CN109347314A - 带保护功能的高压交直流余电泄放电路 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种带保护功能的高压交直流余电泄放电路,与待测产品内部芯片供电电源VDD连通,包括:检测判别电路用于在VDD下降到预定值时,生成保护电路控制信号、直流泄放电路控制信号以及交流泄放电路控制信号;保护电路用于切断DC‑AC逆变电路的输出,实现对产品的保护;直流泄放电路用于将产品的DC‑DC升压电路的直流输出储能元件存储的高压电荷进行泄放;交流泄放电路用于将产品的DC‑AC逆变电路中已经存储的与交流输出并联的能量进行泄放。本申请的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,能够部分发生故障时,可以对产品进行保护的同时进行余电泄放;并且,DC/DC升压部分和DC/AC逆变部分的余电可以同时泄放,以提高产品的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本申请属于航空二次电源设计技术领域,特别涉及一种带保护功能的高压交直流余电泄放电路。
背景技术
航空静止变流器及电源通常采用DC/DC升压和DC/AC逆变两级级联的拓扑结构,每级电路中均包含有大容量的储能电容。在产品供电电源断电、中断或发生故障时,需要泄放储能电容回路中的余电,以保证产品上电时序正常,从而提高产品的安全性和可靠性。
传统的泄放电路至少存在如下问题:1)泄放电阻直接并联在储能电容两侧,在产品工作过程中该电阻一直在消耗功耗,其发热量很大程度上影响了产品的效率,也给产品的散热设计增加难度;2)仅在产品的输入断电后进行余电泄放,若输入电源、线性稳压电源、电源模块、芯片任一部分发生故障,没有对应的保护和泄放措施;3)仅在产品的直流侧或仅在其交流侧进行余电泄放,放电速度慢。
发明内容
本申请的目的是提供了一种带保护功能的高压交直流余电泄放电路,以解决上述至少一方面的问题。
本申请公开了一种带保护功能的高压交直流余电泄放电路,与待测产品内部芯片供电电源VDD连通,包括检测判别电路、保护电路、直流泄放电路以及交流泄放电路;其中
所述检测判别电路用于在VDD下降到预定值时,生成保护电路控制信号、直流泄放电路控制信号以及交流泄放电路控制信号;
所述保护电路用于根据所述保护电路控制信号切断DC-AC逆变电路的输出,实现对所述产品的保护;
所述直流泄放电路用于根据所述直流泄放电路控制信号将所述产品的DC-DC升压电路的直流输出储能元件存储的高压电荷进行泄放;
所述交流泄放电路用于根据所述交流泄放电路控制信号将所述产品的DC-AC电路中已经存储的与交流输出并联的能量进行泄放。
根据本申请的至少一个实施方式,所述检测判别电路包括第一比较器、第二比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第一二极管,第二稳压管;其中
所述第一电阻与第二电阻串联设置在所述VDD与接地端之间;所述第一二极管的阳极连接至所述VDD与所述第一电阻之间,所述第一二极管的阴极与第一电容一端连接,所述第一电容另一端接地;所述第一比较器的反相输入端连接至串联的所述第一电阻与第二电阻之间,所述第一比较器的输出端连接所述第二比较器的反相输入端;所述第二比较器的同相输入端通过串联的第四电阻连接至所述第一二极管与第一电容之间;所述第三电阻一端与所述第一比较器的同相输入端连接,另一端连接至所述第二比较器与第四电阻之间;所述第二稳压管与第二电容并联后接地,以及连接至所述第三电阻与所述第二比较器之间;所述第五电阻一端与所述第二比较器的反相输入端连接。
根据本申请的至少一个实施方式,所述保护电路包括第二二极管和第三二极管;其中
所述第二二极管的阴极与第三二极管的阴极连接后再连接至所述第二比较器的输出端。
根据本申请的至少一个实施方式,所述直流泄放电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一场效应管以及第一稳压管;其中
所述第一场效应管的源极接地,漏极与第八电阻一端连接,所述第八电阻另一端与连接所述产品的DC-DC升压电路的输出端连接;所述第六电阻的一端与第七电阻的一端连接,所述第六电阻的另一端连接至所述第一场效应管的源极,所述第七电阻的另一端连接至所述产品的DC-DC升压电路的输出端;所述第一场效应管的栅极连接至所述第六电阻与第七电阻之间;所述第一稳压管与所述第六电阻并联;
所述检测判别电路的第五电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接。
根据本申请的至少一个实施方式,所述交流泄放电路包括光电耦合器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻,第三电容,三极管、双向晶匝管、第四二极管以及第三稳压管;其中
所述光电耦合器的阳极输入端与第九电阻的一端连接,所述第九电阻的另一端与所述VDD连接;所述光电耦合器的阴极输入端与所述检测判别电路中所述第二比较器的输出端连接;所述第三稳压管的阳极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述第三稳压管的阴极与所述第十三电阻的一端连接,所述第十三电阻的另一端与第四二极管的阴极连接,第四二极管的阳极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VC端;所述第十电阻一端连接至所述光电耦合器的集电极;所述三极管的基极与所述光电耦合器的发射极,所述三极管的集电极连接至所述光电耦合器的集电极;所述双向晶匝管的T1极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述双向晶匝管的T2极与第十二电阻的一端连接,所述第十二电阻的另一端连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VC端,所述双向晶匝管的G极连接至所述三极管的发射极;所述第十一电阻的一端连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述第十一电阻的另一端连接至所述双向晶匝管的G极;所述第三电容与所述第三稳压管并联。
本申请至少存在以下有益技术效果:
本申请的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,能够部分发生故障时,可以对产品进行保护的同时进行余电泄放;并且,DC/DC升压部分和DC/AC逆变部分的余电可以同时泄放,以提高产品的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本申请带保护功能的高压交直流余电泄放电路的工作示意图;
图2是本申请带保护功能的高压交直流余电泄放电路的电路图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
下面结合附图1至图2对本申请的带保护功能的高压交直流余电泄放电路做进一步详细说明。
如图1所示,目前产品的直流输入电源经过线性稳压电源以及电源模块后生成稳定的内部芯片供电电源VDD,它是产品控制、驱动和保护电路的供电电源。
在本申请的一个可选实施方式中,本申请带保护功能的高压交直流余电泄放电路可以包括检测判别电路、保护电路、直流泄放电路以及交流泄放电路;另外,各电路具体作用、各电路之间的相互关系可以参照图1所示,且后续将会进一步描述。
需要说明的是,如图1中的DC-DC升压电路、DC-AC逆变电路、线性稳压电源、电源模块等具体可以是目前已知的产品的相关电路结构,此处不再赘述。
如图2所示,在本申请的一个可选实施方式中,检测判别电路可以包括第一比较器U1A、第二比较器U1B、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管VD1,第二稳压管VZ2。
具体地,第一电阻R1与第二电阻R2串联设置在VDD与接地端GND之间;第一二极管VD1的阳极连接至VDD与第一电阻R1之间,第一二极管VD1的阴极与第一电容C1一端连接,第一电容C1另一端接地;第一比较器U1A的反相输入端连接至串联的第一电阻R1与第二电阻R2之间,第一比较器U1A的输出端连接第二比较器U1B的反相输入端;第二比较器U1B的同相输入端通过串联的第四电阻R4连接至第一二极管VD1与第一电容C1之间;第三电阻R3一端与第一比较器U1A的同相输入端连接,另一端连接至第二比较器U1B与第四电阻R4之间;第二稳压管VZ2与第二电容C2并联后接地,以及连接至第三电阻R3与第二比较器U1B之间;第五电阻R5一端与第二比较器U1B的反相输入端连接。
在本申请的一个可选实施方式中,保护电路可以包括第二二极管VD2和第三二极管VD3。其中,第二二极管VD2的阴极与第三二极管VD3的阴极连接后再连接至第二比较器U1B的输出端。
在本申请的一个可选实施方式中,直流泄放电路可以包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一场效应管Q1以及第一稳压管VZ1。
具体地,第一场效应管Q1的源极接地,漏极与第八电阻R8一端连接,第八电阻R8另一端与连接产品的DC-DC升压电路的输出端连接;第六电阻R6的一端与第七电阻R7的一端连接,第六电阻R6的另一端连接至第一场效应管Q1的源极,第七电阻R7的另一端连接至产品的DC-DC升压电路的输出端;第一场效应管Q1的栅极连接至第六电阻R6与第七电阻R7之间;第一稳压管VZ1与第六电阻R6并联。进一步,检测判别电路的第五电阻R5的另一端与第一场效应管Q1的栅极连接。
在本申请的一个可选实施方式中,交流泄放电路可以括光电耦合器U2、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13,第三电容C3,三极管Q2、双向晶匝管Q3、第四二极管VD4以及第三稳压管VZ3。
具体地,光电耦合器U2的阳极输入端与第九电阻R9的一端连接,第九电阻R9的另一端与VDD连接;光电耦合器U2的阴极输入端与检测判别电路中第二比较器U1B的输出端连接;第三稳压管VZ3的阳极连接至产品的DC-AC逆变电路的VA端,第三稳压管VZ3的阴极与第十三电阻R13的一端连接,第十三电阻R13的另一端与第四二极管VD4的阴极连接,第四二极管VD4的阳极连接至产品的DC-AC逆变电路的VC端;第十电阻R10一端连接至光电耦合器U2的集电极;三极管Q2的基极与光电耦合器U2的发射极,三极管Q2的集电极连接至光电耦合器U2的集电极;双向晶匝管的T1极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,双向晶匝管Q3的T2极与第十二电阻R12的一端连接,第十二电阻R12的另一端连接至产品的DC-AC逆变电路的VC端,双向晶匝管Q3的G极连接至三极管Q2的发射极;第十一电阻R11的一端连接至产品的DC-AC逆变电路的VA端,第十一电阻R11的另一端连接至双向晶匝管Q3的G极;第三电容C3与第三稳压管VZ3并联。
本申请的带保护功能的高压交直流余电泄放电路工作过程及原理如下:
产品在实际工作中,存在线性稳压电源、电源模块、芯片故障从而导致VDD故障的可能,且在产品的输入电源正常关断时,都会导致VDD的电压下降,定义为VDD非正常工作模式;当VDD下降到预定值以下时,故障检测判别电路投入工作。其中,预定值是根据具体产品而进行适合的设置。
当VDD处于非正常工作模式下,由于C1的储能作用,V5还能短暂的将电压维持在VDD附近,来提供U1的短暂供电以及V6处的参考电压。此时由于VDD电压低于一定值导致其分压值V1<V2,比较器U1A的输出端V4为高电平,Q1的驱动电压封锁被解除,故Q1的驱动电压V5被VZ1稳定在高电平使Q1开通,产品DC-DC升压电路的直流输出储能元件存储的高压电荷通过电阻R8在短时间内泄放。
随着C1上储能电压的减少,V6在不断的下降,此时V4>V6,比较器U1B的输出端V7为低电平,一方面使DC/AC的驱动信号被封锁(v7低电平后,拉低vd2及vd3的阴极电压,VD2/VD3是连接到DC/AC的驱动电路),切断DC/AC主功率电路的输出,实现对产品的保护;另一方面使U2供电正常,能够为Q2提供触发信号使其导通,进而给Q3的控制电极G与主电极A1两端施加正向触发信号使其导通,DC-AC电路中与交流输出(VA-VC)并联的滤波电容上已经存储的能量可以通过电阻R12可靠泄放。在Q3导通的过程中C3放电,直至不足以提供U2、Q2的工作电源,致使Q3关断,高压交流电泄放结束。
如果VDD恢复供电或故障消失,Q1的驱动电压被封锁致使直流泄放通路断开,同时Q3关断致使交流泄放通路断开,并且DC/AC驱动信号的封锁被解除,产品输出正常。
本申请带保护功能的高压交直流余电泄放电路,能够在输入电源、线性稳压电源、电源模块、芯片任一部分发生故障时,对产品进行保护的同时进行余电泄放;另外,DC/DC升压部分和DC/AC逆变部分的余电可以同时泄放,以提高产品的安全性和可靠性;进一步,通过VD2/VD3拉低DC/AC的驱动信号,对DC/AC逆变电路进行保护。
本申请带保护功能的高压交直流余电泄放电路,采用了新颖的电路结构,实现了特定情况下的故障保护并在短时内完成了电荷泄放,有效提高了产品的安全性、可靠性。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种带保护功能的高压交直流余电泄放电路,与待测产品内部芯片供电电源VDD连通,其特征在于,包括检测判别电路、保护电路、直流泄放电路以及交流泄放电路;其中
所述检测判别电路用于在VDD下降到预定值时,生成保护电路控制信号、直流泄放电路控制信号以及交流泄放电路控制信号;
所述保护电路用于根据所述保护电路控制信号切断DC-AC逆变电路的输出,实现对所述产品的保护;
所述直流泄放电路用于根据所述直流泄放电路控制信号将所述产品的DC-DC升压电路的直流输出储能元件存储的高压电荷进行泄放;
所述交流泄放电路用于根据所述交流泄放电路控制信号将所述产品的DC-AC逆变电路中已经存储的与交流输出并联的能量进行泄放。
2.根据权利要求1所述的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,其特征在于,所述检测判别电路包括第一比较器、第二比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第一二极管,第二稳压管;其中
所述第一电阻与第二电阻串联设置在所述VDD与接地端之间;所述第一二极管的阳极连接至所述VDD与所述第一电阻之间,所述第一二极管的阴极与第一电容一端连接,所述第一电容另一端接地;所述第一比较器的反相输入端连接至串联的所述第一电阻与第二电阻之间,所述第一比较器的输出端连接所述第二比较器的反相输入端;所述第二比较器的同相输入端通过串联的第四电阻连接至所述第一二极管与第一电容之间;所述第三电阻一端与所述第一比较器的同相输入端连接,另一端连接至所述第二比较器与第四电阻之间;所述第二稳压管与第二电容并联后接地,以及连接至所述第三电阻与所述第二比较器之间;所述第五电阻一端与所述第二比较器的反相输入端连接。
3.根据权利要求2所述的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,其特征在于,所述保护电路包括第二二极管和第三二极管;其中
所述第二二极管的阴极与第三二极管的阴极连接后再连接至所述第二比较器的输出端。
4.根据权利要求3所述的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,其特征在于,所述直流泄放电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一场效应管以及第一稳压管;其中
所述第一场效应管的源极接地,漏极与第八电阻一端连接,所述第八电阻另一端与连接所述产品的DC-DC升压电路的输出端连接;所述第六电阻的一端与第七电阻的一端连接,所述第六电阻的另一端连接至所述第一场效应管的源极,所述第七电阻的另一端连接至所述产品的DC-DC升压电路的输出端;所述第一场效应管的栅极连接至所述第六电阻与第七电阻之间;所述第一稳压管与所述第六电阻并联;
所述检测判别电路的第五电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接。
5.根据权利要求4所述的带保护功能的高压交直流余电泄放电路,其特征在于,所述交流泄放电路包括光电耦合器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻,第三电容,三极管、双向晶匝管、第四二极管以及第三稳压管;其中
所述光电耦合器的阳极输入端与第九电阻的一端连接,所述第九电阻的另一端与所述VDD连接;所述光电耦合器的阴极输入端与所述检测判别电路中所述第二比较器的输出端连接;所述第三稳压管的阳极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述第三稳压管的阴极与所述第十三电阻的一端连接,所述第十三电阻的另一端与第四二极管的阴极连接,第四二极管的阳极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VC端;所述第十电阻一端连接至所述光电耦合器的集电极;所述三极管的基极与所述光电耦合器的发射极,所述三极管的集电极连接至所述光电耦合器的集电极;所述双向晶匝管的T1极连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述双向晶匝管的T2极与第十二电阻的一端连接,所述第十二电阻的另一端连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VC端,所述双向晶匝管的G极连接至所述三极管的发射极;所述第十一电阻的一端连接至所述产品的DC-AC逆变电路的VA端,所述第十一电阻的另一端连接至所述双向晶匝管的G极;所述第三电容与所述第三稳压管并联。
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- 2018-10-29 CN CN201811270325.6A patent/CN109347314B/zh active Active
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