專(zhuān)利名稱(chēng)：負(fù)載阻抗測(cè)試式boost輸出安全控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全控制電路，可作為BOOST電源電路與負(fù)載之間的中間電路。
背景技術(shù)：
直流電源可以是簡(jiǎn)單的獨(dú)立電源，如蓄電池，也可以是由直直變換或者通過(guò)整流濾波方法變換交流電源獲得需要的直流電源?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了防止短路、保護(hù)直流源，在以直流電源供電的電路中，以及蓄電池的充電電路中，在輸入回路中串接保險(xiǎn)絲，一旦發(fā)生短路，電路中電流過(guò)大，保險(xiǎn)絲就會(huì)熔斷，從而避免了過(guò)大電流燒壞直流源。例如對(duì)于BOOST電源電路，在對(duì)負(fù)載設(shè)備進(jìn)行低壓供電時(shí)，更加需要保證電源的安全性，另外盡可能不增加額外的功耗。短路保護(hù)電路是保護(hù)直流源的重要電路，其性能好壞直接影響到直流源與負(fù)載的安全和工作?，F(xiàn)有采用串接保險(xiǎn)絲方式的短路保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載回路中的某個(gè)部件損壞造成短路，或者由于人為操作失誤將直流源的正負(fù)極接短路時(shí)，很容易使串接保險(xiǎn)絲熔斷，保險(xiǎn)絲熔斷后需要拆機(jī)更換新的保險(xiǎn)絲，如此則極大地影響負(fù)載連續(xù)穩(wěn)定地工作。因此，需要有更可靠的短路保護(hù)電路，以維持負(fù)載設(shè)備連續(xù)高效地工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路,從而使BOOST電源電路對(duì)負(fù)載設(shè)備更可靠地供電，連續(xù)高效地工作。本發(fā)明提供以下基本方案負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，包括基準(zhǔn)電壓源、比較器A、比較器B、三極管NI和穩(wěn)壓管Z5 ;該輸出安全控制電路的輸入端接BOOST直流輸出電壓，輸出端接負(fù)載，所述輸入端和輸出端所在的主回路上串聯(lián)設(shè)置有VMOS管M5和限流電阻R24，其中，VMOS管M5的基極經(jīng)三極管NI接至所述輸出端的負(fù)端，三極管NI的基極接至所述基準(zhǔn)電壓源；所述輸出端并聯(lián)有一個(gè)濾波電容C15和一個(gè)反饋支路，該反饋支路上依次串聯(lián)有分壓電阻R14和RC電路；比較器A的正相輸入端接入該反饋支路，經(jīng)分壓電阻R14接至所述輸出端的正端，比較器A的負(fù)相輸入端接基準(zhǔn)電壓，比較器A的輸出端依次經(jīng)串聯(lián)的電阻R13、電阻R27、電阻R22接至所述輸入端的負(fù)端；比較器B的正相輸入端接入電阻R13、電阻R27和電阻R22所在的串聯(lián)支路，其接入節(jié)點(diǎn)位于電阻R27與電阻R22之間；比較器B的負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R6接至所述輸出端的負(fù)端；比較器B的輸出端接至三極管NI的基極?；谏鲜龌痉桨福€可以進(jìn)行如下優(yōu)化限定和改進(jìn)在VMOS管M5的基極與三極管NI的漏極之間引出一個(gè)支路至VMOS管M5的源極，該支路上設(shè)置有穩(wěn)壓管Zl。所述基準(zhǔn)電壓由與所述基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)的所述穩(wěn)壓管Z5提供。
比較器B的正相輸入端的接入節(jié)點(diǎn)還通過(guò)濾波電容C16接至所述輸出端的負(fù)端。比較器A和比較器B構(gòu)成一個(gè)雙封裝比較器。該雙封裝比較器優(yōu)選LH2903、LM2903或其它同類(lèi)器件。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的輸出保護(hù)電路(即所述負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路)能夠保證BOOST輸出在負(fù)載短路時(shí)自動(dòng)調(diào)整，限流輸出，同時(shí)仍保證低功耗。


圖1為本發(fā)明的輸出保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的輸出安全控制電路的輸入端接直流輸出，輸出端接負(fù)載。即直流電源的輸出經(jīng)該輸出安全控制電路向負(fù)載提供穩(wěn)定電壓。如圖1所示，該輸出安全控制電路包括基準(zhǔn)電壓源、比較器A、比較器B (圖中比較器A和比較器B是封裝為一個(gè)雙比較器)、三極管NI和穩(wěn)壓管Z5 ;所述輸入端和輸出端所在的主回路上串聯(lián)設(shè)置有VMOS管M5和限流電阻R24，其中，VMOS管M5的基極經(jīng)三極管NI接至所述輸出端的負(fù)端，三極管NI的基極接至所述基準(zhǔn)電壓源；所述輸出端并聯(lián)有一個(gè)濾波電容和一個(gè)反饋支路，該反饋支路上依次串聯(lián)有分壓電阻R14和RC電路；比較器A的正相輸入端接入該反饋支路，經(jīng)分壓電阻R14接至所述輸出端的正端，比較器A的負(fù)相輸入端接基準(zhǔn)電壓，比較器A的輸出端依次經(jīng)串聯(lián)的電阻R13、電阻R27、電阻R22接至所述輸入端的負(fù)端；比較器B的正相輸入端接入電阻R13、電阻R27和電阻R22所在的串聯(lián)支路，其接入節(jié)點(diǎn)位于電阻R27與電阻R22之間；比較器B的負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R6接至所述輸出端的負(fù)端；比較器B的輸出端接至三極管NI的基極。在VMOS管M5的基極與三極管NI的漏極之間引出一個(gè)支路至VMOS管M5的源極，該支路上設(shè)置有穩(wěn)壓管Zl。所述基準(zhǔn)電壓由與所述基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)的2. 5V穩(wěn)壓管提供。比較器B的正相輸入端的接入節(jié)點(diǎn)還通過(guò)濾波電容接至所述輸出端的負(fù)端。比較器A和比較器B構(gòu)成的雙封裝比較器優(yōu)選LH2903、LM2903或其它同類(lèi)器件；當(dāng)然也可以采用分立元件實(shí)現(xiàn)。IC5為標(biāo)準(zhǔn)高速比較器電路(雙比較器)，比較器B、N1、M5組成恒流控制電路。B-端電壓V3=0V，B+端電壓為V2=R22 X Vl/(R22+R27)-Us上式中，Us=Is X Rs=I s X R24Vl電壓受比較器A控制，A-端電壓VR=2. 5V, A+端電壓為VL=ULXR7/(R7+R14) =RLX Is。1、限流啟動(dòng)電路啟動(dòng)(上電)時(shí)，VL < 2. 5V，比較器A輸出低，則R13接入分壓。其中R13< < R25、R13 < < R27、VR=2.5V;
Vl ^ VRXR13/(R13+R25) =2. 5XR13/(R13+R25)V2=R22XVl/(R22+R27)_Us=R22 X (2. 5XR13/(R13+R25))/(R22+R27)-Us=2. 5XR22XR13/((R13+R25) (R22+R27))-1sXRs設(shè)cl=2.5XR22XR13/((R13+R25) (R22+R27))BP V2=cl-RsXIs當(dāng)V2=cl_RsXIs ^ 0時(shí)，比較器B、N1、M5限流輸出，限流值為Is=cl/Rs。即能夠保證BOOST輸出以限流(Is=cl/Rs)啟動(dòng)。VL=UL X R7/ (R7+R14) =RL XIs=ClX RL/Rs 因此，只需要配置相應(yīng)的阻值，使得BOOST負(fù)載阻抗較小(短路)時(shí)，VL < 2. 5V，工作在安全限流狀態(tài)下。比如，根據(jù)Is=cl/Rs，設(shè)置Is在常規(guī)值1/4-1/10之間。2、運(yùn)行中的常規(guī)限流當(dāng)BOOST負(fù)載阻抗無(wú)故障VL ^ 2. 5V時(shí)比較器A輸出高(開(kāi)路)，則R13脫離分壓，V2=2. 5 X R22/(R22+R27+R25)-Us ；設(shè)c2=2.5 X R22/ (R22+R27+R25)BP V2=c2-RsXIL當(dāng)V2=c2_RsXIL ^ 0時(shí)，比較器B、N1、M5限流輸出，限流值為IL=c2/Rs，即能夠保證BOOST輸出以限流(IL=c2/Rs)工作。因此，只需要配置相應(yīng)的電阻阻值，使IL大于正常工作電流，且使VMOS限制在電流、功率的安全范圍內(nèi)。通常，IL設(shè)置為常規(guī)值的1.1倍至1. 5倍之間。3、正常工作的低功耗BOOST輸出正常工作時(shí)，輸出電流小于IL，比較器(A、B)輸出高(開(kāi)路)，P溝道VMOS (M5)工作在超低導(dǎo)通電阻(RDS=O. 005 Ω )狀態(tài)下。例如輸出功率200W輸出電壓50V，則輸出電流為Io=200/50=4A，VMOS (M5)上壓降為4Χ0· 005=0. 02，VMOS (Μ5)控制功耗為Pe=0. 02X4=0. 08W，可以看出，正常運(yùn)行時(shí)的控制功耗很低。4、短路保護(hù)若BOOST電路工作過(guò)程中若發(fā)生輸出短路等故障，導(dǎo)致VL < 2. 5V，則比較器A輸出低，使比較器B、N1、M5限流輸出(參見(jiàn)前述第I種情況)，電路重新進(jìn)入安全啟動(dòng)(Is)狀態(tài)，當(dāng)故障消除后，BOOST自動(dòng)恢復(fù)正常輸出。
權(quán)利要求
1.負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于包括基準(zhǔn)電壓源、比較器A、 比較器B、三極管NI和穩(wěn)壓管Z5 ;該輸出安全控制電路的輸入端接BOOST直流輸出電壓，輸出端接負(fù)載，所述輸入端和輸出端所在的主回路上串聯(lián)設(shè)置有VMOS管M5和限流電阻R24， 其中，VMOS管M5的基極經(jīng)三極管NI接至所述輸出端的負(fù)端，三極管NI的基極接至所述基準(zhǔn)電壓源；所述輸出端并聯(lián)有一個(gè)濾波電容C15和一個(gè)反饋支路，該反饋支路上依次串聯(lián)有分壓電阻R14和RC電路；比較器A的正相輸入端接入該反饋支路，經(jīng)分壓電阻R14接至所述輸出端的正端，比較器A的負(fù)相輸入端接基準(zhǔn)電壓，比較器A的輸出端依次經(jīng)串聯(lián)的電阻R13、電阻R27、電阻 R22接至所述輸入端的負(fù)端；比較器B的正相輸入端接入電阻R13、電阻R27和電阻R22所在的串聯(lián)支路，其接入節(jié)點(diǎn)位于電阻R27與電阻R22之間；比較器B的負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R6接至所述輸出端的負(fù)端；比較器B的輸出端接至三極管NI的基極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于在 VMOS管M5的基極與三極管NI的漏極之間引出一個(gè)支路至VMOS管M5的源極，該支路上設(shè)置有穩(wěn)壓管Zl。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓由與所述基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)的所述穩(wěn)壓管Z5提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于比較器B的正相輸入端的接入節(jié)點(diǎn)還通過(guò)濾波電容C16接至所述輸出端的負(fù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于比較器A和比較器B構(gòu)成一個(gè)雙封裝比較器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，其特征在于所述雙封裝比較器采用LH2903或LM2903。
全文摘要
本發(fā)明提供一種負(fù)載阻抗測(cè)試式BOOST輸出安全控制電路，旨在使BOOST電源電路對(duì)負(fù)載設(shè)備更可靠地供電。該電路包括基準(zhǔn)電壓源、比較器A、比較器B、三極管N1和穩(wěn)壓管Z5；該輸出安全控制電路的輸入端接BOOST直流輸出電壓，輸出端接負(fù)載，所述輸入端和輸出端所在的主回路上串聯(lián)設(shè)置有VMOS管M5和限流電阻R24，其中，VMOS管M5的基極經(jīng)三極管N1接至所述輸出端的負(fù)端，三極管N1的基極接至所述基準(zhǔn)電壓源；所述輸出端并聯(lián)有一個(gè)濾波電容和一個(gè)反饋支路，該反饋支路上依次串聯(lián)有分壓電阻R14和RC電路。本發(fā)明能夠保證BOOST輸出在負(fù)載短路時(shí)自動(dòng)調(diào)整，限流輸出，同時(shí)仍保證低功耗。
文檔編號(hào)H02M1/32GK103001476SQ20121051603
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者胡家培, 胡民海 申請(qǐng)人:西安智海電力科技有限公司