一種用于dc/dc變換器輸出過壓保護電路及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電源領域，特別涉及一種用于DC/DC變換器輸出過壓保護電路及方法。
【背景技術】
[0002]DC/DC變換器在設計時要考慮對用電負載進行保護以及因用電負載的失效而對DC/DC變換器的保護。考慮組成DC/DC變換器的所有部件元器件可能發生的各種故障對DC/DC變換器的影響，必須設計相應的保護電路，以保證不會造成災難性的后果。
[0003]DC/DC變換器是一個閉環反饋系統，對于不同電路拓撲引起輸出過壓的故障點不盡相同。例如對于非隔離的BUCK變換器，其串聯的功率M0SFET管一旦漏源極短路，輸入電壓會直接串到輸出端。又如采用磁隔離采樣加輸出二次穩壓的多路輸出DC/DC變換器，用于二次穩壓的三端穩壓器輸入輸出短路，也會導致輸出過壓。再如對于多路輸出的DC/DC變換器，由于交叉調整率差會帶來某輸出電壓升高。
[0004]對于一般DC/DC變換器，脈寬調制器基準電壓漂移，由于輸出電壓和該基準電壓比較產生誤差信號來控制閉環輸出電壓，基準電壓向高漂移會導致輸出電壓也向高漂移。此外，脈寬調制器失效導致高電壓輸出，正常時脈寬調制器的誤差放大器輸出電壓取決于誤差信號的大小，失效后該電壓持續高電平輸出，導致占空比增大，使輸出過壓。如果電壓采樣的反饋線路的開路，相當于反饋電阻開路，電源將工作于開環狀態，輸出電壓也會升尚ο
[0005]一般輸出過壓保護可以采取強制法，即通過TVS管箝位和快速斷路來實現。如圖1和圖2所示，通過在輸出端接TVS管或可控硅來實現箝位輸出，該方法在輸入電壓直接串到輸出電壓的情況下需要選用高耐壓TVS管和晶閘管并且不能及時斷開輸入電源與負載的連接。如圖3所示是基于PWM的輸出限壓保護電路，該方法在DC/DC變換器功率管M0S漏源極短路時無法正常調節，實現不了鎖死功能，輸入電壓直接串入到輸出端時實現不了保護。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種用于DC/DC變換器輸出過壓保護電路，可以有效實現輸入電壓直接串到輸出端時輸出過壓保護和其它故障引起的過壓保護，避免了故障擴大化。
[0007]本發明的另一目的在于提供一種用于DC/DC變換器輸出過壓保護方法。
[0008]本發明的目的通過以下的技術方案實現:
[0009]—種用于DC/DC變換器輸出過壓保護電路，包括門限電路、鎖死電路，以及串聯在所述DC/DC變換器外部輸入電源線上的開關管，通過門限電路采樣DC/DC變換器的輸出電壓，當輸出電壓值超過設定的門限電壓時，觸發鎖死電路工作，從而控制串聯在DC/DC變換器外部輸入電源線上的開關管的導通與關斷。通過開關管的導通與關斷達到連接或切斷輸入源與負載的目的，實現DC/DC變換器輸出過壓保護。
[0010]所述的DC/DC變換器是非隔離DC/DC變換器。
[0011]所述的門限電路包括穩壓二極管D3、濾波電容C2以及由電阻R5、電阻R6組成的分壓電路；其中穩壓二極管D3負極連接DC/DC變換器的電壓輸出端，穩壓二極管D3正極接入由電阻R5、電阻R6組成的分壓電路；濾波電容C2與電阻R6并聯，一端接地，另一端接穩壓二極管D3正極；電阻R5 —端接穩壓二極管D3正極，另一端接鎖死電路。
[0012]所述的鎖死電路包括半可控晶閘管SCR、穩壓二極管D2、限流電阻R2、限流電阻R3和限流電阻R4，開關管Q2、穩壓二極管D1以及開關管Q1、電容C1、電阻R1 ;其中半可控晶閘管SCR門極端接電阻R6，陰極接地，陽極與限流電阻R3、限流電阻R4、穩壓二極管D2負極連接，穩壓二極管D2正極接地；開關管Q2源極接地，門極接限流電阻R3，漏極接限流電阻R2 ;開關管Q1串接在輸入電壓正輸入線上，穩壓二極管D1、電容C1和電阻R1并接在開關管Q1的門極與源極之間，穩壓二極管D1的負極接開關管Q1門極，穩壓二極管D1的正極接開關管Q1源極。
[0013]本發明的目的通過以下的技術方案實現:
[0014]一種用于DC/DC變換器輸出過壓保護方法，包含以下步驟:
[0015]當DC/DC變換器輸出正常時，輸出過壓保護電路不起作用，外部輸入電源線上的開關管處于導通狀態，保護電路不影響正常輸出的工作特性；
[0016]當DC/DC變換器輸出電壓超出過門限電路設定的門限電壓時，鎖死電路工作將開關管關斷，負載與輸入電源斷開，從而保護DC/DC變換器和后級設備免受高壓沖壓而損壞元器件。
[0017]所述的DC/DC變換器是非隔離DC/DC變換器。
[0018]所述的門限電路包括穩壓二極管D3、濾波電容C2以及由電阻R5、電阻R6組成的分壓電路；其中穩壓二極管D3負極連接DC/DC變換器的電壓輸出端，穩壓二極管D3正極接入由電阻R5、電阻R6組成的分壓電路；濾波電容C2與電阻R6并聯，一端接地，另一端接穩壓二極管D3正極；電阻R5 —端接穩壓二極管D3正極，另一端接鎖死電路。
[0019]所述的鎖死電路包括半可控晶閘管SCR、穩壓二極管D2、限流電阻R2、限流電阻R3和限流電阻R4，開關管Q2、穩壓二極管D1以及開關管Q1、電容C1、電阻R1 ;其中半可控晶閘管SCR門極端接電阻R6，陰極接地，陽極與限流電阻R3、限流電阻R4、穩壓二極管D2負極連接，穩壓二極管D2正極接地；開關管Q2源極接地，門極接限流電阻R3，漏極接限流電阻R2 ;開關管Q1串接在輸入電壓正輸入線上，穩壓二極管D1、電容C1和電阻R1并接在開關管Q1的門極與源極之間，穩壓二極管D1的負極接開關管Q1門極，穩壓二極管D1的正極接開關管Q1源極。
[0020]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0021](1)通過控制DC/DC外部輸入電源線上的開關管的關斷來實現輸出過壓鎖死保護。
[0022](2)輸出過壓時，輸入電源與負載斷開，同時保護DC/DC變換器和負載，避免故障擴大化。
[0023](3)應用于非隔離DC/DC變換器能有效保護功率M0S管漏源極短路時輸入電壓直接串到輸出端而引起的輸出電壓升高造成的后級設備損壞。
【附圖說明】
[0024]圖1為輸出端接穩壓管的輸出過壓保護電路的電路圖。
[0025]圖2為輸出端晶閘管的輸出過壓保護電路的電路圖。
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