一种用于dc/dc变换器输出过压保护电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源领域，特别涉及一种用于DC/DC变换器输出过压保护电路及方法。
【背景技术】
[0002]DC/DC变换器在设计时要考虑对用电负载进行保护以及因用电负载的失效而对DC/DC变换器的保护。考虑组成DC/DC变换器的所有部件元器件可能发生的各种故障对DC/DC变换器的影响，必须设计相应的保护电路，以保证不会造成灾难性的后果。
[0003]DC/DC变换器是一个闭环反馈系统，对于不同电路拓扑引起输出过压的故障点不尽相同。例如对于非隔离的BUCK变换器，其串联的功率M0SFET管一旦漏源极短路，输入电压会直接串到输出端。又如采用磁隔离采样加输出二次稳压的多路输出DC/DC变换器，用于二次稳压的三端稳压器输入输出短路，也会导致输出过压。再如对于多路输出的DC/DC变换器，由于交叉调整率差会带来某输出电压升高。
[0004]对于一般DC/DC变换器，脉宽调制器基准电压漂移，由于输出电压和该基准电压比较产生误差信号来控制闭环输出电压，基准电压向高漂移会导致输出电压也向高漂移。此外，脉宽调制器失效导致高电压输出，正常时脉宽调制器的误差放大器输出电压取决于误差信号的大小，失效后该电压持续高电平输出，导致占空比增大，使输出过压。如果电压采样的反馈线路的开路，相当于反馈电阻开路，电源将工作于开环状态，输出电压也会升尚ο
[0005]一般输出过压保护可以采取强制法，即通过TVS管箝位和快速断路来实现。如图1和图2所示，通过在输出端接TVS管或可控硅来实现箝位输出，该方法在输入电压直接串到输出电压的情况下需要选用高耐压TVS管和晶闸管并且不能及时断开输入电源与负载的连接。如图3所示是基于PWM的输出限压保护电路，该方法在DC/DC变换器功率管M0S漏源极短路时无法正常调节，实现不了锁死功能，输入电压直接串入到输出端时实现不了保护。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于DC/DC变换器输出过压保护电路，可以有效实现输入电压直接串到输出端时输出过压保护和其它故障引起的过压保护，避免了故障扩大化。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种用于DC/DC变换器输出过压保护方法。
[0008]本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0009]—种用于DC/DC变换器输出过压保护电路，包括门限电路、锁死电路，以及串联在所述DC/DC变换器外部输入电源线上的开关管，通过门限电路采样DC/DC变换器的输出电压，当输出电压值超过设定的门限电压时，触发锁死电路工作，从而控制串联在DC/DC变换器外部输入电源线上的开关管的导通与关断。通过开关管的导通与关断达到连接或切断输入源与负载的目的，实现DC/DC变换器输出过压保护。
[0010]所述的DC/DC变换器是非隔离DC/DC变换器。
[0011]所述的门限电路包括稳压二极管D3、滤波电容C2以及由电阻R5、电阻R6组成的分压电路；其中稳压二极管D3负极连接DC/DC变换器的电压输出端，稳压二极管D3正极接入由电阻R5、电阻R6组成的分压电路；滤波电容C2与电阻R6并联，一端接地，另一端接稳压二极管D3正极；电阻R5 —端接稳压二极管D3正极，另一端接锁死电路。
[0012]所述的锁死电路包括半可控晶闸管SCR、稳压二极管D2、限流电阻R2、限流电阻R3和限流电阻R4，开关管Q2、稳压二极管D1以及开关管Q1、电容C1、电阻R1 ;其中半可控晶闸管SCR门极端接电阻R6，阴极接地，阳极与限流电阻R3、限流电阻R4、稳压二极管D2负极连接，稳压二极管D2正极接地；开关管Q2源极接地，门极接限流电阻R3，漏极接限流电阻R2 ;开关管Q1串接在输入电压正输入线上，稳压二极管D1、电容C1和电阻R1并接在开关管Q1的门极与源极之间，稳压二极管D1的负极接开关管Q1门极，稳压二极管D1的正极接开关管Q1源极。
[0013]本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0014]一种用于DC/DC变换器输出过压保护方法，包含以下步骤:
[0015]当DC/DC变换器输出正常时，输出过压保护电路不起作用，外部输入电源线上的开关管处于导通状态，保护电路不影响正常输出的工作特性；
[0016]当DC/DC变换器输出电压超出过门限电路设定的门限电压时，锁死电路工作将开关管关断，负载与输入电源断开，从而保护DC/DC变换器和后级设备免受高压冲压而损坏元器件。
[0017]所述的DC/DC变换器是非隔离DC/DC变换器。
[0018]所述的门限电路包括稳压二极管D3、滤波电容C2以及由电阻R5、电阻R6组成的分压电路；其中稳压二极管D3负极连接DC/DC变换器的电压输出端，稳压二极管D3正极接入由电阻R5、电阻R6组成的分压电路；滤波电容C2与电阻R6并联，一端接地，另一端接稳压二极管D3正极；电阻R5 —端接稳压二极管D3正极，另一端接锁死电路。
[0019]所述的锁死电路包括半可控晶闸管SCR、稳压二极管D2、限流电阻R2、限流电阻R3和限流电阻R4，开关管Q2、稳压二极管D1以及开关管Q1、电容C1、电阻R1 ;其中半可控晶闸管SCR门极端接电阻R6，阴极接地，阳极与限流电阻R3、限流电阻R4、稳压二极管D2负极连接，稳压二极管D2正极接地；开关管Q2源极接地，门极接限流电阻R3，漏极接限流电阻R2 ;开关管Q1串接在输入电压正输入线上，稳压二极管D1、电容C1和电阻R1并接在开关管Q1的门极与源极之间，稳压二极管D1的负极接开关管Q1门极，稳压二极管D1的正极接开关管Q1源极。
[0020]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0021](1)通过控制DC/DC外部输入电源线上的开关管的关断来实现输出过压锁死保护。
[0022](2)输出过压时，输入电源与负载断开，同时保护DC/DC变换器和负载，避免故障扩大化。
[0023](3)应用于非隔离DC/DC变换器能有效保护功率M0S管漏源极短路时输入电压直接串到输出端而引起的输出电压升高造成的后级设备损坏。
【附图说明】
[0024]图1为输出端接稳压管的输出过压保护电路的电路图。
[0025]图2为输出端晶闸管的输出过压保护电路的电路图。
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