CN206293885U - 一种数字电源的输出过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字电源的输出过流保护电路，包括电流采样电阻R1、信号放大模块、DSP、比较判断模块、触发执行模块和MOS管驱动模块，电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中，信号放大模块的输入端与电流采样电阻R1相连、输出端与DSP的采样信号输入端相连，DSP的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块的输入端相连，比较判断模块的一个输入端与信号放大模块的输出端相连，另一个输入端接预设的阈值电压Vth，输出端与触发执行模块的输入端相连，触发执行模块的控制端与DSP的解锁信号输出端相连，触发执行模块的输出端与MOS管驱动模块的使能端和DSP的过流保护信号输入端相连。该电路能在检测到过流信号后，迅速关闭MOS管驱动模块，提高数字电源的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于DC/DC电源技术领域，具体涉及一种数字电源的输出过流保护电路。
背景技术
过流保护是DC/DC电源中重要的功能模块，一方面它可以提高整个DC/DC电源的稳定性，另外一方面也可以避免由于大电流输出而烧毁功率MOS管。现有的数字电源的输出过流保护电路，通常采用的方法是在数字电源输出回路上接入电流采样电阻，电流采样电阻将采样的电流信号转化为电压信号，并经放大后接入到数字电源的控制器中，控制器通过输出PWM波的方式来控制MOS管驱动模块工作，调节输出电压的大小，在过流时，控制器停止输出PWM波，MOS管驱动模块关闭，数字电源没有电压输出，从而实现数字电源的过流保护。然而，对于数字电源输出负载过大，在接通瞬间可能会产生很大的浪涌电流的电路而言，上述简单的通过控制器来实现过流保护的方法，存在响应不及时的问题，容易损坏数字电源。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种数字电源的输出过流保护电路，以在检测到过流信号后，迅速关闭MOS管驱动模块，提高数字电源的可靠性。
本实用新型所述的数字电源的输出过流保护电路，包括电流采样电阻R1、信号放大模块、DSP（即数字信号处理器）和MOS管驱动模块，电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中，信号放大模块的输入端与电流采样电阻R1相连、输出端与DSP的采样信号输入端相连，DSP的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块的输入端相连，所述输出过流保护电路还包括比较判断模块和触发执行模块，比较判断模块的一个输入端与信号放大模块的输出端相连，比较判断模块的另一个输入端接预设的阈值电压Vth，比较判断模块的输出端与触发执行模块的输入端相连，触发执行模块的控制端与DSP的解锁信号输出端相连，触发执行模块的输出端与MOS管驱动模块的使能端和DSP的过流保护信号输入端相连。
电流采样电阻R1对数字电源输出回路中的输出电流进行采样，并将采样的电流信号转化为电压信号，信号放大模块对该电压信号进行放大并接入比较判断模块和DSP，DSP对放大后的电压信号进行判断，并根据判断结果输出PWM波，以控制MOS管驱动模块工作，调节输出电压的大小；比较判断模块将放大后的电压信号与预设的阈值电压Vth比较，判断数字电源的输出回路是否过流，在数字电源的输出回路过流时输出过流保护信号给触发执行模块，触发执行模块在对过流保护信号进行触发锁存后输出给MOS管驱动模块和DSP，通过MOS管驱动模块的使能端来关闭MOS管驱动模块（即MOS管驱动模块停止工作），DSP根据该过流保护信号停止输出PWM波。上述电路还具有解锁功能，即DSP在接收到过流保护信号后，等待一段设定时间，然后输出解锁信号给触发执行模块，触发执行模块接收到解锁信号后，停止输出过流保护信号，DSP同时恢复输出PWM波，MOS管驱动模块开启（即MOS管驱动模块恢复工作）。
具体的，所述信号放大模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运放U1，所述比较判断模块包括第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U2，所述触发执行模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、三极管Q1和触发器U3；第二电阻R2的一端与电流采样电阻R1相连，另一端与运放U1的同相输入端相连；第四电阻R4的一端接地，另一端与运放U1的反相输入端相连；第三电阻R3的一端与运放U1的反相输入端相连，另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的输出端与DSP的采样信号输入端相连；第五电阻R5的一端与运放U1的输出端相连，另一端与比较器U2的同相输入端相连，比较器U2的反相输入端接预设的阈值电压Vth；第六电阻R6的一端与电压VCC相连，另一端与比较器U2的输出端相连，比较器U2的输出端与触发器U3的CL端相连；触发器U3的S端接地，D端接电压VCC，R端与DSP的解锁信号输出端相连；第七电阻R7的一端与触发器U3的R端相连，另一端接地；第八电阻R8的一端与触发器U3的Q端相连，另一端与三极管Q1的基极相连；三极管Q1为NPN三极管，其发射极接地，集电极与MOS管驱动模块的使能端和DSP的过流保护信号输入端相连；第九电阻R9的一端与三级管Q1的集电极相连，另一端接电压VCC。
采用本实用新型所述的输出过流保护电路，在数字电源输出电流发生过流时，能够第一时间将过流信号进行锁存，并关闭MOS管驱动模块，同时通知DSP停止输出PWM波，从而保护整个数字电源，提高了数字电源的可靠性；另外，在设定时间后DSP输出解锁信号给触发执行模块，并同时恢复输出PWM波，MOS管驱动模块恢复工作，数字电源能够正常工作。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1所示的数字电源的输出过流保护电路，包括电流采样电阻R1、DSP 1、信号放大模块2、比较判断模块3、触发执行模块4和MOS管驱动模块5，DSP 1采用TI 公司的C2000系列的高性能DSP芯片，MOS管驱动模块5采用TI公司带使能端的驱动芯片UCC27424，信号放大模块2包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运放U1，比较判断模块3包括第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U2，触发执行模块4包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、三极管Q1和触发器U3，运放U1采用TI公司的精密运放OPA335，比较器U2采用TI公司的LM2903，触发器U3采用TI公司的D触发器CD4013B。
电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中，第二电阻R2的一端与电流采样电阻R1相连，另一端与运放U1的同相输入端相连；第四电阻R4的一端接地，另一端与运放U1的反相输入端相连；第三电阻R3的一端与运放U1的反相输入端相连，另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的输出端与DSP 1的采样信号输入端相连，DSP 1的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块5的输入端相连；第五电阻R5的一端与运放U1的输出端相连，另一端与比较器U2的同相输入端相连，比较器U2的反相输入端接预设的阈值电压Vth；第六电阻R6的一端与电压VCC相连，另一端与比较器U2的输出端相连，比较器U2的输出端与触发器U3的CL端相连；触发器U3的S端接地，D端接电压VCC，R端与DSP 1的解锁信号输出端相连；第七电阻R7的一端与触发器U3的R端相连，另一端接地；第八电阻R8的一端与触发器U3的Q端相连，另一端与三极管Q1的基极相连；三极管Q1为NPN三极管，其发射极接地，集电极与MOS管驱动模块5的使能端和DSP 1的过流保护信号输入端相连；第九电阻R9的一端与三级管Q1的集电极相连，另一端接电压VCC。
其具体工作过程为：
电流采样电阻R1的输出A点的电压Va=I*R1，信号放大模块2的放大倍数Av=1+R3/R4，则信号放大模块2的输出B点电压Vb=Av*Va=(1+R3/R4)*I*R1；比较判断模块3来比较Vb与预设的阈值电压Vth的大小，若Vb＜Vth，则比较判断模块3的输出C点为低电平，若Vb＞Vth，则C点为高电平；触发执行模块4的触发器U3的CL端为由低电平到高电平的上升沿时，触发器U3的Q端电平与D端电平相同，触发器U3的CL端为由高电平到低电平的下降沿时，触发器U3的Q端电平与Q端的前一状态值相同，若触发器U3的Q端为高电平则三极管Q1导通，触发执行模块4的输出E点为低电平，若触发器U3的Q端为低电平则三极管Q1截止，触发执行模块4的输出E点为高电平。
正常情况下，数字电源的输出电流还未达到过流保护点，则B点电压Vb＜Vth， C点为低电平，E点为高电平，DSP 1根据Vb的大小输出PWM波控制MOS管驱动模块5正常驱动，调节输出电压的大小；一旦输出电流上升达到过流保护点，则B点电压Vb＞Vth，C点为由低电平转为高电平，产生一个上升沿，使得E点电平变为低电平，通过MOS管驱动模块5的使能端关闭MOS管驱动模块5，并通知DSP 1进入过流保护，停止输出PWM波；当输出电流下降至过流保护点以下时，B点电压Vb＜Vth，C点为由高电平转为低电平，产生一个下降沿，E点电平为前一状态，还是为高电平，MOS管驱动模块5还是处于关闭状态，在设定时间后DSP 1产生一个高平信号到触发器U3的R端，将触发器U3的Q端复位为低电平，则此时E点为高电平，同时DSP 1恢复输出PWM波，MOS管驱动模块5恢复工作。
Claims (2)
1.一种数字电源的输出过流保护电路，包括电流采样电阻R1、信号放大模块（2）、DSP（1）和MOS管驱动模块（5），电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中，信号放大模块（2）的输入端与电流采样电阻R1相连、输出端与DSP（1）的采样信号输入端相连，DSP（1）的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块（5）的输入端相连，其特征在于：还包括比较判断模块（3）和触发执行模块（4），比较判断模块（3）的一个输入端与信号放大模块（2）的输出端相连，比较判断模块（3）的另一个输入端接预设的阈值电压Vth，比较判断模块（3）的输出端与触发执行模块（4）的输入端相连，触发执行模块（4）的控制端与DSP（1）的解锁信号输出端相连，触发执行模块（4）的输出端与MOS管驱动模块（5）的使能端和DSP（1）的过流保护信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的数字电源的输出过流保护电路，其特征在于：
所述信号放大模块（2）包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运放U1，所述比较判断模块（3）包括第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U2，所述触发执行模块（4）包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、三极管Q1和触发器U3；第二电阻R2的一端与电流采样电阻R1相连，另一端与运放U1的同相输入端相连；第四电阻R4的一端接地，另一端与运放U1的反相输入端相连；第三电阻R3的一端与运放U1的反相输入端相连，另一端与运放U1的输出端相连，运放U1的输出端与DSP（1）的采样信号输入端相连；第五电阻R5的一端与运放U1的输出端相连，另一端与比较器U2的同相输入端相连，比较器U2的反相输入端接预设的阈值电压Vth；第六电阻R6的一端与电压VCC相连，另一端与比较器U2的输出端相连，比较器U2的输出端与触发器U3的CL端相连；触发器U3的S端接地，D端接电压VCC，R端与DSP（1）的解锁信号输出端相连；第七电阻R7的一端与触发器U3的R端相连，另一端接地；第八电阻R8的一端与触发器U3的Q端相连，另一端与三极管Q1的基极相连；三极管Q1的发射极接地，集电极与MOS管驱动模块（5）的使能端和DSP（1）的过流保护信号输入端相连；第九电阻R9的一端与三级管Q1的集电极相连，另一端接电压VCC。
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