本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路制造技术

本发明专利技术公开了一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，包括均与短路信号产生电路的输出端相接的短路截止保护电路和旁路驱动电路，以及与短路截止保护电路的输出端相接的能量旁路电路，短路截止保护电路由短路截止保护启动电路和与短路截止保护启动电路的输出端相接的短路截止保护动作电路组成，旁路驱动电路的输出端、短路信号产生电路和能量旁路电路均与本安Boost变换器主电路相接，本安Boost变换器主电路上接有电流采样电路和脉冲信号产生电路，电流采样电路的输出端与脉冲信号产生电路相接。本发明专利技术实现方便且成本低，能够为本安Boost变换器中电感中的能量提供一个泄放回路，提高了本安Boost变换器的本安性能。

【技术实现步骤摘要】
本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路
本专利技术属于Boost变换器的短路保护
，具体是涉及一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路。
技术介绍
本质安全型开关电源是电子设备的重要组成部分，在工作于危险环境的防爆电气设备的本质安全型开关电源中，为了达到足够大的输出功率而又要使输出电压纹波足够的小，电源的输出端通常包含有容量较大的滤波电感和电容，加之如果保护电路在电源出现故障时不能彻底关断电源输入端的能量来源，则一旦出现短路等故障，其产生的电火花必然会引爆易燃、易爆气体，显然是不能满足本质安全或防爆要求的。开关电源的短路火花能量来源包括：输入电源向短路处转移的能量、电感向短路处转移的能量和电容储存的能量。为提高开关电源的本质安全性能，输出短路处火花能量应尽可能小，必须隔离电源能量，旁路电感能量，释放电容能量。因此，通常会在开关电源中采用截止型的输出短路保护电路，彻底截断输出短路处的短路火花能量的源，确保直流稳压电源或其它电子产品在输出出现短路时，不会引爆易燃易爆气体或它们的混合物。对于电容存储能量的释放处理，已有相关研究报道。但是对于电感的储能，虽然在《本质安全变换器》一书及相关报道中，提出了短路故障时电感能量的处理办法，但是在输出短路时，为关断开关管，PWM输出为低电平，使得能量处理回路不能正常流通，因而未能达到预期的效果。所以需要设计一种可在输出出现短路故障时旁路电感能量的电路，从而不增加输出端的短路火花能量，提高Boost变换器的输出本安性能。从全国来看，煤矿瓦斯事故多发的势头尚未得到遏制。由于煤矿事故多，死亡人数多，造成了我国煤矿的百万吨死亡率一直居高不下。特别是煤矿重大及特大瓦斯(煤尘)灾害事故的频发，不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且严重影响了我国的国际声誉。煤矿安全化，是一项拯救生命的工程，更是一项拯救产业的工程。因此，设计适用于危险性环境的开关电源储能元件的能量泄放回路具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其电路结构简单，实现方便且成本低，能够为本安Boost变换器中电感中的能量提供一个泄放回路，提高了本安Boost变换器的本安性能，实用性强。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：包括均与短路信号产生电路的输出端相接的短路截止保护电路和旁路驱动电路，以及与短路截止保护电路的输出端相接的能量旁路电路，所述短路截止保护电路由短路截止保护启动电路和与短路截止保护启动电路的输出端相接的短路截止保护动作电路组成，所述旁路驱动电路的输出端、短路信号产生电路和能量旁路电路均与本安Boost变换器主电路相接，所述本安Boost变换器主电路上接有电流采样电路和脉冲信号产生电路，所述电流采样电路的输出端与脉冲信号产生电路相接。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述短路截止保护启动电路由三极管VT5以及电阻R7和R10组成，所述三极管VT5的基极与电阻R7的一端和电阻R10的一端相接，所述电阻R7的另一端为短路截止保护启动电路的输入端且与短路信号产生电路的输出端相接，所述三极管VT5的集电极为短路截止保护启动电路的输出端，所述三极管VT5的发射极和电阻R10的另一端均接地。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述短路截止保护动作电路由PMOS管VT1，三极管VT3，稳压二极管ZD1，以及电阻R1、R4和R9组成；所述PMOS管VT1的源极、电阻R4的一端、稳压二极管ZD1的阴极和电阻R1的一端均与输入电源的输出端Vi相接，所述PMOS管VT1的栅极与稳压二极管ZD1的阳极、电阻R1的另一端和三极管VT3的集电极相接，所述三极管VT3的基极和电阻R4的另一端均与短路截止保护启动电路的输出端相接，所述三极管VT3的发射极通过电阻R9接地，所述PMOS管VT1的漏极为短路截止保护动作电路的输出端。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述旁路驱动电路包括三极管VT2，稳压二极管ZD2，开关二极管D3，极性电容C1，非极性电容C2，以及电阻R2、R3、R5和R26；所述电阻R26的一端与输入电源的输出端Vi相接，所述稳压二极管ZD2的阴极、极性电容C1的正极、非极性电容C2的一端和电阻R2的一端均与电阻R26的另一端相接，所述稳压二极管ZD2的阳极、极性电容C1的负极和非极性电容C2的另一端均接地，所述三极管VT2的集电极与电阻R2的另一端相接，所述三极管VT2的基极与电阻R3的一端和电阻R5的一端相接，所述电阻R3的另一端与开关二极管D3的阴极相接，所述开关二极管D3的阳极为旁路驱动电路的输入端且与短路信号产生电路的输出端相接，所述三极管VT2的发射极与电阻R5的另一端相接且为旁路驱动电路的输出端。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述本安Boost变换器主电路由NMOS管VT4，电感L1，开关二极管D1，极性电容C3，以及电阻R6和R8组成；所述NMOS管VT4的栅极和电阻R8的一端均与旁路驱动电路的输出端相接，且通过电阻R6与脉冲信号产生电路的输出端相接，所述NMOS管VT4的漏极与开关二极管D1的阳极和电感L1的一端相接，所述电感L1的另一端与能量旁路电路相接，所述开关二极管D1的阴极与极性电容C3的正极相接且为本安Boost变换器主电路的输出端Vo，所述NMOS管VT4的源极与电流采样电路相接，所述电阻R8的另一端和极性电容C3的负极均接地。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述能量旁路电路由开关二极管D2构成，所述开关二极管D2的阴极与所述电感L1的另一端相接，所述开关二极管D2的阳极与所述电阻R8的另一端相接；所述开关二极管D2、NMOS管VT4，电感L1和电阻R8组成了能量旁路回路。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述电流采样电路由电阻RS1构成，所述电阻RS1的一端与所述NMOS管VT4的源极相接且为电流采样电路的输出端，所述电阻RS1的另一端接地。上述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述短路信号产生电路包括比较器U2，运算放大器U3，PMOS管VT6，开关二极管D4，以及电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25和RS2；所述电阻R23的一端通过电阻RS2与极性电容C3的负极相接，所述电阻R23的另一端与运算放大器U3的同相输入端相接，所述电阻R24的一端和电阻R25的一端均与运算放大器U3的反向输入端相接，所述电阻R24的另一端接地，所述电阻R25的另一端和电阻R22的一端均与运算放大器U3的输出端相接，所述电阻R22的另一端与比较器U2的反向输入端相接，所述电阻R21的一端与+1V基准电压相接，所述电阻R21的另一端与比较器U2的同相输入端相接，所述开关二极管D4的阴极与比较器U2的输出端相接，所述开关二极管D4的阳极与电阻R19的一端相接，所述电阻R19的另一端和电阻R20的一端均与PMOS管VT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：包括均与短路信号产生电路(4)的输出端相接的短路截止保护电路(1)和旁路驱动电路(2)，以及与短路截止保护电路(1)的输出端相接的能量旁路电路(3)，所述短路截止保护电路(1)由短路截止保护启动电路(1‑1)和与短路截止保护启动电路(1‑1)的输出端相接的短路截止保护动作电路(1‑2)组成，所述旁路驱动电路(2)的输出端、短路信号产生电路(4)和能量旁路电路(3)均与本安Boost变换器主电路(5)相接，所述本安Boost变换器主电路(5)上接有电流采样电路(6)和脉冲信号产生电路(7)，所述电流采样电路(6)的输出端与脉冲信号产生电路(7)相接。

【技术特征摘要】
1.一种本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：包括均与短路信号产生电路(4)的输出端相接的短路截止保护电路(1)和旁路驱动电路(2)，以及与短路截止保护电路(1)的输出端相接的能量旁路电路(3)，所述短路截止保护电路(1)由短路截止保护启动电路(1-1)和与短路截止保护启动电路(1-1)的输出端相接的短路截止保护动作电路(1-2)组成，所述旁路驱动电路(2)的输出端、短路信号产生电路(4)和能量旁路电路(3)均与本安Boost变换器主电路(5)相接，所述本安Boost变换器主电路(5)上接有电流采样电路(6)和脉冲信号产生电路(7)，所述电流采样电路(6)的输出端与脉冲信号产生电路(7)相接；所述短路截止保护启动电路(1-1)由三极管VT5以及电阻R7和R10组成，所述三极管VT5的基极与电阻R7的一端和电阻R10的一端相接，所述电阻R7的另一端为短路截止保护启动电路(1-1)的输入端且与短路信号产生电路(4)的输出端相接，所述三极管VT5的集电极为短路截止保护启动电路(1-1)的输出端，所述三极管VT5的发射极和电阻R10的另一端均接地；所述短路截止保护动作电路(1-2)由PMOS管VT1，三极管VT3，稳压二极管ZD1，以及电阻R1、R4和R9组成；所述PMOS管VT1的源极、电阻R4的一端、稳压二极管ZD1的阴极和电阻R1的一端均与输入电源的输出端Vi相接，所述PMOS管VT1的栅极与稳压二极管ZD1的阳极、电阻R1的另一端和三极管VT3的集电极相接，所述三极管VT3的基极和电阻R4的另一端均与短路截止保护启动电路(1-1)的输出端相接，所述三极管VT3的发射极通过电阻R9接地，所述PMOS管VT1的漏极为短路截止保护动作电路(1-2)的输出端。2.按照权利要求1所述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述旁路驱动电路(2)包括三极管VT2，稳压二极管ZD2，开关二极管D3，极性电容C1，非极性电容C2，以及电阻R2、R3、R5和R26；所述电阻R26的一端与输入电源的输出端Vi相接，所述稳压二极管ZD2的阴极、极性电容C1的正极、非极性电容C2的一端和电阻R2的一端均与电阻R26的另一端相接，所述稳压二极管ZD2的阳极、极性电容C1的负极和非极性电容C2的另一端均接地，所述三极管VT2的集电极与电阻R2的另一端相接，所述三极管VT2的基极与电阻R3的一端和电阻R5的一端相接，所述电阻R3的另一端与开关二极管D3的阴极相接，所述开关二极管D3的阳极为旁路驱动电路(2)的输入端且与短路信号产生电路(4)的输出端相接，所述三极管VT2的发射极与电阻R5的另一端相接且为旁路驱动电路(2)的输出端。3.按照权利要求1所述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述本安Boost变换器主电路(5)由NMOS管VT4，电感L1，开关二极管D1，极性电容C3，以及电阻R6和R8组成；所述NMOS管VT4的栅极和电阻R8的一端均与旁路驱动电路(2)的输出端相接，且通过电阻R6与脉冲信号产生电路(7)的输出端相接，所述NMOS管VT4的漏极与开关二极管D1的阳极和电感L1的一端相接，所述电感L1的另一端与能量旁路电路(3)相接，所述开关二极管D1的阴极与极性电容C3的正极相接且为本安Boost变换器主电路(5)的输出端Vo，所述NMOS管VT4的源极与电流采样电路(6)相接，所述电阻R8的另一端和极性电容C3的负极均接地。4.按照权利要求3所述的本安Boost变换器的短路电感能量旁路电路，其特征在于：所述能量旁路电路(3)由开关二极管D2构成，所述开关二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘树林，周闵阳光，韩跃云，惠晶，王玉婷，祁俐俐，韩长端，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61