CN216162614U - 一种dc-dc转换器的输入保护电路及直流供电表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DC‑DC转换器的输入保护电路。该输入保护电路包括一级浪涌保护模块、二级浪涌保护模块及防反接保护模块；所述一级浪涌保护模块的输入端用于从直流电压输入端接收外部直流电压，所述一级浪涌保护模块的输出端与所述二级浪涌保护模块的输入端电连接；所述二级浪涌保护模块的输出端与所述防反接保护模块的输入端电连接；所述防反接保护模块的输出端与所述DC‑DC转换器电连接。本方案通过使用两级复合型浪涌保护电路及，保证了DC‑DC转换器更好地防护效果。本实用新型还公开了一种直流供电表，其包含了上述的DC‑DC转换器的输入保护电路。

Description

一种DC-DC转换器的输入保护电路及直流供电表

技术领域

本实用新型实施例涉及电源保护技术，尤其涉及一种DC-DC转换器的输入保护电路。

背景技术

在智能直流表,低压监测单元及钳表等直流供电表中都运用到DC-DC(直流转直流)电源转换器,其常受到外界瞬时过电压的干扰，比如，主电源系统切换时产生的干扰、在靠近该设备附近的大功率开关跳动时的干扰、各种系统性的故障(如DC-DC电源转换器接地网络或接地系统间的短路和飞弧故障)很容易产生对DC-DC转换器脉冲干扰电压；在另外一些情况下，雷电等自然现象也很容易引起DC-DC转换器雷电浪涌。

为了防止干扰电压及雷电产生的大能量的浪涌冲击导致表计烧毁无法计量造成巨大损失，现有技术大多数采用气体放电管或TVS管单个元件来进行浪涌保护,该方案存在钳制电压效果不明显等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种DC-DC转换器的输入保护电路，以实现使用两级复合型浪涌保护电路，保证DC-DC转换器更好地防护效果。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种DC-DC转换器的输入保护电路，该输入保护电路包括一级浪涌保护模块、二级浪涌保护模块及防反接保护模块；

所述一级浪涌保护模块的输入端用于从直流电压输入端接收外部直流电压，所述一级浪涌保护模块的输出端与所述二级浪涌保护模块的输入端电连接；所述二级浪涌保护模块的输出端与所述防反接保护模块的输入端电连接；所述防反接保护模块的输出端与所述DC-DC转换器电连接。

可选的，还包括滤波模块，所述滤波模块电连接于所述防反接保护模块与所述DC-DC转换器之间。

可选的，所述一级浪涌保护模块包括压敏电阻和气体放电管；

所述压敏电阻的第一端与所述直流电压输入端电连接；所述压敏电阻的第二端与所述气体放电管的第一端电连接，所述气体放电管的第二端与所述二级浪涌保护模块的输入端电连接。

可选的，所述二级浪涌保护模块包括第一限流电阻、第二限流电阻和TVS管；

所述第一限流电阻的第一端与所述压敏电阻的第一端电连接，所述第一限流电阻的第二端与所述TVS管的第一端电连接；

所述第二限流电阻的第一端与所述气体放电管的第二端电连接，所述第二限流电阻的第二端与所述TVS管的第二端电连接。

可选的，所述防反接保护模块包括单向二极管；

所述单向二极管的输入端与所述TVS管的第一端电连接，所述单向二极管的输出端与所述DC-DC转换器电连接。

可选的，所述滤波模块包括第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端与所述单向二极管的输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述TVS管的第二端电连接；

所述第二电容的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述第一电容的第二端电连接。

可选的，所述TVS管的响应时间为：10ps≤t≤1000ps。

第二方面，本实用实施例还提供了一种直流供电表，该直流供电表包括上述第一方面所述的DC-DC转换器的输入保护电路，还包括DC-DC转换器。

本实用新型，通过将一级浪涌保护模块的输出端与二级浪涌保护模块的输入端电连接；将二级浪涌保护模块的输出端与防反接保护模块的输入端电连接；并将防反接保护模块的输出端与DC-DC转换器电连接，如此通过使用两级复合型浪涌保护电路，保证了DC-DC转换器更好地防护效果。解决了现有技术中单独采用气体放电管或者TVS管，残压动作精度低的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种直流供电表的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图，如图1所示，该输入保护电路包括一级浪涌保护模块10、二级浪涌保护模块20及防反接保护模块30；一级浪涌保护模块10的输入端用于从直流电压输入端接收外部直流电压，一级浪涌保护模块10的输出端与二级浪涌保护模块20的输入端电连接；二级浪涌保护模块20的输出端与防反接保护模块30的输入端电连接；防反接保护模块30的输出端与DC-DC转换器电连接。

其中，在一些情况下，DC-DC转换器的输入端会由于外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，即产生的尖峰电流或者电压会超出DC-DC转换器正常工作电压时，本方案通过一级浪涌保护模块10将泄放雷电暂态过电流和限制过电压，并通过二级浪涌保护模块20进一步将过电压降低，并对过电压产生很快的的响应，从而使得经过二级浪涌保护模块20输出的电压瞬间精确控制在较低电压，该电压小于DC-DC转换器的最大输入电压，从而起到可靠地保护DC-DC转换器的目的；同时通过防反接保护模块30可以避免DC-DC转换器电源电压极性接反保护。

可选的，在上述实施例的基础上，进一步优化，图2是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图，如图2所示，该输入保护电路还包括滤波模块40：滤波模块40电连接于防反接保护模块30与DC-DC转换器之间。其中，设置滤波模块40可以将二级浪涌保护模块20输出的电压进一步整流滤波，进一步对DC-DC变换器进行保护。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC转换器的输入保护电路的结构示意图，如图3所示，一级浪涌保护模块10包括压敏电阻RL和气体放电管GD1；压敏电阻RL的第一端与直流电压输入端电连接；压敏电阻RL的第二端与气体放电管GD1的第一端电连接，气体放电管GD1的第二端与二级浪涌保护模块20的输入端电连接。

其中，气体放电管GD1可以起到增大通流容量，可以泄放雷电暂态过电流的作用；压敏电阻RL可以起到气体放电管GD1的续流阻断的作用，这样压敏电阻RL与气体放电管GD1共同组成一级浪涌保护模块10可以将过电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级DC-DC转换器的保护。示例性的，压敏电阻RL可以采用氧化锌压敏电阻器。

可选的，如图3所示，二级浪涌保护模块20包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2和TVS管VD1：第一限流电阻R1的第一端与压敏电阻RL的第一端电连接，第一限流电阻R1的第二端与TVS管VD1的第一端电连接；第二限流电阻R2的第一端与气体放电管GD1的第二端电连接，第二限流电阻R2的第二端与TVS管VD1的第二端电连接。

其中，TVS管(Transient Voltage Suppression，电压钳位型瞬态抑制二极管)是一种限压保护器件，其核心部分是具有较大截面积的PN结，该PN结工作在雪崩状态时，利用PN结的非线性特性将一级浪涌保护模块10输出的电压钳位到一个较低的电压值实现对DC-DC转换器的保护。TVS管VD1的响应时间可以达到ps级，是限压型浪涌保护器件中最快的,在一些实施例中，可选的，TVS管VD1的响应时间为：10ps≤t≤1000ps，从而提高了二级浪涌保护模块20对过电压产生的响应时间。第一电阻R1和第二电阻R2组成限流退藕电路,对TVS管VD1具有保护作用,防止TVS管VD1直接烧毁。

可选的，继续参照图3，防反接保护模块30包括单向二极管D；单向二极管D的输入端与TVS管VD1的第一端电连接，单向二极管D的输出端与DC-DC转换器电连接。其中，利用单向二极管D的单向导电性，当直流电压输入端为正极端，单向二极管D导通；当直流电压输入端为负极端，单向二极管D截止，这样实现对DC-DC转换器电压接反保护。

可选的，继续参照图3，滤波模块40包括第一电容C1及第二电容C2；第一电容C1的第一端与单向二极管D的输出端电连接，第一电容C1的第二端与TVS管VD1的第二端电连接；第二电容C2的第一端与第一电容C1的第一端电连接，第二电容C2的第二端与第一电容C1的第二端电连接。

其中，滤波模块40中的第一电容C1和第二电容C2可以将过电压中残存的脉冲波整流滤波，在其他的一些实施例中，滤波模块40可以由电抗元件组成，例如，可以在DC-DC转换器的两端并联电容器C，或与DC-DC转换器的输入端串联电感器L，或者由电容C，电感L组合而成的各种复式滤波电路，这里对滤波模块40中的类型不作具体的限定。

本实用新型实施例还提供了一种直流供电表，图4是本实用新型实施例提供的一种直流供电表的结构示意图，如图4所示，该直流供电表01包括上述实施例提供的任一DC-DC转换器的输入保护电路001，还包括DC-DC转换器002。由于直流供电表中包括DC-DC转换器的输入保护电路，也具备上述DC-DC转换器的输入保护电路所具有的有益效果，这里不再赘述。另外，含有DC-DC转换器的输入保护电路的直流供电表可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护直流供电表免于受损，提高了整个直流供电表的可靠性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种DC-DC转换器的输入保护电路，其特征在于，包括一级浪涌保护模块、二级浪涌保护模块及防反接保护模块；

所述一级浪涌保护模块的输入端用于从直流电压输入端接收外部直流电压，所述一级浪涌保护模块的输出端与所述二级浪涌保护模块的输入端电连接；所述二级浪涌保护模块的输出端与所述防反接保护模块的输入端电连接；所述防反接保护模块的输出端与所述DC-DC转换器电连接。

2.根据权利要求1所述的输入保护电路，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块电连接于所述防反接保护模块与所述DC-DC转换器之间。

3.根据权利要求2所述的输入保护电路，其特征在于，所述一级浪涌保护模块包括压敏电阻和气体放电管；

所述压敏电阻的第一端与所述直流电压输入端电连接；所述压敏电阻的第二端与所述气体放电管的第一端电连接，所述气体放电管的第二端与所述二级浪涌保护模块的输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的输入保护电路，其特征在于，所述二级浪涌保护模块包括第一限流电阻、第二限流电阻和TVS管；

所述第一限流电阻的第一端与所述压敏电阻的第一端电连接，所述第一限流电阻的第二端与所述TVS管的第一端电连接；

所述第二限流电阻的第一端与所述气体放电管的第二端电连接，所述第二限流电阻的第二端与所述TVS管的第二端电连接。

5.根据权利要求4所述的输入保护电路，其特征在于，所述防反接保护模块包括单向二极管；

所述单向二极管的输入端与所述TVS管的第一端电连接，所述单向二极管的输出端与所述DC-DC转换器电连接。

6.根据权利要求5所述的输入保护电路，其特征在于，所述滤波模块包括第一电容及第二电容；

所述第一电容的第一端与所述单向二极管的输出端电连接，所述第一电容的第二端与所述TVS管的第二端电连接；

所述第二电容的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第二电容的第二端与所述第一电容的第二端电连接。

7.根据权利要求4所述的输入保护电路，其特征在于，所述TVS管的响应时间为：10ps≤t≤1000ps。

8.一种直流供电表，其特征在于，包括上述权利要求1-7任一项所述的DC-DC转换器的输入保护电路，还包括DC-DC转换器。

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