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几种流行的过流保护（OCP）方案 同步降压稳压器广泛用于工业和基础设施应用，可将12V电源轨步降至适合微掌握器、FPGA、内存和外设I/O的负载点输入， 可低至0.6V为防止这些开关稳压器由于过量电流而损坏，过流爱护（OCP）功能特别关键一般会采纳逐周期电流限制，由于响应速度快该方案使开关稳压器持续以 负载电流工作，但同时会产生过量的热，并有可能降低系统牢靠性使用二级爱护方案（如打嗝模式和闭锁模式）能解决牢靠性问题，同时改善平均故障间隔时间（MTBF） 本文争论了几种流行的OCP方案，并解释了这些方案的工作原理，及其在降压稳压器中的实现方式另外我们还将争论电源设计工程师所面对的实际考虑事项，关心他们为其应用做出 合适的选择 采纳逐周期电流限制的过流爱护 电流模式掌握（CMC）降压转换器由于有很多优势而在近年来变得特别流行其主要优势之一是其只需通过COMP电压箝制即可实现内在的逐周期电流限制图1显示了一种峰值CMC降压转换器的框图，我们以它为例来解释各种OCP方案 “”图1. 峰值CMC降压转换器框图 实现电流限制需要获得电感器电流信息 常用的电流检测方案包括电阻器电流检测、电感器DCR电流检测、功率MOSFET RDSon电流检测和SenseFET电流检测。

其中，SenseFET电流检测由于 高和功率损耗低到可以忽视不计，因而广泛用于开关稳压器，如Intersil的ISL85005和ISL85014同步降压稳压器SenseFET电流检测基于匹配器件原理，其中电流被分胜利率FET和senseFET，大小与其阻值成反相关通常采纳特别高的功率FET阻值- SenseFET阻值比率，这是由于SenseFET电流只是功率 FET电流的一小部分因此，可以使用信号电平电阻器来检测电流而不产生显著的功率损耗电源设计工程师能够实现的逐周期电流限制OCP的 级是A）峰值电流限制，然后是B）反向电流限制稍后我们会争论如何实现针对持续故障大事的二级爱护 A. 峰值电流限制 在峰值CMC降压转换器中，开关周期由时钟信号开启然后高边开关导通，电感器电流开头斜坡上升随后检测电感器电流并与掌握信号（VCOMP）比较当电感器电流达到VCOMP时，高边开关关断，这时电感器电流下降，直到下一个开关周期开头通过VCOMP箝制可将峰值电感器电流限制在期望水平图2显示的是正常和电流限制工作模式下的电流波形 “”图2. 正常和峰值电流限制工作模式 理论上来讲，一旦电感器电流达到峰值电流限制阈值，高边开关导通脉冲就会马上终止，以使电感器电流低于峰值电流限制阈值。

但实际PWM掌握器通常具有 导通时间限制在时钟信号开启新的开关周期后，高边开关关断之前必需在不少于 导通时间的一段时间内保持导通，即使电感器电流已达到峰值电流限制阈值也不例外 在短路故障大事中，极低输出电压会导致电感器电流在高边开关关断时间内缓慢衰减降压转换器必需在特别小的占空比条件下工作，以确保电感器电流低于峰值电流限制阈值假如掌握回路要求的导通时间小于 导通时间，则掌握器仍旧会保持高边开关导通 导通时间因此，电感器电流在通过每个开关周期时持续增加， 终超出可编程峰值电流限制阈值可以采纳两种不同的方法来防止这种由于 导通时间限制而造成的电流失控：实施谷值电流限制电路，和/或开关频率折返（foldback）功能（作为对峰值电流限制的补充爱护） 谷值电流限制：供应额外一层爱护可以通过在低边开关导通时检测电感器电流来实施谷值电流限制假如在开关周期结束时所检测的电流超过谷值电流限制阈值，则高边开关将跳过下一个周期并保持关断状态，直到电流衰减到低于谷值电流限制阈值从而可避开前面争论的由于 导通时间导致的电流失控情形图3显示的例子解释了这种爱护机制 “”图3. 峰值电流限制和谷值电流限制 开关频率折返：这是消退在短路故障大事中由于 导通时间而造成的电流失控风险的另一种有效方案。

当检测到过流大事时，峰值电流限制电路会限制占空比，从而减小输出电压当反馈电压和/或导通时间低于编程好的阈值时，频率折返功能会降低开关频率通过降低频率来满意苛刻的占空比要求可以实现更长的导通时间使频率保持足够低的水平（使得要求苛刻的导通时间大于 导通时间）即可避开电流失控状况降低频率还会实现更大电感器电流纹波和更低的输出电流频率将在短路大事消退后自动恢复到正常值 B. 反向电流限制 在具有二极管整流的非同步降压转换器中，电感器电流始终为正相反，当同步降压转换器在强制连续导电模式（FCCM）下工作时，电感器电流可沿任一方向流过低边MOSFET假如输出电压意外上升到超过输出设置点，则将有一个大的负电流从VOUT流向PHASE节点，并通过低边MOSFET流向地面过大反向电流还会导致稳压器故障 如上文所争论的，峰值电流限制和谷值电流限制只能限制正向电流，但不能限制反向电流这时就需要额外的反向电流限制电路在有反向电流流过低边MOSFET，并超过预设的反向电流限制阈值时，强制关断低边MOSFET 二级OCP方案 逐周期电流限制通过将 电流限制在预设水平，供应快速的 级爱护在连续 电流条件下工作的开关稳压器会面临温度大幅上升，有些状况下甚至可能达到热关断阈值。

发生这种状况时，热关断爱护电路将关断开关稳压器，防止其受损当稳压器关断时，温度逐步下降在稳压器充分冷却后，自动从热关断状态中恢复在持续故障大事中，稳压器在峰值电流限制和热关断之间循环，这会对稳压器的长期牢靠性带来损害这时应当考虑实施两种二级爱护机制（打嗝模式或闭锁模式），以消退这个顾虑并改善MTBF 打嗝模式爱护：这种爱护通常用逐周期峰值电流限制和周期计数电路来实现在检测到过流大事时启动打嗝工作模式逐周期限制电路随即做出反应限制峰值电流然后周期计数电路对开关周期计数在肯定数量的连续周期过后，开关稳压器关断肯定时间，然后尝试再次启动假如过流大事已消退，则开关稳压器将启动并回到正常工作状态否则，它将检测到另一个过流大事并再次关断，并重复之前的循环 如图4所示，在持续故障条件下，稳压器的工作时间只占打嗝周期的一小部分在打嗝模式期间，功率损耗和温度都低许多因此，与仅采纳逐周期电流限制的稳压器相比，电源牢靠性得到了提升 “”图4. 持续故障条件下的打嗝模式OCP 闭锁模式爱护：像逐周期电流限制方案一样，打嗝模式OCP也使稳压器能在故障消退后重新启动虽然自动恢复功能在很多应用中很受欢迎，但闭锁模式爱护在其他一些应用中更受青睐，例如在电池供电系统中用于防止电池电量在持续故障条件下耗竭。

如图5所示，闭锁模式爱护会关断稳压器，并在检测到过流大事时将其锁定重新启动稳压器需要打开ENABLE或 VIN “”图5. 闭锁模式OCP 很多先进的集成式开关稳压器都具有内置OCP电路，以爱护自身不受过量电流和功率损耗的危害不同的开关稳压器可能采纳不同的爱护方案来自Intersil的ISL85003、ISL85005和ISL85005A同步降压稳压器具有内部峰值电流限制、谷值电流限制和反向电流限制功能，以供应全面的爱护ISL85009、ISL85012和ISL85014同步开关稳压器也具有这些电流限制功能此外，他们还供应频率折返功能，以及打嗝模式和闭锁模式爱护选项，来全面地爱护开关稳压器和提升系统牢靠性 结论 电源设计工程师应当依据其实际应用要求做出合适的选择逐周期峰值电流限制通过限制电感器峰值电流为开关稳压器供应快速爱护，爱护其不受过量电流的危害为避开峰值电流限制由于 导通时间限制而失效，可考虑采纳附加的谷值电流限制和/或频率折返功能同时不要遗忘，反向电流限制可防止大的负灌电流作为其次级爱护，打嗝模式爱护可通过减小功率损耗和降低温度升幅来提升系统牢靠性假如在持续故障条件下不需要自动恢复特性，应当选择闭锁模式爱护。

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