一种高效隔离电路制造技术

技术编号:14171919 阅读:55 留言:0更新日期:2016-12-12 23:42
一种高效隔离电路,包括隔离MOSFET开关(2)、电流采样电路(3)、驱动电路(4)、第一辅助电源电路(5)和第二辅助电源电路(6)。电流采样电路(3)实时采样DC/DC变换器(1)的输出并送至驱动电路(4),隔离MOSFET开关(2)的源、漏极串接在DC/DC变换器(1)的输出正线上。当采样电流大于等于电流设定值时,驱动电路(4)产生开驱动信号,使隔离MOSFET开关(2)导通;当采样电流小于电流设定值时,驱动电路(4)使隔离MOSFET开关(2)关断,并通过隔离MOSFET开关(2)的体二极管S1进行输出隔离。第一辅助电源电路(5)为隔离MOSFET开关(2)的开通提供正偏压。第二辅助电源电路(6)为驱动电路(4)提供正偏压。

High efficiency isolation circuit

The utility model relates to a high-efficiency isolating circuit, which comprises an isolating MOSFET switch (2), a current sampling circuit (3), a driving circuit (4), a first auxiliary power supply circuit (5) and a secondary auxiliary power supply circuit (6). The current sampling circuit (3) real-time sampling DC/DC converter (1) and the output to the drive circuit (4), MOSFET (2) of the isolation switch source and drain is connected in series with the DC/DC converter (1) output line. When the sampling current is greater than or equal to the current set value, the drive circuit (4) generates drive signals, the isolating switch of MOSFET (2) conducted; when the sampling current is less than the current set value, the drive circuit (4) MOSFET (2) of the isolation switch is turned off, and by isolating the MOSFET switch (2). S1 output isolation diode. The first auxiliary power supply circuit (5) provides positive bias for the opening of the isolated MOSFET switch (2). The second auxiliary power supply circuit (6) provides positive bias for the drive circuit (4).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔离电路,可应用于航天电子产品中多DC/DC模块并联条件下高可靠高效率输出的隔离控制,其也广泛应用于地面电子设备中的隔离控制。
技术介绍
目前,存在多种解决多DC/DC变换器输入或输出并联隔离的技术。通常做法是采用二极管进行隔离,二极管隔离具有简单可靠的特点,但是对于低压或大电流DC/DC变换器的应用场合,由于二极管的导通压降过高,造成这种隔离方式效率低、热耗大,对产品的可靠性影响较大。为了解决这一问题,需要采用更为高效的隔离方式。肖特基二极管(schottky)的典型压降为0.3V~1V(根据不同的厂家和型号,schottky的正向压降也不一样),由此在采用肖特基二极管进行隔离时,导通损耗会很高。为了降低导通损耗,通常会采用导通电阻低的功率MOSFET(导通电阻一般小于10mΩ)代替肖特基二极管(schottky)作为隔离管使用,从而有效减少导通损耗。以10A为例,用功率MOSFET隔离压降可低于0.1V,极大的提高了系统效率。但是,对于多DC/DC变换器输入或输出并联的情况,当某一变换器输出电压低于其它变换器或者发生故障的情况下,采用功率MOSFET隔离容易发生电流倒灌现象,可能造成系统崩溃。因此,若想既降低隔离损耗又保证隔离可靠性,就需要设计专门的隔离电路。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种高效隔离电路,在电流大于设定值时(可调节)采用MOSFET导通,在电流小于设定值或反向时关断MOSFET而采用体二极管直接隔离,由此既能够提高多变换器模块并联系统的效率,也能够有效防止电流倒灌,从而在故障发生时对并联系统起到有效的保护作用。本专利技术的技术解决方案是:一种高效隔离电路,包括隔离MOSFET开关、电流采样电路、驱动电路、第一辅助电源电路和第二辅助电源电路,所述的电流采样电路实时采样DC/DC变换器的输出电流并送至驱动电路,隔离MOSFET开关的源极和漏极串接在DC/DC变换器的输出正线上,当采样电流大于等于电流设定值时,驱动电路产生开驱动信号至隔离MOSFET开关的栅极使其导通;当采样电流小于电流设定值时,驱动电路产生关驱动信号至隔离MOSFET开关的栅极使其关断,并通过隔离MOSFET开关的体二极管S1进行输出隔离;第一辅助电源电路的输出回线与DC/DC变换器的输出正线共地为隔离MOSFET开关的开通提供正偏压;第二辅助电源电路的输出回线与DC/DC变换器的输出回线共地,为驱动电路提供正偏压。所述的驱动电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻R5、二极管D1、稳压管V1,三极管Q1的集电极接电阻R3的一端,电阻R3的另一端同时接隔离MOSFET开关的栅极和电阻R5的一端,电阻R5的另一端同时接稳压管V1的阴极、二极管D1的阴极和第一辅助电源电路的输出正端,稳压管V1的阳极同时接第一辅助电源电路的输出负端和隔离MOSFET开关的源极,二极管D1的阳极同时接第二辅助电源电路的输出正端、三极管Q1的基极和三极管Q2的集电极,三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极接DC/DC变换器的输出回线,三极管Q2的基极接电流采样电路的输出正端。所述的驱动电路还包括由电阻R1和电容C3并联构成的滤波电路,对电流采样电路的输出正端的电流信号送入三极管Q2的基极之前进行滤波。所述的隔离MOSFET开关为N沟道MOS管,内阻小于10mΩ。所述的电流采样电路通过差分放大的形式监测DC/DC变换器的输出电流。所述的电流设定值为1A~2A。所述的正偏压为12V。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(1)本专利技术电路采用低导通内阻(小于10mΩ)的功率MOSFET进行隔离,比二极管隔离方式效率更高,热耗更低,能够提高产品的可靠性;(2)本专利技术采用了输出电流采样电路来监测输出电流的大小及方向,在电流大于设定值时MOS管工作,在电流小于设定值或与设定值反向时体二极管起隔离作用,这样既保证了大电流工作时效率更高,也能够在小电流工作或故障情况下防止输出电流倒灌,确保多DC/DC变换器并联系统的隔离有效性;(3)本专利技术功率MOSFET导通正偏压辅助电源和驱动电路辅助电源分别与DC/DC变换器正线回线分别共地方式,能够将该电路应用在高压大电流输出场合,扩大了电路的应用范围。附图说明图1为本专利技术隔离电路的原理图。图1中,1为DC/DC变换器,2为隔离MOSFET开关,3为电流采样电路,4为驱动电路,5为第一辅助电源电路,6为第二辅助电源电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示,其组成主要包括DC/DC变换器1和本专利技术的隔离电路。本专利技术的隔离电路包括隔离MOSFET开关2、电流采样电路3、驱动电路4、第一辅助电源电路5和第二辅助电源电路6。其中,隔离MOSFET开关2为N沟道MOS管,一般选用内阻小于10mΩ的器件。电流采样电路3通过差分放大的形式监测DC/DC变换器1的输出电流,并根据输出电流情况,通过驱动电路4对隔离MOSFET开关2进行开通/关断控制。控制时,驱动电路4接收来自电流采样电路3的电流信号,当采样电流大于电流设定值时(一般设定为1A~2A),驱动电路4发出开通隔离MOSFET开关2的信号使其导通;当采样电流小于电流设定值时,驱动电路4发出关断隔离MOSFET开关2的信号使其关断,体二极管S1进行输出隔离。第一辅助电源电路5为隔离MOSFET开关2的开通提供约+12V的正偏压,该电路的输出回线与DC/DC变换器1的输出正线共地。第二辅助电源电路6的输出回线与DC/DC变换器1的输出回线共地,为驱动电路4提供约+12V的正偏压。当DC/DC变换器1工作时,电流采样电路3通过差分放大方式对采样电阻RS两端电压进行放大,即对输出电流进行实时在线监测,当输出电流小于等于电流设定值或与电流设定值反向时,电流采样电路3输出小于等于约0.7V的直流电压,经电阻R1和电容C3进行滤波后控制驱动电路4中的三极管Q2,由于该电压低于三极管Q2的基极开启电压,则三极管Q2断开,第二辅助电源电路6通过限流电阻R2提供驱动电流使三极管Q1饱和导通,此时电阻R3电压低端近似接地,电阻R5的高端电压V1为DC/DC的变换器1输出电压与第一辅助电源电路5的输出电压之和,电阻R5和电阻R3对V1进行分压,可以使隔离MOSFET开关2的栅极电压等于或低于源极电压(等于DC/DC变换器1输出电压),隔离MOSFET开关2断开,其体二极管S1工作,此时系统处于二极管隔离方式,图中电容C1和电容C2为隔离电路输入输出进行高频退耦。当DC/DC变换器1的输出电流大于设定值时,电流采样电路3输出大于约0.7V的直流电压,经电阻R1和电容C3进行滤波后使驱动电路4中的三极管Q2饱和开通,三极管Q2饱和导通电压Vce约为0.2-0.3V,低于三极管Q1基极开通电压(约0.7V),则三极管Q1断开,第一辅助电源电路5通过限流电阻R4和稳压管V1稳压后电压约为+12V,为隔离MOSFET开关2提供驱动信号,隔离MOSFET开关2开通,此时系统处于MOSFET隔离方式。图中电阻R6为MOSFET开关2的栅源泄放电阻。当输出电压过低或发生输出欠压故障时,第二辅助本文档来自技高网...
一种高效隔离电路

【技术保护点】
一种高效隔离电路,其特征在于:包括隔离MOSFET开关(2)、电流采样电路(3)、驱动电路(4)、第一辅助电源电路(5)和第二辅助电源电路(6),所述的电流采样电路(3)实时采样DC/DC变换器(1)的输出电流并送至驱动电路(4),隔离MOSFET开关(2)的源极和漏极串接在DC/DC变换器(1)的输出正线上,当采样电流大于等于电流设定值时,驱动电路(4)产生开驱动信号至隔离MOSFET开关(2)的栅极使其导通;当采样电流小于电流设定值时,驱动电路(4)产生关驱动信号至隔离MOSFET开关(2)的栅极使其关断,并通过隔离MOSFET开关(2)的体二极管S1进行输出隔离;第一辅助电源电路(5)的输出回线与DC/DC变换器(1)的输出正线共地为隔离MOSFET开关(2)的开通提供正偏压;第二辅助电源电路(6)的输出回线与DC/DC变换器(1)的输出回线共地,为驱动电路(4)提供正偏压。

【技术特征摘要】
1.一种高效隔离电路,其特征在于:包括隔离MOSFET开关(2)、电流采样电路(3)、驱动电路(4)、第一辅助电源电路(5)和第二辅助电源电路(6),所述的电流采样电路(3)实时采样DC/DC变换器(1)的输出电流并送至驱动电路(4),隔离MOSFET开关(2)的源极和漏极串接在DC/DC变换器(1)的输出正线上,当采样电流大于等于电流设定值时,驱动电路(4)产生开驱动信号至隔离MOSFET开关(2)的栅极使其导通;当采样电流小于电流设定值时,驱动电路(4)产生关驱动信号至隔离MOSFET开关(2)的栅极使其关断,并通过隔离MOSFET开关(2)的体二极管S1进行输出隔离;第一辅助电源电路(5)的输出回线与DC/DC变换器(1)的输出正线共地为隔离MOSFET开关(2)的开通提供正偏压;第二辅助电源电路(6)的输出回线与DC/DC变换器(1)的输出回线共地,为驱动电路(4)提供正偏压。2.根据权利要求1所述的一种高效隔离电路,其特征在于:所述的驱动电路(4)包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻R5、二极管D1、稳压管V1,三极管Q1的集电极接电阻R3的一端,电阻R3的另一端同时接隔离MOSFET开关(2)的栅极和电阻R5...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭晓峰杜青张利新蔡晓东夏宁高战蛟
申请(专利权)人:北京卫星制造厂
类型:发明
国别省市:北京;11

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