CN204967252U

CN204967252U - 一种电源输入保护电路

Info

Publication number: CN204967252U
Application number: CN201420631218.2U
Authority: CN
Inventors: 马宝华; 陈梅
Original assignee: Shaanxi Qianshan Avionics Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Qianshan Avionics Co Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2024-10-28

Abstract

本实用新型属于航空电子技术领域，涉及到一种电源输入保护电路。本实用新型由第一路过压过流保护电路[11]，第一路防反、防倒灌电路[12]，第一路电压电流检测电路[13]，第一路控制电路[14]，第二路过压过流保护电路[21]，第二路防反、防倒灌电路[22]，第二路电压电流检测电路[23]，第二路控制电路[24]组成。储能电容充电过程中，本实用新型采用MOS管外加监测电路及控制电路实现了双电源表决、电源浪涌电压抑制、过流保护等多种电源输入保护功能，代替了二极管、TVS管、浪涌抑制器、自复熔丝等单独器件，不仅节省了空间，而且降低了线路压降，减小了大功率应用场合发热量大的问题，为航空电子设备小型化、热设计提供了有利支持。

Description

一种电源输入保护电路

技术领域

本实用新型属于航空电子技术领域，涉及一种电源输入保护电路。

背景技术

在航空电子设备中，电源系统必须处理电路过流、短时电压尖峰电压浪涌等问题，保证电源供电电路不受损坏。常用的保护方案为：在电源回路中先并联一个高功率的TVS管，再串接一个电压浪涌抑制器和一个自复熔丝。这种方法需要占用大量印制板面积，给电源系统的小型化设计带来不便。另外，航空电源系统设计时还要考虑电源表决、防反接及电流防倒灌设计，该设计一般采用肖特基二极管来实现，该设计虽然简单容易实现，但是具体应用中存在如下问题：首先，二极管由于其自身特性，存在固定的压降，对于一些要求在低压可连续工作的场合，二极管的压降可能造成系统工作不正常。比如说机载电子设备要求输入电源在16V时能正常工作，并且通过二极管为二次电源转换模块供电，当输入电源的电压为16V时，由于二极管存在.3V～1.2V的压降，使得二次电源转换模块输入端的电压下降为14.8V～15.7V，而目前机载电子产品上使用的主流二次电源转换模块的输入电压范围均为16V～4V，因此16V的电源输入电压将造成二次电源转换模块无法启动，造成负载无法正常工作。其次，对于一些功耗大、工作电流大的应用场合来说，由于二极管自身的固定压降，会造成二极管上发热功率很大，二极管散热困难，从而导致其可靠性降低，二极管上的发热功耗同时降低了电源系统的转换效率。

发明内容

发明目的：为了解决目前机载设备电源保护电路体积大、压降大、发热大等缺点，本实用新型提供一种可靠性高、集成过流保护、过压保护、防反接、防电流倒灌、电源表决、压降小、功耗小等多种功能的电源输入保护电路。

技术方案：一种电源输入保护电路，由第一路电源输入1，第一路过压过流保护电路11，第一路防反、防倒灌电路12，第一路电压电流检测电路13，第一路控制电路14，第二路电源输入2，第二路过压过流保护电路21，第二路防反、防倒灌电路22，第二路电压电流检测电路23，第二路控制电路24，输出端3组成；所述第一路电源输入1与第一路过压过流保护电路11中MOS管Q3的漏极、电阻R14的上端连接，所述第一路过压过流保护电路11中MOS管Q3的源级与第一路防反、防倒灌电路12中MOS管Q4的源级连接，所述第一路过压过流保护电路11中电阻R14的下端、电容C6的上端以及二极管D2的负极与第一路控制电路14中控制芯片U2的VCC端连接，所述第一路过压过流保护电路11中电阻R2的下端、电容C4的左端与第一路控制电路14中控制芯片U2的HGATE端连接，所述第一路过压过流保护电路11中MOS管Q3的源级与第一路控制电路14中控制芯片U2的SOURCE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路12中MOS管Q4的栅极与第一路控制电路14中控制芯片U2的DGATE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路12中MOS管Q4的漏极与第一路控制电路14中控制芯片U2的SENSE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路12中MOS管Q4的漏极与第一路电压电流检测电路13中电阻R1的左端连接，所述第一路电压电流检测电路13中电阻R1的右端、电阻R12的上端、电阻R13的上端、电阻R10的上端以及电容C7的上端与第一路控制电路14中控制芯片U2的OUT端连接，所述第一路电压电流检测电路13中R12的下端与第一路控制电路14中控制芯片U2的ENOUT端连接，所述第一路电压电流检测电路13中R13的下端与第一路控制电路14中控制芯片U2的/FLT端连接，所述第一路电压电流检测电路13中R10的下端、R11的上端与第一路控制电路14中控制芯片U2的FB端连接；

所述第二路电源输入2与第二路过压过流保护电路21中MOS管Q1的漏极、电阻R9的上端连接，所述第二路过压过流保护电路21中MOS管Q1的源级与第二路防反、防倒灌电路22中MOS管Q2的源级连接，所述第二路过压过流保护电路21中电阻R9的下端、电容C3的上端以及二极管D1的负极与第二路控制电路24中控制芯片U1的VCC端连接，所述第二路过压过流保护电路21中电阻R4的下端、电容C1的左端与第二路控制电路24中控制芯片U1的HGATE端连接，所述第二路过压过流保护电路21中MOS管Q1的源级与第二路控制电路24中控制芯片U1的SOURCE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路22中MOS管Q2的栅极与第二路控制电路24中控制芯片U1的DGATE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路22中MOS管Q2的漏极与第二路控制电路24中控制芯片U1的SENSE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路22中MOS管Q2的漏极与第二路电压电流检测电路23中电阻R3的左端连接，所述第二路电压电流检测电路23中电阻R3的右端、电阻R7的上端、电阻R8的上端、电阻R5的上端以及电容C8的上端与第二路控制电路24中控制芯片U1的OUT端连接，所述第二路电压电流检测电路23中R7的下端与第二路控制电路24中控制芯片U1的ENOUT端连接，所述第二路电压电流检测电路23中R8的下端与第二路控制电路24中控制芯片U1的/FLT端连接，所述第二路电压电流检测电路23中R5的下端、R6的上端与第二路控制电路24中控制芯片U1的FB端连接；

所述第一路电压电流检测电路13中电阻R1的右端、电阻R12的上端、电阻R13的上端、电阻R10的上端以及电容C7的上端与第二路电压电流检测电路23中电阻R3的右端、电阻R7的上端、电阻R8的上端、电阻R5的上端以及电容C8的上端并联后与输出端3连接；

控制芯片U1和U2的型号均为LTC4364-1。

有益效果：本实用新型采用MOS管外加监测电路及控制电路实现了双电源表决、电源浪涌电压抑制、过流保护等多种电源输入保护功能，代替了二极管、TVS管、浪涌抑制器、自复熔丝等单独器件，节省了空间，降低了线路压降，减小了大功率应用场合发热量大的问题，为航空电子设备小型化、热设计提供了有利支持。

附图说明

图1是本实用电源输入保护电路原理框图

图2是本实用新型实施方式的电路图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，请参阅图1至图2。

如图1所示及图2所示，本实用新型输入电源保护电路由第一路电源输入1，第一路过压过流保护电路11，第一路防反、防倒灌电路12，第一路电压电流检测电路13，第一路控制电路14，第二路电源输入2，第二路过压过流保护电路21，第二路防反、防倒灌电路22，第二路电压电流检测电路23，第二路控制电路24，输出端3组成。

本实用新型的工作过程如下：

(1)输入电源浪涌抑制过程。

飞机电源上电后，如果第一路电压电流检测电路13检测到电源电压过压后，第一路控制电路14会控制第一路过压保护电路11工作，将过压电压箝位到设定值。第二路电路工作原理与第一路相同，这里不再赘述。

(2)输入电源过流保护过程。

飞机电源上电后，如果第一路电压电流检测电路13检测到电源电流超过设定值后，第一路控制电路14会控制第一路过压保护电路11工作，将电源电流控制控制到设定值，同时第一路控制电路14会启动定时，如果过流时间超过定时设定值，第一路控制电路14会控制第一路过压保护电路11停止工作，从而断开后继电路供电，以免后继电路因长时间过流而烧毁。第二路电路工作原理与第一路相同，这里不再赘述。

(3)输入电源表决、防反、防倒灌、低压降过程的实现。

当第一电源输入1大于第二电源输入2时，第二路电压电流检测电路23会检测到输出端3电压大于第二电源输入2，此时第二路控制电路24通过控制第二路防反、防倒灌电路22将第二电源输入2切断，由第一电源输入1为后继电路供电。

当第一电源输入1小于第二电源输入2时，第一路电压电流检测电路13会检测到输出端3电压大于第一电源输入1，此时第一路控制电路14通过控制第一路防反、防倒灌电路12将第一电源输入2切断，由第而电源输入2为后继电路供电。

当第一电源输入1与第二电源输入2都断电时，第一路控制电路14通过第一路电压电流检测电路13检测到有倒灌电流时，会立即控制第一路防反、防倒灌电路12将回路切断，同样的，第二路控制电路24通过第二路电压电流检测电路23检测到有倒灌电流时，会立即控制第二路防反、防倒灌电路22将回路切断。

第一路防反、防倒灌电路12与第二路防反、防倒灌电路22都使用MOS管代替了普通的肖特基二极管，MOS管的压降可以控制在几十毫伏，从而有效降低了线路压降和线路热损耗。

当第一电源输入1反接时，第一路控制电路14会同时将第一路过压过流保护电路11和第一路防反、防倒灌电路12关断，以保护后继电路不受损坏。第二电源输入2反接时，第二路控制电路24会同时将第二路过压过流保护电路21和第二路防反、防倒灌电路22关断，以保护后继电路不受损坏。

参阅图2：

第一路过压过流保护电路11由电阻R14、R2，电容C4、C6，稳压二极管D2，MOS管Q3构成。当第一路电压电流检测电路13检测到回路浪涌电压时，第一路控制电路14将控制MOS管Q3动作，根据MOS管的可变电阻特性，将浪涌电压箝位到设定值，稳压二极管D2用于保护第一路控制电路14中U2的VCC端免受高压损坏，另外，MOS管Q3在正常导通工作时，压降很小，在几十毫伏，可以有效降低线路压降。

第一路防反、防倒灌电路12由MOS管Q4构成。MOS管Q4代替普通二极管充当理想二极管，当第一电源输入1小于第二电源输入2时，第一路电压电流检测电路13会检测到输出端3电压大于第一电源输入1，此时第一路控制电路14通过关断MOS管Q4将第一电源输入2切断，由第而电源输入2为后继电路供电。当第一电源输入1与第二电源输入2都断电时，第一路控制电路14通过第一路电压电流检测电路13检测到有倒灌电流时，会立即关断MOS管Q4将回路切断。MOS管Q4代替了普通的肖特基二极管，MOS管的压降可以控制在几十毫伏，从而有效降低了线路压降和线路热损耗。

第一路电压电流检测电路13由电阻R1、R10、R11、R12、R13和电容C7构成。电阻R1用于检测电流，电阻R10、R11用于检测线路电压。该电路将检测到的电流和电压值传送给第一路控制电路14，第一路控制电路14根据检测到得电流电压值对外围电路进行控制。

第一路控制电路14由控制芯片U2构成。控制芯片U2根据第一路电压电流检测电路13检测到的电流电压值对外围电路进行控制。

第二路过压过流保护电路21，第二路防反、防倒灌电路22，第二路电压电流检测电路23，第二路控制电路24的构成及原理与第一路完全相同，这里不再赘述。

本实用新型采用MOS管外加监测电路及控制电路实现了双电源表决、电源浪涌电压抑制、过流保护等多种电源输入保护功能，代替了二极管、TVS管、浪涌抑制器、自复熔丝等单独器件，节省了空间，降低了线路压降，减小了大功率应用场合发热量大的问题，为航空电子设备小型化、热设计提供了有利支持。

Claims

1.一种电源输入保护电路，其特征在于，由第一路电源输入[1]，第一路过压过流保护电路[11]，第一路防反、防倒灌电路[12]，第一路电压电流检测电路[13]，第一路控制电路[14]，第二路电源输入[2]，第二路过压过流保护电路[21]，第二路防反、防倒灌电路[22]，第二路电压电流检测电路[23]，第二路控制电路[24]，输出端[3]组成；所述第一路电源输入[1]与第一路过压过流保护电路[11]中MOS管Q3的漏极、电阻R14的上端连接，所述第一路过压过流保护电路[11]中MOS管Q3的源级与第一路防反、防倒灌电路[12]中MOS管Q4的源级连接，所述第一路过压过流保护电路[11]中电阻R14的下端、电容C6的上端以及二极管D2的负极与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的VCC端连接，所述第一路过压过流保护电路[11]中电阻R2的下端、电容C4的左端与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的HGATE端连接，所述第一路过压过流保护电路[11]中MOS管Q3的源级与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的SOURCE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路[12]中MOS管Q4的栅极与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的DGATE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路[12]中MOS管Q4的漏极与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的SENSE端连接，所述第一路防反、防倒灌电路[12]中MOS管Q4的漏极与第一路电压电流检测电路[13]中电阻R1的左端连接，所述第一路电压电流检测电路[13]中电阻R1的右端、电阻R12的上端、电阻R13的上端、电阻R10的上端以及电容C7的上端与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的OUT端连接，所述第一路电压电流检测电路[13]中R12的下端与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的ENOUT端连接，所述第一路电压电流检测电路[13]中R13的下端与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的/FLT端连接，所述第一路电压电流检测电路[13]中R10的下端、R11的上端与第一路控制电路[14]中控制芯片U2的FB端连接；

所述第二路电源输入[2]与第二路过压过流保护电路[21]中MOS管Q1的漏极、电阻R9的上端连接，所述第二路过压过流保护电路[21]中MOS管Q1的源级与第二路防反、防倒灌电路[22]中MOS管Q2的源级连接，所述第二路过压过流保护电路[21]中电阻R9的下端、电容C3的上端以及二极管D1的负极与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的VCC端连接，所述第二路过压过流保护电路[21]中电阻R4的下端、电容C1的左端与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的HGATE端连接，所述第二路过压过流保护电路[21]中MOS管Q1的源级与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的SOURCE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路[22]中MOS管Q2的栅极与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的DGATE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路[22]中MOS管Q2的漏极与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的SENSE端连接，所述第二路防反、防倒灌电路[22]中MOS管Q2的漏极与第二路电压电流检测电路[23]中电阻R3的左端连接，所述第二路电压电流检测电路[23]中电阻R3的右端、电阻R7的上端、电阻R8的上端、电阻R5的上端以及电容C8的上端与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的OUT端连接，所述第二路电压电流检测电路[23]中R7的下端与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的ENOUT端连接，所述第二路电压电流检测电路[23]中R8的下端与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的/FLT端连接，所述第二路电压电流检测电路[23]中R5的下端、R6的上端与第二路控制电路[24]中控制芯片U1的FB端连接；

所述第一路电压电流检测电路[13]中电阻R1的右端、电阻R12的上端、电阻R13的上端、电阻R10的上端以及电容C7的上端与第二路电压电流检测电路[23]中电阻R3的右端、电阻R7的上端、电阻R8的上端、电阻R5的上端以及电容C8的上端并联后与输出端[3]连接；

控制芯片U1和U2的型号均为LTC4364-1。