CN208046223U - 直流电源及其输出保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了直流电源及其输出保护电路。其中，所述输出保护电路包括：电压采样输入端、欠压输出控制端、过压输出控制端、欠压检测模块和过压检测模块；所述欠压检测模块检测电压采样输入端的电压低于第一预设电压时，输出欠压检测信号通过欠压输出控制端发送给直流电源，所述过压检测模块检测电压采样输入端的电压高于第二预设电压时，输出过压检测信号通过过压输出控制端发送给直流电源，仅使用两个小的电路模块实现了欠压及过压检测功能，其电路结构简单、使用的电子元件少、而且检测性能稳定可靠。

Description

直流电源及其输出保护电路

技术领域

本实用新型涉及DC-DC电源领域，特别涉及一种直流电源及其输出保护电路。

背景技术

现有的电动汽车等产品的电源电路中均使用了DC-DC电源，为保护后级电路，DC-DC电源中一般采用了过压欠压保护措施。电源输出过压、欠压保护电路大部分设计思路是采用电压、电流取样的方式，然后通过运算放大、电压比较来控制输出。这其中的核心是比较电路，用比较电路实现电平比较，元件多且线路复杂，同时故障率也较高，对生产测试具有很多不利因素。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种电路结构简的直流电源及其输出保护电路。

一种直流电源的输出保护电路，包括：电压采样输入端、欠压输出控制端、过压输出控制端、欠压检测模块和过压检测模块；所述欠压检测模块检测电压采样输入端的电压低于第一预设电压时输出欠压检测信号，通过欠压输出控制端发送给直流电源，所述过压检测模块检测电压采样输入端的电压高于第二预设电压时输出过压检测信号，通过过压输出控制端发送给直流电源。

所述的直流电源的输出保护电路中，所述欠压检测模块包括第一MOS管、第二MOS管、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、二极管、LED指示灯、第一电容和上拉电阻，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的漏极和二极管的负极连接，所述第一MOS管的漏极连接所述欠压输出控制端、并通过上拉电阻连接VCC供电端、也通过第一电容接地、还通过第一电阻接地，第一MOS管的源极接地，所述二极管的正极通过第二电阻与所述电压采样输入端和过压检测模块连接，所述第二MOS管的栅极连接LED指示灯的负极，LED指示灯的正极通过第三电阻连接所述第一稳压二极管的正极，第一稳压二极管的负极与所述电压采样输入端和过压检测模块连接，第二MOS管的源极通过第四电阻接地。

所述的直流电源的输出保护电路中，所述过压检测模块包括第三MOS管、第二稳压二极管、第二电容、第五电阻和第六电阻，所述第三MOS管的栅极连接第二稳压二极管的正极，第二稳压二极管的负极通过第六电阻连接所述电压采样输入端和欠压检测模块，所述第三MOS管的漏极与所述过压输出控制端连接、也通过第二电容接地、还通过第五电阻接地。

进一步地，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为N沟道场效应管。

进一步地，所述第一稳压二极管的稳压电压为第一预设电压。

进一步地，所述第三MOS管为N沟道场效应管。

进一步地，所述第二稳压二极管的稳压电压为第二预设电压。

一种直流电源，包括DC-DC模块和输出保护电路，所述输出保护电路与所述DC-DC模块连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的直流电源及其输出保护电路中，所述输出保护电路包括：电压采样输入端、欠压输出控制端、过压输出控制端、欠压检测模块和过压检测模块；所述欠压检测模块检测电压采样输入端的电压低于第一预设电压时，输出欠压检测信号通过欠压输出控制端发送给直流电源，所述过压检测模块检测电压采样输入端的电压高于第二预设电压时，输出过压检测信号通过过压输出控制端发送给直流电源，仅使用两个小的电路模块实现了欠压及过压检测功能，其电路结构简单、使用的电子元件少、而且检测性能稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的直流电源的输出保护电路的结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的直流电源的输出保护电路的电路原理图。

图中附图标记：V1、电压采样输入端；V2、欠压输出控制端；V3、过压输出控制端；Q1、第一MOS管；Q2、第二MOS管；Q3、第三MOS管；D1、第一稳压二极管；D2、二极管；D3、LED指示灯；D4、第二稳压二极管；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；Rs、上拉电阻；C1、第一电容；C2、第二电容。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供了一种直流电源的输出保护电路包括：电压采样输入端V1、欠压输出控制端V2、过压输出控制端V3、欠压检测模块10和过压检测模块20。

所述欠压检测模块10的输入端和过压检测模块20均与所述电压采样输入端V1连接，所述欠压检测模块10的输出端连接欠压输出控制端V2，所述过压检测模块20的输出端连接过压输出控制端V3，所述欠压输出控制端V2、过压输出控制端V3均连接直流电源.

其中，所述欠压检测模块10检测电压采样输入端V1的电压低于第一预设电压时输出欠压检测信号，通过欠压输出控制端V2发送给直流电源，使直流电源的主控IC关闭输出，所述过压检测模块20检测电压采样输入端V1的电压高于第二预设电压时输出过压检测信号，通过过压输出控制端V3发送给直流电源，使直流电源的主控IC关闭输出，从而起到保护直流电源后级电路的作用。

请一并参阅图1和图2，所述欠压检测模块包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一稳压二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、二极管D2、LED指示灯D3、第一电容C1和上拉电阻Rs，所述第一MOS管Q1的栅极与所述第二MOS管Q2的漏极和二极管D2的负极连接，所述第一MOS管Q1的漏极连接所述欠压输出控制端V2、并通过上拉电阻Rs连接VCC供电端、也通过第一电容C1接地、还通过第一电阻R1接地，第一MOS管Q1的源极接地，所述二极管D2的正极通过第二电阻R2与所述电压采样输入端V1和过压检测模块20连接，所述第二MOS管Q2的栅极连接LED指示灯D3的负极，LED指示灯D3的正极通过第三电阻R3连接所述第一稳压二极管D1的正极，第一稳压二极管D1的负极与所述电压采样输入端V1和过压检测模块20连接，第二MOS管Q2的源极通过第四电阻R4接地。

本实施例中，所述VCC电压为5V，在第一MOS管截止时，欠压输出控制端V2的电压为高电平，第一电阻R1和第一电容C1构成RC滤波电路，在第一MOS管导通时对第一MOS管输出的电压进行滤波处理，再发送给直流电源，使输出电压稳定。

所述第四电阻为下拉电阻，在第二MOS管Q2导通时，将第一MOS管Q1的栅极电压迅速拉低至0V。所述二极管为防倒灌二极管，防止第一MOS管导通时，电流倒灌第二电阻上使第二电阻能够分压，确保可有效将第一MOS管的栅极电平拉低。

所述LED指示灯D3用于指示输出保护电路的工作状态，当LED指示灯D3点亮时，指示采样电压正常，当LED指示灯D3熄灭时，指示采样电压处于欠压和过压状态。

所述第一MOS管Q1和所述第二MOS管Q2均为N沟道场效应管，当其栅极为高电平时导通，栅极为低电平时截止。所述第一稳压二极管的稳压电压为第一预设电压，如15V电压。

请继续参阅图2，所述过压检测模块20包括第三MOS管Q3、第二稳压二极管D4、第二电容C2、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第三MOS管Q3的栅极连接第二稳压二极管D4的正极，第二稳压二极管D4的负极通过第六电阻R6连接所述电压采样输入端V3和欠压检测模块10(即第二稳压二极管D4的负极通过第六电阻R6连接第一稳压二极管D1的负极)，所述第三MOS管的漏极与所述过压输出控制端连接、也通过第二电容接地、还通过第五电阻接地。

本实施例中，第五电阻R5和第二电容C2构成RC滤波电路，在第三MOS管Q3导通时对第二MOS管Q3输出的电压进行滤波处理，再发送给直流电源，使输出电压稳定。

所述第三MOS管为N沟道场效应管，当其栅极为高电平时导通，栅极为低电平时截止。所述第二稳压二极管的稳压电压为第二预设电压。

为了更好的理解本实用新型的技术方案，以下结合图2对本实用新型的输出保护电的工作原理进行详细说明：

本实用新型的电压采样输入端V1把DC-DC输出端的实际电压引入到本实用新型中，正常工作时，此电压在15V到20V之间，且能直接取样、无需旁路。当电路的取样电压低于15V时，欠压检测模块开始工作，第一稳压管不导通，使第二MOS管Q2的栅极为低电位0V不工作，则取样电压加到第一MOS管Q1的栅极使第一MOS管Q1导通，使欠压输出控制端V2的电压拉低为0V，从而控制DC-DC电源的主控IC关闭PWM信号，此时，电源无输出。当电路的取样电压高于20V时，使过压检测模块开始工作时，第二稳压二极管D4击穿导通，使采样电压加到第三MOS管Q3的栅极使得第三MOS管Q3导通，此时用于控制主控IC的控制端的过压输出控制端V3被拉低到低电位0V，从而关闭PWM信号，电源无输出。

DC-DC电源正常工作时，即电压采样输入端V1的电压大于15V小于20V时，第一稳压二极管D1击穿导通从而加电压到第二MOS管Q2的栅极使第二MOS管Q2导通，使第一MOS管Q1的栅极电压拉低为0V，此时第一MOS管不工作，此时欠压输出控制端V2由上拉电阻拉高为高电平，PWM信号输出正常；同时，第二稳压二极管D4不导通，使得第三MOS管Q3的栅极为低电位0V不工作，DC-DC电源的主控IC过压控制信号为高电平，PWM信号输出正常，电源工作正常。

由于采用了上述技术方案，本实用新型元件少、布线简单、成本低、响应速度快(小于80ms)，在生产中容易控制，从而故障率大大降低，且检修起来也很简单，成本仅为传统设计的一半。

基于上述的输出保护电路，本实用新型还提供直流电源，包括DC-DC模块和输出保护电路，所述输出保护电路与所述DC-DC模块连接。由于上文已对该输出保护电路进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本实用新型采用的元件少、布线简单、成本低、响应速度快，在生产中容易控制，从而故障率大大降低，且检修起来也很简单，成本仅为传统设计的一半。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种直流电源的输出保护电路，其特征在于，包括：电压采样输入端、欠压输出控制端、过压输出控制端、欠压检测模块和过压检测模块；所述欠压检测模块检测电压采样输入端的电压低于第一预设电压时输出欠压检测信号，通过欠压输出控制端发送给直流电源，所述过压检测模块检测电压采样输入端的电压高于第二预设电压时输出过压检测信号，通过过压输出控制端发送给直流电源。

2.根据权利要求1所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述欠压检测模块包括第一MOS管、第二MOS管、第一稳压二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、二极管、LED指示灯、第一电容和上拉电阻，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的漏极和二极管的负极连接，所述第一MOS管的漏极连接所述欠压输出控制端、并通过上拉电阻连接VCC供电端、也通过第一电容接地、还通过第一电阻接地，第一MOS管的源极接地，所述二极管的正极通过第二电阻与所述电压采样输入端和过压检测模块连接，所述第二MOS管的栅极连接LED指示灯的负极，LED指示灯的正极通过第三电阻连接所述第一稳压二极管的正极，第一稳压二极管的负极与所述电压采样输入端和过压检测模块连接，第二MOS管的源极通过第四电阻接地。

3.根据权利要求1所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述过压检测模块包括第三MOS管、第二稳压二极管、第二电容、第五电阻和第六电阻，所述第三MOS管的栅极连接第二稳压二极管的正极，第二稳压二极管的负极通过第六电阻连接所述电压采样输入端和欠压检测模块，所述第三MOS管的漏极与所述过压输出控制端连接、也通过第二电容接地、还通过第五电阻接地。

4.根据权利要求2所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为N沟道场效应管。

5.根据权利要求2所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述第一稳压二极管的稳压电压为第一预设电压。

6.根据权利要求3所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述第三MOS管为N沟道场效应管。

7.根据权利要求3所述的直流电源的输出保护电路，其特征在于，所述第二稳压二极管的稳压电压为第二预设电压。

8.一种直流电源，包括DC-DC模块，其特征在于，还包括如权利要求1-7任意一项所述的输出保护电路，所述输出保护电路与所述DC-DC模块连接。