用于電子模塊的過流保護裝置和過流保護方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及電子電路技術領域，更具體地，涉及一種用于電子模塊的過流保護裝 置和相應的過流保護方法。
【背景技術】
[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備中，存在諸如電壓 轉換器、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，需要設置一種過流保護裝置，用于在流經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的其它模塊或電子 電路的工作。
[0004] 此外，在傳統的過流保護裝置中，還可以通過控制電子模塊內部的電流來進行過 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換器 為例進行說明。
[0005] 升壓轉換器用于將特定的直流輸入電壓Vin轉換為更大的輸出電壓Vout以提供 給電子設備中的功能模塊。在升壓轉換器的工作過程中，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（即執行放電過程），從而將輸入電壓Vin轉換為所需的輸出電壓Vout。升壓轉換器包 括例如開關的控制器件，該控制器件被驅動信號驅動而控制所述充電過程和放電過程。當 升壓轉換器中的電流過大時，過流保護裝置驅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 轉換器驅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是升壓轉換器的輸出電壓，Vin是升 壓轉換器的輸入電壓，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換器中的電流過大， 并關斷控制器件來控制升壓轉換器中的電流，也難以有效地降低其中的電流來對升壓轉換 器進行過流保護。這里以升壓轉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。
【發明內容】
[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換器、放大器、顯示器等，儲能單 元例如是升壓轉換器中的電感器、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過流保護。設置在電能輸送路徑上的耗能單元可以是 專門設置的電阻器，還可利用所述電子模塊中已有的電子器件來實現。
[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。例如，即使在升壓轉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方案，下面將對實施例或傳統技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講， 還可以根據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換器中的應用示例；
[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換器中的應用示例；
[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動單元的電路圖；
[0021] 圖8(a)_(d)圖示了在同步升壓轉換器中利用圖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在各種電子 設備中。所述電子設備可包括但不限于，電子產品、電子產品的一部分，電子測試設備等。 所述電子產品可包括但不限于智能電話機、電視、平板計算機、顯示器、個人數字助理、攝像 機、音頻播放器、存儲器等。消費電子產品的一部分可包括多芯片模塊、功率放大器模塊、電 壓轉換等。
[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換器、放大器等 僅僅是所述過流保護裝置所應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，相應地流經所述儲能單元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例如是升壓轉換器中的控制開關、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、用于穩定輸出電壓的穩壓單元、和用于驅動 所述儲能控制單元20的驅動單元等。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 電子模塊中是否發生過流事件，并輸出用于指示是否發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輸出的電流與預設的電流閾值進行比較來判斷在電子模塊中是否發生過 流事件。典型地，當從儲能單元10輸出的電流大于等于預設的電流閾值時，判斷在電子模 塊中發生了過流事件；當從儲能單元10輸出的電流小于預設的電流閾值時，判斷在電子模 塊中沒有發生過流事件。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的電壓閾值進行比較來判斷在電子模塊中是否發生過流事 件。針對不同的電子模塊，可以采用各種方