用于電子模塊的過流保護裝置和過流保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于電子模塊的過流保護裝 置和相應(yīng)的過流保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在例如平板計算機、智能電話機、音樂播放器等的各種電子設(shè)備中，存在諸如電壓 轉(zhuǎn)換器、功率放大器、顯示器等的電子模塊，各個電子模塊都具有額定電流。當在所述電子 模塊中流動的電流超過所述額定電流時，所述電子模塊會被燒壞而不能工作。因此，在所述 電子模塊中，需要設(shè)置一種過流保護裝置，用于在流經(jīng)其中的電流過大的情況下對整個電 子模塊進行保護。
[0003] 所述各個電子模塊需要電源供電來進行工作。傳統(tǒng)的過流保護裝置可通過中斷所 述電子模塊與電源的連接來實現(xiàn)過流保護。然而，電子模塊的供電切斷可能導致其工作紊 亂，難以重新啟動電子模塊的工作，并且可能影響與所述電子模塊相關(guān)的其它模塊或電子 電路的工作。
[0004] 此外，在傳統(tǒng)的過流保護裝置中，還可以通過控制電子模塊內(nèi)部的電流來進行過 流保護。然而，這在某些情況下難以有效地進行過流保護。下面以電子模塊為升壓轉(zhuǎn)換器 為例進行說明。
[0005] 升壓轉(zhuǎn)換器用于將特定的直流輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為更大的輸出電壓Vout以提供 給電子設(shè)備中的功能模塊。在升壓轉(zhuǎn)換器的工作過程中，將輸入的電能暫時存儲在例如電 感器、電容器等的儲能器件中（即執(zhí)行充電過程），并然后在輸出端以不同的電壓釋放所述 電能（即執(zhí)行放電過程），從而將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓Vout。升壓轉(zhuǎn)換器包 括例如開關(guān)的控制器件，該控制器件被驅(qū)動信號驅(qū)動而控制所述充電過程和放電過程。當 升壓轉(zhuǎn)換器中的電流過大時，過流保護裝置驅(qū)動所述控制器件僅進行放電而不進行充電， 以期望逐步降低所述儲能器件在放電過程中的電流。
[0006] 上述升壓轉(zhuǎn)換器中的過流保護裝置在輸出電壓Vout明顯大于輸入電壓Vin時能 夠很好地保護電壓轉(zhuǎn)換器。然而，當輸出電壓Vout接近輸入電壓Vin時，或者當所述升壓 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動的負載過大而使輸出電壓Vout低于輸入電壓Vin時，儲能器件上的電流降低量 將非常小，甚至為負值，即表示儲能器件上的電流增加。這可以從如下的公式（1)中看出
[0007]
[0008] 其中，八^是儲能器件上的電流降低量，Vout是升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，Vin是升 壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，L是作為儲能器件的電感器的電感值，Toff是所述控制器件控制所 述儲能器件進行放電的斷開時間Toff。根據(jù)公式（1)可知，當輸出電壓Vout接近輸入電 壓Vin時，儲能器件上的電流降低量非常小；當所述輸出電壓Vout低于輸入電壓Vin時，儲 能器件上的電流降低量為負值。因此，即使過流保護裝置檢測到升壓轉(zhuǎn)換器中的電流過大， 并關(guān)斷控制器件來控制升壓轉(zhuǎn)換器中的電流，也難以有效地降低其中的電流來對升壓轉(zhuǎn)換 器進行過流保護。這里以升壓轉(zhuǎn)換器中的過流保護裝置為例進行了說明過流保護裝置的失 效，在放大器、顯示器等有電源輸入的電子模塊中也存在類似的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本申請的各方面可涉及過流保護裝置、包括該過流保護裝置的電子模塊（例如電 壓轉(zhuǎn)換器）、用于進行過流保護的方法。
[0010] 本申請的過流保護裝置所應(yīng)用于的電子模塊可包括：儲能單元，用于暫時存儲輸 入的電能，并能夠通過電能輸送路徑釋放所儲存的電能；儲能控制單元，用于控制所述儲能 單元的電能存儲和電能釋放。所述電子模塊例如是升壓轉(zhuǎn)換器、放大器、顯示器等，儲能單 元例如是升壓轉(zhuǎn)換器中的電感器、放大器中的電荷栗等。
[0011] 本申請的過流保護裝置可以檢測在電子模塊中發(fā)生的過流事件，并且在檢測到過 流事件時可以啟動過流保護。當過流事件發(fā)生時，本申請的過流保護裝置不僅可通過所述 儲能控制單元控制所述儲能單元不再存儲輸入的電能，還可在所述儲能單元釋放電能的電 能輸送路徑上設(shè)置耗能單元，并利用該耗能單元消耗在所述儲能單元中存儲的電能，從而 降低在電子模塊中流動的電流而實現(xiàn)過流保護。設(shè)置在電能輸送路徑上的耗能單元可以是 專門設(shè)置的電阻器，還可利用所述電子模塊中已有的電子器件來實現(xiàn)。
[0012] 利用本申請中的過流保護裝置，可以有效地對電子模塊進行過流保護，而不受限 于所述電子模塊的工作狀態(tài)。例如，即使在升壓轉(zhuǎn)換器中的輸出電壓接近甚至小于輸入電 壓時，也可以有效地降低升壓轉(zhuǎn)換器中的電流而進行過流保護。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明技術(shù)方案，下面將對實施例或傳統(tǒng)技術(shù)描述中涉及的附圖作簡 單地介紹。下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。貫穿各個附圖中，相同的附圖標記典型地指的是相 同的部件。
[0014] 圖1示意性圖示了本申請中的過流保護裝置的框圖；
[0015]圖2示意性圖示了本申請中的過流保護裝置在異步升壓轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用示例；
[0016] 圖3示意性地圖示了圖2的過流保護裝置中的過流檢測單元的電路圖；
[0017]圖4示意性圖示了本申請中的過流保護裝置在同步升壓轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用示例；
[0018] 圖5圖示了圖4中的三極管的柵源極電壓與漏極電流之間的關(guān)系的示意圖；
[0019] 圖6(a)和圖6(b)示意性圖示了在圖4所示的過流保護裝置中的箝制單元的電路 圖；
[0020] 圖7示意性地圖示了圖4所示的過流保護裝置中的第二驅(qū)動單元的電路圖；
[0021] 圖8(a)_(d)圖示了在同步升壓轉(zhuǎn)換器中利用圖4的過流保護裝置進行過流保護 的示意性波形；
[0022] 圖9圖示了本申請的示例性過流保護方法900的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]這里描述的過流保護裝置、包括該過流保護裝置的電子模塊等可實現(xiàn)在各種電子 設(shè)備中。所述電子設(shè)備可包括但不限于，電子產(chǎn)品、電子產(chǎn)品的一部分，電子測試設(shè)備等。 所述電子產(chǎn)品可包括但不限于智能電話機、電視、平板計算機、顯示器、個人數(shù)字助理、攝像 機、音頻播放器、存儲器等。消費電子產(chǎn)品的一部分可包括多芯片模塊、功率放大器模塊、電 壓轉(zhuǎn)換等。
[0024] 圖1示意性圖示了本申請中的過流保護裝置100的框圖。
[0025] 如圖1所示，該過流保護裝置100所應(yīng)用于的電子模塊可包括：儲能單元10,用于 暫時存儲輸入的電能，并能夠通過電能輸送路徑釋放所儲存的電能；儲能控制單元20,用 于控制所述儲能單元10存儲電能或釋放電能。包括所述儲能單元10和儲能控制單元20 的電子模塊例如是電壓轉(zhuǎn)換器、放大器等。所述電能輸送路徑是所述儲能單元10的電能被 釋放的路徑。作為示例，在電壓轉(zhuǎn)換器中，所述電能輸送路徑是所述儲能單元10與輸出電 壓的端口之間的路徑，所述輸出電壓的端口用于向電壓轉(zhuǎn)換器的負載供電；在放大器中，所 述電能輸送路徑是與電荷栗的輸出連接的電路路徑。這里所給出的升壓轉(zhuǎn)換器、放大器等 僅僅是所述過流保護裝置所應(yīng)用于的電子模塊的示例，任何包括儲能單元和儲能控制單元 的電子模塊都可以采用本申請的過流保護裝置。
[0026] 所述儲能控制單元20控制所述儲能單元10從輸入端Sin接收輸入的電能，并且 在所述儲能單元10中暫存所輸入的電能，相應(yīng)地流經(jīng)所述儲能單元10的電流逐漸升高；此 后，所述儲能控制單元20控制所述儲能單元10通過所述電能輸送路徑釋放所存儲的電能。 因此，當在所述儲能單元10中集聚過多的電能時，所輸出的電流會很大，則導致所述儲能 單元10、儲能控制單元20、以及所述電能輸送路徑中的與儲能單元10連接的其它電子器件 被毀壞。所述儲能單元10例如是升壓轉(zhuǎn)換器中的電感器、放大器中的電荷栗等，所述儲能 控制單元20例如是升壓轉(zhuǎn)換器中的控制開關(guān)、放大器中的用于控制電荷栗的控制器件等。
[0027] 在圖1中，僅僅示出了在電子模塊中與過流保護裝置100直接相關(guān)的單元或部分。 在實踐中，所述電子模塊還可能包括其它的單元或部分，例如在電壓轉(zhuǎn)換器中還可以包括 用于基于輸出電壓進行反饋控制的反饋單元、用于穩(wěn)定輸出電壓的穩(wěn)壓單元、和用于驅(qū)動 所述儲能控制單元20的驅(qū)動單元等。各個電子模塊所包括的其它單元或部件將取決于所 述電子模塊的功能的不同而不同。
[0028] 如圖1所示，本申請的過流保護裝置100可包括：過流檢測單元110,用于判斷在 電子模塊中是否發(fā)生過流事件，并輸出用于指示是否發(fā)生過流事件的過流指示信號0CE，并 將所述過流指示信號0CE提供給所述儲能控制單元20來控制所述儲能單元10在發(fā)生過流 事件時釋放電能；耗能單元120,可移除地連接在所述電能輸送路徑中，并在連接于所述電 能輸送路徑中時消耗流經(jīng)所述電能輸送路徑的電能；過流控制單元130,用于基于所述過 流指示信號0CE控制所述耗能單元120在所述電能輸送路徑中的連接。
[0029] 所述過流檢測單元110例如可以檢測從電子模塊的儲能單元10輸出的電流，并 將從儲能單元10輸出的電流與預設(shè)的電流閾值進行比較來判斷在電子模塊中是否發(fā)生過 流事件。典型地，當從儲能單元10輸出的電流大于等于預設(shè)的電流閾值時，判斷在電子模 塊中發(fā)生了過流事件；當從儲能單元10輸出的電流小于預設(shè)的電流閾值時，判斷在電子模 塊中沒有發(fā)生過流事件。替換地，所述過流檢測單元110還可以檢測所述能量輸送路徑上 的電壓，并將所檢測電壓與預設(shè)的電壓閾值進行比較來判斷在電子模塊中是否發(fā)生過流事 件。針對不同的電子模塊，可以采用各種方