[发明专利]用于开关型充电管理芯片中驱动管与电感的短路保护电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，特别是一种用于开关型充电管理芯片中驱动管与电感的短路保护电路，可应用于模拟集成电路的设计。

背景技术

目前，随着科技的进步，笔记本电脑、微型计算机、数字照相机、移动电话以及各种便携式产品的迅猛发展，电子设备正向小型化、轻量化发展，这对电源产业提出了更高的要求。为了确保锂离子电池安全充电、延长电池的使用寿命，需要进一步提高锂离子电池充电技术。

充电管理芯片是各类电子设备充电器中必不可少的部分，开关型充电管理芯片由于采用了DC-DC的拓扑结构，通过控制开关管的导通与关断来传递电能，可以大大提高充电器的充电效率，减小充电器体积，因此开关型充电管理芯片被广泛应用于各种类型的充电器中。然而，充电管理芯片比普通DC-DC芯片有着更为严格的指标，对各种充电状况都要能够进行正确的检测，并做出相应的处理，以便用户能够及时发现异常。这里最常见的异常状态有开关MOS管短路和电感短路。

当开关MOS管发生短路时，不但不能给电池正常充电，而且会使电源产生很大的短路电流，这有可能烧毁前级电源模块或芯片；当电感发生短路，开关管导通时，充电电流不会逐渐增加，而是突变到很大的电流，这就有可能烧毁电池。因此如何检测开关MOS管或者电感短路是保证充电器安全工作首要解决的问题。

图1显示了一个传统的短路保护方案，此方案是将短路保护归结为过流保护。当系统正常工作时，输入电源V_IN通过采样电阻R_S给电池充电，充电电流I_C流过采样电阻R_S产生采样电压V_RS，该采样电压V_RS通过放大器进行放大得到电压信号V_A，并与开关型充电管理芯片内部产生的基准电压V_REF进行比较，当电压信号V_A比基准电压V_REF高时，比较器输出的逻辑信号V_C变成高电平，逻辑驱动单元检测到逻辑信号V_C为高电平后将驱动信号V_G置成低电平，控制开关NMOS管M1和M2关断。

这种方法虽然简单直观，但却无法区分过流还是短路，当充电电流比较大的时候容易触发短路保护，因此该短路保护方案只能应用于小电流的充电器中。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有短路保护电路的不足，提供了一种用于开关型充电管理芯片中驱动管与电感的短路保护电路，使短路检测与过流检测独立运行，互不干扰，且短路保护与充电电流大小无关。

为实现上述目的，本发明包括用于切断充电电源的高压NMOS管M₁和M₂，高压NMOS管M₁的漏极与充电管理芯片的输入电压V_IN相连，其源极与高压NMOS管M₂的源极相连，并连接到逻辑驱动单元3，高压NMOS管M₂的漏极输出充电电压V_HI；该逻辑驱动单元3用于产生控制信号V_G、上管驱动信号V_H和下管驱动信号V_L，控制信号V_G连接到高压NMOS管M₁和M₂的栅极控制其导通与关断，上管驱动信号V_H和下管驱动信号V_L分别用于控制上驱动管M₃和下驱动管M₄的导通与关断；其特征在于还包括下管检测单元1和上管检测单元2；

所述下管检测单元1，通过监测充电电压V_HI与充电管理芯片输入引脚SW之间的电压差对下驱动管M4进行短路检测，并输出下管短路信号V_CH给逻辑驱动单元3；

所述上管检测单元2，通过监测充电管理芯片输入引脚SW与地之间的电压差对上驱动管M₃和电感进行短路检测，并输出上管短路信号V_CL给逻辑驱动单元3。

上述的短路保护电路，其中下管检测单元1，包括箝位模块11，电平移位模块12，高压比较模块13和第一延时模块14；

所述箝位模块11，用于产生一个比充电电压V_HI低的箝位电压V₁，为电平移位模块12和高压比较模块13提供逻辑低电平；