CN108288851A - 一种电压转换输入输出高端导通保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电压转换输入输出高端导通保护电路，连接于外接电源系统和外接负载系统之间，所述输入输出保护电路的输入端J1与外接电源系统连接，输出端J2与外接负载系统连接，所述保护电路包括一电压转换系统U1、一防浪涌保护电路、一延时开关电路以及一负载短路保护电路。本发明利用防浪涌保护电路、延时开关电路以及负载短路保护电路实现对电压转换系统U1的压转换输入输出进行保护。与现有技术相比，本发明实现了电压转换电路的防浪涌、防短路和防过流保护，保护了供电系统和负载系统，有效保证了电压转换系统故障时电子设备的不受损坏。

Description

一种电压转换输入输出高端导通保护电路
技术领域
本发明属于电源应用领域，具体涉及的是一种电压转换输入输出高端导通保护电路。
背景技术
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，电子设备的正常工作都离不开可靠的电源，而开关电源具有体积小、重量轻、功耗小、效率高的特点，因此被广泛应用于各种电子、电器设备领域。
开关电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。而随着开关电源应用环境的越来越复杂，对开关电源输出电压电流是否稳定，将直接影响到电子设备的使用寿命，因此有必要对开关电源的电压转换输入输出进行保护。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种电压转换输入输出高端导通保护电路，以实现对开关电源的电压转换输入输出进行保护。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种电压转换输入输出高端导通保护电路，连接于外接电源系统和外接负载系统之间，所述输入输出保护电路的输入端J1与外接电源系统连接，输出端J2与外接负载系统连接，
所述保护电路包括一电压转换系统U1、一防浪涌保护电路、一延时开关电路以及一负载短路保护电路；
所述外接电源系统通过输入端J1与防浪涌保护电路连接，所述防浪涌保护电路通过延时开关电路连接到电压转换系统U1，所述电压转换系统U1连接负载短路保护电路，所述负载短路保护电路通过输出端J2与外接负载系统连接；
所述防浪涌保护电路包括气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1，且沿电流方向所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端分别接地，另一端依次连接到电压转换系统U1的输入端；
所述延时开关电路包括电阻R1、R4、R5、R7、P沟道MOS管Q1、NPN型三极管Q3和延时开关，Q1的源级与所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端连接，漏极与电压转换系统U1的输入端连接，栅极通过电阻R7与Q3的集电极连接；所述Q3的发射极接地，基极通过电阻R5与延时开关一端连接，延时开关的另一端连接电压转换系统U1的输出端；
所述负载短路保护电路包括电阻R6、R8、R9、P沟道MOS管Q2和NPN型三极管Q4，Q2的源级连接电压转换系统U1的输出端，漏极通过电压输出端连接输出端J2，栅极通过电阻R8与Q4的集电极连接；所述Q4的的发射极接地，基极通过电阻R9与Q2的漏极连接。
进一步地，所述输入端J1与所述防浪涌保护电路之间连接有一防止输入端过流的保险管F1；所述负载短路保护电路与所述输出端J2之间连接有一防止输出端过流的保险管F2。
进一步地，所述电阻R1一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的漏极；电阻R4一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的栅极。
进一步地，所述电阻R2一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的漏极；电阻R6一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的栅极。
进一步地，所述延时开关采用可调范围1us～33s的芯片LTC6994。
进一步地，所述电压转换系统U1采用LT8641芯片。
本发明提供的电压转换输入输出高端导通保护电路，利用防浪涌保护电路、延时开关电路以及负载短路保护电路实现对电压转换系统U1的转换输入输出进行保护。与现有技术相比，本发明实现了电压转换电路的防浪涌、防短路和防过流保护，保护了供电系统和负载系统，有效保证了电压转换系统故障时电子设备的不受损坏。
附图说明
图1为本发明高端导通保护电路的电路原理示意图；
图2为本发明电压转换系统芯片原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种电压转换输入输出高端导通保护电路，连接于外接电源系统和外接负载系统之间，用于实现电压转换电路的防浪涌、防火花、防过流以及防短路防护。
其中该电压转换输入输出高端导通保护电路的输入端J1与外接电源系统连接，输出端J2与外接负载系统连接。该保护电路包括一个电压转换系统U1、一个防浪涌保护电路、一个延时开关电路和一个负载短路保护电路；外接电源系统通过输入端J1与防浪涌保护电路连接，防浪涌保护电路通过延时开关电路连接到电压转换系统U1，电压转换系统U1连接负载短路保护电路，负载短路保护电路通过输出端J2与外接负载系统连接。
请参阅图1、图2所示，图1为本发明高端导通保护电路的电路原理示意图；图2为本发明电压转换系统芯片原理示意图。
本发明提供了一种高端导通保护电路，以实现电压转换输入输出的保护，其包括有防浪涌保护电路、延时开关电路、负载短路保护电路、电压转换系统U1、保险管F1和保险管F2。本实施例中电压转换系统U1采用LT8641芯片，以48V转5V为例进行说明。
其中保险管F1连接在输入端J1与防浪涌保护电路之间，其主要用于防止输入端过流，保险管F1的一端连接输入端J1，另一端连接防浪涌保护电路。
防浪涌保护电路包括气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1，且沿电流方向所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端分别接地，另一端连接保险管F1的另一端。
延时开关电路包括电阻R1、R4、R5、R7、P沟道MOS管Q1、NPN型三极管Q3和延时开关。本实施例中延时开关采用可调范围1us～33s的芯片LTC6994。
Q1的源级与所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端连接，漏极与电压转换系统U1的输入端连接，栅极通过电阻R7与Q3的集电极连接；所述Q3的发射极接地，基极通过电阻R5与延时开关一端连接，延时开关的另一端连接电压转换系统U1的输出端；电阻R1一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的漏极；电阻R4一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的栅极。
本实施例的延时开关电路，通过延时可以给予足够的时间来消耗高压电火花能量，达到放火花的目的。其工作原理是：拔插时Q1截止，电压通过R1(101～102欧姆量级)，进入电压转化系统，转化系统输出电压反馈控制Q1导通，支持输入保护系统完成。在这个系统中，Q1的导通延时主要由电压转换系统完成，对于高速转换电路，可以使用专用延时芯片LTC6994。
负载短路保护电路包括电阻R6、R8、R9、P沟道MOS管Q2和NPN型三极管Q4，Q2的源级连接电压转换系统U1的输出端，漏极通过电压输出端连接输出端J2，栅极通过电阻R8与Q4的集电极连接；所述Q4的的发射极接地，基极通过电阻R9与Q2的漏极连接；电阻R2一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的漏极；电阻R6一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的栅极。
负载短路保护电路在负载短路时，Q2迅速截止，而当负载短路消失时，电压通过R2传导至输出端J2，从而使Q2导通，对负载进行供电。
保险管F2连接在输出端J2与负载短路保护电路之间，其主要用于防止输出端过流；保险管F2的一端连接Q2的漏极，另一端连接输出端J2。
其中本实施例电路中所对应的电路器件型号如下表所示：
器件标号 品类 器件型号
U2 气体放电管 3RM075L-7
R3 压敏电阻 82531400(WE)
D1 TVS管 824550581(WE)
F1 保险管 0437001
F2 保险管 0437005
R1 电阻 100R/0603/5％
Q1、Q3 MOS管 BSC014N06NS
Q2、Q4 三极管 PMBT8050
R4、R6 电阻 10K/0603/5％
R7 电阻 51K/0603/5％
R8 电阻 0R/0603/5％
R2、R5、R9 电阻 1K/0603/5％
选用 延时开关 LTC6994
综上可知，本发明利用防浪涌保护电路、延时开关电路以及负载短路保护电路实现对电压转换系统U1的电压转换输入输出进行保护，实现了电压转换电路的防浪涌、防短路和防过流保护，保护了供电系统和负载系统，有效保证了电压转换系统故障时电子设备的不受损坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电压转换输入输出高端导通保护电路，连接于外接电源系统和外接负载系统之间，所述输入输出保护电路的输入端J1与外接电源系统连接，输出端J2与外接负载系统连接，其特征在于，
所述保护电路包括一电压转换系统U1、一防浪涌保护电路、一延时开关电路以及一负载短路保护电路；
所述外接电源系统通过输入端J1与防浪涌保护电路连接，所述防浪涌保护电路通过延时开关电路连接到电压转换系统U1，所述电压转换系统U1连接负载短路保护电路，所述负载短路保护电路通过输出端J2与外接负载系统连接；
所述防浪涌保护电路包括气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1，且沿电流方向所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端分别接地，另一端依次连接到电压转换系统U1的输入端；
所述延时开关电路包括电阻R1、R4、R5、R7、P沟道MOS管Q1、NPN型三极管Q3和延时开关，Q1的源级与所述气体放电管U2、压敏电阻R3和TVS管D1的一端连接，漏极与电压转换系统U1的输入端连接，栅极通过电阻R7与Q3的集电极连接；所述Q3的发射极接地，基极通过电阻R5与延时开关一端连接，延时开关的另一端连接电压转换系统U1的输出端；
所述负载短路保护电路包括电阻R6、R8、R9、P沟道MOS管Q2和NPN型三极管Q4，Q2的源级连接电压转换系统U1的输出端，漏极通过电压输出端连接输出端J2，栅极通过电阻R8与Q4的集电极连接；所述Q4的的发射极接地，基极通过电阻R9与Q2的漏极连接。
2.如权利要求1所述的电压转换输入输出高端导通保护电路，其特征在于，所述输入端J1与所述防浪涌保护电路之间连接有一防止输入端过流的保险管F1；所述负载短路保护电路与所述输出端J2之间连接有一防止输出端过流的保险管F2。
3.如权利要求2所述的电压转换输入输出高端导通保护电路，其特征在于，所述电阻R1一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的漏极；电阻R4一端连接Q1的源级，另一端连接Q1的栅极。
4.如权利要求3所述的电压转换输入输出高端导通保护电路，其特征在于，所述电阻R2一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的漏极；电阻R6一端连接Q2的源级，另一端连接Q2的栅极。
5.如权利要求4所述的电压转换输入输出高端导通保护电路，其特征在于，所述延时开关采用可调范围1us～33s的芯片LTC6994。
6.如权利要求5所述的电压转换输入输出高端导通保护电路，其特征在于，所述电压转换系统U1采用LT8641芯片。
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