CN207200266U - 一种防止电源输入端短路损坏的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用电器电路防护设计，特别涉及一种防止电源输入端短路损坏的电路。一种防止电源输入端短路损坏的电路包括：输入端和输出端；MOS管，其漏极连接至输入端；续流电感，一端连接至MOS管的源极，另一端连接至输出端；第一二极管，负极连接至MOS管与续流电感之间，正极接地；电容，一端连接至续流电感与输出端之间的连线上，另一端接地；电阻，一端连接至续流电感与输出端之间，且与电容一端连接；至少一个第二二极管，正极与电阻的另一端连接，负极连接至MOS管与所述输入端之间。本实用新型的防止电源输入端短路损坏的电路，在不影响电源转换电路基本功能的前提下，能够防止电源输入端短路时短路电流引起MOS管击穿损坏，提高电源可靠性。

Description

一种防止电源输入端短路损坏的电路

技术领域

本实用新型涉及用电器电路防护设计，特别涉及一种防止电源输入端短路损坏的电路。

背景技术

对于非隔离型式的降压电源转换装置，一般采用BUCK电路拓扑型式。在电路设计中，都会考虑输出端短路的情况，也会做相应的电路防护设计，避免电源失效和对输入源造成的影响。

但是，参照如图1所示的一种BUCK电路输入端短路电流流向图(箭头表示流向)，对于电源输入端短路的情况，一般没有专门的防护设计。当输入端Vin与接地端GND发生短路时，短路电流I1流经输出电容C1、续流电感L1、MOS管Q1；电流流经MOS管Q1时，实际上是流经MOS管Q1的寄生体二极管D3，并非独立外接的二极管。从短路电流流经的路径可以看出，短路电流的大小实际上无法受控，直到输出电容的能量全部释放完毕，短路电流才会减小到零。

进一步，参照图2所示的短路电流状态时序图，续流电感L1一般为高频电感，直流电阻小且易饱和，在短路发生的初始阶段(TO～T1)，电感未饱和时，短路电流近似保持线性增长至Ip。在T1时刻，续流电感L1开始饱和，短路电流在T2时刻快速增大至Ipp，Ipp的大小由整个放电回路阻抗和此时输出电容电压决定。MOS管Q1的寄生体二极管D3承受电流冲击的能力不强，一般Ipp的值较大，在输入端出现短路的回路放电过程中(T0～T3)，MOS管Q1经常发生击穿而损坏。

综上所述，对于没有防护设计的电源输入端，当短路发生时，输出端容量设备(如电容)存储的能量在电路回路中自然释放，短路电流值常常超过回路中开关器件(如MOS管)的最大限制值，容易造成MOS管失效。

发明内容

本实用新型的目的是提供了一种防止电源输入端短路损坏的电路，以解决现有降压电源转换装置的电源输入端容易因短路而被损坏的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种防止电源输入端短路损坏的电路，包括输入端以及输出端，还包括：

MOS管，其漏极连接至所述输入端；

续流电感，一端连接至所述MOS管的源极，另一端连接至所述输出端；

第一二极管，负极连接至所述MOS管与所述续流电感之间的连线上，所述第一二极管的正极接地；

电容，一端连接至所述续流电感与所述输出端之间的连线上，另一端接地；

电阻，一端连接至所述续流电感与所述输出端之间的连线上，且与所述电容一端连接；

至少一个第二二极管，正极与所述电阻的另一端连接，负极连接至所述MOS管与所述输入端之间连线上。

优选的，所述第二二极管的数量为一个。

优选的，所述第二二极管的数量大于两个，且相互并联设置。

优选的，所述MOS管为P型MOS管，内部设置有寄生二极管。

本实用新型的优点在于：

本实用新型的防止电源输入端短路损坏的电路，在不影响电源转换电路基本功能的前提下，能够防止电源输入端短路时短路电流引起MOS管击穿损坏，提高电源可靠性。

附图说明

图1是现有的一种BUCK电路输入端短路电流流向图；

图2是图1所示BUCK电路输入端短路电流状态时序图；

图3是本实用新型防止电源输入端短路损坏的电路原理图及短路电流流向图；

图4是本实用新型防止电源输入端短路损坏的电路中I3电流时序图；

图5是本实用新型防止电源输入端短路损坏的电路中I4电流时序图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

下面结合附图3至图5对本实用新型的防止电源输入端短路损坏的电路做进一步详细说明。

本实用新型提供了一种防止电源输入端短路损坏的电路，包括输入端Vin、输出端Vout、MOS管Q1、续流电感L1、第一二极管D1、电容C1、电阻R1以及第二二极管D2。

具体地，MOS管Q1的漏极连接至输入端Vin；续流电感L1的一端连接至MOS管Q1的源极，续流电感L1的另一端连接至输出端Vout。其中，MOS管Q1为P型MOS管，且内部设置有寄生二极管D3。

第一二极管D1的负极连接至MOS管Q1与续流电感L1之间的连线上，第一二极管D1的正极接地GND。电容C1的一端连接至续流电感L1与输出端Vout之间的连线上，电容C1的另一端接地GND。

进一步，本实用新型的防止电源输入端短路损坏的电路中还包括由电阻R1和第二二极管D2串联构成的防护电路。

具体地，电阻R1的一端连接至续流电感L1与输出端Vout之间的连线上，且与电容C1的一端连接；其中，电阻R1优选为低阻值功率电阻，电阻阻值可以根据试验结果选择合适的规格。

第二二极管D2的正极与电阻R1的另一端连接，负极连接至MOS管Q1与输入端Vin之间连线上。其中，第二二极管D2的数量、型号等同样可以根据试验结果选择合适的规格；在一个优选实施例中，第二二极管D2为正向电流额定值较大的普通二极管，第二二极管D2的数量为一个；在另外一个优选实施例中，第二二极管D2为正向电流额定值较大的普通二极管，第二二极管D2的数量大于两个，且至少两个第二二极管D2之间相互并联设置，再与串联电阻R1。

参照图3所示，在输入端Vin发生短路时，短路电流I2为I3和I4相加的和；其中，I3为流经续流电感L1和MOS管Q1的寄生体二极管D3的电流，I4为流经第二二极管D2和电阻R1的电流。

电流I3和I4的电流时序图如图4和图5所示；在输入端短路开始时刻T4，由于续流电感L1的高阻抗特性，短路电流I4瞬间流向第二二极管D2和电阻R1，并迅速增大至最大值Ip2，电阻R1的作用是限制电流Ip2的最大峰值。同时，由于第二二极管D2和电阻R1的压降较小，此压降加在续流电感L1两端，电流I3缓慢增加至峰值Ip1。Ip1即为输入端短路期间流经续流电感L1和MOS管Q1的寄生体二极管D3的最大值，Ip1的值较小，远远小于电流Ip2，即大部分电流在短路过程中流经第二二极管D2和电阻R1，从而减少了短路电流对MOS管Q1的寄生体二极管D3的冲击，避免MOS管Q1损坏。

因此，本实用新型的防止电源输入端短路损坏的电路，在不影响电源转换电路基本功能的前提下，能够防止电源输入端短路时短路电流引起MOS管击穿损坏，提高电源可靠性。

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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种防止电源输入端短路损坏的电路，包括输入端(Vin)以及输出端(Vout)，其特征在于，还包括：

MOS管(Q1)，其漏极连接至所述输入端(Vin)；

续流电感(L1)，一端连接至所述MOS管(Q1)的源极，另一端连接至所述输出端(Vout)；

第一二极管(D1)，负极连接至所述MOS管(Q1)与所述续流电感(L1)之间的连线上，所述第一二极管(D1)的正极接地；

电容(C1)，一端连接至所述续流电感(L1)与所述输出端(Vout)之间的连线上，另一端接地；

电阻(R1)，一端连接至所述续流电感(L1)与所述输出端(Vout)之间的连线上，且与所述电容(C1)一端连接；

至少一个第二二极管(D2)，正极与所述电阻(R1)的另一端连接，负极连接至所述MOS管(Q1)与所述输入端(Vin)之间连线上。

2.根据权利要求1所述的防止电源输入端短路损坏的电路，其特征在于，所述第二二极管(D2)的数量为一个。

3.根据权利要求1所述的防止电源输入端短路损坏的电路，其特征在于，所述第二二极管(D2)的数量大于两个，且相互并联设置。

4.根据权利要求1所述的防止电源输入端短路损坏的电路，其特征在于，所述MOS管(Q1)为P型MOS管，内部设置有寄生二极管(D3)。