CN211859576U

CN211859576U - 一种短路保护电路

Info

Publication number: CN211859576U
Application number: CN202020606353.7U
Authority: CN
Inventors: 邱海军
Original assignee: Kunming Xinlei Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Kunming Xinlei Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2030-04-21

Abstract

本申请提供一种短路保护电路，包括输入端、输出端、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第三电阻、比较器和驱动电路；第一电阻的第一端和输出端的正极与输入端的正极连接；输入端的负极接地；第一MOS管的栅极和第一稳压二极管的负极与第一电阻的第二端连接；第一稳压二极管的正极、第一MOS管的源极和第二电阻的第一端均与输入端的负极连接；第二电阻的第二端和第三电阻的第一端与第一MOS管的漏极连接；第三电阻的第二端与输出端的负极连接；比较器的同相输入端与第三电阻的第一端连接；比较器的反相输入端与第三电阻的第二端连接；比较器的输出端与驱动电路的输入端连接；驱动电路的输出端与第一MOS管的栅极连接。

Description

一种短路保护电路

技术领域

本申请涉及开关电源保护技术领域，具体而言，涉及一种短路保护电路。

背景技术

开关模式电源(Switch Mode Power Supply，简称SMPS)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。为了对开关电源进行保护，现有的开关电源中往往都会设置短路保护电路。但是现有的短路保护电路短路保护功耗过大，可靠性较差。所以需要提供一种短路保护电路以降低电源短路保护功耗，提高系统的可靠性。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种短路保护电路，用以实现降低电源短路保护功耗，提高系统可靠性的技术效果。

本申请实施例提供了一种短路保护电路，包括输入端、输出端、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第三电阻、比较器和驱动电路；所述第一电阻的第一端和所述输出端的正极与所述输入端的正极连接；所述第一MOS管的栅极和所述第一稳压二极管的负极与所述第一电阻的第二端连接；所述第一稳压二极管的正极、所述第一MOS管的源极和所述第二电阻的第一端均与所述输入端的负极连接；所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端与所述第一MOS管的漏极连接；所述第三电阻的第二端与所述输出端的负极连接；所述比较器的同相输入端与所述第三电阻的第一端连接；所述比较器的反相输入端与所述第三电阻的第二端连接；所述比较器的输出端与所述驱动电路的输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述第一MOS管的栅极连接。

进一步地，所述驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第二MOS管、二极管、第四电阻和第二稳压二极管；所述第一三极管的集电极和基极与所述输入端的正极连接；所述第二稳压二极管的负极与所述第一三极管的基极连接；所述第二稳压二极管的正极接地；所述二极管的正极与所述第一三极管的发射极连接；所述第二三极管的发射极与所述二极管的负极连接；所述第二三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接；所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的栅极连接；所述第二MOS管的源极接地；所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接；所述第三三极管的发射极接地；所述第四三极管的发射极与所述二极管的负极连接；所述第四三极管的集电极与所述第三三极管的基极连接；所述第四三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述第四电阻的第一端与所述第四三极管的集电极连接；所述第四电阻的第二端接地。

进一步地，所述驱动电路还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻；所述第五电阻的第一端与所述输入端的正极连接；所述第五电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接；所述第六电阻的第一端与所述第二三极管的基极连接；所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接；所述第七电阻的第一端与所述二极管的负极连接；所述第七电阻的第二端与所述第四三极管的发射极连接；所述第八电阻的第一端与所述第四三极管的集电极连接；所述第八电阻的第二端接地。

进一步地，所述驱动电路还包括第九电阻和第一电容；所述第九电阻的第一端和所述第一电容的第一端与所述第二三极管的集电极连接；所述第九电阻的第二端和所述第一电容的第二端接地。

进一步地，所述比较器的同相输入端和反相输入端均与所述二极管的负极连接。

进一步地，所述驱动电路还包括第二电容；所述第二电容的第一端与所述二极管的负极连接；所述第二电容的第二端接地。

进一步地，所述比较器的正极与所述二极管的负极连接；所述比较器的负极接地。

进一步地，所述短路保护电路还包括第十电阻和第三电容；所述第十电阻的第一端和所述第三电容的第一端与所述第三电阻的第二端连接；所述第十电阻的第二端和所述第三电容的第二端与所述比较器的反相输入端连接。

进一步地，所述短路保护电路还包括第十一电阻和第四电容；所述第十一电阻的第一端和所述第四电容的第一端与所述输出端的正极连接；所述第十一电阻的第二端和所述第四电容的第二端与所述输出端的负极连接。

进一步地，所述短路保护电路还包括第五电容；所述第五电容的第一端与所述输入端的正极连接；所述第五电容的第二端与所述输入端的负极连接。

本申请能够实现的有益效果是：开关电源正常工作时，流经第三电阻的电流保持稳定，比较器输出高电平，驱动电路不触发，第一MOS管正常导通。当输出短路或者过流时，流经第三电阻的电流增加，比较器快速动作，输出低电平，驱动电路触发，第一MOS管的栅极被拉低，第一MOS管关闭，输入端和输入端断开，输出端的输出变为零，从而实现短路保护。在发生电源短路故障时，可以快速中断输出，降低短路保护的功耗；同时通过上述电路，不会拉跨输入端的输入源，可以实现多路输出公用一个输入源，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种短路保护电路拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种短路保护电路原理图。

图标：10-短路保护电路；100-输入端；200-驱动电路；300-输出端。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参看图1和图2，图1为本申请实施例提供的一种短路保护电路拓扑结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种短路保护电路原理图。

如图1所示，本申请实施例提供的短路保护电路包括输入端100、输出端300、第一MOS管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管Z1、第三电阻R3、比较器U1和驱动电路200；

第一电阻R1的第一端和输出端300的正极与输入端100的正极连接；输入端的负极接地；第一MOS管Q1的栅极和第一稳压二极管Z1的负极与第一电阻R1的第二端连接；第一稳压二极管Z1的正极、第一MOS管Q1的源极和第二电阻R2的第一端均与输入端100的负极连接；第二电阻R2的第二端和第三电阻R3的第一端与第一MOS管Q1的漏极连接；第三电阻R3的第二端与输出端300的负极连接；比较器U1的同相输入端与第三电阻R3的第一端连接；比较器U1的反相输入端与第三电阻R3的第二端连接；比较器U1的输出端与驱动电路200的输入端连接；驱动电路200的输出端与第一MOS管Q1的栅极连接。

通过上述电路，开关电源正常工作时，流经第三电阻的电流保持为稳定，比较器输出高电平，驱动电路不触发，第一MOS管正常导通。当输出短路或者过流时，流经第三电阻的电流增加，比较器快速动作，输出低电平，驱动电路触发，第一MOS管的栅极被拉低，第一MOS管关闭，输入端和输入端断开，输出端的输出变为零，从而实现短路保护。在发生电源短路故障时，可以快速中断输出，降低短路保护的功耗；同时通过上述电路，不会拉跨输入端的输入源，可以实现多路输出公用一个输入源，提高了系统的可靠性。

如图2所示，在一种实施方式中，驱动电路包括第一三极管VT1、第二三极管VT2、第三三极管VT3、第四三极管VT4、第二MOS管Q2、二极管D1、第四电阻R4和第二稳压二极管Z2；第一三极管VT1的集电极和基极与输入端100的正极连接；第二稳压二极管Z2的负极与第一三极管VT1的基极连接；第二稳压二极管Z2的正极接地；二极管D1的正极与第一三极管VT1的发射极连接；第二三极管VT2的发射极与二极管D1的负极连接；第二三极管VT2的集电极与第二MOS管Q2的栅极连接；第二MOS管Q2的漏极与第一MOS管Q1的栅极连接；第二MOS管Q2的源极接地；第三三极管VT3的集电极与第二三极管VT2的基极连接；第三三极管VT3的发射极接地；第四三极管VT4的发射极与二极管的负极连接；第四三极管VT4的集电极与第三三极管VT3的基极连接；第四三极管VT4的基极与比较器的输出端连接；第四电阻R4的第一端与第四三极管VT4的集电极连接；第四电阻R4的第二端接地。通过上述电路，第一三极管VT1可以实现自锁，同时第二稳压二极管Z2可以稳定第一三极管VT1基极的电压。比较器U1的输出端输出低电平时，第二MOS管Q2在第二三极管VT2、第三三极管VT3和第四三极管VT4控制下导通，第一MOS管的栅极被拉低，从而使第一MOS管处于关闭状态，输入与输出断开，使得输出为零。

在一种实施方式中，驱动电路200还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8；第五电阻R5的第一端与输入端100的正极连接；第五电阻R5的第二端与第一三极管VT1的基极连接；第六电阻R6的第一端与第二三极管VT2的基极连接；第六电阻R6的第二端与第三三极管VT3的集电极连接；第七电阻R7的第一端与二极管D1的负极连接；第七电阻R7的第二端与第四三极管VT4的发射极连接；第八电阻R8的第一端与第四三极管VT4的集电极连接；第八电阻R8的第二端接地。通过上述电阻，可以对线路进行保护，避免电流过大损坏元器件。

在一种实施方式中，驱动电路200还包括第九电阻R5和第一电容C1；第九电阻R9的第一端和第一电容C1的第一端与第二三极管VT2的集电极连接；第九电阻R9的第二端和第一电容C1的第二端接地。通过第九电阻R5和第一电容C1可以对第二三极管VT2的集电极的输出进行滤波，同时提高第二MOS管的响应速度。

在一种实施方式中，比较器U1的同相输入端和反相输入端均与二极管D1的负极连接。为了对线路进行保护，还可以在比较器U1的同相输入端于二极管D1之间串联电阻R12；在比较器U1的反相输入端于二极管D1之间串联电阻R13。通过上述方式，可以对比较器进行保护，同时防止电流回流影响输出电流的稳定性。

在一种实施方式中，驱动电路100还包括第二电容C2；第二电容C2的第一端与二极管D1的负极连接；第二电容C2的第二端接地。通过第二电容C2可以对输入端的电压进行滤波处理。

在一种实施方式中，比较器U1的正极与二极管D1的负极连接；比较器U1的负极接地。

在一种实施方式中，短路保护电路10还包括第十电阻R10和第三电容C3；第十电阻R10的第一端和第三电容C3的第一端与第三电阻的第二端连接；第十电阻R10的第二端和第三电容C3的第二端与比较器的反相输入端连接。通过第十电阻R10和第三电容C3提高了比较器的相应速度。

在一种实施方式中，短路保护电路10还包括第十一电阻R11和第四电容C4；第十一电阻R11的第一端和第四电容C4的第一端与输出端的正极连接；第十一电阻R11的第二端和第四电容C4的第二端与输出端的负极连接。通过第十一电阻R11和第四电容C4可以对输出进行滤波和限流保护。

在一种实施方式中，短路保护电路还包括第五电容C5；第五电容C5的第一端与输入端100的正极连接；第五电容C5的第二端与输入端100的负极连接。通过第五电容C5可以对输入端的电压进行滤波处理。

综上所述，本申请实施例提供一种短路保护电路，包括输入端、输出端、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第三电阻、比较器和驱动电路；第一电阻的第一端和输出端的正极与输入端的正极连接；第一MOS管的栅极和第一稳压二极管的负极与第一电阻的第二端连接；第一稳压二极管的正极、第一MOS管的源极和第二电阻的第一端均与输入端的负极连接；第二电阻的第二端和第三电阻的第一端与第一MOS管的漏极连接；第三电阻的第二端与输出端的负极连接；比较器的同相输入端与第三电阻的第一端连接；比较器的反相输入端与第三电阻的第二端连接；比较器的输出端与驱动电路的输入端连接；驱动电路的输出端与第一MOS管的栅极连接；在降低电源短路保护功耗的同时提高了系统可靠性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种短路保护电路，其特征在于，包括输入端、输出端、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第三电阻、比较器和驱动电路；

所述第一电阻的第一端和所述输出端的正极与所述输入端的正极连接；所述输入端的负极接地；所述第一MOS管的栅极和所述第一稳压二极管的负极与所述第一电阻的第二端连接；所述第一稳压二极管的正极、所述第一MOS管的源极和所述第二电阻的第一端均与所述输入端的负极连接；所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第一端与所述第一MOS管的漏极连接；所述第三电阻的第二端与所述输出端的负极连接；所述比较器的同相输入端与所述第三电阻的第一端连接；所述比较器的反相输入端与所述第三电阻的第二端连接；所述比较器的输出端与所述驱动电路的输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述第一MOS管的栅极连接。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第二MOS管、二极管、第四电阻和第二稳压二极管；所述第一三极管的集电极和基极与所述输入端的正极连接；所述第二稳压二极管的负极与所述第一三极管的基极连接；所述第二稳压二极管的正极接地；所述二极管的正极与所述第一三极管的发射极连接；所述第二三极管的发射极与所述二极管的负极连接；所述第二三极管的集电极与所述第二MOS管的栅极连接；所述第二MOS管的漏极与所述第一MOS管的栅极连接；所述第二MOS管的源极接地；所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接；所述第三三极管的发射极接地；所述第四三极管的发射极与所述二极管的负极连接；所述第四三极管的集电极与所述第三三极管的基极连接；所述第四三极管的基极与所述比较器的输出端连接；所述第四电阻的第一端与所述第四三极管的集电极连接；所述第四电阻的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻；所述第五电阻的第一端与所述输入端的正极连接；所述第五电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接；所述第六电阻的第一端与所述第二三极管的基极连接；所述第六电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接；所述第七电阻的第一端与所述二极管的负极连接；所述第七电阻的第二端与所述第四三极管的发射极连接；所述第八电阻的第一端与所述第四三极管的集电极连接；所述第八电阻的第二端接地。

4.根据权利要求2或3所述的短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第九电阻和第一电容；所述第九电阻的第一端和所述第一电容的第一端与所述第二三极管的集电极连接；所述第九电阻的第二端和所述第一电容的第二端接地。

5.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述比较器的同相输入端和反相输入端均与所述二极管的负极连接。

6.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路还包括第二电容；所述第二电容的第一端与所述二极管的负极连接；所述第二电容的第二端接地。

7.根据权利要求2所述的短路保护电路，其特征在于，所述比较器的正极与所述二极管的负极连接；所述比较器的负极接地。

8.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路还包括第十电阻和第三电容；所述第十电阻的第一端和所述第三电容的第一端与所述第三电阻的第二端连接；所述第十电阻的第二端和所述第三电容的第二端与所述比较器的反相输入端连接。

9.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路还包括第十一电阻和第四电容；所述第十一电阻的第一端和所述第四电容的第一端与所述输出端的正极连接；所述第十一电阻的第二端和所述第四电容的第二端与所述输出端的负极连接。

10.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路还包括第五电容；所述第五电容的第一端与所述输入端的正极连接；所述第五电容的第二端与所述输入端的负极连接。