【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及電路，尤其涉及一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路及控制方法。
技術(shù)介紹
1、隨著電子設(shè)備和系統(tǒng)集成度的不斷提升，電源管理和過流保護(hù)成為了設(shè)計中的關(guān)鍵問題。特別是在大功率電子設(shè)備中，電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性直接影響到設(shè)備的性能和使用壽命。傳統(tǒng)的電源管理和過流保護(hù)方法中，常采用機(jī)械式斷路器或熔斷器來防止過流。然而，這些傳統(tǒng)方法存在響應(yīng)速度慢、保護(hù)不夠精準(zhǔn)、以及難以與現(xiàn)代化智能系統(tǒng)整合等問題，無法滿足高集成度電子設(shè)備對實時響應(yīng)和可編程控制的需求。
2、在大尺寸顯示屏的生產(chǎn)過程中，電源模塊需要為顯示屏提供高達(dá)25v/6a的輸出能力。然而，由于顯示屏體內(nèi)部短路，或屏體fpc連接器壓接短路等問題時常出現(xiàn)，一旦打開電源輸出模塊，可能會直接導(dǎo)致幾十安培的超大電流產(chǎn)生，進(jìn)而燒毀屏體或fpc連接器。傳統(tǒng)的過流保護(hù)方案通常依賴于adc采樣電流大小來判斷是否觸發(fā)過流保護(hù)（ocp）。但由于adc采樣轉(zhuǎn)換時間較慢，通常響應(yīng)時間為毫秒級別以上，而在大功率輸出場景中，短路會瞬間導(dǎo)致輸出電流驟增至幾十安培，使得屏體在短時間內(nèi)被燒毀。因此，傳統(tǒng)的ocp方案無法滿足這一場景下的快速保護(hù)需求。
3、為了解決大功率電源模塊在顯示屏點屏過程中因短路而燒毀屏體的問題，設(shè)計一種能夠快速響應(yīng)并關(guān)斷電源輸出的保護(hù)方法變得尤為重要。這種方法必須能夠在毫秒以內(nèi)檢測到大電流異常情況，并及時切斷電源輸出，從而避免屏體或fpc連接器的損壞。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N基于可
2、本申請第一方面提供了一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，包括：
3、第一電源電壓輸入端（vcc）、nmos管（q1）、參考電壓輸入端（in_ref）、限流電阻(r1)、三極管(q2)、光耦合器(u1)、外部控制單元（u2）以及電壓輸出端，其中，
4、所述第一電源電壓輸入端（vcc）用于輸入電源電壓，所述參考電壓輸入端（in_ref）用于輸入?yún)⒖茧妷海?/p>
5、所述nmos管的漏極（d）與所述第一電源電壓輸入端（vcc）電連接，
6、所述限流電阻（r1）的一端連接至三極管（q2）的發(fā)射極（e）和電壓輸出端（v_out），另一端連接至三極管（q2）的基極（b）和nmos管（q1）的源極（s），所述nmos管的柵極（g）與所述參考電壓輸入端（in_ref）電連接；
7、所述三極管（q2）的集電極（c）與所述參考電壓輸入端（in_ref）電連接；
8、所述光耦合器（u1）的輸入端的陽極與所述參考電壓輸入端（in_ref）電連接，所述光耦合器（u1）的輸入端的陰極與所述三極管（q2）的集電極（c）電連接；所述光耦合器（u1）的輸出端的集電極與所述外部控制單元（u2）電連接，所述光耦合器（u1）的輸出端的發(fā)射極接地。
9、所述外部控制單元用于根據(jù)所述光耦合器（u1）的導(dǎo)通狀態(tài)判斷是否觸發(fā)過流報警信號，若觸發(fā)所述過流報警信號則控制所述參考電壓輸入端（in_ref）為0v。
10、可選的，所述外部控制單元包括fpga、上拉電阻（r2）以及第二電源電壓輸入端，所述上拉電阻（r2）的一端與所述fpga以及所述光耦合器（u1）的輸入端的陽極電連接，所述上拉電阻（r2）的另一端與所述第二電源電壓輸入端電連接。
11、可選的，當(dāng)在限流電阻（r1）上的壓降超過0.6v時所述三極管（q2）導(dǎo)通。
12、可選的，所述光耦合器（u1）在限流電阻（r1）上的電流超過6a時，降低參考電壓輸入端（in_ref）以使nmos管（q1）進(jìn)入半導(dǎo)通狀態(tài)。
13、可選的，所述外部控制單元通過上拉電阻（r2）連接至3.3v電源，并用于檢測當(dāng)光耦合器（u1）導(dǎo)通時，io電平的變化。
14、本申請第二方面提供了一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，應(yīng)用于如第一方面以及第一方面任一項所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路中，所述控制方法包括：
15、外部控制單元通過光耦合器（u1）實時檢測電源輸出電流，并根據(jù)限流電阻（r1）上的電壓壓差判斷電流大小；
16、當(dāng)所述限流電阻（r1）上的電流超過預(yù)設(shè)電流閾值時，通過光耦合器（u1）控制參考電壓輸入端（in_ref）降低，從而減少nmos管（q1）的柵極電壓；
17、控制nmos管（q1）進(jìn)入半導(dǎo)通狀態(tài)，降低輸出電壓（v_out）；
18、外部控制單元根據(jù)采集的io電平信號生成過流報警信號，并通過降低參考電壓輸入端（in_ref）至0v，關(guān)斷nmos管（q1）以切斷電源輸出。
19、可選的，所述外部控制單元通過每1μs采樣一次io電平信號。
20、可選的，所述外部控制單元通過計數(shù)器計算io電平信號連續(xù)為0的時長。
21、可選的，所述計數(shù)器的長度閾值通過上位機(jī)進(jìn)行配置。
22、可選的，所述限流電阻（r1）上的壓降閾值設(shè)定為0.6v。
23、可選的，所述光耦合器（u1）的固定壓降為1.2v。
24、可選的，通過上位機(jī)配置所述長度閾值為10μs。
25、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請具有以下優(yōu)點：
26、1、采用三極管（q2）作為電流檢測元件，當(dāng)限流電阻（r1）上的電流超過預(yù)設(shè)值時，能夠迅速導(dǎo)通，從而快速降低參考電壓輸入端（in_ref）。這種快速反應(yīng)特性確保了在發(fā)生短路或過流情況下，電源輸出能在微秒級別內(nèi)關(guān)閉，保護(hù)屏體和其他元件不被損壞。
27、2、通過限流電阻（r1）的設(shè)計，電路能夠準(zhǔn)確監(jiān)測輸出電流，并在電流超過預(yù)設(shè)值（如6a）時啟動保護(hù)機(jī)制。這樣能有效防止電流過大導(dǎo)致的設(shè)備燒毀，增強(qiáng)了電源管理的安全性。
28、3、電路中通過nmos管（q1）和參考電壓輸入端（in_ref）實現(xiàn)了控制與輸出的隔離，減少了電源控制信號對輸出電壓的干擾，確保了電源的穩(wěn)定性和可靠性。
29、4、外部控制單元能夠根據(jù)實際需求進(jìn)行配置，實時檢測電流并生成報警信號。其可編程性使得電路能夠適應(yīng)不同的工作條件與應(yīng)用場景，提高了電路的靈活性。
30、5、fpga通過計數(shù)器配置了檢測延時機(jī)制，能夠濾除非短路情況下的脈沖電流，避免誤報警。這增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，使其在各種工作環(huán)境下都能有效運行。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，所述外部控制單元（U2）包括FPGA、上拉電阻（R2）以及第二電源電壓輸入端（VDD），所述上拉電阻（R2）的一端與所述FPGA以及所述光耦合器（U1）的輸入端的陽極電連接，所述上拉電阻（R2）的另一端與所述第二電源電壓輸入端（VDD）電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，當(dāng)在限流電阻（R1）上的壓降超過0.6V時所述三極管（Q2）導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，所述光耦合器（U1）在限流電阻（R1）上的電流超過6A時，降低參考電壓輸入端（IN_REF）以使NMOS管（Q1）進(jìn)入半導(dǎo)通狀態(tài)。
5.一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路中，所述控制方法包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的基
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，所述外部控制單元（U2）通過計數(shù)器計算IO電平信號連續(xù)為0的時長。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，所述計數(shù)器的長度閾值通過上位機(jī)進(jìn)行配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，所述限流電阻（R1）上的壓降閾值設(shè)定為0.6V。
10.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，所述光耦合器（U1）的固定壓降為1.2V。
11.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，通過上位機(jī)配置所述長度閾值為10μs。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，所述外部控制單元（u2）包括fpga、上拉電阻（r2）以及第二電源電壓輸入端（vdd），所述上拉電阻（r2）的一端與所述fpga以及所述光耦合器（u1）的輸入端的陽極電連接，所述上拉電阻（r2）的另一端與所述第二電源電壓輸入端（vdd）電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，當(dāng)在限流電阻（r1）上的壓降超過0.6v時所述三極管（q2）導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路，其特征在于，所述光耦合器（u1）在限流電阻（r1）上的電流超過6a時，降低參考電壓輸入端（in_ref）以使nmos管（q1）進(jìn)入半導(dǎo)通狀態(tài)。
5.一種基于可編程輸出參考電壓的電源管理電路的控制方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項所述的基于可編程輸出參考電壓的電源管...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝開，徐大鵬，劉浩，
申請(專利權(quán))人：長沙精智達(dá)電子技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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