CN203761022U - 一种高效率直流输入保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种高效率直流输入保护电路，包括输入输出、TL431电压监控电路、第一第二二极管、光耦、DC-DC转换器、第一第二MOS管、滤波电容、DC-DC转换器、第一第二隔离二极管、电阻；利用MOS管的开关特性，控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路，由于MOS管的内阻很小，解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过压问题。本电路结合TL431基本过欠保护电路来控制MOS管的导通关断来实现直流输入、过欠压保护；电路可靠性高，功耗小，适合大电流输入。

Description

一种高效率直流输入保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种直流输入电源或蓄电池输入欠压和过压控制，防止输入电源异常而发生反接的防反接保护技术，特别是一种高效率直流输入保护电路。

背景技术

随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。

为了保护开关电源自身和负载的安全，根据直流开关电源的原理和特点，基于直流开关电源的特点和实际的电器状况，为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障下安全可靠地工作，设计开发了一种高效率直流输入保护电路，实现输入过压、欠压和反接保护电路。

通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单相导电性来实现防反接保护，如图1所示。这种接法简单可靠，但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。

实际应用中二极管防反接电路也会采用图2接法，这种防反接电路的优点是电路简单，无损耗，但电源接反后二极管导通会烧保险，反接后需要更换保险管。

输入过欠保护一般通过运放来设置门限，控制晶体管的导通或关断来切断输入。但是晶体管不适用于大输入电流。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高效率直流输入保护电路，高可靠实现直流过压保护；欠压保护；过欠压点可设定，还可实现直流输入反接保护，其应用到直流输入电源前端，或电池充电电路。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型的一种高效率直流输入保护电路，包括正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、TL431电压监控电路、第一二极管、第二二极管、光耦、DC-DC转换器、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻；

所述第一二极管的阳极串接在正极输入端，所述第一二极管的阴极串接在TL431电压监控电路的输入正，TL431电压监控电路的输入地接负极输入端，负极输入端直接接负极输出端，所述TL431电压监控电路的输出正和负输出负，分别接光耦发光管端的阳极和阴极，所述第二二极管的阳极接TL431电压监控电路的输入正，第二二极管阴极接光耦三极管端的集电极，光耦三极管端发射极接DC-DC转换器的输入正，DC-DC转换器的输入地接负极输入端，DC-DC转换器输出正和输出地并联第一电阻，DC-DC转换器的输出正接第一MOS管和第二MOS管的栅极，第一MOS管的源极和第二MOS管的漏极串联后接DC-DC转换器的输出地，第一MOS管漏极接正极输入端，第二MOS管的源极接正极输出端。

具体的，所述的TL431电压监控电路有四个口，分别为输入正、输入地、输出正、输出负。TL431电压监控电路输入正和输入地接监控电压；所述的TL431电压监控电路为实现监控电压满足设定的一定范围时，TL431电压监控电路输出正和输出负触发光耦的发光管端正常工作，使光耦的三极管端导通。

具体的，所述的DC-DC转换器为将一路直流输入转化为一路直流输出的电路，输入电压范围应能满足直流输入保护电路输入电压范围要求，输出电压应满足第一MOS管、第二MOS管正常工作对偏置电压Vgs的要求。DC-DC转换器有四个接口，分别为输入正、输入地、输出正、输出地。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

本实用新型的一种高效率直流输入保护电路，电路防反接是利用MOS管的开关特性，控制电路的导通和断开来设计防反接保护电路，由于MOS管的内阻很小，解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过压问题。

本电路利用MOS管的开管特性，结合TL431基本过欠保护电路来控制MOS管的导通关断来实现直流输入、过欠压保护。该电路可靠性高，功耗小，适合大电流输入。

附图说明

图1 是一种常规二极管型防反接保护电路1。

图1中，21是二极管。

图2 是另一种常规二极管型防反接保护电路2。

图2中，22是保险管，23是二极管。

图3是本实用新型的一种高效率直流输入保护电路。

图4 是本实用新型的一种高效率直流输入保护电路； 图中，TL431电压监控电路为具体元器件图。

图3和图4中，1是第一二极管，2是第二二极管，3是光耦，4是DC-DC转换器，5是第一MOS管，6是第二MOS管，7是第一电阻，8是TL431电压监控电路，81、82、83、84、85、86是TL431电压监控电路电阻，87、88是TL431电压监控电路的电压器。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

本专利的一种高效率直流输入保护电路，有两个输入端，分别是正极输入端、负极输入端，两个输出端，分别是正极输出端和负极输出端，应用在直流电源前端或电池充电电路，电路主回路采用MOS管，MOS管导通后的内阻小，本电路功耗小。

下面结合图3和图4所示，对本实用新型做进一步详细的说明。一种高效率直流输入保护电路如图4所示，正极输入端、负极输入端输入一个直流电压通过第一二极管1后给TL431电压监控电路8的电阻87、电阻88供电，电阻87、电阻88及其外围的电阻81、电阻82、电阻83、电阻84、电阻85、电阻86组成的TL431电压监控电路8，控制光耦3发光管端的电压V1：光耦3发光管的电压V1满足1+R83/R84）Vref≤V1≤（1+R81/R82）Vref时光耦3三极管导通，反之不满足时，光耦3三极管不导通，在这里电阻85、电阻86的阻值应该满足可以使光耦3和TL431电压监控电路8的电阻87、电阻88正常工作；光耦3三极管导通时，DC-DC转换器4输入端有电压，DC-DC转换器4正常工作给第一MOS管5和第二MOS管6一个偏执电压，使第一MOS管5和第二MOS管6导通，光耦3三极管不导通时，DC-DC转换器4输入端无工作电压，不能输出使第一MOS管5和第二MOS管6工作的偏执电压，第一MOS管5和第二MOS管6截止，正极输出端和负极输出端无输出，达到了直流输入过欠压保护的功能；由于MOS管本身内部有寄生电容，这里的第一电阻7是一个放电电阻。

当输入反接时，由于第一二极管1的单相导电性，TL431TL431电压监控电路8的电阻87、电阻88无工作电压，光耦3发光管无工作电压，光耦3三极管不导通，DC-DC转换器4无工作电压，也就无输出，第一MOS管5和第二MOS管6无偏执电压而截止；在这里输入电压反接时，第一MOS管5虽然截止，但内部的稳压管依然允许反向电流通过第一MOS管5，由于第二MOS管6的存在，第二MOS管6内部的稳压管与第一MOS管5内部稳压管刚好是反向，可以阻止反向电流通过，从而实现了直流输入反接保护。

由于单一MOS管可通过的电流是有限的，为满足更大输入电流的需求，本电路可以通过并联MOS管来扩展，原理上并联MOS管的数量是无限的，但MOS管本身的内阻虽然很小，但依然会有压降，数量实际是受限制的。

Claims (3)

1.一种高效率直流输入保护电路，其特征是：包括正极输入端、负极输入端、正极输出端、负极输出端、TL431电压监控电路（8）、第一二极管（1）、第二二极管（2）、光耦（3）、DC-DC转换器（4）、第一MOS管（5）、第二MOS管（6）、第一电阻（7）；

所述第一二极管（1）的阳极串接在正极输入端，所述第一二极管（1）的阴极串接在TL431电压监控电路（8）的输入正，TL431电压监控电路（8）的输入地接负极输入端，负极输入端直接接负极输出端，所述TL431电压监控电路（8）的输出正和负输出负，分别接光耦（3）发光管端的阳极和阴极，所述第二二极管（2）的阳极接TL431电压监控电路（8）的输入正，第二二极管（2）阴极接光耦（3）三极管端的集电极，光耦（3）三极管端发射极接DC-DC转换器（4）的输入正，DC-DC转换器（4）的输入地接负极输入端，DC-DC转换器（4）输出正和输出地并联第一电阻（7），DC-DC转换器（4）的输出正接第一MOS管（5）和第二MOS管（6）的栅极，第一MOS管（5）的源极和第二MOS管（6）的漏极串联后接DC-DC转换器（4）的输出地，第一MOS管（5）漏极接正极输入端，第二MOS管（6）的源极接正极输出端。

2.根据权利要求1所述高效率直流输入保护电路，其特征是：所述的TL431电压监控电路（8）为实现监控电压满足设定的一定范围时，TL431电压监控电路（8）输出正和输出负触发光耦的发光管端正常工作，使光耦（3）的三极管端导通否认电路；TL431电压监控电路（8）有四个口，分别为输入正、输入地、输出正、输出负。

3.根据权利要求1所述高效率直流输入保护电路，其特征是：所述的DC-DC转换器（4）为将一路直流输入转化为一路直流输出的电路，输入电压范围应能满足直流输入保护电路输入电压范围要求，输出电压应满足第一MOS管（5）、第二MOS管（6）正常工作对偏置电压Vgs的要求；DC-DC转换器（4）有四个接口，分别为输入正、输入地、输出正、输出地。