一種dc-dc模塊電源低阻自動故障隔離開關的製作方法

2023-06-25 18:51:16 5

一種dc-dc模塊電源低阻自動故障隔離開關的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，它包括隔離電路、隔離控制電路A和隔離控制電路B，隔離控制電路A和隔離控制電路B的輸出經控制開關Q2與隔離電路的控制輸入連接。本實用新型的隔離電路採用多個M0S管並聯方式，有效地降低導通電阻；具有兩個隔離控制電路，隔離控制電路A對較大的反壓起控制作用，響應時間快，有效地避免內部元器件損壞，隔離控制電路B對微弱的小反壓起控制作用，響應時間慢，能過濾幹擾，防止誤操作；可通過外部輸入信號控制隔離開關，便於維護維修；可避免反壓的產生，更加有效地保護各元器件。
【專利說明】 —種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子領域，特別是涉及一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關。

【背景技術】
[0002]DC-DC電源模塊是將輸入的直流電源電壓轉換為所需的直流電源電壓。由於DC-DC電源模塊有利於簡化電源電路設計縮短研製周期，具有可靠性高、系統升級容易等特點，廣泛地應用於各類電子設備中。
[0003]目前，有的DC-DC電源模塊的隔離開關只有較好的小信號特性或有較好的大信號特性，當外部電壓反差較大時，隔離開關不能即時地隔離斷開來保護內部元器件，當外部電壓反差較小時，隔離開關又很容易照成誤判斷，不能起到有效的保護作用。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，當外部電壓反差大時隔離開關能即時反應，當外部電壓反差小時隔離開關能慢速響應，並避免反壓的產生，並能由外部控制隔離開關，以便於維護維修。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，它包括隔離電路、隔離控制電路A和隔離控制電路B，隔離控制電路A和隔離控制電路B的輸出經控制開關Q2與隔離電路的控制輸入連接。
[0006]所述的隔離電路由多個隔離MOS管並聯組成，隔離MOS管的源極與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，隔離MOS管的漏極與母線電壓VOUT+連接，隔離MOS管的柵極與控制開關Q2的控制輸出連接，控制開關Q2的柵極與隔離控制電路A和隔離控制電路B的控制輸出端連接。
[0007]所述隔離控制電路A包括運算放大器U1、開關控制管Ql-Α、外部控制信號HE、由電阻R4和電阻R5組成的分壓網絡A、由電阻R6、電阻R7和電阻R8組成的分壓網絡B及其外圍元件電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2、電容C3、二極體D1、二極體D2，母線電壓VOUT+通過分壓網絡B與運算放大器Ul的同向輸入端連接，模塊電源的電壓輸出端IN_VOUT+通過分壓網絡A與運算放大器Ul的反向輸入端連接，運算放大器Ul的輸出端與控制開關Q2的柵極連接，開關控制管Ql-A的基極與外部控制信號HE連接，開關控制管Ql-A的集電極與運算放大器Ul的反向輸入端連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
[0008]所述的隔離控制電路B包括開關控制晶片U3、開關控制管Ql-Β、外部控制信號PG、匹配電阻RlO及其外圍元件電阻R9、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電容C4、電容C5、二極體D4、二極體D5，開關控制晶片U3的同向輸入端+IN通過匹配電阻RlO與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，開關控制晶片U3的反向輸入端-1NS通過限流電阻Rl5與母線電壓VOUT+連接，開關控制晶片U3的輸出端OUT通過串聯的隔離二極體D3和運算放大器Ul的同向輸入端連接,開關控制管Ql-B的基極與外部控制信號PG連接，開關控制管Ql-B的集電極與開關控制晶片U3的輸出端OUT連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
[0009]所述的開關控制晶片U3的型號為LIN-LTC6102-1。
[0010]本實用新型還包括一個升壓電路，升壓電路與隔離MOS管的柵極連接，升壓電路還通過控制開關Q2的漏極對地連接。
[0011]所述的升壓電路包括升壓控制晶片U2、升壓電感LI，隔離二極體D7、限流電阻R17及其外圍元件電阻R18、電阻R19、電容C6、電容C7、電容C8，升壓控制晶片U2的電壓輸入端VIN與內部工作電壓VCC連接，升壓控制晶片U2的開關端SW與升壓電感LI的輸出端連接，升壓電感LI的另一端與內部工作電壓VCC連接，升壓電感LI的輸出端還與隔離二極體D7的正極連接，隔離二極體D7的負極經限流電阻R17與隔離MOS管的柵極和控制開關Q2的漏極連接，升壓控制晶片U2的反饋端FB與由電阻R18、電阻R19組成的分壓電路的中點連接，分壓電路的一端與隔離二極體D7的負極連接，另一端對地連接。
[0012]本實用新型還包括一個續流二極體D6，續流二極體D6正極對地連接，續流二極體D6負極與母線電壓VOUT+連接。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014](I)本實用新型的隔離MOS管採用多個MOS管並聯方式，有效地降低導通電阻；
[0015](2)本實用新型具有兩個隔離控制電路。隔離控制電路A對較大的反壓起控制作用，響應時間快，有效地避免內部元器件損壞；隔離控制電路B對微弱的小反壓起控制作用，響應時間慢，能過濾幹擾，防止誤操作；
[0016](3)本實用新型可通過外部輸入信號控制隔離開關，便於維護維修；
[0017](4)本實用新型可以避免反壓的產生，更加有效地保護各元器件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的系統原理結構框圖；
[0019]圖2為本實用新型的系統原理電路圖。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術方案。
[0021]如圖1所示，本實用新型包括升壓電路、隔離電路、控制開關Q2、隔離控制電路A、隔離控制電路B、開關控制管Ql-Α、開關控制管Ql-Β、外部控制信號HE和外部控制信號PG。
[0022]升壓電路與隔離電路連接，隔離電路與控制開關Q2連接，隔離控制電路A和隔離控制電路B經控制開關Q2與隔離電路連接，隔離控制電路A與開關控制管Ql-A連接，開關控制管Ql-A與外部控制信號HE連接，隔離控制電路B與開關控制管Ql-B連接，開關控制管Ql-B與外部控制信號PG連接。
[0023]如圖2所示，隔離電路由多個隔離MOS管並聯組成，隔離MOS管的源極與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，隔離MOS管的漏極與母線電壓VOUT+連接，隔離MOS管的柵極與控制開關Q2的控制輸出連接，控制開關Q2的柵極與隔離控制電路A和隔離控制電路B的控制輸出端連接。
[0024]隔離控制電路A包括運算放大器U1、開關控制管Ql-Α、外部控制信號HE由電阻R4和電阻R5組成的分壓網絡A、由電阻R6、電阻R7、電阻R8組成的分壓網絡B及其外圍元件電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R9、電容Cl、電容C2、電容C3、二極體D1、二極體D2 ；
[0025]母線電壓VOUT+通過分壓網絡B與運算放大器Ul的同向輸入端連接，模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+通過分壓網絡A與運算放大器Ul的反向輸入端連接，運算放大器Ul的輸出端與控制開關Q2的柵極連接，開關控制管Ql-A的基極與外部控制信號HE連接，開關控制管Ql-A的集電極與運算放大器Ul的反向輸入端連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
[0026]隔離控制電路B包括開關控制晶片U3、開關控制管Ql-Β、外部控制信號PG及其外圍元件電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電容C4、電容C5、二極體D3、二極體D4、二極體D5 ；
[0027]開關控制晶片U3的同向輸入端+IN通過匹配電阻RlO與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，開關控制晶片U3的反向輸入端-1NS通過限流電阻R15與母線電壓VOUT+連接，開關控制晶片U3的輸出端OUT通過串聯的隔離二極體D3和運算放大器Ul的同向輸入端連接，開關控制管Ql-B的基極與外部控制信號PG連接，開關控制管Ql-B的集電極與開關控制晶片U3的輸出端OUT連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
[0028]開關控制晶片U3的型號為LIN-LTC6102-1。
[0029]本實用新型還包括一個升壓電路，升壓電路與隔離MOS管的柵極連接。
[0030]所述的升壓電路包括升壓控制晶片U2、升壓電感L1、隔離二極體D7、限流電阻R17及其外圍元件電阻R18、電阻R19、電容C6、電容C7、電容C8 ;升壓控制晶片U2的電壓輸入端VIN與內部工作電壓VCC連接，升壓控制晶片U2的開關端SW與升壓電感LI的輸出端連接，升壓電感LI的另一端與內部工作電壓VCC連接，升壓電感LI的輸出端還與隔離二極體D7的正極連接，隔離二極體D7的負極經限流電阻R17與隔離MOS管的柵極和控制開關Q2的漏極連接，升壓控制晶片U2的反饋端FB與由電阻R18、電阻R19組成的分壓電路的中點連接，分壓電路的一端與隔離二極體D7的負極連接，另一端對地連接。
[0031]升壓電路中的限流電阻R17為大阻值電阻，使隔離開關能夠軟開。
[0032]本實用新型還包括一個續流二極體D6，續流二極體D6正極對地連接，續流二極體D6負極與母線電壓VOUT+連接。
[0033]本實用新型工作的具體實施步驟如下:
[0034]1、升壓電路把模塊內部的電壓輸入接口 VCC的電壓升壓為比模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+高1V的電壓，給隔離MOS管提供驅動電壓，隔離MOS管的柵極和源極間有電壓，隔離MOS管的源極和漏極導通；
[0035]2、隔離開關打開；
[0036]3、隔離控制電路A和隔離控制電路B同時檢測母線電壓VOUT+和模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+的電壓差；
[0037]4、當隔離控制電路A檢測到母線電壓VOUT+比模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+高時，運算放大器Ul快速輸出高電平到控制開關Q2的柵極；
[0038]5、控制開關Q2的源極和漏極導通，把隔離MOS管的柵極和升壓電路對地連接；
[0039]6、隔離MOS管的柵極沒有驅動電壓，對地短接，隔離MOS管的源極與漏極斷開；
[0040]7、隔離開關斷開；
[0041]8、當隔離控制電路B檢測到母線電壓VOUT+比模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+高時，開關控制晶片U3經過較慢的運算後，輸出端OUT輸出高電平通過串聯的隔離二極體D3連接到運算放大Ul的同向輸入端，通過運算放大器Ul控制開關Q2的柵極；
[0042]9、控制開關Q2的源極和漏極導通，把隔離MOS管的柵極和升壓電路對地連接；
[0043]10、隔離MOS管的柵極沒有驅動電壓，對地短接，隔離MOS管的源極與漏極斷開；
[0044]11、隔離開關斷開；
[0045]12、由於續流二極體D6正極對地連接，負極與母線電壓VOUT+連接，當隔離MOS管把倒灌電流隔離斷開時，可以避免反壓的產生；
[0046]13、隔離控制電路A和隔離控制電路B通過隔離二極體D3隔離控制，實現了大電流倒灌時快速響應，可避免模塊內部器件損壞，小電流倒灌慢速響應，能把幹擾濾掉，防止誤動作；
[0047]14、當需要人為地關閉電源開關，對設備進行維護維修時，通過外部控制信號PG輸入高電平，開關控制管Ql-B將開關控制晶片U3的輸出端OUT接地，斷開隔離控制電路B ；外部控制信號HE輸入高電平控制信號，開關控制管Ql-A將運算放大器Ul的反向輸入端接地，運算放大器Ul輸出端快速輸出高電平到控制開關Q2的柵極，控制開關Q2的源極和漏極導通，隔離MOS管的柵極對地短接，隔離MOS管的源極與漏極斷開，隔離開關斷開。
【權利要求】
1.一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:它包括隔離電路、隔離控制電路A和隔離控制電路B，隔離控制電路A和隔離控制電路B的輸出經控制開關Q2與隔離電路的控制輸入連接。
2.根據權利要求1所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:所述的隔離電路由多個隔離MOS管並聯組成，隔離MOS管的源極與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，隔離MOS管的漏極與母線電壓VOUT+連接，隔離MOS管的柵極與控制開關Q2的控制輸出連接，控制開關Q2的柵極與隔離控制電路A和隔離控制電路B的控制輸出端連接。
3.根據權利要求1所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:所述隔離控制電路A包括運算放大器Ul、開關控制管Ql-Α、由電阻R4和電阻R5組成的分壓網絡A和由電阻R6、電阻R7和電阻R8組成的分壓網絡B，母線電壓VOUT+通過分壓網絡B與運算放大器Ul的同向輸入端連接，模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+通過分壓網絡A與運算放大器Ul的反向輸入端連接，運算放大器Ul的輸出端與同向輸入端通過電阻R9連接組成了正反饋，運算放大器Ul的輸出端與控制開關Q2的柵極連接，開關控制管Ql-A的基極與外部控制信號HE連接，開關控制管Ql-A的集電極與運算放大器Ul的反向輸入端連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
4.根據權利要求1所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:所述的隔離控制電路B包括開關控制晶片U3和開關控制管Ql-Β，開關控制晶片U3的同向輸入端+IN通過匹配電阻RlO與模塊電源的電壓輸出端IN_V0UT+連接，開關控制晶片U3的反向輸入端-1NS通過限流電阻R15與母線電壓VOUT+連接，開關控制晶片U3的輸出端OUT通過串聯的隔離二極體D3和運算放大器Ul的同向輸入端連接，開關控制管Ql-B的基極與外部控制信號PG連接，開關控制管Ql-B的集電極與開關控制晶片U3的輸出端OUT連接，開關控制管Ql-A的發射極對地連接。
5.根據權利要求4所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:所述的開關控制晶片U3的型號為LIN-LTC6102-1。
6.根據權利要求1所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:它還包括一個升壓電路，升壓電路與隔離MOS管的柵極連接，升壓電路還通過控制開關Q2的漏極對地連接。
7.根據權利要求6所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:所述的升壓電路包括升壓控制晶片U2、升壓電感LI，隔離二極體D7和限流電阻R17，升壓控制晶片U2的電壓輸入端VIN與內部工作電壓VCC連接，升壓控制晶片U2的開關端SW與升壓電感LI的輸出端連接，升壓電感LI的輸入端與內部工作電壓VCC連接，升壓電感LI的輸出端還與隔離二極體D7的正極連接，隔離二極體D7的負極經限流電阻R17與隔離MOS管的柵極和控制開關Q2的漏極連接，升壓控制晶片U2的反饋端FB與由電阻R18、電阻R19組成的分壓網絡的中點連接，分壓網絡的一端與隔離二極體D7的負極連接，另一端對地連接。
8.根據權利要求1所述的一種DC-DC模塊電源低阻自動故障隔離開關，其特徵在於:它還包括一個續流二極體D6，續流二極體D6正極對地連接，續流二極體D6負極與母線電壓VOUT+連接。
【文檔編號】H02H7/12GK204030563SQ201420405319
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】楊燕平 申請人:楊燕平