专利名称：一种改进型故障安全dc-dc电源设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子领域，特别地，涉及一种改进型故障安全DC-DC电源设备。
背景技术：
目前，轨道交通信号系统的安全输出电路一般采用固有式故障安全的电路实现方法，该电路是一个小功率的DC-DC电源模块，输入为24VDC，输出为25VDC，同时输入还有两路使能控制脉冲，当且仅当两路控制脉冲同时存在时，才允许DC-DC输出。这种电路满足故障安全原则，即由故障模式明确的分立元件组成，其中的任一元件故障都会使电路导向安全侧——输出为低电压(小于1VDC)。在现有技术中，如图1所示，由于没有输出电压反馈电路，电源转换效率低，导致电路中用于控制隔离变压器的MOS开关管发热量大、失效率高，另外，在电源输出部分没有对输出电压、负载电流的回读功能，导致无法对输出电源进行故障诊断。
实用新型内容为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种改进型故障安全DC-DC电源设备，其增加了输出电压反馈电路、输出电压回读电路和负载电流回读电路。其目的在于:对现有故障安全电源电路进行改进，以此提高电源设备的高效率性、稳定性、安全可靠性和实用性。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:—种改进型故障安全DC-DC电源设备,包括输出电压电路,输出电压电路包括顺次连接的放大电路、第一 MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路、稳压电路和短路保护电路，短路保护电路的输出端包括正输出端和负输出端，还包括:输出电压反馈电路，其连接在稳压电路和放大电路之间，与放大电路、第一 MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路和稳压电路构成一个回路。优选地，本实用新型所述的DC-DC电源设备还包括输出电压回读电路，其被连接到短路保护电路的输出端，用于读取输出电压状态。优选地，本实用新型所述的DC-DC电源设备还包括负载电流回读电路，其被连接到短路保护电路的输出端，用于读取负载电流状态。优选地，输出电压反馈电路包括第一隔离光耦和第二 MOS开关管，第一隔离光耦的输入端连接到稳压电路的输入端，第一隔离光耦的输出端连接到第二 MOS开关管的输入端，第二 MOS开关管的输出端连接到放大电路的输出端。优选地，输出电压回读电路包括恒流源电路和与恒流源电路串联的第二隔离光耦，恒流源电路的输入端与短路保护电路的输出端相连。优选地，恒流源电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻，第一电阻的正极和第一三极管的集电极均连接到短路保护电路的正输出端，第一三极管的基极、第一电阻的负极和第二三极管的集电极均连接于第一连接点，第二三极管的基极、第一三极管的发射极和第二电阻的正极均连接于第二连接点，第二电阻的负极和第二三极管的发射极均连接到第二隔离光耦的输入端，第二隔离光耦的输出端连接到短路保护电路的负输出端。优选地，负载电流回读电路包括三极管放大电路和与三极管放大电路连接的第三隔离光率禹。优选地，三极管放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三三极管和第四三极管，第三电阻的正极连接到短路保护电路的正输出端，第三电阻的负极连接到第四电阻的正极，第四电阻的负极连接到第四三极管的发射极，第四三极管的基极、第三三极管的基极和第六电阻的正极均连接于第三连接点，第三三极管的集电极和发射极均连接到短路保护电路的正输出端，第四三极管的集电极连接到第五电阻的正极，第五电阻的负极连接到第三隔离光耦的输入端，第三隔离光耦的输出端和第六电阻的负极均连接到短路保护电路的负输出端。优选地，第三电阻包括至少两个相互并联的电阻。本实用新型由于采取以上所述的技术方案，其具有以下优点:在保证故障安全的固有特性并且不降低电源设备电路的安全性的前提下，提高电源转换效率，最终将输出电源稳定到一个预定的电压范围内，并能够通过输出电压回读和负载电流回读功能对输出电源进行故障诊断。
图1为现有技术的DC-DC电源设备的原理图。图2为依据本实用新型的DC-DC电源设备的原理图。图3为图2中的输出电压回读电路的电路图。图4为图2中的负载电流回读电路的电路图。图5为图2中的输出电路部分的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型所述的方法做进一步说明。图2为依据本实用新型的一个实施方式的DC-DC电源设备的原理图。图5为图2中的输出电路部分的原理图。如图2和图5所不,一种改进型故障安全DC-DC电源设备，包括:两路控制脉冲输入端(用于接入图2中示出的两路低频脉冲输入I和2)、与各自的控制脉冲输入端连接的振荡电路供电电路I和2、与两路振荡电路供电电路I和2的输出端连接的高频多谐振荡电路以及与高频多谐振荡电路的输出端连接的输出电压电路，输出电压电路包括顺次连接的放大电路、第一 MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路、稳压电路和短路保护电路，短路保护电路的输出端包括正输出端和负输出端，该电源设备还包括:输出电压反馈电路，其连接在稳压电路和放大电路之间，与放大电路、第一 MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路和稳压电路构成一个回路，用于将输出电压稳定到预定的电压范围内。可选择地，还可以包括输出电压回读电路，其被连接到短路保护电路的输出端，用于读取输出电压状态。可选择地，还可以包括负载电流回读电路，其被连接到短路保护电路的输出端，用于读取负载电流状态。[0024]可选地，输出电压反馈电路可以包括第一隔离光耦和第二 MOS开关管，第一隔离光耦的输入端连接到稳压电路的输入端，第一隔离光耦的输出端连接到第二 MOS开关管的输入端用于驱动第二 MOS开关管，第二 MOS开关管的输出端连接到放大电路的输出端。可选地，输出电压回读电路可以包括恒流源电路和与恒流源电路串联的第二隔离光耦，恒流源电路的输入端与短路保护电路的输出端相连。可选地，恒流源电路可以包括第一三极管Ql、第二三极管Q2、第一电阻Rl和第二电阻R2，第一电阻Rl的正极和第一三极管Ql的集电极均连接到短路保护电路的正输出端，第一三极管Ql的基极、第一电阻Rl负极和第二三极管Q2的集电极均连接于第一连接点A，第二三极管Q2的基极、第一三极管Ql的发射极和第二 R2的正极均连接于第二连接点B，第二电阻R2的负极和第二三极管Q2的发射极均连接到第二隔离光耦的输入端，第二隔离光耦的输出端连接到短路保护电路的负输出端。可选地，负载电流回读电路可以包括三极管放大电路和与三极管放大电路连接的第三隔离光耦。可选地，三极管放大电路可以包括第三电阻、第四电阻R8、第五电阻R9、第六电阻R10、第三三极管Q3和第四三极管Q4，第三电阻的正极连接到短路保护电路的正输出端，第三电阻的负极连接到第四电阻R8的正极，第四电阻R8的负极连接到第四三极管Q4的发射极，第四三极管Q4的基极、第三三极管Q3的基极和第六电阻RlO的正极均连接于第三连接点C，第三三极管Q3的集电极和发射极均连接到短路保护电路的正输出端，第四三极管Q4的集电极连接到第五电阻R9的正极，第五电阻R9的负极连接到第三隔离光耦的输入端，第三隔离光耦的输出端和第六电阻RlO的负极均连接到短路保护电路的负输出端。可选地，第三电阻包括至少两个相互并联的电阻，如图4所示，第三电阻可以包括，例如，三个相互并联的电阻R5、R6、R7。对于输出电压反馈电路，当电源输出电压大于所要求的工作电压时，使得与输出电压电路并联的光耦(第一隔离光耦)导通，光耦输出端用来驱动一个MOS开关管(第二MOS开关管)，MOS管打开后，将放大电路的前级电压拉低到MOS开关管的导通压降(约IV
2.5V左右)，使得放大电路无法接收到高频振荡电路产生的高频信号，因此第一隔离变压器的输入开关信号停止，第一隔离变压器的输出电压开始下降。当下降到所要求的工作电压以下时，光耦无法导通，使得光耦输出端的MOS开关管关断，高频振荡电路的高频信号又可以正常输入到放大电路，第一隔离变压器的输入级开始正常工作，第一隔离变压器的输出电压重新上升，如此地循环反馈，降低了电路的功率，最终将输出电压稳定到一个预定的电压范围内。图3为输出电压回读电路的电路图。如图3所示，当电源有正常输出24VDC时，三极管Ql工作在放大区，三极管Q2工作在饱和区，可以通过调整第二电阻R2的阻值来控制经过光耦(第二隔离光耦)的电流，使得光耦输出端导通并可由CPU读取输出状态。当电源无输出电压时，三极管Ql、Q2均截止，使得光耦输出端关断。图4为负载电流回读电路的电路图。如图4所示，当电源有输出并皆有负载时，有电流从并联的电阻R5、R6、R7流过，使得电阻左侧电压Vl大于右侧电压V2，由两个三极管进行电流的放大，使得光耦(第三隔离光耦)导通并可由后端的CPU读取相应状态。在整个电路的改进设计中，由于该电源是一个隔离DC-DC，所以在对输出电源进行回读时，均使用光耦进行隔离，输出端发生浪涌电压、电流、负载突变等故障情况后，不会导致CPU侧产生相关故障，提高电路的可靠性。另外，增加的电路中的任一元器件失效后，均使电源无输出电压，电路的安全侧仍然可以得到保证。显然，本领域技术人员刻意对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种改进型故障安全DC-DC电源设备,包括输出电压电路,所述输出电压电路包括顺次连接的放大电路、第一 MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路、稳压电路和短路保护电路，所述短路保护电路的输出端包括正输出端和负输出端，其特征在于，还包括: 输出电压反馈电路，其连接在所述稳压电路和所述放大电路之间，与所述放大电路、所述第一 MOS开关管、所述第一隔离变压器、所述第一整流与滤波电路和所述稳压电路构成一个回路。
2.如权利要求1所述的电源设备，其特征在于:还包括输出电压回读电路，其被连接到所述短路保护电路的输出端，用于读取输出电压状态。
3.如权利要求1所述的电源设备，其特征在于:还包括负载电流回读电路，其被连接到所述短路保护电路的输出端，用于读取负载电流状态。
4.如权利要求1至3任一项中所述的电源设备，其特征在于:所述输出电压反馈电路包括第一隔离光耦和第二 MOS开关管，所述第一隔离光耦的输入端连接到所述稳压电路的输入端，所述第一隔离光耦的输出端连接到所述第二 MOS开关管的输入端，所述第二 MOS开关管的输出端连接到所述放大电路的输出端。
5.如权利要求2所述的电源设备，其特征在于:所述输出电压回读电路包括恒流源电路和与所述恒流源电路串联的第二隔离光耦，所述恒流源电路的输入端与所述短路保护电路的输出端相连。
6.如权利要求5所述的电源设备，其特征在于:所述恒流源电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的正极和所述第一三极管的集电极均连接到所述短路保护电路的正输出端，所述第一三极管的基极、第一电阻的负极和第二三极管的集电极均连接于第一连接点，所述第二三极管的基极、第一三极管的发射极和第二电阻的正极均连接于第二连接点，所述第二电阻的负极和第二三极管的发射极均连接到所述第二隔离光耦的输入端，所述第二隔离光耦的输出端连接到所述短路保护电路的负输出端。
7.如权利要求3所述的电源设备，其特征在于:所述负载电流回读电路包括三极管放大电路和与所述三极管放大电路连接的第三隔离光耦。
8.如权利要求7所述的电源设备，其特征在于:所述三极管放大电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三三极管和第四三极管，所述第三电阻的正极连接到所述短路保护电路的正输出端，所述第三电阻的负极连接到所述第四电阻的正极，所述第四电阻的负极连接到所述第四三极管的发射极，所述第四三极管的基极、第三三极管的基极和第六电阻的正极均连接于第三连接点，所述第三三极管的集电极和发射极均连接到所述短路保护电路的正输出端，所述第四三极管的集电极连接到所述第五电阻的正极，所述第五电阻的负极连接到所述第三隔离光耦的输入端，所述第三隔离光耦的输出端和第六电阻的负极均连接到所述短路保护电路的负输出端。
9.如权利要求8所述的电源设备，其特征在于:所述第三电阻包括至少两个相互并联的电阻。
专利摘要本实用新型提供一种改进型故障安全DC-DC电源设备，包括输出电压电路，输出电压电路包括顺次连接的放大电路、第一MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路、稳压电路和短路保护电路，该电源设备还包括输出电压反馈电路，其连接在稳压电路和放大电路之间，与放大电路、第一MOS开关管、第一隔离变压器、第一整流与滤波电路和稳压电路构成一个回路，用于将输出电压稳定到预定的电压范围内；输出电压回读电路，其用于读取输出电压状态；负载电流回读电路，其用于读取负载电流状态。本实用新型的有益效果为对现有故障安全电源电路进行改进，以此提高电源设备的高效率性、稳定性、安全可靠性和实用性。
文档编号H02M3/28GK203014679SQ20122045073
公开日2013年6月19日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者薄云览, 雷志军, 贺保国 申请人:北京和利时系统工程有限公司