專利名稱：一種短路保護(hù)電路及帶短路保護(hù)功能的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流電源領(lǐng)域，特別是一種短路保護(hù)電路及由該保護(hù)該電路的電源。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，高頻開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)成為電源技術(shù)的主流，而電力場(chǎng)效應(yīng)管在中小功率領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛。電源應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛從民用到軍用，從航天到航海等。如何做出高可靠性的電源成為電源工程師不懈追求的目標(biāo)。短路保護(hù)電路是電源可靠性的一個(gè)重要組成部分。傳統(tǒng)的短路保護(hù)都是在功率回路里串接一個(gè)電流檢測(cè)電阻來取樣，當(dāng)電流比較大時(shí)，取樣電阻的功率損耗過大，給電源散熱以及可靠性帶來隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種短路保護(hù)電路及帶短路保護(hù)功能的電源，為電源中的主控芯片及其他芯片相應(yīng)引腳提供保護(hù)，并且解決采用電阻取樣檢測(cè)電流帶來功率損耗過大的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種方案是一種帶短路保護(hù)功能的電源，包括采用場(chǎng)控開關(guān)管的橋式電路，至少一個(gè)橋臂上的開關(guān)管對(duì)應(yīng)設(shè)有短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路包括采樣支路，采樣支路的采樣輸出端連接一個(gè)判斷支路，判斷支路的信號(hào)輸出端控制連接驅(qū)動(dòng)電路；所述采樣支路包括用于連接場(chǎng)控開關(guān)管陽極的第一接線端和用于連接場(chǎng)控開關(guān)管控制極的第二接線端，兩接線端之間設(shè)有串聯(lián)的二極管(D2)與第一電阻(R1)， 二極管(D2)負(fù)極連接所述第一接線端，二極管(D2)正極通過第一電阻(Rl)連接所述第二接線端，所述二極管(D2)的正極為所述采樣支路的采樣輸出端；所述判斷支路包括一個(gè)穩(wěn)壓管(D1)，該穩(wěn)壓管(Dl)負(fù)極連接所述采樣支路的輸出端，其正極通過第二電阻(R2)接地，其正極為所述判斷支路的信號(hào)輸出端(OUT)。所述二極管(D2)正極與接地點(diǎn)之間設(shè)有第一濾波電容(Cl)，所述第二電阻(R2) 與第二濾波電容(C2)并聯(lián)。所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管(Q1)，其基極通過一個(gè)限流電阻(R3)連接所述信號(hào)輸出端(OUT )，其集電極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電路還連接有隔離電路隔離電路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原邊串聯(lián)三極管(Ql)集電極與電源之間，光耦元件(Ul)的副邊一端接地，另一端用于連接對(duì)應(yīng)的需保護(hù)的芯片引腳。所述場(chǎng)控開關(guān)管為電力VMOS管，所述開關(guān)管陽極、陰極、柵極分別對(duì)應(yīng)電力VMOS 管漏極、源極、柵極。本實(shí)用新型的另一種方案是一種短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路包括采樣支路，采樣支路的采樣輸出端連接一個(gè)判斷支路，判斷支路的信號(hào)輸出端控制連接驅(qū)動(dòng)電路； 所述采樣支路包括用于連接場(chǎng)控開關(guān)管陽極的第一接線端和用于連接場(chǎng)控開關(guān)管控制極的第二接線端，兩接線端之間設(shè)有串聯(lián)的二極管(D2)與第一電阻(R1)，二極管(D2)負(fù)極連接所述第一接線端，二極管(D2)正極通過第一電阻(Rl)連接所述第二接線端，所述二極管 (D2)的正極為所述采樣支路的采樣輸出端；所述判斷支路包括一個(gè)穩(wěn)壓管(D1)，該穩(wěn)壓管 (Dl)負(fù)極連接所述采樣支路的輸出端，其正極通過第二電阻(R2)接地，其正極為所述判斷支路的信號(hào)輸出端(OUT)。所述二極管(D2)正極與接地點(diǎn)之間設(shè)有第一濾波電容(Cl)，所述第二電阻(R2) 與第二濾波電容(C2)并聯(lián)。所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管(Q1)，其基極通過一個(gè)限流電阻(R3)連接所述信號(hào)輸出端(OUT )，其集電極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述驅(qū)動(dòng)電路還連接有隔離電路隔離電路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原邊串聯(lián)三極管(Ql)集電極與電源之間，光耦元件(Ul)的副邊一端接地，另一端用于連接對(duì)應(yīng)的需保護(hù)的芯片引腳。所述場(chǎng)控開關(guān)管為電力VMOS管，所述開關(guān)管陽極、陰極、柵極分別對(duì)應(yīng)電力VMOS 管漏極、源極、柵極。由于開關(guān)管本身處于功率回路中，所以本新型利用場(chǎng)控開關(guān)管自身的導(dǎo)通電阻來對(duì)電流進(jìn)行取樣，省掉了傳統(tǒng)的功率檢測(cè)電阻，這樣即簡(jiǎn)化了電路又提高了電路可靠性。利用場(chǎng)控開關(guān)管的電壓控制特性，當(dāng)正常情況下，開關(guān)管的導(dǎo)通或截止，管壓降很小，二極管 D2導(dǎo)通，二極管D2陽極電壓較低不足以導(dǎo)通穩(wěn)壓管D2。當(dāng)短路情況下，流過開關(guān)管的電流猛增導(dǎo)致管壓降增大；當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，二極管D2被阻斷，穩(wěn)壓管Dl導(dǎo)通，為后面的驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)。輸出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)三極管Ql，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)光耦元件，光耦元件副邊輸出信號(hào)，使需要保護(hù)的芯片引腳接地。

圖1是一種短路保護(hù)電路的原理圖；圖2是另一種短路保護(hù)電路的驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖3是一種電源實(shí)施例的電路框圖；圖4是另一種電源實(shí)施例的電路框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。短路保護(hù)電路實(shí)施例一種短路保護(hù)電路如圖1所示，該短路電路應(yīng)用于開關(guān)電源的橋式電路中，電橋采用VMOS管。如圖，一個(gè)橋臂上的VMOS管的漏極記為D，柵極記為G。該短路保護(hù)電路包括采樣、判斷電路與隔離驅(qū)動(dòng)電路，采樣、判斷電路包括二極管 D2，D2負(fù)極連接漏極D，其正極通過第一電阻Rl連接?xùn)艠OG，D2正極還通過一個(gè)穩(wěn)壓管Dl 與第二電阻R2的串聯(lián)支路接地，穩(wěn)壓管Dl負(fù)極連接D2正極。穩(wěn)壓管Dl正極即為采樣、判斷電路的信號(hào)輸出端OUT。電容Cl，C2用于濾波。信號(hào)輸出端OUT連接隔離驅(qū)動(dòng)電路。隔離驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)方式較多，如圖1，信號(hào)輸出端OUT通過一個(gè)限流電阻R3連接三極管Ql基極B，三極管Ql發(fā)射極E接地，集電極與電源電壓12V之間串設(shè)一個(gè)光耦元件Ul的原邊，光耦元件Ul的副邊一端接地，另一端輸出保護(hù)信號(hào)，即連接需要保護(hù)的芯片引腳。當(dāng)輸出保護(hù)信號(hào)時(shí)，被保護(hù)引腳會(huì)被短到地，從而保護(hù)芯片弓I腳(或者操作相應(yīng)主控芯片引腳電平使開關(guān)管關(guān)斷)。當(dāng)電源工作正常時(shí)，由于VMOS管源漏極導(dǎo)通壓降小此時(shí)D2導(dǎo)通，Dl關(guān)斷、Ql的 E、B端無正向壓降所以Ql不通則光耦Ul不導(dǎo)通；若流過VMOS管的電流太大時(shí)，VMOS管的源極和漏極間的電壓(I*RDS)增大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)D2關(guān)斷，Dl導(dǎo)通，Ql導(dǎo)通最終導(dǎo)致Ul 導(dǎo)通，此時(shí)低電平保護(hù)信號(hào)被送往芯片的保護(hù)引腳。此種保護(hù)電路新穎且有速度快可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。上述電路也可以不采用光耦隔離而采用繼電器隔離，從而控制一些指示燈、蜂鳴器等器件，用于報(bào)警或其他用途。作為更簡(jiǎn)化的實(shí)施方式，也可以不用隔離電路，僅使用驅(qū)動(dòng)電路，如圖2，保護(hù)信號(hào)從三極管集電極引出。電源實(shí)施例作為高性能的開關(guān)電源，橋式整流或逆變電橋是必不可少的，觸發(fā)方式可以是相控也可以采用PWM方式。如圖3所示的開關(guān)電源，電橋的兩個(gè)上橋臂的VMOS管均設(shè)有短路保護(hù)電路，或者如圖4所示的，在兩個(gè)下橋臂的VMOS管設(shè)置短路保護(hù)電路。設(shè)置在上橋臂時(shí)，注意使短路保護(hù)電路的地N與被保護(hù)功率管的源級(jí)S相連。為了更加安全，也可以在四個(gè)橋臂上都設(shè)置短路保護(hù)電路。短路保護(hù)電路與上述的短路電路實(shí)施例完全相同，不再詳細(xì)描述。以上短路保護(hù)電路實(shí)施例與電源實(shí)施例中，橋式電路均選用VMOS管，VMOS管是 Vertical MOSFET的簡(jiǎn)寫，本新型采用的是N溝道增強(qiáng)型VM0S，電力MOS管主要也是N溝道增強(qiáng)型的。除了 VMOS管，其他場(chǎng)控開關(guān)管也可以采用本新型的短路保護(hù)電路，如IGBT等。
權(quán)利要求1.一種帶短路保護(hù)功能的電源，包括采用場(chǎng)控開關(guān)管的橋式電路，其特征在于，至少一個(gè)橋臂上的開關(guān)管對(duì)應(yīng)設(shè)有短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路包括采樣支路，采樣支路的采樣輸出端連接一個(gè)判斷支路，判斷支路的信號(hào)輸出端控制連接驅(qū)動(dòng)電路；所述采樣支路包括用于連接場(chǎng)控開關(guān)管陽極的第一接線端和用于連接場(chǎng)控開關(guān)管控制極的第二接線端，兩接線端之間設(shè)有串聯(lián)的二極管(D2)與第一電阻(R1)，二極管(D2)負(fù)極連接所述第一接線端，二極管(D2)正極通過第一電阻(Rl)連接所述第二接線端，所述二極管(D2)的正極為所述采樣支路的采樣輸出端；所述判斷支路包括一個(gè)穩(wěn)壓管(Dl )，該穩(wěn)壓管(Dl)負(fù)極連接所述采樣支路的輸出端， 其正極通過第二電阻(R2)接地，其正極為所述判斷支路的信號(hào)輸出端(OUT)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶短路保護(hù)功能的電源，其特征在于，所述二極管(D2) 正極與接地點(diǎn)之間設(shè)有第一濾波電容(Cl)，所述第二電阻(R2)與第二濾波電容(C2)并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶短路保護(hù)功能的電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管(Q1)，其基極通過一個(gè)限流電阻(R3)連接所述信號(hào)輸出端(OUT)，其集電極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶短路保護(hù)功能的電源，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還連接有隔離電路隔離電路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原邊串聯(lián)三極管(Ql)集電極與電源之間，光耦元件(Ul)的副邊一端接地，另一端用于連接對(duì)應(yīng)的需保護(hù)的芯片引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種帶短路保護(hù)功能的電源，其特征在于，所述場(chǎng)控開關(guān)管為電力VMOS管，所述開關(guān)管陽極、陰極、柵極分別對(duì)應(yīng)電力VMOS管漏極、源極、柵極。
6.一種短路保護(hù)電路，其特征在于，所述短路保護(hù)電路包括采樣支路，采樣支路的采樣輸出端連接一個(gè)判斷支路，判斷支路的信號(hào)輸出端控制連接驅(qū)動(dòng)電路；所述采樣支路包括用于連接場(chǎng)控開關(guān)管陽極的第一接線端和用于連接場(chǎng)控開關(guān)管控制極的第二接線端，兩接線端之間設(shè)有串聯(lián)的二極管(D2)與第一電阻(R1)，二極管(D2)負(fù)極連接所述第一接線端，二極管(D2)正極通過第一電阻(Rl)連接所述第二接線端，所述二極管(D2)的正極為所述采樣支路的采樣輸出端；所述判斷支路包括一個(gè)穩(wěn)壓管(Dl )，該穩(wěn)壓管(Dl)負(fù)極連接所述采樣支路的輸出端， 其正極通過第二電阻(R2)接地，其正極為所述判斷支路的信號(hào)輸出端(OUT)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種短路保護(hù)電路，其特征在于，所述二極管(D2)正極與接地點(diǎn)之間設(shè)有第一濾波電容(Cl)，所述第二電阻(R2)與第二濾波電容(C2)并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種短路保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管(Q1)，其基極通過一個(gè)限流電阻(R3)連接所述信號(hào)輸出端(OUT)，其集電極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種短路保護(hù)電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還連接有隔離電路隔離電路包括光耦元件(U1)，光耦元件的原邊串聯(lián)三極管(Ql)集電極與電源之間，光耦元件(Ul)的副邊一端接地，另一端用于連接對(duì)應(yīng)的需保護(hù)的芯片引腳。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或9所述的一種短路保護(hù)電路，其特征在于，所述場(chǎng)控開關(guān)管為電力VMOS管，所述開關(guān)管陽極、陰極、柵極分別對(duì)應(yīng)電力VMOS管漏極、源極、柵極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種短路保護(hù)電路及帶短路保護(hù)功能的電源，電源包括采用場(chǎng)控開關(guān)管的橋式電路，至少一個(gè)橋臂上的開關(guān)管對(duì)應(yīng)設(shè)有短路保護(hù)電路，所述短路保護(hù)電路包括采樣支路，采樣支路的采樣輸出端連接一個(gè)判斷支路，判斷支路的信號(hào)輸出端控制連接驅(qū)動(dòng)電路。本新型利用場(chǎng)控開關(guān)管自身的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻，當(dāng)流過電流超過設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，開關(guān)管被關(guān)斷。此種保護(hù)方法既巧妙利用功率管本身的寄生電阻，又減少了傳統(tǒng)檢測(cè)電阻不必要的損耗，提高了效率和電源可靠性。
文檔編號(hào)H02H7/10GK202218005SQ201120273690
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者范景林, 陳廣輝 申請(qǐng)人:洛陽隆盛科技發(fā)展公司