一种开关电源的保护电路制造技术

开关电源的保护电路，包括输入正端、负端，输出正端、负端，N沟道MOS管、防反接电路21、过压识别电路31和驱动电路32，31包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、稳压管VD1、P管Q1和N管Q2，31电路在过压时Q1输出高电平让Q2导通，关断MOS管V，MOS管V是串联在输入负到输出负的回路中，可以使用Vin+经驱动电路32驱动，MOS管导通后的导通内阻(Rds(ON))极低，插入损耗低；二极管D1与直流输入电源并联，当直流输入电源接反时导通，产生大的电流，促使前端电源过流保护，或烧断保险丝来提醒使用者，D1在正常工作时反向截止，系统效率损失为零；R2、R3、R4、R6可以选取兆欧级以上的阻值，且没有使用升压电路来驱动，故静态功耗很低，电路简单、效率高。

【技术实现步骤摘要】
—种开关电源的保护电路
本专利技术涉及开关电源
，具体涉及一种DC-DC电源的保护电路。
技术介绍
目前，由于工业与民用都经常需要把各种电网的交流电压变成直流，甚至是隔离的直流电，开关电源以效率高、体积小等特点，在通信、工控、计算机以及消费电子中的需求越来越大，而且经常采用多级变换，比如，第一级把交流220VAC变为直流400V，再由LLC变换器变为48V，这个效率可以高达96%，再由48V变换为12V等其它电压以实现电气隔离，这一级的变换称为DC-DC开关电源，就是直流至直流开关式变换器的缩写，一般也简称为DC-DC电源,包括隔尚式和非隔尚式两种。 为了保证包括DC-DC电源的用电设备的安全及可靠运行，以及具有良好的电磁兼容性，经常在DC-DC电源前设置保护电路。如图1所示，为目前国内较常见的DC-DC开关电源的保护电路，包括滤波电路10、防反接电路20和过压保护电路30，输入直流电压加在Vi+、V1-两端，输出为Vo+、Vo-两端，给后续要保护的DC-DC电源供电，输入直流电压来源很广，传统的不稳压线性电源，稳压电源、各种蓄电池、太阳能电池，统称为直流输入电源。其中，滤波电路10中，共模电感LI来抑制后续开关电源产生的共模高频干扰，电容Cl和C2给出一个接地脚，以便用在对电磁兼容性要求更严格的场合，电容C3吸收后续DC-DC开关电源的差模干扰，当然，也有电路是串入差模电感来提高差模干扰抑制量，电容C3的两端也经常并联压敏电阻来吸收大电流浪涌，由于压敏电阻的反应时间比较慢，后续仍要有过压保护电路30，30由电阻R1、稳压管D2和MOS管Q构成，当发生过压时，稳压管D2被击穿，处于正常的稳压状态，MOS管Q构成源极跟随器(对应双极性三极管的射极跟随器)，使得输出电压不至过高，过压产生的瞬间大压差落在MOS管Q两端，由于时间短，MOS管Q不至于损坏。图1电路的缺点较多，防反接电路20为二极管直接串入，压降大，损耗大；过压保护电路30要选用开启电压VGS低的MOS管，这样正常工作时产生的压降才比较低，原理:正常工作时，输入电压的值小于稳压管D2的标称值，D2中没有电流流过，即MOS管Q的漏极D至栅极G通过电阻Rl相连，处于导通状态，MOS管的栅极输入阻抗高，电阻R对MOS管导通压降没有影响，且导通压降略大于其开启电压VGS，这部份的原理可以参考:中国专利201110030057.2，名为《一种浪涌抑制电路》的公开文件第[0011段]第7行至段尾。 目前主流的N-MOS管(N沟道金属氧化物半导体场效应管的简称)，其开启电压VGS—般只能做到IV左右，用在图1电路，若为了防140V的残留浪涌电压，MOS管Q的耐压要用到200V，耐压200V的N-MOS管，其开启电压VGS —般不会低于2.5V的。 为了降低图1电路的插入损耗，专利技术人在另一份中国专利申请中，给出了一种低功耗的升压电路，参见申请号为201310020900.8的《一种升压电路》，把输入电压经浪涌抑制电路、线性稳压电路、振荡器电路、倍压整流电路，以极低功耗获得一个比输入的工作电压高1V至20V的直流电压，用它来驱动图1的MOS管Q的栅极，这样MOS管可以几乎无压降地导通，此时的压降等于:工作电流乘以导通内阻(Rds_)。从而降低了插入损耗。 上述《一种升压电路》确实可以解决问题，但电路复杂，应用较繁锁，很多领域期望有更为简单的电路实现DC-DC电源的保护电路，电路简单，器件少，器件工作在不发热的状态下，这样的可靠性高。 图1的电路，包括上述《一种升压电路》的方案，当使用者误接一个比额定工作电压高较多的直流电压时，MOS管Q仍会因发热而损坏。 综上所述，对现有开关电源的保护电路的不足总结如下: (I)插入损耗高之一:由于存在防反接的二极管D1，如输入为100V，二极管Dl压降为0.7V，那么系统效率损失约(0.7V/100V) = 0.7% ;对于48V的系统，系统效率损失更大。 (2)插入损耗高之二:图1的电路，由于MOS管的压降高于开启电压Ves, 2.5V的压降对于100V的电压来说，达到2.5% ;对于48V的系统，系统效率损失更大。可以采用上述的《一种升压电路》来解决，存在电路复杂，应用较繁锁。 (3)防过压作用的MOS管容易过热损坏。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决现有开关电源的保护电路所存在的不足，提供一种插入损耗小、防过压作用的MOS管不容易过热损坏的保护电路。 本专利技术的目的是这样实现的，开关电源的保护电路，用于连接在直流输入电源与开关电源电路之间，包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、N沟道MOS管、防反接电路、过压识别电路和用于驱动N沟道MOS管的驱动电路，所述过压识别电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和NPN型三极管，输入正端经第一电阻分别与第二电阻及PNP型三极管的基极连接，第二电阻的另一端与输入负端连接；输入正端还与第一稳压管的阴极连接，第一稳压管的阳极分别与第三电阻及PNP型三极管的发射极连接，第三电阻的另一端与输入负端连接；PNP型三极管的集电极经第四电阻分别与第五电阻及NPN型三极管的基极连接，第五电阻的另一端与NPN型三极管的发射极连接，连接点与输入负端连接，NPN型三极管的集电极与N沟道MOS管的栅极连接；N沟道MOS管的源极与输入负端连接，N沟道MOS管的漏极与输出负端连接；输入正端还与输出正端连接；防反接电路包括一只二极管，二极管阴极连接输入正端，二极管阳极连接输入负端；驱动电路包括第六电阻和第二稳压管，第六电阻一端连接输入正端，另一端连接第二稳压管的阴极，连接点同时连接N沟道MOS管的栅极，第二稳压管的阳极连接输入负端。 优选的，所述过压识别电路，还包括第一电容、第二电容，第一电容并联于PNP型三极管的基极与发射极两端，第二电容并联于第五电阻的两端；其特征是第一电容、第二电容均为容量小于100pF的高频特性好的瓷介电容或贴片电容； 优选的，所述过压识别电路，还包括第七电阻，第三电容，第七电阻和第三电容串联后与第二电阻并联，第七电阻的取值为第二电阻的十分之一到五分之一； 优选的，所述过压识别电路，还包括第八电阻，第四电容，第八电阻和第四电容串联后与第四电阻并联，第八电阻的取值为第四电阻的十分之一到五分之一。 本专利技术电路的有益效果为: (I)插入损耗低之一:防反接电路中的二极管与直流输入电源并联，当直流输入电源接反时，二极管导通，产生很大的电流，促使直流输入电源过流保护，或烧断保险丝来提醒使用者，该二极管在正常工作时反向截止，系统效率损失为零； (2)插入损耗低之二:根据上述技术方案，N沟道MOS管是串联在输入负到输出负的回路中，即通常大家所说的地线回路中，可以使用直流输入电源经驱动电路直接驱动，N沟道MOS管其导通后的导通内阻(Rds_)极低，插入损耗低，第六电阻可以选取兆欧级以上的阻值，正常时静态功耗极低；由于没有使用升压电路，故静态功耗进一步降低； (3)防过压作用的MOS管不容易损坏:上述技术方案，当过压时，会关断N沟道MOS管，这样实现保护，同时N沟道MO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源的保护电路，用于连接在直流输入电源与开关电源电路之间，包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、N沟道MOS管、防反接电路、过压识别电路和用于驱动N沟道MOS管的驱动电路，所述过压识别电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和NPN型三极管，输入正端经第一电阻分别与第二电阻及PNP型三极管的基极连接，第二电阻的另一端与输入负端连接；输入正端还与第一稳压管的阴极连接，第一稳压管的阳极分别与第三电阻及PNP型三极管的发射极连接，第三电阻的另一端与输入负端连接；PNP型三极管的集电极经第四电阻分别与第五电阻及NPN型三极管的基极连接，第五电阻的另一端与NPN型三极管的发射极连接，连接点与输入负端连接，NPN型三极管的集电极与N沟道MOS管的栅极连接；N沟道MOS管的源极与输入负端连接，N沟道MOS管的漏极与输出负端连接；输入正端还与输出正端连接；防反接电路包括一只二极管，二极管阴极连接输入正端，二极管阳极连接输入负端；驱动电路包括第六电阻和第二稳压管，第六电阻一端连接输入正端，另一端连接第二稳压管的阴极，连接点同时连接N沟道MOS管的栅极，第二稳压管的阳极连接输入负端。...

【技术特征摘要】
1.一种开关电源的保护电路，用于连接在直流输入电源与开关电源电路之间，包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、N沟道MOS管、防反接电路、过压识别电路和用于驱动N沟道MOS管的驱动电路， 所述过压识别电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和NPN型三极管，输入正端经第一电阻分别与第二电阻及PNP型三极管的基极连接，第二电阻的另一端与输入负端连接；输入正端还与第一稳压管的阴极连接，第一稳压管的阳极分别与第三电阻及PNP型三极管的发射极连接，第三电阻的另一端与输入负端连接；PNP型三极管的集电极经第四电阻分别与第五电阻及NPN型三极管的基极连接，第五电阻的另一端与NPN型三极管的发射极连接，连接点与输入负端连接，NPN型三极管的集电极与N沟道MOS管的栅极连接； N沟道MOS管的源极与输入负端连接，N沟道MOS管的漏极与输出负端连接； 输入正端还与输出正端连接； 防反接电路包括一只二极管，二极管阴极连接输入正端，二极管阳极连接输入负端； 驱动电路包括第六...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保均，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44