CN104882856A

CN104882856A - 一种高精度过流检测电路

Info

Publication number: CN104882856A
Application number: CN201510274541.8A
Authority: CN
Inventors: 王斌; 叶云波
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2015-09-02

Abstract

本发明公开了一种高精度过流检测电路，其特点是，包括一信号放大电路、一比较器电路和一开关控制电路；所述信号放大电路包括运算放大器U1、MOSFET管Q2和电阻R2；所述比较器电路包括运算放大器U2和电阻R3；所述开关控制电路包括三极管Q3和电阻R4；所述运放U1的同相输入端接电流检测电阻R1的输出端；所述MOSFET管Q2的栅极接运放U1的输出端；所述MOSFET管Q2的漏极接运放U1的同相输入端；所述运放U2的同相输入端接MOSFET管Q2的源极；所述运放U2的反相输入端接基准电压；所述晶体管Q3的集电极接PWM控制器的振荡器端口。本发明提出的过流检测电路电流检测精度高，过流保护反应速度快，同时能够灵活调整工作电流的限流参数。

Description

一种高精度过流检测电路

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种高精度过流检测电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，DC/DC开关电源在工业设备、通信设备、电力设备等领域已经逐步取代了线性电源，获得了广泛的应用。开关电源的功率管工作在高频导通和关断的状态，将输入直流电压斩波成脉冲电压，控制器通过调节PWM脉冲信号的占空比以稳定输出电压。和线性电源相比，开关电源具有转换效率高、体积小、重量轻等优点。

开关电源在设计中必须考虑过流、过压等保护电路，使电路的实际工作参数与设计参数相匹配。当电路出现故障时，如输出端出现短路或开路现象，需要保护电路来中止开关电源的工作，以保护电源内部的功率器件。如果保护电路设计不好，则电路故障将导致开关电源的烧毁，损坏电源输出端连接的设备，甚至发生触电或失火等危险现象。因此，保护电路的设计非常重要，直接影响电源工作的可靠性。

常用的过流保护电路如图1所示。开关电源初级的功率MOSFET管Q1串接限流电阻R1。电源工作时，通过限流电阻两端的电压来检测电源初级的工作电流。一旦电阻R1的端电压超过设定值，驱动晶体管Q2导通。晶体管Q2的集电极连接PWM电源管理芯片的振荡器端口，Q2导通则拉低振荡器端口，关闭电源的输出。该保护电路结构简单，但是过流检测精度低。电流检测的精度受到电阻精度、晶体管基极阀值电压等因素的影响，而且电流限流值固定，无法调整。如何提高过流保护电路的检测精度，同时考虑可调整的电流限流参数，本专利技术就是基于这样的背景展开研究的。

发明内容

本发明的目的是设计一种高精度过流检测电路。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种高精度过流检测电路，包括一信号放大电路、一比较器电路和一开关控制电路，其中：

所述信号放大电路包括运算放大器U1、MOSFET管Q2和电阻R2。

所述比较器电路包括运算放大器U2和电阻R3。

所述开关控制电路包括三极管Q3和电阻R4。

进一步，所述运放U1的同相输入端接电阻R2的一端；所述运放U1的反相输入端接地。

进一步，所述MOSFET管Q2的栅极接运放U1的输出端；所述MOSFET管Q2的漏极接运放U1的同相输入端；所述MOSFET管Q2的源极接电阻R3的一端。

进一步，所述运放U2的同相输入端接MOSFET管Q2的源极；所述运放U2的反相输入端接基准电压。

进一步，所述晶体管Q3的基极接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端接运放U2的输出端；所述晶体管Q3的集电极接PWM控制器的振荡器端口。

进一步，所述MOSFET管Q2采用N沟道MOSFET管。

进一步，所述三极管Q3采用NPN型三极管。

本发明实施例提供了一种高精度过流检测电路。电路实现了工作电流值的高精度检测，同时通过改变基准电压值可以方便地调整电源工作电流的限流值。和现有技术相比，过流保护电路检测精度高，反应速度更快，可以实现限流最大值的灵活调整。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为现有技术过流保护电路的原理图；

图2为本发明高精度过流检测电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明所述的方法做进一步的详细说明。

图2为本发明实施例提供的高精度过流检测电路的原理图。如图所示，本发明实施例提供了一种高精度过流检测电路，包括一信号放大电路、一比较器电路和一开关控制电路，其中：

所述信号放大电路包括运算放大器U1、MOSFET管Q2和电阻R2。

所述比较器电路包括运算放大器U2和电阻R3。

所述开关控制电路包括三极管Q3和电阻R4。

进一步，所述MOSFET管Q2采用N沟道MOSFET管。

进一步，所述三极管Q3采用NPN型三极管。

本发明实施例中的过流检测电路由信号放大电路、比较器电路和开关控制电路组成。运放U1使电阻R2两端的电压和电阻R1两端的电压相等。流过电阻R2的电流也会流经电阻R3，在R3两端生成的电压为：

U_{R 3} = \frac{R_{1} \cdot R_{3}}{R_{2}} \cdot I_{i n}

其中I_in为电源初级电流。

比较器U2检测电阻R3的端电压，和基准电压值U_ref比较。当电阻R3两端的电压小于基准电压，比较器关闭，输出低电平；一旦电阻R3的端电压大于基准电压，比较器输出高电平，驱动晶体管Q3导通。晶体管Q3的集电极连接开关电源PWM控制器的振荡器端口。晶体管Q3导通后，振荡器引脚的时钟信号电平被拉低，PWM控制器停止工作，开关电源的输出关闭，完成了过流保护。可见，过流保护比较器开启的条件为：

U_RS＝U_ref

输入运放U2反相输入端的基准电压决定了初级工作电流的最大值：

I_{m a x} = \frac{R_{2}}{R_{1} \cdot R_{3}} \cdot U_{r e f}

针对不同的过流保护参数的要求，通过改变输入运放U3同相端的基准电压，可以对初级电流的最大限流值进行调整。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种高精度过流检测电路，其特征在于：包括一信号放大电路、一比较器电路和一开关控制电路；所述信号放大电路包括运算放大器U1、MOSFET管Q2和电阻R2；所述比较器电路包括运算放大器U2和电阻R3；所述开关控制电路包括三极管Q3和电阻R4。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述运放U1的同相输入端接电阻R2的一端；所述运放U1的反相输入端接地。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述MOSFET管Q2的栅极接运放U1的输出端；所述MOSFET管Q2的漏极接运放U1的同相输入端；所述MOSFET管Q2的源极接电阻R3的一端。

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述运放U2的同相输入端接MOSFET管Q2的源极；所述运放U2的反相输入端接基准电压。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述晶体管Q3的基极接电阻R4的一端；所述电阻R4的另一端接运放U2的输出端；所述晶体管Q3的集电极接PWM控制器的振荡器端口。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述的驱动电路，其特征在于：所述MOSFET管Q2采用N沟道MOSFET管。

7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的驱动电路，其特征在于：所述三极管Q3采用NPN型三极管。