阅读说明：本技术 同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路 (Protection method of synchronous buck conversion circuit and novel synchronous buck conversion circuit ) 是由 陈律言 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种本同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路,均能够在待机状态下：通过服务器系统芯片向POL调控芯片发送EN信号；POL调控芯片在接收到服务器系统芯片发来的EN信号后,依据预先设定的输出电压范围向所述的电压输出端Vout输出检测电压,并依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小,向所述的服务器系统芯片发送相应的PG信号；服务器系统芯片接收POL调控芯片发来的PG信号,并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常,并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行。本发明用于保护同步降压转换电路所接入的负载。(The invention provides a protection method of a synchronous buck conversion circuit and a novel synchronous buck conversion circuit, which can be used in a standby state: an EN signal is sent to the POL regulation chip through a server system chip; after receiving an EN signal sent by a server system chip, the POL regulation chip outputs a detection voltage to the voltage output end Vout according to a preset output voltage range, and sends a corresponding PG signal to the server system chip according to the magnitude of a feedback voltage corresponding to the output detection voltage; the server system chip receives the PG signal sent by the POL regulation chip, judges whether the circuit to be detected is abnormal or not according to the received PG signal, and controls the server system to stop running when the circuit to be detected is judged to be abnormal. The invention is used for protecting the load connected with the synchronous buck conversion circuit.)

同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路

技术领域

本发明涉及同步降压领域，具体涉及一种同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路，用于实现对同步降压转换电路所接入负载的保护。

背景技术

传统降压转换电路基于一个MOSFET和一个Diode进行实现，而目前因随着服务器及电竟市场的增大，Intel推出的CPU芯片功耗与成本越来越高，同步整流技术已被应用于降压转换。

现有的同步降压转换电路，如图1所示，与传统的降压转换电路相比，现有的同步降压转换电路使用可控的MOSFET管取代续流二极管，利用MOSFET导通时的压降小进而减少功耗，提升转换效率。其中图1所示的同步降压转换电路，包括电压输入端Vin、High-sideMOSFET管、Low-side M OSFET管、输出电感L、电压输出端Vout、以及用于驱动所述的High-side MOSFET管和Low-side MOSFET管的降压电路驱动芯片，Low-side MOSFET管接地，电压输入端Vin用于接入输入电压。使用时，通过电压输入端Vin接入外界电源，通过降压电路驱动芯片向High-side MOSFET管和Low-side MOSFET管施加两组互补的栅极驱动脉冲：当High-side MOSFET管导通时，Low-side MOSFET管关闭，此时主功率从High-side MOSFET管流入，经过输出电感L后传递到负载上，在此过程中，电感L被充电；当High-side MOSFET管关闭时，Low-side MOSFET管导通，此时电感L中储存的能量经由Low-side MOSFET管以及负载得到释放。

然而，对于现有的同步降压转换电路，若是Low-side MOSFET管的来料不良或损坏造成同步降压转换电路动作异常，有极大的可能性会导致该同步降压转换电路所接入的负载的损坏。为此，本发明提供一种同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路，用于解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路，用于实现对同步降压转换电路所接入负载的保护。

第一方面，本发明提供一种同步降压转换电路的保护方法，所述的同步降压转换电路包括电压输入端Vin、High-side MOSFET管、Low-side MOSFET管、输出电感L、电压输出端Vout、以及用于驱动所述的High-side MOSFET管和Low-side MOSFET管的降压电路驱动芯片，Low-side MOSFET管接地，电压输入端Vin用于接入输入电压；该同步降压转换电路的保护方法应用于服务器、并基于POL(Point of Load)调控芯片和服务器系统芯片，包括：

在服务器处于待机状态时，通过服务器系统芯片向POL调控芯片发送EN信号；

POL调控芯片在接收到服务器系统芯片发来的EN信号后，依据预先设定的输出电压范围向所述的电压输出端Vout输出检测电压，并依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片发送相应的PG信号；服务器系统芯片接收POL调控芯片发来的PG信号，并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常，并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行；所述的待测电路包括所述的Low-side MOSFET管。

其中，上述服务器系统芯片接收POL调控芯片发来的PG信号，并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常，并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行，具体包括：

服务器系统芯片接收POL调控芯片发来的PG信号，并判定所接收到的PG信号是否是高准位PG信号：

若是，则判定待测电路无异常，切断向POL调控芯片发送的EN信号，并依据服务器的系统时序使能控制所述的降压电路驱动芯片；

若否，则判定待测电路为异常，并控制服务器系统停止运行。

其中，所述的POL调控芯片，依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片发送相应的PG信号，具体包括：

POL调控芯片在其输出的检测电压对应的反馈电压达到其标称值的相应比例时，向所述的服务器系统芯片发送高准位PG信号；

POL调控芯片在其输出的检测电压对应的反馈电压低于其标称值的相应比例时，向所述的服务器系统芯片发送低准位PG信号。

其中，所述的输出电压范围为[0，d]，d≤电压输出端Vout所接入的负载的额定电压。

其中，所述的服务器系统芯片采用服务器的底板管理控制器BMC或复杂可编程逻辑器件CPLD。

其中，服务器系统芯片在判定待测电路为异常时，向外发出告警信号。

第二方面，本发明还提供一种新型同步降压转换电路，该新型同步降压转换电路集成有如上所述的同步降压转换电路、服务器系统芯片以及POL调控芯片；所述的同步降压转换电路、服务器系统芯片以及POL调控芯片基于如上所述的同步降压转换电路的保护方法进行同步降压控制。

其中，所述的服务器系统芯片采用服务器的底板管理控制器BMC或复杂可编程逻辑器件CPLD。

其中，服务器系统芯片在判定待测电路为异常时，向外发出告警信号。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的同步降压转换电路的保护方法及新型同步降压转换电路，通过增加POL调控芯片线路并输出检测电压至待测电路的输出电压上，并依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片发送相应的PG信号，并由服务器系统芯片接收并基于POL调控芯片发来的PG信号检测待测电路的Low-side MOSFET管是否有异常或是否来料不良，并在检测结果为正常时关闭此组线路，不仅不影响现有服务器系统的运行，还可在使能降压电路驱动芯片之前便通过POL调控芯片检测Low-Side MOSFET管是否已损坏或是否来料不良，进而达到保护同步降压转换电路输出端所接入的负载元件的目的。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种同步降压转换电路的电路示意图。

图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图3是图2中所示POL调控芯片在触发过电流保护时的输出电压的波形示意图。

图4是图2中所示POL调控芯片在触发过电流保护时的输出电压的波形示意图。

图5是本发明一个实施例的新型同步降压转换电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

图2是本发明一个实施例的同步降压转换电路的保护方法的示意性流程图，本实施例中的同步降压转换电路的保护方法，应用于服务器，并基POL调控芯片5、服务器系统芯片6、以及图1所示的降压转换电路。

其中，参见图1，所述的同步降压转换电路包括电压输入端Vin、High-side MOSFET管3、Low-side MOSFET管4、输出电感L、电压输出端Vout、以及用于驱动所述的High-sideMOSFET管3和Low-side MOSFET管4的降压电路驱动芯片1，Low-side MOSFET管4接地，电压输入端Vin用于接入输入电压。具体地，High-side MOSFET管3的漏极，与所述的电压输入端Vin相连；降压电路驱动芯片1的HG引脚，与所述High-side MOSFET管3的栅极相连；降压电路驱动芯片1的LG引脚，与所述Low-side MOSFET管4的栅极相连；Low-side MOSFET管4的源极接地；Low-side MOSFET管4的漏极与High-side MOSFET管3的源极并联后与输出电感L的一端相连；输出电感L的另一端，与所述的电压输出端Vout相连。其中，负载2接在所述的电压输出端Vout，以电压输出端Vout输出的电压作为供电电源。

参见图2，本实施例的保护方法100，包括：

步骤101，在服务器处于待机状态时，通过服务器系统芯片6向POL调控芯片发送EN信号；

步骤102，POL调控芯片5在接收到服务器系统芯片6发来的EN信号后，依据预先设定的输出电压范围向所述的电压输出端Vout输出检测电压，并依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片6发送相应的PG信号；

步骤103，服务器系统芯片6接收POL调控芯片5发来的PG信号，并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常，并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行。

可见，该同步降压转换电路的保护方法100，在服务器运行待机的状态下进行保护检查，检查完成后便不再运作，不会影响服务器的正常运行。

其中，所述的待测电路包括所述的Low-side MOSFET管。

可选地，作为本发明一个实施例，在步骤103中，服务器系统芯片6接收POL调控芯片5发来的PG信号，并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常，并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行，具体包括：

服务器系统芯片6判定所接收到的PG信号是否是高准位PG信号：

若是，则判定待测电路无异常，切断向POL调控芯片5发送的EN信号，并依据服务器的系统时序使能控制所述的降压电路驱动芯片1；

若否，则判定待测电路为异常，并控制服务器系统停止运行。

为确保本发明所述新型同步降压转换电路的正常使用、以及达到保护该新型同步降压转换电路中所接入的负载2的目的，所述的输出电压范围为[0，d]，d≤电压输出端Vout所接入的负载的额定电压，比如在满足d≤电压输出端Vout所接入的负载的额定电压的条件下，可设置为[0，1]或设置为[0，2]，单位为伏，还可依据实际情况设置为符合POL调控芯片5的额定输出电压范围、并能够确保POL调控芯片5可输出其对应的高准位PG信号及低准位PG信号的其他数值范围。

可选地，作为本发明一个实施例，在步骤102中，所述的POL调控芯片5，依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片6发送相应的PG信号，具体包括：

POL调控芯片5在其输出的检测电压对应的反馈电压达到其标称值的相应比例时，向所述的服务器系统芯片6发送高准位PG信号；

POL调控芯片5在其输出的检测电压对应的反馈电压低于其标称值的相应比例时，向所述的服务器系统芯片6发送低准位PG信号。

可选地，作为本发明一个实施例，服务器系统芯片6在判定待测电路异常时，向外发出告警信号，以便用户及时发现待测电路的异常。

可选地，作为本发明一个实施例，所述的服务器系统芯片6可采用服务器的底板管理控制器BMC，也可采用服务器的复杂可编程逻辑器件CPLD。

POL调控芯片5为POL调控器，以POL调控芯片5采用TPS53319芯片、以所述的服务器系统芯片6采用服务器的底板管理控制器BMC为例，对本发明所述的保护方法100进一步进行阐述。POL调控芯片5内置有短路及过电流保护机制(基于POL输出对应的反馈电压进行短路及过电流保护)，不同的POL调控芯片5内置各自对应的短路及过电流保护机制。

需要说明的是，在Low-side MOSFET管4损坏呈现低阻抗或是短路时，POL调控芯片5的短路及过流保护机制被触发，具体地：

(1)当POL调控芯片5的输出电流过大触发芯片设定的过电流保护时，其输出电压的波形示意图如图3所示；

(2)当POL调控芯片5的输出电压对地直接短路时，输出电流瞬间变大，会触发芯片的短路保护及过电流保护，其输出电压的波形示意图如图4所示。

本发明所述的保护方法100，基于图1所示的降压转换电路并应用于服务器整机中，具体包括：

在服务器处于待机状态时，通过所述的底板管理控制器BMC向所述的TPS53319芯片发送EN信号；

TPS53319芯片接收并在接收到底板管理控制器BMC发来的EN信号后，依据预先设定的输出电压范围向所述的电压输出端Vout输出检测电压，并依据其输出的检测电压对应的反馈电压的大小，向所述的服务器系统芯片6发送相应的PG信号；

底板管理控制BMC接收TPS53319芯片发来的PG信号，并判定所接收到的PG信号是否是高准位PG信号：若是，则判定待测电路无异常，此时切断向TPS53319芯片发送的EN信号，并依据服务器的系统时序使能控制所述的降压电路驱动芯片1；若否，则判定待测电路为异常，并控制服务器系统停止运行。

综上可见，在Low-side MOSFET管4损坏或来料不良呈现低阻抗或短路时，POL调控芯片5输出至所述电压输出端Vout上的检测电压对应的反馈电压，将低于该POL调控芯片5的输出电压的标称值的相应比例，此时POL调控芯片5向服务器系统芯片6发送低准位PG信号，继而由服务器系统芯片6判定待测电路为异常并控制服务器系统停止运行，从而达到保护线路的目标。

综上，本发明所述的同步降压转换电路的保护方法，通过增加POL调控芯片5线路并供电至待测电路的输出电压上，利用POL调控芯片5内置的保护机制检测待测电路的Low-side MOSFET管4是否有异常，并在检测结果为正常时则关闭此线路，不仅不影响现有系统的运行，还可在降压电路驱动芯片1被使能前便通过POL调控芯片5检测Low-side MOSFET管4是否已损坏或是否来料不良，进而达到保护负载2元件的效果。

图5是本发明所述新型同步降压转换电路的一实施例。

参见图5，该新型同步降压转换电路集成有上述同步降压转换电路的保护方法中所述的同步降压转换电路、服务器系统芯片6以及POL调控芯片5，其中：

High-side MOSFET管3的漏极，与所述的电压输入端Vin相连；

降压电路驱动芯片1的HG引脚，与所述High-side MOSFET管3的栅极相连；

降压电路驱动芯片1的LG引脚，与所述Low-side MOSFET管4的栅极相连；

Low-side MOSFET管4的源极接地；

Low-side MOSFET管4的漏极与High-side MOSFET管3的源极并联后与输出电感L的一端相连；

输出电感L的另一端，分别与POL调控芯片5的OUT引脚以及与所述的电压输出端Vout相连；

所述的服务器系统芯片6至少具有两个EN引脚，其中的一个EN引脚与POL调控芯片5的EN引脚相连，其中的另一个EN引脚与降压电路驱动芯片1的EN引脚相连；

POL调控芯片5的PGOOD引脚与服务器系统芯片6的PGOOD引脚相连。

负载2接入所述的电压输出端Vout。

使用时，在降压电路驱动芯片1上电工作之前：先通过服务器系统芯片6向POL调控芯片5发送EN信号；POL调控芯片5在接收到服务器系统芯片6发来的EN信号后，输出预先设定大小的电压V0至所述的电压输出端Vout，并在输出预先设定大小的电压V0至所述的电压输出端Vout之后，基于其内置的保护机制，并向所述的服务器系统芯片6发送相应的PG信号；服务器系统芯片6接收POL调控芯片5发来的PG信号，并依据所接收到的PG信号判定待测电路是否异常，并在判定待测电路异常时控制服务器系统停止运行。

其中，为便于实现，所述的服务器系统芯片6采用服务器的底板管理控制器BMC，也可采用复杂可编程逻辑器件CPLD。

其中，服务器系统芯片6在判定待测电路为异常时，向外发出告警信号，以便用户及时发现待测电路的异常现象。

本实施例中的新型同步降压转换电路，与上述同步降压转换电路的保护方法相对应，基于如上所述的同步降压转换电路的保护方法进行同步降压控制，所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。