一种数字电源的输出过流保护电路的制作方法

文档序号:12783458阅读:408来源:国知局

本实用新型属于DC/DC电源技术领域,具体涉及一种数字电源的输出过流保护电路。



背景技术:

过流保护是DC/DC电源中重要的功能模块,一方面它可以提高整个DC/DC电源的稳定性,另外一方面也可以避免由于大电流输出而烧毁功率MOS管。现有的数字电源的输出过流保护电路,通常采用的方法是在数字电源输出回路上接入电流采样电阻,电流采样电阻将采样的电流信号转化为电压信号,并经放大后接入到数字电源的控制器中,控制器通过输出PWM波的方式来控制MOS管驱动模块工作,调节输出电压的大小,在过流时,控制器停止输出PWM波,MOS管驱动模块关闭,数字电源没有电压输出,从而实现数字电源的过流保护。然而,对于数字电源输出负载过大,在接通瞬间可能会产生很大的浪涌电流的电路而言,上述简单的通过控制器来实现过流保护的方法,存在响应不及时的问题,容易损坏数字电源。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种数字电源的输出过流保护电路,以在检测到过流信号后,迅速关闭MOS管驱动模块,提高数字电源的可靠性。

本实用新型所述的数字电源的输出过流保护电路,包括电流采样电阻R1、信号放大模块、DSP(即数字信号处理器)和MOS管驱动模块,电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中,信号放大模块的输入端与电流采样电阻R1相连、输出端与DSP的采样信号输入端相连,DSP的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块的输入端相连,所述输出过流保护电路还包括比较判断模块和触发执行模块,比较判断模块的一个输入端与信号放大模块的输出端相连,比较判断模块的另一个输入端接预设的阈值电压Vth,比较判断模块的输出端与触发执行模块的输入端相连,触发执行模块的控制端与DSP的解锁信号输出端相连,触发执行模块的输出端与MOS管驱动模块的使能端和DSP的过流保护信号输入端相连。

电流采样电阻R1对数字电源输出回路中的输出电流进行采样,并将采样的电流信号转化为电压信号,信号放大模块对该电压信号进行放大并接入比较判断模块和DSP,DSP对放大后的电压信号进行判断,并根据判断结果输出PWM波,以控制MOS管驱动模块工作,调节输出电压的大小;比较判断模块将放大后的电压信号与预设的阈值电压Vth比较,判断数字电源的输出回路是否过流,在数字电源的输出回路过流时输出过流保护信号给触发执行模块,触发执行模块在对过流保护信号进行触发锁存后输出给MOS管驱动模块和DSP,通过MOS管驱动模块的使能端来关闭MOS管驱动模块(即MOS管驱动模块停止工作),DSP根据该过流保护信号停止输出PWM波。上述电路还具有解锁功能,即DSP在接收到过流保护信号后,等待一段设定时间,然后输出解锁信号给触发执行模块,触发执行模块接收到解锁信号后,停止输出过流保护信号,DSP同时恢复输出PWM波,MOS管驱动模块开启(即MOS管驱动模块恢复工作)。

具体的,所述信号放大模块包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运放U1,所述比较判断模块包括第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U2,所述触发执行模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、三极管Q1和触发器U3;第二电阻R2的一端与电流采样电阻R1相连,另一端与运放U1的同相输入端相连;第四电阻R4的一端接地,另一端与运放U1的反相输入端相连;第三电阻R3的一端与运放U1的反相输入端相连,另一端与运放U1的输出端相连,运放U1的输出端与DSP的采样信号输入端相连;第五电阻R5的一端与运放U1的输出端相连,另一端与比较器U2的同相输入端相连,比较器U2的反相输入端接预设的阈值电压Vth;第六电阻R6的一端与电压VCC相连,另一端与比较器U2的输出端相连,比较器U2的输出端与触发器U3的CL端相连;触发器U3的S端接地,D端接电压VCC,R端与DSP的解锁信号输出端相连;第七电阻R7的一端与触发器U3的R端相连,另一端接地;第八电阻R8的一端与触发器U3的Q端相连,另一端与三极管Q1的基极相连;三极管Q1为NPN三极管,其发射极接地,集电极与MOS管驱动模块的使能端和DSP的过流保护信号输入端相连;第九电阻R9的一端与三级管Q1的集电极相连,另一端接电压VCC。

采用本实用新型所述的输出过流保护电路,在数字电源输出电流发生过流时,能够第一时间将过流信号进行锁存,并关闭MOS管驱动模块,同时通知DSP停止输出PWM波,从而保护整个数字电源,提高了数字电源的可靠性;另外,在设定时间后DSP输出解锁信号给触发执行模块,并同时恢复输出PWM波,MOS管驱动模块恢复工作,数字电源能够正常工作。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1所示的数字电源的输出过流保护电路,包括电流采样电阻R1、DSP 1、信号放大模块2、比较判断模块3、触发执行模块4和MOS管驱动模块5,DSP 1采用TI 公司的C2000系列的高性能DSP芯片,MOS管驱动模块5采用TI公司带使能端的驱动芯片UCC27424,信号放大模块2包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和运放U1,比较判断模块3包括第五电阻R5、第六电阻R6和比较器U2,触发执行模块4包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、三极管Q1和触发器U3,运放U1采用TI公司的精密运放OPA335,比较器U2采用TI公司的LM2903,触发器U3采用TI公司的D触发器CD4013B。

电流采样电阻R1连接在数字电源输出回路中,第二电阻R2的一端与电流采样电阻R1相连,另一端与运放U1的同相输入端相连;第四电阻R4的一端接地,另一端与运放U1的反相输入端相连;第三电阻R3的一端与运放U1的反相输入端相连,另一端与运放U1的输出端相连,运放U1的输出端与DSP 1的采样信号输入端相连,DSP 1的PWM控制信号输出端与MOS管驱动模块5的输入端相连;第五电阻R5的一端与运放U1的输出端相连,另一端与比较器U2的同相输入端相连,比较器U2的反相输入端接预设的阈值电压Vth;第六电阻R6的一端与电压VCC相连,另一端与比较器U2的输出端相连,比较器U2的输出端与触发器U3的CL端相连;触发器U3的S端接地,D端接电压VCC,R端与DSP 1的解锁信号输出端相连;第七电阻R7的一端与触发器U3的R端相连,另一端接地;第八电阻R8的一端与触发器U3的Q端相连,另一端与三极管Q1的基极相连;三极管Q1为NPN三极管,其发射极接地,集电极与MOS管驱动模块5的使能端和DSP 1的过流保护信号输入端相连;第九电阻R9的一端与三级管Q1的集电极相连,另一端接电压VCC。

其具体工作过程为:

电流采样电阻R1的输出A点的电压Va=I*R1,信号放大模块2的放大倍数Av=1+R3/R4,则信号放大模块2的输出B点电压Vb=Av*Va=(1+R3/R4)*I*R1;比较判断模块3来比较Vb与预设的阈值电压Vth的大小,若Vb<Vth,则比较判断模块3的输出C点为低电平,若Vb>Vth,则C点为高电平;触发执行模块4的触发器U3的CL端为由低电平到高电平的上升沿时,触发器U3的Q端电平与D端电平相同,触发器U3的CL端为由高电平到低电平的下降沿时,触发器U3的Q端电平与Q端的前一状态值相同,若触发器U3的Q端为高电平则三极管Q1导通,触发执行模块4的输出E点为低电平,若触发器U3的Q端为低电平则三极管Q1截止,触发执行模块4的输出E点为高电平。

正常情况下,数字电源的输出电流还未达到过流保护点,则B点电压Vb<Vth, C点为低电平,E点为高电平,DSP 1根据Vb的大小输出PWM波控制MOS管驱动模块5正常驱动,调节输出电压的大小;一旦输出电流上升达到过流保护点,则B点电压Vb>Vth,C点为由低电平转为高电平,产生一个上升沿,使得E点电平变为低电平,通过MOS管驱动模块5的使能端关闭MOS管驱动模块5,并通知DSP 1进入过流保护,停止输出PWM波;当输出电流下降至过流保护点以下时,B点电压Vb<Vth,C点为由高电平转为低电平,产生一个下降沿,E点电平为前一状态,还是为高电平,MOS管驱动模块5还是处于关闭状态,在设定时间后DSP 1产生一个高平信号到触发器U3的R端,将触发器U3的Q端复位为低电平,则此时E点为高电平,同时DSP 1恢复输出PWM波,MOS管驱动模块5恢复工作。

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