CN207339641U - 针对dsp系列直流开关电源的过压保护控制装置 - Google Patents

Abstract

一种针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，包括，连接于整流电路接口与共压母线接口之间的过压检测电路、驱动电路、软启动电路和滤波电容。本实用新型所提供的过压保护控制装置，通过过压检测电路，对滤波电容电压变化率是否低于预先设定的阈值(过压阈值)，以及其中计时电路是否超过预先设定的关断时间toff进行判断，从而在满足正常工作的条件时，控制软启动电路直接将整流电路的输出用于为共压母线接口供电。由于本实用新型通过电压和时间两个维度判断，本实用新型所提供的电路能够有效减少直流开关电源峰峰纹波电流值变化量。

Description

针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流开关电源控制电路，尤其涉及针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置。

背景技术

通常的直流开关电源，在工作环境下，经常由于馈电端电压波动而在输出端产生谐波。若电压波动范围超过电源的过压保护点，则会造成电路中电容或其他半导体器件失效。严重情况下，会造成电容壳体膨胀、防爆阀动作等事故，对电源及用电设备的安全造成威胁。

基于上述的安全考虑，通常需要在直流开关电源内设计过压保护装置，以在电压超过过压保护点时，及时断开电源，保护后续电路。

现有的过压保护装置通常基于“动态调整”技术以防止电压超过设定阈值而损害电路。动态调整过程，通常通过电源中整流电路降低输出电压：流经整流电路的电感电流先正向减小，而后负向减小，直到达到整流电路负向电流的阈值，此时，整流电路关闭一定时间，最后开始恢复新的电路周期。

现有技术中，整流电路的关闭时间通常设为固定值，关闭期间内，电感电流的斜率与直流开关电源的输入电压、输出电压之差成函数变化。因此当直流开关电源的输入或输出电压变化较大时，现有的过压保护装置输出的峰峰纹波电流值也会存在明显变化，无法获得稳定输出，依旧会对电源及后续设备产生威胁。

因而，目前急需一种能够有效减少直流开关电源峰峰纹波电流值变化量的过压保护装置。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，有效控制电源峰峰纹波电流值变化量。

为实现上述目的，本实用新型提供的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，包括整流电路接口与共压母线接口，其特征在于，所述整流电路接口与共压母线接口之间还包括有：过压检测电路、驱动电路、软启动电路和滤波电容，其中，

所述软启动电路的一端连接所述整流电路接口，所述软启动电路的另一端连接所述滤波电容的充电端，所述滤波电容的另一端与所述整流电路接口连接，软启动电路的控制端连接所述驱动电路的输出端，所述驱动电路的输入端连接所述过压检测电路的输出端，所述压检测电路的输入端连接所述滤波电容，所述滤波电容的两个端口还与所述共压母线接口并联；

所述过压检测电路包括顺次连接的电压比较器和计时电路；所述电压比较器的同相端连接所述滤波电容，所述电压比较器的反相端连接参考电压，所述电压比较器的输出端连接所述计时电路的输入端，所述计时电路的输出端连接所述驱动电路的输入端；

进一步，上述的过压保护装置中，所述计时电路包括电流产生电路、开关、计时电容和比较器；

所述电流产生电路的两个输入端分别连接所述电压比较器的输出端与所述共压母线接口，所述电流产生电路的输出端通过并联的所述开关和计时电容接地，所述电流产生电路的输出端还连接所述比较器的同相端，所述比较器的反相端连接所述参考电压，所述比较器的输出端连接所述驱动电路的输入端。

进一步，上述的过压保护装置中，所述电流产生电路包括电流镜、放大器、分压电阻组和开关管；

所述放大器的输入端通过所述分压电阻组连接至所述电压比较器的输出端和所述共压母线接口，所述放大器的输出端通过所述开关管连接所述电流镜的输入端，所述电流镜的输出端通过并联的所述开关和计时电容接地。

进一步，上述的过压保护装置中，所述过压检测电路还包括时间限制电路，所述时间限制电路的输出端与所述计时电路的输出端同时通过或门连接至所述驱动电路的输入端。

再进一步，上述的过压保护装置中，所述过压检测电路的输入端与所述滤波电容之间还连接有并联于所述滤波电容两端的分压电路，所述分压电的分压端连接所述过压检测电路的输入端。

具体的，上述过压保护装置中的所述滤波电容为多个串联或并联的离散电容器组，或所述滤波电容为一个或多个电解电容器。

具体的，上述过压保护装置中的所述软启动电路包括软启动电阻、软启动开关管和软启动继电器；

所述软启动电阻与所述软启动开关管串联于所述整流电路接口与所述滤波电容的充电端之间，所述软启动继电器的两端也分别与所述整流电路接口和所述滤波电容的充电端连接；所述软启动开关管的控制端与所述驱动电路的输出端连接。

上述的软启动开关管或所述开关管可选用场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、结晶型场效应晶体管(JFET)、绝缘栅场效应晶体管(IGFET)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)或金属半导体场效应管(MFET)中的任一种或多种。

本实用新型和现有方案相比具有如下技术效果:

1.本实用新型所提供的过压保护控制装置，首先通过软启动电路为滤波电容充电。软启动电路的参数参照该滤波电容充电时的输入电流设计。一旦电路条件满足电容正常工作的条件，软启动电路将通过其中的软启动继电器直接将整流电路的输出用于为共压母线接口供电。电容正常工作的条件则具体由过压检测电路进行判断。过压检测电路一方面通过滤波电容电压的变化率低于预先设定的阈值(过压阈值)，一方面通过其中的计时电路是否超过预先设定的关断时间toff，判断直接将整流电路的输出用于为共压母线接口供电。由于通过电压和时间两个维度判断，本实用新型所提供的电路能够有效减少直流开关电源峰峰纹波电流值变化量；

2.进一步，本装置中的所述分压电路通过其分压端的电压向所述过压检测电路提供所述滤波电容或负载预先定义的安全工作电压阈值。一旦所述过压检测电路监测到超出预先定义的过压阈值时，它将向驱动电路发送信号，直至它监测到分压电路的分压端电压到达使所述滤波电容电压低于预先定义的安全工作电压阈值。本实用新型通过配合使用过压阈值和安全工作电压阈值进行电路状态的判断，可使得过压检测电路产生迟滞的响应，允许滤波电容通过分压电路和任何连接至整流电路接口或共压母线接口的负载进行放电。通过为所述过压检测电路设置不同的接通阈值和断开阈值，驱动电路不会快速接通或断开，可有效保护驱动电路和滤波电容；

3.再进一步，本实用新型在设定关断时间toff时，可通过计时电路的电路参数(具体指计时电容、电流产生电路内的分压电阻组和参考电压)调节。由其可将所述参考电压设定为所述滤波电容电压或电压比较器输出端电压的函数。从而进一步折中所述开关电源的峰峰纹波电流与开关频率，进一步保护电路。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置结构框图；

图2为本实用新型中计时电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为根据本实用新型的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，包括整流电路接口与共压母线接口，其特征在于，所述整流电路接口与共压母线接口之间还包括有：过压检测电路1、驱动电路2、软启动电路3和滤波电容4，其中，

所述软启动电路3的一端连接所述整流电路接口，所述软启动电路3的另一端连接所述滤波电容4的充电端，所述滤波电容4的另一端与所述整流电路接口连接，软启动电路3的控制端连接所述驱动电路2的输出端，所述驱动电路2的输入端连接所述过压检测电路1的输出端，所述压检测电路1的输入端连接所述滤波电容4，所述滤波电容4的两个端口还与所述共压母线接口并联；

所述过压检测电路1包括顺次连接的电压比较器11和计时电路12；所述电压比较器11的同相端连接所述滤波电容4，所述电压比较器11的反相端连接参考电压(即过压阈值，所述过压阈值比装置正常工作时允许的最大电压要高，但应小于滤波电容会受到损坏的电压水平)，所述电压比较器11的输出端连接所述计时电路12的输入端，所述计时电路12的输出端连接所述驱动电路2的输入端。

进一步，参考图2，上述的过压保护装置中，所述计时电路12包括电流产生电路121、开关122、计时电容123和比较器124；

所述电流产生电路121的两个输入端分别连接所述电压比较器11的输出端与所述共压母线接口，所述电流产生电路121的输出端通过并联的所述开关122和计时电容123接地，所述电流产生电路121的输出端还连接所述比较器124的同相端，所述比较器124的反相端连接所述参考电压，所述比较器124的输出端连接所述驱动电路2的输入端。

进一步，上述的过压保护装置中，所述电流产生电路121包括电流镜、放大器、分压电阻组和开关管；

所述放大器的输入端通过所述分压电阻组连接至所述电压比较器11的输出端和所述共压母线接口，所述放大器的输出端通过所述开关管连接所述电流镜的输入端，所述电流镜的输出端通过并联的所述开关122和计时电容123接地。

进一步，上述的过压保护装置中，所述过压检测电路1还包括时间限制电路13，所述时间限制电路13的输出端与所述计时电路12的输出端同时通过或门连接至所述驱动电路2的输入端。

再进一步，上述的过压保护装置中，所述过压检测电路1的输入端与所述滤波电容4之间还连接有并联于所述滤波电容4两端的分压电路，所述分压电的分压端连接所述过压检测电路1的输入端。所述分压电路通过其分压端的电压向所述过压检测电路提供所述滤波电容或负载预先定义的安全工作电压阈值。一旦所述过压检测电路监测到超出预先定义的过压阈值时，它将向驱动电路发送信号，直至它监测到分压电路的分压端电压到达使所述滤波电容电压低于预先定义的安全工作电压阈值。

过压阈值和安全工作电压阈值的组合可使得过压检测电路产生迟滞的响应，允许滤波电容通过分压电路和任何连接至整流电路接口或共压母线接口的负载进行放电。通过为所述过压检测电路设置不同的接通阈值和断开阈值，驱动电路不会快速接通或断开，可有效保护驱动电路和滤波电容。

具体的，上述过压保护装置中的所述滤波电容4为多个串联或并联的离散电容器组，或所述滤波电容4为一个或多个电解电容器。

具体的，上述过压保护装置中的所述软启动电路3包括软启动电阻、软启动开关管和软启动继电器；

所述软启动电阻与所述软启动开关管串联于所述整流电路接口与所述滤波电容4的充电端之间，所述软启动继电器的两端也分别与所述整流电路接口和所述滤波电容4的充电端连接；所述软启动开关管的控制端与所述驱动电路2的输出端连接。

上述的软启动开关管或所述开关管可选用场效应晶体管(FET)、双极结晶体管(BJT)、结晶型场效应晶体管(JFET)、绝缘栅场效应晶体管(IGFET)、金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)或金属半导体场效应管(MFET)中的任一种或多种。

基于以上技术方案，具体实施原理如下：

本实用新型所提供的过压保护控制装置，首先通过软启动电路为滤波电容充电。软启动电路的参数参照该滤波电容充电时的输入电流设计。一旦电路条件满足电容正常工作的条件，软启动电路将通过其中的软启动继电器直接将整流电路的输出用于为共压母线接口供电。电容正常工作的条件则具体由过压检测电路进行判断。过压检测电路一方面通过滤波电容电压的变化率低于预先设定的阈值(过压阈值)，一方面通过其中的计时电路是否超过预先设定的关断时间toff，判断直接将整流电路的输出用于为共压母线接口供电。由于通过电压和时间两个维度判断，本实用新型所提供的电路能够有效减少直流开关电源峰峰纹波电流值变化量。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，包括整流电路接口与共压母线接口，其特征在于，所述整流电路接口与共压母线接口之间还包括有：过压检测电路(1)、驱动电路(2)、软启动电路(3)和滤波电容(4)；

所述软启动电路(3)的一端连接所述整流电路接口，所述软启动电路(3)的另一端连接所述滤波电容(4)的充电端，所述滤波电容(4)的另一端与所述整流电路接口连接，软启动电路(3)的控制端连接所述驱动电路(2)的输出端，所述驱动电路(2)的输入端连接所述过压检测电路(1)的输出端，所述过压检测电路(1)的输入端连接所述滤波电容(4)，所述滤波电容(4)的两个端口还与所述共压母线接口并联；

所述过压检测电路(1)包括顺次连接的电压比较器(11)和计时电路(12)；所述电压比较器(11)的同相端连接所述滤波电容(4)，所述电压比较器(11)的反相端连接参考电压，所述电压比较器(11)的输出端连接所述计时电路(12)的输入端，所述计时电路(12)的输出端连接所述驱动电路(2)的输入端。

2.如权利要求1所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述计时电路(12)包括电流产生电路(121)、开关(122)、计时电容(123)和比较器(124)；

所述电流产生电路(121)的两个输入端分别连接所述电压比较器(11)的输出端与所述共压母线接口，所述电流产生电路(121)的输出端通过并联的所述开关(122)和计时电容(123)接地，所述电流产生电路(121)的输出端还连接所述比较器(124)的同相端，所述比较器(124)的反相端连接所述参考电压，所述比较器(124)的输出端连接所述驱动电路(2)的输入端。

3.如权利要求2所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述电流产生电路(121)包括电流镜、放大器、分压电阻组和开关管；

所述放大器的输入端通过所述分压电阻组连接至所述电压比较器(11)的输出端和所述共压母线接口，所述放大器的输出端通过所述开关管连接所述电流镜的输入端，所述电流镜的输出端通过并联的所述开关(122)和计时电容(123)接地。

4.如权利要求2所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述过压检测电路(1)还包括时间限制电路(13)，所述时间限制电路(13)的输出端与所述计时电路(12)的输出端同时通过或门连接至所述驱动电路(2)的输入端。

5.如权利要求1至4任一所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述过压检测电路(1)的输入端与所述滤波电容(4)之间还连接有并联于所述滤波电容(4)两端的分压电路，所述分压电的分压端连接所述过压检测电路(1)的输入端。

6.如权利要求1至4任一所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述滤波电容(4)为多个串联或并联的离散电容器组，或所述滤波电容(4)为一个或多个电解电容器。

7.如权利要求1至4任一所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述软启动电路(3)包括软启动电阻、软启动开关管和软启动继电器；

所述软启动电阻与所述软启动开关管串联于所述整流电路接口与所述滤波电容(4)的充电端之间，所述软启动继电器的两端也分别与所述整流电路接口和所述滤波电容(4)的充电端连接；所述软启动开关管的控制端与所述驱动电路(2)的输出端连接。

8.如权利要求7所述的针对DSP系列直流开关电源的过压保护控制装置，其特征在于，所述软启动开关管或所述开关管为场效应晶体管、双极结晶体管、结晶型场效应晶体管、绝缘栅场效应晶体管、金属氧化物半导体场效应管或金属半导体场效应管中的任一种或多种。