本發(fā)明屬于功能安全的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功能安全電源模塊，其主要是對VICOR的直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的24V輸入、5V輸出特性進(jìn)行監(jiān)控。

背景技術(shù)：

在功能安全的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在一些場合對電壓電流的監(jiān)控要求非常嚴(yán)格，不僅要對輸入電壓電流進(jìn)行監(jiān)控，而且要對輸出電壓電流進(jìn)行監(jiān)控，以及出現(xiàn)電壓不正常或者電流過流時(shí)要具有保護(hù)措施。

VICOR公司制造的直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL本身自帶的24V輸入端電壓監(jiān)控范圍比較寬，為18-36V，輸出端5V過壓保護(hù)的電壓值為6.25V，過流保護(hù)值為23A，這些數(shù)值都太大，而且這些監(jiān)控和保護(hù)不完善，達(dá)不到IEC61508的功能安全源的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種功能安全電源模塊，其能夠?qū)ICOR的直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的24V輸入、5V輸出特性進(jìn)行監(jiān)控，保證輸入端電壓為19-30V且過流保護(hù)值為5A，輸出端電壓為4.6-5.4V且過流保護(hù)值為10A。

解決上述問題的技術(shù)方案是：這種功能安全電源模塊，其包括：EMC防護(hù)電路，π型濾波電路，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，24V輸入NMOS開關(guān)，輸入儲(chǔ)能電容，直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL，輸出濾波單元，輸出儲(chǔ)能電容，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，5V輸出NMOS開關(guān)；輸入電壓依次通過EMC防護(hù)電路、π型濾波電路、24V輸入NMOS開關(guān)、輸入儲(chǔ)能電容、直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL、輸出濾波單元、輸出儲(chǔ)能電容、5V輸出NMOS開關(guān)，π型濾波電路的輸出端連接24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元的輸出端連接24V輸入NMOS開關(guān)，直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的輸出端連接5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元的輸出端連接5V輸出NMOS開關(guān)。

本發(fā)明在使用時(shí)，24V輸入端過壓監(jiān)控過壓的電壓值由24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定是否過壓，當(dāng)輸入的電壓值大于30V，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元會(huì)檢測到這種情況，在24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開24V輸入NMOS開關(guān)；24V輸入端欠壓監(jiān)控欠壓的電壓值由24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定是否欠壓，當(dāng)輸入的電壓值小于19V，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開24V輸入NMOS開關(guān)；輸入過流保護(hù)，當(dāng)24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到50mV的壓降時(shí)，認(rèn)為是過流現(xiàn)象，將斷開24V輸入NMOS開關(guān)；5V輸出端過壓監(jiān)控由5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定，當(dāng)輸出的電壓值大于5.4V，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開5V輸出NMOS開關(guān)；5V輸出端欠壓監(jiān)控，5V輸出端過壓監(jiān)控由5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定，當(dāng)輸出的電壓值小于4.6V，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開5V輸出NMOS開關(guān)，保護(hù)后續(xù)電路；輸出過流保護(hù)，當(dāng)5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到50mV的壓降時(shí)，認(rèn)為是過流現(xiàn)象，斷開5V輸出NMOS開關(guān)；因此該功能安全電源模塊能夠?qū)ICOR的直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的24V輸入、5V輸出特性進(jìn)行監(jiān)控，保證輸入端電壓為19-30V且過流保護(hù)值為5A，輸出端電壓為4.6-5.4V且過流保護(hù)值為10A。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的功能安全電源模塊的電路方框圖。

圖2是本發(fā)明的24V輸入端監(jiān)控原理圖。

圖3是本發(fā)明的5V輸出端監(jiān)控原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，這種功能安全電源模塊，其包括：EMC防護(hù)電路，π型濾波電路，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，24V輸入NMOS開關(guān)，輸入儲(chǔ)能電容，直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL，輸出濾波單元，輸出儲(chǔ)能電容，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，5V輸出NMOS開關(guān)；輸入電壓依次通過EMC防護(hù)電路、π型濾波電路、24V輸入NMOS開關(guān)、輸入儲(chǔ)能電容、直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL、輸出濾波單元、輸出儲(chǔ)能電容、5V輸出NMOS開關(guān)，π型濾波電路的輸出端連接24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元的輸出端連接24V輸入NMOS開關(guān)，直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的輸出端連接5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元的輸出端連接5V輸出NMOS開關(guān)。

本發(fā)明在使用時(shí)，24V輸入端過壓監(jiān)控過壓的電壓值由24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定是否過壓，當(dāng)輸入的電壓值大于30V，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元會(huì)檢測到這種情況，在24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開24V輸入NMOS開關(guān)；24V輸入端欠壓監(jiān)控欠壓的電壓值由24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定是否欠壓，當(dāng)輸入的電壓值小于19V，24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開24V輸入NMOS開關(guān)；輸入過流保護(hù)，當(dāng)24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到50mV的壓降時(shí)，認(rèn)為是過流現(xiàn)象，將斷開24V輸入NMOS開關(guān)；5V輸出端過壓監(jiān)控由5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定，當(dāng)輸出的電壓值大于5.4V，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開5V輸出NMOS開關(guān)；5V輸出端欠壓監(jiān)控，5V輸出端過壓監(jiān)控由5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元確定，當(dāng)輸出的電壓值小于4.6V，5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到這種情況，在5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開5V輸出NMOS開關(guān)，保護(hù)后續(xù)電路；輸出過流保護(hù)，當(dāng)5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元檢測到50mV的壓降時(shí)，認(rèn)為是過流現(xiàn)象，斷開5V輸出NMOS開關(guān)；因此該功能安全電源模塊能夠?qū)ICOR的直流電源轉(zhuǎn)換器V24C5T100BL的24V輸入、5V輸出特性進(jìn)行監(jiān)控，保證輸入端電壓為19-30V且過流保護(hù)值為5A，輸出端電壓為4.6-5.4V且過流保護(hù)值為10A。

另外，該功能安全電源模塊還包括接保護(hù)地電路。

另外，所述24V輸入端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元是LTC4364浪涌抑制器，當(dāng)LTC4364檢測到外部的輸入電壓24V不在監(jiān)控的范圍或者輸入電流過流，在LTC4364的柵極控制引腳產(chǎn)生一高電平，斷開與之連接的24V輸入NMOS開關(guān)，使V24C5T100BL的輸入電壓24V斷開而不進(jìn)入到V24C5T100BL的輸入端；所述5V輸出端電壓監(jiān)控限流保護(hù)單元是LTC4231浪涌抑制器，當(dāng)LTC4231檢測到輸出電壓5V不在監(jiān)控的范圍或者輸出電流過流，在LTC4231的柵極控制引腳產(chǎn)生一高電平，斷開與之連接的5V輸出NMOS開關(guān)而使5V電壓不會(huì)輸出。

另外，所述24V輸入NMOS開關(guān)是型號(hào)為FDB3632的NMOS管，所述5V輸出NMOS開關(guān)是型號(hào)為SI4126DY的NMOS管。

另外，24V輸入端監(jiān)控的電壓范圍為19V-30V，通過對電壓采集電阻的取值來控制。

另外，輸入端過流關(guān)斷值為5A，通過過流監(jiān)控電阻的取值。

另外，5V輸出端監(jiān)控的電壓范圍為4.6V-5.4V，通過對電壓采集電阻的取值來控制。

另外，輸出端過流關(guān)斷值為10A，通過過流監(jiān)控電阻的取值。

以下更加詳細(xì)地說明本發(fā)明。

如圖2所示，24V輸入端過壓監(jiān)控，在EMC保護(hù)和π型濾波之后，進(jìn)入24V電壓監(jiān)控，過壓的電壓值由LTC4364和第四電阻R4，第六電阻R6，第八電阻R8確定，由LTC4364的9腳采集電壓確定是否過壓，當(dāng)輸入的電壓值大于30V，LTC4364的第9腳會(huì)檢測到這種情況，在第5腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開NMOS管FDB3632(Q1)。24V輸入端欠壓監(jiān)控，在EMC保護(hù)和π型濾波之后，進(jìn)入24V電壓監(jiān)控，欠壓的電壓值由LTC4364和第四電阻R4，第六電阻R6，第八電阻R8確定，由LTC4364的8腳采集電壓確定是否欠壓，當(dāng)輸入的電壓值小于19V，LTC4364的第8腳會(huì)檢測到這種情況，在第5腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開NMOS管FDB3632(Q1)。輸入過流保護(hù)，通過檢測流過R1上的電壓，當(dāng)流過R1的電壓超過50mV時(shí)，電流達(dá)到5A，當(dāng)LTC4364檢測到50mV的壓降時(shí)，就認(rèn)為是過流現(xiàn)象，將斷開NMOS管FDB3632(Q1)。

如圖3所示，5V輸出端過壓監(jiān)控，5V輸出端過壓監(jiān)控由LTC4231和第十七電阻R17，第十九電阻R19，第二十電阻R20，第二十一電阻R21確定，當(dāng)輸出的電壓值大于5.4V，LTC4231的第4腳會(huì)檢測到這種情況，在第10腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開NMOS管SI4126DY(U3)。5V輸出端欠壓監(jiān)控，5V輸出端過壓監(jiān)控由LTC4231和第十七電阻R17，第十九電阻R19，第二十電阻R20，第二十一電阻R21確定，當(dāng)輸出的電壓值小于4.6V，LTC4231的第2和3腳會(huì)檢測到這種情況，在第10腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，斷開NMOS管SI4126DY(U3)，保護(hù)后續(xù)電路。輸出過流保護(hù)，通過檢測流過R15上的電壓，當(dāng)流過R15的電壓超過50mV時(shí)，電流達(dá)到10A，當(dāng)LTC4231檢測到50mV的壓降時(shí)，就認(rèn)為是過流現(xiàn)象，斷開NMOS管SI4126DY(U3)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。