CN203104386U - 一种电子开关的限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子开关的限流保护电路，包括电子开关、控制电子开关通断的PWM驱动模块；其还包括：电流采样模块，与电子开关串接，用以采样电流参数；比较模块，连接电流采样模块，用以将电流参数与基准参数比较，在电流参数大于基准参数时发出关断信号；所述PWM驱动模块连接比较模块，受关断信号驱动控制电子开关关断。与现有技术相比，本实用新型增加了电流反馈通道，限制最大电流，反应速度快，弥补SG3525N作为电压型控制芯片在电流控制方面的不足，在软件失效的情况下保护电路不被损坏，同时实现低成本和高性能的设计要求，具有广阔的市场前景。

Description

一种电子开关的限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种PWM控制电子开关的限流保护电路。

背景技术

随着人们的生活品质的不断提高，科技水平的不断进步，对电源的稳定性能要求越来越高。电源向高功率密度、低损耗、高功率因数，更完善的保护方向发展。在直流电变压中要用到PWM控制技术，常用电压型控制芯片输出两路相反地PWM波形，对主回路中的电子开关进行推挽控制，这种控制方式的应用非常广泛。在线式高频UPS的DCDC升压模块中就是应用他作为其驱动波形的发生器。而目前传统的PWM控制IC（如SG3525N）一般都是单独的采用电压控制，对输出电压采样，然后送回至SG3525N的电压补偿脚，调节输出PWM的脉宽，控制输出波形，而没有将电流控制做入整个系统之中。虽然用电压反馈来调节PWM波，能很好的保证输出电压的稳定，但却忽略了对电子开关（如MOS管）的保护。故此业内亟需开发一种反馈电流参数、限制电流、以保护电子开关的电路。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出能反馈电流参数、限制电流、以保护电子开关的限流保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种电子开关的限流保护电路，包括电子开关、控制电子开关通断的PWM驱动模块；其还包括：电流采样模块，与电子开关串接，用以采样电流参数；比较模块，连接电流采样模块，用以将电流参数与基准参数比较，在电流参数大于基准参数时发出关断信号；所述PWM驱动模块连接比较模块，受关断信号驱动控制电子开关关断。

所述电流采样模块与比较模块之间串接一个滤波模块。

所述电流采样模块包括采样电阻，其一端接地，另一端接电子开关以送出所述电流参数。

所述滤波模块包括一端相连的第二十电容和第十六电阻，该相连点通过第十五电阻接所述电流参数、并通过第十八电阻接所述基准参数，第二十电容另一端接地，第十六电阻另一端送出滤波后的电流参数；所述比较模块包括：比较器，该比较器反相输入端接所述第十六电阻的另一端，比较器正相输入端通过第二十电阻接基准参数、并通过第十七电阻接地，比较器正相输入端与输出端之间串接第三电阻，比较器输出端通过第十九电阻接基准参数、并连接二极管阴极，该二极管阳极输出所述关断信号。

所述PWM驱动模块包括PWM驱动芯片，该PWM驱动芯片型号为SG3525N，其第8管脚接所述关断信号。

所述采样电阻为锰铜丝电阻。

与现有技术相比，本实用新型增加了电流反馈通道，限制最大电流，反应速度快，弥补SG3525N作为电压型控制芯片在电流控制方面的不足，在软件失效的情况下保护电路不被损坏，同时实现低成本和高性能的设计要求，具有广阔的市场前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做出详细的说明，其中：

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的使用框图；

图3为图2中升压电路的电路图；

图4为滤波模块和比较模块的电路图；

图5为PWM驱动芯片的电路图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种电子开关的限流保护电路，它是在现有电路基础上构建一条闭环的电流反馈回路，以检测电流、保护电子开关。参看图1，其包括电子开关、控制电子开关通断的PWM驱动模块、电流采样模块、比较模块。其中：电流采样模块，与电子开关串接，用以采样电流参数；比较模块，连接电流采样模块，用以将电流参数与基准参数比较，在电流参数大于基准参数时发出关断信号；所述PWM驱动模块连接比较模块，受关断信号驱动控制电子开关关断。

图2示出了本实用新型的一个使用框图，下面以本实用新型在UPS电源中使用为例加以说明。现在UPS电源广泛的使用于各个场合，而所带的负载也是千差万别，但基本上都是感性容性负载，而且一般使用了UPS的负载都是比较重要的设备，是不允许断电的。当UPS工作于电池模式下，左侧的蓄电池输出直流电，在中间的DCDC升压电路中升压，然后在右侧的DCAC逆变电路中逆变为交流电供负载使用。电子开关（此处用MOS管，在其它实施例中会用到其它型号的开关管）是DCDC升压电路中的关键元器件当瞬间给很大的负载，或者由于驱动波形的异常，会导致MOS管上有很大的电流通过。如刚好这时软件又无法对系统进行保护时，那么不可避免MOS管将会损坏，系统将无法正常工作，导致负载断电，带来不可估量的损失。故在DCDC升压电路上装设本电路，以弥补现有DCDC升压电路中只有电压控制的不足。加入本电路后，实时的对MOS管的电流进行侦测，比较模块中设有一个电流的基准参数，当采样到的电流超过设定的基准参数后，比较模块会输出一个关断信号，PWM驱动模块收到关断信号后会关断MOS管，从而很好的保护了MOS管。

图3为DCDC升压电路，在本例中电流采样模块包括采样电阻（R97），其一端接地，另一端接电子开关以送出所述电流参数。电子开关为MOS管Q4、Q6、Q10、Q11，在PWM驱动模块的控制下组成推挽升压的模式，Q4、Q6的D极并联后通过电感TX1A耦合连接电源，Q10、Q11的D极并联后通过电感TX1B耦合连接电源, Q4、Q6、Q10、Q11的S极并联后通过采样电阻（R97）接地，电阻R97实现了将电流信号转变为电压信号的功能，从R97上端（图中CS端）采样电流参数（此处为一电压值），送至比较模块进行比较处理。此处采样电阻采用锰铜丝电阻，与传统的CT采样相比，CT在大电流的情况下很容易饱和，CT饱和的后果是采样到的信号将会严重失真，可能引起电路许多的误动作。同时CT的价格较锰铜丝电阻相比，锰铜丝电阻将便宜很多，成本会大大的降低。

参看图1和图2，由于采样到的电流参数会有许多的干扰信号，干扰信号的可能导致许多的误动作，甚至导致整个电路无法正常的工作，所以需要做滤波的处理，故在电流采样模块与比较模块之间串接一个滤波模块，去除采样电流参数中的毛刺，再送入比较模块。

图4示出了较佳实施例中滤波模块和比较模块的电路图，滤波模块包括一端相连的第二十电容C20和第十六电阻R16，该相连点通过第十五电阻R15接所述电流参数（即连接图中3中的CS端）、并通过第十八电阻R18接所述基准参数VREF（VREF为5V的参考电压），第二十电容C20另一端接地，第十六电阻R16另一端送出滤波后的电流参数；所述比较模块包括：比较器（型号LM293），该比较器反相输入端接所述第十六电阻R16的另一端，比较器正相输入端通过第二十电阻R20接基准参数VREF、并通过第十七电阻R17接地，比较器正相输入端与输出端之间串接第三电阻R03，比较器输出端通过第十九电阻R19接基准参数VREF、并连接二极管D01阴极，该二极管阳极输出所述关断信号。当电路正常工作时，基准参数VREF将大于电流参数比较器输出高电平，二极管D01将无法导通，不会关闭PWM驱动模块，当电路出现异常，MOS管电流成直线上升时，电流参数比基准参数高，比较器输出低电平，此时二极管D01导通，关闭PWM驱动模块，不输出PWM波形从而有效的保护了MOS管。此电路采用了滤波后比较的原理，使用了很少的元器件，再一次降低了成本。

图5示出了较佳实施例中PWM驱动模块的电路图，其主要包括一个PWM驱动芯片，该PWM驱动芯片型号为SG3525N，其第11和第14管脚分别送出两路相反地PWMA和PWMB控制信号，分别连接图3中Q10、Q11的G极和Q4、Q6的的G极；其第8管脚接所述关断信号。从图5（结合图4）中可以清晰的看到，采样电流参数经比较器后，通过二极管连至SG3525N的第8脚，根据SG3525N的基本特性，拉低8脚将关闭其输出，达到了对后级电路（MOS管）的保护作用。此技术方案为全硬件的电路，虽然软件有对负载电流的侦测，当过载时会马上报错，但有时会瞬间大电流，软件会有失效的情况发生，同时硬件的反应速度绝对比软件要快，所以此电路能够有效的实现限流功能，更好的保证了电路的稳定性和安全性。

本实用新型在实现限流保护的功能的同时消除了电路结构复杂、元器件数量众多、可靠性和成本价格方面的缺陷。并具有电路简单、性能优良，采用元器件非常少、体积小、成本低的优点。主要元器件只有1个电容，1个比较器，1个二极管，8个电阻，设计非常方便，同时功耗也很小，满足环保节能的要求。此电路可用于设备、仪器及仪表的电源领域，尤其涉及开关电源、线性稳压电源及其它电源工作方式中PWM驱动的开关管的限流电路。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (6)

1.一种电子开关的限流保护电路，包括电子开关、控制电子开关通断的PWM驱动模块，其特征在于，还包括：

电流采样模块，与电子开关串接，用以采样电流参数；

比较模块，连接电流采样模块，用以将电流参数与基准参数比较，在电流参数大于基准参数时发出关断信号；

所述PWM驱动模块连接比较模块，受关断信号驱动控制电子开关关断。

2.如权利要求1所述的限流保护电路，其特征在于，所述电流采样模块与比较模块之间串接一个滤波模块。

3.如权利要求2所述的限流保护电路，其特征在于，所述电流采样模块包括采样电阻，其一端接地，另一端接电子开关以送出所述电流参数。

4.如权利要求3所述的限流保护电路，其特征在于，所述滤波模块包括一端相连的第二十电容和第十六电阻，该相连点通过第十五电阻接所述电流参数、并通过第十八电阻接所述基准参数，第二十电容另一端接地，第十六电阻另一端送出滤波后的电流参数；所述比较模块包括：比较器，该比较器反相输入端接所述第十六电阻的另一端，比较器正相输入端通过第二十电阻接基准参数、并通过第十七电阻接地，比较器正相输入端与输出端之间串接第三电阻，比较器输出端通过第十九电阻接基准参数、并连接二极管阴极，该二极管阳极输出所述关断信号。

5.如权利要求4所述的限流保护电路，其特征在于，所述PWM驱动模块包括PWM驱动芯片，该PWM驱动芯片型号为SG3525N，其第8管脚接所述关断信号。

6.如权利要求3至5任一项所述的限流保护电路，其特征在于，所述采样电阻为锰铜丝电阻。

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