CN1271991A - 输出电压检测电路 - Google Patents

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Abstract

DC－DC变换器中的输出电压检测电路,包括电压检测电路,用于检测输出电压上升到一个大于正常电压的数值,以便阻止输出电压进一步上升,由此,输出电压快速地返回到正常值。

Description

输出电压检测电路
本发明涉及用于DC-DC变换器的输出电压检测电路。
作为传统的步进型DC-DC变换器，图3所示的电路是熟知的。也就是，该电路由误差放大器101、参考电压源102、削波信号产生电路103、电压比较器104、用作为开关元件的P-MOS晶体管105、肖特基(Schottky)二极管106、由电阻108与电阻109构成的分压电路110、和由线圈107与电容111构成的平滑电路110等制成。
由分压电路110对输出端OUT处的电压VOUT进行分压而得出的端子B处的电压与作为参考电压源102的输出的端子A处的电压之间的差值被误差放大器101放大。误差放大器101的输出电压与从削波信号产生电路103输出的削波电压由电压比较器104进行互相比较，并且使得起到开关元件作用的P-MOS晶体管105被导通或非导通，以便在输出端OUT处得到在控制下的恒定电压VOUT。
在误差放大器101的放大程度足够大的情况下，假定电阻108的电阻值是R108，电阻109的电阻值是R109，以及作为参考电压源102的输出的端子A处的电压是VREF，输出端OUT处的电压VOUT被控制成使得满足表示式(1)。
VOUT＝(1+R108/R109)×VREF                    (1)
图3所示的传统的步进型DC-DC变换器有这样的缺点：当负载快速地改变或纹波电压异常地增加时，输出电压VOUT被升压成高于给定的电压。当输出电压VOUT大大地超过给定的电压时，由于超量的电压被加到负载上，引起这样的问题：作为负载被连接到DC-DC变换器的电子电路被破坏。
本发明用来解决传统的DC-DC变换器的上述的问题，所以，本发明的一个目的是提供输出电压检测电路，它能够防止输出电压异常地上升。
为了达到以上的目的，按照本发明，提供了输出电压检测电路，它监视DC-DC变换器中输出端处的电压VOUT，以及当输出电压异常地超过给定的电压时，立即停止DC-DC变换器的运行，以便阻止它进一步上升。
从结合附图进行的以下的详细描述，将更全面地了解本发明的这些和其它目的、特性、以及优点，其中：
图1显示了按照本发明的第一实施例的步减型DC-DC变换器；
图2显示了按照本发明的第二实施例的步进型DC-DC变换器；以及
图3给出了显示传统的步进型DC-DC变换器的电路。
现在将结合附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1显示了按照本发明的第一实施例的步减型DC-DC变换器。参照图1，步减型DC-DC变换器包括误差放大器101、参考电压源102、削波信号产生电路103、电压比较器104、用作为开关元件的PMOS晶体管105、肖特基二极管106、由电阻108，电阻109和电阻114构成的分压电路110、由线圈107与电容111构成的平滑电路110、以及或门电路115。
在正常状态时，假定电阻108的电阻值是R108，电阻109的电阻值是R109，电阻114的电阻值是R114，以及作为参考电压源102的输出的端子A处的电压是VREF，输出端OUT处的电压VOUT由下式(2)表示。
VOUT＝(1+R108/(R109+R114))×VREF           (2)
因此，作为分压电路110的一个输出的端子B处的电压VB由下式(3)表示。
VB＝((R109+R114)/(R109+R114+R108))×VOUT   (3)
如果用式(3)代替式(2)，则端子B处的电压VB由下式(4)表示。
VB＝VREF                                   (4)
另一方面，作为分压电路110的另一个输出的端子C处的电压VC由下式(5)表示。
VC＝(R114/(R109+R114+R108))×VOUT          (5)
如果用式(5)代替式(2)，则端子C处的电压VC由下式(6)表示。
VC＝(R114/(R109+R114))×VREF               (6)
在输出端OUT的输出电压VOUT处在正常状态的情况下，端子C的电压VC明显地小于作为参考电压源102的输出的端子A处的电压VREF。因此，由于电压比较器113的输出变成为低状态，或门电路115的输出状态变成为与电压比较器104的输出状态相同。所以，作为开关元件的P-MOS晶体管105以与它由电压比较器104的输出进行控制的同样的方式被控制，以及它与传统的步进型DCDC变换器完全同样的方式运行。
然而，如果输出端OUT处的电压VOUT由于负载的快速改变，纹波电压的异常增大或类似原因而异常地上升，以及作为分压电路110的一个输出的在端子C处的电压VC超过作为参考电压源102的输出的端子A处的电压VREF，则电压比较器113的输出变成为高状态。结果，不管电压比较器104的输出状态，或门电路115的输出状态变成为总是高电平。因此，由于作为开关元件的PMOS晶体管105变成为处在非导通状态，输出端OUT处的电压VOUT被禁止进一步异常上升，输出电压VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
电压比较器113把作为分压电路110输出的在端子B处的电压VB与作为参考电压源102的输出的端子A处的电压VREF进行比较，输出比较结果。换句话说，如果在端子B处的电压VB大于作为参考电压源的输出的端子A处的电压VREF，则电压比较器113判断输出电压VOUT异常地上升。也就是，如果以下的关系满足于式(5)的应用，则电压比较器113判断输出电压VOUT异常地上升，使得作为开关元件的PMOS晶体管105变成为非导通，输出端OUT处的电压VOUT被禁止进一步异常上升，以及输出电压VOUT快速地返回到在控制下的正常值。如果电阻R108、R109、和R114的电阻值被设定为满足式(7)的适当值，则所检测的电压值可被设定为适当的值。
VOUT＞((R109+R114+R108)/R114)×VREF          (7)
图2显示了按照本发明的第二实施例的步进型DC-DC变换器。参照图2，在步进型DC-DC变换器中，电压比较器113、与门电路117、和分压电路110中的电阻114被加到包括误差放大器101、参考电压源102、削波信号产生电路103、电压比较器104、用作为开关元件的NMOS晶体管105、肖特基二极管106、线圈107、由电阻108和电阻109构成的分压电路110、以及电容111等的传统的步进型DC-DC变换器中。通过以上的结构，输出端OUT处的电压VOUT的异常上升被检测，输出电压VOUT被禁止进一步异常上升，以及输出电压VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
在图2所示的步进型DC-DC变换器中，由电压比较器113把作为分压电路110的一个输出的在端子C处的电压VC与作为参考电压源的输出的在端子A处的电压VREF进行比较，正如在图1所示的按照第一实施例的步减型DC-DC变换器中那样。
在输出端OUT的输出电压VOUT处在正常状态的情况下，端子C的电压VC小于作为参考电压源102的输出的端子A处的电压VREF。结果，电压比较器113的输出变成为高状态，以及与门电路117的输出状态变成为与电压比较器104的输出状态相同。所以，作为开关元件的N-MOS晶体管116以与它由电压比较器104的输出进行控制的同样的方式被控制，以及以与传统的步进型DC-DC变换器完全同样的方式运行。
然而，如果输出端OUT处的电压VOUT由于负载的快速改变，纹波的异常增大或类似原因而异常地上升，以及作为分压电路110的一个输出的在端子C处的电压VC超过作为参考电压源102的输出的端子A处的电压VREF，则电压比较器113的输出变成为低状态。结果，不管电压比较器104的输出状态，与门电路117的输出状态变成为总是低电平。因此，由于作为开关元件的NMOS晶体管116变成为处在非导通状态，输出端OUT处的电压VOUT被禁止进一步异常上升，输出电压VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
另外，很明显，如果电阻R108、R109、和R114的电阻值被设定为适当的值，则异常上升的输出电压VOUT的所检测的值可被设定为适当的值。
如上所述，由于把过量输出电压检测电路加到传统的步减型DC-DC变换器或步进型DC-DC变换器中，电压VOUT的异常上升被检测，输出端OUT处的电压VOUT被禁止进一步异常上升，以及输出电压VOUT快速地返回到在控制下的正常值。
以上的对于本发明优选实施例的描述是为了显示和说明的目的而给出的。不打算无遗漏地阐述本发明和把本发明限制于所揭示的精确的形式，并且，从以上的教导作出修正和变例是可能的，或它们可从本发明的实践得出。选择和描述了这些实施例，以便于说明本发明的原理及其实际应用，以使得本领域技术人员能够在各种实施例中和通过各种修正来利用本发明，以适用于特定的使用。因此，打算由附属权利要求及其等价物来规定本发明的范围。

Claims (1)

1. DC-DC变换器中的输出电压检测电路，包括电压检测电路，用于检测输出电压上升到一个大于正常电压的数值，以便阻止输出电压进一步上升，由此，输出电压快速地返回到正常值。
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