CN106655776A - 一种电压转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压转换装置，包括电压转换控制器、电压输入端、电压输出端及短路保护电路，所述电压转换控制器包括输入引脚、输出引脚、驱动引脚及使能引脚，所述输入引脚通过第一电阻与所述电压输入端连接，所述输出引脚通过电感与所述电压输出端连接，所述驱动引脚通过第一电容与所述电压输出端连接，所述使能引脚通过第二电阻与所述电压输入端连接，所述短路保护电路与所述第一电阻的两端及所述使能引脚连接，用于在所述第一电阻两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚的电平拉低，以触发所述电压转换控制器停止工作。所述电压转换装置可以有效防止因电压输出端电流短路而导致所述电压转换控制器温度过高而损坏。

Description

一种电压转换装置
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电压转换装置。
背景技术
目前，Buck电路中无输出短路保护功能。如果Buck电路的输出端出现短路，则可能导致流过Buck电压转换控制器的电流骤增，从而使得Buck电压转换控制器的温度在短时间内升温超过其可承受的极限温度，最终导致Buck电压转换控制器被高温损坏。在应用Buck电路之前，通常需要进行输出短路实验。根据Buck电路输出短路实验的相关安全规定，要求在Buck电路输出短路实验时，三分钟内的温度升高幅度不能超过100摄氏度。就目前的Buck电路来说，由于不存在输出短路保护功能，从而导致在Buck电路输出短路实验时，可能存在温度超过安全规定的情况，如果Buck电路的温度超过安全规定，则可能会对Buck电压转换控制器造成不可逆转的损坏。
发明内容
本发明实施例提供一种电压转换装置，以实现对输出短路电流的监测，并根据短路电流的变化控制电压转换控制器的使能与否，从而防止因短路电流过大而导致电压转换控制器的温度超过安全规定，保证电压转换控制器在短路测试实验过程中的安全。
一种电压转换装置，包括电压转换控制器、电压输入端、电压输出端及短路保护电路，所述电压转换控制器包括输入引脚、输出引脚、驱动引脚及使能引脚，所述输入引脚通过第一电阻与所述电压输入端连接，所述输出引脚通过电感与所述电压输出端连接，所述驱动引脚通过第一电容与所述电压输出端连接，所述使能引脚通过第二电阻与所述电压输入端连接，所述短路保护电路与所述第一电阻的两端及所述使能引脚连接，用于在所述第一电阻两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚的电平拉低，以触发所述电压转换控制器停止工作。
其中，所述短路保护电路包括第一开关管、第二开关管、第三电阻、第四电阻及第五电阻，所述第一开关管的基极通过所述第三电阻与所述第一电阻的第二端连接，所述第一开关管的发射极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关管的集电极通过所述第四电阻与所述第二开关管的基极连接，所述第二开关管的发射极接地，所述第二开关管的集电极与所述使能引脚连接，所述第五电阻连接于所述第二开关管的基极和发射极之间。
其中，所述电压输出端短路时，流过所述第一电阻的电流增大，所述第一电阻两端的电压增大，当所述第一电阻两端的电压大于或等于所述预设阈值时，所述第一开关管导通，所述第一开关管的集电极的电压经所述第四电阻和所述第五电阻分压后，在所述第二开关管的基极形成高电平，所述第二开关管导通，将所述使能引脚的电平拉低。
其中，所述电压输出端未短路时，所述第一电阻两端的电压小于所述预设阈值，所述第一开关管和所述第二开关管均处于截止状态，所述使能引脚的电平为高电平，所述电压转换控制器将所述电压输入端输入的电压转换为预设输出电压，并从所述电压输出端输出。
其中，所述预设阈值为所述第一开关管的发射极和基极之间的导通电压。
其中，所述第一开关管为PNP型双极性晶体管，所述第二开关管为NPN型双极性晶体管。
其中，所述电压转换装置还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第二电容和第三电容，所述第二电容的正极与所述电压输入端连接，所述第二电容的负极端接地，所述第三电容与所述第二电容并联。
其中，所述电压转换装置还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第四电容，所述第四电容的正极与所述电压输出端连接，所述第四电容的负极接地。其中，所述电压转换控制器为同步Buck控制器。
所述电压转换装置通过在所述电压转换控制器的输入引脚与所述电压输入端之间设置所述第一电阻，进而将所述短路保护电路与所述第一电阻的两端及所述电压转换控制器的使能引脚连接，当所述电压转换装置的电压输出端出现短路时，流过所述第一电阻的电流增加，从而可以通过所述短路保护电路监测到所述第一电阻两端的电压，并在所述第一电阻两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚的电平拉低，以触发所述电压转换控制器停止工作，进而有效防止因短路电流过大而导致所述电压转换控制器的温度超过安全规定，保证所述电压转换控制器在短路测试实验过程中的安全。
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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例提供的电压转换装置的第一结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电压转换装置的第二结构示意图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
为便于描述，这里可以使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对性术语来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。可以理解，当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上、直接连接到或耦接到另一元件或层，或者可以存在居间元件或层。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件或层上、“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，不存在居间元件或层。
可以理解，这里所用的术语仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。在这里使用时，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。进一步地，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
除非另行定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属领域内的普通技术人员所通常理解的相同含义。将进一步理解，诸如通用词典中所定义的术语，否则应当被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化或过度形式化的意义，除非在此明确地如此定义。
请参阅图1，本发明实施例提供一种电压转换装置100，包括电压转换控制器110、电压输入端130、电压输出端150及短路保护电路170，所述电压转换控制器110包括输入引脚IN、输出引脚SW、驱动引脚BS及使能引脚EN，所述输入引脚IN通过第一电阻R1与所述电压输入端130连接，在本实施例中，所述第一电阻R1的第一端与所述电压输入端130连接，所述第一电阻R1的第二端与所述输入引脚IN连接。所述输出引脚SW通过电感L与所述电压输出端150连接，所述驱动引脚BS通过第一电容C1与所述电压输出端150连接，所述使能引脚EN通过第二电阻R2与所述电压输入端130连接，所述短路保护电路170与所述第一电阻R1的两端及所述使能引脚EN连接，用于在所述第一电阻R1两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚EN的电平拉低，以触发所述电压转换控制器110停止工作。在本实施例中，所述电压转换控制器110为同步Buck控制器。
在本实施例中，所述短路保护电路170可以监测所述第一电阻R1两端的电压。当所述电压转换装置100正常工作时，所述第一电阻R1两端的电压小于预设阈值，所述短路保护电路170处于停止工作状态，即所述短路保护电路170对所述电压转换装置100不产生影响，电压转换控制器110的使能引脚EN为高电平，所述电压转装置100可以正常工作。可以理解，当所述电压转换装置100的电压输出端150出现短路时，流过所述电压转换控制器110的电流会增加，即流过所述第一电阻R1的电流增加，从而使得所述第一电阻R1两端的电压增大，当所述第一电阻R1两端的电压大于或等于预设阈值时，所述短路保护电路170进入工作状态，并将所述电压转换控制器110的使能引脚EN的电平拉低，从而使得所述电压转换控制器110停止工作，从而防止所述电压转换控制器110因短路电流过大而升温超过安全规定的温度值而被损坏。
请参阅图2，所述短路保护电路170包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5，所述第一开关管Q1的基极b通过所述第三电阻R3与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第一开关管Q1的发射极e与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一开关管Q1的集电极c通过所述第四电阻R4与所述第二开关管Q2的基极b连接，所述第二开关管Q2的发射极e接地，所述第二开关管Q2的集电极c与所述使能引脚EN连接，所述第五电阻R5连接于所述第二开关管Q2的基极b和所述第二开关管Q2的发射极e之间。在本实施例中，所述第一开关管Q1为PNP型双极性晶体管，所述第二开关管Q2为NPN型双极性晶体管。
在本实施例中，所述电压输出端150短路时，例如，在短路测试实验时，流过所述第一电阻R1的电流增大，所述第一电阻R1两端的电压增大，当所述第一电阻R1两端的电压大于或等于所述预设阈值时，所述第一开关管Q1导通，所述第一开关管Q1的集电极c的电压经所述第四电阻R4和所述第五电阻R5分压后，在所述第二开关管Q2的基极b形成高电平，所述第二开关管Q2导通，从而将所述使能引脚EN的电平拉低，使得所述电压转换控制器110停止工作。可以理解，所述电压输出端150未短路时，所述第一电阻R1两端的电压小于所述预设阈值，所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2均处于截止状态，所述使能引脚EN的电平为高电平，所述电压转换控制器110将所述电压输入端130输入的电压转换为预设输出电压，并从所述电压输出端150输出。在本实施例中，所述预设阈值为所述第一开关管Q1的发射极e和基极b之间的导通电压，例如0.7V。
请再次参阅图2，所述电压转换装置100还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第二电容C2和第三电容C3。在本实施例中，所述第二电容C2为有极性电容，所述第三电容C3及所述第一电容C1为无极性电容。所述第二电容C2的正极与所述电压输入端130连接，所述第二电容C2的负极端接地，所述第三电容C3与所述第二电容C2并联。此外，所述电压转换装置100还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第四电容C4。在本实施例中，所述第四电容C4为有极性电容。所述第四电容C4的正极与所述电压输出端150连接，所述第四电容C4的负极接地。
所述电压转换装置100通过在所述电压转换控制器110的输入引脚IN与所述电压输入端130之间设置所述第一电阻R1，进而将所述短路保护电路170与所述第一电阻R1的两端及所述电压转换控制器110的使能引脚EN连接，当所述电压转换装置100的电压输出端150出现短路时，流过所述第一电阻R1的电流增加，从而可以通过所述短路保护电路170监测到所述第一电阻R1两端的电压，并在所述第一电阻R1两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚EN的电平拉低，以触发所述电压转换控制器110停止工作，进而有效防止因短路电流过大而导致所述电压转换控制器110的温度超过安全规定，保证所述电压转换控制器110在短路测试实验过程中的安全。
可以理解，以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种电压转换装置，其特征在于，包括电压转换控制器、电压输入端、电压输出端及短路保护电路，所述电压转换控制器包括输入引脚、输出引脚、驱动引脚及使能引脚，所述输入引脚通过第一电阻与所述电压输入端连接，所述输出引脚通过电感与所述电压输出端连接，所述驱动引脚通过第一电容与所述电压输出端连接，所述使能引脚通过第二电阻与所述电压输入端连接，所述短路保护电路与所述第一电阻的两端及所述使能引脚连接，用于在所述第一电阻两端的电压大于或等于预设阈值时，将所述使能引脚的电平拉低，以触发所述电压转换控制器停止工作。
2.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，所述短路保护电路包括第一开关管、第二开关管、第三电阻、第四电阻及第五电阻，所述第一开关管的基极通过所述第三电阻与所述第一电阻的第二端连接，所述第一开关管的发射极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一开关管的集电极通过所述第四电阻与所述第二开关管的基极连接，所述第二开关管的发射极接地，所述第二开关管的集电极与所述使能引脚连接，所述第五电阻连接于所述第二开关管的基极和发射极之间。
3.如权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压输出端短路时，流过所述第一电阻的电流增大，所述第一电阻两端的电压增大，当所述第一电阻两端的电压大于或等于所述预设阈值时，所述第一开关管导通，所述第一开关管的集电极的电压经所述第四电阻和所述第五电阻分压后，在所述第二开关管的基极形成高电平，所述第二开关管导通，将所述使能引脚的电平拉低。
4.如权利要求2所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压输出端未短路时，所述第一电阻两端的电压小于所述预设阈值，所述第一开关管和所述第二开关管均处于截止状态，所述使能引脚的电平为高电平，所述电压转换控制器将所述电压输入端输入的电压转换为预设输出电压，并从所述电压输出端输出。
5.如权利要求2至4任一项所述的电压转换装置，其特征在于，所述预设阈值为所述第一开关管的发射极和基极之间的导通电压。
6.如权利要求2至4任一项所述的电压转换装置，其特征在于，所述第一开关管为PNP型双极性晶体管，所述第二开关管为NPN型双极性晶体管。
7.如权利要求1至4任一项所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压转换装置还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路包括第二电容和第三电容，所述第二电容的正极与所述电压输入端连接，所述第二电容的负极端接地，所述第三电容与所述第二电容并联。
8.如权利要求7所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压转换装置还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路包括第四电容，所述第四电容的正极与所述电压输出端连接，所述第四电容的负极接地。
9.如权利要求1所述的电压转换装置，其特征在于，所述电压转换控制器为同步Buck控制器。
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