4种升压转换短路保护总结.docx

一、升压转换器简介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ArdUirlo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=l(l-D)o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。Input_OutputBJ二二TE=VVV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。二、一般保护策略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。三、使用MOS管进行保护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MOSFET2、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。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，NOS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MC)S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、使用负载开关进行保护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、具有内置保护的升压转换器控制器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。具有保护功能的升压转换器Ie的包括：LM4510和TPS61080<,InputC11VfWkA开矢InputGNOOwtpvt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。保险丝保护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Mc)S关、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。