍。

折返頻率通常有3種工作方式:

(1)固定頻率

(2)線性逐漸降低頻率

(3)非線性逐漸降低頻率

固定頻率的折返保護(hù),就是當(dāng)系統(tǒng)檢測到輸出短路時(shí),工作的開關(guān)頻率直接降低到原來開關(guān)頻率的1/4、1/8或1/16或者更低。這種方式的特點(diǎn)是工作簡單,頻率折返越低,系統(tǒng)保護(hù)越可靠。

圖2:1/8開關(guān)頻率折返

圖3:1/16開關(guān)頻率折返

輸出短路后進(jìn)入到頻率折返模式,如果頻率折返太低,進(jìn)入到非連續(xù)工作模式,如圖3所示,這時(shí)候,系統(tǒng)有可能出現(xiàn)應(yīng)用的問題。當(dāng)輸出短路消除后進(jìn)入滿載工作,在每個(gè)開關(guān)周期,如果電感儲存的能量不足以提供輸出負(fù)載消耗的能量:

那么,輸出電壓無法爬升到較大值,系統(tǒng)就會依然停留在頻率折返模式工作,無法恢復(fù)到正常狀態(tài)。

因此,折返頻率也不能設(shè)定太低;同時(shí),折返頻率太低,輸出短路條件去除時(shí),恢復(fù)到正常工作的時(shí)間也延長。

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