升压转换器短路保护的四种方法
Torex产品资讯 2023-11-28

升压转换器产生高于输入电压的输出电压,升压转换器的示例包括:


  • 在锂电池组中产生5V充电端口
  • 生产智能手机中的电源轨
  • 驱动LED或者手电筒中的串联LED
  • 基于Arduino 的项目中的电压调节器
  • 利用单节锂电池产生高电压来运行电机

下图为升压转换器的简化原理图,由电容、电感、MOS 管和二极管构成的简单电路。通过控制占空比或者MOS管导通的时间百分比,通过闭合反馈环路来控制输出。
传递函数或者输入电压与输入电压之间的比率为Vout/Vin = 1/(1-D)。
其中 Vout 是输出电压,Vin是输入电压,D是占空比。真正的升压转换器会有一个PWM控制器芯片,但在下图中没有明确显示。

升压转换器的简化原理图
这里必须要注意,如果升压转换器的输出端短路接地,则输入电压会通过电感和二极管短路接地,除了导线电阻和附加到输入电压的电源电流限制之外,没有其他因素限制流过的电流。
如果不采取措施保护升压转换器,就有可能会出现故障,并导致二极管、电感走线着火、熔化或者出现其他类型的灾难性故障。

这里说的关于保护策略是在电源和升压转换器之间引入一个开关,用于在发生短路负载情况时将升压转换器与电源断开。


该开关可以实现为MOS管、负载开关、具有内置保护开关的升压转换器集成电路或者保险丝。、MOS管进行保


添加到升压转换器前端的 MOS 可用于断开电源和升压转换器的连接。简化的原理图可以看下面 2 个图。

1、N 沟道 MOS 管

MOS管可能需要额外的电路来偏置栅极。N 沟道MOS管要求其栅极电压高于其源极端子。这可能需要栅极驱动器IC或者电荷泵。

升压转换器的简化原理图,在电源和升压转换器输入之间具有一个用于短路保护的 n 沟道 MOSFET

2、P 沟道 MOS 管

P 沟道MOS管要求将栅极拉至其源极端子以下,如果输入电压足够高,P沟道MOS管的栅极可以打开MOS管。

升压转换器的简化原理图,在电源和升压转换器输入之间具有用于短路保护的 p 沟道 MOSFET
因此使用 P沟道MOS管可能是最简单和最容易的选择。
请注意,在两个原理图中,MOS管体二极管都从升压转换器指向电源,因此除非MOS管导通,否则电流会被阻断。为此应用MOS时,漏源电压额定值、RDS(ON)和栅极电压阈值是需要考虑的重要数据。
漏源电压额定值应比最大输入电压高几个电压。通态电阻应该足够低,不会产生许多损失。
栅极阈值电压应该足够低,这样的话可以方便MOS管轻松开启和关闭。


四、开关进行

负载开关是集成附加电路的功率MOS管,其功能可能包括偏置MOS栅极的电荷泵和电平转换器。以及在电流过大时关闭开关的过流保护功能。
与使用 MOS 相比,使用负载开关具有以下优点:
  • 减少 BOM 数量
  • 减少PCB占地面积
  • 降低设计的复杂性,因此不需要添加额外的控制电路。



升压转换器的简化原理图,其输入端带有用于短路保护的负载开关。

五、具有内置保护的

实用的升压转换器由调节功率转换的集成电路控制,其中一些升压转换器控制电路具有内置保护机制,例如负载开关,使用具有内置保护功能的控制器可简化设计,减少BOM数量并减少PCB占地面积。

具有内置保护的升压转换器IC的简化示例

六、保险丝保护


可以在升压转换器的输入或者输出上放置保险丝,以防止出现短路负载情况。有关如何完成操作的示例,请看下图。



升压转换器输入或输出上的保险丝保护。请注意,负载开关和 MOSFET 保护电路也可以放置在升压转换器输出和负载之间,如图所示的熔断器保护电路。

这里还是建议使用上面的其他办法,因为带保险丝的设计比较麻烦。如果发生短路,保险丝将熔断并必须更换。如果转换器正常工作,使用额外保护MOS、负载开关或者集成保护电路构建的电路将不需要更换任何组件。

这样的话可以节省更换烧毁保险丝的时间和钱。



声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【7.24 深圳】2025国际AI+IoT生态发展大会/2025全球 MCU及嵌入式技术论坛


  • 相关技术文库
  • 元器件
  • 电阻
  • 电容
  • 电感
  • 想要了解检测技术?变压器局放检测不妨认识一下

    检测技术给我们带来了很多好处,而对于检测,自动化等专业的朋友或多或少有所了解。往期文章中,小编对CCD检测、电阻检测等均有所阐述。为增进大家对检测技术的认识,本文将介绍变压器局放检测技术。如果你对检测具...

    07-10
  • 电解电容如何检测?这些检测技巧教给你

    在往期文章中,小编对检测相关技术的讨论还是挺多的,譬如光敏电阻检测、机器视觉检测、电缆电器性能检测等等。但是,针对不同的应用对象,其检测技术往往有所不同。为帮助大家掌握更多的检测技术,本文就电解电容...

    07-10
  • 大牛带你看检测技术,电容器检测技术分析

    检测技术是各大行业都不可缺少的技术,检测的应用,能帮助发现系统、设备存在的一些隐性故障。通过检测,我们能够确保系统、设备的稳定性。为增进大家对检测的了解,本文将介绍电容器的一些检测技巧。如果你对检测...

    07-10
  • 一看就懂!动画讲解LC振荡器的工作原理

    电感器是由电线线圈组成的设备,包裹在磁性材料上...

    07-09
  • 滤波器有哪些分类?这些滤波器使用注意事项你都知道吗?

    滤波器的使用,使得特定频率的信号能够被过滤掉。在上篇滤波器文章中,小编对滤波器的主要参数有所阐述。为增进大家对滤波器的认识,本文将对滤波器的主要分类,以及滤波器的使用注意事项予以介绍。如果你对滤波器...

    07-09
  • ups电源有何注意事项?大佬教你如何维修ups电源

    ups电源是生活中的常用电源类型之一,对于ups电源,很多朋友其实都有所了解。为增进大家对ups电源的认识,本文将基于两点介绍ups电源:1.ups电源使用注意事项,2.ups电源维修技巧。如果你对ups电源具有兴趣,不妨继...

    07-09
  • 光耦使用经验贴,大佬传授光耦实用技巧

    光耦,也就是光耦合器,在电路中应用广泛。上篇文章中,小编介绍了光耦的技术参数,但这只是理论部分。如果想要掌握光耦的应用,还需自己动手尝试。为增进大家对光耦的认识,本文将介绍光耦的实用技巧。如果你对光...

    07-08
  • 如何维护逆变器?看看哪些因素将影响逆变器寿命

    逆变器无疑是工业应用中常用的转换器之一了,对于逆变器,我们或多或少具备一定的了解。为增进大家对逆变器的了解,本文将对影响逆变器寿命的因素予以介绍。如果你对逆变器相关内容具有兴趣,不妨同小编一起继续往...

    07-07
  • 射频电路仿真

    信息时代的到来极大地改变了人类社会的生产、生活、工作和学习方式。射频功率放大器不仅在通讯系统中得到广泛应用,还逐渐被应用于其他领域内。本文为一种新型射频导热治疗仪所设计的大功率射频放大器电路,满足工...

    07-04
  • dht11温湿度传感器工作原理

    DHT11为 4 针单排引脚封装,如下图,采用单线制串行接口,只需加适当的上拉电阻,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 二.传感器参数 1.DHT11电气参数如下: 型号 测量...

    07-04
  • 绝对压力变送器的工作原理是什么?绝对压力变送器选型事项介绍

    压力变送器作为测量仪器,是工业中最常用的传感器之一。上篇文章中,小编对压力变送器的种类有所阐述。为增进大家对压力变送器的认识,本文将对绝对压力变送器、绝对压力变送器的原理以及选型予以介绍。如果你对压...

    07-03
  • 继电器有何用途?高频继电器结构、原理、特点一览

    继电器,虽是老生常谈的话题,但是却耐人寻味。本文中,小编将对继电器、继电器的主要作用予以阐述。此外,小编还将介绍高频继电器的工作原理、高频继电器的特点和高频继电器的结构。如果你对继电器具有兴趣,不妨...

    07-02
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告