CN207664602U - 用于dc/dc变换器的低功耗短路保护电路 - Google Patents
用于dc/dc变换器的低功耗短路保护电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，包括接入短路取样信号的取样比较电路、输入端连接取样比较电路，输出端与NPN开关三极管V2的b极连接的单稳态触发电路；所述NPN开关三极管V2还包括接地的e极与连接到DC/DC变换器辅助供电的c极。本实用新型通过取样比较电路和单稳态触发电路组合设计，利用单稳态触发电路的延时功能,巧妙的实现了短路状态下，保护电路工作的一个周期内，DC/DC变换器停止工作期维持时间较长，而工作期也就相对较短，使得平均短路功耗可以降低到超低水平，保证了DC/DC变换器电路的可靠运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及DC/DC变换器领域，具体涉及用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路。
背景技术
DC/DC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、医疗、工业等军民用电子系统中，相应的短路保护电路也存在广泛的需求，并已成为DC/DC变换器电路中的标准配备。随着整机系统的高速发展和技术进步，对DC/DC变换器的要求也越来越高，目前常规的短路保护电路技术所实现的短路保护功耗大都在2W以上，如果出现长时间短路的情况就会由于热积累而导致电路中芯片（主要是功率开关管）温升过高的现象，当温升超出芯片结温DC/DC变换器就会损坏丧失功能。超低功耗短路保护技术的实现具有提高整机系统可靠性和寿命的重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，该电路不仅能够降低短路功耗，而且保证了电路的可靠运行。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，包括接入短路取样信号的取样比较电路、输入端连接取样比较电路，输出端与NPN开关三极管V2的b极连接的单稳态触发电路；所述NPN开关三极管V2还包括接地的e极与连接到DC/DC变换器辅助供电的c极。
进一步的，所述取样比较电路包括运算放大器N1、取样分压电阻R1、取样分压电阻R2与基准分压电阻R3、基准分压电阻R4；所述取样分压电阻R1、取样分压电阻R2并联接入运算放大器N1的正端；所述基准分压电阻R3、基准分压电阻R4并联接入运算放大器N1的负端；所述取样分压电阻R1并联端的另一端接入短路信号取样分压。
进一步的，所述单稳态触发电路包括555时基电路N2、NPN开关三极管V1、外围电阻R5、R6、R7和电容C3、C4；所述V1、R5、R6组成倒相器电路；所述N2、R7、C3、C4组成负相单稳触发电路。
用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路的保护方法，包括以下步骤：1）、电路正常工作时，短路信号取样分压之后获得的电压值Vop1，Vop2<<Vop3，运算放大器N1的输出电压Vop4等于截止电压；555时基电路N2构成的单稳态电路的输入端电压Vop5是Vop4反相以后得到的高电平电压，VOP6的输出端为低电平，控制PWM控制电路正常工作；
2）、出现短路时，短路信号的取样值Vop1增大，Vop2>Vop3，运算放大器N1的输出电压Vop4变高，反相之后使N2的输入电压Vop5变为低电平，N2的输出电压变高，并长时间维持此高电压；高电平接入NPN三极管的B极，脉宽调制器电路停止工作，DC/DC变换器被关断；
3）、当输入信号Vop1减小到比较阈值之下时，单稳态触发电路的延时作用，延时一段时间后，电源才会重新进入正常工作状态；当短路状态依然存在，DC/DC变换器再次进入停止工作期。
由上述技术方案可知，本实用新型所述的用于DC/DC变换器的超低功耗短路保护电路，通过取样比较电路和单稳态触发电路的组合设计，利用单稳态触发电路的延时功能,巧妙的实现了短路状态下，保护电路工作的一个周期内，DC/DC变换器停止工作期维持时间较长，而工作期也就相对较短，使得平均短路功耗可以降低到超低水平，保证了DC/DC变换器电路的可靠运行，即使出现了长时间输出短路的情况下电路仍然不会损坏。
附图说明
图1是本实用新型的电路框图；
图2是本实用新型电流取样比较延时电路的电路图；
图3是本实用新型电路短路状态下功率开关管驱动波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，本实施例中用于DC/DC变换器的超低功耗短路保护电路，包括取样比较电路和单稳态触发电路，取样比较电路的输入端与短路取样信号相连，其输出端与单稳态触发电路的输入端相连；单稳态触发电路的输出端输出到一个NPN开关三极管的b极； 三极管的e极接地、c极连接到DC/DC变换器的辅助供电，通过控制NPN开关三极管的导通和关断可以控制DC/DC变换器电路是否工作。
如图2所示，取样比较电路包括一个运算放大器N1及外围的电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2等，短路时取样信号通过R1、R2分压之后输入到运放的输入正端再与输入负端的基准电压(由R3和R4分压获得)进行比较放大输出一个高电平信号Vop4。单稳态触发电路包括555时基电路N2、NPN开关三极管V1及外围的电阻R5、R6、R7和电容C3、C4。信号Vop4输入到V1、R5、R6构成的倒相器电路，高电平倒相为低电平，输入到N2、R7、C3、C4构成的负相单稳触发电路，之后输出一个高电平Vop6，并长时间维持此高电平。
如图3所示，为应用了本实用新型电路的DC/DC变换器输出短路状态下功率开关管驱动波形图。由于延时电路的存在T2>>T1，大大降低了短路功耗，最低可以达到0.3W以下。
本实用新型的工作原理：
Vop1是短路信号取样分压之后获得的电压值。
电路正常工作时，Vop2<<Vop3，运算放大器N1的输出电压Vop4等于截止电压，555时基电路N2构成的单稳态电路的输入端电压Vop5是Vop4反相以后得到的高电平电压，N6的输出端为低电平，控制PWM控制电路正常工作。
短路现象出现，短路信号的取样值Vop1增大，达到Vop2>Vop3，运算放大器N1的输出电压Vop4变高，此时，反相之后使N2的输入电压Vop5变为低电平，N2的输出电压变高，并长时间维持此高电压。高电平加到NPN三极管的B极使得脉宽调制器电路停止工作，DC/DC变换器被关断。此时即使输入信号Vop1减小到比较阈值之下，由于单稳态触发电路的延时作用，必须延时一段时间，电源才会重新进入正常工作状态，如果此时短路状态依然存在，DC/DC变换器再次进入停止工作期。如此周而复始。此时开关管上的驱动波形如图3，DC/DC变换器工作在一个休眠状态中，其中T2>>T1,保证了变换器的功耗控制在很小的范围内，长期短路不会损坏。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，其特征在于：包括接入短路取样信号的取样比较电路、输入端连接取样比较电路，输出端与NPN开关三极管V2的b极连接的单稳态触发电路；所述NPN开关三极管V2还包括接地的e极与连接到DC/DC变换器辅助供电的c极。
2.根据权利要求1所述的用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，其特征在于：所述取样比较电路包括运算放大器N1、取样分压电阻R1、取样分压电阻R2与基准分压电阻R3、基准分压电阻R4；所述取样分压电阻R1、取样分压电阻R2并联接入运算放大器N1的正端；所述基准分压电阻R3、基准分压电阻R4并联接入运算放大器N1的负端；所述取样分压电阻R1并联端的另一端接入短路信号取样分压Vop1。
3.根据权利要求1所述的用于DC/DC变换器的低功耗短路保护电路，其特征在于：所述单稳态触发电路包括555时基电路N2、NPN开关三极管V1、外围电阻R5、R6、R7和电容C3、C4；所述V1、R5、R6组成倒相器电路；所述N2、R7、C3、C4组成负相单稳触发电路。
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| CN201721898394.2U CN207664602U (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 用于dc/dc变换器的低功耗短路保护电路 |
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| CN (1) | CN207664602U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107979073A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-01 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 用于dc/dc变换器的低功耗短路保护电路及保护方法 |
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2017
- 2017-12-29 CN CN201721898394.2U patent/CN207664602U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107979073A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-01 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 用于dc/dc变换器的低功耗短路保护电路及保护方法 |
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