CN203368003U - Boost电路双重保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种BOOST电路双重保护装置，分别与开关电源的输出端和使能端连接，该BOOST电路双重保护装置包括开路保护电路和短路保护电路。开路保护电路的输入端与开关电源的输出端连接，输出端与开关电源的使能端连接；短路保护电路的输入端与开关电源的输出端连接，输出端与开关电源的使能端连接。本实用新型BOOST电路双重保护装置，在BOOST电路的输出整流二极管开路时，通过开路保护电路控制开关电源停止工作，在输出整流二极管短路时，通过短路保护电路控制开关电源停止工作，实现对开关电源进行有效的保护，避免开关电源损坏。同时，本实用新型的电路结构简单合理，成本低廉，工作稳定可靠。

Description

BOOST电路双重保护装置

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种BOOST电路双重保护装置。

背景技术

升压BOOST电路是开关电源常用的电路之一，如图1所示是现有技术中BOOST电路的电路简图，它主要包括电感L01，输出整流二极管D01，输出电容C01，电子开关K，输出反馈电阻R01、R02，以及脉冲宽度调制（PWM）控制集成电路IC1。电子开关K导通时，输入电源U1对电感L01储能；当电子开关K断开时，电感L01的储能叠加上输入电源U1输入的输入电压通过输出整流二极管D01给输出电容C01充电，从而开关电源输出端VO输出的电压为电感L01的储能与输入电压的叠加，实现将输入电源U1输入的低输入电压变成输出的高输出电压。此外，改变PWM控制集成电路IC1输出的占空比可以改变升压的倍数，一般输出电压是输入电压的1.5至5倍。

如图1所示的BOOST电路有一个缺点，就是当输出整流二极管D01开路或者短路时，都会引起对BOOST电路的损坏，甚至带来危险。当输出整流二极管D01开路时，电感L01的能量由于没有释放的回路，而全部加到电子开关K上面，将电子开关K打穿而损坏。当输出整流二极管D01短路时，储存在输出电容C01中的能量会在电子开关K开启时，消耗在电子开关K中，当输出电容C01向电子开关K放电的时间较长时，电子开关K的温度就升高到电子开关K工作的极限温度，导致电子开关K过温烧毁。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种BOOST电路双重保护装置，旨在当BOOST电路的输出整流二极管开路或者短路时，对开关电源进行有效的保护。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种BOOST电路双重保护装置，该BOOST电路双重保护装置分别与开关电源的输出端和使能端连接，所述开关电源的输出端为BOOST电路的输出端，该BOOST电路双重保护装置包括用于在所述BOOST电路的输出整流二极管开路时对开关电源进行保护的开路保护电路和用于在所述BOOST电路的输出整流二极管短路时对开关电源进行保护的短路保护电路；其中，

所述开路保护电路的输入端与所述开关电源的输出端连接，所述开路保护电路的输出端与所述开关电源的使能端连接；所述短路保护电路的输入端与所述开关电源的输出端连接，所述短路保护电路的输出端与所述开关电源的使能端连接。

优选地，所述开路保护电路包括辅助电源输入端、第一三极管、第二三极管和第三三极管；其中，

所述第一三极管的基极作为所述开路保护电路的输入端，与所述开关电源的输出端连接，所述第一三极管的集电极与所述辅助电源输入端连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第三三极管的基极连接，且与所述辅助电源输入端连接；所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极作为所述开路保护电路的输出端，与所述开关电源的使能端连接。

优选地，所述开路保护电路还包括第一电阻；所述第一电阻连接于所述第一三极管的基极和所述开关电源的输出端之间。

优选地，所述开路保护电路还包括第二电阻；所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间。

优选地，所述开路保护电路还包括第三电阻；所述第三电阻的一端与所述辅助电源输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的集电极连接，且与所述第三三极管的基极连接。

优选地，所述短路保护电路包括第四三极管、第五三极管、第一电容、第四电阻、第一二极管和第二二极管；其中，

所述第四三极管的基极作为所述短路保护电路的输入端，与所述开关电源的输出端连接，所述第四三极管的发射极接地；所述第四电阻的一端与所述辅助电源输入端连接，所述第四电阻的另一端与所述第四三极管的集电极连接，且与所述第二二极管的阴极连接，还经由所述第一电容接地；所述第一二极管的阳极经由所述第一电容接地，所述第一二极管的阴极经由所述第四电阻与所述第二二极管的阴极连接；所述第二二极管的阳极与所述第五三极管的基极连接；所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极作为所述短路保护电路的输出端，与所述开关电源的使能端连接。

优选地，所述短路保护电路还包括第五电阻和第六电阻；所述第六电阻的一端与所述第四三极管的基极连接，且经由所述第五电阻与所述开关电源的输出端连接，所述第六电阻的另一端接地。

优选地，所述短路保护电路还包括第七电阻；所述第七电阻的一端与所述第四三极管的集电极连接，另一端接地。

优选地，所述短路保护电路还包括第八电阻和第九电阻；所述第八电阻的一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第八电阻的另一端与所述第五三极管的基极连接，且经由所述第九电阻接地。

本实用新型提出的BOOST电路双重保护装置，在BOOST电路的输出整流二极管开路时，通过开路保护电路将开关电源的使能端拉为低电平，使得电源开关控制信号对开关电源的使能端的使能无效，进而使得开关电源在BOOST电路的输出整流二极管开路时停止工作，避免开关电源损坏；在BOOST电路的输出整流二极管短路时，通过短路保护电路将开关电源的使能端拉为低电平，使得电源开关控制信号对开关电源的使能端的使能无效，进而使得开关电源在BOOST电路的输出整流二极管短路时停止工作，避免开关电源损坏。本实用新型BOOST电路双重保护装置，在BOOST电路的输出整流二极管开路或者短路时，控制开关电源停止工作，实现对开关电源进行有效的保护，避免开关电源损坏。同时，本实用新型还具有电路结构简单合理、成本低廉、工作稳定可靠的优点。

附图说明

图1为现有技术中BOOST电路的电路简图；

图2为本实用新型BOOST电路双重保护装置较佳实施例的原理框图；

图3为本实用新型BOOST电路双重保护装置较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1和图2，图1为现有技术中BOOST电路的电路简图；图2为本实用新型BOOST电路双重保护装置20较佳实施例的原理框图。

本实用新型较佳实施例中，BOOST电路双重保护装置20分别与开关电源10的输出端VO和使能端EN连接，开关电源10的输出端VO为BOOST电路的输出端VO，该BOOST电路双重保护装置20包括开路保护电路21和短路保护电路22；开路保护电路21用于在BOOST电路的输出整流二极管D01开路时对开关电源10进行保护，短路保护电路22用于在BOOST电路的输出整流二极管D01短路时对开关电源10进行保护。

其中，开路保护电路21的输入端与开关电源10的输出端VO连接，开路保护电路21的输出端与开关电源10的使能端EN连接；短路保护电路22的输入端与开关电源10的输出端VO连接，短路保护电路22的输出端与开关电源10的使能端EN连接。

本实施例中，BOOST电路双重保护装置20在BOOST电路的输出整流二极管D01开路时，通过开路保护电路21将开关电源10的使能端EN拉为低电平，使得电源开关控制信号对开关电源10的使能端EN的使能无效，进而使得开关电源10在BOOST电路的输出整流二极管D01开路时停止工作，避免开关电源10损坏；在BOOST电路的输出整流二极管D01短路时，通过短路保护电路22将开关电源10的使能端EN拉为低电平，使得电源开关控制信号对开关电源10的使能端EN的使能无效，进而使得开关电源10在BOOST电路的输出整流二极管D01短路时停止工作，避免开关电源10损坏。

本实用新型BOOST电路双重保护装置20，在BOOST电路的输出整流二极管D01开路时，通过开路保护电路21控制开关电源10停止工作，在BOOST电路的输出整流二极管D01短路时，通过短路保护电路22控制开关电源10停止工作，实现对开关电源10进行有效的保护，避免开关电源10损坏。

结合图1至图3，其中图3为本实用新型BOOST电路双重保护装置20较佳实施例的电路结构示意图。

上述实施例中，开路保护电路21包括辅助电源输入端VAUX、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3，在本实施例中，第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3均为NPN型三极管。

其中，第一三极管Q1的基极作为开路保护电路21的输入端，与开关电源10的输出端VO连接，第一三极管Q1的集电极与辅助电源输入端VAUX连接，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的基极连接；第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与第三三极管Q3的基极连接，且与辅助电源输入端VAUX连接；第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极作为开路保护电路21的输出端，与开关电源10的使能端EN连接。

具体地，开路保护电路21还包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻R1连接于第一三极管Q1的基极和开关电源10的输出端VO之间。第二电阻R2连接于第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的基极之间。第三电阻R3的一端与辅助电源输入端VAUX连接，第三电阻R3的另一端与第二三极管Q2的集电极连接，且与第三三极管Q3的基极连接。

上述实施例中，短路保护电路22包括第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一电容C1、第四电阻R4、第一二极管D1和第二二极管D2，在本实施例中，第四三极管Q4和第五三极管Q5均为NPN型三极管，第二二极管D2为稳压二极管。

其中，第四三极管Q4的基极作为短路保护电路22的输入端，与开关电源10的输出端VO连接，第四三极管Q4的发射极接地；第四电阻R4的一端与辅助电源输入端VAUX连接，第四电阻R4的另一端与第四三极管Q4的集电极连接，且与第二二极管D2的阴极连接，还经由第一电容C1接地；第一二极管D1的阳极经由第一电容C1接地，第一二极管D1的阴极经由第四电阻R4与第二二极管D2的阴极连接；第二二极管D2的阳极与第五三极管Q5的基极连接；第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的集电极作为短路保护电路22的输出端，与开关电源10的使能端EN连接。

具体地，短路保护电路22还包括第五电阻R5和第六电阻R6；第六电阻R6的一端与第四三极管Q4的基极连接，且经由第五电阻R5与开关电源10的输出端VO连接，第六电阻R6的另一端接地。

进一步地，短路保护电路22还包括第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9。第七电阻R7的一端与第四三极管Q4的集电极连接，第七电阻R7的另一端接地。第八电阻R8的一端与第二二极管D2的阳极连接，第八电阻R8的另一端与第五三极管Q5的基极连接，且经由第九电阻R9接地。

如图3所示，本实用新型BOOST电路双重保护装置20的工作原理具体描述如下：

当图1所示的BOOST电路中输出整流二极管D01处于正常导通状态时，图3中，从控制器（图未示）发送来的高电平的电源开关控制信号ON/OFF输出到开关电源10的使能端EN，电源开关控制信号ON/OFF对开关电源10的使能有效，开关电源10正常工作，开关电源10的输出端VO输出的输出电压正常输出。

当图1中的输出整流二极管D01开路时，开关电源10的输出端VO没有输出电压输出，从而第一三极管Q1截止，使得第二三极管Q2也截止，由于第二三极管Q2截止，因此从辅助电源输入端VAUX输入的辅助电压经由第三电阻R3加到第三三极管Q3的基极，使得第三三极管Q3导通。由于第三三极管Q3导通，相当于将开关电源10的使能端EN接到地，将开关电源10的使能端EN的电位拉低，使得开关电源10的使能端EN变为低电平，从而电源开关控制信号ON/OFF对开关电源10的使能无效，开关电源10停止工作，使得图1中的电子开关K不会因为打穿而损坏，BOOST电路不会损坏，进而能够避免开关电源10损坏，实现在BOOST电路的输出整流二极管D01开路时，对开关电源10的有效保护。

当图1中的输出整流二极管D01短路时，储存在输出电容C01中的能量被电子开关K消耗，使得BOOST电路失去升压功能，从而BOOST电路的输出端VO输出的输出电压与输入电源U1的输入电压相差不大，即开关电源10的输出端VO输出的输出电压保持在输入电压附近。第四三极管Q4通过第五电阻R5和第六电阻R6检测开关电源10的输出端VO输出的输出电压，由于输出整流二极管D01短路时开关电源10输出的输出电压保持在输入电压附近，因此第四三极管Q4检测到的输出电压过低，即检测到的输出电压明显低于开关电源10的输出端VO正常输出时的输出电压，从而输出整流二极管D01短路时开关电源10输出的输出电压经过第五电阻R5和第六电阻R6分压后不足以驱动第四三极管Q4导通，使得第四三极管Q4截止。

第四三极管Q4截止后，从辅助电源输入端VAUX输入的辅助电压通过第四电阻R4为第一电容C1充电，当第一电容C1上的电压足够高时，第一电容C1通过第一二极管D1和第四电阻R4放电，使得第二二极管D2导通，从而第五三极管Q5导通。由于第五三极管Q5导通，相当于将开关电源10的使能端EN接到地，将开关电源10的使能端EN的电位拉低，使得开关电源10的使能端EN变为低电平，从而电源开关控制信号ON/OFF对开关电源10的使能无效，开关电源10停止工作，使得图1中的电子开关K不会因为过温而烧毁，BOOST电路不会损坏，进而能够避免开关电源10损坏，实现在BOOST电路的输出整流二极管D01短路时，对开关电源10的有效保护。

相对于现有技术，本实用新型BOOST电路双重保护装置20，在BOOST电路的输出整流二极管D01开路或者短路时，控制开关电源10停止工作，实现对开关电源10进行有效的保护，避免开关电源10损坏。同时，本实用新型BOOST电路双重保护装置20使用常用电子元件且元件数量少，电路结构简单合理，成本低廉，而且通过利用三极管的导通与截止特性，控制开关电源10输出整流二极管D01开路或者短路时停止工作，工作稳定性好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种BOOST电路双重保护装置，分别与开关电源的输出端和使能端连接，所述开关电源的输出端为BOOST电路的输出端，其特征在于，包括用于在所述BOOST电路的输出整流二极管开路时对开关电源进行保护的开路保护电路和用于在所述BOOST电路的输出整流二极管短路时对开关电源进行保护的短路保护电路；其中，

所述开路保护电路的输入端与所述开关电源的输出端连接，所述开路保护电路的输出端与所述开关电源的使能端连接；所述短路保护电路的输入端与所述开关电源的输出端连接，所述短路保护电路的输出端与所述开关电源的使能端连接。

2.如权利要求1所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述开路保护电路包括辅助电源输入端、第一三极管、第二三极管和第三三极管；其中，

所述第一三极管的基极作为所述开路保护电路的输入端，与所述开关电源的输出端连接，所述第一三极管的集电极与所述辅助电源输入端连接，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述第三三极管的基极连接，且与所述辅助电源输入端连接；所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极作为所述开路保护电路的输出端，与所述开关电源的使能端连接。

3.如权利要求2所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述开路保护电路还包括第一电阻；所述第一电阻连接于所述第一三极管的基极和所述开关电源的输出端之间。

4.如权利要求3所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述开路保护电路还包括第二电阻；所述第二电阻连接于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极之间。

5.如权利要求4所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述开路保护电路还包括第三电阻；所述第三电阻的一端与所述辅助电源输入端连接，所述第三电阻的另一端与所述第二三极管的集电极连接，且与所述第三三极管的基极连接。

6.如权利要求2至5中任意一项所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述短路保护电路包括第四三极管、第五三极管、第一电容、第四电阻、第一二极管和第二二极管；其中，

所述第四三极管的基极作为所述短路保护电路的输入端，与所述开关电源的输出端连接，所述第四三极管的发射极接地；所述第四电阻的一端与所述辅助电源输入端连接，所述第四电阻的另一端与所述第四三极管的集电极连接，且与所述第二二极管的阴极连接，还经由所述第一电容接地；所述第一二极管的阳极经由所述第一电容接地，所述第一二极管的阴极经由所述第四电阻与所述第二二极管的阴极连接；所述第二二极管的阳极与所述第五三极管的基极连接；所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极作为所述短路保护电路的输出端，与所述开关电源的使能端连接。

7.如权利要求6所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述短路保护电路还包括第五电阻和第六电阻；所述第六电阻的一端与所述第四三极管的基极连接，且经由所述第五电阻与所述开关电源的输出端连接，所述第六电阻的另一端接地。

8.如权利要求7所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述短路保护电路还包括第七电阻；所述第七电阻的一端与所述第四三极管的集电极连接，另一端接地。

9.如权利要求8所述的BOOST电路双重保护装置，其特征在于，所述短路保护电路还包括第八电阻和第九电阻；所述第八电阻的一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第八电阻的另一端与所述第五三极管的基极连接，且经由所述第九电阻接地。

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