CN220527674U - 一种新型buck-boost硬件过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型buck‑boost硬件过流保护电路，包括：升降压电路、电感电流检测电路、与所述电感电流检测电路电连接的开关控制电路，所述开关控制电路与所述升降压电路电连接；所述电感电流检测电路用于在检测到从升降压电路出现电流尖峰时，将输入电流转换为输入电压，并在所述输入电压的值高于参考电压Vref时，输出低电平；所述开关控制电路用于在接收到所述电感电流检测电路输出的低电平时，切断所述升降压电路的输入源Vin。本实用新型在电感电流检测电路、开关控制电路升降压电路的配合作用下，在出现电流尖峰，且输入电压大于参考电压Vref时，可实现输入源Vin的快速切断，而在异常电流尖峰消失后，可自动恢复正常，可靠性高。

Description

一种新型buck-boost硬件过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及过流保护电路领域，尤其涉及一种新型buck-boost硬件过流保护电路。

背景技术

Buck-boost升降压电路在以下三种情况下会出现电感电流产生异常尖峰：1、左右桥臂MOS开关异常，导致加在功率MOS管G极占空比过大，电感电流上升过快、时间过长；2、电感温度过高或感量过大，导致磁芯饱和；3、输出瞬拉载，流过电感电流峰值过大；而电感电流产生异常尖峰，说明此时电流过大。现在技术中，为了解决上述问题，会在电路中增加输出电流检测电阻R2(参照附图1)，当Buck-boost升降压电路中的桥臂开关异常、电感过温或感量过大至磁芯饱和，电感电流产生异常尖峰时，经C2滤波且C2容值较大，R2检测电阻上的电流尖峰将产生延时，且C2滤波还会使峰值降低，导致主控芯片检测到R2的尖峰电流信号较慢，且小于实际的尖峰电流，执行过流保护动作较慢或不动作，导致功率器件MOS得不到及时有效保护而损坏，保护效果较差。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种新型buck-boost硬件过流保护电路，解决现有技术中，出现电流尖峰时，执行过流保护动作过慢，导致Buck-boost升降压电路内元器件损坏的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种新型buck-boost硬件过流保护电路，包括：升降压电路、与所述升降压电路电连接的电感电流检测电路、与所述电感电流检测电路电连接的开关控制电路，所述开关控制电路与所述升降压电路电连接；所述电感电流检测电路用于在检测到从升降压电路出现电流尖峰时，将输入电流转换为输入电压，并在所述输入电压的值高于参考电压Vref时，输出低电平；所述开关控制电路用于在接收到所述电感电流检测电路输出的低电平时，控制切断所述升降压电路的输入源Vi n，所述电感电流检测电路包括：电流检测件TR、与所述电流检测件TR的次级电连接的整流单元、与所述整流单元并联的第一滤波电容C1、与所述第一滤波电容C1并联的第一电阻R2、与所述第一电阻R2正极电连接的比较器COMP。

优选地，所述比较器COMP的反向输入端与所述第一电阻R2电连接，所述比较器COMP的同向输入端与参考电压Vref电连接，所述比较器的输出端与所述开关控制电路电连接。

优选地，所述升降压电路包括：左桥臂单元、与所述左桥臂单元电连接的电感L、右桥臂单元。

优选地，所述左桥臂单元包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的S极连接至所述输入源Vi n的负极，且连接至地线；所述第二MOS管Q2的D极连接至所述第一MOS管Q1的S极。

优选地，所述第一MOS管Q1的D极连接至所述输入源Vi n的正极，所述第一MOS管Q1的S极还与所述电感L电连接，所述第一MOS管的G极与所述开关控制电路电连接。

优选地，所述右桥臂单元包括：第三MOS管Q3、电池BAT、第四MOS管Q4、与所述第四MOS管Q4的S极电连接的采样电阻R3、第二滤波电容C2，所述电池BAT的正极与所述第三MOS管Q3的D极电连接，其负极与所述采样电阻R3电连接。

优选地，所述电感L与所述电流检测件TR的初级左侧电连接，所述第三MOS管Q3的S极与所述第四MOS管的D极的公共端与所述电流检测件TR的初级右侧电连接。

优选地，所述开关控制电路包括：三极管Q5、与所述三极管Q5的E极电连接的第二电阻R1，所述第二电阻R1与所述第一MOS管Q1的G极电连接；所述三极管Q5的C极接FGND地线并与所述第一滤波电容C1的负端电连接；所述三极管Q5的B极与比较器的输出端电连接。

优选地，所述整流单元包括：依次与所述电流检测件TR的次级电连接的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4。

采用上述方案，本实用新型提供一种新型buck-boost硬件过流保护电路，具有以下有益效果：

1、在电感电流检测电路、开关控制电路升降压电路的配合作用下，在出现电流尖峰，且输入电压大于参考电压Vref时，可实现输入源Vi n的快速切断，而在异常电流尖峰消失后，可自动恢复正常，可靠性高；

2、延时低，电感电流检测电路整体的检测精准度高，作用效果好，且结构简单。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

其中：升降压电路1、电感电流检测电路2、开关控制电路3。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参照图1，本实用新型提供一种新型buck-boost硬件过流保护电路，包括：升降压电路1、与所述升降压电路1电连接的电感电流检测电路2、与所述电感电流检测电路2电连接的开关控制电路3，所述开关控制电路3与所述升降压电路1电连接；所述升降压电路1为Buck-boost升降压电路1，其作用与现有技术中的Buck-boost升降压电路1的作用相同。

具体地，在本实施例中，所述电感电流检测电路2用于在检测到从升降压电路1出现电流尖峰时，将输入电流转换为输入电压，并在所述输入电压的值高于参考电压Vref时，输出低电平；所述开关控制电路3用于在接收到所述电感电流检测电路2输出的低电平时，控制切断所述升降压电路1的输入源Vi n。此外，电感电流检测电路2还用于在电流尖峰消失时，将输入电流转换为输入电压，并在判断所述输入电压的值不高于参考电压Vref时，输出高电平；而开关控制电路3在收到所述电感电流检测电路2输出的高电平时，升降压电路1导通，输入源Vi n恢复。

具体地，在本实施例中，所述电感电流检测电路2包括：电流检测件TR、与所述电流检测件TR的次级电连接的整流单元、与所述整流单元并联的第一滤波电容C1、与所述第一滤波电容C1并联的第一电阻R2、与所述第一电阻R2正极电连接的比较器COMP。在本实施例中，所述电流检测件TR为电流互感器，其用于检测电流(感应到电流尖峰)，现在技术中能够实现该电流互感器功能的电流检测件均可应用于本实用新型中，以实现其功能。在本实施例中，所述整流单元包括：依次与所述电流检测件TR次级电连接的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，所述整流单元用于进行输入至其上的输入电流的整流。

具体地，在本实施例中，所述比较器COMP的反向输入端与所述第一电阻R2电连接，所述比较器COMP的同向输入端与参考电压Vref电连接，所述比较器的输出端与所述开关控制电路3电连接。所述比较器COMP用于在输入电压的值高于参考电压Vref时，输出低电平，而在输入电压的值不高于(即为低于或等于)参考电压Vref时，比较器COMP翻转，输出高电平；所述参考电压Vref的具体电压值可根据实际需求进行设定。

具体地，在本实施例中，所述升降压电路1包括：左桥臂单元、与所述左桥臂单元电连接的电感L、右桥臂单元。电流检测件TR连接于所述电感L与右桥臂单元之间。

具体地，在本实施例中，所述左桥臂单元包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的S极连接至所述输入源Vi n的负极，且连接至地线；所述第二MOS管Q2的D极连接至所述第一MOS管Q1的S极；所述第一MOS管Q1的D极连接至所述输入源Vi n的正极，所述第一MOS管Q1的S极还与所述电感L电连接，所述第一MOS管的G极与所述开关控制电路3电连接。

具体地，在本实施例中，所述右桥臂单元包括：第三MOS管Q3、电池BAT、第四MOS管Q4、与所述第四MOS管Q4的S极电连接的采样电阻R3、第二滤波电容C2，所述电池BAT的正极与所述第三MOS管Q3的D极电连接，其负极与所述采样电阻R3电连接。所述电感L与所述电流检测件TR的初级左侧电连接，所述第三MOS管Q3的S极与所述第四MOS管的D极的公共端与所述电流检测件TR的初级右侧电连接。电感L与第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4串联，因此电感L上产生电流尖峰时，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4上均会产生相同应力的电流尖峰。

具体地，在本实施例中，所述开关控制电路3包括：三极管Q5、与所述三极管Q5的E极电连接的第二电阻R1，所述第二电阻R1与所述第一MOS管Q1的G极电连接；所述三极管Q5的C极接FGND地线并与所述第一滤波电容C1的负端电连接；所述三极管Q5的B极与比较器的输出端电连接。

具体地，本实用新型中的一种新型buck-boost硬件过流保护电路的具体作用过程为：输入源输入的Vi n经过升降压电路1升压或降压后输送给电池BAT，给其充电，在升降压电路1中出现左右桥臂MOS开关异常，导致加在功率MOS管G极占空比过大，电感电流上升过快、电感温度过高或感量过大，导致磁芯饱和、输出瞬拉载，流过电感电流峰值过大等情况时，电感L上会产生电流尖峰，此时与电感L连接的电流检测件TR检测到电流尖峰，其耦合到电流检测件TR的次边，该输入电流进入整流单元，在四个二极管的作用下，实现对整流单元的整流，在第一滤波电容C1的作用下，实现滤波，输入电流在第一电阻R2的作用下，转换成输入电压，并将该输入电压输送至比较器COMP的反响输入端，此时通过比较器COMP将该输入电压的电压信号与参考电压Vref对比，若高于参考电压Vref的值，比较器COMP输出低电平，三极管Q5导通，此时第一MOS管的G极被拉低而关断，因此，输入源Vi n快速被切断，从而对升降压电路1、电池BAT起到保护作用，防止对升降压电路1造成损伤，延长其使用寿命，此外，本实用新型中增加过流保护，第一滤波电容C1的容值小，延时低，电感电流检测电路2整体的检测精准度高，可实现输入源Vi n的快速切断，而在异常电流尖峰消失后，可自动恢复正常，可靠性高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，包括：升降压电路、与所述升降压电路电连接的电感电流检测电路、与所述电感电流检测电路电连接的开关控制电路，所述开关控制电路与所述升降压电路电连接；所述电感电流检测电路用于在检测到从升降压电路出现电流尖峰时，将输入电流转换为输入电压，并在所述输入电压的值高于参考电压Vref时，输出低电平；所述开关控制电路用于在接收到所述电感电流检测电路输出的低电平时，控制切断所述升降压电路的输入源Vin，

所述电感电流检测电路包括：电流检测件TR、与所述电流检测件TR的次级电连接的整流单元、与所述整流单元并联的第一滤波电容C1、与所述第一滤波电容C1并联的第一电阻R2、与所述第一电阻R2正极电连接的比较器COMP。

2.根据权利要求1所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述比较器COMP的反向输入端与所述第一电阻R2电连接，所述比较器COMP的同向输入端与参考电压Vref电连接，所述比较器的输出端与所述开关控制电路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述升降压电路包括：左桥臂单元、与所述左桥臂单元电连接的电感L、右桥臂单元。

4.根据权利要求3所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述左桥臂单元包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，所述第二MOS管Q2的S极连接至所述输入源Vin的负极，且连接至地线；所述第二MOS管Q2的D极连接至所述第一MOS管Q1的S极。

5.根据权利要求4所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述第一MOS管Q1的D极连接至所述输入源Vin的正极，所述第一MOS管Q1的S极还与所述电感L电连接，所述第一MOS管的G极与所述开关控制电路电连接。

6.根据权利要求3所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述右桥臂单元包括：第三MOS管Q3、电池BAT、第四MOS管Q4、与所述第四MOS管Q4的S极电连接的采样电阻R3、第二滤波电容C2，所述电池BAT的正极与所述第三MOS管Q3的D极电连接，其负极与所述采样电阻R3电连接。

7.根据权利要求6所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述电感L与所述电流检测件TR的初级左侧电连接，所述第三MOS管Q3的S极与所述第四MOS管的D极的公共端与所述电流检测件TR的初级右侧电连接。

8.根据权利要求5所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述开关控制电路包括：三极管Q5、与所述三极管Q5的E极电连接的第二电阻R1，所述第二电阻R1与所述第一MOS管Q1的G极电连接；所述三极管Q5的C极接FGND地线并与所述第一滤波电容C1的负端电连接；所述三极管Q5的B极与比较器的输出端电连接。

9.根据权利要求1所述的一种新型buck-boost硬件过流保护电路，其特征在于，所述整流单元包括：依次与所述电流检测件TR的次级电连接的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4。