一種高效率直流輸入保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型介紹了一種高效率直流輸入保護電路，包括輸入輸出、TL431電壓監(jiān)控電路、第一第二二極管、光耦、DC-DC轉(zhuǎn)換器、第一第二MOS管、濾波電容、DC-DC轉(zhuǎn)換器、第一第二隔離二極管、電阻；利用MOS管的開關(guān)特性，控制電路的導(dǎo)通和斷開來設(shè)計防反接保護電路，由于MOS管的內(nèi)阻很小，解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過壓問題。本電路結(jié)合TL431基本過欠保護電路來控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷來實現(xiàn)直流輸入、過欠壓保護；電路可靠性高，功耗小，適合大電流輸入。
【專利說明】一種高效率直流輸入保護電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種直流輸入電源或蓄電池輸入欠壓和過壓控制，防止輸入電源異常而發(fā)生反接的防反接保護技術(shù)，特別是一種高效率直流輸入保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，因此直流開關(guān)電源開始發(fā)揮著越來越重要的作用，并相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源等都已廣泛地使用了直流開關(guān)電源。
[0003]為了保護開關(guān)電源自身和負(fù)載的安全，根據(jù)直流開關(guān)電源的原理和特點，基于直流開關(guān)電源的特點和實際的電器狀況，為使直流開關(guān)電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障下安全可靠地工作，設(shè)計開發(fā)了一種高效率直流輸入保護電路，實現(xiàn)輸入過壓、欠壓和反接保護電路。
[0004]通常情況下直流電源輸入防反接保護電路是利用二極管的單相導(dǎo)電性來實現(xiàn)防反接保護，如圖1所示。這種接法簡單可靠，但當(dāng)輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。
[0005]實際應(yīng)用中二極管防反接電路也會采用圖2接法，這種防反接電路的優(yōu)點是電路簡單，無損耗，但電源接反后二極管導(dǎo)通會燒保險，反接后需要更換保險管。 [0006]輸入過欠保護一般通過運放來設(shè)置門限，控制晶體管的導(dǎo)通或關(guān)斷來切斷輸入。但是晶體管不適用于大輸入電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種高效率直流輸入保護電路，高可靠實現(xiàn)直流過壓保護；欠壓保護；過欠壓點可設(shè)定，還可實現(xiàn)直流輸入反接保護，其應(yīng)用到直流輸入電源前端，或電池充電電路。
[0008]為了實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案:
[0009]本實用新型的一種高效率直流輸入保護電路，包括正極輸入端、負(fù)極輸入端、正極輸出端、負(fù)極輸出端、TL431電壓監(jiān)控電路、第一二極管、第二二極管、光I禹、DC-DC轉(zhuǎn)換器、第一 MOS管、第二 MOS管、第一電阻；
[0010]所述第一二極管的陽極串接在正極輸入端，所述第一二極管的陰極串接在TL431電壓監(jiān)控電路的輸入正，TL431電壓監(jiān)控電路的輸入地接負(fù)極輸入端，負(fù)極輸入端直接接負(fù)極輸出端，所述TL431電壓監(jiān)控電路的輸出正和負(fù)輸出負(fù)，分別接光耦發(fā)光管端的陽極和陰極，所述第二二極管的陽極接TL431電壓監(jiān)控電路的輸入正，第二二極管陰極接光耦三極管端的集電極，光耦三極管端發(fā)射極接DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入正，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入地接負(fù)極輸入端，DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出正和輸出地并聯(lián)第一電阻，DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出正接第一MOS管和第二 MOS管的柵極，第一 MOS管的源極和第二 MOS管的漏極串聯(lián)后接DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出地，第一 MOS管漏極接正極輸入端，第二 MOS管的源極接正極輸出端。
[0011]具體的，所述的TL431電壓監(jiān)控電路有四個口，分別為輸入正、輸入地、輸出正、輸出負(fù)。TL431電壓監(jiān)控電路輸入正和輸入地接監(jiān)控電壓；所述的TL431電壓監(jiān)控電路為實現(xiàn)監(jiān)控電壓滿足設(shè)定的一定范圍時，TL431電壓監(jiān)控電路輸出正和輸出負(fù)觸發(fā)光耦的發(fā)光管端正常工作，使光耦的三極管端導(dǎo)通。
[0012]具體的，所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器為將一路直流輸入轉(zhuǎn)化為一路直流輸出的電路，輸入電壓范圍應(yīng)能滿足直流輸入保護電路輸入電壓范圍要求，輸出電壓應(yīng)滿足第一 MOS管、第二 MOS管正常工作對偏置電壓Vgs的要求。DC-DC轉(zhuǎn)換器有四個接口，分別為輸入正、輸入地、輸出正、輸出地。
[0013]通過采用上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下的有益效果:
[0014]本實用新型的一種高效率直流輸入保護電路，電路防反接是利用MOS管的開關(guān)特性，控制電路的導(dǎo)通和斷開來設(shè)計防反接保護電路，由于MOS管的內(nèi)阻很小，解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過壓問題。
[0015]本電路利用MOS管的開管特性，結(jié)合TL431基本過欠保護電路來控制MOS管的導(dǎo)通關(guān)斷來實現(xiàn)直流輸入、過欠壓保護。該電路可靠性高，功耗小，適合大電流輸入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是一種常規(guī)二極管型防反接保護電路I。
[0017]圖1中，21是二極管。
[0018]圖2是另一種常規(guī)二極管型防反接保護電路2。
[0019]圖2中，22是保險管，23是二極管。
[0020]圖3是本實用新型的一種高效率直流輸入保護電路。
[0021]圖4是本實用新型的一種高效率直流輸入保護電路；圖中，TL431電壓監(jiān)控電路為具體元器件圖。
[0022]圖3和圖4中，I是第一二極管，2是第二二極管，3是光耦，4是DC-DC轉(zhuǎn)換器，5是第一 MOS管，6是第二 MOS管，7是第一電阻，8是TL431電壓監(jiān)控電路，81、82、83、84、85、86是TL431電壓監(jiān)控電路電阻，87、88是TL431電壓監(jiān)控電路的電壓器。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本專利進一步解釋說明。但本專利的保護范圍不限于具體的實施方式。
[0024]實施例1
[0025]本專利的一種高效率直流輸入保護電路，有兩個輸入端，分別是正極輸入端、負(fù)極輸入端，兩個輸出端，分別是正極輸出端和負(fù)極輸出端，應(yīng)用在直流電源前端或電池充電電路，電路主回路采用MOS管，MOS管導(dǎo)通后的內(nèi)阻小，本電路功耗小。
[0026]下面結(jié)合圖3和圖4所示，對本實用新型做進一步詳細(xì)的說明。一種高效率直流輸入保護電路如圖4所示，正極輸入端、負(fù)極輸入端輸入一個直流電壓通過第一二極管I后給TL431電壓監(jiān)控電路8的電阻87、電阻88供電，電阻87、電阻88及其外圍的電阻81、電阻82、電阻83、電阻84、電阻85、電阻86組成的TL431電壓監(jiān)控電路8，控制光耦3發(fā)光管端的電壓Vl:光耦3發(fā)光管的電壓Vl滿足l+R83/R84)Vref < Vl < (1+R81/R82) Vref?時光耦3三極管導(dǎo)通，反之不滿足時，光耦3三極管不導(dǎo)通，在這里電阻85、電阻86的阻值應(yīng)該滿足可以使光耦3和TL431電壓監(jiān)控電路8的電阻87、電阻88正常工作；光耦3三極管導(dǎo)通時，DC-DC轉(zhuǎn)換器4輸入端有電壓，DC-DC轉(zhuǎn)換器4正常工作給第一 MOS管5和第二 MOS管6 —個偏執(zhí)電壓，使第一 MOS管5和第二 MOS管6導(dǎo)通，光耦3三極管不導(dǎo)通時，DC-DC轉(zhuǎn)換器4輸入端無工作電壓，不能輸出使第一 MOS管5和第二 MOS管6工作的偏執(zhí)電壓，第一MOS管5和第二 MOS管6截止，正極輸出端和負(fù)極輸出端無輸出，達到了直流輸入過欠壓保護的功能；由于MOS管本身內(nèi)部有寄生電容，這里的第一電阻7是一個放電電阻。
[0027]當(dāng)輸入反接時，由于第一二極管I的單相導(dǎo)電性，TL431TL431電壓監(jiān)控電路8的電阻87、電阻88無工作電壓，光耦3發(fā)光管無工作電壓，光耦3三極管不導(dǎo)通，DC-DC轉(zhuǎn)換器4無工作電壓，也就無輸出，第一 MOS管5和第二 MOS管6無偏執(zhí)電壓而截止；在這里輸入電壓反接時，第一 MOS管5雖然截止，但內(nèi)部的穩(wěn)壓管依然允許反向電流通過第一 MOS管5，由于第二 MOS管6的存在，第二 MOS管6內(nèi)部的穩(wěn)壓管與第一 MOS管5內(nèi)部穩(wěn)壓管剛好是反向，可以阻止反向電流通過，從而實現(xiàn)了直流輸入反接保護。
[0028]由于單一 MOS管可通過的電流是有限的，為滿足更大輸入電流的需求，本電路可以通過并聯(lián)MOS管來擴展，原理上并聯(lián)MOS管的數(shù)量是無限的，但MOS管本身的內(nèi)阻雖然很小，但依然會有壓降， 數(shù)量實際是受限制的。
【權(quán)利要求】
1.一種高效率直流輸入保護電路，其特征是:包括正極輸入端、負(fù)極輸入端、正極輸出端、負(fù)極輸出端、TL431電壓監(jiān)控電路(8 )、第一二極管(I)、第二二極管(2 )、光耦(3 )、DC_DC轉(zhuǎn)換器(4)、第一 MOS管(5)、第二 MOS管(6)、第一電阻(7)； 所述第一二極管(I)的陽極串接在正極輸入端，所述第一二極管(I)的陰極串接在TL431電壓監(jiān)控電路(8)的輸入正，TL431電壓監(jiān)控電路(8)的輸入地接負(fù)極輸入端，負(fù)極輸入端直接接負(fù)極輸出端，所述TL431電壓監(jiān)控電路(8)的輸出正和負(fù)輸出負(fù)，分別接光耦(3)發(fā)光管端的陽極和陰極，所述第二二極管(2)的陽極接TL431電壓監(jiān)控電路(8)的輸入正，第二二極管(2)陰極接光耦(3)三極管端的集電極，光耦(3)三極管端發(fā)射極接DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)的輸入正，DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)的輸入地接負(fù)極輸入端，DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)輸出正和輸出地并聯(lián)第一電阻(7)，DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)的輸出正接第一 MOS管(5)和第二 MOS管(6)的柵極，第一 MOS管(5)的源極和第二 MOS管(6)的漏極串聯(lián)后接DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)的輸出地，第一 MOS管(5)漏極接正極輸入端，第二 MOS管(6)的源極接正極輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效率直流輸入保護電路，其特征是:所述的TL431電壓監(jiān)控電路(8 )為實現(xiàn)監(jiān)控電壓滿足設(shè)定的一定范圍時，TL431電壓監(jiān)控電路(8 )輸出正和輸出負(fù)觸發(fā)光耦的發(fā)光管端正常工作，使光耦(3)的三極管端導(dǎo)通否認(rèn)電路；TL431電壓監(jiān)控電路(8)有四個口，分別為輸入正、輸入地、輸出正、輸出負(fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效率直流輸入保護電路，其特征是:所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)為將一路直流輸入轉(zhuǎn)化為一路直流輸出的電路，輸入電壓范圍應(yīng)能滿足直流輸入保護電路輸入電壓范圍要求，輸出電壓應(yīng)滿足第一 MOS管(5)、第二 MOS管(6)正常工作對偏置電壓Vgs的要求；DC-DC轉(zhuǎn)換器(4)有四個接口，分別為輸入正、輸入地、輸出正、輸出地。
【文檔編號】H02H3/20GK203761022SQ201320887682
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】胡錦毅, 李躍闖, 張錦鵬, 王孝偉 申請人:洛陽隆盛科技有限責(zé)任公司