CN213585137U - 一种高压dc/dc电源模块输入过压欠压的防护电路 - Google Patents

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郭俊峰
马路科
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Abstract

本实用新型提供了一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路，防护电路包含若干分立元件，输入端为直流电压，输出两个控制信号，分别控制两个MOS管，这两个MOS管共同控制后级的高压DC/DC电源电路，起到保护作用。防护电路结合高压电源模块本身特点，实现了过电压及欠电压防护设计，并具备输入过电流的抑制功能，提高了高压电源模块的安全可靠性，电路设计配合高压电源模块，布板设计灵活，调试简单，利于批量化生产。

Description

一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路
技术领域
本实用新型涉及防护电路技术领域，特别涉及一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路。
背景技术
DC/DC高压电源模块，一般集成度很高，结构紧凑，多以板载应用为主，由于其设计的小型化，优化了部分输入部分的防护设计。例如，在专利“一种DC/DC高压电源模块”(CN207910683U)中，公开了一种DC/DC高压电源模块，其体积仅为48*36*20mm，电压可达800V，在电压比较大且电源模块并未设置相关防护的情况下容易引起模块损坏，导致设备故障。在专利“一种直流二氧化碳激光器高压电源模块”(CN102364769A)中，公开的高压电源模块虽然设置了滤波/保护电路，但并未进一步公开滤波/保护电路的具体技术方案以及达到的技术效果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路，实现过电压及欠电压防护设计，并具备输入过电流的抑制功能，提高高压电源模块的安全可靠性。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路，包含控制信号输出电路，所述控制信号输出电路的输入端为直流电压(Vin-)，所述直流电压(Vin-)经过所述控制信号输出电路输出第一控制信号和第二控制信号，所述第一控制信号控制第一MOS管(Q4)，所述第二控制信号控制第二MOS管(Q5)；
所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路的一端与所述直流电压(Vin-)连接，另一端与所述高压DC/DC电源模块的输入端连接。
优选地，所述第一控制信号输出高电平或者低电平，第一控制信号与第一MOS管(Q4)的栅极连接，高电平时第一MOS管(Q4)导通，低电平时第一MOS管(Q4)关断；
所述第二控制信号输出高电平或者低电平，第二控制信号与第二MOS管(Q5)的栅极连接，高电平时第二MOS管(Q5)导通，低电平时第二MOS管(Q5)关断。
优选地，所述控制信号输出电路包括第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)，所述第一三极管(Q1)的集电极通过串联电阻和稳压二极管和所述第二三极管(Q2)的基极相连，所述第一三极管(Q1)的发射极和所述第二三极管(Q2)的发射极相连。
优选地，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路与压敏电阻(VAR4)并联。
优选地，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路与相串联的第一电阻(R20)和电容(C2)并联。
优选地，所述第一MOS管(Q4)与第二电阻(R21)串联后再与所述第二MOS管(Q5)并联。
优选地，所述控制信号输出电路初始上电时刻，两个控制信号，非同时输出。
优选地，所述防护电路还包括电容(C4)，所述第二MOS管(Q5)的栅极通过二极管和所述电容(C4)的一端相连，所述第二MOS管(Q5)的源极和所述电容(C4)的另一端相连。
优选地，，所述直流电压在正常工作电压范围时，所述两个控制信号均为高电平。
优选地，所述直流电压大于或小于所述正常工作电压时，所述两个控制信号均为低电平。
相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：
本防护电路，通过第一、二控制信号控制第一、二MOS管，实现了过电压及欠电压时，第一、二MOS管均关断，切断高压电源模块的电压输入，起到了防护作用，提高了高压电源模块的安全可靠性。防护电路上电时刻，通过设置电容C4，使得第二MOS管延迟于第一MOS管导通，起到第一MOS管导通瞬间电流的抑制作用。而且防护电路调试简单，所用元件均为分立元件，利于批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型中的控制信号输出电路。
图2为本实用新型中的MOS管的驱动电路。
第一MOS管Q4、第二MOS管Q5、第一控制信号Inrush_Inverse、第二控制信号Ovp、第一三极管Q1、第二三极管Q2、电容C4、电容C2、第一电阻R20、第二电阻C21、压敏电阻VAR4
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实施例公开的一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路，包含控制信号输出电路如图1所示，和MOS管驱动电路如图2所示。
控制信号输出电路的输入端为直流电压Vin-，输出第一控制信号Inrush_Inverse和第二控制信号Ovp，第一控制信号控制第一MOS管Q4，第二控制信号控制第二MOS管Q5。
如图1所示的控制信号输出电路包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的集电极通过串联电阻和稳压二极管和所述第二三极管Q2的基极相连，第一三极管Q1的发射极和所述第二三极管Q2的发射极相连。
如图2所示，第一MOS管Q4与第二电阻R21串联后与所述第二MOS管Q5并联，且与压敏电阻VAR4并联，与相串联的第一电阻R20和电容C2并联。并联电路的一端与直流电压Vin-连接，另一端与所述高压DC/DC电源模块的输入端Vout-连接。通过压敏电阻VAR4(压敏电阻的英文为varistor，简写为VAR)来钳位MOS管两端的电压值不超过其额定电压。第一电阻R20和电容C2并联用于吸收电压尖峰。通过第二电阻R21来抑制开机瞬间的冲击电流。
如果没有本实施例提供的所述防护电路，直流电压Vin-将直接与设备连接，在电压比较大且电源模块并未设置相关防护的情况下容易引起模块损坏，导致设备故障。
防护电路还包括电容C4，第二MOS管Q5的栅极通过二极管和电容C4的一端相连，第二MOS管Q5的源极和电容C4的另一端相连。
设定防护电路正常电压输入范围为UL～UH，当输入电压工作在正常工作电压UL≤U≤UH范围时，图1中，依据设定的电阻参数值，第一三极管Q1导通，且第二三极管Q2截止，MOS管控制信号第一控制信号Inrush_Inverse和第二控制信号Ovp为高电平，第一MOS管Q4和第二MOS管Q5均处于导通状态，此时，后续高压模块正常工作。正常工作状态下，第一MOS管Q4和第二MOS管Q5均处于导通状态，两个管子也工作在均流状态下，以提升电流输出能力。
保护电路上电工作时刻，Ovp根据C4容值大小，延迟于Inrush_Inverse控制信号输出，该上电时刻时，Q4导通，Q5因Ovp延迟输出而延迟导通，R21根据参数设定，起到Q4导通瞬间电流抑制作用，保护后级电源模块电路部分。待C4充电完成时，Q5也导通，此时电路处于正常工作状态。
当输入电压U≤UL时，Q1截止，Q2依据设定的电阻参数值而导通，MOS管控制信号Inrush_Inverse和Ovp为低电平，MOS管Q4和Q5均处于关断状态，切断电源模块的电压输入，起到模块保护作用。当输入电压U≥UH时，依据电路设定的电阻参数值，Q2导通，MOS管控制信号Inrush_Inverse和Ovp为低电平，MOS管Q4和Q5均处于关断状态，切断电源模块输入，保护后级电源模块部分电路。
本电路设计在各系列DC/DC高压模块电源中广泛测试和应用，适用于各种实际供电环境中，保护电路的可靠性和实用性得到了良好的验证，也进一步提升了后续电路的可靠性，保证了产品质量。电路设计结构简单，参数也可调，适用于不同系列模块电源，具有较高的经济价值。
本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高压DC/DC电源模块输入过压欠压的防护电路，其特征在于，包含控制信号输出电路，所述控制信号输出电路的输入端为直流电压(Vin-)，所述直流电压(Vin-)经过所述控制信号输出电路输出第一控制信号和第二控制信号，所述第一控制信号控制第一MOS管(Q4)，所述第二控制信号控制第二MOS管(Q5)；
所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路的一端与所述直流电压(Vin-)连接，另一端与所述高压DC/DC电源模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一控制信号输出高电平或者低电平，第一控制信号与第一MOS管(Q4)的栅极连接，高电平时第一MOS管(Q4)导通，低电平时第一MOS管(Q4)关断；
所述第二控制信号输出高电平或者低电平，第二控制信号与第二MOS管(Q5)的栅极连接，高电平时第二MOS管(Q5)导通，低电平时第二MOS管(Q5)关断。
3.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述控制信号输出电路包括第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)，所述第一三极管(Q1)的集电极通过串联电阻和稳压二极管和所述第二三极管(Q2)的基极相连，所述第一三极管(Q1)的发射极和所述第二三极管(Q2)的发射极相连。
4.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路与压敏电阻(VAR4)并联。
5.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一MOS管(Q4)和第二MOS管(Q5)并联电路与相串联的第一电阻(R20)和电容(C2)并联。
6.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一MOS管(Q4)与第二电阻(R21)串联后再与所述第二MOS管(Q5)并联。
7.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述控制信号输出电路初始上电时刻，两个控制信号，非同时输出。
8.根据权利要求7所述的防护电路，其特征在于，所述防护电路还包括电容(C4)，所述第二MOS管(Q5)的栅极通过二极管和所述电容(C4)的一端相连，所述第二MOS管(Q5)的源极和所述电容(C4)的另一端相连。
9.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述直流电压在正常工作电压范围时，所述两个控制信号均为高电平。
10.根据权利要求9所述的防护电路，其特征在于，所述直流电压大于或小于所述正常工作电压时，所述两个控制信号均为低电平。
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