CN202888807U - 半桥电路的过流保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半桥电路的过流保护电路及开关电源，该过流保护电路包括第一驱动源输入端、第二驱动源输入端、第一开关管、第二开关管、电流采样电路、晶闸管自锁电路、第一保护电路及第二保护电路；电流采样电路连接于第二开关管的源极和晶闸管自锁电路的控制端之间；第一保护电路连接于晶闸管自锁电路和第一开关管的栅极之间，第一开关管的栅极还与第一驱动源输入端连接；第二保护电路连接于晶闸管自锁电路和第二开关管的栅极之间，第二开关管的栅极还与第二驱动源输入端连接；第一开关管的漏极与电源输入端连接，源极与电源输出端连接，且与第二开关管的漏极连接。本实用新型相对于现有技术中的半桥电路的过流保护电路，降低了电路的成本。

Description

半桥电路的过流保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别涉及一种半桥电路的过流保护电路及开关电源。

背景技术

目前，很多电子产品的电源都采用开关电源，而现有的开关电源分为单管型开关电源和多管型开关电源，由于多管型开关电源具有输出功率大的优点，使得多管型开关电源得到了广泛地应用，而半桥电路就是常用的一种多管型开关电源电路。但是，当半桥电路中流过开关管的电流过大时，则会导致开关管的损坏，从而导致整个半桥电路的不正常工作，因此，对半桥电路施加过流保护电路就显得尤为重要。

如图1所示，图1是现有技术中一种半桥电路的过流保护电路的电路结构示意图，该电路包括电源输入端V_IN、MOS开关管M1、MOS开关管M2、驱动源Vg11、驱动源Vg12、NPN三极管Q11、二极管D11、D12、D13、D14、光耦P1、晶闸管S11、电源VCC1、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19及滤波电容C11。具体地，二极管D11与电阻R11并联后，其阴极与驱动源Vg11连接，其阳极经电阻R12与MOS开关管M1的栅极连接，MOS开关管M1的漏极与电源输入端V_IN连接，其源极与MOS开关管M2的漏极连接；二极管D12与电阻R14并联后，其阴极经电阻R13与驱动源Vg12连接，其阳极与MOS开关管M2的栅极连接，MOS开关管M2的源极经电阻R18（电阻R18为电流采样电阻）接地，MOS开关管M2的源极还经电阻R17与滤波电容C11的一端连接，滤波电容C11的另一端接驱动源Vg12的地端G2；

电源VCC1经电阻R19与光耦P1的发射端二极管的阳极连接，光耦P1的发射端二极管的阴极与二极管D14的阴极连接，二极管D14的阳极与MOS开关管M2的栅极连接，晶闸管S11的阳极与二极管D14的阴极连接，晶闸管S11的阴极接驱动源Vg12的地端G2，晶闸管S11的控制极连接于电阻R17和滤波电容C11之间，光耦P1的接收端的集电极经电阻R15与驱动源Vg11连接，光耦P1的接收端的发射极与NPN三极管Q11的基极连接，NPN三极管Q11的集电极与二极管D11的阳极连接，NPN三极管Q11的发射极与二极管D13的阳极连接，二极管D13的阴极接地，电阻R16的一端与NPN三极管Q11的基极连接，其另一端接地。

图1所示电路，当电阻R18采样到过流信号时，晶闸管S11将导通，从而使得MOS开关管M2的栅极电位被钳位在低电平，从而使得MOS开关管M2截止，同时，当晶闸管S11导通时，MOS开关管M1的栅极电位通过光耦P1也被钳位在低电平，从而使得MOS开关管M1截止，即当该电路发生过流时，电路中的MOS开关管M1和MOS开关管M2都处于截止状态，从而避免了MOS开关管M1和MOS开关管M2因发生过流现象而被损坏。然而，图1所示电路还存在以下缺陷：（1）关耦P1的价钱昂贵，其可靠性也不高；（2）当有干扰信号时，NPN三极管Q11会出现误导通的现象，其有可能导致MOS开关管M1的损坏；（3）NPN三极管Q11需要采用耐压高的NPN三极管，而耐压高的NPN三极管的价格较贵。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种半桥电路的过流保护电路，旨在避免半桥电路中的开关管因过流而被损坏，同时，降低电路的成本，提高电路的可靠性。

本实用新型提出一种半桥电路的过流保护电路，所述半桥电路的过流保护电路包括电源输入端、电源输出端、第一驱动源输入端、第二驱动源输入端、第一开关管、第二开关管、用于采样过流信号的电流采样电路、用于根据所述过流信号触发产生第一保护信号及第二保护信号的晶闸管自锁电路、用于产生所述第一保护信号至所述第一开关管的栅极以关断所述第一开关管的第一保护电路、以及用于产生所述第二保护信号至所述第二开关管的栅极以关断所述第二开关管的第二保护电路；其中：

电流采样电路的采样输入端与第二开关管的源极连接，其采样输出端与晶闸管自锁电路的控制端连接；第一保护电路连接于晶闸管自锁电路和第一开关管的栅极之间，第一开关管的栅极还与第一驱动源输入端连接；第二保护电路连接于晶闸管自锁电路和第二开关管的栅极之间，第二开关管的栅极还与第二驱动源输入端连接；第一开关管的漏极与电源输入端连接，源极与电源输出端连接，且与第二开关管的漏极连接。

优选地，所述电流采样电路包括电流取样电阻和第一电阻；其中：

电流取样电阻的一端与所述第二开关管的源极连接，且经第一电阻与所述晶闸管自锁电路的控制端连接，电流取样电阻的另一端接地。

优选地，所述晶闸管自锁电路包括辅助电源输入端、第二电阻、二极管及晶闸管；其中：

晶闸管的控制极经所述第一电阻与所述第二开关管的源极连接，晶闸管的阳极与二极管的阴极连接，且与所述第一保护电路连接，晶闸管的阴极与所述第二保护电路连接，二极管的阳极经第二电阻与辅助电源输入端连接。

优选地，所述第一保护电路包括第三电阻、第四电阻及第一三极管，所述第一三极管为PNP三极管；其中：

第三电阻的一端与所述晶闸管的阳极连接，第三电阻的另一端与第一三极管的基极连接，且经第四电阻分别与第一三极管的发射极及所述第一驱动源输入端连接，所述第一驱动源输入端还与所述第一开关管的栅极连接，第一三极管的集电极与所述电源输出端连接，且与所述第一开关管的源极及所述第二开关管的漏极连接。

优选地，所述第二保护电路包括第五电阻、第六电阻及第二三极管，所述第二三极管为NPN三极管；其中：

第五电阻的一端与所述晶闸管的阴极连接，且经第六电阻与第二三极管的基极连接，第二三极管的集电极与所述第二驱动源输入端连接，所述第二驱动源输入端还与所述第二开关管的栅极连接，第二三极管的发射极接地。

优选地，还包括第七电阻和第八电阻；其中：

第七电阻连接于所述第一驱动源输入端和所述第一开关管的栅极之间；第八电阻连接于所述第二驱动源输入端和所述第二开关管的栅极之间。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为MOS开关管。

本实用新型还提出一种开关电源，所述开关电源包括半桥电路的过流保护电路，所述半桥电路的过流保护电路包括电源输入端、电源输出端、第一驱动源输入端、第二驱动源输入端、第一开关管、第二开关管、用于采样过流信号的电流采样电路、用于根据所述过流信号触发产生第一保护信号及第二保护信号的晶闸管自锁电路、用于产生所述第一保护信号至所述第一开关管的栅极以关断所述第一开关管的第一保护电路、以及用于产生所述第二保护信号至所述第二开关管的栅极以关断所述第二开关管的第二保护电路；其中：

电流采样电路的采样输入端与第二开关管的源极连接，其采样输出端与晶闸管自锁电路的控制端连接；第一保护电路连接于晶闸管自锁电路和第一开关管的栅极之间，第一开关管的栅极还与第一驱动源输入端连接；第二保护电路连接于晶闸管自锁电路和第二开关管的栅极之间，第二开关管的栅极还与第二驱动源输入端连接；第一开关管的漏极与电源输入端连接，源极与电源输出端连接，且与第二开关管的漏极连接。

本实用新型提出的半桥电路的过流保护电路，在电流采样电路采样到过流信号时，由晶闸管自锁电路触发第一保护电路产生第一保护信号至第一开关管的栅极以关断第一开关管，以及触发第二保护电路产生第二保护信号至第二开关管的栅极以关断第二开关管，从而避免了第一开关管和第二开关管因过流而被损坏。本实用新型提出的该半桥电路的过流保护电路，由于其晶闸管自锁电路中的晶闸管的耐压高，且其价格便宜，同时，其第一保护电路及第二保护电路中的三极管可以采用耐压低的三极管，而耐压低的三极管的价格低，且其性能稳定可靠，从而使得本实用新型相对于现有技术中的半桥电路的过流保护电路，极大地降低了电路的成本以及提高了电路的可靠性，同时，本实用新型还具有电路结构简单及易实现的优点。

附图说明

图1是现有技术中一种半桥电路的过流保护电路的电路结构示意图；

图2是本实用新型半桥电路的过流保护电路较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图2是本实用新型半桥电路的过流保护电路较佳实施例的电路结构示意图。

参照图2，本实用新型半桥电路的过流保护电路包括电源输入端HV_IN、电源输出端HV_OUT、第一驱动源输入端Vg1、第二驱动源输入端Vg2、第一开关管101、第二开关管102、电流采样电路103、晶闸管自锁电路104、第一保护电路105及第二保护电路106。本实施例中，第一开关管101及第二开关管102均为MOS开关管。

其中，电流采样电路103用于采样过流信号，晶闸管自锁电路104用于根据电流采样电路103采样到的过流信号，触发第一保护电路105产生第一保护信号以及触发第二保护电路106产生第二保护信号，第一保护电路105用于在电流采样电路103采样到过流信号时产生第一保护信号至第一开关管101的栅极以关断第一开关管101，第二保护电路106用于在电流采样电路103采样到过流信号时产生第二保护信号至第二开关管102的栅极以关断第二开关管102。

具体地，电流采样电路103的采样输入端与第二开关管102的源极连接，电流采样电路103的采样输出端与晶闸管自锁电路104的控制端连接；第一保护电路105连接于晶闸管自锁电路104和第一开关管101的栅极之间，第一开关管101的栅极还与第一驱动源输入端Vg1连接；第二保护电路106连接于晶闸管自锁电路104和第二开关管102的栅极之间，第二开关管102的栅极还与第二驱动源输入端Vg2连接；第一开关管101的漏极与电源输入端HV_IN连接，第一开关管101的源极与电源输出端HV_OUT连接，且与第二开关管102的漏极连接。

其中，上述电流采样电路103包括电流取样电阻RS和第一电阻R1。具体地，电流取样电阻RS的一端与第二开关管102的源极连接，且经第一电阻R1与晶闸管自锁电路104的控制端连接，电流取样电阻RS的另一端接地；

上述晶闸管自锁电路104包括辅助电源输入端VCC2、第二电阻R2、二极管D1及晶闸管S1，本实施例中，辅助电源输入端VCC2的电压为12V。具体地，晶闸管S1的控制极经第一电阻R1与第二开关管102的源极连接，晶闸管S1的阳极与二极管D1的阴极连接，且与第一保护电路105连接，晶闸管S1的阴极与第二保护电路106连接，二极管D1的阳极经第二电阻R2与辅助电源输入端VCC2连接；

上述第一保护电路105包括第三电阻R3、第四电阻R4及第一三极管Q1，本实施例中，第一三极管Q1为PNP三极管。具体地，第三电阻R3的一端与晶闸管S1的阳极连接，第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的基极连接，且经第四电阻R4分别与第一三极管Q1的发射极及第一驱动源输入端Vg1连接，第一驱动源输入端Vg1还与第一开关管101的栅极连接，第一三极管Q1的集电极与电源输出端HV_OUT连接，且与第一开关管101的源极及第二开关管102的漏极连接；

上述第二保护电路106包括第五电阻R5、第六电阻R6及第二三极管Q2，本实施例中，第二三极管Q2为NPN三极管。具体地，第五电阻R5的一端与晶闸管S1的阴极连接，且经第六电阻R6与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的集电极与第二驱动源输入端Vg2连接，第二驱动源输入端Vg2还与第二开关管Q2的栅极连接，第二三极管Q2的发射极接地；

优选地，本实用新型的上述实施例还包括第七电阻R7和第八电阻R8，其中，第七电阻R7连接于第一驱动源输入端Vg1和第一开关管101的栅极之间；第八电阻R8连接于第二驱动源输入端Vg2和第二开关管102的栅极之间。

本实用新型半桥电路的过流保护电路的工作原理具体描述如下：当电流采样电路103采样到过流信号时，即流过电流取样电阻RS的电流过大时，晶闸管S1的控制极的电压将大于等于其导通控制电压，使得晶闸管S1导通，而晶闸管S1的导通将会触发第二三极管Q2导通，使得第二开关管102栅极的电位被拉低，从而使得第二开关管102关断，同时，晶闸管S1的导通也会触发第一三极管Q1导通，使得第一开关管101栅极的电位被拉低，从而使得第一开关管101关断，从而避免了第一开关管101和第二开关管102因过流而被损坏。并且，本实施例中，当晶闸管S1导通时，辅助电源输入端VCC2的12V电压通过第二电阻R2和二极管D1为晶闸管S1提供擎住电流，使晶闸管S1自锁，即当电路发生过流现象使晶闸管S1导通后，晶闸管S1将一直处于导通状态，从而很好的实现了本实用新型的过流保护目的。

本实用新型提出的半桥电路的过流保护电路，在电流采样电路采样到过流信号时，由晶闸管自锁电路触发第一保护电路产生第一保护信号至第一开关管的栅极以关断第一开关管，以及触发第二保护电路产生第二保护信号至第二开关管的栅极以关断第二开关管，从而避免了第一开关管和第二开关管因过流而被损坏。本实用新型提出的该半桥电路的过流保护电路，由于其晶闸管自锁电路中的晶闸管的耐压高，且其价格便宜，同时，其第一保护电路及第二保护电路中的三极管可以采用耐压低的三极管，而耐压低的三极管的价格低，且其性能稳定可靠，从而使得本实用新型相对于现有技术中的半桥电路的过流保护电路，极大地降低了电路的成本以及提高了电路的可靠性，同时，本实用新型还具有电路结构简单及易实现的优点。

本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源包括半桥电路的过流保护电路，其半桥电路的过流保护电路的电路结构与上面实施例所述的半桥电路的过流保护电路的电路结构相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种半桥电路的过流保护电路，包括电源输入端、电源输出端、第一驱动源输入端、第二驱动源输入端、第一开关管及第二开关管；其特征在于，还包括用于采样过流信号的电流采样电路、用于根据所述过流信号触发产生第一保护信号及第二保护信号的晶闸管自锁电路、用于产生所述第一保护信号至所述第一开关管的栅极以关断所述第一开关管的第一保护电路、以及用于产生所述第二保护信号至所述第二开关管的栅极以关断所述第二开关管的第二保护电路；其中：

电流采样电路的采样输入端与第二开关管的源极连接，其采样输出端与晶闸管自锁电路的控制端连接；第一保护电路连接于晶闸管自锁电路和第一开关管的栅极之间，第一开关管的栅极还与第一驱动源输入端连接；第二保护电路连接于晶闸管自锁电路和第二开关管的栅极之间，第二开关管的栅极还与第二驱动源输入端连接；第一开关管的漏极与电源输入端连接，源极与电源输出端连接，且与第二开关管的漏极连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流采样电路包括电流取样电阻和第一电阻；其中：

电流取样电阻的一端与所述第二开关管的源极连接，且经第一电阻与所述晶闸管自锁电路的控制端连接，电流取样电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述晶闸管自锁电路包括辅助电源输入端、第二电阻、二极管及晶闸管；其中：

晶闸管的控制极经所述第一电阻与所述第二开关管的源极连接，晶闸管的阳极与二极管的阴极连接，且与所述第一保护电路连接，晶闸管的阴极与所述第二保护电路连接，二极管的阳极经第二电阻与辅助电源输入端连接。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一保护电路包括第三电阻、第四电阻及第一三极管，所述第一三极管为PNP三极管；其中：

第三电阻的一端与所述晶闸管的阳极连接，第三电阻的另一端与第一三极管的基极连接，且经第四电阻分别与第一三极管的发射极及所述第一驱动源输入端连接，所述第一驱动源输入端还与所述第一开关管的栅极连接，第一三极管的集电极与所述电源输出端连接，且与所述第一开关管的源极及所述第二开关管的漏极连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第二保护电路包括第五电阻、第六电阻及第二三极管，所述第二三极管为NPN三极管；其中：

第五电阻的一端与所述晶闸管的阴极连接，且经第六电阻与第二三极管的基极连接，第二三极管的集电极与所述第二驱动源输入端连接，所述第二驱动源输入端还与所述第二开关管的栅极连接，第二三极管的发射极接地。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第七电阻和第八电阻；其中：

第七电阻连接于所述第一驱动源输入端和所述第一开关管的栅极之间；第八电阻连接于所述第二驱动源输入端和所述第二开关管的栅极之间。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为MOS开关管。

8.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的半桥电路的过流保护电路。

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