本發(fā)明涉及一種寬電壓電源控制電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

先進(jìn)的電信計(jì)算平臺(tái)、軍用電子設(shè)備為了預(yù)防電源故障，對(duì)系統(tǒng)造成的重大損壞，通常需要采用雙路輸入電源供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障或電源輸入端極性反接時(shí)能自動(dòng)切斷電源回路，避免負(fù)載系統(tǒng)受反壓沖擊損壞，同時(shí)兩路輸入電源能實(shí)現(xiàn)平滑切換。

現(xiàn)有的電源控制系統(tǒng)往往在電源輸入回路上串入功率二極管，由于二極管存在固定的壓降，對(duì)于一些低電壓應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可能造成系統(tǒng)工作不正常。其次，對(duì)于一些大電流的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，由于二極管的壓降相對(duì)固定，造成二極管上消耗的功率過(guò)大，二極管散熱困難，電路的可靠性降低，電源的效率也隨之降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，解決對(duì)電源輸入控制的問(wèn)題，提供一種滿足寬電壓電壓要求的控制電路。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種寬電壓電源控制電路，其特征是，包括兩路輸入保護(hù)電路、輸入檢測(cè)電路、保險(xiǎn)故障指示電路和控制電路，兩路控制電路的輸出端分別連接至驅(qū)動(dòng)電路，MOSFET故障指示電路用于指示驅(qū)動(dòng)電路的異常；

兩路輸入電源分別對(duì)應(yīng)輸入一路輸入保護(hù)電路，輸入保護(hù)電路在輸入電源反接時(shí)進(jìn)行截止反向保護(hù)，無(wú)輸出電源；

兩路輸入檢測(cè)電路分別對(duì)應(yīng)檢測(cè)一路輸入電源的電壓是否大于10V，當(dāng)輸入電源電壓大于10V時(shí)，輸入檢測(cè)電路中的第四發(fā)光二極管熄滅；當(dāng)輸入電源電壓不大于10V時(shí)，第四發(fā)光二極管常亮；

兩路保險(xiǎn)故障指示電路，當(dāng)輸入電源電壓大于3.5V時(shí)，保險(xiǎn)故障指示電路中的第五發(fā)光二極管熄滅，當(dāng)輸入電源電壓小于3.5V或者輸入電源反接時(shí)，第五發(fā)光二極管亮指示電源有故障。

所述輸入電源的電壓為10V～100V的寬電源輸入范圍。

所述輸入保護(hù)電路中包括第二MOS管，當(dāng)輸入電源正接時(shí)，第二MOS管導(dǎo)通；當(dāng)輸入電源反接時(shí)，第二MOS管截止無(wú)輸出電源。

所述輸入保護(hù)電路包括雙向瞬態(tài)電壓抑制器、濾波電容、第一電阻、第二電阻、第二MOS管和第三穩(wěn)壓二極管；雙向瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在輸入電源與地之間；濾波電容并聯(lián)在雙向瞬態(tài)電壓抑制器的兩端；第二MOS管漏極接輸入電源，源極與第三穩(wěn)壓二極管的陰極連接，柵極與第三穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極及第一電阻的一端共連，第一電阻另一端接地；第二電阻的兩端分別連接在第二MOS管的柵極與源極之間。

所述輸入檢測(cè)電路還包括分壓電阻、第一電壓比較器、第二驅(qū)動(dòng)器和第三MOS管；分壓電阻對(duì)輸入電源進(jìn)行分壓后的電壓輸入至第一電壓比較器反相輸入端，第一電壓比較器的正相輸入端接基準(zhǔn)電壓源；第一電壓比較器的輸出端經(jīng)第二驅(qū)動(dòng)器連接至第三MOS管的柵極，第三MOS管的源極接地，第三MOS管的漏極與第四發(fā)光二極管的陰極連接，第四發(fā)光二極管的陽(yáng)極接電源輸出端。

所述保險(xiǎn)故障指示電路包括第三電壓比較器、第四驅(qū)動(dòng)器、第六MOS管和第五發(fā)光二極管；第三電壓比較器的正相輸入端連接至輸入電源，第三電壓比較器的反相輸入端連接3.5V的電壓源，第三電壓比較器的輸出端經(jīng)第四驅(qū)動(dòng)器連接至第六MOS管的柵極，第六MOS管的源極接地，第六MOS管的漏極接第五發(fā)光二極管的陰極，第五發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接至電源輸出端。

所述控制電路包括第五電壓比較器，第五電壓比較器正相輸入端與輸入電源連接，反相輸入端連接25mV的電壓源，輸出端連接至驅(qū)動(dòng)電路作為其一路門極控制信號(hào)。

所述驅(qū)動(dòng)電路包括第七穩(wěn)壓二極管、第八MOS管、第九穩(wěn)壓二極管、第十MOS管和第一取樣電阻、第二取樣電阻；

第七穩(wěn)壓二極管的陰極、第八MOS管的柵極共連至一路控制電路輸出端輸出的門極控制信號(hào)，第七穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極與第八MOS管的源極共連至輸入電源，第八MOS管的漏極經(jīng)第一取樣電阻連接至電源輸出端；第九穩(wěn)壓二極管的陰極、第十MOS管的柵極共連至另一路控制電路輸出端輸出的門極控制信號(hào)，第九穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極與第十MOS管的源極共連至輸入電源，第十MOS管的漏極經(jīng)第二取樣電阻連接至電源輸出端。

所述MOSFET故障指示電路包括第六電流檢測(cè)器、第七電流檢測(cè)器、或門、第十一MOS管和第十二發(fā)光二極管；第六電流檢測(cè)器、第七電流檢測(cè)器的正相輸入端分別對(duì)應(yīng)連接第八MOS管的漏極、第十MOS管的漏極，第六電流檢測(cè)器、第七電流檢測(cè)器的反相輸入端分別連接電源輸出端，第六電流檢測(cè)器、第七電流檢測(cè)器的輸出端分別作為或門的一個(gè)輸入，或門的輸出端與第十一MOS管的柵極連接，第十一MOS管的源極接地，第十一MOS管的漏極連接到第十二發(fā)光二極管的陰極，第十二發(fā)光二極管的陽(yáng)極與電源輸出端連接。

本發(fā)明一種滿足寬電壓下的電源控制電路，輸入保護(hù)電路主要防止二路輸入電源反接，毀壞系統(tǒng)、以及對(duì)電源浪涌的抑制；輸入檢測(cè)電路主要進(jìn)行二路寬電源輸入是否滿足最低輸入10V的要求，同時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤指示；保險(xiǎn)故障指示電路主要完成二路輸入電源保險(xiǎn)故障指示功能；MOSFET控制電路完成二路MOSFET的門極控制電路；MOSFET驅(qū)動(dòng)電路完成二路電源驅(qū)動(dòng)；MOSFET故障指示電路完成二路MOSFET異常指示功能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明電源輸入電壓為10V～100V寬電源輸入范圍，無(wú)需額外提供電源；具有輸入電源反接保護(hù)，當(dāng)電源輸入端極性反接時(shí)能自動(dòng)切斷電源回路，防止輸入電源反接毀壞系統(tǒng)以及對(duì)電源浪涌的抑制，避免負(fù)載系統(tǒng)受反壓沖擊損壞；電源輸入端極性反接時(shí)能自動(dòng)切斷電源回路，避免負(fù)載系統(tǒng)受反壓沖擊損壞。快速的反向電流關(guān)斷能力，關(guān)斷時(shí)間不大于500ns。從而有效防止負(fù)載能量回灌回電源輸入端，或兩路輸入電源相互干擾。兩路輸入電源能實(shí)現(xiàn)平滑切換，切換過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生振蕩；對(duì)各種故障能提供保護(hù)與指示功能；具有小體積和高可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路的電路框圖。

圖2是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路輸入保護(hù)電路的電路圖。

圖3是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路輸入檢測(cè)電路的電路圖。

圖4是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路保險(xiǎn)故障指示電路的電路圖。

圖5是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路MOSFET控制電路的電路圖。

圖5a是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路電荷泵電路。

圖6是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。

圖7是本發(fā)明一寬電壓電源控制電路MOSFET故障指示電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本方案的實(shí)施方式。

由圖1所示，本發(fā)明的寬電壓電源控制電路包括兩路輸入保護(hù)電路11、輸入檢測(cè)電路12、保險(xiǎn)故障指示電路13和MOSFET控制電路14，兩路MOSFET控制電路14的輸出端分別連接至MOSFET驅(qū)動(dòng)電路15，MOSFET驅(qū)動(dòng)電路15的輸出端即為電源輸出。MOSFET故障指示電路16用于指示MOSFET驅(qū)動(dòng)電路15的異常。

本實(shí)施例中輸入電源的電壓為10V～100V的寬電源輸入范圍。

結(jié)合圖2所示，輸入保護(hù)電路11完成對(duì)輸入電源進(jìn)行保護(hù)，防止輸入電源反接毀壞系統(tǒng)以及對(duì)電源浪涌的抑制。輸入保護(hù)電路11由瞬態(tài)電壓保護(hù)電路、電源濾波電路、輸入反向保護(hù)電路組成。瞬態(tài)電壓保護(hù)電路由雙向瞬態(tài)電壓抑制器V1構(gòu)成，滿足耐瞬態(tài)電壓要求中尖峰電壓的沖擊，它并聯(lián)在電源與地之間，當(dāng)尖峰電壓來(lái)時(shí)，它迅速導(dǎo)通，在電源與地之間形成能量泄放通道，從而避免系統(tǒng)受到損傷。電源濾波電路由濾波電容C1構(gòu)成，濾波電容C1并聯(lián)在雙向瞬態(tài)電壓抑制器V1的兩端。輸入反向保護(hù)電路由電阻R1、電阻R2、MOS管V2、穩(wěn)壓二極管V3構(gòu)成，MOS管V2漏極接電源，源極與穩(wěn)壓二極管V3的陰極連接，柵極與穩(wěn)壓二極管V3的陽(yáng)極及電阻R1的一端共連，電阻R1另一端接地；電阻R2的兩端分別連接在MOS管V2的柵極與源極之間。當(dāng)輸入電源正接時(shí)，MOS管V2導(dǎo)通；當(dāng)輸入電源反接時(shí)，MOS管V2截止，完成輸入反向保護(hù)。

結(jié)合圖3所示，輸入檢測(cè)電路12完成對(duì)輸入電源電壓的檢測(cè)，輸入檢測(cè)電路12包括電阻R3、R4、電壓比較器N1、驅(qū)動(dòng)器N2、MOS管V3、指示燈V4和電阻R5。指示燈V4可采用發(fā)光二極管。電阻R3、R4串聯(lián)在輸入電源與地之間，對(duì)輸入電源進(jìn)行分壓后的電壓連接至電壓比較器N1的反相輸入端，電壓比較器N1的正相輸入端接基準(zhǔn)電壓源；電壓比較器N1的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)器N2的輸入端，驅(qū)動(dòng)器N2的輸出端連接至MOS管V3的柵極，MOS管V3的源極接地，MOS管V3的漏極與指示燈V4的陰極連接，指示燈V4的陽(yáng)極經(jīng)電阻R5后接電源輸出端。

電阻R3、R4經(jīng)分壓后的電壓與基準(zhǔn)電壓1進(jìn)行比較，當(dāng)其電壓低于基準(zhǔn)電壓1，比較器N1輸出為高電平，至驅(qū)動(dòng)器N2，從而MOS管V3打開，指示燈V4亮，反之當(dāng)其電壓高于基準(zhǔn)電壓1，比較器N1輸出為低電平，至驅(qū)動(dòng)器N2，從而MOS管V3截止，指示燈V4熄滅。當(dāng)輸入電源電壓大于10V時(shí)，指示燈V4熄滅，當(dāng)輸入電源電壓小于10V時(shí)，指示燈V4常亮，從而可以判斷該電源輸入異常。

由圖4所示，保險(xiǎn)故障指示電路13完成對(duì)輸入電源保險(xiǎn)故障指示功能，保險(xiǎn)故障指示電路13包括電壓比較器N3、驅(qū)動(dòng)器N4、MOS管V6、指示燈V5和電阻R6。指示燈V5可采用發(fā)光二極管。電壓比較器N3的正相輸入端連接至輸入電源，電壓比較器N3的反相輸入端連接一3.5V的基準(zhǔn)電壓源，電壓比較器N3的輸出端連接至驅(qū)動(dòng)器N4的輸入端，驅(qū)動(dòng)器N4的輸出端連接至MOS管V6的柵極，MOS管V6的源極接地，MOS管V6的漏極接指示燈V5的陰極，指示燈V5的陽(yáng)極經(jīng)電阻R6連接至電源輸出端。

當(dāng)輸入電源電壓大于3.5V時(shí)，指示燈V5熄滅，當(dāng)輸入電源電壓小于3.5V或者輸入電源反接時(shí)，指示燈V5亮，從而可以判斷該電源有故障。

結(jié)合圖5所示，MOSFET控制電路14包括控制電路N5，控制電路N5正相輸入端與輸入電源連接，控制電路N5反相輸入端連接25mV的電壓源，控制電路N5的輸出端連接至MOSFET驅(qū)動(dòng)電路15作為其一路門極控制信號(hào)。一般對(duì)于N溝道功率MOSFET，柵極電壓V_G必須足夠高于其源極電壓V_S。通常要使MOSFET完全可靠導(dǎo)通，其電壓差一般在10 V以上，即柵源電壓V_GS＞10 V。要使V_GS>10V，即控制電路必須能提供高于電源電壓的電壓，其升壓電路采用電荷泵電路設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)單電荷泵原理電路圖如圖5a所示。電容C的A端通過(guò)二極管V接電源電壓Vcc，電容C的B端接振幅Vin的方波。當(dāng)B點(diǎn)電位為0時(shí)，V導(dǎo)通，電源電壓Vcc開始對(duì)電容C充電，直到節(jié)點(diǎn)A的電位達(dá)到電源電壓Vcc；當(dāng)B點(diǎn)電位上升至高電平Vin時(shí)，因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰荒芡蛔?，此時(shí)A點(diǎn)電位上升為Vcc+Vin。所以，A點(diǎn)的電壓就是一個(gè)方波，最大值是Vcc+Vin，最小值是Vcc(假設(shè)二極管為理想二極管)。A點(diǎn)的方波經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的整流濾波，可提供高于Vcc的電壓，完成控制電路中升壓電路。

結(jié)合圖6所示，MOSFET驅(qū)動(dòng)電路15完成二路電源驅(qū)動(dòng)，包括穩(wěn)壓二極管V7、MOS管V8、穩(wěn)壓二極管V9、MOS管V10和取樣電阻RDS1、RDS2。穩(wěn)壓二極管V7的陰極、MOS管V8的柵極共連至一路MOSFET控制電路14輸出端輸出的門極控制信號(hào)1，穩(wěn)壓二極管V7的陽(yáng)極與MOS管V8的源極共連至輸入電源，MOS管V8的漏極連接取樣電阻RDS1再至電源輸出端。穩(wěn)壓二極管V9的陰極、MOS管10的柵極共連至另一路MOSFET控制電路14輸出端輸出的門極控制信號(hào)2，穩(wěn)壓二極管V9的陽(yáng)極與MOS管V10的源極共連至輸入電源，MOS管V10的漏極連接取樣電阻RDS2再至電源輸出端。

當(dāng)門極電壓高于MOS管的柵極電壓10V以上，MOS管V8、V10完全可靠導(dǎo)通，完成電源驅(qū)動(dòng)。穩(wěn)壓二極管V7、V9對(duì)門極進(jìn)行保護(hù)，防止電壓過(guò)沖大于20V，從而損壞MOS管V8、V10。

結(jié)合圖7所示，MOSFET故障指示電路16完成二路MOSFET異常指示功能。MOSFET故障指示電路16包括電流檢測(cè)器N6、N7、或門N8、MOS管V11、指示燈V12和電阻R9。指示燈V12可采用發(fā)光二極管。電流檢測(cè)器N6的正相輸入端分別連接MOS管V8的漏極V8D，電流檢測(cè)器N6的負(fù)相輸入端連接電源輸出端。電流檢測(cè)器N7的正相輸入端連接MOS管V10的漏極V10D，電流檢測(cè)器N7的負(fù)相輸入端連接電源輸出端。電流檢測(cè)器N6、N7的輸出端分別作為或門N8的一個(gè)輸入，或門N8的輸出端與MOS管V11的柵極連接，MOS管V11的源極接地，MOS管V11的漏極連接到指示燈V12的陰極，指示燈V12的陽(yáng)極經(jīng)電阻R9與電源輸出端連接。

電流檢測(cè)器的輸入電壓為取樣電阻RDS1與RDS2的端電壓，隨著取樣電流逐漸增大，其電流檢測(cè)器N6、N7正向電壓逐漸增大，當(dāng)其中任一路電壓大于0.5V電壓時(shí)，電流檢測(cè)器N6或N7輸出高電平，從而指示燈V12亮，說(shuō)明MOS管V8或V10已經(jīng)過(guò)流，發(fā)出故障指示。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。