CN117317977A - 开关管驱动保护电路及储能电源 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种开关管驱动保护电路及储能电源。该开关管驱动保护电路与变换电路连接；开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测变换电路的输出电流，在输出电流大于或等于预设值且驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；以及在输出电流小于预设值时，基于驱动信号驱动开关管工作。该开关管驱动保护电路能够提高开关管的安全性和保护可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电路技术领域，特别是涉及一种开关管驱动保护电路及储能电源。
背景技术
高频隔离储能电源大多采用双向谐振电路。在谐振电路出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况下，谐振电路中的电流上升速率很快，从而开关管会承受巨大的电流应力，进而导致开关管过流损坏。因此，为了避免开关管过流损坏，需要设置保护电路。
目前传统的保护电路的保护原理是在检测到谐振电路副边出现短路故障时，立即关断开关管，以起到故障保护作用。然而由于短路故障出现时间具有不确定性，且高频隔离储能电源大多采用的低压电池，工作电流可达上百安培，若在额定电流时将开关管硬关断，会产生非常高的尖峰电压，可能导致开关管电压应力过高损坏，进而损坏电路。
发明内容
基于此，有必要提供一种开关管驱动保护电路及储能电源，能够提高变换电路的保护可靠性，以解决上述技术问题。
第一方面，提供了一种开关管驱动保护电路，应用于变换电路，所述开关管驱动保护电路与所述变换电路连接；
所述开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测所述变换电路的输出电流，在所述输出电流大于或等于预设值且所述驱动信号为低电平时，控制所述变换电路的开关管停止工作；以及在所述输出电流小于所述预设值时，基于所述驱动信号驱动所述开关管工作。
在其中一个实施例中，所述开关管驱动保护电路包括采样电路、比较电路和逻辑电路，所述比较电路的输入端与所述采样电路以及基准电压端连接，所述逻辑电路的输入端与所述比较电路的输出端以及信号端连接，所述逻辑电路的输出端与所述开关管连接，所述采样电路还与所述变换电路的输出端连接；
所述采样电路，用于采集所述输出电流，并所述输出电流转换成电压信号；
所述比较电路，用于根据所述电压信号的电压值与所述基准电压端输入的所述基准电压值之间的大小关系，输出比较信号，所述比较信号包括第一比较信号或第二比较信号；
所述逻辑电路，用于在所述比较信号为所述第一比较信号且所述信号端输入的所述驱动信号为所述低电平时，控制所述变换电路的开关管停止工作；以及在所述比较信号为所述第二比较信号时，基于所述驱动信号驱动所述开关管工作。
在其中一个实施例中，所述比较电路，具体用于在所述电压值大于或等于所述基准电压值的情况下，输出所述第一比较信号；以及在所述电压值小于所述基准电压值的情况下，输出所述第二比较信号。
在其中一个实施例中，所述逻辑电路，还用于在所述比较信号为所述第一比较信号时，判断当前所述驱动信号是否为低电平，当所述驱动信号为所述低电平时，输出低电平锁定信号，以控制所述开关管停止工作；当所述驱动信号为高电平时，则在高电平持续时间结束后，输出所述低电平锁定信号。
在其中一个实施例中，所述逻辑电路包括或门电路和与门电路；
所述或门电路的输入端与所述比较电路的输出端以及所述信号端连接，所述与门电路的输入端与所述或门电路的输出端以及所述信号端连接，所述与门的输出端与所述开关管连接。
在其中一个实施例中，所述逻辑电路还包括第一锁定电路，所述第一锁定电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述或门电路的输入端连接，所述第一二极管的负极与所述或门电路的输出端连接；
所述第一锁定电路，用于在所述或门电路输出信号为低电平的情况下，将所述或门电路的信号电平输出状态锁定预设时长。
在其中一个实施例中，所述比较电路包括比较器，所述比较器的输入端与所述采样电路以及所述基准电压端连接，所述比较器的输出端与所述或门电路的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述比较电路还包括第二锁定电路，所述第二锁定电路包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述比较器的输入端连接，所述第二二极管的负极与所述比较器的输出端连接；
所述第二锁定电路，用于在所述比较器的输出端的所述比较信号为所述第一比较信号的情况下，将所述比较信号的输出状态锁定预设时长。
在其中一个实施例中，所述开关管驱动保护电路还包括复位信号端；所述复位信号端与所述比较器的输入端连接；
所述复位信号端，用于在所述预设时长后，对所述比较信号的输出状态、以及所述或门电路的信号电平输出状态解除锁定。
第二方面，提供了一种储能电源，包括电池、变换电路及如上所述的开关管驱动保护电路，其中，所述开关管驱动保护电路与所述变换电路连接，所述电池与所述变换电路连接。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述开关管驱动保护电路及储能电源，开关管驱动保护电路与变换电路连接；开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测变换电路的输出电流，在输出电流大于或等于预设值且驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；以及在输出电流小于预设值时，基于驱动信号驱动开关管工作。若输出电流大于或等于预设值，则表示变换电路出现短路故障。在输出电流大于或等于预设值时，判断当前的驱动信号是否为低电平。若当前驱动信号为低电平时，控制所连接的变换电路的开关管停止工作，以使得所驱动的开关管保持关断状态，不会随着驱动信号进行工作；若当前的驱动信号为高电平时，则等待驱动信号的高电平持续时间结束后，即驱动信号的高电平转成低电平时，控制变换电路的开关管停止工作。如此，在发生短路故障时，若此时驱动信号为高电平，则能控制所驱动开关管在死区时间关断，此时开关管的电压应力较低，能够保证开关管的安全性和保护可靠性。另一方面，若输出电流小于预设值，则表示未出现短路故障，此时开关管驱动保护电路根据驱动信号的情况，驱动变换电路的开关管工作，即使得在正常状态下，能够保障变换电路的开关管根据设定情况进行工作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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申请的一些实施例，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为传统技术中谐振电路的电路示意图；
图2为传统技术中控制信号的示意图；
图3为本申请实施例中一种示例性地开关管驱动保护电路的电路示意图；
图4为本申请实施例中一种示例性地包括采样电路、比较电路和逻辑电路的开关管驱动保护电路的电路示意图；
图5为本申请实施例中一种示例性地逻辑电路的电路示意图；
图6为本申请实施例中一种示例性地包括第一二极管的逻辑电路的电路示意图；
图7为本申请实施例中一种示例性地比较电路的电路示意图；
图8为本申请实施例中一种示例性地包括复位信号端的开关管驱动保护电路的电路示意图；
图9为一个实施例中一种可选的开关管驱动保护电路的电路示意图；
图10为一个实施例中开关管驱动保护电路的时序图；
图11为一个实施例中储能电源的电路示意图。
附图标记说明：
开关管驱动保护电路：320；变换电路：340；变压器：T1；开关管：Q1-Q4；采样电路：420；比较电路：440；逻辑电路：460；基准电压端：Vref；或门电路：520；与门电路：540；第一二极管：D1；比较器：U1；第二二极管：D2；复位信号端：RT；电流互感器：CT1；电池：B。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
高频隔离储能电源大多采用双向谐振电路，且通常工作在谐振点，开关管工作在零电压开关（Zero Voltage Switch，ZVS）状态和零电流开关（Zero Current Switch，ZCS）状态。如图１所示，图１为传统技术中谐振电路的电路示意图。传统技术中的谐振电路包括应用在高频隔离储能电源的LLC谐振变换电路，该谐振电路包括低压电池Battery、开关管Q1-Q8、变压器T1、电感L1、电容C1-C2等。一般的，可以通过控制器输出的PWM（脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation）信号控制开关管Q1-Q4工作，其中，开关管Q1和Q4的控制信号（即PWM信号）相同，开关管Q2和Q3的控制信号相同；开关管Q1和Q2的控制信号互补。
在谐振电路的变压器出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况下，谐振电路中的电流上升速率很快，从而开关管会承受巨大的电流应力，进而导致开关管过流损坏。因此，为了避免开关管过流损坏，需要设置保护电路，目前传统的保护电路的保护原理是在检测到谐振电路副边出现短路故障时，立即关断开关管，以起到故障保护作用。然而由于短路故障出现时间具有不确定性，且高频隔离储能电源大多采用的低压电池，工作电流可达上百安培，与高频隔离储能电源连接的开关管耐压低，若在额定电流时将开关管硬关断，会产生非常高的尖峰电压，可能导致开关管电压应力过高损坏，进而损坏电路。
基于此，为了避免开关管过流损坏及过压损坏，可以在变压器出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况下，在PWM（脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation）信号对应的死区时间段内关断开关管。其中，如图2所示，图2为传统技术中控制信号的示意图，图2中的横轴表示时间t，纵轴表示控制信号（即PWM信号）的大小。死区时间是指控制开关管Q1-Q4的PWM信号均为低电平时的时间段，例如，图2中的t1-t2时间段或者t3-t4时间段。在死区时间段内，谐振电流或谐振电压为零，可以可靠有效地关断开关管。
传统技术中，一般采用软件程序在谐振电路的变压器出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况下，在PWM信号对应的死区时间段内关断开关管，以对谐振电路进行过流保护，此时，开关管处于零电压开关（Zero Voltage Switch，ZVS）状态和零电流开关（ZeroCurrent Switch，ZCS）状态。
然而，由于软件程序需要采用硬件输送的过流信号或自身采样信号来识别是否出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况，速度较慢，可靠性不高；且死区时间较短，部分单片机无法实现确定死区时间的功能，因此，传统的采用软件程序构成的保护电路，无法准确地识别谐振电路的变压器是否出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况、及PWM信号对应的死区时间段，进而，无法准确地在谐振电路的变压器出现副边短路和/或原边阻抗近似为零的情况下，在PWM信号对应的死区时间段内关断开关管。因此，这种保护电路存在保护可靠性低的问题。
鉴于此，本申请实施例提供一种开关管驱动保护电路，该开关管驱动保护电路与变换电路连接；开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测变换电路的输出电流，在输出电流大于或等于预设值且驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；以及在输出电流小于预设值时，基于驱动信号驱动开关管工作。
需说明的是，若输出电流大于或等于预设值，则表示变换电路出现短路故障。在输出电流大于或等于预设值时，判断当前的驱动信号是否为低电平。若当前驱动信号为低电平时，控制所连接的变换电路的开关管停止工作，以使得所驱动的开关管保持关断状态，不会随着驱动信号进行工作；若当前的驱动信号为高电平时，则等待驱动信号的高电平持续时间结束后，即驱动信号的高电平转成低电平时，控制变换电路的开关管停止工作。如此，在发生短路故障时，若此时驱动信号为高电平，则能控制所驱动开关管在死区时间关断，此时开关管的电压应力较低，能够保证开关管的安全性和保护可靠性。另一方面，若输出电流小于预设值，则表示未出现短路故障，此时开关管驱动保护电路根据驱动信号的情况，驱动变换电路的开关管工作，即使得在正常状态下，能够保障变换电路的开关管根据设定情况进行工作。
需进一步说明的是，变换电路的每一开关管均设置有开关管驱动保护电路，以图1所示的变换电路为例，其中，图1所示的变换电路为LLC变换电路，开关管Q1-Q4均设置连接有开关管驱动保护电路。在一实施例中，开关管Q1和开关管Q4可以共用一开关管驱动保护电路，开关管Q2和开关管Q3可以共用一开关管驱动保护电路。在另一实施例中，开关管Q1-Q4中每个开关管单独连接一个开关管驱动保护电路。
以下，通过一些示例性地实施方式对本申请实施例的技术方案进行介绍。
请参考图3，其示出了本申请实施例提供的一种开关管驱动保护电路的电路示意图。该开关管驱动保护电路应用于变换电路，开关管驱动保护电路与变换电路连接；
开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测变换电路的输出电流，在输出电流大于或等于预设值且驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；以及在输出电流小于预设值时，基于驱动信号驱动开关管工作。
如图3所示，开关管驱动保护电路320与变换电路340连接，其中，变换电路340可以包括但不局限于谐振电路、全桥电路、DC-DC（Direct Current）电路等类型的电路。
预设值是预先设置的电流值，本申请实施例对于预设值的具体数值不做限定。若变换电路的输出电流大于或者等于预设值，则说明变换电路的输出电流为大电流，即表示变换电路出现短路故障；若变换电路的输出电流小于预设值，则说明变换电路的输出电流正常，即表示变换电路未出现短路故障。
驱动信号是指PWM（脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation）信号，驱动信号是控制器输出的、用于控制/驱动开关管关断或开启的驱动信号。驱动信号包括低电平或高电平，若各开关管的驱动信号均为低电平，如图2中的t1到t2时刻，则表示PWM信号处于死区时间段内。
基于此，在实际的开关管驱动保护电路中，开关管驱动保护电路与变换电路连接，变换电路与电池连接，开关管驱动保护电路可以接收驱动信号并检测变换电路的输出电流，在输出电流大于或等于预设值且各开关管的驱动信号均为低电平时，即在检测到变换电路出现短路故障且变换电路处于死区时间段内时，可以控制变换电路的开关管停止工作；以及在输出电流小于预设值时，即在检测到变换电路未出现短路故障时，可以基于驱动信号驱动开关管工作。这样，可以避免开关管过流损坏及过压损坏。
上述实施例中，若输出电流大于或等于预设值，则表示变换电路出现短路故障。在输出电流大于或等于预设值时，判断当前的驱动信号是否为低电平。若当前驱动信号为低电平时，控制所连接的变换电路的开关管停止工作，以使得所驱动的开关管保持关断状态，不会随着驱动信号进行工作；若当前的驱动信号为高电平时，则等待驱动信号的高电平持续时间结束后，即驱动信号的高电平转成低电平时，控制变换电路的开关管停止工作。如此，在发生短路故障时，若此时驱动信号为高电平，则能控制所驱动开关管在死区时间关断，此时开关管的电压应力较低，能够保证开关管的安全性和保护可靠性。另一方面，若输出电流小于预设值，则表示未出现短路故障，此时开关管驱动保护电路根据驱动信号的情况，驱动变换电路的开关管工作，即使得在正常状态下，能够保障变换电路的开关管根据设定情况进行工作。
下面，对开关管驱动保护电路320的实施方式进行示例性地说明。
本申请实施例中，如图4所示，开关管驱动保护电路320包括采样电路420、比较电路440和逻辑电路460，比较电路440的输入端与采样电路420以及基准电压端Vref连接，逻辑电路460的输入端与比较电路440的输出端以及信号端PWM连接，逻辑电路460的输出端与开关管连接，采样电路420还与变换电路340的输出端连接；
采样电路420用于采集输出电流，并输出电流转换成电压信号；
比较电路440用于根据电压信号的电压值与基准电压端输入的基准电压值之间的大小关系，输出比较信号，比较信号包括第一比较信号或第二比较信号；
逻辑电路460用于在比较信号为第一比较信号且信号端输入的驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；以及在比较信号为第二比较信号时，基于驱动信号驱动开关管工作。
其中，基准电压端Vref用于提供基准电压，基准电压值是预先设置的参考电压，本申请实施例对于基准电压值的具体数值不做限定。比较信号包括第一比较信号或第二比较信号，在本申请实施例中，第一比较信号为低电平的比较信号，第二比较信号为高电平的比较信号。信号端PWM用于提供驱动信号，逻辑电路460的输出端与开关管的控制端（图中未示出）连接，从而可以根据逻辑电路460的输出端对应的输出信号，控制开关管关断或开启。
示例性的，若电压值大于或等于基准电压值，则说明变换电路的输出电流为大电流，即表示变换电路出现短路故障；若电压值小于基准电压值，则说明变换电路的输出电流正常，即表示变换电路未出现短路故障。基于此，逻辑电路460用于在比较信号为第一比较信号时，检测当前信号输入端的驱动信号是否为低电平；若当前的驱动信号为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作；若当前的驱动信号为高电平时，则等待驱动信号的高电平持续时间结束后，切换为低电平时，控制变换电路的开关管停止工作。逻辑电路还用于在比较信号为第二比较信号时，基于驱动信号驱动开关管工作。
在其中一个实施例中，比较电路440具体用于在电压信号的电压值大于或等于基准电压值的情况下，输出第一比较信号；比较电路440还具体用于在电压值小于基准电压值的情况下，输出第二比较信号。
下面，对逻辑电路460的实施方式进行示例性地说明。
本申请实施例中，逻辑电路，还用于在比较信号为第一比较信号时，判断当前驱动信号是否为低电平，当驱动信号为低电平时，输出低电平锁定信号，以控制开关管停止工作；当驱动信号为高电平时，则在高电平持续时间结束后，输出低电平锁定信号。
其中，低电平锁定信号用于持续输出低电平信号，以锁定开关管停止工作。在比较信号为第一比较信号时，逻辑电路可以判断当前驱动信号是否为低电平，当驱动信号为低电平时，逻辑电路可以输出低电平锁定信号，以控制开关管停止工作，即可以将开关管停止工作的状态锁定预设时长；当驱动信号为高电平时，则逻辑电路可以在高电平持续时间结束后，输出低电平锁定信号，以控制开关管在死区时间内停止工作，并可以将开关管停止工作的状态锁定预设时长。
在其中一个实施例中，如图5所示，逻辑电路460包括或门电路520和与门电路540。
或门电路520的输入端与比较电路440的输出端以及信号端PWM连接，与门电路540的输入端与或门电路的输出端以及信号端PWM连接，与门的输出端与开关管连接。
在一个示例性的实施例中，如图6所示，逻辑电路还包括第一锁定电路，第一锁定电路包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极与或门电路520的输入端连接，第一二极管D1的负极与或门电路520的输出端连接。其中：
第一锁定电路用于在或门电路520输出信号为低电平的情况下，将或门电路的信号电平输出状态锁定预设时长。
示例性的，逻辑电路460还包括电阻R1，或门电路520、第一二极管D1与电阻R1组成钳位锁死电路（即第一锁定电路），电阻R1的一端与信号端PWM连接，电阻R1的另一端与或门电路520的输入端连接。
在或门电路520输出信号为低电平的情况下，则说明比较电路440的输出电压及信号端PWM输出的驱动信号均为低电平，相当于或门电路520的输出端F接地，此时，可以通过第一二极管D1将或门电路520的输入端E的电压锁定为低电平，从而，即使后续信号端PWM输出的驱动信号变为高电平，或门电路520的输入端E的电压仍为低电平，从而或门电路520的输出端F的电压仍为低电平，即可以将或门电路520的信号电平输出状态锁定预设时长。其中，预设时长可以根据变换电路中电流的具体大小进行设置，本申请实施例在此不做限定。
如此，可以在检测到变换电路出现短路故障时，若当前驱动信号为低电平，则控制变换电路的开关管停止工作，以使得所驱动的开关管保持关断状态，并在关断开关管之后采用第一锁定电路维持该开关管的关断状态；若当前驱动信号为高电平，则等待驱动信号的高电平持续时间结束后，即驱动信号的高电平转成低电平时，控制变换电路的开关管停止工作，并在关断开关管之后采用第一锁定电路维持该开关管的关断状态。
在一个实施例中，如图7所示，比较电路440包括比较器U1，比较器U1的输入端与采样电路420以及基准电压端Vref连接，比较器U1的输出端与或门电路520的输入端连接。
示例性的，比较电路440还包括电阻R3、电阻R4，电阻R3连接在基准电压端Vref与电阻R4的一端之间，电阻R4的另一端接地，即B点为电阻R3和电阻R4的分压点。比较器U1的一个输入端（A点）与采样电路420连接，比较器U1的另一个输入端连接在电阻R3和电阻R4的分压点（即B点），B点的电压为被检测的电压，B点的电压为过流或过压保护的门限电压。
在一个示例性的实施例中，请继续参考图7，比较电路440还包括第二锁定电路，第二锁定电路包括第二二极管D2，第二二极管D2的正极与比较器U1的输入端连接，第二二极管D2的负极与比较器U1的输出端连接。其中：
第二锁定电路用于在比较器的输出端的比较信号为第一比较信号的情况下，将比较信号的输出状态锁定预设时长。
示例性的，比较电路440还包括电阻R2，电阻R2的一端连接在电阻R3和电阻R4的分压点（即B点），电阻R1的另一端与第二二极管D2的正极连接。
在比较器U1的输出端的输出信号为低电平的情况下，相当于比较器U1的输出端接地，此时，电阻R2与第二二极管D2串联后的电路和电阻R4并联，且该并联电路和电阻R3分压，导致B点的电压变小，比较器U1的输出端C点的比较信号锁死为第一比较信号（即低电平的比较信号），即可以将比较器的输出端的信号电平输出状态锁定预设时长，从而避免由于变换电路的输出电流发生变化，影响变换电路的可靠性。
在一个实施例中，如图8所示，开关管驱动保护电路320还包括复位信号端RT；复位信号端RT与比较器U1的输入端连接。其中：
复位信号端RT用于在预设时长后，对比较信号的输出状态、以及或门电路的信号电平输出状态解除锁定。
其中，复位信号端RT用于提供复位信号。示例性的，开关管驱动保护电路320还包括电阻R5，电阻R5连接在复位信号端RT与比较器U1的输入端之间。
在预设时长后，电压变换电路中的变压器不出现副边短路的情况（即故障恢复）下，可以通过复位信号端RT输出的复位信号拉低A点电压，以使A点电压低于B点电压，从而，比较器U1发生翻转，输出端C点电压变为高电平，进而或门电路的输出端F点电压变为高电平，即可以在预设时长后，对比较器U1的输出端的信号电平输出状态（即比较信号的输出状态）、以及或门电路的信号电平输出状态解除锁定。
基于上述所示实施例，示例性地，参见图9，图9为一个实施例中一种可选的开关管驱动保护电路的电路示意图。开关管驱动保护电路320与变换电路（图9中未示出）连接，开关管驱动保护电路320包括采样电路420、比较电路440和逻辑电路460，比较电路440和逻辑电路460的具体组件及连接方式可参考上述实施例，在此不做赘述。
示例性的，比较电路440还可以包括电阻R6和电阻R7，电阻R6连接在比较电路440中比较器U1的输入端A点与基准电压端之间，电阻R7连接在比较电路440中比较器U1的输出端C点与电源Vcc之间。采样电路420可以包括电流互感器CT1、整流电路、电阻R8和电阻R9，电流互感器CT1的一边与变换电路连接（例如，可连接在变换电路中变压器T1的副边），电流互感器CT1的另一边与整流电路连接，整流电路包括四个如图9所示排列的二极管D3-D6，整流电路中二极管的阳极接地，整流电路中二极管的阴极与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与比较器U1的输入端A点连接，电阻R9的一端与整流电路中二极管的阴极连接，电阻R9的另一端接地。
需要说明的是，本申请实施例中的开关管均可以是场效应管（又称MOS管）、绝缘栅双极晶体管（Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT）、包括开关的电子管或继电器等器件。
本申请实施例中的变换电路的运行原理为：
通过电流互感器CT1检测LLC谐振电路中变压器T1副边的电流，并将检测到的电流信号传输至整流电路中进行整流，再将整流后的电流信号输入比较器U1的反相输入端（A点），从而通过判断整流后的电流信号对应的电压值与基准电压值之间的大小关系，确定变压器副边的电流是否出现短路或者过流故障。
如图10所示，图10为一个实施例中开关管驱动保护电路的时序图。由于A点电压有两种状态，在D点无输入电压时，A点的电压值为V1，在D点有输入电压时，A点的电压值为V2。那么，当D点有输入电压时，D点的电压升高，A点电压随之升高。在电压值小于等于基准电压值的情况下，即A点电压低于或等于B点电压时，比较器U1输出（C点）第二比较信号，此时，或门电路的输出电压（F点）为高电平，关断保护电路所输出的电压（即图10中的输出信号）与PWM信号对应的电压相同，即可以通过驱动信号（即PWM信号）驱动开关管，以保证开关管正常工作。
结合图10所示，在T1时刻，电压值大于基准电压值的情况下，即A点电压高于B点电压时，比较器U1输出（C点）第一比较信号，表示此时电压变换电路中的变压器出现副边短路的情况，此时，若信号端输出的驱动信号（即PWM信号）为高电平（即T1-T2时间段），即E点电压为高电平，则F点电压为高电平，则说明PWM信号未处于死区时间段内，那么，关断保护电路所输出的电压（即图10中的输出信号）与PWM信号对应的电压相同，即仍然通过驱动信号驱动开关管。
结合图10所示，在T2时刻，电压值大于基准电压值的情况下，即A点电压高于B点电压时，比较器U1输出（C点）第一比较信号，表示此时电压变换电路中的变压器出现副边短路故障，或者变压器副边的电流超过预设阈值的情况，此时，可以通过第二二极管D2与电阻R2将比较器的输出端的信号电平输出状态锁定预设时长。若信号端输出的驱动信号（即PWM信号）为低电平（即T2时刻之后），即E点电压为低电平，则F点电压为低电平，则说明PWM信号处于死区时间段内，那么，关断保护电路所输出的电压（即图10中的输出信号）为关断信号（即低电平），即输出关断信号至开关管，从而控制开关管关断。
此外，在或门电路输出信号为低电平的情况下，说明比较电路的输出电压及信号端PWM输出的驱动信号均为低电平，相当于或门电路的输出端（F点）接地，此时，可以通过第一二极管D1将或门电路的输入端（E点）的电压锁定为低电平（即T2-T3时间段），从而，即使后续信号端PWM输出的驱动信号（即PWM信号）变为高电平，或门电路520的输入端E的电压仍为低电平，从而或门电路的输出端（F点）的电压仍为低电平，进而与门电路的输出电压（即图10中的输出信号）仍为低电平，即可以将或门电路的信号电平输出状态锁定预设时长。
这样，在检测到电压变换电路中的变压器出现副边短路故障，或者变压器副边的电流大于或等于预设值的情况时，若PWM信号为高电平，则会等到高电平结束后再关断开关管，且开关管关断后会维持该开关管断开状态；若PWM信号为低电平，则关断开关管，并维持该开关管为断开状态，如此，可以保证原本处于导通状态的开关管在死区时间段内关断。
在预设时长后（即T3时刻之后），电压变换电路中的变压器不出现副边短路的情况（即故障恢复）下，可以通过复位信号端RT输出的复位信号拉低A点电压，以使A点电压低于B点电压，从而，比较器U1发生翻转，输出端C点电压变为高电平，进而或门电路的输出端F点电压变为高电平，即可以在预设时长后，对比较器U1的输出端的信号电平输出状态、以及或门电路的信号电平输出状态解除锁定。
上述变换电路可以通过纯硬件实现，因此响应速度较快，可靠性较高，过流或过压保护速度较快。此外，在故障恢复后需要复位信号才可恢复正常工作状态，可靠性较高。
在一个实施例中，提供一种储能电源，包括电池、变换电路及如上述任一实施例的开关管驱动保护电路，其中，开关管驱动保护电路与变换电路连接，电池与变换电路连接。
其中，变换电路可以包括但不局限于谐振电路、全桥电路、DC-DC（DirectCurrent）电路等类型的电路。示例性的，变换电路可以是LLC谐振电路，如图11所示，图11为一个实施例中储能电源的电路示意图。此时，储能电源包括电池B、开关管驱动保护电路320及变换电路340，变换电路340包括变压器T1以及连接于变压器T1的原边的开关管Q1-Q4，电池B与变换电路连接，开关管驱动保护电路320的输出端连接于开关管Q1-Q4的控制端（图11中仅示出开关管驱动保护电路320与开关管Q1、Q3的连接关系，开关管驱动保护电路320与开关管Q2、Q4的连接关系同理可得）。其中，变换电路340中变压器以及开关管的数量及连接方式可以根据变换电路的类型进行具体设置，本申请实施例对此不做限定。此外，关于开关管驱动保护电路的具体限定和有益效果可以参见上述实施例，在此不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种开关管驱动保护电路，其特征在于，应用于变换电路，所述开关管驱动保护电路与所述变换电路连接；
所述开关管驱动保护电路，用于接收驱动信号并检测所述变换电路的输出电流，在所述输出电流大于或等于预设值且所述驱动信号为低电平时，控制所述变换电路的开关管停止工作；以及在所述输出电流小于所述预设值时，基于所述驱动信号驱动所述开关管工作。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管驱动保护电路包括采样电路、比较电路和逻辑电路，所述比较电路的输入端与所述采样电路以及基准电压端连接，所述逻辑电路的输入端与所述比较电路的输出端以及信号端连接，所述逻辑电路的输出端与所述开关管连接，所述采样电路还与所述变换电路的输出端连接；
所述采样电路，用于采集所述输出电流，并所述输出电流转换成电压信号；
所述比较电路，用于根据所述电压信号的电压值与所述基准电压端输入的基准电压值之间的大小关系，输出比较信号，所述比较信号包括第一比较信号或第二比较信号；
所述逻辑电路，用于在所述比较信号为所述第一比较信号且所述信号端输入的所述驱动信号为所述低电平时，控制所述变换电路的开关管停止工作；以及在所述比较信号为所述第二比较信号时，基于所述驱动信号驱动所述开关管工作。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较电路，具体用于在所述电压值大于或等于所述基准电压值的情况下，输出所述第一比较信号；以及在所述电压值小于所述基准电压值的情况下，输出所述第二比较信号。
4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路，还用于在所述比较信号为所述第一比较信号时，判断当前所述驱动信号是否为低电平，当所述驱动信号为所述低电平时，输出低电平锁定信号，以控制所述开关管停止工作；当所述驱动信号为高电平时，则在高电平持续时间结束后，输出所述低电平锁定信号。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路包括或门电路和与门电路；
所述或门电路的输入端与所述比较电路的输出端以及所述信号端连接，所述与门电路的输入端与所述或门电路的输出端以及所述信号端连接，所述与门的输出端与所述开关管连接。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路还包括第一锁定电路，所述第一锁定电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极与所述或门电路的输入端连接，所述第一二极管的负极与所述或门电路的输出端连接；
所述第一锁定电路，用于在所述或门电路输出信号为低电平的情况下，将所述或门电路的信号电平输出状态锁定预设时长。
7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述比较电路包括比较器，所述比较器的输入端与所述采样电路以及所述基准电压端连接，所述比较器的输出端与所述或门电路的输入端连接。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述比较电路还包括第二锁定电路，所述第二锁定电路包括第二二极管，所述第二二极管的正极与所述比较器的输入端连接，所述第二二极管的负极与所述比较器的输出端连接；
所述第二锁定电路，用于在所述比较器的输出端的所述比较信号为所述第一比较信号的情况下，将所述比较信号的输出状态锁定预设时长。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述开关管驱动保护电路还包括复位信号端；所述复位信号端与所述比较器的输入端连接；
所述复位信号端，用于在所述预设时长后，对所述比较信号的输出状态、以及所述或门电路的信号电平输出状态解除锁定。
10.一种储能电源，其特征在于，包括电池、变换电路及如权利要求1-9中任一项所述的开关管驱动保护电路，其中，所述开关管驱动保护电路与所述变换电路连接，所述电池与所述变换电路连接。
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