專利名稱：負(fù)載阻抗測試式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)：
直流電源可以是簡單的獨立電源，如蓄電池，也可以是由直直變換或者通過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絲，一旦發(fā)生短路，電路中電流過大，保險絲就會熔斷，從而避免了過大電流燒壞直流源。例如對于BOOST電源電路，在對負(fù)載設(shè)備進(jìn)行低壓供電時，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)有采用串接保險絲方式的短路保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載回路中的某個部件損壞造成短路，或者由于人為操作失誤將直流源的正負(fù)極接短路時，很容易使串接保險絲熔斷，保險絲熔斷后需要拆機(jī)更換新的保險絲，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)載阻抗測試式BOOST輸出安全控制電路,從而使BOOST電源電路對負(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)有一個濾波電容C15和一個反饋支路，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?，還可以進(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)點還通過濾波電容C16接至所述輸出端的負(fù)端。比較器A和比較器B構(gòu)成一個雙封裝比較器。該雙封裝比較器優(yōu)選LH2903、LM2903或其它同類器件。本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供的輸出保護(hù)電路(即所述負(fù)載阻抗測試式BOOST輸出安全控制電路)能夠保證BOOST輸出在負(fù)載短路時自動調(diào)整，限流輸出，同時仍保證低功耗。


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)有一個濾波電容和一個反饋支路，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)點還通過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或其它同類器件；當(dāng)然也可以采用分立元件實現(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、限流啟動電路啟動(上電)時，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，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。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，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)載阻抗無故障VL ^ 2. 5V時比較器A輸出高(開路)，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，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，輸出電流小于IL，比較器(A、B)輸出高(開路)，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)行時的控制功耗很低。4、短路保護(hù)若BOOST電路工作過程中若發(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(參見前述第I種情況)，電路重新進(jìn)入安全啟動(Is)狀態(tài)，當(dāng)故障消除后，BOOST自動恢復(fù)正常輸出。
權(quán)利要求
1.負(fù)載阻抗測試式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)有一個濾波電容C15和一個反饋支路，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)點還通過濾波電容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)載阻抗測試式BOOST輸出安全控制電路，旨在使BOOST電源電路對負(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)有一個濾波電容和一個反饋支路，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)載短路時自動調(diào)整，限流輸出，同時仍保證低功耗。
文檔編號H02M1/32GK103001476SQ20121051603
公開日2013年3月27日 申請日期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 申請人:西安智海電力科技有限公司