CN109217662A - 升压架构保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种升压架构保护电路，包括交流电压源、交直流转换装置、升压控制装置、恒流控制装置、储能装置、第一开关管、第二开关管、负载输出端、比较电阻；所述交直流转换装置包括交流输入端、直流输出端；所述交流电压源连接所述交流输入端；所述第一开关管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第二开关管包括第四端口、第五端口、第六端口；所述储能装置的一端连接所述直流输出端的正极、所述升压控制装置的电压输入端及第一端口，另一端连接所述第二端口及所述负载输出端；所述第三端口连接所述升压控制装置的输出控制端及接地；应用本技术方案可实现回路的输出电流在回路异常情况下扔保持在可控制范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路保护领域，具体是指一种升压架构保护电路。
背景技术
现有技术中使用Boost架构进行电路设计；只能做到开路保护；当输出端出现短路或回路输出端电压低于输入端时候，架构处于开环状态，输出电流处于不可控制状态。此前的电路设计都是通过让输出电流失控导致输入功率和输入电流飙升，直接烧坏保险电阻或者保险丝造成整个驱动失效进行保护；又或者设立两级电路，前级为Boost后级为Buck电路；但使用该方案还存在诸多缺点，例如整个回路成本较高，且同样输出情况下，为保证驱动效率，需要把前级的输出电压抬升，以保证Buck可以以较高的效率工作；又或者在无法抬升前级输出电压时候通过把后级输出电压下调，提升输出电流，降低Boost电路设计的优势；且后级电路需要一直处于工作状态。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种升压架构保护电路，使得回路的输出电流在回路异常情况下扔保持在可控制范围。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种升压架构保护电路，包括交流电压源、交直流转换装置、升压控制装置、恒流控制装置、储能装置、第一开关管、第二开关管、负载输出端、比较电阻；所述交直流转换装置包括交流输入端、直流输出端；所述交流电压源连接所述交流输入端；所述第一开关管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第二开关管包括第四端口、第五端口、第六端口；
所述储能装置的一端连接所述直流输出端的正极、所述升压控制装置的电压输入端及所述第一端口，另一端连接所述第二端口及所述负载输出端；所述第三端口连接所述升压控制装置的输出控制端及接地；
所述恒流控制装置包括恒流控制输出端及比较监控端；所述第四端口连接所述恒流控制输出端及所述第五端口连接所述升压控制装置的保护端口，所述第五端口与保护端口之间还设置有一分压电阻，所述保护端口接地；所述第五端口连接所述负载输出端；所述第六端口连接所述比较监控端及所述直流输出端的负极；所述比较电阻的一端连接所述第六端口及比较监控端，所述比较电阻的另一端连接所述直流输出端的负极；
当负载输出端出现短路，输出电流增大，所述比较监控端检测到所述比较电阻两端电压超过允许值，所述恒流控制输出端发送控制信号至第二开关管控制流经所述比较电阻的电流为正常工作值；
所述恒流控制装置设定有一最大输出电流，当输入电压高于输出电压时，输出电流不受升压控制装置控制，流经所述比较电阻的电流大于所述最大输出电流，所述恒流控制输出端发送保护信号至第二开关管，使得所述保护端口电压升高被触发接地，使所述升压控制装置不工作。
在一较佳的实施例中，其特征在于，所述储能装置具体为一电感，所述电感与所述负载输出端之间还设置有一二极管；当所述负载输出端出现短路；所述直流输出端的正极与所述电感、二极管、第二开关管及直流输出端的负极构成一个完整回路；所述直流输出端的正负极压差减去所述二极管的电压后即为所述电感两端电压U；流经所述电感的电流I＝U/Ldt；所述电感的两端电压使通过所述电感的电流I随时间t递增。
在一较佳的实施例中；当输入电压低于输出电压时，所述升压控制装置控制使所述负载输出端电压上升；当输入电压高于输出电压时，所述恒流控制输出端发送保护信号至所述第二开关管，使得所述保护端口电压升高被触发接地，使所述升压控制装置不工作。
在一较佳的实施例中，所述第一开关管具体为第一NMOS管，所述第一端口即为所述第一NMOS管的栅极，所述第二端口即为所述第一NMOS管的漏极，所述第三端口即为所述第一NMOS管的源极。
在一较佳的实施例中，所述第二开关管具体为第二NMOS管，所述第四端口即为所述第二NMOS管的栅极，所述第五端口即为所述第二NMOS管的源极，所述第六端口即为所述第二NMOS管的漏极；所述分压电阻具体包括第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联并连接于所述第二NMOS管的源极与所述保护端口之间。
在一较佳的实施例中，所述升压控制装置的输出控制端具体为转换端口，所述保护端口具体为过压保护端口(ovp)。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种升压架构保护电路，通过恒流控制装置使的当负载输出端出现短路或是输出端电压低于输入端电压时，保证输出电流在被允许的范围内，并且通过设置ovp保护电路使得在输出端电压低于输入端电压时升压控制电路得到保护；后级恒流控制装置只需在输出端短路或输出端电低于输入端电压时介入工作，整个回路工作高效。
附图说明
图1为本发明优选实施例中升压架构保护电路的电路原理图；
图2为本发明优选实施例中升压架构保护电路的输入电压与输出电压波形图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种升压架构保护电路，如图1所示，包括交流电压源、交直流转换装置、升压控制装置U1、恒流控制装置U2、储能装置、第一开关管、第二开关管、负载输出端、比较电阻R20；在本实施例中，所述交直流转换装置具体为一桥式整流器。所述交直流转换装置包括交流输入端、直流输出端；所述交流电压源连接所述交流输入端；所述第一开关管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第二开关管包括第四端口、第五端口、第六端口；所述储能装置的一端连接所述直流输出端的正极、所述升压控制装置U1的电压输入端Din1及第一端口，另一端连接所述第二端口及所述负载输出端；所述第三端口连接所述升压控制装置U1的输出控制端及接地；所述恒流控制装置U2包括恒流控制输出端GT及比较监控端；所述第四端口连接所述恒流控制输出端GT及所述第五端口连接所述升压控制装置U1的保护端口Din8，所述第五端口与保护端口Din8之间还设置有一分压电阻，所述保护端口Din8接地；所述第五端口连接所述负载输出端；所述第六端口连接所述比较监控端及所述直流输出端的负极；所述比较电阻R20的一端连接所述第六端口及比较监控端，所述比较电阻R20的另一端连接所述直流输出端的负极。
在本实施例中，所述第一开关管具体为第一NMOS管Q1，所述第一端口即为所述第一NMOS管Q1的栅极，所述第二端口即为所述第一NMOS管Q1的漏极，所述第三端口即为所述第一NMOS管Q1的源极。所述第二开关管具体为第二NMOS管Q2，所述第四端口即为所述第二NMOS管Q2的栅极，所述第五端口即为所述第二NMOS管Q2的源极，所述第六端口即为所述第二NMOS管Q2的漏极；所述分压电阻具体包括第一分压电阻R4、第二分压电阻R5，所述第一分压电阻R4与第二分压电阻R5串联并连接于所述第二NMOS管Q2的源极与所述保护端口Din8之间。所述升压控制装置U1的输出控制端具体为转换端口Din2，所述保护端口Din8具体为过压保护端口。所述储能装置具体为一电感L3，所述电感L3与负载输出端之间还设置有一二极管D8，在本实施例中，所述二极管D8具体为一发光二极管。
以下具体说明本电路的工作原理：
当负载输出端出现短路，输出电流增大，此时所述恒流控制装置U2就需要介入控制输出电流保持在正常工作值。具体原理为：当所述负载输出端出现短路；所述直流输出端的正极与所述电感L3、二极管D8、第二NMOS管Q2及直流输出端的负极构成一个完整回路；直流输出端的正负极压差减去所述二极管D8的电压后即为所述电感L3两端电压U；流经所述电感L3的电流I＝U/Ldt；所述电感L3的两端电压使通过所述电感L3的电流I随时间t递增。当输出电流继续增大，所述比较监控端检测到所述比较电阻R20两端电压超过允许值，此时所述恒流控制输出端GT发送控制信号至第二NMOS管Q2控制流经所述比较电阻R20的电流为正常工作值；通过第二NMOS管Q2源极电流与栅极电压成正比关系，控制输出电流在一个正常工作值，在本实施例中，所述输出电流的正常工作值为50mA。
当负载输出端电压降低但又没有短路时，参考图2，存在两种情况：输入电压低于输出电压时候，如图2中T1阶段；以及输入电压高于输出电压，如图2中T2阶段；当输入电压处于T1阶段时前级升压控制装置U1正常工作，输出设定电流50mA；当处于T2阶段时候输出电流不在受前级升压控制装置U1控制，所述恒流控制输出端GT发送保护信号至第二NMOS管Q2，使得所述保护端口Din8电压升高被触发接地，使所述升压控制装置U1不工作。
所述恒流控制装置U2设定有一最大输出电流，当输入电压高于输出电压时，输出电流不受升压控制装置U1控制，流经所述比较电阻R20的电流大于所述最大输出电流，所述恒流控制输出端GT发送保护信号至第二NMOS管Q2，使得所述保护端口Din8电压升高被触发接地，使所述升压控制装置U1不工作。当输出电流超过一定值，恒流控制装置U2通过限制第二NMOS管Q2的栅极电压控制流过第二NMOS管Q2的电流，相当于增加第二NMOS管Q2的内阻，使得第二NMOS管Q2两端电压上升，通过电阻R3、电阻R4、电阻R5的分压后，抬升升压控制装置U1的保护端口Din8电压；触发升压控制装置U1的OVP保护。
本发明提供了一种升压架构保护电路，通过恒流控制装置U2使得当负载输出端出现短路或是输出端电压低于输入端电压时，保证输出电流在被允许的范围内，并且通过设置ovp保护电路使得在输出端电压低于输入端电压时升压控制电路得到保护；后级恒流控制装置U2只需在输出端短路或输出端电低于输入端电压时介入工作，整个回路工作高效。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，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，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (6)
1.一种升压架构保护电路，其特征在于包括交流电压源、交直流转换装置、升压控制装置、恒流控制装置、储能装置、第一开关管、第二开关管、负载输出端、比较电阻；所述交直流转换装置包括交流输入端、直流输出端；所述交流电压源连接所述交流输入端；所述第一开关管包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第二开关管包括第四端口、第五端口、第六端口；
所述储能装置的一端连接所述直流输出端的正极、所述升压控制装置的电压输入端及所述第一端口，另一端连接所述第二端口及所述负载输出端；所述第三端口连接所述升压控制装置的输出控制端及接地；
所述恒流控制装置包括恒流控制输出端及比较监控端；所述第四端口连接所述恒流控制输出端及所述第五端口连接所述升压控制装置的保护端口，所述第五端口与保护端口之间还设置有一分压电阻，所述保护端口接地；所述第五端口连接所述负载输出端；所述第六端口连接所述比较监控端及所述直流输出端的负极；所述比较电阻的一端连接所述第六端口及比较监控端，所述比较电阻的另一端连接所述直流输出端的负极；
当负载输出端出现短路，输出电流增大，所述比较监控端检测到所述比较电阻两端电压超过允许值，所述恒流控制输出端发送控制信号至第二开关管控制流经所述比较电阻的电流为正常工作值；
所述恒流控制装置设定有一最大输出电流，当输入电压高于输出电压时，输出电流不受升压控制装置控制，流经所述比较电阻的电流大于所述最大输出电流，所述恒流控制输出端发送保护信号至第二开关管，使得所述保护端口电压升高被触发接地，使所述升压控制装置不工作。
2.根据权利要求1所述的升压架构保护电路，其特征在于，所述储能装置具体为一电感，所述电感与所述负载输出端之间还设置有一二极管；当所述负载输出端出现短路；所述直流输出端的正极与所述电感、二极管、第二开关管及直流输出端的负极构成一个完整回路；所述直流输出端的正负极压差减去所述二极管的电压后即为所述电感两端电压U；流经所述电感的电流I＝U/Ldt；所述电感的两端电压使通过所述电感的电流I随时间t递增。
3.根据权利要求2所述的升压架构保护电路，其特征在于；当输入电压低于输出电压时，所述升压控制装置控制使所述负载输出端电压上升；当输入电压高于输出电压时，所述恒流控制输出端发送保护信号至所述第二开关管，使得所述保护端口电压升高被触发接地，使所述升压控制装置不工作。
4.根据权利要求3所述的升压架构保护电路，其特征在于，所述第一开关管具体为第一NMOS管，所述第一端口即为所述第一NMOS管的栅极，所述第二端口即为所述第一NMOS管的漏极，所述第三端口即为所述第一NMOS管的源极。
5.根据权利要求3所述的升压架构保护电路，其特征在于，所述第二开关管具体为第二NMOS管，所述第四端口即为所述第二NMOS管的栅极，所述第五端口即为所述第二NMOS管的源极，所述第六端口即为所述第二NMOS管的漏极；所述分压电阻具体包括第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联并连接于所述第二NMOS管的源极与所述保护端口之间。
6.根据权利要求3所述的升压架构保护电路，其特征在于，所述升压控制装置的输出控制端具体为转换端口，所述保护端口具体为过压保护端口(ovp)。
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