本實(shí)用新型實(shí)施例涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種充電電源保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

在電源變換器或類似產(chǎn)品中，當(dāng)產(chǎn)品所帶負(fù)載具有存儲(chǔ)能量時(shí)，典型情況如負(fù)載為蓄電池時(shí)，需要防止負(fù)載端電流倒灌從而損壞產(chǎn)品，這時(shí)需要使用反流保護(hù)電路防止電流倒灌。

常用的反流保護(hù)往往沒(méi)有專門(mén)的保護(hù)電路，通常通過(guò)在現(xiàn)有的電路中采用并聯(lián)單個(gè)或多個(gè)功率二極管的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方法具有簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，但在輸出電流很大的情況下，二極管上的功率損耗較大，會(huì)影響產(chǎn)品效率，同時(shí)會(huì)增加二極管熱設(shè)計(jì)的代價(jià)，如造成產(chǎn)品重量增加，而且二極管溫升高會(huì)降低反流保護(hù)電路的可靠性；尤其在低壓大電流輸出同時(shí)對(duì)產(chǎn)品重量有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，如航空領(lǐng)域的航空產(chǎn)品，使用功率二極管實(shí)現(xiàn)反流保護(hù)的功能往往不適用。

因此，亟需一種功耗低，可靠性高的反流保護(hù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種充電電源保護(hù)電路，以解決負(fù)載端電流倒灌由于損壞產(chǎn)品等問(wèn)題，對(duì)充電電源保護(hù)電路進(jìn)行低功耗以及高可靠性地保護(hù)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種充電電源保護(hù)電路，該充電電源保護(hù)電路包括：采樣電路、升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路、升降壓式變換主電路和防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路；其中，

所述采樣電路，用于根據(jù)輸入的電流檢測(cè)信號(hào)輸出電流采樣信號(hào)；

所述升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路分別與所述采樣電路和所述升降壓式變換主電路連接，用于根據(jù)所述電流采樣信號(hào)生成第一控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路，以控制所述升降壓式變換主電路的續(xù)流元件；

所述防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路與所述采樣電路和所述升降壓式變換主電路連接，用于根據(jù)所述電流采樣信號(hào)生成第二控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路中的防反元件，進(jìn)而輸出至所述升降壓式變換主電路。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過(guò)采樣電路將輸入的電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大后輸出電流采樣信號(hào)，進(jìn)而將電流采樣信號(hào)分別輸入至升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路與防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路，分別通過(guò)升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路生成第一控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路，控制所述升降壓式變換主電路的續(xù)流元件；通過(guò)防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路生成第二控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路，控制所述升降壓式變換主電路的防反元件。本實(shí)用新型實(shí)施例解決了負(fù)載端電流倒灌由于損壞產(chǎn)品等問(wèn)題，采用在升降壓式變換電路中設(shè)置防反元件代替功率二極管，通過(guò)控制防反元件的通斷實(shí)現(xiàn)反流保護(hù)，可以降低產(chǎn)品功耗，簡(jiǎn)化產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)；同時(shí)控制升降壓式變換電路續(xù)流元件的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電源的雙重保護(hù)，提高充電電源電路的可靠性。

附圖說(shuō)明

為了更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型示例性實(shí)施例的技術(shù)方案，下面對(duì)描述實(shí)施例中所需要用到的附圖做一簡(jiǎn)單介紹。顯然，所介紹的附圖只是本實(shí)用新型所要描述的一部分實(shí)施例的附圖，而不是全部的附圖，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖得到其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種充電電源保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種防反元件控制子電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種防反元件驅(qū)動(dòng)子電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種采樣電路結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種升降壓式變換主電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將參照本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，通過(guò)實(shí)施方式清楚、完整地描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種充電電源保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例所提供的充電電源保護(hù)電路包括：采樣電路110、升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路130、升降壓式變換主電路140和防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路120；其中，采樣電路110，用于根據(jù)輸入的電流檢測(cè)信號(hào)輸出電流采樣信號(hào)；升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路130分別與采樣電路110和升降壓式變換主電路140連接，用于根據(jù)電流采樣信號(hào)生成第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路140；防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路120與采樣電路110和升降壓式變換主電路140連接，用于根據(jù)電流采樣信號(hào)生成第二驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路140，以控制升降壓式變換主電路140的防反元件。其中，防反元件140可以為可控晶體管。具體地，防反元件140可包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體管MOSFET。

本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過(guò)采樣電路將輸入的電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大后輸出電流采樣信號(hào)，進(jìn)而將電流采樣信號(hào)分別輸入至升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路與防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路，分別通過(guò)升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路生成第一控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至升降壓式變換主電路，控制所述升降壓式變換主電路的續(xù)流元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的通斷；通過(guò)防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路生成第二控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制所述防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路的防反元件的通斷，進(jìn)而輸出至升降壓式變換主電路。本實(shí)用新型實(shí)施例解決了負(fù)載端電流倒灌由于損壞產(chǎn)品等問(wèn)題，采用在升降壓式變換電路中設(shè)置防反元件，代替并聯(lián)功率二極管，通過(guò)控制防反元件的通斷實(shí)現(xiàn)反流保護(hù)，可以降低產(chǎn)品功耗，簡(jiǎn)化產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)；同時(shí)控制升降壓式變換電路續(xù)流元件的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電源的雙重保護(hù)，提高充電電源電路的可靠性，且效率較高。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，防反元件驅(qū)動(dòng)控制電路可具體包括防反元件控制子電路和防反元件驅(qū)動(dòng)子電路；所述防反元件控制子電路分別與所述采樣電路和所述防反元件驅(qū)動(dòng)子電路連接，用于根據(jù)電流采樣信號(hào)生成控制所述防反元件驅(qū)動(dòng)子電路的控制信號(hào)，輸出至所述防反元件驅(qū)動(dòng)子電路；所述防反元件驅(qū)動(dòng)子電路與所述升降壓式變換主電路，用于根據(jù)所控制信號(hào)生成防反元件驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至所述升降壓式變換主電路。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種防反元件控制子電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，防反元件控制子電路可包括第一比較器U1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容C1、第二電容C2和第三電容C3；其中，第一電阻R1的第一端與采樣電路的輸出端連接，第一電阻R1的第二端與第一比較器U1的同相輸入端連接；第一電容C1的第一端與第一比較器U1的同相輸入端連接，第一電容C1的第二端接地；第二電阻R2的第一端與參考電壓源連接，第二電阻R2的第二端與第一比較器U1的反相輸入端連接，用于輸入?yún)⒖茧妷?；第三電阻R3的第一端與第一比較器U1的反相輸入端連接，第三電阻R3的第二端接地；第二電容C2串聯(lián)在第一比較器U1的電源輸入端和接地端之間；第三電容C3的第一端與第一比較器U1的輸出端連接，第三電容C3的第二端與第一比較器U1的接地端連接。示例性地，第一比較器的型號(hào)可以為L(zhǎng)M193DR。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種防反元件驅(qū)動(dòng)子電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，防反元件驅(qū)動(dòng)子電路可包括第一穩(wěn)壓二極管ZD1、第二穩(wěn)壓二極管ZD2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第四電容C4、第一三極管Q1、第一二極管D1、第二二極管D2、第一MOSFET Q2和光耦合器U2；其中，第一穩(wěn)壓二極管ZD1的陽(yáng)極分別與防反元件控制子電路的輸出端和第二二極管D2的陰極連接，第一穩(wěn)壓二極管ZD1的陰極串聯(lián)第五電阻R5后與第一三極管Q1的基極連接；第一三極管Q1的發(fā)射極連接到第一MOSFET Q2的柵極，第一三極管Q1的集電極連接通過(guò)并聯(lián)的第七電阻R7和第八電阻R8連接至第一MOSFET Q2的源極；第二二極管D2的陽(yáng)極和第一二極管D1的陽(yáng)極相連接；第一二極管D1的陰極與光耦合器U2的第一端[1]連接；光耦合器U2的第二端[2]接地；光耦合器U2的第三端[3]、第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極、第九電阻R9的第一端和第四電容C4的第一端分別連接至第一MOSFET Q2的柵極，第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極、第九電阻R9的第二端和第四電容C4的第二端分別連接第一MOSFET Q2的源極；第六電阻R6的第一端連接光耦合器U2的第四端[4]，第六電阻R6的第二端連接輸入電壓正端IN+。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種采樣電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，采樣電路可包括運(yùn)算放大器U3、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第五電容C5和第六電容C6；其中，第十電阻R10的第一端分別與輸入電壓負(fù)端IN-和第五電容C5的第一端連接，第十電阻R10的第二端分別與第十一電阻R11的第一端和運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接；第十二電阻R12的第一端分別與輸出電壓負(fù)端OUT-和第六電容C6的第一端連接，第十二電阻R12的第二端與運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接；第五電容C5的第二端接地；第六電容C6的第二端接地；第十一電阻R11的第二端分別與運(yùn)算放大器U3的輸出端和第十三電阻R13的第一端連接；第十三電阻R13的第二端輸出電路采樣信號(hào)Ioss。

其中，第五電容C5和第六電容C6對(duì)采樣信號(hào)IN-和OUT-分別進(jìn)行退耦處理，運(yùn)算放大器U3、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、和運(yùn)算放大器U組成差分放大電路，對(duì)采樣信號(hào)IN-和OUT-的電壓差進(jìn)行放大，運(yùn)算放大器U3的輸出端輸出的電流值與電流檢測(cè)信號(hào)的電流值成正比的電流采樣信號(hào)Ioss。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路可包括第二比較器U4、第三比較器U5、驅(qū)動(dòng)芯片U6、第二三極管Q3、第三二極管D3、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第七電容C7、第八電容C8和第九電容；其中，第十四電阻R14的第一端與采樣電路輸出端連接，第十四電阻R14的第二端與第二比較器U4的反相輸入端連接；第二比較器U4的同相輸入端與接地端連接，第二比較器U4的輸出端、第十六電阻R16的第一端分別與第三比較器U5的同相輸入端連接；第七電容C7的第一端與第二比較器U4的電源輸入端連接；第三比較器U5的反相輸入端分別與第十五電阻R15的第一端和第十七電阻R17的第一端連接；第三比較器U5的輸出端分別與第十八電阻R18的第一端和第十九電阻R19的第一端連接，第十九電阻R19的第二端與第二三極管Q3的基極連接；第二三極管Q3的集電極與第三二極管D3的陽(yáng)極連接，第三二極管D3作為升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端，與升降壓變換主電路連接，還用于的陽(yáng)極將第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)Ldrv輸出至升降壓變換主電路；第二三極管Q3的發(fā)射極分別與第三二極管D3的陰極以及驅(qū)動(dòng)芯片U6的第六端口[6]、第七端口[7]連接；第八電容C8連接在驅(qū)動(dòng)芯片U6的第五端口[5]與第八端口[8]之間，第五端口[5]與第四端口[4]連接后接地；第九電容C9連接在驅(qū)動(dòng)芯片U6的第一端口[1]與第四端口之間[4]；驅(qū)動(dòng)芯片U6的第二端口[2]串聯(lián)第二十電阻R20的第一端連接，第二十電阻R20的第二端與驅(qū)動(dòng)芯片U6的外部驅(qū)動(dòng)電路連接LdrvIN；第十五電阻R15的第二端、第七電容C7的第二端接地，第十七電阻R17的第二端、第十八電阻R18的第二端、驅(qū)動(dòng)芯片U6的第一端口[1]連接電源。

示例性地，驅(qū)動(dòng)芯片的型號(hào)可以為IXDI614SI。類似地，第二比較器、第三比較器的型號(hào)可以與第一比較器的型號(hào)相同，也采用為L(zhǎng)M193DR，當(dāng)然也可以與第一比較器的型號(hào)不同。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種升降壓式變換主電路的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，升降壓式變換主電路包括第三穩(wěn)壓二極管ZD3、第四穩(wěn)壓二極管ZD4、第二MOSFET Q4、第三MOSFET Q5、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十四電阻R24、第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第二十八電阻R28、第十電容C10、第十一電容C11、濾波電容C12和濾波電感L1；其中，第二十一電阻R21的第一端與第二MOSFET Q4驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端連接，用于控制驅(qū)動(dòng)第二MOSFET Q4，第二十一電阻R21的第二端與第二MOSFET Q4的柵極連接，第二MOSFETQ4的柵極與漏極之間串聯(lián)第二十二電阻R22、第二十三電阻R23和第十電容C10；第二十一電阻R21的第二端還與第三穩(wěn)壓二極管ZD3的陰極連接，第三穩(wěn)壓二極管ZD3的陽(yáng)極與第二MOSFET Q4的源極連接；第二MOSFET Q4的源極串聯(lián)濾波電感L1后連接防反元件驅(qū)動(dòng)子電路；第二十四電阻R24的第一端與升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端連接，第二十四電阻R24的第二端、第四穩(wěn)壓二極管ZD4的陰極、第二十五電阻R25的第二端與第三MOSFET Q5的柵極連接；第四穩(wěn)壓二極管ZD4的陽(yáng)極、第二十五電阻R25的第一端、第三MOSFET Q5的源極與輸入電壓負(fù)極連接；第二MOSFET Q4的源極與第三MOSFET Q5的漏極連接；第三MOSFET Q5的源極和第三MOSFET Q5的漏極之間串聯(lián)第十一電容C11、第二十六電阻R26，第二十六電阻R26與第三MOSFET Q5的源極的公共端串聯(lián)第二十七電阻R27后接地；濾波電容C12的正極連接濾波電感L1后與防反元件驅(qū)動(dòng)子電路的公共端連接，濾波電容C12的負(fù)極連接第二十八電阻R28的第一端，第二十八電阻R28的第二端與輸出電壓負(fù)極連接。

具體地，以圖2-6的電路為例，上述技術(shù)方案的電路工作原理可以為：

將電流檢測(cè)信號(hào)輸入至采樣電路中，經(jīng)差分放大后輸出電流采樣信號(hào)Ioss；

將電流采樣信號(hào)Ioss輸入至防反元件控制子電路中，電流采樣信號(hào)Ioss經(jīng)第一電阻R1輸入第一比較器U1的同相輸入端，第二電阻R2和第三電阻R3構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò),對(duì)參考電壓5Vref進(jìn)行分壓得到參考信號(hào)輸入到第一比較器U1的反相輸入端，第一比較器U1輸出控制信號(hào)FFDrv；

若電流采樣信號(hào)Ioss大于經(jīng)第二電阻R2和第三電阻R3分壓得到的參考電壓信號(hào)，第一比較器U1的輸出端所輸出的控制信號(hào)FFdrv為高阻態(tài)，第一三極管Q2和第二二極管D2截止，光耦合器U2導(dǎo)通，輸入電壓IN+與Vo的電壓差經(jīng)第六電阻R6和第九電阻R9分壓后施加到第一MOSFET Q2的柵極和源極之間，此時(shí)Q2為導(dǎo)通狀態(tài)；

當(dāng)輸入采樣電路的電流檢測(cè)信號(hào)小于閾值電流I_TH(I_TH＞0)時(shí)，采樣電路輸出的電流采樣信號(hào)Ioss小于經(jīng)第二電阻R2和第三電阻R3分壓得到的參考電壓信號(hào)，第一比較器U1的輸出端所輸出的控制信號(hào)FFdrv為低電平，第一三極管Q2和第二二極管D2導(dǎo)通，光耦合器U2截止，第一MOSFET Q2的驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)榈碗娖?，Q2截止，此時(shí)電流通過(guò)Q2本身所集成的體二極管輸出,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電源的反流保護(hù)功能。

當(dāng)輸入采樣電路的電流檢測(cè)信號(hào)大于0A時(shí)，Ioss大于0V，經(jīng)第十四電阻R14輸入至升降壓式變換電路驅(qū)動(dòng)控制電路的第二比較器U4，此時(shí)，第二比較器U4的輸出端輸出低電平，第三比較器U5的輸出端同樣輸出低電平，第二三極管Q3導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)芯片U6輸出的第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)正常驅(qū)動(dòng)升降壓變換電路中的續(xù)流元件第三MOSFET Q5；當(dāng)輸出電流小于0A，即發(fā)生電流倒灌時(shí)，Ioss小于0V，第二比較器U4和第三比較器U5的輸出端輸出高電平，第二三極管Q3截止，驅(qū)動(dòng)芯片U6不再輸出第一驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，即停止對(duì)Q5的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反流保護(hù)。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。