峰值电流模式的过流保护：Hiccup打嗝工作模式

 

输出短路时，逐个脉冲限流功能无法提供有效的过流保护的最主要的原因在于：输出电压非常低，电感去磁电流变化率di/dt非常小，导致下一个开关周期开始时电感激磁的起始电流不断增加，电感电流也不断增加，极端情况下，电感有可能会饱和。

同时，系统每个开关周期，主开关管都必须导通的一个最小的时间，即LEB时间，电感的激磁电流在这个时间段，会一直保持上升而不受控。特别是电感饱和时，电感值L减少到非常低值，电感激磁的电流变化率di/dt会进一步增加，在非常短的LEB时间内，电感电流急剧增加到非常高的值，直接导致系统损坏。

为了实现系统的安全操作，PWM控制器检测到输出短路过流时，可以关断主开关管的工作，停止工作一段时间后，再重新起动工作，如果输出短路消除，系统就进入到正常工作；如果输出短路依然存在，系统重复以上过程，这种工作方式称为Hiccup打嗝工作模式。

PWM控制器检测到输出短路过流，主要有3种方式。

1、直接使用比较器，将电流检测信号和设定过流参考电压值进行比较

为了防止输出瞬态过载或短路时误触发，检测到过流后，保护延迟一段，再进行检测。如果过流信号在延迟一定时间后消除，过流保护不起作用；如果过流信号在延迟一定时间后仍然存在，过流保护动作，芯片停止PWM输出，系统不工作。系统不工作延迟一段较长时间，然后重新开始工作，如此重复上面过程。

过流检测信号的延迟时间和芯片停止工作的延迟时间，都使用芯片内部时钟信号计数，计数器计满一定个数如512、1024、2048、4096，…，从而设定相应延迟时间。

这种方式直接检测电流值，响应速度快，但是额外需要一个快速比较器。

图1  检测电流信号判断输出短路

2、检测电压误差放大器输出COMP管脚电压

这种方式是一种间接过流检测，输出短路时输出电压下降，电压误差放大器输出电压VComp增加，直到顶到其输出最大值（钳位值）；然后，内部延迟电路开始使用时钟信号计数，计数器计满一定个数后，如果VComp电压仍然维持最大钳位值，那么芯片停止PWM输出，系统不工作；系统不工作延迟一段较长时间，然后重新开始工作，如此重复上面过程。

过流检测信号计数器计满一定个数后，VComp电压小于最大钳位值，那么计数器清0，不影响芯片正常工作。

这种方式不需要额外元件，但是响应速度较慢。

图2  检测COMP电压判断输出短路

图3  Hiccup打嗝工作波形

3、直接检测输出电压值

这种方式也是一种间接过流检测，输出短路时，输出电压下降，下降到一定值时，如设定输出电压的20%、50%，过流保护就动作。它需要额外电压比较器，响应速度较快，不需要设定过流检测信号的延迟时间。

图4  检测FB电压判断输出短路

Hiccup打嗝工作模式，在输出短路消除后，输出电压恢复速度慢，需要时间长，不适合一些应用。频率折返工作模式，输出电压恢复速度快，适合有这种要求的使用。