CN218514366U - 一种功率管自锁保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率管自锁保护电路，该电路利用采样模块采集功率管过流时的电流信号并将其转换成电压信号，电平转换模块在功率管过流时对输入的电平信号进行转换并输出用于关断功率管的触发电平信号，令功率管在过流时能够在极短的时间内关断以避免损坏；同时当正反馈模块接收到电平转换模块输出的触发电平信号时能够输出与触发电平信号一致的电平信号，并且由于其内部存在正反馈机制因此在电平转换模块撤销触发电平信号后仍然能够维持输出与触发电平信号一致的电平信号，令功率管能够继续维持关断状态，避免重新导通。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体地说涉及一种带过流检测功能的功率管自锁保护电路。
背景技术
传统的开关电源电路中需要配置功率管，通过控制功率管关断开启的时间比率以实现稳定输出直流电压的功能，现有技术中为了保证开关电源中功率管的安全性以及可靠性，本领域技术人员会为功率管配置过流检测功能以及自锁保护功能，即通过采集流经功率管的电流值判断是否出现过流情况并在出现过流情况的时候将功率管关断以防止功率管出现损坏。此外功率管的过流检测以及自锁保护功能不仅是应用在开关电源中所需要，其他功率管应用场合同样需要为功率管配置以上所述的两种功能。
现有技术中实现功率管的过流检测功能是通过采用电阻配合运算放大器、模数转换器以及MCU控制器实现的，当出现过流情况时MCU控制器向功率管输出关断信号。此方案难以在短时间内关断功率管，在过流情况下容易导致功率管损坏。此外当功率管出现过流现象时，该过流现象往往持续时间较短，一旦过流现象消除时功率管会重新导通，但是由于出现过流现象的原因没有得到解决，因此电路依旧存在安全隐患，建议当过流现象消除时功率管仍然维持关断状态。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种带过流检测功能的功率管自锁保护电路。
本实用新型为解决问题所采用的技术方案是：
一种功率管自锁保护电路，包括：
功率管驱动接口；
采样模块，用于采集流经功率管的电流信号，并将流经功率管的电流信号转换成电压信号；
电平转换模块，用于对输入的电平信号进行高低电平转换输出，所述电平转换模块的输入端与所述采样模块的输出端相连接，所述电平转换模块的输出端与所述功率管驱动接口相连接；
正反馈模块，所述正反馈模块的输入端与所述电平转换模块的输出端相连接，所述正反馈模块的输出端与所述功率管驱动接口相连；
将功率管出现过流情况时所述电平转换模块输出的用于关断功率管的电平信号定义为触发电平信号，当所述正反馈模块接收到所述触发电平信号时，所述正反馈模块输出与所述触发电平信号一致的电平信号，当所述电平转换模块撤销所述触发电平信号时，所述正反馈模块维持输出与所述触发电平信号一致的电平信号。
作为上述技术方案的进一步改进，所述采样模块包括电阻R1，所述电平转换模块包括NPN型的三极管Q1，所述电阻R1串接在功率管的供电回路中，所述三极管Q1的基极与所述电阻R1非零点位的一端相连，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极作为所述电平转换模块的输出端，所述三极管Q1的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述正反馈模块的输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括差分模块，所述差分模块的输入端与所述电阻R1的两端一一对应连接，所述差分模块的输出端与所述三极管Q1的基极相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述正反馈模块包括NPN型的三极管Q2、NPN型的三极管Q3、电阻R2以及电阻R3，所述电平转换模块的输出端与所述三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R2接电源端，所述三极管Q2的集电极与所述三极管Q3的基极相连，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过所述电阻R3接电源端，所述三极管Q3的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述电平转换模块的输出端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述正反馈模块还设置有用于接收外部重置电平信号的重置接口，所述重置接口与所述三极管Q3的基极相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括二极管D1，所述二极管D1的正极与所述功率管驱动接口相连，所述二极管D1的负极分别与所述电平转换模块的输出端以及所述正反馈模块的输出端相连。
本实用新型的有益效果是：本技术方案利用采样模块采集功率管过流时的电流信号并将其转换成电压信号，电平转换模块在功率管过流时对输入的电平信号进行转换并输出用于关断功率管的触发电平信号，令功率管在过流时能够在极短的时间内关断以避免损坏；同时当正反馈模块接收到电平转换模块输出的触发电平信号时能够输出与触发电平信号一致的电平信号，并且由于其内部存在正反馈机制因此在电平转换模块撤销触发电平信号后仍然能够维持输出与触发电平信号一致的电平信号，令功率管能够继续维持关断状态，避免重新导通。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步解释说明。
图1是本实用新型功率管自锁保护电路的第一例电路原理图；
图2是本实用新型功率管自锁保护电路的第二例电路原理图。
具体实施方式
本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
参照图1和图2，本申请公开了一种功率管自锁保护电路，其第一实施例，包括：
功率管驱动接口；
采样模块，用于采集流经功率管的电流信号，并将流经功率管的电流信号转换成电压信号；
电平转换模块，用于对输入的电平信号进行高低电平转换输出，所述电平转换模块的输入端与所述采样模块的输出端相连接，所述电平转换模块的输出端与所述功率管驱动接口相连接；
正反馈模块，所述正反馈模块的输入端与所述电平转换模块的输出端相连接，所述正反馈模块的输出端与所述功率管驱动接口相连；
将功率管出现过流情况时所述电平转换模块输出的用于关断功率管的电平信号定义为触发电平信号，当所述正反馈模块接收到所述触发电平信号时，所述正反馈模块输出与所述触发电平信号一致的电平信号，当所述电平转换模块撤销所述触发电平信号时，所述正反馈模块维持输出与所述触发电平信号一致的电平信号。
具体地，本实施例中利用所述采样模块采集功率管过流时的电流信号并将其转换成电压信号，所述电平转换模块在功率管过流时对输入的电平信号进行转换并输出用于关断功率管的触发电平信号，令功率管在过流时能够在极短的时间内关断以避免损坏；同时当所述正反馈模块接收到电平转换模块输出的触发电平信号时能够输出与触发电平信号一致的电平信号，并且由于其内部存在正反馈机制因此在所述电平转换模块撤销触发电平信号后仍然能够维持输出与触发电平信号一致的电平信号，令功率管能够继续维持关断状态，避免重新导通。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中所述采样模块包括电阻R1，所述电平转换模块包括NPN型的三极管Q1，所述电阻R1串接在功率管的供电回路中，所述三极管Q1的基极与所述电阻R1非零点位的一端相连，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极作为所述电平转换模块的输出端，所述三极管Q1的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述正反馈模块的输入端相连。此结构适用于所述电阻R1一端接地，另一端与负载或者功率管相连的情况。
参照图2，更优选地，本实施例还可设置有差分模块，所述差分模块的输入端与所述电阻R1的两端一一对应连接，所述差分模块的输出端与所述三极管Q1的基极相连。此结构无需对所述电阻R1的设置位置做出要求，所述差分模块可直接计算所电阻R1两端的电压差。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述正反馈模块包括NPN型的三极管Q2、NPN型的三极管Q3、电阻R2以及电阻R3，所述电平转换模块的输出端与所述三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R2接电源端，所述三极管Q2的集电极与所述三极管Q3的基极相连，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过所述电阻R3接电源端，所述三极管Q3的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述电平转换模块的输出端相连。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述正反馈模块还设置有用于接收外部重置电平信号的重置接口，所述重置接口与所述三极管Q3的基极相连。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中还包括二极管D1，所述二极管D1的正极与所述功率管驱动接口相连，所述二极管D1的负极分别与所述电平转换模块的输出端以及所述正反馈模块的输出端相连。
本实施例具体实现相应功能的原理如下，当功率管出现过流状况时，所述电阻R1两端的电压差增大，令所述三极管Q1导通，此时所述三极管Q1的集电极分别向所述功率管驱动接口以及所述三极管Q2的基极输出低电平(即触发电平信号)，功率管关断，所述三极管Q2关断，所述三极管Q2的集电极向所述三极管Q3的基极输出高电平，所述三极管Q3导通，所述三极管Q3的集电极同样向所述功率管驱动接口输出低电平(即触发电平信号)，外部的功率管驱动模块失去对功率管的控制功能；当功率管的过流状况消失时，所述电阻R1两端的电压差降低，所述三极管Q1无法导通，所述三极管Q1的集电极失去对所述三极管Q2的控制能力，但是用于所述三极管Q2与所述三极管Q3形成正反馈机制，因此所述三极管Q2以及所述三极管Q3维持与功率管出现过流状况时一致的状态，即所述三极管Q3的集电极仍然能够向所述功率管驱动接口输出低电平(即触发电平信号)，外部的功率管驱动模块仍然失去对功率管的控制功能；当功率管出现过流状况且相关技术人员排查出原因后，需要重新令功率管恢复到正常的工作状态，此时利用外部设备向所述重置接口输入一低电平信号(即重置电平信号)，三极管Q3的集电极输出高电平，功率管的状态由外部的功率管驱动模块控制。
以上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，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种功率管自锁保护电路，其特征在于：包括：
功率管驱动接口；
采样模块，用于采集流经功率管的电流信号，并将流经功率管的电流信号转换成电压信号；
电平转换模块，用于对输入的电平信号进行高低电平转换输出，所述电平转换模块的输入端与所述采样模块的输出端相连接，所述电平转换模块的输出端与所述功率管驱动接口相连接；
正反馈模块，所述正反馈模块的输入端与所述电平转换模块的输出端相连接，所述正反馈模块的输出端与所述功率管驱动接口相连；
将功率管出现过流情况时所述电平转换模块输出的用于关断功率管的电平信号定义为触发电平信号，当所述正反馈模块接收到所述触发电平信号时，所述正反馈模块输出与所述触发电平信号一致的电平信号，当所述电平转换模块撤销所述触发电平信号时，所述正反馈模块维持输出与所述触发电平信号一致的电平信号。
2.根据权利要求1所述的一种功率管自锁保护电路，其特征在于：所述采样模块包括电阻R1，所述电平转换模块包括NPN型的三极管Q1，所述电阻R1串接在功率管的供电回路中，所述三极管Q1的基极与所述电阻R1非零点位的一端相连，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极作为所述电平转换模块的输出端，所述三极管Q1的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述正反馈模块的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种功率管自锁保护电路，其特征在于：还包括差分模块，所述差分模块的输入端与所述电阻R1的两端一一对应连接，所述差分模块的输出端与所述三极管Q1的基极相连。
4.根据权利要求1所述的一种功率管自锁保护电路，其特征在于：所述正反馈模块包括NPN型的三极管Q2、NPN型的三极管Q3、电阻R2以及电阻R3，所述电平转换模块的输出端与所述三极管Q2的基极相连，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R2接电源端，所述三极管Q2的集电极与所述三极管Q3的基极相连，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过所述电阻R3接电源端，所述三极管Q3的集电极分别与所述功率管驱动接口以及所述电平转换模块的输出端相连。
5.根据权利要求4所述的一种功率管自锁保护电路，其特征在于：所述正反馈模块还设置有用于接收外部重置电平信号的重置接口，所述重置接口与所述三极管Q3的基极相连。
6.根据权利要求1所述的一种功率管自锁保护电路，其特征在于：还包括二极管D1，所述二极管D1的正极与所述功率管驱动接口相连，所述二极管D1的负极分别与所述电平转换模块的输出端以及所述正反馈模块的输出端相连。
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