一种用于开关电源的浪涌抑制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于开关电源的浪涌抑制电路，属于电源技术领域。本发明专利技术包括过压浪涌抑制模块、欠压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块和第二滤波稳压模块，外部电源输入依次经过过压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块、欠压浪涌抑制模块以及第二滤波稳压模块后输出。本发明专利技术浪涌抑制电路具有较高的可靠性以及较低的功耗，且具有较为宽泛的浪涌电压抑制范围，能够适应各种恶劣的过欠压浪涌用电环境，使设备更加可靠。备更加可靠。备更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种用于开关电源的浪涌抑制电路


[0001]本专利技术涉及一种用于开关电源的浪涌抑制电路，属于电源


技术介绍

[0002]随着电源技术的不断发展，开关电源的小型化和高效化越来越得到重视。以往开关电源模块的设计重点一般放在电压转换等主电路上，对于防反接、浪涌抑制等保护电路，大多使用标准电路形式或使用模块化设备，存在功耗高、性能较弱或体积较大等缺点。例如，针对防反接功能要求，使用传统二极管防反保护会产生较大损耗，效率较低；或者针对过欠压保护电路使用稳压管等粗放型保护方式，容易受到器件温度、功耗等影响。
[0003]目前很多使用环境较为负载的设备对开关电源浪涌抑制及保护能力要求越来越高，为了使设备更加可靠，亟需一种能够适应各种恶劣的过欠压浪涌环境的浪涌抑制电路。但是，现有技术中尚缺少此类电路。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种用于开关电源的浪涌抑制电路，该电路能够适应各种恶劣的过欠压浪涌用电环境，使设备更加可靠。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种用于开关电源的浪涌抑制电路，包括过压浪涌抑制模块、欠压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块和第二滤波稳压模块，外部电源输入依次经过过压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块、欠压浪涌抑制模块以及第二滤波稳压模块后输出；过压浪涌抑制模块在检测到输入电压高于正常电压范围时，将输出电压钳制在最大正常电压以下；过压浪涌抑制模块在检测到输入电源高于过压浪涌抑制模块可调节的最大电压时，切断电源输出以保护电路；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于正常电压范围时，将输出电压升至最小正常电压以上；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于升压电路可调节的最小电压时，断电维持电路动作，为后续电路提供应急输出；当输入电压处于正常范围之内时，浪涌抑制电路直接正常输出电压。
[0006]进一步的，所述过压浪涌抑制模块包括主电路和第一控制模块；所述主电路包括瞬态抑制二极管、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；其中，瞬态抑制二极管并联于主电路的输入端正负极之间；第一MOS管的源极连接主电路的输入端正极，栅极连接至第一控制模块，漏极和第二MOS管的漏极连接；第二MOS管的栅极连接至第一控制模块，源极连接主电路的输出端正极；第一电阻和第二电阻串联后连接至第一MOS管和GND之间；第一控制模块从第一电阻和第二电阻的连接处对输入电压进行采样；所述瞬态抑制二极管起到尖峰抑制的作用，对
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600V尖峰电压进行抑制；所述第一MOS管为防反接MOS管，防止输入端错误反接毁坏后级电路；输入正接时，第一MOS管先通过体二极管形成通路，第一控制模块对输入电压采样为正，控制第一MOS管反向导通，电路正常工作；输入反接时，第一MOS管的体二极管截止不能形成通路，第一控制
模块对输入电压的采样为0，第一MOS管不导通；所述第一控制模块用于执行如下控制策略：（1）第一控制模块检测到输入电压处于正常范围内时，通过栅极信号控制第二MOS管在饱和区工作，使过压浪涌抑制模块处于直通状态；（2）第一控制模块检测到输入电压高于最大正常电压时，通过改变栅极信号控制第二MOS管在线性区工作，此时沟道并未完全打开，第二MOS管的漏
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源极具有压降，从而将输出电压钳制于正常范围以内；此时，第一控制模块对输出电压进行采样，并与基准电压共同输入误差放大器，误差放大器的输出作为栅极信号以控制第二MOS管；（3）第一控制模块检测到输入电压高于过压浪涌抑制模块可调节的最大电压时，通过栅极信号控制第一、第二MOS管截止以保护电路，此时电路无输出。
[0007]进一步的，所述欠压浪涌抑制模块包括升压电路、断电维持电路以及第二控制模块；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于最小正常电压时，通过升压电路将输入电压升至最小正常电压以上；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于升压电路最小可调节电压时，升压电路不动作，断电维持电路作用，通过储能器件放电，为后续电路提供应急输出。
[0008]进一步的，所述升压电路由boost升压电路以及驱动电路组成；所述boost升压电路包括第一电感、第三MOS管、第四MOS管、第一电容；其中，第一电感的第一端连接boost升压电路的输入端正极，第二端连接boost升压电路的输出端正极；第三MOS管的源极连接至boost升压电路的输出端负极，漏极连接至第四MOS管的源极，栅极连接至驱动电路；第四MOS管的漏极连接至第一电感的第二端，栅极连接至驱动电路；第一电容并联在boost升压电路的输出端正负极之间；所述驱动电路包括设置在第三MOS管的源极和栅极之间的第五MOS管，以及设置在第四MOS管的源极和栅极之间的第六MOS管，驱动电路利用第五、第六MOS管导通时的低阻态，使第三MOS管和第四MOS管在关闭时的C
GS
结电容迅速放电，提升第三MOS管和第四MOS管的导通关断的动作一致性，实现同步动作；当输入电压处于正常输入范围时，第二控制模块控制驱动电路，驱动第三MOS管导通、第四MOS管关断，欠压浪涌抑制模块不工作；当输入电压低于最小正常电压时，升压电路动作，此时第二控制模块输出PWM信号，实现同步boost升压功能，将电压升至最小正常电压；其中，当PWM信号为高电平时，第四MOS管导通、第三MOS管关断；当PWM信号为低电平时，第四MOS管关断、第三MOS管导通。
[0009]进一步的，所述断电维持电路包括第一二极管、第二二极管，第七MOS管、第三电阻、第四电阻以及作为储能器件的钽电容；第一二极管的负极连接第三电阻的第一端以及钽电容的正极，钽电容的负极与第三电阻的第二端以及第七MOS管的漏极连接，第七MOS管的源极连接第四电阻，第七MOS管的栅极连接第二控制模块，第二二极管的负极连接钽电容的负极；其中，第一二极管起到防反接作用，防止电流倒灌；钽电容与第七MOS管串联，通过第七MOS管的开通和关断形成回路来控制钽电容进行充放电；第三电阻与钽电容并联，为钽电容形成放电回路，并在电路初次启动时为第七MOS管提供漏极电平；第四电阻为零欧电
阻，对断电维持电路进行电路保护，防止电路过流烧毁断电维持电路中的其他器件；第二二极管与第七MOS管并联，作为第七MOS管的续流二极管，且在第七MOS管所在支路断开时为钽电容提供放电回路；第七MOS管具有缓启动作用，通过控制第七MOS管的MOS沟道开启速度能够限制由钽电容引起的开机冲击电流。
[0010]本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术利用MOS管的导通特性，控制MOS管在线性区工作，此时沟道并未完全打开，可将电压钳制于在正常范围以内，实现过压浪涌抑制功能。
[0011]（2）本专利技术的欠压浪涌抑制模块采用升压电路和断电维持电路并联抑制的方式，断电维持电路有效弥补了升压电路在过低电压时升压能力不足的问题，保证欠压浪涌抑制模块能够保证最低正常电压以下的完整范围保护。
[0012]（3）本专利技术的欠压浪涌抑制模块升压电路主要由同步boost升压电路组成，用MOS管取代传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于开关电源的浪涌抑制电路，其特征在于，包括过压浪涌抑制模块、欠压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块和第二滤波稳压模块，外部电源输入依次经过过压浪涌抑制模块、第一滤波稳压模块、欠压浪涌抑制模块以及第二滤波稳压模块后输出；过压浪涌抑制模块在检测到输入电压高于正常电压范围时，将输出电压钳制在最大正常电压以下；过压浪涌抑制模块在检测到输入电源高于过压浪涌抑制模块可调节的最大电压时，切断电源输出以保护电路；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于正常电压范围时，将输出电压升至最小正常电压以上；欠压浪涌抑制模块在检测到输入电压低于升压电路可调节的最小电压时，断电维持电路动作，为后续电路提供应急输出；当输入电压处于正常范围之内时，浪涌抑制电路直接正常输出电压。2.根据权利要求1所述的一种用于开关电源的浪涌抑制电路，其特征在于，所述过压浪涌抑制模块包括主电路和第一控制模块；所述主电路包括瞬态抑制二极管、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻和第二电阻；其中，瞬态抑制二极管并联于主电路的输入端正负极之间；第一MOS管的源极连接主电路的输入端正极，栅极连接至第一控制模块，漏极和第二MOS管的漏极连接；第二MOS管的栅极连接至第一控制模块，源极连接主电路的输出端正极；第一电阻和第二电阻串联后连接至第一MOS管和GND之间；第一控制模块从第一电阻和第二电阻的连接处对输入电压进行采样；所述瞬态抑制二极管起到尖峰抑制的作用，对
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600V尖峰电压进行抑制；所述第一MOS管为防反接MOS管，防止输入端错误反接毁坏后级电路；输入正接时，第一MOS管先通过体二极管形成通路，第一控制模块对输入电压采样为正，控制第一MOS管反向导通，电路正常工作；输入反接时，第一MOS管的体二极管截止不能形成通路，第一控制模块对输入电压的采样为0，第一MOS管不导通；所述第一控制模块用于执行如下控制策略：（1）第一控制模块检测到输入电压处于正常范围内时，通过栅极信号控制第二MOS管在饱和区工作，使过压浪涌抑制模块处于直通状态；（2）第一控制模块检测到输入电压高于最大正常电压时，通过改变栅极信号控制第二MOS管在线性区工作，此时沟道并未完全打开，第二MOS管的漏
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源极具有压降，从而将输出电压钳制于正常范围以内；此时，第一控制模块对输出电压进行采样，并与基准电压共同输入误差放大器，误差放大器的输出作为栅极信号以控制第二MOS管；（3）第一控制模块检测到输入电压高于过压浪涌抑制模块可调节的最大电压时，通过栅极信号控制第一、第二MOS管截止以保护电路，此时电路无输出。3.根据权利要求1所述的一种用于开关电源的浪涌抑制电路，其特征在于，所述欠压浪涌抑制模块包括升压电路、断电维持电路以及第二控制模块；欠压浪涌抑制模块在检测到输...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞杰，赵明宇，东安，王江辉，贾占强，徐江宁，殷佳源，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：