4种升压转换短路保护总结

一、升压转换器简介

升压转换器产生高于输入电压的输出电压，升压转换器的示例包括：在锂电池组中产生5V充电端口生产智能手机中的电源轨驱动LED或者手电筒中的串联LED基于Arduino的项目中的电压调节器利用单节锂电池产生高电压来运行电机。

下图为升压转换器的简化原理图，由电容、电感、MOS管和二极管构成的简单电路。通过控制占空比或者MOS管导通的时间百分比，通过闭合反馈环路来控制输出。

传递函数或者输入电压与输入电压之间的比率为Vout/Vin=1/(1-D)。

其中Vout是输出电压，Vin是输入电压，D是占空比。真正的升压转换器会有一个PWM控制器芯片，但在下图中没有明确显示。升压转换器的简化原理图

这里必须要注意，如果升压转换器的输出端短路接地，则输入电压会通过电感和二极管短路接地，除了导线电阻和附加到输入电压的电源电流限制之外，没有其他因素限制流过的电流。

如果不采取措施保护升压转换器，就有可能会出现故障，并导致二极管、电感走线着火、熔化或者出现其他类型的灾难性故障。二、一般保护策略

这里说的关于保护策略是在电源和升压转换器之间引入一个开关，用于在发生短路负载情况时将升压转换器与电源断开。

该开关可以实现为MOS管、负载开关、具有内置保护开关的升压转换器集成电路或者保险丝。三、使用MOS管进行保护

添加到升压转换器前端的MOS可用于断开电源和升压转换器的连接。简化的原理图可以看下面2个图。1、N沟道MOS管

MOS管可能需要额外的电路来偏置栅极。N沟道MOS管要求其栅极电压高于其源极端子。这可能需要栅极驱动器IC或者电荷泵。升压转换器的简化原理图，在电源和升压转换器输入之间具有一个用于短路保护的n沟道MOSFET2、P沟道MOS管

P沟道MOS管要求将栅极拉至其源极端子以下，如果输入电压足够高，P沟道MOS管的栅极可以打开MOS管。升压转换器的简化原理图

在电源和升压转换器输入之间具有用于短路保护的p沟道MOSFET

因此使用P沟道MOS管可能是最简单和最容易的选择。

请注意，在两个原理图中，NOS管体二极管都从升压转换器指向电源，因此除非MOS管导通，否则电流会被阻断。为此应用MOS时，漏源电压额定值、RDS（ON）和栅极电压阈值是需要考虑的重要数据。

漏源电压额定值应比最大输入电压高几个电压。通态电阻应该足够低，不会产生许多损失。

栅极阈值电压应该足够低，这样的话可以方便MOS管轻松开启和关闭。四、使用负载开关进行保护

负载开关是集成附加电路的功率MOS管，其功能可能包括偏置MOS栅极的电荷泵和电平转换器。以及在电流过大时关闭开关的过流保护功能。

与使用MOS相比，使用负载开关具有以下优点：减少BOM数量减少PCB占地面积降低设计的复杂性，因此不需要添加额外的控制电路。

升压转换器的简化原理图

升压转换器的简化原理图其输入端带有用于短路保护的负载开关。五、具有内置保护的升压转换器控制器

实用的升压转换器由调节功率转换的集成电路控制，其中一些升压转换器控制电路具有内置保护机制，例如负载开关，使用具有内置保护功能的控制器可简化设计，减少BOM数量并减少PCB占地面积。具有保护功能的升压转换器IC的包括：LM4510和TPS61080。具有内置保护的升压转换器IC的简化示例六、保险丝保护

可以在升压转换器的输入或者输出上放置保险丝，以防止出现短路负载情况。有关如何完成操作的示例，请看下图。

保险丝保护

升压转换器输入或输出上的保险丝保护。请注意，负载开关和MOSFET保护电路也可以放置在升压转换器输出和负载之间，如图所示的熔断器保护电路。

这里还是建议使用上面的其他办法，因为带保险丝的设计比较麻烦。如果发生短路，