[发明专利]一种全负载自检测电荷泵保护模块

说明书

技术领域

本发明是为了提高电荷泵开关电源的可靠性而设计的具备全负载自检测保护模块，属于开关电源领域。

背景技术

随着消费类电子产品的大量普及，尤其以苹果平板电脑为代表小型化、智能化成为电子产品主流方向，而电子产品的供电部分为了提高效率，往往会选择电感式开关电源，而开关电源中的电感却因为其较大的体积，某些场合下又制约了其应用，而大容量陶瓷贴片电容的存在，使开关电容电荷泵电路越来越流行；与此同时对开关电容相关的可靠性、EMC也提出了越来越高的要求，以前大量适用于电感式的理论不再适用于电容电荷泵电路。

本设计主要是针对开关电容电荷泵电路设计的保护模块，本模块采用全负载自动检测保护，根据不同启动阶段、不同供电电压、不同负载，本电路设计了相应的保护模块，保证电路工作在安全，低EMC状态。

发明内容

本发明目的是设计一个具备全负载自检测保护模块应用于开关电容电荷泵电路中。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种全负载自检测电荷泵保护模块，其特征在于：其包括电源比较模块、开机充电限流单元、滞回比较单元、负载检测单元、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第三比较器CMP3、第四比较器CMP4、比较器控制单元、受控保护启动单元；

所述电源比较模块的作用：在开机时由于输出为低电位，电荷泵的开关管供电为电源，当输出超过电源时，通过电源比较模块切换成输出脚给电荷泵的开关管供电，结合开机充电限流单元实现开机保护； 

所述滞回比较单元用来防止电源噪声的干扰；

所述开机充电限流单元用于限制输出供电的偏置电流，防止因输出接重负载或者短路启动，造成输出管大功率损耗或烧毁输出管；

所述负载检测单元用于检测负载阻值，依据不同的负载阻值，开启不同的比较器；

所述第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第三比较器CMP3、第四比较器CMP4输入由所述负载检测单元控制；第一比较器CMP1主要开启条件为负载大于1kΩ，包括空载；第二比较器CMP2的开启条件为：负载 50Ω到1kΩ之间；第三比较器CMP3的开启条件为负载小于50Ω包括输出短路；第四比较器CMP4的开启条件为输出接高于5V的电源；各比较器输出接入比较器控制单元； 

所述比较器控制单元包括三个与门和振荡器，第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第三比较器CMP3输出分别控制三个与门，任何一个比较器开启后即比较器输出为零，与门输出也都为零；第四比较器CMP4直接控制振荡器的开关；振荡器的输出同时接入比较器控制单元的三个与门； 

所述受控保护启动单元包括振荡器和电荷泵开关管，所述电荷泵开关管由比较器控制单元控制；三个与门的输出直接控制电荷泵开关管，与门输出为零时，开关管处于关闭状态，电荷无法传输，电荷泵依靠输出电容供电，芯片工作极低的电流消耗状态；第四比较器CMP4输出为零时，直接把振荡器及电荷泵开关管全部关闭，电路处于待机状态；

第三比较器CMP3输出还用于控制电荷泵开关管的驱动电流，将驱动电流限制在特定的启动电流下，启动芯片，当第三比较器CMP3启动时，输出被重负载限制在很低的输出电平，此时该比较器限制驱动管的驱动电流，使驱动电流维持在一个恒定的状态下，限制了电路的损耗。

本发明由于采用了全负载自检测保护模块应用于电路中，电路可以精确的安全的工作在任何负载条件，保证了整个芯片安全，大大提高了芯片的工作效率。

附图说明

图 1 为本发明全负载保护电路部分结构框图；

图 2 为比较器控制单元与受控保护模块结构框图。

具体实施方式

如图1所示一种具备全负载自检测保护模块包括：电源比较模块、开机充电限流单元、滞回比较单元、负载检测单元、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、第三比较器CMP3、第四比较器CMP4、比较器控制单元，受控保护启动单元。 

刚上电时，电源电压建立，电荷泵电源输出为充电状态，通过电源比较模块，决定输出泵电源开关部分的供电电源，滞回比较单元用来防止电源噪声的干扰；输出供电的偏置电流被开机充电限流单元限制，防止因输出接重负载或者短路启动，造成输出管大功率损耗，造成烧毁输出管，此时内部OSC处于关闭状态，泵电源模块还没有启动；输出基本稳定后，芯片通过负载检测单元检测负载阻值，依据不同的负载阻值，开启不同的比较器。