一種buck變換器的輸出短路保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種腳CK變換器的輸出短路保 護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源保護(hù)電路成為電路設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一部 分。目前，電源或開關(guān)電源常用的保護(hù)方案有很多；（1)根據(jù)取樣信號(hào)的不同分為；電流型 保護(hù)電路和電壓型保護(hù)電路。一般保護(hù)電路中大部分采用電流型保護(hù)電路，該類型需要電 流采樣電阻，在電阻上會(huì)流過很大的電流，若采用小阻值電流采樣電阻，則需將信號(hào)進(jìn)行處 理、放大，該樣會(huì)使得電路復(fù)雜，增加成本。也可W采用電流傳感器或者霍爾傳感器等來進(jìn) 行電流取樣，但由于電流傳感器價(jià)格較高，且許多電流傳感器需要另外加電源才能正常工 作，該又使得電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。而電壓型保護(hù)電路，無(wú)需采樣電流，只需采樣電壓， 通過大阻值電阻進(jìn)行分壓就可實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小，成本低。（2)根據(jù)對(duì)輸出電流的控制 分為；限流型保護(hù)電路、截流型或減流型保護(hù)電路、徹底關(guān)斷型保護(hù)電路及可徹底關(guān)斷開關(guān) 管的自恢復(fù)型保護(hù)電路。①限流型保護(hù)電路是當(dāng)電源輸出端過載或短路時(shí)，輸出電壓下降 而將輸出電流限制在一定范圍內(nèi)。該保護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)是；保護(hù)范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，其電 路一般較為簡(jiǎn)單，故障排除后電源容易恢復(fù)。缺點(diǎn)是；保護(hù)速度慢，輸出短路保護(hù)時(shí)，仍有較 大的電流流過，功耗大。②截流型或減流型保護(hù)電路；在開關(guān)變換器輸出過載或短路時(shí)，保 護(hù)電路立即動(dòng)作，可使輸出電流和電壓迅速減小。該保護(hù)電路的優(yōu)點(diǎn)是；保護(hù)動(dòng)作速度快、 效果好、功率損耗小，適用于輸出功率較大的電源。缺點(diǎn)是；該保護(hù)電路比較復(fù)雜，電路調(diào)試 比較麻煩，故障排除后電源不易自恢復(fù)。⑨徹底關(guān)斷型保護(hù)電路，即一旦保護(hù)電路動(dòng)作后， 即使過流或短路故障消除，電源仍一直處在關(guān)斷狀態(tài)，必須要先關(guān)斷電源、重啟系統(tǒng)才能恢 復(fù)工作，電路不能實(shí)現(xiàn)自恢復(fù)，無(wú)法滿足本安電源的要求。④可徹底關(guān)斷開關(guān)管的自恢復(fù)型 保護(hù)電路，該類保護(hù)電路通常需要電流檢測(cè)電路、短路或過載判斷電路、延時(shí)電路等組成， 電路較為復(fù)雜；而一般的可恢復(fù)型保護(hù)電路在主電路出現(xiàn)故障后，雖然可W將輸出電壓限 制在比較低的范圍內(nèi)，但此時(shí)電流卻很大，因?yàn)殚_關(guān)電源其實(shí)還在工作。因此，對(duì)于應(yīng)用于 危險(xiǎn)環(huán)境的本安防爆電源，短路故障產(chǎn)生的火花能量相當(dāng)可觀，很有可能引爆易燃、易爆氣 體及其混合物，難W實(shí)現(xiàn)本安輸出。
[0003] 目前我國(guó)煤礦數(shù)量眾多，瓦斯爆炸事故屢見不鮮，給人民的生命安全造成了重大 威脅。因此，設(shè)計(jì)一種適用于危險(xiǎn)性環(huán)境的電壓型打囑式輸出短路保護(hù)電路意義重大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種BUCK 變換器的輸出短路保護(hù)電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作便捷、可實(shí)現(xiàn)打囑式短路保 護(hù)、具有自恢復(fù)功能、實(shí)用性強(qiáng)、便于推廣使用。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是；一種腳CK變換器的輸出短 路保護(hù)電路，其特征在于：包括比較器Ul、開關(guān)二極管D2和非極性電容C2,w及電阻Rl、電 阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5 ;所述開關(guān)二極管D2的陽(yáng)極和電阻R1的一端相接且為所 述輸出短路保護(hù)電路的輸入端V-IN，所述輸出短路保護(hù)電路的輸入端V-IN與腳CK變換器 的正極電壓輸出端相接，所述開關(guān)二極管D2的陰極與非極性電容C2的一端和電阻R3的一 端相接，所述電阻R1的另一端通過電阻R2接地，所述非極性電容C2的另一端接地，所述電 阻R3的另一端與比較器U1的反相輸入端相接，且通過電阻R4接地，所述電阻R1和電阻R2 的連接端W及電阻R5的一端均與比較器U1的同相輸入端相接，所述比較器U1的電源端和 電阻R5的另一端均與供電電源的輸出端VCC相接，所述比較器U1的接地端接地，所述比較 器U1的輸出端為所述輸出短路保護(hù)電路的輸出端V-OUT，所述輸出短路保護(hù)電路的輸出端 V-OUT與PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相接。
[0006] 上述的一種腳CK變換器的輸出短路保護(hù)電路，其特征在于：所述比較器U1由巧片 LM393構(gòu)成，所述比較器U1的輸出端通過電阻R6與供電電源的輸出端VCC相接。
[0007] 上述的一種腳CK變換器的輸出短路保護(hù)電路，其特征在于；所述腳CK變換器包 括PMOS開關(guān)管VT1、電感11、開關(guān)二極管D1和極性電容C1，所述PMOS開關(guān)管VT1的柵極 與PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端相接，所述PMOS開關(guān)管VT1的漏極為BUCK變換器的電壓 輸入端Vi，所述PMOS開關(guān)管的源極與開關(guān)二極管D1的陰極和電感L1的一端相接，所述電 感L1的另一端與極性電容C1的正極相接且為腳CK變換器的正極電壓輸出端Vo+，所述開 關(guān)二極管D1的陽(yáng)極和極性電容C1的負(fù)極相接且為BUCK變換器的負(fù)極電壓輸出端Vo-，所 述BUCK變換器的負(fù)極電壓輸出端Vo-接地，所述BUCK變換器的正極電壓輸出端Vo+與負(fù) 極電壓輸出端Vo-之間接有負(fù)載化。
[000引本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0009] 1、本實(shí)用新型采用電壓型短路保護(hù)電路，無(wú)需電流檢測(cè)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗極 低，設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便，成本低廉。
[0010] 2、本實(shí)用新型采用打囑式輸出短路保護(hù)，電路工作在打囑狀態(tài)，通過檢測(cè)電壓信 號(hào)來判斷是否輸出短路，一旦檢測(cè)到輸出短路，短路保護(hù)電路立即動(dòng)作，徹底切斷輸入端的 BUCK變換器；短路信號(hào)消失后，BUCK變換器恢復(fù)正常工作；該電路能減小持續(xù)過流時(shí)的輸 出平均電流，降低電路功耗，并且具有完全的自恢復(fù)能力，可實(shí)現(xiàn)周期性的徹底關(guān)斷，非常 適用于本質(zhì)安全電路中。
[0011] 3、本實(shí)用新型利用二極管單向?qū)щ娦约半娙蓦妷翰荒芡蛔兒蚏C電路放電特性， 來實(shí)現(xiàn)打囑式輸出短路保護(hù)信號(hào)的產(chǎn)生，W電阻分壓形式對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，將通過二 極管對(duì)電容充電得到的電壓作為打囑式輸出短路保護(hù)的基準(zhǔn)，無(wú)需外加基準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)打囑 式輸出短路保護(hù)，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)節(jié)約了成本。
[0012] 4、本實(shí)用新型利用電容兩端電壓不能突變的特性，通過設(shè)置合適的RC電路參數(shù)， 來確定保護(hù)信號(hào)維持所需的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)打囑式保護(hù)，操作便捷。
[0013] 5、本實(shí)用新型能夠在電路出現(xiàn)過載或短路故障時(shí)，徹底切斷輸入端的能量源，將 短路引起的火花能量限制在極低的范圍內(nèi)，可用于各種開關(guān)變換器及相關(guān)電子產(chǎn)品中，尤 其在煤礦、石化等危險(xiǎn)環(huán)境中，能有效減少事故的發(fā)生率，