CN206211512U - 一种过温保护电路及充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过温保护电路及充电桩。该过温保护电路包括温度上升率检测电路和关断信号输出电路，温度上升率检测电路的输出点连接至关断信号输出电路的输入端。该过温保护电路通过检测温度的变化率来实现过温保护的目的，当温度上升很快时，即温度变化率大并大于某一预设的变化率，该过温保护电路便输出关断信号，使PWM芯片停止工作。

Description

一种过温保护电路及充电桩

技术领域

本实用新型涉及保护电路领域，尤其涉及一种过温保护电路及充电桩。

背景技术

对于一些大功率电源模块，比如充电桩，过温保护非常重要。当前的过温保护的方案大多是温度超过一定阈值时，过温保护电路输出关断信号，从而使PWM芯片部分或完全停止工作，然而，过温保护电路为了检测温度的准确性，对采用信号做了滤波延迟处理。如果所检测的温度上升得很快，过温保护电路输出关断信号时，实际温度已经会超过其阈值很多了，这样的滞后性会导致某些温度较高的半导体器件过热烧坏。

实用新型内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种过问保护电路及充电桩。该过温保护电路通过检测温度的变化率来实现过温保护的目的，当温度上升很快时，即温度变化率大并大于某一预设的变化率，该过温保护电路便输出关断信号，使PWM芯片停止工作。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种过温保护电路，包括温度上升率检测电路和关断信号输出电路，温度上升率检测电路的输出点连接至关断信号输出电路的输入端；

温度上升率检测电路包括电压输入端、第一电阻、基准源、三极管、第二电阻、热敏电阻、电容、P沟道MOS管、第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管，电压输入端连接至第一电阻的输入端，第一电阻的输出端连接至基准源的K脚，基准源的R脚连接至第二电阻的输入端，第二电阻的输出端连接至热敏电阻的输入端，热敏电阻的输出端接地，基准源的A脚分别连接至热敏电阻的输入端和P沟道MOS管的栅极，P沟道MOS管的漏极和电压输入端之间连接有电容，P沟道MOS管的源极连接至第一N沟道MOS管的漏极，第一N沟道MOS管的源极连接至热敏电阻的输出端，第一N沟道MOS管的栅极和漏极短接，第一N沟道MOS管的栅极连接至第二N沟道MOS管的栅极，第二N沟道MOS的漏极连接至第一N沟道MOS管的漏极，第二N沟道MOS管的源极和电压输入端之间连接有第三电阻，第二N沟道MOS管和第三电阻的公共端连接至关断信号输出电路的输入端；三极管的栅极连接第一电阻和基准源的公共端、源极连接第一电阻的输入端、漏极连接基准源的R脚；

关断信号输出电路包括比较器，比较器的同相输入端连接至温度上升率检测电路的输出端、反相输入端为接收基准Vref信号的输入端、输出端为关断信号的输出端；比较器的同相输入端和输出端之间并联有第四电阻。

一种充电桩，包括上述的过温保护电路。

本实用新型具有如下有益效果：该过温保护电路通过检测温度的变化率来实现过温保护的目的，当温度上升很快时，即温度变化率大并大于某一预设的变化率，该过温保护电路便输出关断信号，使PWM芯片停止工作。

附图说明

图1为本实用新型提供的过温保护电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

实施例一

如图1所示，一种过温保护电路，包括温度上升率检测电路和关断信号输出电路，温度上升率检测电路的输出点连接至关断信号输出电路的输入端。

温度上升率检测电路包括电压输入端VCC、第一电阻R1、基准源U1、三极管Q1、第二电阻R2、热敏电阻RT、电容C1、P沟道MOS管Q2、第一N沟道MOS管Q3和第二N沟道MOS管Q4，电压输入端VCC连接至第一电阻R1的输入端，第一电阻R1的输出端连接至基准源U1的K脚，基准源U1的R脚连接至第二电阻R2的输入端，第二电阻R2的输出端连接至热敏电阻RT的输入端，热敏电阻RT的输出端接地，基准源U1的A脚分别连接至热敏电阻RT的输入端和P沟道MOS管Q2的栅极，P沟道MOS管Q2的漏极和电压输入端VCC之间连接有电容C1，P沟道MOS管Q2的源极连接至第一N沟道MOS管Q3的漏极，第一N沟道MOS管Q3的源极连接至热敏电阻RT的输出端，第一N沟道MOS管Q3的栅极和漏极短接，第一N沟道MOS管Q3的栅极连接至第二N沟道MOS管Q4的栅极，第二N沟道MOS的漏极连接至第一N沟道MOS管Q3的漏极，第二N沟道MOS管Q4的源极和电压输入端VCC之间连接有第三电阻R3，第二N沟道MOS管Q4和第三电阻R3的公共端连接至关断信号输出电路的输入端；三极管Q1的栅极连接第一电阻R1和基准源U1的公共端、源极连接第一电阻R1的输入端、漏极连接基准源U1的R脚。

关断信号输出电路包括比较器U2，比较器U2的同相输入端连接至温度上升率检测电路的输出端、反相输入端为接收基准Vref信号的输入端、输出端为关断信号的输出端；比较器U2的同相输入端和输出端之间并联有第四电阻R4。

其工作原理如下：

电压输入端VCC是整个过温保护电路的供电电源，当电压输入端VCC通过第一电阻R1给基准源U1（TL431）供电时，基准源U1内部的电路工作起来，产生2.5V的基准电压。三极管Q1导通，Vbe=0.7V，使得基准源U1的R脚有电压，当基准源U1的R脚电压Vr大于基准电压2.5V时，基准源U1会导通，其K脚电压Vk减小，而K脚和R脚两端电压等于三极管Q1的PN结电压，即Vkr=Vbe=0.7V是个固定值。当Vk减小时，势必Vr减小，Vr一旦减小，基准源U1会关断，K脚电压Vk上升，Vr又增大。这样的负反馈，形成最终的结果是基准源U1的R脚电压Vr稳定在同基准源U1一样的电压2.5V，即R脚和A脚两端电压Vra=2.5V，流过第二电阻R2的电流I1=2.5V/R2，便可以得到一个固定的恒流源I1。

热敏电阻RT负责温度的采用，温度升高，其电阻减小。温度变化量dt同热敏电阻RT的阻值变化量dRT成正比例。由于电流I1固定，热敏电阻RT的变化量会体现在热敏电阻RT两端的电压上，即dRT的变压大，热敏电阻RT两端的电压变化量dU=I1×dRT也变大。电压变化量dU被送到P沟道MOS管Q2的栅极，当栅极电压发生变化时，源极电压也跟随变化。P沟道MOS管Q2的源极通过电容C1接到电压输入端VCC，P沟道MOS管Q2的源极电压的变化即是电容C1两端电压的变化。依据电容的充放电公式，可知电容C1上的电流Ic=C×（dU/dt），C为电容量常数，将DU=I1×dRT代入得到Ic=C×Ic×（dRT/dt），而将热敏电阻RT的阻值变化与温度变化关系dRT=K×dT代入得到电流Ic=K×C×I1×（dT/dt），K为转换系数，其中K、C和I1均为固定值，电流IC可简化成Ic=K1×（dT/dt），K1=K×C×I1。

从上式可以看出，电容C1上的电流Ic便是温度的变化率乘以一个固定系数K1。温度变化的越快，电流Ic越大，这样便实现了，通过检测电流Ic的大小来判断温度变化率的大小。

第一N沟道MOS管Q3和第二N沟道MOS管Q4构成电流镜像电路。由于，第一N沟道MOS管Q3的栅漏短路，第一N沟道MOS管Q3进入恒流区，其栅源电压Vgs正比例于漏极电流Id3，第二N沟道MOS管Q4的Vgs与第一N 沟道MOS管Q3的Vgs一样，第二N沟道MOS管Q4也会进入恒流区，且其漏极电流Id4=Id3，这样便实现了第一N沟道MOS管Q3漏极电流的镜像。

由于C1、Q2、Q3的串联关系，电流Ic便是第一N沟道MOS管Q3的漏极电流，即Id4=Id3=Ic，第二N沟道MOS管Q4的漏源电压Vds= VCC- Id4×R3 ，将电流Ic的公式代入后得到Vds=VCC-K1×R3×（dT/dt），R3为第三电阻R4的阻值。

有上述可知，当温度变化率乐大，即温度上升越快时，第二N沟道MOS管Q4的Vds便越小，将第二N沟道MOS管Q4的Vds电压值送到比较器U2，同基准Vref比较，得到过温关断信号。

实现原理如下：

当温度上升很快时，温度变化率大，第二N沟道MOS管Q4的Vds减小，当小于基准Vref，比较器U2输出TRI由高电平翻转成低电平，将此低电平TRI信号送到PWM芯片，实现对电源PWM芯片的关断，实现了温度上升快，关断电源PWM芯片。

实施例二

一种充电桩，包括实施例一所述的过温保护电路。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种过温保护电路，包括温度上升率检测电路和关断信号输出电路，温度上升率检测电路的输出点连接至关断信号输出电路的输入端；

温度上升率检测电路包括电压输入端、第一电阻、基准源、三极管、第二电阻、热敏电阻、电容、P沟道MOS管、第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管，电压输入端连接至第一电阻的输入端，第一电阻的输出端连接至基准源的K脚，基准源的R脚连接至第二电阻的输入端，第二电阻的输出端连接至热敏电阻的输入端，热敏电阻的输出端接地，基准源的A脚分别连接至热敏电阻的输入端和P沟道MOS管的栅极，P沟道MOS管的漏极和电压输入端之间连接有电容，P沟道MOS管的源极连接至第一N沟道MOS管的漏极，第一N沟道MOS管的源极连接至热敏电阻的输出端，第一N沟道MOS管的栅极和漏极短接，第一N沟道MOS管的栅极连接至第二N沟道MOS管的栅极，第二N沟道MOS的漏极连接至第一N沟道MOS管的漏极，第二N沟道MOS管的源极和电压输入端之间连接有第三电阻，第二N沟道MOS管和第三电阻的公共端连接至关断信号输出电路的输入端；三极管的栅极连接第一电阻和基准源的公共端、源极连接第一电阻的输入端、漏极连接基准源的R脚；

关断信号输出电路包括比较器，比较器的同相输入端连接至温度上升率检测电路的输出端、反相输入端为接收基准Vref信号的输入端、输出端为关断信号的输出端；比较器的同相输入端和输出端之间并联有第四电阻。

2.一种充电桩，其特征在于，包括如权利要求1所述的过温保护电路。