CN203690904U - 一种自保护在线式直流输出电路 - Google Patents

一种自保护在线式直流输出电路 Download PDF

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张大为
李艳梅
洪春
顾英
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Abstract

本实用新型公开了一种自保护在线式直流输出电路,该电路包括:交流输入模块,整流模块,滤波模块,开关直流升压模块,充电模块,蓄电池,升压模块和控制模块,其中,所述控制模块还包括:蓄电池欠压保护电路;所述蓄电池欠压保护电路,在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。采用本实用新型不但可有确保设备供电可靠性,还可以在蓄电池的电压低于保护电压时,可以自动关闭驱动芯片,使其停止驱动工作。

Description

一种自保护在线式直流输出电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及直流供电研发技术领域,尤其涉及一种自保护在线式直流输出电路。
背景技术
[0002]目前,由于工业设备要求供电的可靠性,直流供电的设备主要以整流滤波为主,采用单路电源供电并备用电池技术。在市电正常供电时,采用市电供电。一旦市电中断,立即改由蓄电池升压后提供的直流电供设备使用。其工作原理框图如图1所示。
[0003] 在实现上述工业设备的直流供电的过程中,设计人员发现现有技术中至少存在如下问题:
[0004] 现有的供电设备虽然能在市电断电后转为蓄电池供电,保证设备供电不中断。但是,当网压波动时,频繁启用蓄电池供电回路,蓄电池的过频繁操作,使其使用周期缩短。此夕卜,频繁的使用蓄电池供电,会导致蓄电池深度放电而处于欠压状态,这样在市电断开后,蓄电池无法保证负载设备的正常停机,影响负载正常运行,甚至损坏。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的实施例提供一种自保护在线式直流输出电路的实施例采用如下技术方案:
[0006] 本实用新型提供的一种自保护在线式直流输出电路,该电路包括:交流输入模块,整流模块,滤波模块,开关直流升压模块,充电模块,蓄电池,升压模块和控制模块,其特征在于,所述控制模块包括:蓄电池欠压保护电路;
[0007] 所述蓄电池欠压保护电路,在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。
[0008] 需要说明的是,所述升压模块还包括:过流保护电路;
[0009] 所述过流保护电路,用于检测功率开关管%、114的S极电流,实时反馈给所述驱动芯片U5,所述驱动芯片U5根据所述S极电流情况,调节输出端PWM波的占空比,从而控制开关管的开通关断状态,从而控制设备的直流输出,实现设备的过流保护作用。
[0010] 所述交流输入模块为双路输入电路;
[0011] 双路输入电路主要完成对双路输入信号的整流和滤波。两路交流信号相互独立,经过两级滤波电路和全桥整流电路转换成直流信号,两路直流信号并联后作为后续电路的输入信号。
[0012] 本实用新型提供的一种自保护在线式直流输出电路,通过在控制模块中集成蓄电池欠压保护电路,使得整个自保护在线式直流输出电路在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。通过在所述控制模块中集成过流保护电路,用于监测功率开关管的S极电流,实时反馈给所述驱动芯片,所述驱动芯片根据所述S极电流情况,关闭驱动芯片对开关管的驱动作用,使得后续的硬件电路停止工作,从而实现了设备的过流保护的作用。采用本实用新型不但可保护蓄电池过度放电,延长蓄电池使用寿命,还可以在直流输出电路电流过大时,保护整个输出电路。
附图说明
[0013] 图1为现有技术中自保护在线式直流输出电路示意图;
[0014]图2为本实用新型实施例提供的一种自保护在线式直流输出电路的示意图;
[0015] 图3为本实用新型实施例提供的一种自保护在线式直流输出电路中蓄电池欠压保护电路图;
[0016] 图4为本实用新型实施例提供的一种自保护在线式直流输出电路中过流保护电路图;
[0017] 图5为本实用新型实施例提供的一种自保护在线式直流输出电路中双路输入电路图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图对本实用新型实施例提供的一种自保护在线式直流输出电路进行详细描述。
[0019] 如图2所示,为本实用新型提供的一种自保护在线式直流输出电路示意图,该电路包括:交流输入模块,整流模块,滤波模块,开关直流升压模块,充电模块,蓄电池,升压模块和控制模块,其中,所述控制模块还包括:蓄电池欠压保护电路;
[0020] 所述蓄电池欠压保护电路,在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。
[0021] 需要说明的是,所述升压模块还包括:过流保护电路;
[0022] 所述过流保护电路,用于检测功率开关管%、114的S极电流,实时反馈给所述驱动芯片U5,所述驱动芯片U5根据所述S极电流情况,调节输出端PWM波的占空比,从而控制开关管的开通关断状态,从而控制设备的直流输出,实现设备的过流保护作用。
[0023] 还需要说明的是,所述交流输入模块为双路输入电路;如图5所示为具体的双路输入电路图。
[0024] 双路输入电路主要完成对双路输入信号的整流和滤波。两路交流信号相互独立,经过两级滤波电路和全桥整流电路转换成直流信号,两路直流信号并联后作为后续电路的输入信号。
[0025] 基于以上实施例,当驱动芯片U5采用UC3844时,本实用新型自保护在线式直流输出电路的具体工作原理:
[0026] 所述蓄电池欠压保护电路如图3所示,包括:两个二极管D21、D22 ;所述蓄电池通过所述两个串联的二极管D21、D22后作为所述驱动芯片U5的供电电源,当蓄电池电压偏低时,由于D21、D22的管压降,使输入电压低于了驱动芯片U5的关断电压,驱动芯片U5停止工作,开关管M3、M4处于关断状态,将所述蓄电池自动与后续电路断开,与负载设备脱离,停止放电。
[0027] 蓄电池欠压保护电路原理:根据蓄电池特性,当蓄电池的电压低于11.4±0.2V时,继续使用蓄电池,会对蓄电池造成很验证的损坏。本设计,蓄电池的输出经过D21、D22两个二极管后作为驱动芯片U5的供电电源,当蓄电池电压偏低时,由于D21、D22的管压降,使输入电压低于了驱动芯片U5的关断电压,将蓄电池自动与后续负载脱离,从而实现了对蓄电池的欠压保护。
[0028] 蓄电池欠压保护电路优点:市场上现有的UPS等供电设备,一般采用手动启停控制,断市电后,延误关断UPS会对蓄电池造成很大损坏。本设计在蓄电池电压较低时,自动切断蓄电池的供电,使蓄电池的使用寿命不受影响,从而一定程度的增加了供电设备的使用寿命。
[0029] 主要器件介绍=D21D22利用其管压降确保驱动芯片的关断电压在蓄电池正常工作电压范围之内。
[0030] U5----驱动芯片。
[0031] 所述过流保护电路如图4所示,包括:开关管M3、M4、电阻R44、R45, R46及二极管D32和电容C43 ;
[0032] 将检测到的变压器T3原边的信号输入到驱动芯片U5的引脚3,根据反馈电流情况,调节驱动芯片U5输出PWM波的占空比,控制开关管M3的开通和关断,实现对电路的过流保护。
[0033] 具体的过流保护电路的连接关系为:所述驱动芯片U5的6脚输出信号,经过两并联电阻R42,R43后分别与开关管M3、M4的门极连接,作为驱动信号;开关管M3的D极、S极分别与开关管M4的D极、S极连接,两开关管的并联增加其耐压能力;变压器T4复变绕组端7和9并联电阻R44 ;二极管D32正极端与所述变压器T4复变绕组端7相连,负极端分别与电阻R46, R45 — 相连;所述电阻R45另一端接地;所述电阻R46另一端与电容C43相连后输出端为頂2,所述电容C43另一端接地;所述頂2与驱动芯片U53脚连接,作为设备输出端的反馈信号;变压器T4的7脚和9脚分别与电阻R44的两端连接,二极管D32的阳极与变压器T4的7脚连接,电阻R45的两端分别与二极管D32的阴极和地连接,电阻R46的两端分别与二极管D32的阴极和驱动芯片U5的3脚连接,电容C43的两端分别与驱动芯片U5的3脚和地连接。
[0034] 过流保护电路的原理:R44、R45> R46及D32、C43组成了电流反馈电路,将M3的S极电流输入到U5的3引脚,根据反馈电流情况,调节U5输出PWM波的占空比,控制开关管M3的开通和关断,实现对电路的过流保护。
[0035] 过流保护的优点:本电路的设计,有效的避免了负载过重或输出短路等情况引起的过电流对运行电路及负载的影响,而且确保了电路运行的稳定性。
[0036] 主要器件介绍:M312/250升压电路的控制器件;
[0037] U5 驱动M3工作,并有电流检测功能。
[0038] 如图5所示为本实用新型自保护在线式直流输出电路的双路输入电路图,具体的工作原理如下:
[0039] 两路交流输入经过两级滤波电路滤波,再由全桥整流电路整流后并联输出到后续的电路进行处理。
[0040] 双输入电路的优点:两路输入信号完全独立,经过相应的滤波整流后做为后续电路的信号输入,两路信号一用一备,当一路输入异常时,切换到第二路交流输入,这就一定程度上确保了负载运行的连续性。
[0041] 主要器件介绍:&、C2、C3> C4——LC滤波;
[0042] L1、L2、L3、L4——LC 滤波;[0043] D1D2D3D4D5D6D7D8——全桥整流电路。
[0044] 本实用新型提供的一种自保护在线式直流输出电路,通过在控制模块中集成蓄电池欠压保护电路,使得整个自保护在线式直流输出电路在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。通过在所述控制模块中集成过流保护电路,用于监测功率开关管的S极电流,实时反馈给所述驱动芯片,所述驱动芯片根据所述S极电流情况,关闭驱动芯片对开关管的驱动作用,使得后续的硬件电路停止工作,从而实现了设备的过流保护的作用。采用本实用新型不但可保护蓄电池过度放电,延长蓄电池使用寿命,还可以在直流输出电路电流过大时,保护整个输出电路。
[0045] 以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种自保护在线式直流输出电路,包括:交流输入模块,整流模块,滤波模块,开关直流升压模块,充电模块,蓄电池,升压模块和控制模块,其特征在于,所述控制模块包括:蓄电池欠压保护电路; 所述蓄电池欠压保护电路,在所述蓄电池电压较低时,将驱动芯片的供电电压降低至关断电压以下,使所述蓄电池停止放电。
2.根据权利要求1所述的自保护在线式直流输出电路,其特征在于,所述蓄电池欠压保护电路,包括:两个二极管D21、D22 ;所述蓄电池通过所述两个串联的二极管D21、D22后作为所述驱动芯片U5的供电电源,当蓄电池电压偏低时,由于D21、D22的管压降,使输入电压低于了驱动芯片U5的关断电压,驱动芯片U5停止工作,开关管m3、m4处于关断状态,将所述蓄电池自动与后续电路断开,与负载设备脱离,停止放电。
3.根据权利要求2所述的自保护在线式直流输出电路,其特征在于,所述升压模块还包括:过流保护电路; 所述过流保护电路,用于检测功率开关管m3、m4的S极电流,实时反馈给所述驱动芯片U5,所述驱动芯片U5根据所述S极电流情况,调节输出端PWM波的占空比,从而控制开关管的开通关断状态,从而控制设备的直流输出,实现设备的过流保护作用。
4.根据权利要求3所述的自保护在线式直流输出电路,其特征在于,所述过流保护电路,包括:开关管M3、M4、电阻R44、R45、R46及二极管D32和电容C43 ; 所述驱动芯片U5的6脚输出信号,经过两并联电阻后分别与开关管M3、M4的门极连接,作为驱动信号;开关管M3的D极、S极分别与开关管M4的D极、S极连接,两开关管的并联增加其耐压能力;变压器T4复变绕组端7和9并联电阻R44 ;二极管D32阳极端与所述变压器T4复变绕组端7相连,阴极端分别与电阻R46,R45 —端相连;所述电阻R45另一端接地;所述电阻R46另一端与电容C43相连后输出端为IM2,所述电容C43另一端接地;所述IM2与驱动芯片U5的引脚3连接,作为设备输出端的反馈信号;变压器T4的7脚和9脚分别与电阻R44的两端连接,二极管D32的阳极与变压器T4的7脚连接,电阻R45的两端分别与二极管D32的阴极和地连接,电阻R46的两端分别与二极管D32的阴极和驱动芯片U5的3脚连接,电容C43的两端分别与驱动芯片U5的3脚和地连接。
5.根据权利要求4所述的自保护在线式直流输出电路,其特征在于,所述交流输入模块为双路输入电路; 双路输入电路主要完成对双路输入信号的整流和滤波。
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CN104180403A (zh) * 2014-09-16 2014-12-03 孔凡荣 便携式电磁炉
WO2016119694A1 (zh) * 2015-01-29 2016-08-04 天地融科技股份有限公司 电池保护电路、电能提供装置与电子装置

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