CN108471228A - 一种dc/dc变换模块输出电压快速泄放电路及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，它包括：通过光耦U1连接的电压输入端和电压输出端；与光耦U1和电压输入端串联的场效应管Q1，场效应管Q1的栅极和漏级两端并接一稳压管D1，稳压管D1的稳压值大于场效应管Q1的开启电压；与光耦U1和电压输出端并联的场效应管Q2，场效应管Q2的栅极和漏级两端并接一稳压管D2，稳压管D2的稳压值大于场效应管Q2的开启电压；与场效应管Q2串联的泄压单元。本发明主要适用于多路电压输出的DC/DC电源变换电路系统，通过对输入电压进行采样，经过隔离光耦控制输出端的MOSFET管的打开与关断，实现输出电压的正常输出和快速泄放的目的。
Description
技术领域
本发明属于电源系统智能化技术领域，具体涉及一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路及其实现方法。
背景技术
随着现代电子技术的发展，在诸如通信、程控、雷达系统等领域对电子设备供电电源的可靠性提出了越来越高的要求。特别对无人值守的电子设备，更要求电源系统实现智能监控及保护以保证系统安全正常的运行。针对以上情况，电源的保护功能应用传统的模拟电路实现方式已不能满足要求，需要更加完善、更加智能化的解决方案，以提高电源系统的适应能力。
在单路输入、多路输出的DC/DC变换电路中，一般会根据各组输出电压的负载特性和具体使用情况，对各组输出电压的上电时序和下电时序作出特殊要求。尤其是在同一负载需要多种电压驱动的场合，如果上、下电时序设计不当，极易造成对负载设备的损害。常用的上电时序控制方法有继电器延时、比较器延时、定时器电路延时、数字信号处理器延时等。而对于下电时序，目前一般采用将各组电压独立转换再对其中某一组或几组电压延时掉电的解决方案。
例如，某28V输入，5V、12V输出电压转换电路系统，要求12V电压先于5V电压下电，常见的方案如图1所示；
将28V转5V转换电路和28V转12V转换电路相互独立，再在28V转5V转换电路的输入端增加一个大容量的储能电容C1。该电路启动后，C1开始充电直到充满，当输入28V电源掉电后，由储能电容继续提供能量，让28V转5V转换电路继续正常工作一段时间t，二极管D1防止电流倒灌至输入端。而28V转12V转换电路输入端未添加储能电容，因此当输入28V电源掉电后，输出12V立即开始跌落直到0V。这样便达到了12V电压先于5V电压下电的目的。
图1中控制下电时序的方法虽然在一定场合下可行，但存在以下缺点：
1.将两组电压转换电路独立设计，增加了硬件开销。
2.专业储能电容价格相对昂贵，采用该方法成本较高。
3.储能电容的容量与延时掉电时间t的关系为：
其中，P为28V转5V转换电路的输出功率，U1为电路正常工作时的输入电压，U2为能够使28V转5V转换电路正常工作的最低输入电压。
当28V转12V转换电路负载电流很小时，下电过程将变得很缓慢，要保证28V转5V转换电路在28V转12V转换电路之后下电，此时t值较大，由式(1)可知，C1值将增大。而在实际电路应用中，储能电容的C1容值和体积都在很大程度上受到制作工艺和使用空间的限制。
因此，图1中的方法仅能延长28V转5V转换电路的的下电时间，却未能对28V转12V转换电路的下电时间有任何影响，治标不治本，无法从根本上解决下电时序的控制问题。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路及其实现方法，通过对输入电压进行采样，经过隔离光耦控制输出端的MOSFET管的打开与关断，实现输出电压的正常输出和快速泄放的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，它包括：
通过光耦U1连接的电压输入端和电压输出端；
与所述光耦U1和电压输入端串联的场效应管Q1，所述场效应管Q1的栅极和漏级两端并接一稳压管D1，所述稳压管D1的稳压值大于场效应管Q1的开启电压；
与所述光耦U1和电压输出端并联的场效应管Q2，所述场效应管Q2的栅极和漏级两端并接一稳压管D2，所述稳压管D2的稳压值大于场效应管Q2的开启电压；
与所述场效应管Q2串联的泄压单元。
进一步的，上述的泄压单元包括并联的大功率负载电阻R6和大功率负载电阻R7。
进一步的，上述的稳压管D1两端还并联一分压电阻R3。
进一步的，上述输出电压快速泄放电路还包括：
与电压输入端并联且与光耦U1串联的限流电阻R1；
与限流电阻R1并联的限流电阻R2；
与电压输出端并联且与光耦U1串联的限流电阻R4和限流电阻R5，所述限流电阻R5与泄压单元并联。
一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放的实现方法应用上述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，包括以下步骤：
定义电压感应点A位于场效应管Q1的栅极，定义电压感应点B位于场效应管Q2的栅极；
当输入电压Vin正常时，稳压管D1在A点产生电压U，场效应管Q1导通，从而使光耦U1的控制端导通，光耦U1将B点电压拉低到地，使场效应管Q2关闭；
当输入电压Vin断开瞬间，A点电压跌至0V，场效应管Q1关闭，从而使光耦U1不导通，稳压管D2在B点产生电压U1，导致场效应管Q2导通，输出端的残留电压通过大功率负载电阻R6、大功率负载电阻R7和场效应管Q2组成的回路泄放电压。
进一步的，当输出电压为单路输入、双路输出时，将所述的DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路并接至需先下电的电路输入端和电路输出端，完成输出电压下电时序控制。
进一步的，当输出电压为单路输入、多路输出时，在每个需先下电的电路输入端和电路输出端并联一个DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，完成输出电压下电时序控制。
进一步的，当输出电压为单路输入、多路输出时，在每个需先下电的电路输入端和电路输出端并联一个DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，按照输出电压下电时序，改变泄压单元中的阻值，完成输出电压下电时序控制。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明主要适用于多路电压输出的DC/DC电源变换电路系统，通过对输入电压进行采样，经过隔离光耦控制输出端的MOSFET管的打开与关断，实现输出电压的正常输出和快速泄放的目的。
在单路输入、多路输出的DC/DC变换电路中，在其中的一组或几组输出电压上增加该快速泄放电路，能够在输入电源断开后，在极短的时间内迫使这一组或几组输出电压迅速跌落，达到下电时序控制的目的。
附图说明
图1为本发明的常用的下电时序控制方法电路原理示意图。
图2为本发明的DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路原理示意图。
图3为本发明的快速泄放电路实现下电时序控制原理示意图。
图4为本发明的35V、12V输出电压下电波形示意图。
具体实施方式
参照附图1-4，对本发明的实施方式做具体的说明。
一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，它包括：
通过光耦U1连接的电压输入端和电压输出端；
与所述光耦U1和电压输入端串联的场效应管Q1，所述场效应管Q1的栅极和漏级两端并接一稳压管D1，所述稳压管D1的稳压值大于场效应管Q1的开启电压；
与所述光耦U1和电压输出端并联的场效应管Q2，所述场效应管Q2的栅极和漏级两端并接一稳压管D2，所述稳压管D2的稳压值大于场效应管Q2的开启电压；
与所述场效应管Q2串联的泄压单元。
进一步的，上述的泄压单元包括并联的大功率负载电阻R6和大功率负载电阻R7。
进一步的，上述的稳压管D1两端还并联一分压电阻R3。
进一步的，上述输出电压快速泄放电路还包括：
与电压输入端并联且与光耦U1串联的限流电阻R1；
与限流电阻R1并联的限流电阻R2；
与电压输出端并联且与光耦U1串联的限流电阻R4和限流电阻R5，所述限流电阻R5与泄压单元并联。
在28V输入，5V、12V输出电压转换电路系统，要求12V电压先于5V电压下电，电路原理图如图3所示。
U1为28V输入，5V、12V双路输出电源模块，当输入28V正常时，稳压管D1在A点产生5V电压，导致MOSFET管Q1导通，进而使光耦U1的控制端导通，使B点电压拉低至输出地，MOSFET管Q2关闭，此电路对12V输出电压不产生任何影响，整个DC/DC变换电路正常工作。当输入28V断开后，A点电压瞬间跌至0V，MOSFET管Q1关闭，光耦不导通，稳压管D2在B点产生3V电压，导致MOSFET管Q2导通，12V输出端的残留电压通过大功率电阻R6、R7和Q2组成的回路在极短的时间内泄放至3V以下。而5V输出端的残压则通过负载构成的回路正常泄放，泄放过程相对缓慢的多，保证了12V电压先于5V电压下电的目的，实现输出电压下电时序控制的目的。
两组输出电压的下电波形如图4所示。其中t为28V输入电压断开时刻，t1为12V电压下电完成时刻，t2为5V电压下电完成时刻；
在实际应用中，可以通过调节R1、R2阻值的方法来控制12V输出电压泄放电流的大小，进而控制12V输出电压的泄放时间。在此例中，R1、R2为额定功率2W、阻值2.2欧姆的碳膜电阻。
Claims (8)
1.一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，其特征在于它包括：
通过光耦U1连接的电压输入端和电压输出端；
与所述光耦U1和电压输入端串联的场效应管Q1，所述场效应管Q1的栅极和漏级两端并接一稳压管D1，所述稳压管D1的稳压值大于场效应管Q1的开启电压；
与所述光耦U1和电压输出端并联的场效应管Q2，所述场效应管Q2的栅极和漏级两端并接一稳压管D2，所述稳压管D2的稳压值大于场效应管Q2的开启电压；
与所述场效应管Q2串联的泄压单元。
2.根据权利要求1所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，其特征在于：所述的泄压单元包括并联的大功率负载电阻R6和大功率负载电阻R7。
3.根据权利要求1所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，其特征在于：所述的稳压管D1两端还并联一分压电阻R3。
4.根据权利要求1所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，其特征在于：所述输出电压快速泄放电路还包括：
与电压输入端并联且与光耦U1串联的限流电阻R1；
与限流电阻R1并联的限流电阻R2；
与电压输出端并联且与光耦U1串联的限流电阻R4和限流电阻R5，所述限流电阻R5与泄压单元并联。
5.一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放的实现方法，应用权利要求1所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，其特征在于包括以下步骤：
定义电压感应点A位于场效应管Q1的栅极，定义电压感应点B位于场效应管Q2的栅极；
当输入电压Vin正常时，稳压管D1在A点产生电压U，场效应管Q1导通，从而使光耦U1的控制端导通，光耦U1将B点电压拉低到地，使场效应管Q2关闭；
当输入电压Vin断开瞬间，A点电压跌至0V，场效应管Q1关闭，从而使光耦U1不导通，稳压管D2在B点产生电压U1，导致场效应管Q2导通，输出端的残留电压通过大功率负载电阻R6、大功率负载电阻R7和场效应管Q2组成的回路泄放电压。
6.根据权利要求5所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放的实现方法，其特征在于：当输出电压为单路输入、双路输出时，将所述的DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路并接至需先下电的电路输入端和电路输出端，完成输出电压下电时序控制。
7.根据权利要求5所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放的实现方法，其特征在于：当输出电压为单路输入、多路输出时，在每个需先下电的电路输入端和电路输出端并联一个DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，完成输出电压下电时序控制。
8.根据权利要求5所述的一种DC/DC变换模块输出电压快速泄放的实现方法，其特征在于：当输出电压为单路输入、多路输出时，在每个需先下电的电路输入端和电路输出端并联一个DC/DC变换模块输出电压快速泄放电路，按照输出电压下电时序，改变泄压单元中的阻值，完成输出电压下电时序控制。
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