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Boost电源放电过流保护电路和Boost升压装置

摘要

本发明公开了一种Boost电源放电过流保护电路和Boost升压装置。Boost电源放电过流保护电路包括:检测模块和控制模块,检测模块的第一输入端与Boost电源的电流取样信号反馈端连接;控制模块的第一输入端与Boost电源的使能信号输入端连接,控制模块的第三输入端用于接收使能控制信号,控制模块的第二输入端与检测模块的输出端连接,控制模块的输出端与Boost电源的输出开关的控制端连接,输出开关的第一端与Boost电源的输出端连接。使得检测模块在检测到电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,检测模块的输出端生成输出关断信号,同时控制模块根据输出关断信号控制输出开关在预设时间段内维持关断,以此避免了Boost电源输出回路上输出开关器件的损坏。

著录项

  • 公开/公告号CN115117856A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2022-09-27

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 上海英恒电子有限公司;

    申请/专利号CN202210965950.2

  • 发明设计人 范雪峰;詹乐;赵品勇;

    申请日2022-08-12

  • 分类号H02H7/12(2006.01);

  • 代理机构北京品源专利代理有限公司 11332;

  • 代理人郭德霞

  • 地址 201203 上海市浦东新区张衡路1000弄68号

  • 入库时间 2023-06-19 17:09:24

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-10-18

    实质审查的生效 IPC(主分类):H02H 7/12 专利申请号:2022109659502 申请日:20220812

    实质审查的生效

  • 2022-09-27

    公开

    发明专利申请公布

说明书

技术领域

本发明涉及Boost电源技术领域,尤其涉及一种Boost电源放电过流保护电路和Boost升压装置。

背景技术

Boost电源常用在感性负载(例如喷油器或电磁阀等)的驱动电路中。

如果需要在短时间内将感性负载的电流迅速提升到目标电流值,则需要加载较高的电压到感性负载上,然而,输出电压高,输出电流上升速度快,容易造成输出电流过载或者负载短路,进而造成Boost电源输出回路上的输出开关器件失效,影响Boost电源的再次使用。

因此,有必要对Boost电源的输出电流进行监控,以在输出电流过载或者负载短路时,关闭Boost电源的输出,从而避免Boost电源输出回路上的输出开关器件损坏。现有技术中,检测Boost电源输出高压的电流值通常有以下几种方法:1)霍尔电流传感器采集电压;2)在Boost电源输出回路中串联取样电阻,使用高压运算放大器或高压差分运放输出电流检测信号;3)使用专用的驱动IC,采集高边MOSFET的漏极和源极之间的电压差,计算电流。然而,这几种方法会使用到专用的集成电路或者特殊元器件,耗费成本高。

发明内容

本发明提供了一种Boost电源放电过流保护电路和Boost升压装置,以在耗费成本较低的前提下,实现Boost电源的放电过流保护,避免Boost电源输出回路上输出开关器件的损坏。

根据本发明的一方面,提供了一种Boost电源放电过流保护电路,包括:检测模块和控制模块;

所述检测模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端和输出端;

所述检测模块的第一输入端与Boost电源的电流取样信号反馈端连接,所述检测模块的第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端和第六输入端分别接入第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源;所述检测模块检测到所述电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,所述检测模块的输出端生成输出关断信号;

所述控制模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端、第七输入端和输出端;

所述控制模块的第一输入端与所述Boost电源的使能信号输入端连接,所述控制模块的第三输入端用于接收使能控制信号,所述控制模块的第二输入端与所述检测模块的输出端连接,所述控制模块的第五输入端和第六输入端分别接入所述第一电源和所述第四电源,所述控制模块的第七输入端接入所述第五电源,所述控制模块的输出端与所述Boost电源的输出开关的控制端连接,所述输出开关的第一端与所述Boost电源的输出端连接,所述输出开关的第二端作为所述Boost电源的负载连接端,所述控制模块的第四输入端与所述输出开关的第二端连接;其中,所述使能控制信号用于控制所述输出开关的导通或者关断,所述控制模块用于根据所述输出关断信号控制所述输出开关在预设时间段内维持关断。

可选地,所述检测模块包括:放大和电压偏移单元、延时单元和滞回比较单元;

所述放大和电压偏移单元包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端和第一输出端;所述放大和电压偏移单元的第一输入端与所述检测模块的第一输入端连接,所述放大和电压偏移单元的第二输入端与所述检测模块的第二输入端连接,所述放大和电压偏移单元的第三输入端与所述检测模块的第三输入端连接,所述放大和电压偏移单元的第四输入端与所述检测模块的第四输入端连接,所述放大和电压偏移单元的第五输入端接入所述第五电源;所述放大和电压偏移单元用于对接收到的所述电流取样信号反馈端的电流进行放大和电压偏移;

所述延时单元包括第一输入端、第二输入端和输出端;所述延时单元的第一输入端与所述放大和电压偏移单元的第一输出端连接,所述延时单元的第二输入端接入所述第五电源;

所述滞回比较单元包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端;所述滞回比较单元的第一输入端与所述延时单元的输出端连接,所述滞回比较单元的第二输入端与所述检测模块的第五输入端连接,所述滞回比较单元的第三输入端接入所述第五电源,所述滞回比较单元的输出端与所述检测模块的输出端连接;所述滞回比较单元用于在放大和电压偏移后的所述电流取样信号反馈端的电流大于或者等于预设过流电压值时,生成所述输出关断信号;所述延时单元用于控制所述滞回比较单元在所述预设时间段内持续输出所述输出关断信号。

可选地,所述放大和电压偏移单元包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和运算放大器;

所述第一电阻的第一端与所述放大和电压偏移单元的第一输入端连接,所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的第一输入端连接;

所述第二电阻的第一端接入所述第五电源,所述第二电阻的第二端与所述运算放大器的第二输入端连接;

所述第三电阻的第一端与第二电阻的第二端连接,所述第三电阻的第二端与放大和电压偏移单元的第四输入端连接;

所述第一电容的第一端接入所述第五电源,所述第一电容的第二端与所述放大和电压偏移单元的第二输入端连接;

所述运算放大器的第一电源输入端与所述第一电容的第二端连接,所述运算放大器的第二电源输入端与所述放大和电压偏移单元的第三输入端连接,所述运算放大器的输出端与所述放大和电压偏移单元的第一输出端连接;

所述第二电容的第一端接入所述第五电源,所述第二电容的第二端与所述运算放大器的第二电源输入端连接。

可选地,所述延时单元包括:第一二极管、第三电容和第五电阻;

所述第一二极管的第一极与所述延时单元的第一输入端连接,所述第一二极管的第二极与所述第三电容的第一端连接,所述第三电容的第二端接入所述第五电源,所述第五电阻的第一端和所述第三电容的第一端连接,所述第五电阻的第二端和所述第三电容的第二端连接,所述第五电阻的第一端和所述延时单元的输出端连接。

可选地,所述滞回比较单元包括:第六电阻、第七电阻、第八电阻和比较器;

所述第六电阻的第一端与所述比较器的第一输入端连接,所述第六电阻的第二端接入所述第五电源;

所述第七电阻的第一端与所述比较器的第一输入端连接,所述第七电阻的第二端与所述滞回比较单元的第二输入端连接;

所述比较器的第二输入端与所述滞回比较单元的第一输入端连接,所述比较器的第一电源输入端与所述第七电阻的第二端连接,所述比较器的第二电源输入端与所述第六电阻的第二端连接,所述比较器的输出端与所述第八电阻的第一端连接,所述第八电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接,所述比较器的输出端与所述滞回比较单元的输出端连接。

可选地,所述控制模块包括:第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第四电容、第五电容、第二二极管、第三二极管和控制单元;

所述控制单元的第一电源引脚与所述控制模块的第五输入端连接,所述控制单元的第一使能引脚与所述控制模块的第一输入端连接,所述控制单元的第二电源引脚接入所述第五电源,所述控制单元的第二使能引脚通过所述第九电阻与所述控制模块的第三输入端连接,所述控制模块的第二输入端与所述控制单元的第二使能引脚连接;所述第十电阻的第一端与所述控制单元的第一使能引脚连接,所述第十电阻的第二端接入所述第四电源;

所述第四电容的第一端与所述控制单元的第二电源引脚连接,所述第四电容的第二端与所述控制模块的第五输入端连接;

所述第二二极管的第一极与所述第四电容的第二端连接,所述第二二极管的第二极与控制单元的第一引脚连接;

所述第五电容的第一端与所述第二二极管的第二极连接,所述第五电容的第二端与所述第三二极管的第一极连接,所述第三二极管的第二极接入所述第五电源;

所述第十一电阻的第一端与所述控制单元的第二引脚连接,所述第十一电阻的第二端与所述控制模块的输出端连接;

所述控制单元的第三引脚与所述第三二极管的第一极连接,所述第十二电阻的第一端与所述第三二极管的第一极连接,所述第十二电阻的第一端与所述控制模块的第四输入端连接,所述第十二电阻的第二端接入所述第五电源。

可选地,所述预设时间段的长短所述第三电容放电时间的长短呈正相关。

可选地,所述放大和电压偏移单元还包括第二输出端,所述放大和电压偏移单元还包括第四电阻;

所述第四电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接,所述第四电阻的第二端与所述放大和电压偏移单元的第二输出端连接,所述放大和电压偏移单元的第二输出端连接外部采样电路。

可选地,所述第一电源的电压大于所述第二电源、所述第三电源、所述第四电源和所述第五电源中任意一个的电压;其中,所述第一电源的电压为12V。

根据本发明的另一方面,提供了一种Boost升压装置,可选地,包括Boost电源和上一方面所述的Boost电源放电过流保护电路;其中,所述Boost电源包括主控芯片、第一输出电容、第二输出电容、隔离二极管、升压电感、开关晶体管、输出开关、电流采样电阻、第一电压采样电阻和第二电压采样电阻;

所述主控芯片的第一引脚与所述Boost电源的使能信号输入端连接,所述主控芯片的第二引脚与所述开关晶体管的控制端连接,所述主控芯片的第三引脚与所述电流采样电阻的第一端连接,所述主控芯片的第四引脚与所述第二电压采样电阻的第一端连接;

所述开关晶体管的第一端通过所述升压电感与所述第一输出电容的第一端连接,所述第一输出电容的第一端与电池连接,所述第一输出电容的第二端接入所述第五电源,所述开关晶体管的第二端通过所述电流采样电阻接入所述第五电源,所述电流采样电阻的第一端作为所述Boost电源的电流取样信号反馈端;

所述隔离二极管的第一极与所述开关晶体管的第一端连接,所述隔离二极管的第二极与所述第二输出电容的第一端连接,所述第二输出电容的第二端与所述开关晶体管的第二端连接;

所述第一电压采样电阻的第一端与所述Boost电源的输出端连接,所述第一电压采样电阻的第二端与所述隔离二极管的第二极连接,所述第二电压采样电阻的第一端与所述第一电压采样电阻的第二端连接,所述第二电压采样电阻的第二端接入所述第五电源。

本发明实施例的技术方案,通过设置检测模块和控制模块,检测模块的第一输入端与Boost电源的电流取样信号反馈端连接;控制模块的第一输入端与Boost电源的使能信号输入端连接,控制模块的第三输入端用于接收使能控制信号,控制模块的第二输入端与检测模块的输出端连接,控制模块的输出端与Boost电源的输出开关的控制端连接,控制模块的第四输入端与输出开关的第二端连接,输出开关的第一端与Boost电源的输出端连接,输出开关的第二端作为Boost电源的负载连接端,使能控制信号用于控制输出开关的导通或者关断。使得检测模块在检测到电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,检测模块的输出端生成输出关断信号,同时控制模块根据输出关断信号控制输出开关在预设时间段内维持关断,以此实现了Boost电源的放电过流保护,避免了Boost电源输出回路上输出开关器件的损坏。其中,检测模块和控制模块所需电源可均为12V及其以下电源,Boost电源放电过流保护电路中无需使用专用的集成电路或者特殊元器件,由此本发明实施例的技术方案在耗费成本较低的前提下,实现了Boost电源的放电过流保护,避免了Boost电源输出回路上输出开关器件的损坏。

应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的一种Boost电源的结构示意图;

图3是本发明实施例提供的另一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图;

图4是本发明实施例提供的放大和电压偏移单元的结构示意图;

图5是本发明实施例提供的一种延时单元与滞回比较单元的结构示意图;

图6是本发明实施例提供的另一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图。参考图1,Boost电源放电过流保护电路包括:检测模块210和控制模块220;

检测模块210包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端和输出端,第六输入端可包括多个子输入端,每个子输入端接入第五电源;

检测模块210的第一输入端与Boost电源的电流取样信号反馈端(BST.C)连接,检测模块210的第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端和第六输入端分别接入第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源;检测模块210检测到电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,检测模块210的输出端生成输出关断信号;

控制模块220包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端、第七输入端和输出端;

控制模块220的第一输入端与Boost电源的使能信号输入端连接,控制模块220的第三输入端用于接收使能控制信号,控制模块220的第二输入端与检测模块210的输出端连接,控制模块220的第五输入端和第六输入端分别接入第一电源和第四电源,控制模块220的第七输入端接入第五电源,控制模块220的输出端与Boost电源的输出开关120的控制端连接,输出开关120的第一端与Boost电源的输出端A连接,输出开关120的第二端作为Boost电源的负载连接端B,控制模块220的第四输入端与输出开关120的第二端连接;其中,使能控制信号用于控制输出开关120的导通或者关断,控制模块220用于根据输出关断信号控制输出开关120在预设时间段内维持关断。

本发明实施例中,第一电源、第二电源、第三电源、第四电源和第五电源均为小于或者等于12V的电源。例如,第一电源为+12V,第二电源为-12V,第三电源具有Vref电压,第四电源为5V,第五电源连接地线GND。

示例性地,参考图2,图2是本发明实施例提供的一种Boost电源的结构示意图,Boost电源包括:主控芯片110(即Boost控制IC)、第一输出电容C11、第二输出电容C12(即功率电容)、隔离二极管D11、升压电感L11、开关晶体管M11、输出开关120、电流采样电阻R11、第一电压采样电阻R12和第二电压采样电阻R13;

主控芯片110的第一引脚与Boost电源的使能信号输入端连接,主控芯片110的第二引脚与开关晶体管M11的控制端(例如栅极)连接,主控芯片110的第三引脚与电流采样电阻R11的第一端连接,主控芯片110的第四引脚与第二电压采样电阻R13的第一端连接;

开关晶体管M11的第一端通过升压电感L11与第一输出电容C11的第一端连接,第一输出电容C11的第一端与电池连接(电池电压Vbatt),第一输出电容C11的第二端接入第五电源,开关晶体管M11的第二端通过电流采样电阻R11接入第五电源,电流采样电阻R11的第一端作为Boost电源的电流取样信号反馈端(BST.C);

隔离二极管D11的第一极(例如阳极)与开关晶体管M11的第一端连接,隔离二极管D11的第二极(例如阴极)与第二输出电容C12的第一端连接,第二输出电容C12的第二端与开关晶体管M11的第二端连接;

第一电压采样电阻R12的第一端与Boost电源的输出端A连接,第一电压采样电阻R12的第二端与隔离二极管D11的第二极连接,第二电压采样电阻R13的第一端与第一电压采样电阻R12的第二端连接,第二电压采样电阻R13的第二端接入第五电源;输出开关120的第一端与Boost电源的输出端连接,输出开关120的第二端作为Boost电源的负载连接端,Boost电源的负载连接端B用于连接负载,其中,输出开关120可由场效应晶体管MOSFET构成。

示例性地,Boost电源的工作原理包括:主控芯片110通过使能信号输入端接收到使能信号Boost_Enalbe,使能信号Boost_Enalbe为高电平则使能有效,主控芯片110控制开关晶体管M11导通,电池向第二输出电容C12充电,即Boost电源进行充电;由于Boost电源的放电电流的方向和充电电流的方向相反,因此在Boost电源放电时,开关晶体管M11关断,输出开关120导通,从而第二输出电容C12通过输出开关120向负载供电。

本发明实施例中,检测模块210所需电源小于或者等于12V,因此检测模块210可由多个常规电路元器件互相电连接构成,从而检测模块210的成本偏低;检测模块210的第一输入端输入Boost电源的电流取样信号反馈端的电流信号,以对Boost电源的输出电流进行监测、判断等处理;当检测模块210检测到电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,检测模块210生成输出关断信号并从检测模块210的输出端输出。

Boost电源的使能信号输入端接收到的使能信号Boost_Enalbe会同时输入至控制模块220的第一输入端;控制模块220接收到高电平的使能信号Boost_Enalbe后进入工作状态,若控制模块220没有接收到高电平的使能信号Boost_Enalbe,则控制模块220不工作。控制模块220进入工作状态后,若控制模块220接收到高电平的使能控制信号Boost_Output_Enable,则控制模块220控制Boost电源的输出开关120导通,Boost电源向负载输出电流,若控制模块220接收到低电平的使能控制信号Boost_Output_Enable或者没有接收到使能控制信号Boost_Output_Enable,则输出开关120不导通而处于关断状态,Boost电源不向负载输出电流。其中,控制模块220所需电源小于或者等于12V,因此控制模块220可由多个常规电路元器件互相电连接构成,从而控制模块220的成本偏低。

综上,在Boost电源的输出开关120导通,Boost电源向负载供电的过程中,检测模块210对Boost电源的电流取样信号反馈端的电流进行监测、判断等处理,当检测模块210检测到电流取样信号反馈端的电流过载或者对地短路时,检测模块210生成输出关断信号并从检测模块210的输出端输出至控制模块220的第二输入端,从而控制模块220根据输出关断信号直接控制输出开关120关断,且在预设时间内维持关断。在输出开关120维持关断的过程当中,高、低电平的使能控制信号Boost_Output_Enable均不能再控制输出开关120的导通或者关断,即输出开关120在预设时间内被强制维持关断。从而在Boost电源的输出电流过载或者对地短路时,不仅关断了Boost电源输出回路上的输出开关120,避免了输出开关120器件的损坏,实现了Boost电源的放电过流保护,而且在预设时间内即便使能控制信号Boost_Output_Enable有效也不能控制输出开关120,保证输出开关120足够的关断时间,以避免在控制信号Boost_Output_Enable仍然有效的情况下输出开关120再次被导通,进而输出关断信号再次控制输出开关120关断,短时间内输出开关120频繁关断和导通致使输出开关120最终产生开关损耗而损坏的情况出现。

本发明实施例的技术方案,基于Boost电源中本身就有的电流采样电阻R11和电流取样信号反馈端,设置低成本的检测模块210和控制模块220,在Boost电源的输出电流过载或者对地短路时,不仅关断了Boost电源输出回路上的输出开关120,避免了输出开关120器件的损坏,实现了Boost电源的放电过流保护,而且由于输出开关120是在预设时间被强制维持关断,该预设时间内即便使能控制信号Boost_Output_Enable有效也不能控制输出开关120,保证输出开关120足够的关断时间,避免了在使能控制信号Boost_Output_Enable于该预设时间段内仍然有效的情况下输出开关120再次被导通,进而输出关断信号再次控制输出开关120关断,短时间内输出开关120频繁关断和导通致使输出开关120最终产生开关损耗而损坏的情况出现。其中,预设时间的具体大小可根据实际需要进行设置,本实施例对此不作具体限定,例如可根据使能控制信号Boost_Output_Enable的高、低电平的保持时间进行设定。

本发明实施例中,检测模块和控制模块的具体电路结构可以是多种,以下进行示例性说明,但不作为对本发明的限定。

图3是本发明实施例提供的另一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图。参考图3,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,检测模块210包括:放大和电压偏移单元211、延时单元212和滞回比较单元213;

放大和电压偏移单元211包括第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端和第一输出端;放大和电压偏移单元211的第一输入端与检测模块210的第一输入端连接,放大和电压偏移单元211的第二输入端与检测模块210的第二输入端连接,放大和电压偏移单元211的第三输入端与检测模块210的第三输入端连接,放大和电压偏移单元211的第四输入端与检测模块210的第四输入端连接,放大和电压偏移单元211的第五输入端接入第五电源;放大和电压偏移单元211用于对接收到的电流取样信号反馈端的电流进行放大和电压偏移;

延时单元212包括第一输入端、第二输入端和输出端;延时单元212的第一输入端与放大和电压偏移单元211的第一输出端连接,延时单元212的第二输入端接入第五电源;

滞回比较单元213包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端;滞回比较单元213的第一输入端与延时单元212的输出端连接,滞回比较单元213的第二输入端与检测模块210的第五输入端连接,滞回比较单元213的第三输入端接入第五电源,滞回比较单元213的输出端与检测模块210的输出端连接;

滞回比较单元213用于在放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流大于或者等于预设过流电压值时,生成输出关断信号;延时单元212用于控制滞回比较单元213在预设时间段内持续输出关断信号。其中,预设过流电压值可根据实际情况进行设定,放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流大于或者等于预设过流电压值时,意味着此时Boost电源的输出电流过载或者对地短路,则滞回比较单元213生成输出关断信号。

本发明实施例中,检测模块、控制模块、放大和电压偏移单元、延时单元以及滞回比较单元各自的具体结构可以是多种,各自均可以采用多个本领域常规元器件连接构成,本实施例对此不作具体限定,下面就其进行示例性说明,但不作为对本发明的限定。

图4是本发明实施例提供的放大和电压偏移单元的结构示意图。参考图4,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,放大和电压偏移单元211包括:第一电阻R1(例如是2kΩ)、第二电阻R2(例如是2kΩ)、第三电阻R3(例如是10kΩ)、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器K1,运算放大器K1的型号例如是LM358;

第一电阻R1的第一端与放大和电压偏移单元211的第一输入端连接,第一电阻R1的第二端与运算放大器K1的第一输入端(例如是运算放大器K1的“-”输入端)连接;

第二电阻R2的第一端接入第五电源,第二电阻R2的第二端与运算放大器K1的第二输入端(例如是运算放大器K1的“+”输入端)连接;

第三电阻R3的第一端与第二电阻R2的第二端连接,第三电阻R3的第二端与放大和电压偏移单元211的第四输入端连接;

第一电容C1的第一端接入第五电源,第一电容C1的第二端与放大和电压偏移单元211的第二输入端连接;

运算放大器K1的第一电源输入端(例如是运算放大器K1的“+”电源输入端)与第一电容C1的第二端连接,运算放大器K1的第二电源输入端(例如是运算放大器K1的“-”电源输入端)与放大和电压偏移单元211的第三输入端连接,运算放大器K1的输出端与放大和电压偏移单元211的第一输出端连接;

第二电容C2的第一端接入第五电源,第二电容C2的第二端与运算放大器K1的第二电源输入端连接。

继续参考图4,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,放大和电压偏移单元211还包括第二输出端,放大和电压偏移单元211还包括第四电阻R4(例如是10kΩ);第四电阻R4的第一端与第一电阻R1的第二端连接,第四电阻R4的第二端与放大和电压偏移单元211的第二输出端连接,放大和电压偏移单元211的第二输出端连接外部采样电路,从而外部采样电路可对放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流进行采集,以便于外部电路对Boost电源的输出电流进行分析。

图5是本发明实施例提供的一种延时单元与滞回比较单元的结构示意图。参考图5,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,延时单元212包括:第一二极管D1、第三电容C3和第五电阻R5;

第一二极管D1的第一极(例如阳极)与延时单元212的第一输入端连接,第一二极管D1的第二极(例如阴极)与第三电容C3的第一端连接,

第三电容C3的第二端接入第五电源,第五电阻R5的第一端和第三电容C3的第一端连接,第五电阻R5的第二端和第三电容C3的第二端连接,第五电阻R5的第一端和延时单元212的输出端连接。其中,放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流通过第一二极管D1对第三电容C3进行充电。

可选地,预设时间段的长短第三电容C3放电时间的长短呈正相关;第三电容C3放电时间越长则预设时间段越长,第三电容C3放电时间越短则预设时间段越短。第三电容C3的放电时间的长短可以决定预设时间段的长短,例如,预设时间段即为第三电容C3的放电时长。示例性地,第三电容C3的大小可以是几十个纳法。

继续参考图5,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,滞回比较单元213包括:第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和比较器K2,比较器K2的型号例如是LM2901;

第六电阻R6的第一端与比较器K2的第一输入端连接(例如是比较器K2的“+”输入端),第六电阻R6的第二端接入第五电源;

第七电阻R7的第一端与比较器K2的第一输入端连接,第七电阻R7的第二端与滞回比较单元213的第二输入端连接;

比较器K2的第二输入端(例如是比较器K1的“-”输入端)与滞回比较单元213的第一输入端连接,比较器K2的第一电源输入端(例如是比较器K2的“+”电源输入端)与第七电阻R7的第二端连接,比较器K2的第二电源输入端(例如是比较器K2的“-”电源输入端)与第六电阻R6的第二端连接,比较器K2的输出端与第八电阻R8的第一端连接,第八电阻R8的第二端与第七电阻R7的第一端连接,比较器K2的输出端与滞回比较单元213的输出端连接。

图6是本发明实施例提供的另一种Boost电源放电过流保护电路的结构示意图。参考图6,在上述技术方案的基础上,作为本发明的一种实施方式,可选地,控制模块220包括:第九电阻R9(例如是5.1kΩ)、第十电阻R10(例如是5.1kΩ)、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第四电容C4、第五电容C5、第二二极管D2、第三二极管D3和控制单元221,控制单元221例如是型号为FAN7085的控制芯片;

控制单元221的第一电源引脚VCC与控制模块220的第五输入端连接,控制单元221的第一使能引脚IN与控制模块220的第一输入端连接,控制单元221的第二电源引脚接入第五电源,控制单元221的第二使能引脚RESET通过第九电阻R9与控制模块220的第三输入端连接,控制模块220的第二输入端与控制单元221的第二使能引脚连接;第十电阻R10的第一端与控制单元221的第一使能引脚连接,第十电阻R10的第二端接入第四电源;

第四电容C4的第一端与控制单元221的第二电源引脚连接,第四电容C4的第二端与控制模块220的第五输入端连接;

第二二极管D2的第一极(例如阳极)与第四电容C4的第二端连接,第二二极管D2的第二极(例如阴极)与控制单元221的第一引脚VB连接;

第五电容C5的第一端与第二二极管D2的第二极连接,第五电容C5的第二端与第三二极管D3的第一极(例如阴极)连接,第三二极管的第二极(例如阳极)接入第五电源;

第十一电阻R11的第一端与控制单元221的第二引脚HO连接,第十一电阻R11的第二端与控制模块220的输出端连接;

控制单元221的第三引脚VS与第三二极管D3的第一极连接,第十二电阻R12的第一端与第三二极管D3的第一极连接,第十二电阻R12的第一端与控制模块220的第四输入端连接,第十二电阻R12的第二端接入第五电源。

下面结合图6和图2,对本发明实施例提供的Boost电源放电过流保护电路的工作原理进行说明:

放大和电压偏移单元211对接收到的电流取样信号反馈端的电流进行放大和电压偏移后输入延时单元212。在延时单元212中,放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流通过第一二极管D1对第三电容C3进行充电。第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8构成分压网络,电流信号的电压超过比较器K2“+”输入端的电压时(即放大和电压偏移后的电流取样信号反馈端的电流大于或者等于预设过流电压值时),比较器K2输出翻转,滞回比较单元213生成输出关断信号,输出关断信号强制拉低控制单元221的第二使能引脚,第二使能引脚不再受使能控制信号Boost_Output_Enable的控制,从而输出开关120关闭,Boost电源的负载连接端停止输出,以此在Boost电源的输出电流过载或者对地短路时,关断了Boost电源输出回路上的输出开关120,避免了输出开关120器件的损坏,实现了Boost电源的放电过流保护。

同时,放大和电压偏移单元211的输出电压迅速降低,第一二极管D1截止,第三电容C3通过第五电阻R5缓慢放电,输出开关120维持关断的预设时间段的长短基本上等于第三电容C3的放电时长,直到电压低于滞回比较器K2“+”输入端的电压,比较器K2再次翻转,控制单元221的第二使能引脚继续受Boost_Output_Enable控制,即输出开关120继续受使能控制信号Boost_Output_Enable控制。

延时单元212和滞回比较单元213的主要作用是:触发比较器K2关断输出开关120后,要保证输出开关120有足够长的关闭时间,避免了在使能控制信号Boost_Output_Enable于预设时间段内仍然有效的情况下,因电流信号电压迅速降低,输出开关120再次被导通,输出开关120导通后短时间内又触发比较器K2翻转关闭输出开关120,从而导致输出开关120不停的快速循环开关,继而产生开关噪声和MOSFET的开关损耗,影响其它电路单元工作并最终造成输出开关120损坏的情况出现。

本发明实施例还提供一种Boost升压装置,Boost升压装置包括Boost电源和上述任意技术方案的Boost电源放电过流保护电路。本发明实施例提供的Boost升压装置和Boost电源放电过流保护电路,两者属于相同的发明构思,能够实现相同的技术效果,重复内容此处不再赘述。

上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

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