一种dc-dc模块电源低阻自动故障隔离开关的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，它包括隔离电路、隔离控制电路A和隔离控制电路B，隔离控制电路A和隔离控制电路B的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接。本实用新型的隔离电路采用多个M0S管并联方式，有效地降低导通电阻；具有两个隔离控制电路，隔离控制电路A对较大的反压起控制作用，响应时间快，有效地避免内部元器件损坏，隔离控制电路B对微弱的小反压起控制作用，响应时间慢，能过滤干扰，防止误操作；可通过外部输入信号控制隔离开关，便于维护维修；可避免反压的产生，更加有效地保护各元器件。
【专利说明】 —种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电子领域，特别是涉及一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关。
【背景技术】
[0002]DC-DC电源模块是将输入的直流电源电压转换为所需的直流电源电压。由于DC-DC电源模块有利于简化电源电路设计缩短研制周期，具有可靠性高、系统升级容易等特点，广泛地应用于各类电子设备中。
[0003]目前，有的DC-DC电源模块的隔离开关只有较好的小信号特性或有较好的大信号特性，当外部电压反差较大时，隔离开关不能即时地隔离断开来保护内部元器件，当外部电压反差较小时，隔离开关又很容易照成误判断，不能起到有效的保护作用。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，当外部电压反差大时隔离开关能即时反应，当外部电压反差小时隔离开关能慢速响应，并避免反压的产生，并能由外部控制隔离开关，以便于维护维修。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，它包括隔离电路、隔离控制电路A和隔离控制电路B，隔离控制电路A和隔离控制电路B的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接。
[0006]所述的隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路A和隔离控制电路B的控制输出端连接。
[0007]所述隔离控制电路A包括运算放大器U1、开关控制管Ql-Α、外部控制信号HE、由电阻R4和电阻R5组成的分压网络A、由电阻R6、电阻R7和电阻R8组成的分压网络B及其外围元件电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容Cl、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2，母线电压VOUT+通过分压网络B与运算放大器Ul的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_VOUT+通过分压网络A与运算放大器Ul的反向输入端连接，运算放大器Ul的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Ql-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Ql-A的集电极与运算放大器Ul的反向输入端连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
[0008]所述的隔离控制电路B包括开关控制芯片U3、开关控制管Ql-Β、外部控制信号PG、匹配电阻RlO及其外围元件电阻R9、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5、二极管D4、二极管D5，开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻RlO与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-1NS通过限流电阻Rl5与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器Ul的同向输入端连接,开关控制管Ql-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Ql-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
[0009]所述的开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1。
[0010]本实用新型还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接，升压电路还通过控制开关Q2的漏极对地连接。
[0011]所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感LI，隔离二极管D7、限流电阻R17及其外围元件电阻R18、电阻R19、电容C6、电容C7、电容C8，升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感LI的输出端连接，升压电感LI的另一端与内部工作电压VCC连接，升压电感LI的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压电路的中点连接，分压电路的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接。
[0012]本实用新型还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014](I)本实用新型的隔离MOS管采用多个MOS管并联方式，有效地降低导通电阻；
[0015](2)本实用新型具有两个隔离控制电路。隔离控制电路A对较大的反压起控制作用，响应时间快，有效地避免内部元器件损坏；隔离控制电路B对微弱的小反压起控制作用，响应时间慢，能过滤干扰，防止误操作；
[0016](3)本实用新型可通过外部输入信号控制隔离开关，便于维护维修；
[0017](4)本实用新型可以避免反压的产生，更加有效地保护各元器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的系统原理结构框图；
[0019]图2为本实用新型的系统原理电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案。
[0021]如图1所示，本实用新型包括升压电路、隔离电路、控制开关Q2、隔离控制电路A、隔离控制电路B、开关控制管Ql-Α、开关控制管Ql-Β、外部控制信号HE和外部控制信号PG。
[0022]升压电路与隔离电路连接，隔离电路与控制开关Q2连接，隔离控制电路A和隔离控制电路B经控制开关Q2与隔离电路连接，隔离控制电路A与开关控制管Ql-A连接，开关控制管Ql-A与外部控制信号HE连接，隔离控制电路B与开关控制管Ql-B连接，开关控制管Ql-B与外部控制信号PG连接。
[0023]如图2所示，隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路A和隔离控制电路B的控制输出端连接。
[0024]隔离控制电路A包括运算放大器U1、开关控制管Ql-Α、外部控制信号HE由电阻R4和电阻R5组成的分压网络A、由电阻R6、电阻R7、电阻R8组成的分压网络B及其外围元件电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R9、电容Cl、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2 ；
[0025]母线电压VOUT+通过分压网络B与运算放大器Ul的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_V0UT+通过分压网络A与运算放大器Ul的反向输入端连接，运算放大器Ul的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Ql-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Ql-A的集电极与运算放大器Ul的反向输入端连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
[0026]隔离控制电路B包括开关控制芯片U3、开关控制管Ql-Β、外部控制信号PG及其外围元件电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5、二极管D3、二极管D4、二极管D5 ；
[0027]开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻RlO与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-1NS通过限流电阻R15与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器Ul的同向输入端连接，开关控制管Ql-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Ql-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
[0028]开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1。
[0029]本实用新型还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接。
[0030]所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感L1、隔离二极管D7、限流电阻R17及其外围元件电阻R18、电阻R19、电容C6、电容C7、电容C8 ;升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感LI的输出端连接，升压电感LI的另一端与内部工作电压VCC连接，升压电感LI的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压电路的中点连接，分压电路的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接。
[0031]升压电路中的限流电阻R17为大阻值电阻，使隔离开关能够软开。
[0032]本实用新型还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
[0033]本实用新型工作的具体实施步骤如下:
[0034]1、升压电路把模块内部的电压输入接口 VCC的电压升压为比模块电源的电压输出端IN_V0UT+高1V的电压，给隔离MOS管提供驱动电压，隔离MOS管的栅极和源极间有电压，隔离MOS管的源极和漏极导通；
[0035]2、隔离开关打开；
[0036]3、隔离控制电路A和隔离控制电路B同时检测母线电压VOUT+和模块电源的电压输出端IN_V0UT+的电压差；
[0037]4、当隔离控制电路A检测到母线电压VOUT+比模块电源的电压输出端IN_V0UT+高时，运算放大器Ul快速输出高电平到控制开关Q2的栅极；
[0038]5、控制开关Q2的源极和漏极导通，把隔离MOS管的栅极和升压电路对地连接；
[0039]6、隔离MOS管的栅极没有驱动电压，对地短接，隔离MOS管的源极与漏极断开；
[0040]7、隔离开关断开；
[0041]8、当隔离控制电路B检测到母线电压VOUT+比模块电源的电压输出端IN_V0UT+高时，开关控制芯片U3经过较慢的运算后，输出端OUT输出高电平通过串联的隔离二极管D3连接到运算放大Ul的同向输入端，通过运算放大器Ul控制开关Q2的栅极；
[0042]9、控制开关Q2的源极和漏极导通，把隔离MOS管的栅极和升压电路对地连接；
[0043]10、隔离MOS管的栅极没有驱动电压，对地短接，隔离MOS管的源极与漏极断开；
[0044]11、隔离开关断开；
[0045]12、由于续流二极管D6正极对地连接，负极与母线电压VOUT+连接，当隔离MOS管把倒灌电流隔离断开时，可以避免反压的产生；
[0046]13、隔离控制电路A和隔离控制电路B通过隔离二极管D3隔离控制，实现了大电流倒灌时快速响应，可避免模块内部器件损坏，小电流倒灌慢速响应，能把干扰滤掉，防止误动作；
[0047]14、当需要人为地关闭电源开关，对设备进行维护维修时，通过外部控制信号PG输入高电平，开关控制管Ql-B将开关控制芯片U3的输出端OUT接地，断开隔离控制电路B ；外部控制信号HE输入高电平控制信号，开关控制管Ql-A将运算放大器Ul的反向输入端接地，运算放大器Ul输出端快速输出高电平到控制开关Q2的栅极，控制开关Q2的源极和漏极导通，隔离MOS管的栅极对地短接，隔离MOS管的源极与漏极断开，隔离开关断开。
【权利要求】
1.一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:它包括隔离电路、隔离控制电路A和隔离控制电路B，隔离控制电路A和隔离控制电路B的输出经控制开关Q2与隔离电路的控制输入连接。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:所述的隔离电路由多个隔离MOS管并联组成，隔离MOS管的源极与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，隔离MOS管的漏极与母线电压VOUT+连接，隔离MOS管的栅极与控制开关Q2的控制输出连接，控制开关Q2的栅极与隔离控制电路A和隔离控制电路B的控制输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:所述隔离控制电路A包括运算放大器Ul、开关控制管Ql-Α、由电阻R4和电阻R5组成的分压网络A和由电阻R6、电阻R7和电阻R8组成的分压网络B，母线电压VOUT+通过分压网络B与运算放大器Ul的同向输入端连接，模块电源的电压输出端IN_V0UT+通过分压网络A与运算放大器Ul的反向输入端连接，运算放大器Ul的输出端与同向输入端通过电阻R9连接组成了正反馈，运算放大器Ul的输出端与控制开关Q2的栅极连接，开关控制管Ql-A的基极与外部控制信号HE连接，开关控制管Ql-A的集电极与运算放大器Ul的反向输入端连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
4.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:所述的隔离控制电路B包括开关控制芯片U3和开关控制管Ql-Β，开关控制芯片U3的同向输入端+IN通过匹配电阻RlO与模块电源的电压输出端IN_V0UT+连接，开关控制芯片U3的反向输入端-1NS通过限流电阻R15与母线电压VOUT+连接，开关控制芯片U3的输出端OUT通过串联的隔离二极管D3和运算放大器Ul的同向输入端连接，开关控制管Ql-B的基极与外部控制信号PG连接，开关控制管Ql-B的集电极与开关控制芯片U3的输出端OUT连接，开关控制管Ql-A的发射极对地连接。
5.根据权利要求4所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:所述的开关控制芯片U3的型号为LIN-LTC6102-1。
6.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:它还包括一个升压电路，升压电路与隔离MOS管的栅极连接，升压电路还通过控制开关Q2的漏极对地连接。
7.根据权利要求6所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:所述的升压电路包括升压控制芯片U2、升压电感LI，隔离二极管D7和限流电阻R17，升压控制芯片U2的电压输入端VIN与内部工作电压VCC连接，升压控制芯片U2的开关端SW与升压电感LI的输出端连接，升压电感LI的输入端与内部工作电压VCC连接，升压电感LI的输出端还与隔离二极管D7的正极连接，隔离二极管D7的负极经限流电阻R17与隔离MOS管的栅极和控制开关Q2的漏极连接，升压控制芯片U2的反馈端FB与由电阻R18、电阻R19组成的分压网络的中点连接，分压网络的一端与隔离二极管D7的负极连接，另一端对地连接。
8.根据权利要求1所述的一种DC-DC模块电源低阻自动故障隔离开关，其特征在于:它还包括一个续流二极管D6，续流二极管D6正极对地连接，续流二极管D6负极与母线电压VOUT+连接。
【文档编号】H02H7/12GK204030563SQ201420405319
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】杨燕平 申请人:杨燕平