CN202406014U - 一种医用电源转换电路的过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有过压保护功能的医用电源转换电路的过压保护装置，其中该过压保护装置包括DC/DC控制芯片、整流滤波电路、过压保护电路。其中，过压保护电路由二极管D1、多个电阻以及三极管Q1组成，当DC/DC电路的输出电压异常时，通过过压保护电路使得该DC/DC控制芯片的使能端呈低电位，使得该DC/DC控制芯片停止工作，进而使得输出电压在一预定的阈值以下，当输出电压达到该阈值以下时，通过过压保护电路使得DC/DC控制芯片的使能端呈高电位，使得该DC/DC控制芯片恢复工作，从而达到输出电压基本稳定在一预定值。

Description

一种医用电源转换电路的过压保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种过压保护装置，尤其涉及一种医用电源转换电路的过压保护装置。

背景技术

随着电子技术的发展，医疗器械中电子部件越来越多，各种执行部件、调节结构、传感器等都由原来的机械形式，变为电磁阀、步进电机、直流电机、电子传感器等等，核心控制器也越来越先进，由原来的单片机逐渐发展为DSP、ARM、FPGA等更高速、功能更多的核心控制器。这些新技术的使用对电源的要求越来越高，一个系统中会用到多种电源，比如24V、12V、5V、3.3V、1.8V甚至1.2V，这么多的电源无法使用一个开关电源来完成，就必然需要用到一些电源转换电路。其中DC/DC电源是使用最多的一种电源转换电路。其特点是使用灵活，转换效率高，带载能力强等。

传统的DC/DC电源转换电路如图1所示，该电路采用专用的DC/DC转换芯片U1，在转换芯片U1的第1引脚(SW端)，输出一定频率的脉宽调制电压(PWM电压)，此PWM电压经过电感L1、稳压管D3、电容C3、电容C4整流滤波变为直流电压。此直流电压经过电阻R3、电阻R5分压后进入转换芯片U1的第6引脚(FB端)，即反馈输入端，当反馈输入端的电压稳定在芯片规定值(图1中为1.285V)的时候，根据反馈电压的大小，调整U1的第1引脚(SW端)的输出电压的占空比，输出最终达到稳定状态。图1中稳定输出电压为：

$\mathrm{Vout}=\frac{1.285\×(R_3+R_5)}{R_3}=\frac{1.285\×(1+4.87)}{1}=7.54V$

但是，当DC/DC电源转换电路的反馈电路出现问题后，输出电压会不受控制。例如，如果在电阻R5发生断路或者电阻R3发生短路的情况下，U1的第6引脚(FB端)无法得到反馈信号，U1的第1引脚(SW端)则会增大输出的占空比，最终导致Vout的输出接近Vin的电压，如果Vin为24V，那么Vout会接近24V，严重时会导致后级电路烧毁，甚至着火。这种情况在IEC60601-1的SectionNine中明确提到不能满足标准的要求，因此，该问题急需解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有过压保护功能的医用电源转换电路的过压保护装置，以于DC/DC电源转换电路的反馈电路出现问题后，DC/DC电源转换电路仍能稳定工作。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种DC/DC过压保护装置，该过压保护装置包括DC/DC控制芯片、整流滤波电路、过压保护电路。

进一步的，所述的过压保护电路由二极管D1、多个电阻以及三极管Q1组成。

进一步的，所述的整流滤波电路包括电感、稳压管、第一电容C3、第二电容C4。

进一步的，所述DC/DC控制芯片U1具有使能端EN，所述使能端与所述三极管Q1的集电极电连接。

进一步的，所述过压保护电路的稳定输出电压值为8.5V。

进一步的，所述二极管D1的正极电压由第三电阻R4和第四电阻R6分压得到，所述稳定输出电压值取决于所述二极管D1的所述正极电压。

进一步的，当DC/DC电路的输出电压异常时，例如，当输出电压值Vout大于输出电压的一预定阈值时，过压保护电路的二极管处于导通状态，与该二极管相连的三极管处于临界饱和状态，其集电极为低电位，而DC/DC控制芯片的使能端(EN端)连接至三极管的集电极，因而，使能端呈低电位，使得该DC/DC控制芯片停止工作，进而使得输出电压值Vout在一预定的阈值以下；

进一步的，当输出电压值Vout达到该阈值以下时，过压保护电路的二极管不导通，三极管的集电极为高电位，因而DC/DC控制芯片的使能端(EN端)为高电位，使得该DC/DC控制芯片恢复工作，从而达到输出电压值Vout基本稳定在一预定值。

综上所述，本实用新型的有益效果为：本实用新型采用了由二极管、多个电阻以及三极管组成的过压保护电路，能够在DC/DC电源转换电路的反馈电路出现问题后，DC/DC电源转换电路仍能稳定工作，输出电压值Vout基本稳定在一预定值。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为传统的DC/DC电路图；

图2为增加保护电路的DC/DC电路图；

图3为DC/DC控制芯片逻辑框图。

具体实施方式

图2-3示出了本实用新型中增加了过压保护电路的DC/DC电路过压保护装置的优选实施例。

图2和图3中，Vin是输入DC/DC控制芯片U1的VIN端的直流电压，电容C2起到滤波的作用。DC/DC控制芯片U1的SW端输出一定频率的脉宽调制电压(PWM电压)。此PWM电压经过电感L1、稳压管D3、电容C3、电容C4整流滤波变为直流电压。此直流电压经过电阻R3、电阻R5分压后进入转换芯片U1的第6引脚(FB端)，即反馈输入端。电阻R1、电阻R2、电阻R4、二极管D1以及三极管Q1组成过压保护电路。二极管D1的导通电压为1V，正极电压达到1V时，二极管D1导通，因而保护电路有电流流过，电阻R1在保护电路中产生了一定的压降，使得三极管Q1的基极电压约为0.3～0.4V，三极管Q1达到临界饱和状态，此时，三极管Q1的集电极电压为低电平。如图2所示，三极管Q1的集电极与DC/DC控制芯片U1的使能端EN引脚连接，因而，EN引脚为低电平。结合图3(图3为U1的逻辑框图)所示，EN引脚为低电平的时候，U1芯片停止工作，U1芯片的输出电压为零。

如图2所示，D1正极的电压是由电阻R4和R6分压得到的，这样计算得到输出电压值Vout的保护电压为：

$\mathrm{Vout}=\frac{1\×(R_4+R_6)}{R_4}=8.5V$

在实际应用时，当输出电压值Vout超过8.5V时，二极管D1导通，经过电阻R1的压降，使得三极管Q1基极电压为0.3-0.4V，三极管Q1达到临界饱和状态，集电极电压为低电平，控制芯片U1的EN引脚与三极管Q1的集电极电连接，因而EN引脚被拉为低电平，控制芯片U1停止工作，由于电容C3、C4的储能作用，输出电压值Vout为低于8.5V的值，此时，二极管D1的正极电压小于1V，二极管D1不导通，电流流经电阻R2，使得三极管Q1的集电极为高电位，因而控制芯片U1的EN引脚变为高电平，控制芯片U1又开始工作，这样输出电压值Vout会在8.5V上下浮动，但是由于电容C3的储能作用，使实际输出的Vout电压基本稳定在8.4V左右。

本实用新型线路结构简洁，在反馈电路出现故障时，由于增加了过压保护电路起到了DC/DC电源转换电路仍能稳定工作，解决了当前DC/DC电源转换电路的工作可靠性问题。

以上仅是针对本实用新型的优选实施例及其技术原理所做的说明，而并非对本实用新型的技术内容所进行的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的技术范围内，所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有过压保护功能的医用电源转换电路的过压保护装置，该过压保护装置包括滤波元件(C2)、DC/DC控制芯片(U1)、整流滤波电路以及过压保护电路。

2.根据权利要求1所述的过压保护装置，其特征在于，所述的整流滤波电路包括电感(L1)、稳压管(D3)、第一电容(C3)、第二电容(C4)。

3.根据权利要求1或2所述的过压保护装置，其特征在于，所述的过压保护电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R4)、二极管(D1)以及三极管(Q1)。

4.根据权利要求3所述的过压保护装置，其特征在于，所述DC/DC控制芯片(U1)具有使能端(EN)，所述使能端与所述三极管(Q1)的集电极电连接。

5.根据权利要求4所述的过压保护装置，其特征在于，所述过压保护电路的稳定输出电压值为8.5V。

6.根据权利要求5所述的过压保护装置，其特征在于，所述二极管(D1)的正极电压由第三电阻(R4)和第四电阻(R6)分压得到，所述稳定输出电压值取决于所述二极管(D1)的所述正极电压。

7.根据权利要求5或6所述的过压保护装置，其特征在于，当输出电压值大于8.5V时，三极管(Q1)的集电极电压为低电平，所述DC/DC控制芯片的使能端为低电平，所述DC/DC控制芯片不工作。

8.根据权利要求5或6所述的过压保护装置，其特征在于，输出电压值小于8.5V时，三极管(Q1)的集电极电压为高电平，所述DC/DC控制芯片的使能端为高电平，所述DC/DC控制芯片恢复工作。

9.如权利要求1所述的过压保护装置，所述第一电容(C3)、所述第二电容(C4)具有储能作用。

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