[发明专利]一种用于DC/DC变换器自恢复保护电路及过压保护方法

说明书

本发明公开了一种用于DC/DC变换器自恢复保护电路及过压保护方法，该电路包括分压采样单元、比较单元、控制单元和驱动单元，以及串联在DC/DC变换器前端输入电源线上的开关管。分压采样单元采样DC/DC变换器的输出电压，当输出电压值超过设定的保护比较电压时，控制单元输出低电平，使串联开关管关断，实现过压保护；当输出电压值正常时，控制单元输出高电平，开关管导通，保证正常输入。通过本电路控制串联开关管导通与关断，实现输入输出直接串联等故障引起的过压保护，有效地防止故障蔓延；通过配置不同的采样比例，使得不同电压等级都能利用该保护电路实现过压保护。在故障排除后，保护功能自动恢复，保证主电路的长期可靠运行。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种用于DC/DC变换器自恢复保护电路及过压保护方法。

背景技术

随着各种家居越来越普及，其中的DC/DC变换器的耐用性和可靠性逐渐成为人们所关心的问题。在DC/DC变换器中最常见也是最危险的故障就是模块输出电压过高的故障，会烧毁整个应用电路，产生严重的后果。输出过压保护是开关电源中一个非常重要的组成部分，特别是对于降压型直流开关变换器。因为它的应用环境多为输出为低压大电流，负载为大量的输入电压为5V或者3.3V的逻辑器件。如果在工作时，开关电源的功率管因为某种原因突然损坏，那么输出电压可能立即上升到未稳压的直流电源电压值，例如在降压电路中，输入范围最高可达23V，直接加到低压逻辑器件的两端可能会使某些逻辑器件直接烧毁，造成巨大的损失。

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MOSFET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。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，输出电压也会升高。

输出过压保护的传统保护以片外保护电路实现的方式居多。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。可以通过在输出端根据过压保护的阈值电压的不同，并联不同的齐纳二极管实现不同功能的保护，当输出电压过压高于阈值电压时，齐纳二极管反向击穿，产生过电流通过电路保护器将输入切断，对负载进行保护。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，该电路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实现图，该电路在DC/DC变换器功率管MOS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

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种用于DC/DC变换器自恢复保护电路及过压保护方法，可以迅速可靠地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，防止故障蔓延；并且主电路故障排除后重新正常工作，保护功能自动恢复，实现主电路的长期可靠运行。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种用于DC/DC变换器自恢复保护电路，所述的自恢复过压保护电路包括分压采样单元1、比较单元2、控制单元3、驱动单元4以及串联在DC/DC变换器5前端输入电源线上的开关管Q1，所述的分压采样单元1包括电阻R7和电阻R8，其中，电阻R7的一端连接至DC/DC变换器5的正输出端，另一端连接至电阻R8和比较单元中稳压二极管ZD3负极，电阻R8的另一端连接至DC/DC变换器5的负输出端及电源地线；