專利名稱：一種帶保護控制端口的dc-dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC-DC變換器，特別涉及一種帶保護控制端口的DC-DC變換器。
背景技術(shù)：
DC-DC變換技術(shù)廣泛應用于各種工業(yè)領(lǐng)域，應用中經(jīng)常需要關(guān)斷DC-DC變換器的 輸出，關(guān)斷都是通過對一個控制端口施加高低電平來實現(xiàn)，一般要求用常見單片機的I/O 口或輸出口即可控制，因此對DC-DC變換器控制端口的要求也越來越嚴格，不僅要求能可 靠控制，而且要求變換器控制端口具有高可靠性。工業(yè)領(lǐng)域和其它領(lǐng)域中，DC-DC變換器經(jīng)常做成模塊形式來實現(xiàn)，以方便進行管理 和維護，現(xiàn)有的變換器較為理想的電路，其工作原理框圖如圖1所示，包括輸入濾波電路、 輸入穩(wěn)壓電路1、功率變壓器、功率開關(guān)MOS管Q3、輸出整流及輔助電路、隔離光耦U1，控制 電路2。所述的輸入穩(wěn)壓電路1由所述的濾波電路輸入后分二路，第一路經(jīng)并聯(lián)的電阻 R201 R204后接入三極管Ql的發(fā)射極，三極管Ql的集電極接入控制電路2，三極管的基 極接電源調(diào)整三極管Q2的集電極，電源調(diào)整三極管Q2的發(fā)射極一路接電阻R31后也接入 控制電路2，電源調(diào)整三極管Q2的發(fā)射極另一路經(jīng)電阻R27后接地；第二路經(jīng)電阻R5后一 路接電源調(diào)整三極管Q2基極，另一路接二極管Dl的陰極，二極管Dl的陽極接地。所述的控制電路2為PFM或PWM控制，包括控制芯片ICl (如UC2843、3843等可 互換集成電路)、電阻R11、二極管D14、電阻R28，其中由二極管D14、電阻R28、控制輸入腳 CTRL和補償腳COMP組成控制電路中的控制端口，控制芯片ICl的第7腳(穩(wěn)壓電源輸出 腳)接入來自于上述輸出穩(wěn)壓電路1第一路的輸出；第6腳經(jīng)電阻Rll后接入功率開關(guān)MOS 管Q3的柵極。其工作原理為輸入電壓經(jīng)濾波電路濾波、輸入穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后，功率變壓器進行 隔離，在功率變壓器的副邊經(jīng)輸出整流后輸出；為保證輸出電壓的精度，在電壓輸出端通過 光耦取樣后輸入至控制電路，控制電路通過負反饋控制方式控制功率開關(guān)MOS管的開關(guān)頻 率或脈寬，從而實現(xiàn)DC-DC變換器的穩(wěn)定工作；DC-DC變換器的關(guān)斷是通過D14和R28來實 現(xiàn)的，外接的開關(guān)或單片機或其它電路給出低電平，把ICl的第1腳拉為低于1. 2V的低電 平，ICl會停止工作，其第6腳保持低電平，功率開關(guān)MOS管不再工作于開關(guān)狀態(tài)，從而實現(xiàn) 關(guān)斷變換器的輸出電壓。上述電路存在的問題為控制芯片ICl在正常工作時，其第一腳內(nèi)部有恒流源，即 該腳對地短路，其輸出電流為ImA左右，不會引起外部電路或控制芯片ICl的損壞；但工業(yè) 領(lǐng)域的特色是在使用DC-DC變換器時經(jīng)常進行熱撥插，在進行熱撥插時，在上電時或與主 體電路斷開時，就會出現(xiàn)DC-DC變換器的輸入地線先斷開這種情況，如圖2所示，這時供電 電源的電流會經(jīng)控制芯片ICl的第一腳、二極管D14、電阻R28回流，引發(fā)DC-DC變換器相關(guān) 元件的損壞，主要表現(xiàn)有兩種(1)控制端口 CTRL損壞，DC-DC變換器仍有輸出，但不能被關(guān) 斷；(2)控制芯片ICl同時也損壞，DC-DC變換器失去輸出。
熱撥插時的等效模式很多，每一個引腳都有可能率先接觸不良。DC-DC變換器模塊 輸出端任一引腳由于接觸不良無法引發(fā)模塊損壞，輸入端只要地線接觸良好，或先于其它 兩個引腳連接成功；拔出時，輸入端地線只要后于其它兩腳斷開，DC-DC變換器模塊電路就 不會損壞。上述的損壞原因，是因為DC-DC變換器模塊出現(xiàn)地線懸空時，如圖2所示，電流經(jīng) 電阻R5直接讓三極管Q2獲得偏置，三極管Q2導通，DC-DC變換器內(nèi)給控制芯片ICl供電 的穩(wěn)壓電路不再穩(wěn)壓，直接給控制芯片ICl特殊供電(控制芯片ICl的第1腳(補償腳) 通過其內(nèi)部保護電路，成了控制芯片ICl的實際地線)，穩(wěn)壓管Dl在這時是不起作用的。控 制芯片ICl已經(jīng)“工作”，并驅(qū)動三極管Q3工作，使得模塊中出現(xiàn)大電流經(jīng)輸入端口、功率 變壓器、三極管Q3功率開關(guān)MOS管、DC-DC變換器地線、控制芯片ICl第5腳(接地腳)、控 制芯片ICl內(nèi)部保護電路、控制芯片ICl第1腳(補償腳)、二極管D14、R28的回路。以上 分析請參考圖1。DC-DC變換器在使用中，較少出現(xiàn)控制芯片ICl燒毀這種情況，這是因為 電阻R28在這種情況下，端電壓較高，發(fā)熱量巨大，熱變形極大，瞬間燒為開路，因控制芯片 ICl來不及被損壞，大部份損壞表現(xiàn)為電阻R28燒毀。出現(xiàn)DC-DC變換器地線長期懸空時，由于回路仍存在較大的工作電流，實測達 0. 2A至0. 8A，視輸入電壓不同而不同，DC-DC變換器啟動電路中的三極管Ql由于工作電流 大，也極易燒毀。綜上所述，傳統(tǒng)電路的缺點為不能對工業(yè)上常用的熱撥插或DC-DC變換器輸入地 懸空等類似情況進行有效的保護。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶保護控制端口的DC-DC變 換器，能夠保證在極為頻繁的熱撥插下或地線長期懸空時，DC-DC變換器的控制端口完好， DC-DC變換器全部功能正常。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)一種帶保護控制端口的DC-DC變換 器，包括輸入濾波電路、輸入穩(wěn)壓電路、功率變壓器、功率開關(guān)MOS管、輸出整流電路、隔離 光耦，控制電路；所述的控制電路包括控制端口 ；其特征在于還包括用于降低電源地線懸 空時DC-DC變換器回路電流的控制端口保護電路，所述的保護電路連接于所述的輸入穩(wěn)壓 電路與所述的控制電路的控制端口之間。本發(fā)明所述的保護電路連接于所述的輸入穩(wěn)壓電路中電源調(diào)整管的基極與所述 的控制電路的控制端口之間。本發(fā)明所述的保護電路連接于所述的控制電路的穩(wěn)壓電源輸出端與所述的控制 電路的控制端口之間。本發(fā)明所述的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述控制端口的連接回路 為控制腳CTRL —電阻R28 — 二極管D14陰極一二極管D14陽極一補償腳COMP ；所述的三 極管Q301集電極連接所述的輸入穩(wěn)壓電路(1)，三極管Q301發(fā)射極連接控制腳CTRL，三極 管Q301基極經(jīng)電阻R302連接二極管D14陰極。本發(fā)明所述的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述的控制端口的連接回 路為控制腳CTRL — 二極管D14陰極一二極管D14陽極一電阻R28 —補償腳COMP ；所述的三極管Q301集電極連接所述的輸入穩(wěn)壓電路，三極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陽極，三 極管Q301基極經(jīng)電阻R302連接補償腳COMP。本發(fā)明所述的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述的控制端口的連接回 路為控制腳CTRL — 二極管D14陰極一二極管D14陽極一電阻R28 —補償腳COMP ；所述的 三極管Q301集電極連接所述的輸入穩(wěn)壓電路，三極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陰極，三 極管Q301基極經(jīng)電阻R302連接補償腳COMP。本發(fā)明所述的保護電路還包括電阻R303，電阻R303連接于三極管Q301集電極與 基極之間。所述的保護電路的集電極經(jīng)電阻R301連接輸入穩(wěn)壓電路。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用數(shù)量不多的元件，低成本地實現(xiàn)對DC-DC變換器的控制端 口的保護，一旦DC-DC變換器的輸入端出現(xiàn)地線懸空，無論引發(fā)地線懸空的原因是熱撥插 還是其它原因，發(fā)明的電路都能有效地保護DC-DC變換器的控制端口不再損壞，電路恢復 正常供電時，電路立即能正常工作。同時，在保護時，由于回路電流小，DC-DC變換器的整體發(fā)熱量小，可實現(xiàn)DC-DC變 換器內(nèi)部輸入穩(wěn)壓電路、功率開關(guān)MOS管Q3的低功耗，提高了 DC-DC變換器的可靠性，即使 長期工作在地線懸空狀態(tài)，也不至于損壞DC-DC變換器。此外該短路保護結(jié)構(gòu)簡單、體積 小、易于實施、成本低。


圖1為現(xiàn)有的變換器的電路圖；圖2為DC-DC變換器的輸入地線斷開示意圖；圖3為本發(fā)明帶保護控制端口的DC-DC變換器第一實施例的電路圖；圖4為本發(fā)明帶保護控制端口的DC-DC變換器第二實施例的電路圖；圖5-1、圖5-2、圖5-3為第一和第二實施例中控制端口保護電路接入控制電路的 等同變換；圖6為第一和第二實施例中控制端口保護電路的改進。
具體實施例方式圖3為第一實施例，如圖所示，本實施例在圖1所示的現(xiàn)有DC-DC變換器基礎(chǔ)上增 加保護電路，具體是在輸入穩(wěn)壓電路1和控制電路2的控制端口之間連接控制端口保護電 路3。上述保護電路3由三極管Q301和電阻R302組成，上述控制端口的連接回路為控制腳 CTRL —電阻R28 — 二極管D14陰極一二極管D14陽極一補償腳COMP ；所述的三極管Q301 集電極連接輸入穩(wěn)壓電路1中電源調(diào)整三極管Q2的基極；三極管Q301發(fā)射極連接控制腳 CTRL，三極管Q301基極經(jīng)電阻R302連接二極管D14陰極。上述實施例一控制端口保護電路的工作原理是DC-DC變換器熱插拔或輸入地線 懸空，這時電阻R28有大電流流過，這個電流在電阻R28兩端形成的電壓超過0. 6V-0.7時， 三極管Q301導通，把三極管Q2的基極電壓拉下來，控制電路2的控制芯片ICl的工作電壓 很低，三極管Q3不工作。最后形成一個穩(wěn)態(tài)即流過三極管Q2和三極管Ql組成的穩(wěn)壓電 源的電流被限制在T 0.6V 0.6V ，，Q .I0 = —- = -— = 11.8—
K28 Mi2由于這個電流較小，控制芯片ICl不能達到額定工作電壓，其第6腳一直維持在低 電平，三極管Q3這只MOS管一直不能導通，不再有大電流流過控制芯片ICl、二極管D14、電 阻R28，從而保護了 DC-DC變換器的控制端口。當DC-DC變換器工作在正常情況下時，需要關(guān)斷DC-DC變換器的輸出，即控制端口 的控制腳CTRL接地時，流過電阻似8的電流只有1mA，這是ICl內(nèi)部恒流源決定的，電阻R28 兩端電壓極低，不到0. 06V，三極管Q301不工作，呈開路狀態(tài)，對原電路沒有任何影響。圖4為第二實施例，如圖所示，較圖3中實施例的不同處在于所述保護電路三極 管Q301集電極接輸入穩(wěn)壓電路1的輸出端，即電源調(diào)整三極管Ql的集電極。上述實施例二控制端口保護電路的工作原理是DC-DC變換器熱插拔或輸入地線 懸空，這時電阻似8有大電流流過，這個電流在電阻似8兩端形成的電壓超過0. 6V-0.7時， 三極管Q301導通，把控制芯片ICl的第七腳電壓拉低，控制芯片ICl不能達到額定工作電 壓，其第6腳一直維持在低電平，場效應管Q3不工作，電路的總電流就不會太大，同理，也可 以保護保護了 DC-DC變換器的控制端口。圖5-1、圖5-2、圖5-3為第一和第二實施例中控制端口保護電路接入控制電路2 不同連接方式，其原理相同。如圖5-1所示，控制端口的連接回路為控制腳CTRL — 二極管D14陰極一二極管 D14陽極一電阻似8 —補償腳COMP ；保護電路的三極管Q301集電極連接輸入穩(wěn)壓電路，三 極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陽極，三極管Q301基極經(jīng)電阻R302連接補償腳COMP (即 控制芯片ICl的1腳)。如圖5-2所示，控制端口的連接回路為控制腳CTRL — 二極管D14陰極一二極管 D14陽極一電阻似8 —補償腳COMP ；保護電路三極管Q301集電極連接所述的輸入穩(wěn)壓電 路1，三極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陰極，三極管Q301基極經(jīng)電阻R302連接補償腳 COMP (即控制芯片ICl的1腳)。如圖5-3所示，三極管Q301的基極和發(fā)射極間連接電阻R303 ；此變換可用于第一 和第二實施例中以及圖5-1和圖5-2所示的變換。圖6為上述各實施方式中控制端口保護電路3的進一步改進，如圖所示，在三極管 Q301的集電極串接一電阻R301后再連接輸入穩(wěn)壓電路1，這樣電路的防靜電、防浪涌性能
會提尚。另外，上述保護電路中的三極管Q301可以用復合管電路替代；可以用兩只NPN型 三極管構(gòu)成NPN型復合管；也可用一只NPN和一只PNP型三極管構(gòu)成NPN型復合管。在三 極管Q301的集電極或電阻R302中還可以串入不影響電流方向的二極管。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對 本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶保護控制端口的DC-DC變換器，包括輸入穩(wěn)壓電路(1)、功率變壓器、功率開 關(guān)MOS管、輸出整流電路、隔離光耦(U1)，控制電路O)；所述的控制電路包括控制端口 ；其 特征在于還包括用于降低電源地線懸空時DC-DC變換器回路電流的控制端口保護電路 (3)，所述的保護電路C3)連接于所述的輸入穩(wěn)壓電路(1)與所述的控制電路的控制端口之 間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路連接于所述的輸入穩(wěn)壓電路中電源調(diào)整管的基極與所述的控制電路的控制端口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路連接于所述的控制電路的穩(wěn)壓電源輸出端與所述的控制電路的控制端口之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述 的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述控制端口的連接回路為控制腳CTRL —電阻 R28 — 二極管D14陰極一二極管D14陽極一補償腳COMP ；所述的三極管Q301集電極連接所 述的輸入穩(wěn)壓電路(1)，三極管Q301發(fā)射極連接控制腳CTRL，三極管Q301基極經(jīng)電阻R302 連接二極管D14陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述 的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述的控制端口的連接回路為控制腳CTRL —二 極管D14陰極一二極管D14陽極一電阻R28 —補償腳COMP ；所述的三極管Q301集電極連 接所述的輸入穩(wěn)壓電路(1)，三極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陽極，三極管Q301基極經(jīng) 電阻R302連接補償腳COMP。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述 的保護電路包括三極管Q301和電阻R302 ；所述的控制端口的連接回路為控制腳CTRL—二 極管D14陰極一二極管D14陽極一電阻R28 —補償腳COMP ；所述的三極管Q301集電極連 接所述的輸入穩(wěn)壓電路(1)，三極管Q301發(fā)射極連接二極管D14陰極，三極管Q301基極經(jīng) 電阻R302連接補償腳COMP。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路還包括電阻R303，電阻R303連接于三極管Q301集電極與基極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路的集電極經(jīng)電阻R301連接輸入穩(wěn)壓電路(1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路的集電極經(jīng)電阻R301連接輸入穩(wěn)壓電路(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述帶保護控制端口的DC-DC變換器，其特征在于所述的保護電 路的集電極經(jīng)電阻R301連接輸入穩(wěn)壓電路(1)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶保護控制端口的DC-DC變換器，包括輸入濾波電路、輸入穩(wěn)壓電路、功率變壓器、功率開關(guān)MOS管、輸出整流電路、隔離光耦，控制電路；所述的控制電路包括控制端口；用于降低電源地線懸空時DC-DC變換器回路電流的控制端口保護電路，所述的保護電路連接于所述的輸入穩(wěn)壓電路與所述的控制電路的控制端口之間。本發(fā)明能夠保證在極為頻繁的熱拔插下或地線長期懸空時，DC-DC變換器的控制端口完好，DC-DC變換器全部功能正常。
文檔編號H02M3/335GK102097944SQ20101060554
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者王保均 申請人:廣州金升陽科技有限公司