如何锁定具有打嗝故障响应的电源转换器
文章：Pradeep Shenoy
对错误作出反应的一种流行的方式被称为hiccup。电源转换器将自动关闭，等待一段时间，然后自动重新启动。
功率转换器通常旨在防止不希望的故障方案。例如，如果在转换器输出上绘制过多的电流，则过电流保护可能会接合。如果转换器的输出端子被意外地短路或者负载电流低于设计的最大电流，则这是有用的。其他常见故障情况包括超过热关断跳跳（过热）和界限的输出电压（过电压或欠压）。
对错误作出反应的一种流行的方式被称为hiccup。电源转换器将自动关闭，等待一段时间(例如30毫秒)，然后自动重启。图1示出了该响应的示例，测量输出电压和电感器电流。打嗝故障响应使系统有机会在没有外部干预的情况下恢复。它还有助于降低在短路输出的情况下消耗的功耗和热量。
图1由于过电流方案，打嗝故障响应
有些时候，不需要hiccup响应。也许您需要一个中央控制器以更复杂或复杂的方式管理故障响应。有些系统内置有冗余，并希望完全关闭故障子系统，以确保它们不会干扰正常运行的子系统。在这些情况下，所需的故障响应可能是闩断故障电源转换器。锁存电源转换器将防止它重新启动，除非使能(EN)引脚或电源电压被循环来重置锁存器。一些设备，比如TPS53511，有一个内置的关闭响应，但大多数不是。
通过简单的设置/复位(SR)锁存电路，可以为电源转换器增加一个锁存故障响应。图2显示了一个SR锁存器和它的真值表。对于这个例子，SR锁存器具有有源低输入。这意味着当输入较高时，输出Q和Q- bar不发生变化。如果设置的输入变低，Q将被设置为高(1)。如果重置变低，Q将被设置为低(0)。如果两个输入都是低的，输出处于待定状态，这种情况通常应该避免。附加的逻辑门可以克服这种情况。
图2SR锁存有效的低输入和相应的真相表
图3图示了实现锁存电路的高级方法。许多功率转换器和监控电路具有良好的（PGood）输出。如果转换器中存在故障，则PGOOD信号将拉低，表示转换器存在问题。当PGOOD信号变为低时，锁存电路（Q）的输出将高亮，这又将将转换器的en引脚拉低。当EN引脚变低时，转换器将关闭，并且不会自行重启。发送到闩锁的复位信号重新启动转换器并带来Q输出低电平，这反过来使en引脚高。包括逆变器以使接口更简单;它们用开漏金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）实现。
图3锁存电路概述和信号图示例
你要确保转换器可以正确地启动或重启，即使当PGOOD信号是低的;因此，你需要锁存器电路是复位主导的。换句话说，当集合输入和重置输入都很低时，重置输入将占主导地位，导致Q输出很低。图4显示了一个简化的实现，仅使用与非门，并与相应的真值表。可以使用两个双非和门SN74AUP2G00集成电路(ICs)或一个四非和门SN74HC00集成电路来创建该电路。
图4使用NAND门和相应的真值表重置主导锁存电路
图5显示了锁分电路的总体实现。功率转换器的PGOOD引脚使用外部电阻拉高(至3.3 V)。当故障发生时，连接到PGOOD的漏极MOSFET将拉低s条输入闩锁。Q输出变高，打开MOSFET S1。EN引脚拉低，关闭转换器和防止打嗝自动重启。当变换器输入电压轨(PVIN)上升时，电容耦合通过寄生栅漏电容(CGd.）可以拉上S1的大门并将其打开。S1的栅极上的下拉电阻可能有助于确保S1不会无意地开启。
图5复位latch-off电路
输入到SR锁存器的R杆通过100kΩ电阻拉高。每当复位信号被提供给S2的栅极时，开漏MOSFET S2可以将R-Bar信号拉低。电容器（C，与S2并联连接）形成具有上拉电阻器R的延迟电路。在该示例中，延迟的RC时间常数为约47ms。此延迟可调，以确保在启动期间保持R-Bar输入保持低。R-Bar上的慢边径速率可以损坏的输入由于电流过度绘制，一些互补金属氧化物半导体（CMOS）Nand栅极。SN74aup2g00盖茨不会受到此类损坏，因为它们具有相对较弱的司机。
另一种方法是要么使用施密特触发器输入与非门，要么在R-Bar输入处添加施密特触发器缓冲区。在第三种选择中，开关S2可以连续打开，在启动过程中拉低R- bar，通过调整R和C值可以减少或完全消除RC延迟。
可以使用这里需要锁存故障响应的各种功率转换器应用中的电路。锁存电路使用一些简单的组件和逻辑门来实现灵活，鲁棒的解决方案。
Pradeep谢诺是德克萨斯乐器电力设计服务团队的系统工程师。
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