CN210350768U - 保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保护电路。包括电源输入端，开关管Q1、Q2、Q3、Q4，驱动模块U1，二极管D1，偏置电阻R1、R2、R5，分压电阻R3、R4，采样电阻R6，电容C1和启动模块P1。当客户端出现过流或短路，U1的ISENSE端达到设定电压时，COMP输出端输出高电平，电源输入端停止给U1的电源端VCC供电，U1的OUT输出控制端无PWM脉冲输出。此时，启动模块给U1的电源端VCC充电，出现荡机。当客户端恢复正常时，U1的OUT输出控制端正常输出PWM脉冲，避免了传统保护电路在客户端输出过流或者短路时，开关电源出现锁死，当客户端恢复正常后，需要重置输入交流电，开关电源才能恢复输出的问题。

Description

保护电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种保护电路。

背景技术

随着开关电源技术的迅速发展，输出隔离防反灌的线路也已经很成熟了，传统的隔离防反灌电路一般用MOS管或者二极管来实现。

但是此种保护线路并不适用于客户端实际负载为马达、电机或者感性的设备，因为客户端的这种设备会反转且产生能量，而且产生的能量需要回路来释放，如果用此种防反灌线路，会容易烧坏客户设备，因为这种隔离，能量流不到电源里面去，能量只能由客户端设备来承受，而客户端设备又无法承受这种高的电压，导致损坏。因此如果负载为感性设备，最终的能量是要反灌到电源里面去的，但是电磁感应生电，导致反灌的电压要比电源输出电压高，而且有些设备反灌的时间还较长，这样就会导致电源出现过压保护的情况。为防止电源过压保护，只能将输出电解电容的容量加大，但是由于空间问题，此种情况也难以实现。传统的保护电路是通过辅助源来供电，但是辅助源一直供电，在客户端输出过流或者短路时，开关电源会出现锁死现象，即需要关闭输入交流电，重新打开输入交流电，开关电源才能恢复输出。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种保护电路。

一种保护电路,包括电源输入端，开关管Q1，开关管Q2，驱动模块U1，开关管Q3，开关管Q4，二极管D1，偏置电阻R1，偏置电阻R2，分压电阻R3，分压电阻R4，偏置电阻R5，采样电阻R6，电容C1，启动模块P1。

开关管Q1的输入端连接至电源输入端和偏置电阻R1一端的连接端，开关管Q1的输出端连接二极管D1的正极，通过二极管D1连接至驱动模块U1的电源端VCC；开关管Q1的控制端连接至偏置电阻R1的另一端和开关管Q2的输入端的连接端。开关管Q2的输出端接地。

驱动模块U1的COMP输出端通过分压电阻R4和分压电阻R3连接至开关管Q3的控制端，所述COMP输出端通过分压电阻R4接地。驱动模块U1的ISENSE端通过采样电阻R6连接客户端负载，所述ISENSE端通过电容C1接地。驱动模块U1的OUT端为输出控制端；驱动模块U1的电源端VCC连接二极管D1的负极，并且驱动模块U1的电源端VCC连接启动模块P1的一端；驱动模块U1的VREF端连接至开关管Q3的输入端和开关管Q4的输入端的连接端。

开关管Q3的输出端连接至开关管Q4的控制端，开关管Q3的输出端通过偏置电阻R5接地，开关管Q3的控制端通过分压电阻R3接地；开关管Q4的输出端通过偏置电阻R2连接至开关管Q2的输入端；启动模块P1用于为驱动模块U1的电源端VCC提供启动电流。

在其中一个实施例中，保护电路的电源输入端输入直流电源电压。

在其中一个实施例中，保护电路还包括稳压管Z1、电容C2、电容C3和二极管D2。稳压管Z1的负极连接至二极管D1的负极、电容C3的一端和驱动模块U1的电源端VCC的连接端，稳压管Z1的正极接地。电容C2的一端连接至开关管Q1的输出端和二极管D1的正极的连接端，电容C2的另一端接地。电容C3的一端连接至二极管D1的负极、稳压管Z1的负极和驱动模块U1的电源端VCC的连接端，电容C3的另一端接地。二极管D2与分压电阻R4并联，二极管D2的正极连接至分压电阻R4和分压电阻R3的连接端，二极管D2的负极连接至驱动模块U1的COMP端。

在其中一个实施例中，保护电路还包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7。电容C4的一端连接至电源输入端，电容C4的另一端接地。电容C5的一端连接至开关管Q4的输出端和偏置电阻R2的连接端，电容C5的另一端接地。电容C6的一端连接至二极管D1的负极，电容C6的另一端接地。电容C7的一端连接至分压电阻R4和分压电阻R3的连接端，电容C7的另一端接地。

在其中一个实施例中，保护电路还包括电阻R7、电容C8、电容C9。电阻R7的一端连接至驱动模块U1的VREF端，电阻R7的另一端连接至电容C8的一端、电容C9的一端和驱动模块U1的RT/CT端的连接端；电容C8的另一端接地。电容C9的另一端连接至驱动模块U1的ISENSE端和采样电阻R6的一端的连接端。

在其中一个实施例中，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为三极管或MOS管。

在其中一个实施例中，开关管Q1和开关管Q2为NPN型三极管，开关管Q3和开关管Q4为PNP型三极管。

在其中一个实施例中，驱动模块包括驱动芯片，驱动芯片的型号为UC28XX系列或UC38XX系列。

在其中一个实施例中，驱动芯片的型号为UC2844，采样电阻R6的电阻为510欧姆或680欧姆或820欧姆或1000欧姆。

在其中一个实施例中，驱动模块U1包括比较器，所述比较器将采样电阻R6的采样电压和设定电压比较，采样电压等于设定电压时，通过驱动模块U1的COMP输出端输出高电平；采样电压小于设定电压时，通过驱动模块U1的COMP输出端输出低电平。

在其中一个实施例中，设定电压为1伏特或0.8伏特。

传统的保护电路是通过辅助源(即保护电路的电源输入端输入的电压)来给驱动模块U1的电源端VCC供电，当客户端出现过流或者短路，驱动模块U1的ISENSE端达到设定电压时，驱动模块U1的COMP输出端输出高电平，驱动模块U1的OUT输出控制端无PWM脉冲输出，辅助源持续给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的COMP输出端持续输出高电平，驱动模块U1的OUT输出控制端持续无PWM脉冲信号，开关电源的输出电压持续关断，导致开关电源出现锁死现象，即需要关闭输入交流电，重新打开输入交流电，开关电源才能恢复输出。在客户端出现输出反灌时，辅助源同样持续给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的ISENSE端未达到设定电压，驱动模块U1的COMP输出端输出低电平，驱动模块U1的OUT输出控制端持续输出PWM脉冲信号，开关电源的输出端维持反灌过来的电压，开关电源不会出现过压保护。本实用新型提供的新的保护电路，驱动模块U1的ISENSE端通过采样电阻R6对客户端进行采样，当客户端出现过流或短路，驱动模块U1的ISENSE端达到设定电压时，驱动模块U1的COMP输出端输出高电平，开关管Q3关断，Q4导通，将高电平输出到开关管Q2的控制端，Q2导通，将与Q2输入端连接的Q1的控制端变为低电平，Q1关断，电源输入端停止给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的OUT输出控制端无PWM脉冲输出，开关电源的输出电压关断。此时，启动模块P1给驱动模块U1的电源端VCC充电，达到电源端VCC的启动门限时，驱动模块U1的OUT输出控制端输出PWM脉冲波形，输出电压建立，但是启动模块P1提供给电源端VCC的电流不足以维持驱动模块U1的OUT输出控制端持续输出PWM脉冲，因此OUT输出控制端重复出现脉冲输出和无脉冲输出，出现荡机情况。当客户端的输出负载恢复正常时，驱动模块U1的OUT输出控制端正常输出PWM脉冲，驱动模块U1的COMP输出端输出低电平，开关管Q3导通，Q4关断，将低电平输出到Q2的控制端，Q2关断，将与Q2输入端连接的Q1的控制端变为高电平，Q1导通，电源输入端给驱动模块U1供电，维持驱动模块U1的OUT输出控制端的PWM脉冲输出，避免了传统保护电路在客户端输出过流或者短路时，开关电源出现锁死，当客户端输出恢复正常后，需要重置输入交流电，开关电源才能恢复输出的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本实用新型一实施例中保护电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的属于“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型一实施例提供一种保护电路,包括电源输入端VCC’，开关管Q1，开关管Q2，驱动模块U1，开关管Q3，开关管Q4，二极管D1，偏置电阻R1，偏置电阻R2，分压电阻R3，分压电阻R4，偏置电阻R5，采样电阻R6，电容C1，启动模块P1。

开关管Q1的输入端连接至电源输入端VCC’和偏置电阻R1一端的连接端，开关管Q1的输出端连接二极管D1的正极，通过二极管D1连接至驱动模块U1的电源端VCC；开关管Q1的控制端连接至偏置电阻R1的另一端和开关管Q2的输入端的连接端。开关管Q2的输出端接地。

驱动模块U1的COMP输出端通过分压电阻R4和分压电阻R3连接至开关管Q3的控制端，所述COMP输出端通过分压电阻R4接地。驱动模块U1的ISENSE端通过采样电阻R6连接客户端负载，所述ISENSE端通过电容C1接地。驱动模块U1的OUT端为输出控制端；驱动模块U1的电源端VCC连接二极管D1的负极，并且所述驱动模块U1的电源端VCC连接所述启动模块P1的一端；驱动模块U1的VREF端连接至开关管Q3的输入端和开关管Q4的输入端的连接端。

开关管Q3的输出端连接至开关管Q4的控制端，开关管Q3的输出端通过偏置电阻R5接地，开关管Q3的控制端通过分压电阻R3接地；开关管Q4的输出端通过偏置电阻R2连接至开关管Q2的输入端；启动模块P1用于为驱动模块U1的电源端VCC提供启动电流。

电源输入端VCC’在Q1导通的情况下，通过电源输入端VCC’输入的电源电压给驱动模块U1的电源端VCC提供电流来维持启动后的驱动模块U1的OUT端持续输出PWM脉冲。同时，在电源输入端VCC输入的电源电压给驱动模块U1的电源端VCC供电的情况下，此电路能够在外部客户端长期反灌的情况下，给电源输出端一个电压而不出现过压保护。

在一个实施例中，保护电路的电源输入端输入直流电源电压。

如图1所示，在一个实施例中，保护电路还包括稳压管Z1、电容C2、电容C3和二极管D2。稳压管Z1的负极连接至二极管D1的负极、电容C3的一端和驱动模块U1的电源端VCC的连接端，稳压管Z1的正极接地。电容C2的一端连接至开关管Q1的输出端和二极管D1的正极的连接端，电容C2的另一端接地。电容C3的一端连接至二极管D1的负极、稳压管Z1的负极和驱动模块U1的电源端VCC的连接端，电容C3的另一端接地。二极管D2与分压电阻R4并联，二极管D2的正极连接至分压电阻R4和分压电阻R3的连接端，二极管D2的负极连接至驱动模块U1的COMP端。

在电源输入端VCC’输入的电源电压给驱动模块U1供电的过程中，稳压管Z1起到供电稳压的作用。

如图1所示，在一个实施例中，保护电路还包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7。电容C4的一端连接至电源输入端，电容C4的另一端接地。电容C5的一端连接至开关管Q4的输出端和偏置电阻R2的连接端，电容C5的另一端接地。电容C6的一端连接至二极管D1的负极，电容C6的另一端接地。电容C7的一端连接至分压电阻R4和分压电阻R3的连接端，电容C7的另一端接地。

在一个实施例中，保护电路还包括电阻R7、电容C8、电容C9。电阻R7的一端连接至驱动模块U1的VREF端，电阻R7的另一端连接至电容C8的一端、电容C9的一端和驱动模块U1的RT/CT端的连接端；电容C8的另一端接地。电容C9的另一端连接至驱动模块U1的ISENSE端和采样电阻R6的一端的连接端。

RT/CT端为驱动模块U1的振荡频率引脚，可以通过选取不同值组合的电阻R7、电容C8和电容C9来设定不同的驱动模块工作频率。

如图1所示，在一个实施例中，保护电路还包括反馈环路光耦P8-B、电阻R8和电容C11，电阻R8的一端连接至驱动模块U1的VREF端，电阻R8的另一端连接至反馈环路光耦P8-B的输入端和电容C11一端的连接端，电容C11的另一端接地。

电阻R8用于补偿驱动模块U1的工作频率，电容C11为去耦电容。

在一个实施例中，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为三极管或MOS管。在一个实施例中，开关管Q1为NPN型三极管、Q2为NPN型三极管、Q3为PNP型三极管、Q4为PNP型三极管。

在一个实施例中，驱动模块包括驱动芯片，所述驱动芯片的型号为UC28XX系列或UC38XX系列。

在一个实施例中，驱动芯片的型号为UC2844，采样电阻R6的电阻为510欧姆或680欧姆或820欧姆或1000欧姆，在其他实施例中，可以根据实际需要设置采样电阻R6的阻值。

在一个实施例中，驱动模块U1包括比较器，所述比较器将采样电阻R6的采样电压和设定电压比较，采样电压等于设定电压时，通过驱动模块U1的内部逻辑，COMP端电平变高，COMP输出端输出高电平；采样电压小于设定电压时，通过所述驱动模块U1的内部逻辑，COMP端电平变低，COMP输出端输出低电平。

在一个实施例中，设定电压为1伏特或0.8伏特，在其他实施例中，可以根据实际需要设置设定电压的电压值。

传统的保护电路是通过辅助源(即保护电路的电源输入端输入的电压)来给驱动模块U1的电源端VCC供电，当客户端出现过流或者短路，驱动模块U1的ISENSE端达到设定电压时，驱动模块U1的COMP输出端输出高电平，驱动模块U1的OUT输出控制端无PWM脉冲输出，辅助源持续给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的COMP输出端持续输出高电平，驱动模块U1的OUT输出控制端持续无PWM脉冲信号，开关电源的输出电压持续关断，导致开关电源出现锁死现象，即需要关闭输入交流电，重新打开输入交流电，开关电源才能恢复输出。在客户端出现输出反灌时，辅助源同样持续给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的ISENSE端未达到设定电压，驱动模块U1的COMP输出端输出低电平，驱动模块U1的OUT输出控制端持续输出PWM脉冲信号，开关电源的输出端维持反灌过来的电压，开关电源不会出现过压保护。本实用新型提供的新的保护电路，驱动模块U1的ISENSE端通过采样电阻R6对客户端进行采样，当客户端出现过流或短路，驱动模块U1的ISENSE端达到设定电压时，驱动模块U1的COMP输出端输出高电平，开关管Q3关断，Q4导通，将高电平输出到开关管Q2的控制端，Q2导通，将与Q2输入端连接的Q1的控制端变为低电平，Q1关断，电源输入端停止给驱动模块U1的电源端VCC供电，驱动模块U1的OUT输出控制端无PWM脉冲输出，开关电源的输出电压关断。此时，启动模块P1给驱动模块U1的电源端VCC充电，达到电源端VCC的启动门限时，驱动模块U1的OUT输出控制端输出PWM脉冲波形，输出电压建立，但是启动模块P1提供给电源端VCC的电流不足以维持驱动模块U1的OUT输出控制端持续输出PWM脉冲，因此OUT输出控制端重复出现脉冲输出和无脉冲输出，出现荡机情况。当客户端的输出负载恢复正常时，驱动模块U1的OUT输出控制端正常输出PWM脉冲，驱动模块U1的COMP输出端输出低电平，开关管Q3导通，Q4关断，将低电平输出到Q2的控制端，Q2关断，将与Q2输入端连接的Q1的控制端变为高电平，Q1导通，电源输入端给驱动模块U1供电，维持驱动模块U1的OUT输出控制端的PWM脉冲输出，避免了传统保护电路在客户端输出过流或者短路时，开关电源出现锁死，当客户端输出恢复正常后，需要重置输入交流电，开关电源才能恢复输出的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种保护电路,包括电源输入端，其特征在于，所述保护电路还包括开关管Q1，开关管Q2，驱动模块U1，开关管Q3，开关管Q4，二极管D1，偏置电阻R1，偏置电阻R2，分压电阻R3，分压电阻R4，偏置电阻R5，采样电阻R6，电容C1，启动模块P1；

所述开关管Q1的输入端连接至所述电源输入端和偏置电阻R1一端的连接端，所述开关管Q1的输出端连接所述二极管D1的正极，通过所述二极管D1连接至所述驱动模块U1的电源端VCC，所述开关管Q1的控制端连接至所述偏置电阻R1的另一端和所述开关管Q2的输入端的连接端；

所述开关管Q2的输出端接地；

所述驱动模块U1的COMP输出端通过所述分压电阻R4和所述分压电阻R3连接至开关管Q3的控制端，所述COMP输出端通过所述分压电阻R4接地；所述驱动模块U1的ISENSE端通过所述采样电阻R6连接客户端负载，所述ISENSE端通过电容C1接地；所述驱动模块U1的OUT端为输出控制端；所述驱动模块U1的电源端VCC连接所述二极管D1的负极，并且所述驱动模块U1的电源端VCC连接所述启动模块P1的一端；所述驱动模块U1的VREF端连接至所述开关管Q3的输入端和所述开关管Q4的输入端的连接端；

所述开关管Q3的输出端连接至所述开关管Q4的控制端，所述开关管Q3的输出端通过所述偏置电阻R5接地，所述开关管Q3的控制端通过所述分压电阻R3接地；

所述开关管Q4的输出端通过偏置电阻R2连接至所述开关管Q2的输入端；

所述启动模块P1用于为驱动模块U1的电源端VCC提供启动电流。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电源输入端输入直流电源电压。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括稳压管Z1、电容C2、电容C3、二极管D2，所述稳压管Z1的负极连接至所述二极管D1的负极、所述电容C3的一端和所述驱动模块U1的电源端VCC的连接端，所述稳压管Z1的正极接地；所述电容C2的一端连接至所述开关管Q1的输出端和所述二极管D1的正极的连接端，所述电容C2的另一端接地；所述电容C3的一端连接至所述二极管D1的负极、所述稳压管Z1的负极和所述驱动模块U1的电源端VCC的连接端，所述电容C3的另一端接地；所述二极管D2与所述分压电阻R4并联，所述二极管D2的正极连接至所述分压电阻R4和所述分压电阻R3的连接端，所述二极管D2的负极连接至所述驱动模块U1的COMP端。

4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括电容C4、电容C5、电容C6、电容C7，所述电容C4的一端连接至所述电源输入端，所述电容C4的另一端接地；所述电容C5的一端连接至所述开关管Q4的输出端和所述偏置电阻R2的连接端，所述电容C5的另一端接地；所述电容C6的一端连接至二极管D1的负极，所述电容C6的另一端接地；所述电容C7的一端连接至所述分压电阻R4和所述分压电阻R3的连接端，所述电容C7的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括电阻R7、电容C8、电容C9，所述电阻R7的一端连接至所述驱动模块U1的VREF端，所述电阻R7的另一端连接至所述电容C8的一端、所述电容C9的一端和驱动模块U1的RT/CT端的连接端；所述电容C8的另一端接地；所述电容C9的另一端连接至所述驱动模块U1的ISENSE端和所述采样电阻R6的一端的连接端。

6.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述开关管Q1，开关管Q2，开关管Q3，开关管Q4为三极管或MOS管。

7.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述驱动模块包括驱动芯片，所述驱动芯片的型号为UC28XX系列或UC38XX系列。

8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于，所述驱动芯片的型号为UC2844，所述采样电阻R6的电阻为510欧姆或680欧姆或820欧姆或1000欧姆。

9.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述驱动模块U1包括比较器，所述比较器将所述采样电阻R6的采样电压和设定电压比较，所述采样电压等于所述设定电压时，通过所述驱动模块U1的COMP输出端输出高电平，所述采样电压小于所述设定电压时，通过所述驱动模块U1的COMP输出端输出低电平。

10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，所述设定电压为1伏特或0.8伏特。

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