CN208369202U - 一种开关电源的过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源的过流保护电路，包括：外接电源、控制信号端、第一电阻、与门、第一三极管、第四电阻、比较器、第二电阻、光耦隔离器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二三极管、第三三极管、第八电阻、第四三极管、第五三极管、IGBT开关管、第九电阻、第十二电阻、第十电阻和二极管；通过该过流保护电路，在电路过流的情况下及时关断IGBT，保证了电路工作的安全性，避免开关电源的损坏，节省了维修及更换的作用；同时采用光耦隔离器，达到良好的电气隔离作用，提高电路的稳定性；通过三极管两端并联电阻组成射极跟随器，减小了三极管的关断和开通时间；该电路结构简单，稳定性高，安全性强，反应灵敏。

Description

一种开关电源的过流保护电路

技术领域

本实用新型属于开关电源技术领域，具体涉及一种开关电源的过流保护电路。

背景技术

ICBT既具有功率MOSFET的高速开关及电压驱动特性，又具有巨型晶体管（GTR）的低饱和电压特性及易实现较大电流的能力，广泛应用于电机调速、UPS和开关电源等领域；在开关电源的IGBT应用中，过流保护是其中的一项关键技术，过流保护电路不仅关系到IGBT本身的工作性能和运行安全，也影响到整个系统的性能及安全；因此，为保证开关电源的安全，设计一种用于开关电源的过流保护电路是十分有必要的。

实用新型内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本实用新型公开了一种开关电源的过流保护电路，保证了开关电源工作的稳定性和安全性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种开关电源的过流保护电路，包括：外接电源、控制信号端、第一电阻、与门、第一三极管、第四电阻、比较器、第二电阻、光耦隔离器、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二三极管、第三三极管、第八电阻、第四三极管、第五三极管、IGBT开关管、第九电阻、第十二电阻、第十电阻和二极管；所述外接电源通过第一电阻连接与门的第一输入端，与门的第二输入端连接外部的控制信号端，与门的第一输入端还连接第一三极管的集电极，第一三极管的发射极通过第四电阻接地，第一三极管的基极连接比较器的输出端，比较器的电源端连接外接电源，比较器的接地端接地，比较器的同相输入端通过第八电阻连接外接电源，外接电源与地之间串联连接有第七电阻和第六电阻，第七电阻和第六电阻的公共端连接比较器的反相输入端，与门的输出端通过第二电阻连接光耦隔离器的输入端，光耦隔离器的输出端连接第二三极管和第三三极管的基极，光耦隔离器中的三极管的集电极还通过第五电阻连接外接电源，第二三极管和第三三极管的基极还连接第六电阻和第七电阻的公共端，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极连接比较器的同相输入端，第二三极管的集电极还连接第十电阻的第一端，第十电阻的第二端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接IGBT开关管的集电极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极连接第四三极管的基极和第五三极管的基极，外接电源和地之间还串联连接有第十二电阻和第九电阻，第四三极管的基极和第五三极管的基极还连接有第十二电阻和第九电阻的公共端，第四三极管的集电极连接外接电源，第四三极管的发射极连接第五三极管的发射极，第五三极管的集电极接地，第四三极管的发射极和第五三极管的发射极连接IGBT开关管的栅极，IGBT开关管的发射极接地，IGBT开关管的集电极连接外接电源。

优选地，所述第一三极管的基极与比较器的输出端之间还连接有第三电阻。

优选地，所述比较器采用的芯片型号为LM193。

优选地，所述第四三极管的发射极和第五三极管的发射极与IGBT开关管的栅极之间还连接有第十一电阻。

优选地，所述第四三极管的发射极与第五三极管的发射极与地之间还连接有第一稳压管和第二稳压管，第四三极管的发射极和第五三极管的发射极连接第一稳压管的阳极，第一稳压管的阴极连接第二稳压管的阴极，第二稳压管的阳极接地。

优选地，所述与门采用的芯片型号为CD4081。

本实用新型的有益效果是：通过该过流保护电路，在电路过流的情况下及时关断IGBT，保证了电路工作的安全性，避免开关电源的损坏，节省了维修及更换的作用；同时采用光耦隔离器，达到良好的电气隔离作用，提高电路的稳定性；通过三极管两端并联电阻组成射极跟随器，减小了三极管的关断和开通时间；该电路结构简单，稳定性高，安全性强，反应灵敏。

附图说明

图1是本实用新型一种开关电源的过流保护电路的电路原理图。

附图标记：VCC-外接电源，A-控制信号端，R1-第一电阻，Y-与门，T1-第一三极管，R4-第四电阻，R3-第三电阻，U-比较器，R2-第二电阻，OC-光耦隔离器，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，T2-第二三极管，T3-第三三极管，R8-第八电阻，R9-第九电阻，T4-第四三极管，T5-第五三极管，R10-第十电阻，D1-二极管，R11-第十一电阻，D2-第一稳压管，D3-第二稳压管，IGBT-IGBT开关管, R12-第十二电阻。

具体实施方式

以下结合附图及附图标记对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种开关电源的过流保护电路，包括：外接电源VCC、控制信号端A、第一电阻R1、与门Y、第一三极管T1、第四电阻R4、比较器U、第二电阻R2、光耦隔离器OC、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二三极管T2、第三三极管T3、第八电阻R8、第四三极管T4、第五三极管T5、IGBT开关管IGBT、第九电阻R9、第十二电阻R12、第十电阻R10和二极管D1；所述外接电源VCC通过第一电阻R1连接与门Y的第一输入端，与门Y的第二输入端连接外部的控制信号端A，与门Y的第一输入端还连接第一三极管T1的集电极，第一三极管T1的发射极通过第四电阻R4接地，第一三极管T1的基极连接比较器U的输出端，比较器U的电源端连接外接电源VCC，比较器U的接地端接地，比较器U的同相输入端通过第八电阻R8连接外接电源VCC，外接电源VCC与地之间串联连接有第七电阻R7和第六电阻R6，第七电阻R7和第六电阻R6的公共端连接比较器U的反相输入端，与门Y的输出端通过第二电阻R2连接光耦隔离器OC的输入端，光耦隔离器OC的输出端连接第二三极管T2和第三三极管T3的基极，光耦隔离器OC中的三极管的集电极还通过第五电阻R5连接外接电源VCC，第二三极管T2和第三三极管T3的基极还连接第六电阻R6和第七电阻R7的公共端，第二三极管T2的发射极接地，第二三极管T2的集电极连接比较器U的同相输入端，第二三极管T2的集电极还连接第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接IGBT开关管IGBT的集电极，第三三极管T3的发射极接地，第三三极管T3的集电极连接第四三极管T4的基极和第五三极管T5的基极，外接电源VCC和地之间还串联连接有第十二电阻R12和第九电阻R9，第四三极管T4的基极和第五三极管T5的基极还连接有第十二电阻R12和第九电阻R9的公共端，第四三极管T4的集电极连接外接电源VCC，第四三极管T4的发射极连接第五三极管T5的发射极，第五三极管T5的集电极接地，第四三极管T4的发射极和第五三极管T5的发射极连接IGBT开关管IGBT的栅极，IGBT开关管IGBT的发射极接地，IGBT开关管IGBT的集电极连接外接电源VCC； 具体地，该过流保护电路的原理为：当电路正常工作时；

控制信号端A输入高电平信号时，与门Y输出高电平信号，此时光耦隔离器OC导通，由于光耦隔离器OC的导通接地，因此拉低了第二三极管T2和第三三极管T3的基极电压，此时第二三极管T2和第三三极管T3的基极接收低电平信号，第二三极管T2和第三三极管T3为NPN型三极管，NPN型三极管接收低电平截止，此时第四三极管T4和第五三极管T5基极的电压为第九电阻R9和第十二电阻R12分压后的电压，为高电压，即产生高电平信号，第四三极管T4为NPN型三极管，第五三极管T5为PNP型三极管，因此第四三极管T4接收高电平信号导通，第五三极管T5接收高电平信号截止，此时IGBT开关管IGBT的栅极连接外接电源VCC，IGBT开关管IGBT导通；

控制信号端A输入低电平信号时，与门Y输出低电平信号，此时光耦隔离器OC截止，由于光耦隔离器OC的截止，此时第二三极管T2的基极与第三三极管T3的基极接收第七电阻R7和第六电阻R6分压后的电压，为高电压，即此时产生高电平信号，第二三极管T2和第三三极管T3接收高电平信号导通，由于第三三极管T3的导通接地，此时第四三极管T4和第五三极管T5的基极电压被拉低，第四三极管T4截止，第五三极管T5导通，由于第五三极管T5的导通接地，此时IGBT开关管IGBT的栅极电压接地被拉低，IGBT开关管IGBT截止；

当电路产生过流现象时，IGBT开关管IGBT的上下桥直通，IGBT开关管IGBT上产生很大的电流，此时第二三极管T2截止，比较器U的同相输入端的电压由IGBT开关管IGBT的集电极与发射极的电压、二极管D1、第十电阻R10和第八电阻R8的分压后的电压决定，

当电路正常工作时，IGBT开关管IGBT导通，比较器U的同相输入端接收低电压，比较器U的反相输入端输入的电压为第七电阻R7和第六电阻R6分压后的电压，此时比较器U的同相输入端的电压小于反相输入端的电压，比较器U输出低电平信号，第一三极管T1为NPN型三极管，第一三极管T1接收低电平信号截止，此时与门Y输出端的电平只由输入端信号决定；

当发生过流现象时，IGBT开关管IGBT的集电极产生退饱和现象，此时比较器U的同相输入端电位升高，当比较器U的反相输入端的电压小于同相输入端的电压时，比较器U输出高电平信号，此时第一三极管T1接收高电平信号导通，由于第一三极管T1的导通接地，因此与门Y的第一输入端的电压被拉低，与门Y的第一输入端输入低电平信号，此时控制信号端A无论是高电平信号还是低电平信号，与门Y输出端均为低电平信号，此时IGBT开关管IGBT截止，处于关断状态，从而达到过流保护的目的；

其中第三三极管T3两端并联的第九电阻还组成了射极跟随器，该射极跟随器提供一个快速的电流源，减少了第三三极管T3的开通和关断时间。

所述第一三极管T1的基极与比较器U的输出端之间还连接有第三电阻R3；所述第三电阻R3为限流电阻，防止第一三极管T1的基极电流过大而损坏第一三极管T1，提高电路稳定性。

所述比较器U采用的芯片型号为LM193；LM193具备低功耗，灵敏度高的优点。

所述第四三极管T4的发射极和第五三极管T5的发射极与IGBT开关管IGBT的栅极之间还连接有第十一电阻R11；所述第十一电阻R11使IGBT开关管IGBT的栅极积累电荷泄放，防止IGBT开关管IGBT栅极的电荷积累。

所述第四三极管T4的发射极与第五三极管T5的发射极与地之间还连接有第一稳压管D2和第二稳压管D3，第四三极管T4的发射极和第五三极管T5的发射极连接第一稳压管D2的阳极，第一稳压管D2的阴极连接第二稳压管D3的阴极，第二稳压管D3的阳极接地；所述第一稳压管D2和第二稳压管D3防止IGBT开关管IGBT的栅极与发射极的电压尖峰损坏IGBT开关管IGBT，起保护作用。

所述与门Y采用的芯片型号为CD4081；CD4081为四2输入与门，双列14脚封装,金属-氧化物-半导体型互补MOS。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：包括：外接电源（VCC）、控制信号端（A）、第一电阻（R1）、与门（Y）、第一三极管（T1）、第四电阻（R4）、比较器（U）、第二电阻（R2）、光耦隔离器（OC）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第二三极管（T2）、第三三极管（T3）、第八电阻（R8）、第四三极管（T4）、第五三极管（T5）、IGBT开关管（IGBT）、第九电阻（R9）、第十二电阻（R12）、第十电阻（R10）和二极管（D1）；所述外接电源（VCC）通过第一电阻（R1）连接与门（Y）的第一输入端，与门（Y）的第二输入端连接外部的控制信号端（A），与门（Y）的第一输入端还连接第一三极管（T1）的集电极，第一三极管（T1）的发射极通过第四电阻（R4）接地，第一三极管（T1）的基极连接比较器（U）的输出端，比较器（U）的电源端连接外接电源（VCC），比较器（U）的接地端接地，比较器（U）的同相输入端通过第八电阻（R8）连接外接电源（VCC），外接电源（VCC）与地之间串联连接有第七电阻（R7）和第六电阻（R6），第七电阻（R7）和第六电阻（R6）的公共端连接比较器（U）的反相输入端，与门（Y）的输出端通过第二电阻（R2）连接光耦隔离器（OC）的输入端，光耦隔离器（OC）的输出端连接第二三极管（T2）和第三三极管（T3）的基极，光耦隔离器（OC）中的三极管的集电极还通过第五电阻（R5）连接外接电源（VCC），第二三极管（T2）和第三三极管（T3）的基极还连接第六电阻（R6）和第七电阻（R7）的公共端，第二三极管（T2）的发射极接地，第二三极管（T2）的集电极连接比较器（U）的同相输入端，第二三极管（T2）的集电极还连接第十电阻（R10）的第一端，第十电阻（R10）的第二端连接二极管（D1）的阳极，二极管（D1）的阴极连接IGBT开关管（IGBT）的集电极，第三三极管（T3）的发射极接地，第三三极管（T3）的集电极连接第四三极管（T4）的基极和第五三极管（T5）的基极，外接电源（VCC）和地之间还串联连接有第十二电阻（R12）和第九电阻（R9），第四三极管（T4）的基极和第五三极管（T5）的基极还连接有第十二电阻（R12）和第九电阻（R9）的公共端，第四三极管（T4）的集电极连接外接电源（VCC），第四三极管（T4）的发射极连接第五三极管（T5）的发射极，第五三极管（T5）的集电极接地，第四三极管（T4）的发射极和第五三极管（T5）的发射极连接IGBT开关管（IGBT）的栅极，IGBT开关管（IGBT）的发射极接地，IGBT开关管（IGBT）的集电极连接外接电源（VCC）。

2.如权利要求1所述的一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：所述第一三极管（T1）的基极与比较器（U）的输出端之间还连接有第三电阻（R3）。

3.如权利要求1所述的一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：所述比较器（U）采用的芯片型号为LM193。

4.如权利要求1所述的一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：所述第四三极管（T4）的发射极和第五三极管（T5）的发射极与IGBT开关管（IGBT）的栅极之间还连接有第十一电阻（R11）。

5.如权利要求4所述的一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：所述第四三极管（T4）的发射极与第五三极管（T5）的发射极与地之间还连接有第一稳压管（D2）和第二稳压管（D3），第四三极管（T4）的发射极和第五三极管（T5）的发射极连接第一稳压管（D2）的阳极，第一稳压管（D2）的阴极连接第二稳压管（D3）的阴极，第二稳压管（D3）的阳极接地。

6.如权利要求1所述的一种开关电源的过流保护电路，其特征在于：所述与门（Y）采用的芯片型号为CD4081。