CN110323719A - 一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，包括热插拔保护电路、反接短路保护电路和输出保护滤波电路，开关电源的正输出端与输出保护滤波电路的正输入端电连接，开关电源的负输出端分别与热插拔保护电路的输入端和反接保护电路的输入端电连接，热插拔保护电路的输出端和反接保护电路的输出端分别与输出保护滤波电路的负输入端电连接，输出保护滤波电路的正负输出端分别与直流负载的正负输入端电连接。本发明通可以防止带电拔插时开关电源输出与直流负载之间产生的电压差造成打火现象出现，可以在直流负载出现短路或者反接时断开电路连接，使得开关电源脱离负载，对开关电源起到保护作用，保证开关电源的正常稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路。
背景技术
现在开关电源系统是由许多开关电源模块组成，经常会有系统扩容与更换模块的情况。在系统正常工作时通常不能关闭整个系统让负载断电，从而需要带电更换或扩容电源模块。当开关电源模块输出接入到带电负载时，经常会遇到模块热拔插与输出端反接、短路的问题。如果处理不好会对开关电源正常工作影响很大，甚至会造成开关电源设备损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供。一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，包括热插拔保护电路、反接短路保护电路和输出保护滤波电路，开关电源的正输出端与所述输出保护滤波电路的正输入端电连接，开关电源的负输出端分别与所述热插拔保护电路的输入端和反接保护电路的输入端电连接，所述热插拔保护电路的输出端和反接保护电路的输出端分别与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述输出保护滤波电路的正输出端与直流负载的正输入端电连接，所述输出保护滤波电路的负输入端与直流负载的负输入端电连接。
本发明的有益效果是：本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，通过所述热插拔保护电路可以防止带电拔插时开关电源输出与直流负载之间产生的电压差造成打火现象出现，通过所述反接短路保护电路可以在直流负载出现短路或者反接时断开电路连接，使得开关电源脱离负载，对开关电源起到保护作用，保证开关电源的正常稳定工作，延长其使用寿命。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路还包括用于对开关电源输出的电压进行滤波的前置滤波电路。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述前置滤波电路可以对开关电源输出的电压信号进行前置滤波，去除电压信号中的杂波成分，保证后续电路更加稳定的运行。
进一步：所述前置滤波电路包括第一电容、第二电容、和第一电阻，所述第一电容的正极与开关电源的正输出端电连接，所述第一电容的负极与开关电源的负输出端电连接，所述第一电容的负极与地之间顺次串联有所述第二电容和第一电阻。
进一步：所述反接保护电路包括第一保险丝和第一二极管，且所述第一保险丝的一端与所述开关电源的负输出端电连接，所述第一保险丝的另一端与所述第一二极管的负极电连接，所述第一二极管的正极与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述第一二极管可以防止反向电流流过而使得电子元件损坏，通过所述第一保险丝可以在直流负载短路导致瞬间很大的电流时自动熔断，断开电路，避免电路烧坏。
进一步：所述热插拔保护电路包括继电器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二二极管、第三二极管、第一三极管、第二三极管和第三电容，所述继电器的静触点与开关电源的负输出端电连接，所述继电器的动触点与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述继电器线圈的一端通过所述第二电阻与所述第二二极管的正极电连接，所述继电器线圈的另一端与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的正极分别与所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极电连接，所述第一三极管的发射极与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的负极与外部电源电连接，所述第二二极管的负极通过所述第四电阻与所述第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的基极与所述第三二极管的负极电连接，所述第三二极管的正极与所述第二三极管的发射极分别接地，所述第二三极管的基极与地之间顺次串联有所述第五电阻和第三电容，且所述第五电阻和第三电容的公共端通过所述第六电阻与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述热插拔保护电路可以防止带电拔插时开关电源输出与直流负载之间产生的电压差造成打火现象出现。通过第一三极管、第二三极管的导通互锁来控制继电器的闭合，从而控制直流负载与开关电源的连接或导通，保证开关电源的安全。
进一步：所述输出保护滤波电路包括保护电路、输出滤波电路和纹波去除电路，所述保护电路电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间，所述输出滤波电路和纹波去除电路并联在直流负载的正负输入端之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述保护电路可以在直流负载的电流过大时自动熔断，保证直流负载工作的稳定性和安全性，通过所述输出滤波电路滤除所述功率电感过来的信号中的杂波，通过所述纹波去除电路可以滤除对地形成的纹波干扰，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
进一步：所述保护电路为第二保险丝，所述第二保险丝F2电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述第二保险丝可以在开关电源在给直流负载供电出现电流过大的情况时自动熔断，这样直流负载即可脱离开关电源，保证开关电源的安全。
进一步：所述纹波去除电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容和第六电容，所述第七电阻和第四电容并联在直流负载的正负输入端之间，所述第八电阻和第九电阻并联后与所述第五电容和第六电容串联在直流负载的正负输入端之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述纹波去除电路可以滤除对地形成的纹波干扰，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
进一步：所述输出滤波电路包括功率电感、第七电容、第八电容和第九电容，所述功率电感、第七电容、第八电容和第九电容并联在直流负载的正负输入端之间。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述输出滤波电路滤除所述功率电感过来的信号中的杂波，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
进一步：所述功率电感内包括多个彼此并联的绕组。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个绕组，可以增大电流，这样可以满足大功率的开关电源对外供电。
附图说明
图1为本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路结构框图；
图2为本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，包括热插拔保护电路、反接短路保护电路和输出保护滤波电路，开关电源的正输出端与所述输出保护滤波电路的正输入端电连接，开关电源的负输出端分别与所述热插拔保护电路的输入端和反接保护电路的输入端电连接，所述热插拔保护电路的输出端和反接保护电路的输出端分别与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述输出保护滤波电路的正输出端与直流负载的正输入端电连接，所述输出保护滤波电路的负输入端与直流负载的负输入端电连接。
本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，通过所述热插拔保护电路可以防止带电拔插时开关电源输出与直流负载之间产生的电压差造成打火现象出现，通过所述反接短路保护电路可以在直流负载出现短路或者反接时断开电路连接，使得开关电源脱离负载，对开关电源起到保护作用，保证开关电源的正常稳定工作，延长其使用寿命。
如图2所示，下面将详细介绍本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路的具体电路图。
在本发明的一个或多个实施例中，所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路还包括用于对开关电源输出的电压进行滤波的前置滤波电路。通过设置所述前置滤波电路可以对开关电源输出的电压信号进行前置滤波，去除电压信号中的杂波成分，保证后续电路更加稳定的运行。
具体地，所述前置滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2、和第一电阻R1，所述第一电容C1的正极与开关电源的正输出端电连接，所述第一电容C1的负极与开关电源的负输出端电连接，所述第一电容C1的负极与地之间顺次串联有所述第二电容C2和第一电阻R1。
在本发明的一个或多个实施例中，所述反接保护电路包括第一保险丝F1、第一二极管V1和第一二极管V2，且所述第一保险丝F1的一端与所述开关电源的负输出端电连接，所述第一保险丝F1的另一端分别与所述第一二极管V1的负极和第一二极管V2的负极电连接，所述第一二极管V1的正极和第一二极管V2的正极分别与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
当电源模块接入带电负载时，如果开关电源输出负载端VOUT反接，继电器K1、继电器K2不吸合，直流负载的电流不经过开关电源，通过第一二极管V1、第一二极管V2与第一保险丝F1到负载；当开关电源输出负载端VOUT短路时，输出电流瞬间很大，从而烧坏第一保险丝F1使开关电源输出脱离负载，从而保护开关电源。
在本发明的一个或多个实施例中，所述热插拔保护电路包括继电器K1、继电器K2、第二电阻R2、第二电阻R3、第三电阻R4、第四电阻R5、第五电阻R6、第六电阻R7、第二二极管V3、第三二极管V6、第一三极管V4、第二三极管V5和第三电容C3，所述继电器K1的静触点和继电器K2的静触点分别与开关电源的负输出端电连接，所述继电器K1的动触点和继电器K2的动触点分别与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述继电器K1线圈的一端通过所述第二电阻R2与所述第二二极管V3的正极电连接，所述继电器K1线圈的另一端与所述第二二极管D3的负极电连接，所述继电器K2线圈的一端通过所述第二电阻R3与所述第二二极管V3的正极电连接，所述继电器K2线圈的另一端与所述第二二极管D3的负极电连接，所述第二二极管V3的正极分别与所述第一三极管V4的基极和所述第二三极管V5的集电极电连接，所述第一三极管V4的发射极与所述第二二极管V3的负极电连接，所述第二二极管V3的负极与外部电源电连接，所述第二二极管V3的负极通过所述第四电阻R5与所述第二三极管V5的基极电连接，所述第一三极管V4的集电极与所述第二三极管V5的基极电连接，所述第二三极管V5的基极与所述第三二极管V6的负极电连接，所述第三二极管V6的正极与所述第二三极管V5的发射极分别接地，所述第二三极管V5的基极与地之间顺次串联有所述第五电阻R6和第三电容C3，且所述第五电阻R6和第三电容C3的公共端通过所述第六电阻R 7与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
通过所述热插拔保护电路可以防止带电拔插时开关电源输出与直流负载之间产生的电压差造成打火现象出现。通过第一三极管V4、第二三极管V5的导通互锁来控制继电器的闭合，从而控制直流负载与开关电源的连接或导通，保证开关电源的安全。
当开关电源接入带电负载时，只有在开关电源输出VO正常、外部电源18V加载并且开关电源输出端负极VO-与负载端负极VOUT-的电压差为零时，18V电源电流经过第四电阻R5、第五电阻R6对第三电容C3充电，第二三极管V5基极电压升到0.7V以上时，第一三极管V4和第一V5导通互锁，控制继电器K1和继电器K2稳定吸合，使开关电源输出VO接到负载，第二二极管V3可以防止继电器线圈有反向电动势时，反向电流从第二二极管V3流过从而保护继电器线圈作用；如果18V电源没有加载、负载端VOUT反接或开关电源输出端负极VO-与负载端负极VOUT-的电压差不是零伏时，18V电源不对第三电容C3充电，第二三极管V5基极电压低于0.7V，第一三极管V4和第一V5截止不工作，继电器K1和继电器K2不吸合，使开关电源输出VO脱离负载，从而达到热拔插与反接保护功能。
在本发明的一个或多个实施例中，所述输出保护滤波电路包括保护电路、输出滤波电路和纹波去除电路，所述保护电路电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间，所述输出滤波电路和纹波去除电路并联在直流负载的正负输入端之间。通过所述保护电路可以在直流负载的电流过大时自动熔断，保证直流负载工作的稳定性和安全性，通过所述输出滤波电路滤除所述功率电感过来的信号中的杂波，通过所述纹波去除电路可以滤除对地形成的纹波干扰，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
具体地，所述保护电路为第二保险丝F2，所述第二保险丝F2电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间。通过所述第二保险丝可以在开关电源在给直流负载供电出现电流过大的情况时自动熔断，这样直流负载即可脱离开关电源，保证开关电源的安全。
具体地，所述纹波去除电路包括第七电阻R8、第八电阻R9、第九电阻R10、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，所述第七电阻R8和第四电容C4并联在直流负载的正负输入端之间，所述第八电阻R9和第九电阻R10并联后与所述第五电容C5和第六电容C6串联在直流负载的正负输入端之间。通过所述纹波去除电路可以滤除对地形成的纹波干扰，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
具体地，所述输出滤波电路包括功率电感L1、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9，所述功率电感L1、第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9并联在直流负载的正负输入端之间。通过所述输出滤波电路滤除所述功率电感过来的信号中的杂波，保证直流负载更加稳定可靠的工作。
优选地，所述功率电感L1内包括多个(图2中示出了四个的情形)彼此并联的绕组。通过设置多个绕组，可以增大电流，这样可以满足大功率的开关电源对外供电。
本发明的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，可以解决在系统扩容与更换模块时，需要带电操作经常遇到模块热拔插与输出端反接、短路的问题，防止电源输出端打火，影响开关电源正常工作与防止造成开关电源设备损坏的事情出现。达到开关直流电源输出热拔插与反接短路保护技术要求，并且应用于开关电源设备实际电路中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：包括热插拔保护电路、反接短路保护电路和输出保护滤波电路，开关电源的正输出端与所述输出保护滤波电路的正输入端电连接，开关电源的负输出端分别与所述热插拔保护电路的输入端和反接保护电路的输入端电连接，所述热插拔保护电路的输出端和反接保护电路的输出端分别与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述输出保护滤波电路的正输出端与直流负载的正输入端电连接，所述输出保护滤波电路的负输入端与直流负载的负输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：还包括用于对开关电源输出的电压进行滤波的前置滤波电路。
3.根据权利要求2所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述前置滤波电路包括第一电容、第二电容、和第一电阻，所述第一电容的正极与开关电源的正输出端电连接，所述第一电容的负极与开关电源的负输出端电连接，所述第一电容的负极与地之间顺次串联有所述第二电容和第一电阻。
4.根据权利要求1所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述反接保护电路包括第一保险丝和第一二极管，且所述第一保险丝的一端与所述开关电源的负输出端电连接，所述第一保险丝的另一端与所述第一二极管的负极电连接，所述第一二极管的正极与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
5.根据权利要求1所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述热插拔保护电路包括继电器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二二极管、第三二极管、第一三极管、第二三极管和第三电容，所述继电器的静触点与开关电源的负输出端电连接，所述继电器的动触点与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接，所述继电器线圈的一端通过所述第二电阻与所述第二二极管的正极电连接，所述继电器线圈的另一端与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的正极分别与所述第一三极管的基极和所述第二三极管的集电极电连接，所述第一三极管的发射极与所述第二二极管的负极电连接，所述第二二极管的负极与外部电源电连接，所述第二二极管的负极通过所述第四电阻与所述第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第二三极管的基极与所述第三二极管的负极电连接，所述第三二极管的正极与所述第二三极管的发射极分别接地，所述第二三极管的基极与地之间顺次串联有所述第五电阻和第三电容，且所述第五电阻和第三电容的公共端通过所述第六电阻与所述输出保护滤波电路的负输入端电连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述输出保护滤波电路包括保护电路、输出滤波电路和纹波去除电路，所述保护电路电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间，所述输出滤波电路和纹波去除电路并联在直流负载的正负输入端之间。
7.根据权利要求6所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述保护电路为第二保险丝，所述第二保险丝电连接在所述反接保护电路的输出端与直流负载的负输入端之间。
8.根据权利要求6所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述纹波去除电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容和第六电容，所述第七电阻和第四电容并联在直流负载的正负输入端之间，所述第八电阻和第九电阻并联后与所述第五电容和第六电容串联在直流负载的正负输入端之间。
9.根据权利要求6所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述输出滤波电路包括功率电感、第七电容、第八电容和第九电容，所述功率电感、第七电容、第八电容和第九电容并联在直流负载的正负输入端之间。
10.根据权利要求9所述的开关电源输出热拔插与反接短路保护电路，其特征在于：所述功率电感内包括多个彼此并联的绕组。
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|---|---|---|---|---|
| CN113629661A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-11-09 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种大电流防反接及短路自恢复供电电路 |
| CN113629661B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-07-21 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种大电流防反接及短路自恢复供电电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110323719B (zh) | 2024-07-12 |
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