專利名稱：一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源技術領域，尤其涉及一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路。
背景技術：
如圖I所示，現有的一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路，包括電源模塊M110、同步整流模塊M120、濾波模塊M130、過流保護模塊M140、比較模塊M150、開關模塊M160、負載模塊M170。所述電源模塊MllO的輸出端與所述同步整流模塊M120的輸入端電學連接。所述同步整流模塊M120的輸出端與所述濾波模塊M130的輸入端電學連接。所述濾波模塊M130的輸出端與所述過流保護模塊M140的輸入端電學連接。所述過流保護模塊M140的輸出端 分別與比較模塊M150的第一輸入端電學連接，以及與開關模塊M160的第一輸入端電學連 接。所述開關模塊M160的輸出端分別與一負載模塊M170電學連接，以及與所述比較模塊M150的第二輸入端電學連接。所述比較模塊M150的輸出端與所述開關模塊M160的第二輸入端電學連接。如圖2所示，該現有的一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路包括電源模塊M110、同步整流模塊M120、濾波模塊M130、過流保護模塊M140、比較模塊M150、開關模塊M160和負載模塊M170。所述電源模塊MllO的輸出端與所述同步整流模塊M120的輸入端電學連接。其中，所述同步整流模塊M120包括第三二極管D278、第六電阻R204、穩(wěn)壓二極管ZD201、第七電阻R203和第二場效應管Q201。所述同步整流模塊M120的輸入端通過第三二極管D278與第二場效應管Q201的漏極電學連接；外部電源+12V_LG通過串聯(lián)的第六電阻R204和穩(wěn)壓二極管ZD201后接地；所述第七電阻R203與所述穩(wěn)壓二極管ZD201并聯(lián)；所述第二場效應管Q201的柵極和源極分別與所述第七電阻R203的兩端電學連接。所述同步整流模塊M120的輸出端與所述濾波模塊M130的輸入端電學連接。所述濾波模塊M130包括電感L200、第二電容C212和第三電容C209。所述濾波模塊M130的輸入端通過電感L200以及并聯(lián)的第二電容C212和第三電容C209后接地。所述濾波模塊M130的輸出端與所述過流保護模塊M140電學連接。所述過流保護模塊M140包括第四電阻R206A，也稱為sense電阻。所述第四電阻R206A的一端與所述濾波模塊M130的輸出端電學連接，所述第四電阻R206A的另一端分別與所述開關模塊M160的第一輸入端電學連接，以及與所述比較模塊M150的第一輸入端電學連接。所述開關模塊M160包括串聯(lián)的第五電阻R206B1和第一場效應管Q202 ;所述開關模塊M160的第一場效應管Q202的輸出端分別與負載模塊M170電學連接，以及通過所述比較模塊M150的第二電阻R359電學連接至比較器LM393的反向輸入端。所述比較模塊M150包括第一電阻R268、第二電阻R359、第一電容C289、第一二極管D274、第二二極管D277、第三電阻R317和比較器LM393 ;所述比較模塊M150的第一輸入端通過第一電阻R268與所述比較器LM393的同向輸入端電學連接；所述第一電容C289并聯(lián)在所述比較器LM393的同向輸入端和反向輸入端；所述比較器LM393的輸出端通過依次串聯(lián)的第一二極管D274、第二二極管D277和第三電阻R317電學連接至所述比較器LM393的同向輸入端；且所述比較器LM393的輸出端通過第一二極管D274電學連接至一或門控制模塊(ORing-Control)ο所述或門控制模塊模塊(ORing-Control)與一或門模塊(ORing)通信。其中，所述ORing-Control與ORing非直接電學連接，即ORing-Control通過與其他電路的電學連接后，再與ORing電學連接。ORing-Control的輸入電壓控制ORing的輸出電壓。所述ORing的輸出端與所述開關模塊M160的第二輸入端電學連接。所述負載模塊M170的輸出端電壓設置為+12V_BUS。在多臺開關電源并聯(lián)時，其中一臺電源內部由于某種原因發(fā)生短路，通常的保護裝置都是利用比較器 LM393 比較 ORing MOSFETCMetalOxide Semicoductor Field EffectTransistor,金屬氧化物半導體場效應管)兩端的電壓差(Λ V=Id*Rdson =12V_BUS_12VL)以關閉ORing MOSFET0即電源內部VIN發(fā)生短路(例如，在圖2中，Q201或C209發(fā)生短路)時，大電流從外部總線通過ORing M0SFET(Q202)倒灌到內部，只有當電流大到一定程度時，比較器LM393才能檢測到足夠大的電壓差(Λ V=Id*Rdson)以關掉ORing MOSFET驅動，從而使得電源實現保護。電源內部短路控制框圖參見圖I所示，電路圖參見圖2所示。 但是，現在為了達到節(jié)能目的，需要提高效率，所以選擇ORing MOSFET的導通電阻Rdson越來越小。這樣，當利用比較器比較的電壓差值(AV=Id*Rdson =12V_BUS_12VL)以關掉ORing MOSFET時，就需要較大的反向電流Id流過ORing MOSFET才能將其關斷，其結果會引起12V_BUS電壓壓降(dip)較深，同時ORing MOSFET關斷瞬間引起12V_BUS有很高脈沖(spike)電壓。這樣，在電源發(fā)生斷電時，不僅短路保護線路動作遲緩，而且輸出的12V_BUS電壓有跌落，且ORing MOSFET場效應管(Q202)關閉瞬間會引起輸出電壓產生尖峰。

實用新型內容本實用新型目的在于解決上述問題，提供一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路，有效實現并聯(lián)電源的快速短路保護功能，且很好的維持輸出電壓的穩(wěn)定。為了解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案。一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路，包括電源模塊、過流保護模塊、比較模塊、開關模塊和負載模塊；所述電源模塊的輸出端與所述過流保護模塊的輸入端電學連接，且所述電源模塊的輸出端與所述比較模塊的第一輸入端電學連接；所述過流保護模塊的輸出端與開關模塊的第一輸入端電學連接；所述開關模塊的輸出端分別與一負載模塊電學連接，以及與所述比較模塊的第二輸入端電學連接；所述比較模塊的輸出端與所述開關模塊的第二輸入端電學連接。進一步，所述短路保護電路進一步包括一同步整流模塊，所述電源模塊的輸出端與所述同步整流模塊的輸入端電學連接；所述同步整流模塊的輸出端分別與所述過流保護模塊的輸入端以及比較模塊的第一輸入端電學連接。進一步，短路保護電路進一步包括一濾波模塊；所述同步整流模塊的輸出端與所述濾波模塊的輸入端電學連接，所述濾波模塊的輸出端分別與所述過流保護模塊的輸入端以及比較模塊的第一輸入端電學連接。進一步，所述比較模塊包括第一電阻、第二電阻、第一電容、第一二極管、第二二極管、第三電阻和比較器；所述比較模塊的第一輸入端通過第一電阻與所述比較器的同向輸入端電學連接；所述第一電容并聯(lián)在所述比較器的同向輸入端和反向輸入端；所述比較器的輸出端通過依次串聯(lián)的第一二極管、第二二極管和第三電阻電學連接至所述比較器的同向輸入端；且所述比較器的輸出端通過第一二極管電學連接至一或門控制模塊；所述或門控制模塊與一或門模塊通信；所述或門模塊的輸出端與所述開關模塊的第二輸入端電學連接；所述過流保護模塊包括第四電阻，所述過流保護模塊的第四電阻的一端與所述開關模塊的第一輸入端電學連接；所述開關模塊包括串聯(lián)的第五電阻和第一場效應管；所述開關模塊的第一場效應管的輸出端分別與負載模塊電學連接，以及通過所述比較模塊的第二電阻電學連接至所述比較器的反向輸入端。進一步，所述同步整流模塊包括第三二極管、第六電阻、穩(wěn)壓二極管、第七電阻和第二場效應管；所述同步整流模塊的輸入端通過第三二極管與第二場效應管的漏極電學連接；外部電源通過串聯(lián)的第六電阻和穩(wěn)壓二極管后接地；所述第七電阻與所述穩(wěn)壓二極管并聯(lián)；所述第二場效應管的柵極和源極分別與所述第七電阻的兩端電學連接。進一步，所述濾波模塊包括電感、第二電容和第三電容；所述濾波模塊的輸入端通 過電感以及并聯(lián)的第二電容和第三電容后接地。本實用新型的優(yōu)點在于，利用本實用新型所述短路保護電路不僅使得輸出電壓更加穩(wěn)定，而且允許使用更小Rdson的ORing M0SFET，使電源的效率得到優(yōu)化。此外，本實用新型可以彌補比較器輸入端誤差電壓大而引起電路動作延時或動作精確度不足的缺陷。本實用新型所述短路保護電路相對于以前的電路設計，也不需要增加其它元器件，且價格便且。

圖I是現有電源內部短路控制框圖；圖2是現有電源內部短路控制電路圖；圖3是本實用新型所述短路保護電路的具體實施方式
結構框圖；圖4是本實用新型較佳實施例所述短路保護電路的電路示意圖；圖5是采用現有技術的波形效果示意圖；圖6是采用本實用新型技術的波形效果示意圖。圖中的標注分別為M110、電源模塊；M120、同步整流模塊；M130、濾波模塊;M140、過流保護模塊；M150、比較模塊;M160、開關模塊;M170、負載模塊；M310、電源模塊；M320、同步整流模塊；M330、濾波模塊；M340、過流保護模塊；M350、比較模塊；M360、開關模塊；M370、負載模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型提供的一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路的具體實施方式
做詳細說明。參見圖3所示，一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路，包括電源模塊M310、同步整流模塊M320、濾波模塊M330、過流保護模塊M340、比較模塊M350、開關模塊M360、負載模塊M370。所述電源模塊M310的輸出端與所述同步整流模塊M320的輸入端電學連接。所述同步整流模塊M320的輸出端與所述濾波模塊M330的輸入端電學連接。所述濾波模塊M330的輸出端分別與所述過流保護模塊M340的輸入端以及比較模塊M350的第一輸入端電學連接。所述濾波模塊M330用于將轉換后的直流電進行濾波，即將大脈動的直流電壓中的諧波分量去除，得到干擾較少的平滑的直流電壓。所述過流保護模塊M340的輸出端與開關模塊M360的第一輸入端電學連接。所述開關模塊M360的輸出端分別與一負載模塊M370電學連接，以及與所述比較模塊M350的第二輸入端電學連接。所述比較模塊M350的輸出端與所述開關模塊M360的第二輸入端電學連接。參見圖4所示，本實用新型較佳實施例所述用于并聯(lián)電源的短路保護電路包括電源模塊M310、同步整流模塊M320、濾波模塊M330、過流保護模塊M340、比較模塊M350、開關模塊M360和負載模塊M370。所述電源模塊M310的輸出端與所述同步整流模塊M320的·輸入端電學連接。其中，所述電源模塊M310的輸出電壓(即VIN)可設置為變壓器次級電壓，例如，次級電壓為13伏的方波電壓。所述同步整流模塊M320包括第三二極管D278、第六電阻R204、穩(wěn)壓二極管ZD201、第七電阻R203和第二場效應管Q201。所述同步整流模塊M320的輸入端通過第三二極管D278與第二場效應管Q201的漏極電學連接；外部電源+12V_LG通過串聯(lián)的電阻第六R204和穩(wěn)壓二極管ZD201后接地；所述第七電阻R203與所述穩(wěn)壓二極管ZD201并聯(lián)；所述第二場效應管Q201的柵極和源極分別與所述第七電阻R203的兩端電學連接。所述同步整流模塊M320的輸出端與所述濾波模塊M330的輸入端電學連接。所述濾波模塊M330包括電感L200、第二電容C212和第三電容C209。所述濾波模塊M330的輸入端通過電感L200以及并聯(lián)的第二電容C212和第三電容C209后接地。在本實用新型的其他實施例中，所述濾波模塊M330除了采用LC式濾波，也可以采用其他式濾波，例如RC式無源濾波、RC式有源濾波、特殊元件構成的無源濾波。所述濾波模塊M330的輸出端分別與所述過流保護模塊M310和比較模塊M350的第一輸入端電學連接。所述過流保護模塊M340包括第四電阻R206A，也稱為sense電阻，用于對所述用于并聯(lián)電源的短路保護電路起過流保護(Over Current Protection,簡稱0CP)作用。所述第四電阻R206A的一端與所述濾波模塊M330的輸出端電學連接,所述第四電阻R206A的另一端與所述開關模塊M360的第一輸入端電學連接。所述開關模塊M360包括串聯(lián)的第五電阻R206B1和第一場效應管Q202。所述開關模塊M360的第一場效應管Q202的輸出端分別與負載模塊M370電學連接，以及通過所述比較模塊M350的第二電阻R359電學連接至比較器LM393的反向輸入端(2)。所述比較模塊M350包括第一電阻R268、第二電阻R359、第一電容C289、第一二極管D274、第二二極管D277、第三電阻R317和比較器LM393。所述比較模塊M350的第一輸入端通過第一電阻R268與所述比較器LM393的同向輸入端(3)電學連接；所述第一電容C289并聯(lián)在所述比較器LM393的同向輸入端(3)和反向輸入端(2)。所述比較器LM393的輸出端(I)通過依次串聯(lián)的第一二極管D274、第二二極管D277和第三電阻R317電學連接至所述比較器LM393的同向輸入端(3)，且所述比較器LM393的輸出端(I)通過第一二極管D274電學連接至一或門控制模塊(ORing-Control)。所述或門控制模塊(ORing-Control)與一或門模塊(ORing)通信。其中，所述ORing-Control與ORing非直接電學連接，即ORing-Control通過與其他電路的電學連接后，再與ORing電學連接。ORing-Control的電壓輸入控制ORing的電壓輸出。所述ORing的輸出端與所述開關模塊M360的第二輸入端電學連接。所述負載模塊M370的輸入端電壓設置為+12V_BUS。參見圖2和圖4所示，本實用新型將原有的電路中的比較器LM393的正端電壓監(jiān)測點由+12VL改為+12VZ，即將sense電阻R206A也等效為MOSFET的導通阻抗Rdson(如圖2所示)，在圖4中，比較器LM393通過檢測+12V_BUS和+12VZ的電壓差AV=Id*(Rdson+R206A) = (+12V_BUS)_ (+12VZ)以關閉 ORing MOSFET (Q202)從而實現短路保護。因為比較器LM393的兩端的等效電阻(Rdson+R206A)增大，而改進之前的等效電阻為Rdson,所以當電源內部發(fā)生異常短路，例如場效應管Q201或電容C209短路，只需要較小的反向電流Id流過ORing M0SFET，比較器LM393就能較快地檢測出較大的壓差AV以快速控制ORingFET的開關，這樣輸出12V_BUS電壓的壓降(dip)就更小，同時ORing MOSFET關斷瞬間12V_BUS電壓產生的脈沖(spike)電壓也會變得更小，使得輸出電壓更加穩(wěn)定。以下將通過圖5和圖6分別用于說明采用現有技術的波形效果示意圖，以及采用本實用新型的波形效果示意圖。對于所述有并聯(lián)電源系統(tǒng)的用戶來說，希望要求電源系統(tǒng)在大多數條件下輸出的BUS電壓保持穩(wěn)定，以保證用戶系統(tǒng)的穩(wěn)定性。即使是在其中一電源發(fā)生短路時，也要求輸出的BUS電壓也不能有很大的波動。兩個電源并聯(lián)使用，當其中一電源發(fā)生短路時，測得改進前后(現有技術和本實用新型)實驗波形如圖5和圖6所示?！D5為采用現有技術的波形效果示意圖，即改進前的波形。波形中一實線(5μ8IV)為12V_BUS電壓的實際信號，另一實線(5μ8 5V)表示抓取波形時所用的觸發(fā)信號，也就是ORing MOSFET柵極端電壓信號(參見圖2所示的第一場效應管Q202)，圖中X軸表示時間，Y軸表示電壓的單位刻度。從圖5中可以看到，當短路發(fā)生時，12V_BUS的電壓波動很大，最大值為13. 4V，最小值為11. 18V。這樣，對用戶系統(tǒng)會造成影響。圖6為采用本實用新型技術的波形效果圖，即改進后的波形。波形中一實線(5μ8IV)為12V_BUS電壓的實際信號，另一實線(5μ8 5V)表示抓取波形時所用的觸發(fā)信號，也就是ORing MOSFET柵極端電壓信號(參見圖4所示的第一場效應管Q202)。從圖6中可以看至IJ，當短路發(fā)生時，12V_BUS的電壓波動減少了很多，最大值為12. 03V，最小值為11. 66V，滿足較高要求的用戶系統(tǒng)使用。因此，利用本實用新型所述短路保護電路不僅使得輸出電壓更加穩(wěn)定，而且允許使用更小Rdson的ORing M0SFET，使電源的效率得到優(yōu)化。此外，本實用新型可以彌補比較器由于電壓大引起電路動作延時或動作精確度不足缺陷。本實用新型所述短路保護電路相對于以前的電路設計，也不需要增加其它元器件。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型結構的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，包括電源模塊、過流保護模塊、t匕較模塊、開關模塊和負載模塊；所述電源模塊的輸出端與所述過流保護模塊的輸入端電學連接，且所述電源模塊的輸出端與所述比較模塊的第一輸入端電學連接；所述過流保護模塊的輸出端與開關模塊的第一輸入端電學連接；所述開關模塊的輸出端分別與一負載模塊電學連接，以及與所述比較模塊的第二輸入端電學連接；所述比較模塊的輸出端與所述開關模塊的第二輸入端電學連接。
2.如權利要求I所述的用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，進一步包括一同步整流模塊，所述電源模塊的輸出端與所述同步整流模塊的輸入端電學連接；所述同步整流模塊的輸出端分別與所述過流保護模塊的輸入端以及比較模塊的第一輸入端電學連接。
3.如權利要求2所述的用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，進一步包括一濾波模塊；所述同步整流模塊的輸出端與所述濾波模塊的輸入端電學連接，所述濾波模塊的輸出端分別與所述過流保護模塊的輸入端以及比較模塊的第一輸入端電學連接。
4.如權利要求3所述的用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，所述比較模塊包括第一電阻、第二電阻、第一電容、第一二極管、第二二極管、第三電阻和比較器；所述比較模塊的第一輸入端通過第一電阻與所述比較器的同向輸入端電學連接；所述第一電容并聯(lián)在所述比較器的同向輸入端和反向輸入端；所述比較器的輸出端通過依次串聯(lián)的第一二極管、第二二極管和第三電阻電學連接至所述比較器的同向輸入端，且所述比較器的輸出端通過第一二極管電學連接至一或門控制模塊；所述或門控制模塊與一或門模塊通信；所述或門模塊的輸出端與所述開關模塊的第二輸入端電學連接；所述過流保護模塊包括第四電阻，所述過流保護模塊的第四電阻的一端與所述開關模塊的第一輸入端電學連接；所述開關模塊包括串聯(lián)的第五電阻和第一場效應管；所述開關模塊的第一場效應管的輸出端分別與負載模塊電學連接，以及通過所述比較模塊的第二電阻電學連接至所述比較器的反向輸入端。
5.如權利要求4所述的用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，所述同步整流模塊包括第三二極管、第六電阻、穩(wěn)壓二極管、第七電阻和第二場效應管；所述同步整流模塊的輸入端通過第三二極管與第二場效應管的漏極電學連接；外部電源通過串聯(lián)的第六電阻和穩(wěn)壓二極管后接地；所述第七電阻與所述穩(wěn)壓二極管并聯(lián)；所述第二場效應管的柵極和源極分別與所述第七電阻的兩端電學連接。
6.如權利要求5所述的用于并聯(lián)電源的短路保護電路，其特征在于，所述濾波模塊包括電感、第二電容和第三電容；所述濾波模塊的輸入端通過電感以及并聯(lián)的第二電容和第三電容后接地。
專利摘要本實用新型涉及電源技術領域，尤其涉及一種用于并聯(lián)電源的短路保護電路。所述短路保護電路包括電源模塊、過流保護模塊、比較模塊、開關模塊和負載模塊；所述電源模塊的輸出端與所述過流保護模塊的輸入端電學連接，且所述電源模塊的輸出端與所述比較模塊的第一輸入端電學連接；所述過流保護模塊的輸出端與開關模塊的第一輸入端電學連接；所述開關模塊的輸出端分別與一負載模塊電學連接，以及與所述比較模塊的第二輸入端電學連接；所述比較模塊的輸出端與所述開關模塊的第二輸入端電學連接。
文檔編號H02M1/32GK202772791SQ20122040530
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2012年8月16日
發(fā)明者聶本海, 段建華 申請人:臺達電子電源(東莞)有限公司