一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置的制作方法

1.本发明属于电源健康管理领域，具体涉及一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置。


背景技术：

2.随着电源技术的不断发展，电源的小型化和高功率密度要求也越来越得到重视，标准砖式dc-dc变换器模块以其小型化、高功率密度和高可靠性而在很多行业得到广泛的应用，如军工、医疗、通信、铁路机车以及工业生产等领域。然而，从标准砖式dc-dc变换器模块体积、尺寸和效率的限制以及从变换器的可靠性和日常维护方面考虑，输入浪涌电压的抑制、输入的极性防反接功能、过欠压保护和过流保护等功能不可能集成到dc-dc变换器模块的内部。
3.因此，为了满足具体的使用要求，标准砖式dc-dc变换器模块在实际应用中通常都需要配备相应的外围电路。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置，该装置包括抗浪涌电压电路、防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路、电源管理芯片，所述电源管理芯片一侧与电源输入端连接，另一侧输出电源，所述抗浪涌电路与电源管理芯片对应连接，用于抑制上电瞬间的浪涌电流；
7.所述防反接电路连接在电源输入端的负级和电源管理芯片之间，用于防止电源反接；
8.所述过压保护电路与电源管理芯片对应连接，用于防止电源电压大于预定的最大值；
9.所述欠压保护电路与电源管理芯片对应连接，用于防止电源电压小于预定的最小值。
10.上述方案中，所述抗浪涌电路包括第一tvs二极管d1，所述第一tvs二极管d1的第1端与电源输入端的正极vin+连接，所述第一tvs二极管d1第2端与电源输入端的负极vin-连接，所述第一tvs二极管d1第2端还接地。
11.上述方案中，所述防反接电路包括第一n沟道mos管q1、第一电阻器r1 和第二电阻器r2，所述第一电阻器r1的第1端与第二电阻器r2的第2端连接，所述第一电阻器r1的第1端与电源输入端的正极vin+连接，所述第二电阻器 r2的第2端与第一mos管q1的源级连接，所述第一电阻器r1的第2端与第一 mos管q1的栅极连接，所述第一mos管q1的漏极与电源输入端的负极vin-连接。
12.上述方案中，所述过压保护电路包括第三电阻器r3、第四电阻器r4、第五电阻器
r5、第六电阻器r6、第一电容器c1、第二电容器c2、第三电容器c3、第二n沟道mos管q2，所述第三电阻器r3的第1端与电源输入端的负极vin
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连接，所述第四电阻器r4的第1端与第三电阻器r3的第2端连接后与电源管理芯片u1的第8脚连接，所述第一电容器c1的第1端与第四电阻器r4的第1 端连接，所述第一电容器c1的第2端与第四电阻器r4的第2端连接后接入电源输入端的负极vin-，所述第二电容器c2的第1端与电源管理芯片u1的第14 脚连接，所述第二电容器c2的第2端与电源管理芯片u1的第13脚连接后共同接入第二mos管q2的源级，所述第五电阻器r5的第1端与电源管理芯片u1 的第12脚连接，所述电源管理芯片u1的第12脚与第11脚连接共同接入第二 mos管q2的栅极，所述第六电阻器r6的第1端与电源管理芯片u1的第11脚连接，所述第六电阻器r6的第2端与第三电容器c3的第1端连接，所述第三电容器c3的第2端与电源输入端的负极vin-连接，所述第二mos管q2的漏极与电源输入端的正极vin+连接。
13.上述方案中，所述欠压保护电路包括第七电阻器r7、第八电阻器r8、第四电容器c4、第二n沟道mos管q2，所述第七电阻器r7的第1端与电源输入端的正极vin+连接，所述第七电阻器r7的第2端与第八电阻器r8的第1端连接，所述第八电阻器r8的第2端与电源输入端的负极vin-连接，所述第四电容器 c4的第1端与第八电阻器r8的第2端连接，所述第四电容器c4的第2端与电源管理芯片u1的第1脚连接后接入电源输入端的负极vin-。
14.上述方案中，所述过流保护电路包括第九电阻器r9所述第九电阻器r9的第1端与电源管理芯片u1的第9脚连接。
15.与现有技术相比，本发明能够实现了过压时芯片关断保护后级电路、欠压时芯片关断保护前级电路、电源反接时芯片关断保护整个电路，降低前级电路输入瞬变浪涌电压，解决了针对用电设备输入端抗浪涌、防反接、过欠压保护装置复杂程度过高、成本高昂、调节不便、抗干扰能力差、可靠性低等缺点，本发明通过硬件电路设定保护点,从而省去软件采样和控制环节，并且具备可靠性高、延时时间误差小、调整简单等优点。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置的电路图；
17.图2为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置中抗浪涌电路的电路图；
18.图3为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置中防反接电路的电路图；
19.图4为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置中过压保护电路的电路图；
20.图5为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置中欠压保护电路的电路图；
21.图6为本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置中过流保护电路的电路图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.如图1-图6所示，本发明实施例提供一种抗浪涌防反接过欠压过流保护装置，该装置包括抗浪涌电压电路、防反接电路、过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路、电源管理芯片，所述电源管理芯片一侧与电源输入端连接，另一侧输出电源，所述抗浪涌电路与电源管理芯片对应连接，用于抑制上电瞬间的浪涌电流；
24.所述防反接电路连接在电源输入端的负级和电源管理芯片之间，用于防止电源反接；
25.所述过压保护电路与电源管理芯片对应连接，用于防止电源电压大于预定的最大值；
26.所述欠压保护电路与电源管理芯片对应连接，用于防止电源电压小于预定的最小值。
27.所述电源管理芯片u1采用se7003型号。
28.所述cin1，cin2，cin3，cin4为储能滤波电容，c8为故障定时器时间宽度设置电容，通过该电容可设置过流保护检测宽度，防止误保护。
29.如图2所示，所述抗浪涌电路包括第一tvs二极管d1，所述第一tvs二极管d1第一端与电源正极vin+连接，所述第一tvs二极管d1第二端与电源负极 vin-连接，所述第一tvs二极管d1第2端还接地；
30.电源输入端的正极vin+、负极vin之间连接tvs二极管d1，实现了抗浪涌电路，利用tvs二极管d1的特性抑制输入浪涌电压，保护后级电路。
31.如图3所示，所述防反接电路包括第一n沟道mos管q1、第一电阻器r1 和第二电阻器r2，所述第一电阻器r1的第1端与第二电阻器r2的第2端连接，所述第一电阻器r1的第1端与电源输入端的正极vin+连接，所述第二电阻器 r2的第2端与第一mos管q1的源级连接，所述第一电阻器r1的第2端与第一 mos管q1的栅极连接，所述第一mos管q1的漏极与电源输入端的负极vin-连接。
32.电源正极vin+经过分压电阻r1、r2连接到第一n沟道mos管q1的栅极，这三个元器件组成防反接电路，实现了在电源反接时有效地关断整个电路，当电源反接时所述第一mos管q1关断保护整个电路。
33.如图4所示，所述过压保护电路包括第三电阻器r3、第四电阻器r4、第五电阻器r5、第六电阻器r6、第一电容器c1、第二电容器c2、第三电容器c3、第二n沟道mos管q2，所述第三电阻器r3的第1端与电源输入端的负极vin
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连接，所述第四电阻器r4的第1端与第三电阻器r3的第2端连接后与电源管理芯片u1的第8脚连接，所述第一电容器c1的第1端与第四电阻器r4的第1 端连接，所述第一电容器c1的第2端与第四电阻器r4的第2端连接后接入电源输入端的负极vin-，所述第二电容器c2的第1端与电源管理芯片u1的第14 脚连接，所述第二电容器c2的第2端与电源管理芯片u1的第13脚连接后共同接入第二mos管q2的源级，所述第五电阻器r5的第1端与电源管理芯片u1 的第12脚连接，所述电源管理芯片u1的第12脚与第11脚连接共同接入第二 mos管q2的栅极，所述第六电阻器r6的第1端与电源管理芯片u1的第11脚连接，所述第六电阻器r6的第2端与第三电容器c3的第1端连接，所述第三电容器c3的第2端与电源输入端的负极vin-连接，所述第二mos管q2的漏极与电源输入端的正极
vin+连接；输入电压大于过压保护点时，电源管理芯片关断第二mos管q2保护后级电路。
34.电源输入端的正极vin+经过分压电阻r3、r4进入电源管理芯片u1的第八脚，这部分组成过压保护电路，通过改变r3、r4的阻值大小控制过压保护点，电源管理芯片u1判断输入电压大小，从而控制q2开通、关断，达到保护后级电路的功能。
35.如图5所示，所述欠压保护电路包括第七电阻器r7、第八电阻器r8、第四电容器c4、第二n沟道mos管q2，所述第七电阻器r7第一端与电源正极vin+ 连接，所述第七电阻器r7第二端与第八电阻器r8第一端连接，所述第八电阻器r8第二端与电源负极vin-连接，所述第四电容器c4第一端与第八电阻器r8 第一端连接，所述第四电容器c4第二端与电源管理芯片u1第一脚连接后接入电源负极vin-，输入电压小于欠压保护点时，电源管理芯片关断第二n沟道mos 管q2保护前级电路。
36.电源输入端的正极vin+经过分压电阻r7、r8进入电源管理芯片u1的第1 脚，这部分组成欠压保护电路，通过改变r7、r8的阻值大小调整欠压保护点，电源管理芯片u1判断输入电压大小，从而控制q2开通、关断，达到保护前级电路的功能
37.如图6所示，所述过流保护电路包括第九电阻器r9，所述第九电阻器r9 的第1端与电源管理芯片u1第九脚连接，电路电流大于保护点电源管理芯片关断第二n沟道mos管q2保护整个电路。
38.电源管理芯片u1的第9脚经过电阻r9连接到地，组成过流保护电路，调整r9的大小控制过流保护点，电源管理芯片u1判断电路中电流大小，从而控制q2开通、关断，达到保护电路的功能。
39.本发明的工作原理如下：
40.如图1所示，电源正极、负极vin之间连接tvs二极管d1，实现了抗浪涌电路，利用tvs二极管d1的特性抑制输入浪涌电压，保护后级电路；电源正极vin+经过分压电阻r1、r2连接到第一n沟道mos管q1的栅极，这三个元器件组成防反接电路，实现了在电源反接时有效地关断整个电路；电源正极vin+ 经过分压电阻r7、r8进入电源管理芯片u1的第1脚，这部分组成欠压保护电路，通过改变r7、r8的阻值大小调整欠压保护点，电源管理芯片u1判断输入电压大小，从而控制q2开通、关断，达到保护前级电路的功能；电源正极vin+ 经过分压电阻r3、r4进入电源管理芯片u1的第八脚，这部分组成过压保护电路，通过改变r3、r4的阻值大小控制过压保护点，电源管理芯片u1判断输入电压大小，从而控制q2开通、关断，达到保护后级电路的功能；电源管理芯片 u1的第九脚经过电阻r9连接到地，组成过流电路，调整r9的大小控制过流保护点，电源管理芯片u1判断电路中电流大小，从而控制q2开通、关断，达到保护电路的功能。
41.综上所述，本发明基于电源管理芯片se7003设计了一套抗浪涌、防反接、过欠压保护、过流保护的电路，实现了降低前级电路输入瞬变浪涌电压、电源反接时芯片关断保护整个电路、过压时芯片关断保护后级电路、欠压时芯片关断保护前级电路、过流时芯片关断保护整个电路，解决了针对用电设备输入端抗浪涌、防反接、过欠压保护、过流保护装置复杂程度过高、成本高昂、调节不便、抗干扰能力差、可靠性低等缺点，本发明通过硬件电路设定保护点,从而省去软件采样和控制环节，并且具备可靠性高、延时时间误差小、调整简单等优点。
42.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述
中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
43.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
44.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。