
輸出短路時,逐個脈沖限流功能無法提供有效的過流保護的最主要的原因在于:輸出電壓非常低,電感去磁電流變化率di/dt非常小,導致下一個開關周期開始時電感激磁的起始電流不斷增加,電感電流也不斷增加,極端情況下,電感有可能會飽和。
同時,系統(tǒng)每個開關周期,主開關管都必須導通的一個最小的時間,即LEB時間,電感的激磁電流在這個時間段,會一直保持上升而不受控。特別是電感飽和時,電感值L減少到非常低值,電感激磁的電流變化率di/dt會進一步增加,在非常短的LEB時間內,電感電流急劇增加到非常高的值,直接導致系統(tǒng)損壞。
為了實現(xiàn)系統(tǒng)的安全操作,PWM控制器檢測到輸出短路過流時,可以關斷主開關管的工作,停止工作一段時間后,再重新起動工作,如果輸出短路消除,系統(tǒng)就進入到正常工作;如果輸出短路依然存在,系統(tǒng)重復以上過程,這種工作方式稱為Hiccup打嗝工作模式。
PWM控制器檢測到輸出短路過流,主要有3種方式。
1、直接使用比較器,將電流檢測信號和設定過流參考電壓值進行比較
為了防止輸出瞬態(tài)過載或短路時誤觸發(fā),檢測到過流后,保護延遲一段,再進行檢測。如果過流信號在延遲一定時間后消除,過流保護不起作用;如果過流信號在延遲一定時間后仍然存在,過流保護動作,芯片停止PWM輸出,系統(tǒng)不工作。系統(tǒng)不工作延遲一段較長時間,然后重新開始工作,如此重復上面過程。
過流檢測信號的延遲時間和芯片停止工作的延遲時間,都使用芯片內部時鐘信號計數(shù),計數(shù)器計滿一定個數(shù)如512、1024、2048、4096,…,從而設定相應延遲時間。
這種方式直接檢測電流值,響應速度快,但是額外需要一個快速比較器。

圖1? 檢測電流信號判斷輸出短路
2、檢測電壓誤差放大器輸出COMP管腳電壓
這種方式是一種間接過流檢測,輸出短路時輸出電壓下降,電壓誤差放大器輸出電壓VComp增加,直到頂?shù)狡漭敵鲎畲笾担ㄣQ位值);然后,內部延遲電路開始使用時鐘信號計數(shù),計數(shù)器計滿一定個數(shù)后,如果VComp電壓仍然維持最大鉗位值,那么芯片停止PWM輸出,系統(tǒng)不工作;系統(tǒng)不工作延遲一段較長時間,然后重新開始工作,如此重復上面過程。
過流檢測信號計數(shù)器計滿一定個數(shù)后,VComp電壓小于最大鉗位值,那么計數(shù)器清0,不影響芯片正常工作。
這種方式不需要額外元件,但是響應速度較慢。

圖2? 檢測COMP電壓判斷輸出短路

圖3? Hiccup打嗝工作波形
3、直接檢測輸出電壓值
這種方式也是一種間接過流檢測,輸出短路時,輸出電壓下降,下降到一定值時,如設定輸出電壓的20%、50%,過流保護就動作。它需要額外電壓比較器,響應速度較快,不需要設定過流檢測信號的延遲時間。

圖4? 檢測FB電壓判斷輸出短路
Hiccup打嗝工作模式,在輸出短路消除后,輸出電壓恢復速度慢,需要時間長,不適合一些應用。頻率折返工作模式,輸出電壓恢復速度快,適合有這種要求的使用。