[發明專利]本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路

有效

• 申請號: 201410172040.4
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103928911A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉樹林;周閔陽光;韓躍云;惠晶;王玉婷;祁俐俐;韓長端
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于Boost變換器的短路保護技術領域，具體是涉及一種本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路。

背景技術

本質安全型開關電源是電子設備的重要組成部分，在工作于危險環境的防爆電氣設備的本質安全型開關電源中，為了達到足夠大的輸出功率而又要使輸出電壓紋波足夠的小，電源的輸出端通常包含有容量較大的濾波電感和電容，加之如果保護電路在電源出現故障時不能徹底關斷電源輸入端的能量來源，則一旦出現短路等故障，其產生的電火花必然會引爆易燃、易爆氣體，顯然是不能滿足本質安全或防爆要求的。開關電源的短路火花能量來源包括：輸入電源向短路處轉移的能量、電感向短路處轉移的能量和電容儲存的能量。為提高開關電源的本質安全性能，輸出短路處火花能量應盡可能小，必須隔離電源能量，旁路電感能量，釋放電容能量。因此，通常會在開關電源中采用截止型的輸出短路保護電路，徹底截斷輸出短路處的短路火花能量的源，確保直流穩壓電源或其它電子產品在輸出出現短路時，不會引爆易燃易爆氣體或它們的混合物。對于電容存儲能量的釋放處理，已有相關研究報道。但是對于電感的儲能，雖然在《本質安全變換器》一書及相關報道中，提出了短路故障時電感能量的處理辦法，但是在輸出短路時，為關斷開關管，PWM輸出為低電平，使得能量處理回路不能正常流通，因而未能達到預期的效果。所以需要設計一種可在輸出出現短路故障時旁路電感能量的電路，從而不增加輸出端的短路火花能量，提高Boost變換器的輸出本安性能。從全國來看，煤礦瓦斯事故多發的勢頭尚未得到遏制。由于煤礦事故多，死亡人數多，造成了我國煤礦的百萬噸死亡率一直居高不下。特別是煤礦重大及特大瓦斯(煤塵)災害事故的頻發，不但造成國家財產和公民生命的巨大損失，而且嚴重影響了我國的國際聲譽。煤礦安全化，是一項拯救生命的工程，更是一項拯救產業的工程。因此，設計適用于危險性環境的開關電源儲能元件的能量泄放回路具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路，其電路結構簡單，實現方便且成本低，能夠為本安Boost變換器中電感中的能量提供一個泄放回路，提高了本安Boost變換器的本安性能，實用性強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路，其特征在于：包括均與短路信號產生電路的輸出端相接的短路截止保護電路和旁路驅動電路，以及與短路截止保護電路的輸出端相接的能量旁路電路，所述短路截止保護電路由短路截止保護啟動電路和與短路截止保護啟動電路的輸出端相接的短路截止保護動作電路組成，所述旁路驅動電路的輸出端、短路信號產生電路和能量旁路電路均與本安Boost變換器主電路相接，所述本安Boost變換器主電路上接有電流采樣電路和脈沖信號產生電路，所述電流采樣電路的輸出端與脈沖信號產生電路相接。

上述的本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路，其特征在于：所述短路截止保護啟動電路由三極管VT5以及電阻R7和R10組成，所述三極管VT5的基極與電阻R7的一端和電阻R10的一端相接，所述電阻R7的另一端為短路截止保護啟動電路的輸入端且與短路信號產生電路的輸出端相接，所述三極管VT5的集電極為短路截止保護啟動電路的輸出端，所述三極管VT5的發射極和電阻R10的另一端均接地。

上述的本安Boost變換器的短路電感能量旁路電路，其特征在于：所述短路截止保護動作電路由PMOS管VT1，三極管VT3，穩壓二極管ZD1，以及電阻R1、R4和R9組成；所述PMOS管VT1的源極、電阻R4的一端、穩壓二極管ZD1的陰極和電阻R1的一端均與輸入電源的輸出端Vi相接，所述PMOS管VT1的柵極與穩壓二極管ZD1的陽極、電阻R1的另一端和三極管VT3的集電極相接，所述三極管VT3的基極和電阻R4的另一端均與短路截止保護啟動電路的輸出端相接，所述三極管VT3的發射極通過電阻R9接地，所述PMOS管VT1的漏極為短路截止保護動作電路的輸出端。