電源轉換器通常設計用于防止出現(xiàn)不良故障。例如，如果轉換器輸出上消耗的電流過多，則可能會啟用過流保護。如果轉換器的輸出端子意外短路或負載電流超過設計的最大電流，這會很有幫助。其他常見故障情況包括超過熱關斷跳變點(過熱)和輸出電壓超出范圍(過壓或欠壓)。

一種流行的故障響應方式稱為打嗝。電源轉換器將自行關閉，等待一段時間(例如 30 ms)，然后自動重新啟動。圖 1 顯示了此響應的示例，同時測量輸出電壓和電感器電流。打嗝式故障響應使系統(tǒng)有機會在沒有外部干預的情況下恢復。它還有助于減少輸出短路時消耗的功率和產生的熱量。

圖 1過流情況導致的打嗝故障響應

有時不希望有打嗝的反應。也許您希望中央控制器以更復雜或精密的方式管理故障響應。有些系統(tǒng)內置冗余，希望完全關閉故障子系統(tǒng)，以確保它們不會干擾正常運行的子系統(tǒng)。在這些情況下，期望的故障響應可能是閉鎖故障功率轉換器。除非使能 (EN) 引腳或電源電壓循環(huán)以重置鎖存器，否則鎖斷電源轉換器將阻止其重新啟動。某些器件(例如TPS53511)具有內置閉鎖響應，但大多數(shù)器件沒有。

可以使用簡單的置位/復位 (SR) 鎖存電路向電源轉換器添加鎖斷故障響應。圖 2 顯示了 SR 鎖存器及其真值表。對于本例，SR 鎖存器具有低電平有效輸入。這意味著當輸入為高電平時，輸出 Q 和 Q-Bar 不會改變。如果設置輸入變低，Q 將被設置為高 (1)。如果復位變低，Q 將變低 (0)。如果兩個輸入均為低電平，則輸出處于不確定狀態(tài)，通常應避免這種情況。附加邏輯門可以克服這種情況。

圖 2具有低電平有效輸入的 SR 鎖存器和相應的真值表

圖 3 說明了實現(xiàn)鎖存電路的高級方法。許多電源轉換器和監(jiān)控電路都有電源良好 (PGOOD) 輸出。如果轉換器出現(xiàn)故障，PGOOD 信號將拉低，表明轉換器出現(xiàn)問題。當 PGOOD 信號變低時，鎖存電路 (Q) 的輸出將變高，從而將轉換器的 EN 引腳拉低。當 EN 引腳變低時，轉換器將關閉，并且不會自行重啟。發(fā)送到鎖存器的復位信號會重新啟動轉換器并將 Q 輸出拉低，從而將 EN 引腳拉高。包含逆變器是為了使接口更簡單;它們是通過開漏金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)實現(xiàn)的。

圖 3鎖存器電路概述和示例信號圖

您希望確保即使在 PGOOD 信號為低電平時轉換器也能正確啟動或重新啟動;因此，您需要鎖存電路以復位為主。換句話說，當置位和復位輸入都為低電平時，復位輸入將占主導地位，導致 Q 輸出為低電平。圖 4 顯示了僅使用 NAND 門的簡化實現(xiàn)以及相應的真值表。可以使用兩個雙與非門 SN74AUP2G00 集成電路 (IC) 或一個四與非門 SN74HC00 IC 來創(chuàng)建該電路。

圖4使用與非門的復位主導鎖存電路和相應的真值表

圖 5 顯示了鎖存電路的整體實現(xiàn)。電源轉換器的 PGOOD 引腳使用外部電阻拉高(至 3.3V)。每當發(fā)生故障時，連接到 PGOOD 的開漏 MOSFET 會將 S-bar 輸入拉至鎖存低電平。然后 Q 輸出變高，從而導通 MOSFET S1。 EN 引腳拉低，從而關閉轉換器并防止打嗝自動重啟。當轉換器輸入電壓軌 (PVIN) 上升時，通過寄生柵漏電容 (C gd ) 的電容耦合可能會拉高 S1 的柵極并將其打開。 S1 柵極上的下拉電阻可能有助于確保 S1 不會無意中導通。

圖5自恢復閉鎖電路

SR 鎖存器的 R-Bar 輸入通過 100kΩ 電阻器拉高。每當向 S2 的柵極提供復位信號時，開漏 MOSFET S2 就可以將 R-Bar 信號拉低。電容(C，與S2并聯(lián))與上拉電阻R組成延遲電路。本例中延遲的RC時間常數(shù)約為47 ms。該延遲是可調的，以確保 R-Bar 輸入在啟動期間保持低電平。由于電流消耗過大，R-Bar 上的慢邊沿速率可能會損壞某些互補金屬氧化物半導體 (CMOS) NAND 門的輸入。然而，SN74AUP2G00 柵極不會因此而損壞，因為它們的驅動器相對較弱。

另一種方法是使用施密特觸發(fā)輸入 NAND 門或在 R-Bar 輸入處添加施密特觸發(fā)緩沖器。在第三種選擇中，開關S2可以在啟動期間連續(xù)打開以將R-Bar拉低，并且可以通過調整R和C值來減少或完全消除RC延遲。

可以在需要閉鎖故障響應的各種電源轉換器應用中使用此處描述的電路。鎖存電路使用一些簡單的組件和邏輯門來實現(xiàn)靈活、穩(wěn)健的解決方案。