CN208316278U - 一种数字电源过温保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字电源过温保护电路，属于数字电源技术领域，解决了常见数字电源难以进行过温保护测试而可靠性不高的问题，包括：用于产生触发信号的触发电路；比较电路；与比较电路的第一输入端相连的、用于输入数字电源实时温度指示信号的温度检测电路；与比较电路的第二输入端相连的、用于在测试模式下对比较电路输出第一基准信号、或在过温保护模式下对比较电路输出第二基准信号的基准电路；以及，分别与基准电路及比较电路相连的、用于根据触发信号控制基准电路输出相应第一基准信号或第二基准信号并相应进行比较电路所输出结果判断的控制电路，达到能实现过温保护的自测试、提高数字电源可靠性的目的。

Description

一种数字电源过温保护电路

技术领域

本实用新型涉及数字电源，特别涉及一种数字电源过温保护电路。

背景技术

随着电源系统的复杂性和集成度越来越高，而工作电压越来越低，电源系统对可靠性、稳定性和安全性的要求也越来越高，电路保护设计的重要性也越来越强。在数字电源的设计过程中，为增加可靠性，数字电源设计时会增加一些保护功能，比如过温保护等。

现有技术中，数字电源的过温保护电路一般都是在比较器的一个信号输入端接入基准值电路以输入基准值电压信号，另一个输入端接入温度检测电路以输入温度检测电压信号，比较器对基准值电压信号和温度检测电压信号进行比较；当温度变化时，温度检测电路中的热敏电阻的阻值发生变化，温度检测电压信号的电压大小发生变化，从而比较器输出端电压的电平发生变化，从而控制数字电源的关断，实现过温保护。

为了确保数字电源的可靠性，需要对数字电源的过温保护电路的可靠性进行测试。但是，对这种过温保护电路直接进行检测需要改变温度等参数，目前，数字电源在出厂时往往不会测试过温保护功能。这样一来，如果过温保护电路出现故障，会使数字电源保护的可靠性降低，长期异常高温工作，可能会损坏数字电源。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数字电源过温保护电路，在不改变温度参数情况下实现了对数字电源过温保护电路性能的测试，具有提高数字电源可靠性的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种数字电源过温保护电路，包括：用于产生触发数字电源过温保护电路工作于测试模式或过温保护模式的触发信号的触发电路；比较电路；与所述比较电路的第一输入端相连的、用于输入检测所得数字电源实时温度指示信号的温度检测电路；与所述比较电路的第二输入端相连的、用于在所述测试模式下对所述比较电路输出所指示的基准温度低于所述数字电源实时温度指示信号所指示的数字电源实时温度的第一基准信号、或在所述过温保护模式下对所述比较电路输出第二基准信号的基准电路；以及，分别与所述基准电路及所述比较电路相连的、用于根据所述触发信号控制所述基准电路输出相应所述第一基准信号或所述第二基准信号并相应进行所述比较电路所输出结果判断的控制电路。

通过采用上述技术方案，正常情况下，触发电路产生触发过温保护电路工作于过温保护模式的触发信号，控制电路根据相应的触发信号控制基准电路输出第二基准信号，比较电路将数字电源实时温度指示信号与第二基准信号进行对比，当数字电源的温度变化时，温度检测电路检测所得的数字电源实时温度指示信号发生变化，比较电路输出比较信号，控制数字电源的关断，实现了数字电源的过温保护；在对数字电源过温保护电路的可靠性进行测试的过程中，触发电路产生触发过温保护电路工作于测试模式的触发信号，控制电路根据相应的触发信号控制基准电路输出第一基准信号，比较电路将数字电源实时温度指示信号与第一基准信号进行对比，比较电路输出比较信号，从而等效于数字电源的温度变化时比较电路输出的比较信号；若数字电源的过温保护电路经过触发信号触发后能正常实现数字电源的关断，则表明数字电源的过温保护电路能正常运行，从而实现了数字电源过温保护的自测试，提高了数字电源的稳定性。

本实用新型的进一步设置，所述温度检测电路包括相互串联的热敏电阻RT和第一电阻，所述热敏电阻RT和第一电阻之间的连接节点以输出数字电源实时温度指示信号。

通过采用上述技术方案，当数字电源的温度升高时，热敏电阻RT的阻值降低，热敏电阻RT和第一电阻之间的连接节点输出的数字电源实时温度指示信号的电压降低，比较电路输出比较信号，进而控制数字电源关断，实现数字电源的过温保护。

本实用新型的进一步设置，所述基准电路包括相互串联的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和第三电阻之间的连接节点还耦接有第四电阻，当所述触发信号触发数字电源过温保护电路工作于测试模式时、所述第四电阻和第三电阻并联以输出第一基准信号，当所述触发信号触发数字电源过温保护电路工作于过温保护模式时、所述第四电阻为断路以输出第二基准信号。

通过采用上述技术方案，当触发信号触发数字电源过温保护电路工作于过温保护模式时，第四电阻为断路，基准电路输出第二基准信号；当触发信号触发数字电源过温保护电路工作于测试模式时，第四电阻和第三电阻并联，第三电阻两端的电压降低，基准电路输出电压值低于第二基准信号的第一基准信号，比较电路将第一基准信号和数字电源实时温度指示信号进行对比并输出对比信号，在不改变温度参数的情况下，实现了数字电源过温保护电路的自测试。

本实用新型的进一步设置，所述控制电路包括耦接于所述触发电路以响应于所述触发信号并根据所述触发信号控制所述基准电路输出相应所述第一基准信号或所述第二基准信号的第一开关管。

通过采用上述技术方案，采用触发信号控制第一开关管导通以输出第一基准信号或关断以输出第二基准信号的控制电路，结构简单，易于实现。

本实用新型的进一步设置，所述比较电路的输出端耦接有响应于比较信号以对所述比较信号进行信号转换和电平转换并输出过温保护信号的信号转换电路。

通过采用上述技术方案，信号转换电路对比较电路进行信号转换和电平转换，将高电平的比较信号以低电平的过温保护信号输出，减少了过温保护电路因过温保护信号的电压值过高造成过温保护电路及数字电源损坏的现象。

本实用新型的进一步设置，所述信号转换电路耦接有响应于所述过温保护信号并根据所述触发信号对数字电源是否工作于测试模式进行显示的状态显示电路。

通过采用上述技术方案，状态显示电路的设置便于更加直观的看到数字电源过温保护电路是否经过过温保护测试。

本实用新型的进一步设置，所述信号转换电路还耦接有响应于所述过温保护信号并反馈数字电源是否关断的反馈电路。

通过采用上述技术方案，反馈电路能对数字电源是否处于关断状态进行显示，便于判断数字电源是否进入过温保护状态。

本实用新型的进一步设置，所述信号转换电路包括：正极耦接于所述比较电路以对所述比较信号进行信号转换的二极管；以及，耦接于所述二极管的负极以根据经过所述二极管后的比较信号进行电平转换并输出相反电平的过温保护信号的第二开关管。

通过采用上述技术方案，这种采用二极管和第二开关管对比较信号电压的波形进行转换和电平转换的方式，结构简单，易于实现。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过比较电路对温度检测电路检测输出的数字电源实时温度指示信号和基准电路输出的基准信号进行对比，当数字电源的温度变化时，温度检测电路检测所得的数字电源实时温度指示信号发生变化，比较电路输出比较信号，控制数字电源的关断，实现了数字电源的过温保护；

2、通过触发电路的触发信号控制数字电源过温保护电路中基准电路输出基准信号的改变，等效于过温保护电路因温度变化而输出的不同的数字电源实时温度指示信号，实现了数字电源过温保护电路的测试，提高了数字电源的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中过温保护电路的电路图；

图2是本实用新型实施例二中数字电源DSP控制芯片过温保护自测试电路的原理图；

图3是图2中过温保护电路的电路图。

附图标记：1、触发电路；2、比较电路；3、温度检测电路；4、基准电路；5、控制电路；6、执行电路；7、数字电源DSP控制芯片；8、信号转换电路；9、状态显示电路；10、反馈电路；11、外部过温保护自测试启动电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

本申请提出了一种数字电源过温保护电路，如图1所示，数字电源过温保护电路包括：触发电路1、比较电路2、温度检测电路3、基准电路4和控制电路5，其中，触发电路1产生触发数字电源过温保护电路工作于测试模式或过温保护模式的触发信号。温度检测电路3与比较电路2的第一输入端相连，并根据所检测到的数字电源温度输出相应的呈单调变化的数字电源实时温度指示信号，当数字电源温度升高时，数字电源实时温度指示信号呈一直缩小的状态。基准电路4与比较电路2的第二输入端相连，在过温保护电路工作于测试模式下时、向比较电路2输入基准温度低于数字电源实时温度指示信号所指示的数字电源实时温度的第一基准信号；在过温保护电路工作与过温保护模式时、向比较电路2输入第二基准信号。控制电路5与基准电路4及比较电路2相连，根据触发信号控制基准电路4输出相应第一基准信号或第二基准信号，并相应进行比较电路2所输出结果判断。

工作原理具体说明如下：正常情况下，触发电路1的触发信号为低电平，控制电路5控制基准电路4输出电压值较高的第二基准信号，比较电路2将数字电源实时温度指示信号与第二基准信号进行对比，比较电路2输出低电平的比较信号；当数字电源的温度升高时，温度检测电路3检测所得的数字电源实时温度指示信号变为高电平，比较电路2输出高电平的比较信号，进而控制数字电源的关断，实现了数字电源的过温保护。在对数字电源过温保护电路的可靠性进行测试的过程中，触发电路1产生高电平的触发信号触发过温保护电路工作于测试模式，控制电路5根据高电平的触发信号控制基准电路4输出电压值较低的第一基准信号，比较电路2将数字电源实时温度指示信号与第一基准信号进行对比，比较电路2输出高电平的比较信号，从而等效于数字电源的温度升高时比较电路2输出的比较信号。如果数字电源的过温保护电路经过触发信号触发后能正常实现数字电源的关断，则表明数字电源的过温保护电路能正常运行，从而实现了数字电源过温保护的自测试，提高了数字电源的稳定性。

具体的，温度检测电路3包括相互串联的热敏电阻RT和第一电阻R1，热敏电阻RT和第一电阻R1之间的连接节点以输出数字电源实时温度指示信号。当数字电源的温度升高时，热敏电阻RT的阻值降低，热敏电阻RT和第一电阻之间的连接节点输出的数字电源实时温度指示信号的电压降低，比较电路2输出比较信号，进而控制数字电源关断，实现数字电源的过温保护。

具体的，基准电路4包括相互串联的第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2和第三电阻R3之间的连接节点还耦接有第四电阻R4。当触发信号触发数字电源过温保护电路工作于过温保护模式时，第五电阻R5为断路，基准电路4输出第二基准信号；当触发信号触发数字电源过温保护电路工作于测试模式时，第四电阻R4和第三电阻R3并联，第三电阻R3两端的电压降低，基准电路4输出电压值低于第二基准信号的第一基准信号，比较电路2将第一基准信号和数字电源实时温度指示信号进行对比并输出对比信号，在不改变温度参数的情况下，实现了数字电源过温保护电路的自测试。

具体的，比较电路2为比较器U2A，比较器的正向输入端连接于热敏电阻RT和第一电阻R1之间的连接节点，反向输入端连接于第二电阻R2和第三电阻R3的连接点。

控制电路5包括连接于触发电路1以响应于触发信号并根据触发信号控制基准电路4输出相应第一基准信号或第二基准信号的第一开关管Q1，第一开关管Q1为N沟道耗尽型场效应管。第一开关管Q1的栅极耦接于触发电路1并响应于触发信号, 第一开关管Q1的漏极耦接于第四电阻R4的另一端，第一开关管Q1的源极接GND。当触发信号为高电平时，第一开关管Q1导通，第四电阻R4和第三电阻R3并联，基准电路4输出第一基准信号；当触发信号为低电平时，第一开关管Q1截止，第四电阻R4为断路，基准电路4输出第二基准信号；通过第一开关管Q1的导通或截止实现了对基准电路4输出第一基准信号或第二基准信号的控制，结构简单，易于实现。

数字电源过温保护电路还包括耦接于比较电路2的输出端并响应于比较信号控制数字电源U关断的执行电路6，执行电路6包括NPN型的第二开关管Q2与继电器KM，第二开关管Q2的基极连接于比较器U2A的输出端，且第二开关管Q2的集电极连接于继电器KM1的线圈，第二开关管Q2的发射极接地，继电器KM的线圈上反并联有续流二极管D1，继电器KM的常开触点连接于数字电源U的供电回路。

数字电源U的供电回路包括串联的第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6和第七电阻R7的连接节点耦接有用于显示节点处电压的电压输出端，电压输出端可连接一个用于测试该点电压大小的电压表。

实施例二

在本实施例一的基础上，本申请还提出了一种更具体的数字电源过温保护电路，如图2所示，包括数字电源DSP控制芯片7、过温保护电路、外部过温保护自测试启动电路11、状态显示电路9和反馈电路10。

其中，数字电源DSP控制芯片7内设有模数转换器，模数转换器用于检测数字电源的输出电压。数字电源DSP控制芯片7设置有INT0外部信号输入引脚、RB0输出引脚、RB1输入引脚、RB2输出引脚、AN0输入引脚，且RB0输出引脚、RB1输入引脚、RB2输出引脚均为通用输入或输出引脚。

外部过温保护自测试启动电路11耦接于数字电源DSP控制芯片7的INT0外部信号输入引脚，向数字电源DSP控制芯片7输入过温保护自测试启动信号并触发数字电源DSP控制芯片7的RB0输出引脚向过温保护电路输入自测试信号。

过温保护电路耦接于数字电源DSP控制芯片7的RB0输出引脚和RB1输入引脚之间，响应于触发信号工作于测试模式并输出控制模数转换器关断的指示信号。

工作原理具体说明如下：外部过温保护自测试启动电路11通过过温保护自测试启动信号触发数字电源DSP控制芯片7产生自测试信号，自测试信号触发过温保护电路工作于测试模式并发出控制模数转换器关断的指示信号，使数字电源进入过温保护状态；在无需改变温度参数的情况下，利用数字电源DSP控制芯片7自身资源即能实现数字电源过温保护电路的自测试，提高了数字电源的可靠性。

状态显示电路9耦接于数字电源DSP控制芯片7的RB2输出引脚，当数字电源DSP控制芯片7检测到指示信号的电压变化后，RB2输出引脚向状态显示电路9发出工作状态指示，通过状态显示电路9显示过温保护电路是否工作于测试模式。在其他实施例中，还可以将指示信号提供给测试系统，让测试系统判断并记录数字电源的过温保护自测试是否通过。

反馈电路10耦接于模数转换器的AN0输入引脚、响应于模数转换器的输入电压V1、并输入用于判断数字电源是否进入过温保护状态的输出电压V2。反馈电路10包括串联的电阻R13和电阻R14，电阻R13和电阻R14的连接点耦接于AN0输入引脚并接受输入电压V1，电阻R13和电阻R14的一端接GND，另一端接输出电压V2。根据输入电压V1检测到电压值的大小可以判断数字电源输出电压V2的大小，在检测到输入电压V1的数值为零时，输出电压V2也为零，从而可以判断模数转换器关断和数字电源已经进入过温保护状态。

数字电源DSP控制芯片7的VCC1端和GND端之间连接有电容C5，电容C5作为旁路电容，起储能滤波的作用。

如图3所示，过温保护电路包括比较电路2、温度检测电路3、基准电路4和控制电路5，与实施例一的不同之处在于，

温度检测电路3包括电阻R1、热敏电阻RT（热敏电阻RT为NTC电阻）、电阻R2、电阻R7、电容C1。其中，电阻R1、热敏电阻RT和电阻R2串联，电阻R1的另一端耦接于电源VCC2，电阻R2的另一端接GND；电阻R2和热敏电阻RT的连接点耦接于比较器U2A的正向输入端并向比较器U2A输入数字电源实时温度指示信号；电阻R7一端连接于电阻R2和热敏电阻RT的连接点，另一端与比较器U2A的正向输入端连接；电容C1的一端耦接于电阻R1和热敏电阻RT的连接点，另一端接GND。正常情况下，当热敏电阻RT检测到数字电源的温度升高时，热敏电阻RT的阻值降低，电阻R2两端的电压升高，比较器U2A的输出端输出高电平的比较信号，控制模数转换器关断，实现了数字电源过温保护功能。

基准电路4包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C2和电阻R8。其中，电阻R3和电阻R4串联，电阻R3的另一端耦接于电源VCC2，电阻R4的另一端接GND，电阻R3和电阻R4的连接点耦接于比较器U2A的反向输入端并向比较器U2A提供第一基准信号或第二基准信号；电阻R8一端耦接于电阻R1和电阻R2的连接点，另一端与比较器U2A的反向输入端连接，电阻R5耦接于电阻R4和电阻R8的连接点，另一端接第一开关管Q1的漏极；电容C2的一端连接于电阻R3和电阻R4的连接点，另一端接GND。

电源VCC2和GND之间还连接有电容C3，比较器U2A的正向输入端和输出端之间连接有电阻R9，电阻R9可以消除负载对比较器U2A信号输出端电压的影响，提高了过温保护比较电路2的稳定性。

控制电路5包括第一开关管Q1和连接在第一开关管Q1的栅极和RB0输出引脚之间的电阻R6，电阻R6起到限制第一开关管Q1电压过高的作用。在触发信号为低电平时，第一开关管Q1截止，电阻R5没有电流通过，比较器U2A反向输入端输入第二基准信号；在触发信号为高电平时，第一开关管Q1导通，此时电阻R5和电阻R4并联，比较器U2A第二输入端输入第一基准信号，比较器U2A的输出信号为高电平，从而等效于比较器U2A正向输入端的电压升高时、输出端为高电平的情况，实现了对过温保护电路可靠性的测试。

比较电路2的输出端还连接有信号转换电路8，信号转换电路8包括第二开关管Q2、二极管D5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4。其中，第二开关管Q2、电阻R10、电阻R11串联，二极管D5的正极耦接于比较器U2A的输出端以接收比较信号，电阻R11的另一端接GND，电容C4耦接于电阻R10和电阻R11的连接点和GND之间。第二开关管Q2的基极耦接于电阻R10和电阻R11的连接点以接收经过二极管D5整形后的比较信号，第二开关管Q2的发射极接GND，电阻R12耦接于电源VCC1和第二开关管Q2的集电极之间；第二开关管Q2的集电极和电阻R12之间的连接点耦接于数字电源DSP控制芯片7的RB1输入引脚以输入过温控制信号。

工作原理具体说明如下：正常工作时，比较信号为低电平，第二开关管Q2截止，过温控制信号输出高电平；当比较为高电平时，通过二极管D5、电阻R10、电阻R11、电阻C4使第二开关管Q2导通，过温控制信号输出低电平；实现了信号转换和电平转化，减少了过温控制信号的电压过高对数字电源DSP控制芯片7造成损坏的现象。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种数字电源过温保护电路，其特征在于，包括：

用于产生触发数字电源过温保护电路工作于测试模式或过温保护模式的触发信号的触发电路(1)；

比较电路(2)；

与所述比较电路(2)的第一输入端相连的、用于输入检测所得数字电源实时温度指示信号的温度检测电路(3)；

与所述比较电路(2)的第二输入端相连的、用于在所述测试模式下对所述比较电路(2)输出所指示的基准温度低于所述数字电源实时温度指示信号所指示的数字电源实时温度的第一基准信号、或在所述过温保护模式下对所述比较电路(2)输出第二基准信号的基准电路(4)；以及，

分别与所述基准电路(4)及所述比较电路(2)相连的、用于根据所述触发信号控制所述基准电路(4)输出相应所述第一基准信号或所述第二基准信号并相应进行所述比较电路(2)所输出结果判断的控制电路(5)。

2.根据权利要求1所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述温度检测电路(3)包括相互串联的热敏电阻RT和第一电阻，所述热敏电阻RT和第一电阻之间的连接节点以输出数字电源实时温度指示信号。

3.根据权利要求1所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述基准电路(4)包括相互串联的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和第三电阻之间的连接节点还耦接有第四电阻，当所述触发信号触发数字电源过温保护电路工作于测试模式时、所述第四电阻和第三电阻并联以输出第一基准信号，当所述触发信号触发数字电源过温保护电路工作于过温保护模式时、所述第四电阻为断路以输出第二基准信号。

4.根据权利要求1所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述控制电路(5)包括耦接于所述触发电路(1)以响应于所述触发信号并根据所述触发信号控制所述基准电路(4)输出相应所述第一基准信号或所述第二基准信号的第一开关管。

5.根据权利要求1所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述比较电路(2)的输出端耦接有响应于比较信号以对所述比较信号进行信号转换和电平转换并输出过温保护信号的信号转换电路(8)。

6.根据权利要求5所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述信号转换电路(8)耦接有响应于所述过温保护信号并根据所述触发信号对数字电源是否工作于测试模式进行显示的状态显示电路(9)。

7.根据权利要求5所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述信号转换电路(8)还耦接有响应于所述过温保护信号并反馈数字电源是否关断的反馈电路(10)。

8.根据权利要求5所述的一种数字电源过温保护电路，其特征在于，所述信号转换电路(8)包括：

正极耦接于所述比较电路(2)以对所述比较信号进行信号转换的二极管；以及，

耦接于所述二极管的负极以根据经过所述二极管后的比较信号进行电平转换并输出相反电平的过温保护信号的第二开关管。