CN209120062U - Buck变换器的失效隔离电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种BUCK变换器的失效隔离电路，包括电源DC、MOS管Q1、与整流MOS管Q1的源极连接的储能电感L、以及负载LOAD，尤其是在电源DC和整流MOS管Q1之间还连接有源隔离开关。本实用新型所述BUCK变换器的失效隔离电路，通过增加有源隔离开关的方式，使得在BUCK变换器中整流MOS管Q1的漏源短路失效下，有源隔离开关可以主动被关断，切断了输入高压形成的回路，有效保护了输出侧的低压器件，使其不被过电压损坏。本实用新型所述电路结构简单，维修成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及BUCK变换器技术领域，尤其涉及一种BUCK变换器的失效隔离电路。
背景技术
BUCK变换器就是一种降压式变换电路，如图1、图2所示，整流MOS管Q1的栅极与外围PWM IC芯片中的驱动信号连接，整流MOS管Q1的漏极接DC直流电源的正极，整流MOS管Q1的源极通过电感L与负载LOAD的一端连接，负载LOAD的另外一端与电源DC的负极连接，续流二极管D1的阴极与在整流MOS管Q1的源极连接，续流二极管D1的阳极与电源DC的负极连接，在负载LOAD的两侧分别并联有电容C1和电容C2。作为BUCK变换器的外围电路，过流保护OCP电路通过电阻Rs连接到BUCK变换电路中，其输出端与PWM IC芯片连接，OVP过压保护电路一端与BUCK变换电路连接，另一端输出给PWM IC芯片，PWM IC芯片的驱动信号与整流MOS管Q1的栅极连接。
在主功率回路器件正常情况下，当控制反馈回路开环或过流保护OCP（OCP，OverCurrent Protection，过流保护）时，过压保护OVP（Over Voltage Protection，过压保护）电路工作或OCP电路工作通过PWM IC芯片关闭PWM信号的输出，使整流MOS管Q1断开，BUCK变换器停止工作，变换器无输出。
但是，由于高频整流MOS管Q1失效的风险在整个开关电源中风险最大，失效模式为漏源极击穿，即D-S短路。如果整流MOS管Q1出现D-S短路故障，输出OVP电路无法通过PWM IC芯片的输出有效关闭整流MOS管Q1，也就是说，输出OVP电路失效，输入端的高压依然可以通过图1中箭头所示回路直通，使输出侧器件存在过电压损坏风险。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种BUCK变换器的失效隔离电路，使得在BUCK变换器整流MOS管Q1管漏源短路失效的情况下，输出侧的低压器件不存在过电压损坏的风险。电路结构简单，维修成本低。
于是，本实用新型提供了一种BUCK变换器的失效隔离电路，包括电源DC、整流MOS管Q1、与整流MOS管Q1的源极连接的储能电感L、以及负载LOAD，尤其是，在电源DC和整流MOS管Q1之间还连接有源隔离开关，有源隔离开关的一端与电源DC的正极连接，有源隔离开关的另一端与整流MOS管Q1的源极连接，有源隔离开关的控制端与外围过压保护电路的输出连接，整流MOS管Q1的栅极与外围PWM IC芯片中的驱动信号连接。
其中，所述有源隔离开关为隔离MOS管Q2，隔离MOS管Q2的漏极与电源DC的正极连接，隔离MOS管Q2的源极与整流MOS管Q1的漏极连接，隔离MOS管Q2的栅极与外围过压保护电路的输出连接。
所述外围过压保护电路的输出还与PWM IC芯片连接。
所述外围过压保护电路的输入端连接在储能电感L和负载LOAD的连接点处。
所述隔离MOS管Q2为N型MOS管或者P型MOS管。
所述有源隔离开关为继电器。
本实用新型所述BUCK变换器的失效隔离电路，通过增加有源隔离开关的方式，使得在BUCK变换器中整流MOS管Q1的漏源短路失效下，有源隔离开关可以主动被关断，切断了输入高压形成的回路，有效保护了输出侧的低压器件，使其不被过电压损坏。本实用新型所述电路结构简单，维修成本低。
附图说明
图1为现有技术中BUCK变换器的电路结构示意图；
图2为图1所示电路搭建的外围电路结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述BUCK变换器的失效隔离电路结构及其外围电路结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。
如图3所示，本实施例提供了一种BUCK变换器的失效隔离电路，包括电源DC、整流MOS管Q1、与整流MOS管Q1的源极连接的储能电感L、以及负载LOAD，尤其是在电源DC和整流MOS管Q1之间还连接有隔离MOS管Q2，隔离MOS管Q2的漏极与电源DC的正极连接，隔离MOS管Q2的源极与整流MOS管Q1的漏极连接，隔离MOS管Q2的栅极与外围过压保护电路的输出连接，整流MOS管Q1的栅极与外围PWM IC芯片中的驱动信号连接。
具体的，整流MOS管Q1的源极通过储能电感L与负载LOAD的一端连接，负载LOAD的另外一端与电源DC的负极连接，续流二极管D1的阴极与在整流MOS管Q1的源极连接，续流二极管D1的阳极与电源DC的负极连接，在负载LOAD的两侧分别并联有电容C1和电容C2。作为BUCK变换器的外围电路，过流保护OCP电路通过电阻Rs连接到BUCK变换电路中，其输出端与PWM IC芯片连接，OVP过压保护电路的输入端连接在储能电感L和负载LOAD的连接点处，OVP过压保护电路的输出与PWM IC芯片连接，同时还与隔离MOS管Q2的栅极连接，PWM IC芯片的驱动信号与整流MOS管Q1的栅极连接。
本实施例中隔离MOS管Q2为N型MOS管或者P型MOS管，通常采用N型MOS管。
当BUCK变换器处于正常工作状态时，隔离MOS管Q2一直导通，反馈电压取样通过误差放大器Vref将误差信号进行反相放大，放大的信号通过PWM IC芯片实时调节其输出的PWM信号的占空比大小，即调整整流MOS管Q1的开通和关断时间，稳定地输出电压。
当整流MOS管Q1器件正常，即具有关断和开通能力，而由于其他原因，例如开环、取样网络开路、误差放大器Vref网络开路时，输出电压则不再收到整流MOS管Q1的控制，此时的PWM IC芯片输出的PWM信号开环占空比，通常开环占空比较大，会导致输出电压升高，当输出电压达到OVP过压保护电路的工作门槛电压时，OVP过压保护电路动作，使得整流MOS管Q1、隔离MOS管Q2无驱动，整流MOS管Q1、隔离MOS管Q2断开。
当整流MOS管Q1失效，漏源极短路，即整流MOS管Q1、储能电感L均视为导体时，输入高压则可以直通到输出负载端，当电压上升到OVP过压保护电路的触发门槛电压时，OVP过压保护电路关闭对隔离MOS管Q2的驱动，使得隔离MOS管Q2不导通，因此，输入高压不会损坏输出侧低压器件。
本实施例中，失效隔离的器件使用的是隔离MOS管Q2，也可以用继电器等有源开关器件，可以达到同样的设计效果。在电源DC和整流MOS管Q1之间连接有源隔离开关，有源隔离开关的一端与电源DC的正极连接，有源隔离开关的另一端与整流MOS管Q1的源极连接，有源隔离开关的控制端与外围过压保护电路的输出连接。继电器与整流MOS管Q1、电源DC及其控制端的如何连接为本领域技术人员公知常识，在此不再详细描述。
本实施例所述BUCK变换器的失效隔离电路，电路结构简单仅在原有OVP过压保护电路的基础之上增加一个隔离MOS管。
BUCK变换器广泛应用于电子电路中，许多集成电路供电的前端都采用BUCK电路，通过增加失效隔离开关的方式可以有效地降低集成电路的失效风险，实用性强。
降低失效后维修成本。电源MOS管失效，不会导致其它器件大面积失效，维修成本低，可有效降低客户投诉风险。
综上所述，本实施例所述BUCK变换器的失效隔离电路，通过增加有源隔离开关的方式，使得在BUCK变换器中整流MOS管Q1的漏源短路失效下，有源隔离开关可以主动被关断，切断了输入高压形成的回路，有效保护了输出侧的低压器件，使其不被过电压损坏。本实用新型所述电路结构简单，维修成本低。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (6)
1.一种BUCK变换器的失效隔离电路，包括电源DC、整流MOS管Q1、与整流MOS管Q1的源极连接的储能电感L、以及负载LOAD，其特征在于，在电源DC和整流MOS管Q1之间还连接有源隔离开关，有源隔离开关的一端与电源DC的正极连接，有源隔离开关的另一端与整流MOS管Q1的源极连接，有源隔离开关的控制端与外围过压保护电路的输出连接，整流MOS管Q1的栅极与外围PWM IC芯片中的驱动信号连接。
2.根据权利要求1所述的失效隔离电路，其特征在于，所述有源隔离开关为隔离MOS管Q2，隔离MOS管Q2的漏极与电源DC的正极连接，隔离MOS管Q2的源极与整流MOS管Q1的漏极连接，隔离MOS管Q2的栅极与外围过压保护电路的输出连接。
3.根据权利要求1或者2任意一项所述的失效隔离电路，其特征在于，所述外围过压保护电路的输出还与PWM IC芯片连接。
4.根据权利要求1或者2任意一项所述的失效隔离电路，其特征在于，所述外围过压保护电路的输入端连接在储能电感L和负载LOAD的连接点处。
5.根据权利要求2所述的失效隔离电路，其特征在于，所述隔离MOS管Q2为N型MOS管或者P型MOS管。
6.根据权利要求1所述的失效隔离电路，其特征在于，所述有源隔离开关为继电器。
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