专利名称：一种短路保护电路及带短路保护功能的电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流电源领域，特别是一种短路保护电路及由该保护该电路的电源。
背景技术：
随着技术的进步，高频开关电源技术已经成为电源技术的主流，而电力场效应管在中小功率领域应用最广泛。电源应用领域非常广泛从民用到军用，从航天到航海等。如何做出高可靠性的电源成为电源工程师不懈追求的目标。短路保护电路是电源可靠性的一个重要组成部分。传统的短路保护都是在功率回路里串接一个电流检测电阻来取样，当电流比较大时，取样电阻的功率损耗过大，给电源散热以及可靠性带来隐患。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种短路保护电路及带短路保护功能的电源，为电源中的主控芯片及其他芯片相应引脚提供保护，并且解决采用电阻取样检测电流带来功率损耗过大的问题。为实现上述目的，本实用新型的一种方案是一种带短路保护功能的电源，包括采用场控开关管的桥式电路，至少一个桥臂上的开关管对应设有短路保护电路，所述短路保护电路包括采样支路，采样支路的采样输出端连接一个判断支路，判断支路的信号输出端控制连接驱动电路；所述采样支路包括用于连接场控开关管阳极的第一接线端和用于连接场控开关管控制极的第二接线端，两接线端之间设有串联的二极管(D2)与第一电阻(R1)， 二极管(D2)负极连接所述第一接线端，二极管(D2)正极通过第一电阻(Rl)连接所述第二接线端，所述二极管(D2)的正极为所述采样支路的采样输出端；所述判断支路包括一个稳压管(D1)，该稳压管(Dl)负极连接所述采样支路的输出端，其正极通过第二电阻(R2)接地，其正极为所述判断支路的信号输出端(OUT)。所述二极管(D2)正极与接地点之间设有第一滤波电容(Cl)，所述第二电阻(R2) 与第二滤波电容(C2)并联。所述驱动电路包括三极管(Q1)，其基极通过一个限流电阻(R3)连接所述信号输出端(OUT )，其集电极输出驱动信号。所述驱动电路还连接有隔离电路隔离电路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原边串联三极管(Ql)集电极与电源之间，光耦元件(Ul)的副边一端接地，另一端用于连接对应的需保护的芯片引脚。所述场控开关管为电力VMOS管，所述开关管阳极、阴极、栅极分别对应电力VMOS 管漏极、源极、栅极。本实用新型的另一种方案是一种短路保护电路，所述短路保护电路包括采样支路，采样支路的采样输出端连接一个判断支路，判断支路的信号输出端控制连接驱动电路； 所述采样支路包括用于连接场控开关管阳极的第一接线端和用于连接场控开关管控制极的第二接线端，两接线端之间设有串联的二极管(D2)与第一电阻(R1)，二极管(D2)负极连接所述第一接线端，二极管(D2)正极通过第一电阻(Rl)连接所述第二接线端，所述二极管 (D2)的正极为所述采样支路的采样输出端；所述判断支路包括一个稳压管(D1)，该稳压管 (Dl)负极连接所述采样支路的输出端，其正极通过第二电阻(R2)接地，其正极为所述判断支路的信号输出端(OUT)。所述二极管(D2)正极与接地点之间设有第一滤波电容(Cl)，所述第二电阻(R2) 与第二滤波电容(C2)并联。所述驱动电路包括三极管(Q1)，其基极通过一个限流电阻(R3)连接所述信号输出端(OUT )，其集电极输出驱动信号。所述驱动电路还连接有隔离电路隔离电路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原边串联三极管(Ql)集电极与电源之间，光耦元件(Ul)的副边一端接地，另一端用于连接对应的需保护的芯片引脚。所述场控开关管为电力VMOS管，所述开关管阳极、阴极、栅极分别对应电力VMOS 管漏极、源极、栅极。由于开关管本身处于功率回路中，所以本新型利用场控开关管自身的导通电阻来对电流进行取样，省掉了传统的功率检测电阻，这样即简化了电路又提高了电路可靠性。利用场控开关管的电压控制特性，当正常情况下，开关管的导通或截止，管压降很小，二极管 D2导通，二极管D2阳极电压较低不足以导通稳压管D2。当短路情况下，流过开关管的电流猛增导致管压降增大；当达到设定值时，二极管D2被阻断，稳压管Dl导通，为后面的驱动电路提供控制信号。输出的控制信号驱动三极管Ql，进而驱动光耦元件，光耦元件副边输出信号，使需要保护的芯片引脚接地。
图1是一种短路保护电路的原理图；图2是另一种短路保护电路的驱动电路原理图；图3是一种电源实施例的电路框图；图4是另一种电源实施例的电路框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。短路保护电路实施例一种短路保护电路如图1所示，该短路电路应用于开关电源的桥式电路中，电桥采用VMOS管。如图，一个桥臂上的VMOS管的漏极记为D，栅极记为G。该短路保护电路包括采样、判断电路与隔离驱动电路，采样、判断电路包括二极管 D2，D2负极连接漏极D，其正极通过第一电阻Rl连接栅极G，D2正极还通过一个稳压管Dl 与第二电阻R2的串联支路接地，稳压管Dl负极连接D2正极。稳压管Dl正极即为采样、判断电路的信号输出端OUT。电容Cl，C2用于滤波。信号输出端OUT连接隔离驱动电路。隔离驱动电路的实现方式较多，如图1，信号输出端OUT通过一个限流电阻R3连接三极管Ql基极B，三极管Ql发射极E接地，集电极与电源电压12V之间串设一个光耦元件Ul的原边，光耦元件Ul的副边一端接地，另一端输出保护信号，即连接需要保护的芯片引脚。当输出保护信号时，被保护引脚会被短到地，从而保护芯片弓I脚(或者操作相应主控芯片引脚电平使开关管关断)。当电源工作正常时，由于VMOS管源漏极导通压降小此时D2导通，Dl关断、Ql的 E、B端无正向压降所以Ql不通则光耦Ul不导通；若流过VMOS管的电流太大时，VMOS管的源极和漏极间的电压(I*RDS)增大，当达到设定值时D2关断，Dl导通，Ql导通最终导致Ul 导通，此时低电平保护信号被送往芯片的保护引脚。此种保护电路新颖且有速度快可靠性高等优点。上述电路也可以不采用光耦隔离而采用继电器隔离，从而控制一些指示灯、蜂鸣器等器件，用于报警或其他用途。作为更简化的实施方式，也可以不用隔离电路，仅使用驱动电路，如图2，保护信号从三极管集电极引出。电源实施例作为高性能的开关电源，桥式整流或逆变电桥是必不可少的，触发方式可以是相控也可以采用PWM方式。如图3所示的开关电源，电桥的两个上桥臂的VMOS管均设有短路保护电路，或者如图4所示的，在两个下桥臂的VMOS管设置短路保护电路。设置在上桥臂时，注意使短路保护电路的地N与被保护功率管的源级S相连。为了更加安全，也可以在四个桥臂上都设置短路保护电路。短路保护电路与上述的短路电路实施例完全相同，不再详细描述。以上短路保护电路实施例与电源实施例中，桥式电路均选用VMOS管，VMOS管是 Vertical MOSFET的简写，本新型采用的是N沟道增强型VM0S，电力MOS管主要也是N沟道增强型的。除了 VMOS管，其他场控开关管也可以采用本新型的短路保护电路，如IGBT等。
权利要求1.一种带短路保护功能的电源，包括采用场控开关管的桥式电路，其特征在于，至少一个桥臂上的开关管对应设有短路保护电路，所述短路保护电路包括采样支路，采样支路的采样输出端连接一个判断支路，判断支路的信号输出端控制连接驱动电路；所述采样支路包括用于连接场控开关管阳极的第一接线端和用于连接场控开关管控制极的第二接线端，两接线端之间设有串联的二极管(D2)与第一电阻(R1)，二极管(D2)负极连接所述第一接线端，二极管(D2)正极通过第一电阻(Rl)连接所述第二接线端，所述二极管(D2)的正极为所述采样支路的采样输出端；所述判断支路包括一个稳压管(Dl )，该稳压管(Dl)负极连接所述采样支路的输出端， 其正极通过第二电阻(R2)接地，其正极为所述判断支路的信号输出端(OUT)。
2.根据权利要求1所述的一种带短路保护功能的电源，其特征在于，所述二极管(D2) 正极与接地点之间设有第一滤波电容(Cl)，所述第二电阻(R2)与第二滤波电容(C2)并联。
3.根据权利要求1或2所述的一种带短路保护功能的电源，其特征在于，所述驱动电路包括三极管(Q1)，其基极通过一个限流电阻(R3)连接所述信号输出端(OUT)，其集电极输出驱动信号。
4.根据权利要求3所述的一种带短路保护功能的电源，其特征在于，所述驱动电路还连接有隔离电路隔离电路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原边串联三极管(Ql)集电极与电源之间，光耦元件(Ul)的副边一端接地，另一端用于连接对应的需保护的芯片引脚。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种带短路保护功能的电源，其特征在于，所述场控开关管为电力VMOS管，所述开关管阳极、阴极、栅极分别对应电力VMOS管漏极、源极、栅极。
6.一种短路保护电路，其特征在于，所述短路保护电路包括采样支路，采样支路的采样输出端连接一个判断支路，判断支路的信号输出端控制连接驱动电路；所述采样支路包括用于连接场控开关管阳极的第一接线端和用于连接场控开关管控制极的第二接线端，两接线端之间设有串联的二极管(D2)与第一电阻(R1)，二极管(D2)负极连接所述第一接线端，二极管(D2)正极通过第一电阻(Rl)连接所述第二接线端，所述二极管(D2)的正极为所述采样支路的采样输出端；所述判断支路包括一个稳压管(Dl )，该稳压管(Dl)负极连接所述采样支路的输出端， 其正极通过第二电阻(R2)接地，其正极为所述判断支路的信号输出端(OUT)。
7.根据权利要求6所述的一种短路保护电路，其特征在于，所述二极管(D2)正极与接地点之间设有第一滤波电容(Cl)，所述第二电阻(R2)与第二滤波电容(C2)并联。
8.根据权利要求6或7所述的一种短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路包括三极管(Q1)，其基极通过一个限流电阻(R3)连接所述信号输出端(OUT)，其集电极输出驱动信号。
9.根据权利要求8所述的一种短路保护电路，其特征在于，所述驱动电路还连接有隔离电路隔离电路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原边串联三极管(Ql)集电极与电源之间，光耦元件(Ul)的副边一端接地，另一端用于连接对应的需保护的芯片引脚。
10.根据权利要求6或7或9所述的一种短路保护电路，其特征在于，所述场控开关管为电力VMOS管，所述开关管阳极、阴极、栅极分别对应电力VMOS管漏极、源极、栅极。
专利摘要本实用新型涉及一种短路保护电路及带短路保护功能的电源，电源包括采用场控开关管的桥式电路，至少一个桥臂上的开关管对应设有短路保护电路，所述短路保护电路包括采样支路，采样支路的采样输出端连接一个判断支路，判断支路的信号输出端控制连接驱动电路。本新型利用场控开关管自身的导通电阻作为检测电阻，当流过电流超过设定值时，保护电路动作，开关管被关断。此种保护方法既巧妙利用功率管本身的寄生电阻，又减少了传统检测电阻不必要的损耗，提高了效率和电源可靠性。
文档编号H02H7/10GK202218005SQ201120273690
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者范景林, 陈广辉 申请人:洛阳隆盛科技发展公司