[發明專利]一種具有多種輸入保護功能的低損耗雙向開關電路

有效

• 申請號: 201811277142.7
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109462328B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 佟強;姚雙偉;張東來;邢浩江
• 申請（專利權）人: 深圳市航天新源科技有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/32;H02H11/00;H02H7/10;H03K17/567
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 吳肖敏

本發明提供了一種具有多種輸入保護功能的低損耗雙向開關電路，Vin輸入端通過雙向開關與Vout輸出端連接；所述雙向開關的第一開關端通過正反向輸入供電電路與欠壓保護電路連接，所述欠壓保護電路分別與過壓保護電路、外置開關機電路連接；所述雙向開關的第二開關端與過流保護電路連接；所述欠壓保護電路、過壓保護電路、過流保護電路與AND電路連接，所述AND電路通過隔離驅動電路與雙向開關的兩個基極連接；所述正反向輸入反接保護電路分別與雙向開關的兩個開關端連接。本發明的技術方案具有雙向輸入保護功能，并且包含多重保護功能，還具有通斷切換延時短、導通阻抗小、使用壽命長等特點，可廣泛地應用于雙向直流變換技術領域。

技術領域

本發明屬于電子電路技術領域，尤其涉及一種具有多種輸入保護功能的低損耗雙向開關電路，具體涉及直流系統中一種具有多種輸入保護功能且能量可雙向流動的開關電路。

背景技術

隨著我國經濟的迅速發展，直流用電負荷容量也逐漸增加，其中不乏一些低壓大電流或高壓大電流的用電需求。然而這類大容量直流短路電流的開斷會隨著電壓和電流的增加而變得異常困難，市面上多使用直流接觸器(如繼電器)配合半導體器件來構建雙向開關電路。這類電路通過控制半導體器件和繼電器的開關時序來實現高壓大電流回路的雙向通斷，并避免通斷瞬間的高壓拉弧，如專利CN201711129957.6所述。然而由于繼電器關斷延時長、導通損耗大等缺點，此類雙向開關電路在一些對于通斷切換時間要求嚴格、需過大電流的電路系統中仍無法使用。并且繼電器觸頭容易機械失效，這也會限制此類電路的使用壽命。

由于理想二極管電路導通阻抗小、轉換效率高、切換延時短等優點，市面上也有使用兩個MOSFET對接來搭建的雙向開關電路。隨著新能源使用的推廣，此類雙向開關電路廣泛使用于電池的充放電電路系統中。但是使用者多只在電路系統中增加恒壓或恒流充電電路來控制電池的充電方式，并未增加保護電路對整體電路進行保護。

由于電路缺少完善的保護功能，使用中多發生輸入過壓、過流或者輸入端電池反接而造成電路損壞的現象。并且由于上述雙向開關電路架構單一，使用靈活性較差，這也限制了整套電路的使用范圍及其適用性。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種具有多種輸入保護功能的低損耗雙向開關電路，具有多種雙向輸入保護功能，且可雙向通斷。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種具有多種輸入保護功能的低損耗雙向開關電路，其包括雙向開關、正反向輸入供電電路、正反向輸入反接保護電路、隔離驅動電路、AND電路、欠壓保護電路、過壓保護電路、過流保護電路、外置開關機電路；Vin輸入端通過雙向開關與Vout輸出端連接；所述雙向開關的第一開關端通過正反向輸入供電電路與欠壓保護電路連接，所述欠壓保護電路分別與過壓保護電路、外置開關機電路連接；所述雙向開關的第二開關端與過流保護電路連接；所述欠壓保護電路、過壓保護電路、過流保護電路與AND電路連接，所述AND電路通過隔離驅動電路與雙向開關的兩個基極連接；所述正反向輸入反接保護電路分別與雙向開關的兩個開關端連接。其中，所述正反向輸入供電電路通過輔助源電路及基準生成電路U0產生12V電壓、5V電壓、Vref1、Vref2分別給內部檢測芯片或采樣電路供電。

采用此技術方案，解決了市面現有的雙向開關電路多采用單向供電，電路保護功能不完善且只能實現部分單向輸入保護的問題，本發明的技術方案提出的開關電路具有雙向輸入保護功能。其中包含正反向輸入過壓保護、正反向輸入欠壓保護、正反向輸入浪涌電壓抑制、正反向輸入防反接保護、正反向輸入浪涌電流抑制、正反向輸入過流保護及外置開關機功能。

作為本發明的進一步改進，所述正反向輸入供電電路包括二極管D2、二極管D3和輔助源電路及基準生成電路U0，Vin輸入端與二極管D2的正極、雙向開關的第一開關端連接，所述二極管D2的負極與二極管D3的負極和輔助源連接，所述二極管D3的正極與Vout輸出端連接。