适用于BUCK-BOOST电路的过流保护控制电路及方法与流程

本发明涉及双向直流电源，具体涉及一种适用于buck-boost电路的过流保护控制方法。

背景技术：

1、随着目前光伏和新能源汽车行业发展迅速，需要适配更大功率的直流电源，对直流电源来说这就需要增加过电流保护电路来限制直流电源的输出，以保证开关电源和驱动设备的安全使用，然而目前大电流开关电源中过流保护电路元器件较多，结构极为复杂，不利于节约制造成本。

2、现在的过流保护方式一般是设定额定电流，一旦超过额定电流，电源就自动停止运行，但是电源骤然断开本就影响使用，而且对电路元器件造成损伤。如何减少保护电路元器件以保证制造成本的降低，并且能够实现对电流的精准保护，延长电路寿命，是大功率直流电源领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种适用于buck-boost电路的过流保护控制方式，不仅实现保护buck-boost电路上的各种功率器件，并且在过流时电源不会停止运行，而是暂时关闭mos管，当电流下降后使mos管重新工作，对电源和设备做到及时保护。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、适用于buck-boost电路的过流保护控制电路，包括电流采样电路、控制电路、过电流判断电路、过流保护电路和主电路，所述控制电路包括电流内环调节模块和pwm模块；

4、电流采样电路的输入端与主电路连接，输出端分别连接控制电路的电流内环调节模块和过电流判断电路；过电流判断电路输出连接过流保护电路；过流保护电路和pwm模块连接主电路驱动模块。

5、控制电路中，电流内环调节模块的输出与pwm模块的输入端连接，pwm模块的输出端与过流保护电路的一路输入端连接；

6、过电流判断电路的输出端与过流保护电路的一路输入端连接；

7、过流保护电路的输出端与主电路的驱动模块连接，用于控制主电路的电流大小。

8、优选的，电流采样电路为差分放大电路，包括采样电阻、第一运算放大器及其外部电路、第二运算放大器及其外部电路，采样电阻两端分别连接第一运算放大器的同相输入端和反相输入端，第一运算放大器1的输出端与第二运算放大器的反相输入端连接，第二运算放大器的输出端与电流内环调节模块输入端、过电流判断电路输入端均连接。

9、优选的，电流内环调节模块包括第三运算放大器及其外部电路，第三运算放大器的反相输入端与电流采样电路的输出端、电压外环输出连接，同相输入端接地，输出端与pwm模块的输入端连接；所述pwm模块包括第四运算放大器及其外部电路，第四运算放大器的同相输入端与电流内环调节模块的输出连接，反相输入端与调制载波连接，输出端与过流保护电路的一路输入端连接。

10、优选的，过电流判断电路包括第五运算放大器及其外部电路构成的正反馈电路、第六运算放大器及其外部电路构成的正反馈电路、第一二极管、第二二极管、逻辑电路，第五运算放大器的反相输入端、第六运算放大器的反相输入端均与电流采样电路的输出端连接，第五运算放大器的输出端连接第一二极管阳极，第六运算放大器的输出端与逻辑电路输入端连接，逻辑电路输出端连接第二二极管阳极，第一二极管和第二二极管的阴极分别连接过流保护电路的两路输入端。

11、优选的，第五运算放大器反相输入端同时连接电阻r14和r15分压，电阻r14另一端连接电流采样电路的输出端，电阻r15另一端连接基准电压，第五运算放大器同相输入端与输出端之间连接基准电压和反馈电阻r18形成正反馈电路；所述第六运算放大器反相输入端同时连接电阻r19和r20分压，电阻r20另一端连接电流采样电路的输出端，电阻r19另一端连接基准电压，第六运算放大器同相输入端与输出端之间连接基准电压和反馈电阻r23形成正反馈电路。

12、优选的，逻辑电路包括第一与非门，第一与非门的两路输入端均与第六运算放大器的输出端连接，第一与非门的输出端与第二二极管的阳极连接。

13、优选的，过流保护电路包括第二与非门和第三与非门，第二与非门两路输入端分别于第一二极管、第二二极管阴极连接，输出端与第三与非门一路输入端连接，第三与非门另一路输入端与控制电路的输出端连接，第三与非门输出端与主电路的驱动模块连接，用于输出驱动信号。

14、本发明还公开了适用于buck-boost电路的过流保护控制方法，包括步骤：

15、电流采样模块通过采集电阻两端的电压，经过比例放大电路后输出电流采样信号；

16、电流采样信号与电压外环输出总线上已确定的电压值经环路调节后，将输出信号接入pwm模块，pwm模块输出调制pwm波；

17、电流采样信号还经过过电流判断电路进行监控，当主电路中电流过大时电流采样信号增大，过电流判断电路为电流采样信号设定最大值，超过最大值时触发保护机制，驱动主电路的功率器件mos管停止或工作。

18、进一步的，过电流判断的方法为：

19、过电流判断电路包括第五运算放大器及其外部电路构成的正反馈电路、第六运算放大器及其外部电路构成的正反馈电路、第一二极管、第二二极管、逻辑电路，第五运算放大器的反相输入端、第六运算放大器的反相输入端均与电流采样电路的输出端连接，第五运算放大器的输出端连接第一二极管阳极，第六运算放大器的输出端与第一与非门输入端连接，第一与非门输出端连接第二二极管阳极，第一二极管和第二二极管的阴极分别连接过流保护电路的两路输入端，第一二极管和第二二极管输出同时输入过流保护电路中的第二与非门，第二与非门的输出端与控制电路的输出pwm调制波同时输入第三与非门，第三与非门的输出连接驱动模块；

20、当buck-boost电路正向工作时，电流采样信号为正，第五运算放大器反相输入端电压大于同相输入端电压，输出电压为-vcc，第一二极管不导通；当第六运算放大器反相输入端电压大于同相输入端电压时，触发过流保护机制，第六运算放大器的输出电压由+vcc变为-vcc，第二二极管导通，第二与非门输入端电压由低电平变为高电平；

21、当buck-boost电路反向工作时，电流采样信号为负，第六运算放大器反相输入端电压为负，第六运算放大器的输出电压为+vcc，第二二极管不导通；当第五运算放大器反相输入端电压小于同相输入端电压时，触发过流保护机制，第五运算放大器输出电压由-vcc变为+vcc，第一二极管导通，第二与非门输入端电压由低电平变为高电平；

22、当第二与非门的输入端电压变高，其输出信号由高变低，第三与非门的输出电压变为高电平，驱动模块输出的pwm信号占空比变为0，主电路的功率器件mos管停止工作，电流下降。

23、buck-boost电路正向工作触发过流保护后的恢复条件为：

24、当第六运算放大器反相输入端电压下降至低于同相输入端时。过流保护机制解除，第六运算放大器输出电压由-vcc变为+vcc，第一与非门的输出电压由高电平变为低电平，第二二极管截止，第二与非门输入端电压由高电平变为低电平，第三与非门输出信号变为pwm调制波；

25、buck-boost电路反向工作触发过流保护后的恢复条件为：

26、当第五运算放大器反相输入端电压上升至大于同相输入端时，过流保护机制解除，第五运算放大器输出电压由+vcc变为-vcc，第一二极管截止，第二与非门输入端电压由高电平变为低电平，第三与非门输出信号变为pwm调制波。

27、本发明的优点在于：通过采集电流与电流上限值做比较，来判断主电路中的电流大小是否超过允许值，并在过流情况发生时，通过关闭功率器件使电路暂时停止工作来使主电路中的电流减小。电路所需元器件少，控制精确，可靠性增加，成本减少。