適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路，包括基準(zhǔn)電路、延時電路、檢測電路、快速執(zhí)行電路，該短路快速保護(hù)電路以檢測變換后的輸出電壓的方式，通過以上四個簡單電路的配合，從而實現(xiàn)了整個直流變換系統(tǒng)在發(fā)生短路時能提供快速、節(jié)能、安全的保護(hù)。
【專利說明】適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及短路快速保護(hù)電路，具體涉及一種電源行業(yè)中的適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代生活當(dāng)中，人們對科技的需求很多，而在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的前提下，直流電路與直流電路間的變換電路已經(jīng)很廣泛的被應(yīng)用在各個領(lǐng)域當(dāng)中，而變換形式也是多種多樣。眾所周知，在直流電路與直流電路的變換也已經(jīng)越來越普及的人們的生活當(dāng)中，在小功率的直流變換電路中，如果系統(tǒng)發(fā)生短路而電路直接進(jìn)行電流控制模式進(jìn)入恒功率狀態(tài)，對功率器件造成很大的沖擊，嚴(yán)重的話會永久性地?fù)p壞電路，進(jìn)入這種電流工作模式，又會產(chǎn)生很大的功耗，從而浪費(fèi)了能源。在大功率的直流變換系統(tǒng)當(dāng)中，更是不能進(jìn)行短路，否則會損壞電路，嚴(yán)重者產(chǎn)生火災(zāi)等事故。
[0003]因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述存在的問題，本實用新型的目的在于克服以上的那些缺點，提供一種更節(jié)能、更安全避免能源浪費(fèi)的短路快速保護(hù)電路。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路，其特征在于，包括:
[0006]基準(zhǔn)電路，該基準(zhǔn)電路包括穩(wěn)定電壓源；
[0007]延時電路，該延時電路與所述基準(zhǔn)電路連接且利用所述穩(wěn)定電壓源獲得延時時間
常數(shù)；
[0008]快速執(zhí)行電路，該快速執(zhí)行電路與所述延時電路連接；以及
[0009]檢測電路，該檢測電路與所述快速執(zhí)行電路連接。
[0010]在另一優(yōu)選實施例中，以瞬態(tài)保護(hù)方式實現(xiàn)該快速保護(hù)電路。
[0011]在另一優(yōu)選實施例中，所述檢測電路配置在輸出級。
[0012]在另一優(yōu)選實施例中，所述快速執(zhí)行電路還包括隔離部，該隔離部對隔離電源進(jìn)行控制。
[0013]在另一優(yōu)選實施例中，所述隔離部配置在輸入級。
[0014]上述短路快速保護(hù)電路的各組成部分也可以是任何與其等效的電路。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0016]經(jīng)過基準(zhǔn)電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，而延時電路通過基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生了精準(zhǔn)的延時時間，檢測電路對輸出電壓進(jìn)行快速的檢測以及與快速執(zhí)行電路進(jìn)行有效配合，從而實現(xiàn)了直流電路與直流電路間的變換電路的快速有效短路保護(hù)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是示出本實用新型的一個非隔離的短路快速保護(hù)電路的實施例的電路圖。
[0018]圖2是示出本實用新型的一個隔離的短路快速保護(hù)電路的實施例的電路圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:
[0020]附圖1:VIN:DC輸入端；V0UT:DC輸出端;U..轉(zhuǎn)換控制芯片；Q1、Q2:三極管；R1-R12:電阻；Z1:穩(wěn)壓管；C1-C7:電容；GND:接地。
[0021]附圖2:VIN:DC輸入端;VOUT = DC輸出端；U:轉(zhuǎn)換控制芯片;Q3_Q4:M0S管；Q1、Q2、Q5:三極管；R1-R12:電阻；Z1:穩(wěn)壓管；K1:繼電器;C1_C7:電容；GND:接地。
【具體實施方式】
[0022]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0023]在本實用新型的一個實施例如圖1和圖2所示，但該電路僅為具體實施的簡單兩種。
[0024]如圖1所示，適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路包括:基準(zhǔn)電路1、延時電路2、檢測電路3、以及快速執(zhí)行電路4。
[0025]基準(zhǔn)電路I包括由電阻R6與穩(wěn)壓管Zl組成的穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路形成穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓。
[0026]延時電路2包括由電阻R7與電容C7組成的延時電路，延時的時間T按照下述的式⑴進(jìn)行計算，
[0027]T = R*C*ln((E_V)/E) (I)
[0028]其中，R是電阻，R7的電阻值是51K，C是電容，C7的電容值是22uF。
[0029]檢測電路3由電阻R8與三極管Ql組成。
[0030]快速執(zhí)行電路4由電阻RIO、R9和三極管Q2組成。
[0031]變換電路5是工作的直流電路與直流電路的變換電路。
[0032]通過上述結(jié)構(gòu)，本實用新型的短路快速保護(hù)電路可以實現(xiàn)對直流電路與直流電路之間的變換形成快速保護(hù)。具體來說，基準(zhǔn)電路I由電阻R6和穩(wěn)壓管Zl串聯(lián)組成，延時電路2由電阻R7和電容C7串聯(lián)組成，檢測電路3的三極管Ql的基極接延時電路2，發(fā)射極接V0UT,集電極接快速執(zhí)行電路4，快速執(zhí)行電路4由電阻R9、RlO和三極管Q2組成，其中電阻RlO與檢測電路3連接，電阻R9并聯(lián)在三極管Q2的發(fā)射極和基極，三極管Q2的發(fā)射極接基準(zhǔn)電源，集電極接入工作的變換電路5當(dāng)中進(jìn)行控制。
[0033]圖1中電路的工作原理如下:
[0034]剛上電時:
[0035]當(dāng)VIN接入時，VOUT輸出。在VIN剛通電時，由基準(zhǔn)電路I迅速的產(chǎn)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓發(fā)送到延時電路2來進(jìn)行時間上的延時，保證短路快速保護(hù)電路在剛通電時不工作，從而不會進(jìn)行誤動作。電阻R7與R8的連接點處由于連接了電容C7從而使電阻R8的一端在通電時的一段時間內(nèi)為低電平，因電阻R8連接于延時電路當(dāng)中，而另一端連接于三極管Ql的基極，使三極管Ql的基極在通電時為低電平，三極管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，而三極管Ql的截止通過電阻RlO又導(dǎo)致了三極管Q2也截止，變換電路5的EN腳處于低電平，變換電路5進(jìn)行正常的工作。因剛通電時，VOUT電壓為零，所以剛通電時必須進(jìn)行短暫的延時，又因VOUT的輸出電容C3，C5是直接接在VOUT的兩端，所以電容C3，C5很快的就充電到飽和狀態(tài)，進(jìn)行正常工作時情況。
[0036]正常工作時:
[0037]變換電路正常工作時，由于VOUT有穩(wěn)定的電壓輸出或通過恒流源對負(fù)載產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓輸出，三極管Ql的發(fā)射極接于V0UT，而此時基準(zhǔn)電壓也已經(jīng)產(chǎn)生且被發(fā)送至三極管Ql的基極，發(fā)射極的VOUT電壓高于延時后的基極電壓，從而三極管Ql還是處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q2也是截止?fàn)顟B(tài)，變換電路5的EN腳處于低電平進(jìn)行正常工作。
[0038]保護(hù)電路發(fā)生保護(hù)時原理:
[0039]當(dāng)變換電路5的輸出VOUT短路。此時，VOUT接地，三極管Ql的發(fā)射極也接地，而三極管Ql的基極所接的電容C7進(jìn)行雪崩式放電，使三極管Ql迅速導(dǎo)通，此時電阻R7、R8使三極管Ql持續(xù)導(dǎo)通，三極管Ql的導(dǎo)通使三極管Ql的集電極與發(fā)射極相當(dāng)于短接，把電阻RlO通過VOUT接入地，而又連鎖效應(yīng)使三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2的導(dǎo)通使三極管Q2的發(fā)射極和集電極相當(dāng)于短接，使變換電路5的EN腳出現(xiàn)高電平，從而使變換電路5中的PWM關(guān)斷，迫使電路進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)行低功耗。該短路快速保護(hù)電路的元件均可選用硬件的電路，從而在保護(hù)時間上相對的為瞬態(tài)，保護(hù)的速度快，PWM的關(guān)斷使變換電路5當(dāng)中的開關(guān)管功率器件避免了電流沖擊，從而提高了電源的使用壽命，降低了能耗。
[0040]圖2中電路的工作原理:
[0041]圖2的結(jié)構(gòu)類型基本與圖1相似，但是快速執(zhí)行電路的不同，而使用該電路有了新的應(yīng)用形式。
[0042]圖2是示出本實用新型的一個隔離的短路快速保護(hù)電路的實施例的電路圖。在圖2中，對與圖1中某些相同的元器件采用相同的附圖標(biāo)號。圖2示出了另外一種更加安全的隔離應(yīng)用方式，在VOUT發(fā)生短路時，三極管Q2導(dǎo)通，通過將快速執(zhí)行電路的更改設(shè)置直接將主功率變換電路與VIN輸入進(jìn)行隔離開來進(jìn)行保護(hù)。
[0043]剛上電時:
[0044]當(dāng)VIN接入時，VOUT輸出。在VIN剛通電時，由基準(zhǔn)電路I迅速的產(chǎn)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓發(fā)送到延時電路2來進(jìn)行時間上的延時，保證短路快速保護(hù)電路在剛通電時不工作，從而不會進(jìn)行誤動作。電阻R7與R8的連接點處由于連接了電容C7從而使電阻R8的一端在通電時的一段時間內(nèi)為低電平，因電阻R8連接于延時電路當(dāng)中，而另一端連接于三極管Ql的基極，使三極管Ql的基極在通電時為低電平，三極管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，而三極管Ql的截止通過電阻RlO又導(dǎo)致了三極管Q2也截止，變換電路5的EN腳處于低電平。同時，由于R12連接于三極管Q5基極，使三極管Q5強(qiáng)制為截止?fàn)顟B(tài)不工作。VIN通過Rll連接到MOS管Q4的柵極，使MOS管Q4快速導(dǎo)通，繼電器Kl吸合，變換電路5進(jìn)行正常的工作。因剛通電時，VOUT電壓為零，所以剛通電時必須進(jìn)行短暫的延時，又因VOUT的輸出電容C3，C5是直接接在VOUT的兩端，所以電容C3，C5很快的就充電到飽和狀態(tài)，進(jìn)行正常工作時情況。
[0045]正常工作時:
[0046]變換電路正常工作時，由于VOUT有穩(wěn)定的電壓輸出或通過恒流源對負(fù)載產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓輸出，三極管Ql的發(fā)射極接于VOUT，而此時基準(zhǔn)電壓也已經(jīng)產(chǎn)生且被發(fā)送至三極管Ql的基極，發(fā)射極的VOUT電壓高于延時后的基極電壓，從而三極管Ql還是處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q2也是截止?fàn)顟B(tài)，變換電路5的EN腳處于低電平。同時，三級管Q5和MOS管Q4還是保持在上電工作狀態(tài)，并一直保持工作，使變換電路5進(jìn)行正常工作。
[0047]保護(hù)電路發(fā)生保護(hù)時原理:
[0048]當(dāng)變換電路5的輸出VOUT短路。此時，VOUT接地，三極管Ql的發(fā)射極也接地，而三極管Ql的基極所接的電容C7進(jìn)行雪崩式放電，使三極管Ql迅速導(dǎo)通，此時電阻R7、R8使三極管Ql持續(xù)導(dǎo)通，三極管Ql的導(dǎo)通使三極管Ql的集電極與發(fā)射極相當(dāng)于短接，把電阻RlO通過VOUT接入地，而又連鎖效應(yīng)使三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2的導(dǎo)通使三極管Q2的發(fā)射極和集電極相當(dāng)于短接，使變換電路5的EN腳出現(xiàn)高電平，從而使變換電路5中的PWM關(guān)斷。同時，由于R12連接于Q5基極，使三極管Q5導(dǎo)通，Q5的導(dǎo)通使MOS管Q4的柵極電壓對地消失，繼電器Kl斷開主電路，從迫使電路進(jìn)行保護(hù)和低功耗。該短路快速保護(hù)電路的元件均可選用硬件的電路，從而在保護(hù)時間上相對的為瞬態(tài)，保護(hù)的速度快，PWM的關(guān)斷使變換電路5當(dāng)中的開關(guān)管功率器件避免了電流沖擊，從而提高了電源的使用壽命，降低了能耗。
[0049]如上所述，本實用新型中的短路快速保護(hù)電路的檢測方式為電壓檢測，與傳統(tǒng)的電流檢測方式不同。由于是檢測輸入電壓，因此避免了對轉(zhuǎn)換電路中的功率器件的電流沖擊，從而提高了電源的使用壽命。
[0050]另外，由于短路快速保護(hù)電路的元件均可選用硬件的電路，該硬件電路包括低成本的阻容分立搭接元件方式和集成式方式，因此電路成本較低。
[0051]此外，由于短路快速保護(hù)電路的保護(hù)方式在時間上行均屬于瞬態(tài)，因此保護(hù)速度快，較為可靠。
[0052]以上對本實用新型的具體實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例，上述實施例只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作出的變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于直流電路與直流電路間的變換的短路快速保護(hù)電路，其特征在于，包括: 基準(zhǔn)電路，該基準(zhǔn)電路包括穩(wěn)定電壓源； 延時電路，該延時電路與所述基準(zhǔn)電路連接且利用所述穩(wěn)定電壓源獲得延時時間常數(shù)； 快速執(zhí)行電路，該快速執(zhí)行電路與所述延時電路連接；以及 檢測電路，該檢測電路與所述快速執(zhí)行電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的短路快速保護(hù)電路，其特征在于， 以電壓檢測的方式實現(xiàn)該快速保護(hù)電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的快速保護(hù)電路，其特征在于， 該快速保護(hù)電路由硬件構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的快速保護(hù)電路，其特征在于， 以瞬態(tài)保護(hù)方式實現(xiàn)該快速保護(hù)電路。
5.如權(quán)利要求1或2所述的快速保護(hù)電路，其特征在于， 所述檢測電路配置在輸出級。
6.如權(quán)利要求5所述的快速保護(hù)電路，其特征在于， 所述快速執(zhí)行電路還包括隔離部，該隔離部對隔離電源進(jìn)行控制。
7.如權(quán)利要求6所述的快速保護(hù)電路，其特征在于， 所述隔離部配置在輸入級。
【文檔編號】H02H7/12GK203674695SQ201320690989
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】宋曉遠(yuǎn) 申請人:上海藍(lán)伯科電子科技有限公司