專利名稱：一種電源變換器輸出保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護電路，特別涉及一種用于電源變換器的輸出保護電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在諸多的用戶追求的電源變換器是多種保護功能、低成本、高密度、高可靠等要求，只有在這些方面做好才能滿足用戶要求。在保護功能方面諸如有輸入欠壓、輸入過壓、過溫、輸出過壓，輸出過流保護(短路)等.而對于用戶來說，最關(guān)心的是輸出過壓與輸出過流保護(或短路保護)，一般只有這兩個保護功能對終端用戶影響最為明顯，如果此兩種保護沒有處理好會對終端用戶造成無法估量的損失。目前輸出過壓保護都采用光耦控制，這樣不僅成本高而且測試與客戶使用時會出現(xiàn)反饋光耦與過壓保護光耦失效時造成電源損壞或損壞設(shè)備，光耦在電源中失效也是最高之一。
1、輸出過壓保護輸出端出現(xiàn)過電壓時對負(fù)載進行保護的功能，目前多采用1)、鎖死型，即輸出過壓后模塊鎖死，需要重新啟動輸入電源才會有輸出(有時常要等待電源內(nèi)部電容存儲的電荷放完后方可啟動)，此類對用戶來說操作極為不便。
2)、限壓型，即當(dāng)輸出達(dá)到一定值時，輸出電壓不在升高，并且在箝位在某點上，當(dāng)解除故障后，即可恢復(fù)。
目前這兩種保護都是用雙光耦反饋，光耦失效較高，當(dāng)反饋與過壓的兩個光耦全都失效時，環(huán)路就處于開環(huán)狀態(tài)，環(huán)路失控，過壓保護就不會起作用，對后端設(shè)備造成致命打擊。
2、輸出過流保護輸出短路或過負(fù)載時對電源或負(fù)載要進行保護功能.，目前多采用1)、額定電流下垂型，此類為RCC電路運用最多，由電路本身特點所決定。目前應(yīng)用最多是充電器類，生產(chǎn)時一致性差，工藝難以控制，功率做不高，可靠性差，所以應(yīng)用低端用戶。
2)、恒流型，當(dāng)輸出電流達(dá)到一定值時，控制電路啟動，使電路進入保護狀態(tài)。
此類最好，當(dāng)輸出電流達(dá)到等點值就保護，解除保護后自恢復(fù)成打嗝模式(也可以做成鎖死型)，輸出整流的電流應(yīng)力很小，目前大部分采用此模式，但要實現(xiàn)好此模式，做到短路后輸入電流極小，就需外加相應(yīng)的電路才能持續(xù)短路或過流。
3)、恒功率型，一般在原邊限制了輸出功率，當(dāng)輸出電流增大時，輸出電壓隨之降低。
此模式一般運用芯片自身保護的特點做，但在輸入短路或過流時，輸入輸出電流極大，主MOS管與整流管的電流應(yīng)力極大，一直達(dá)到最大占重比，因此此類一般不具備真正的過流與短路保護，不能持續(xù)短路且短路時間需極短。
如圖1所示，為上述三種過流保護輸出伏安特性圖其中(1)為額定電流下垂型；(2)為恒流型；(3)為恒功率型。其中第1、2種保護效果較好；第3最差。
如圖2所示，現(xiàn)有電源變換器的組成框圖，輸入電源先進入“濾波”模塊，過濾外界干擾信號提供干凈的電源，然后進入“功率變換模塊”，此模塊決定輸出的能量，其傳遞和變壓的作用為開關(guān)電源的心臟，再進入“整流濾波”模塊，此模塊濾除“功率變換模塊”等產(chǎn)生的干擾信號，最后進入“輸出”模塊，提供給用戶?！癙WM控制”模塊控制整個電源，保證有輸出，“輸出采樣反饋”模塊為監(jiān)測及反饋起傳遞信息的作用，它把監(jiān)測到信息，反饋給“PWM控制”，然后“PWM控制”則控制“功率變換”保證輸出穩(wěn)定的值，“輸助電源”為提供給“PWM控制”的能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電源變換器輸出保護電路，從而能達(dá)到在過流或短路時達(dá)到預(yù)設(shè)定的值以及持續(xù)短路，可靠性高功耗極低。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種電源變換器輸出保護電路，所述的保護電路包括運算放大器、二極管、分壓電阻和開關(guān)管；分壓電阻R3、R4串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端連接變換器中PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，另一端接地，串接分壓點M連接運算放大器AR1的反相輸入端；分壓電阻R1、R2串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端經(jīng)反向的二極管D1后接所述PWM控制模塊的補償電平端Comp，另一端接地；串接分壓點N一路連接運算放大器AR1的同相輸入端，另一路經(jīng)電容C1連接運算放大器AR1的輸出端；運算放大器AR1的反向輸入端連接PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，其輸出端經(jīng)電阻R5連接開關(guān)管后返回補償電平端Comp。
本發(fā)明所述的開關(guān)管為NPN型三極管，三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；NPN型三極管的發(fā)射極接地，其集電極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
本發(fā)明所述的開關(guān)管為PNP型三極管，三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；所述PNP型三極管的集電極接地，其發(fā)射極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
本發(fā)明所述的開關(guān)管為場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的柵極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；場效應(yīng)管的漏極接地，源極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
本發(fā)明所述的保護電路還包括用于對電源輸出進行過壓保護的TVS管抑制電路，該TVS管抑制電路主要有瞬態(tài)抑制二極管構(gòu)成，瞬態(tài)抑制二極管反向連接在負(fù)載輸出的正負(fù)兩端。瞬態(tài)抑制二極管和連接于PWM控制模塊上保護電路配合實現(xiàn)過壓保護。
使用本發(fā)明的電路，可以實現(xiàn)在過流或過壓打嗝模式的保護①過流或短路時打嗝式保護能達(dá)到預(yù)設(shè)定的值，能自恢復(fù)，能持續(xù)短路，可靠性高功耗極低。
②過壓時打嗝式的保護能達(dá)到預(yù)設(shè)值，可靠性高，能持續(xù)過壓，成本極低，不用光耦控制，不受副邊控制，減小了光耦失效帶來的問題。


圖1為三種過流保護輸出伏安特性圖；圖2為現(xiàn)有電源變換器的原理組成框圖；圖3為本發(fā)明的保護電路實施例1的電路原理示意圖；圖4本發(fā)明過流或短路時主MOS管的VGS波形示意圖；圖5為本發(fā)明的保護電路實施例2的電路原理示意圖；圖6為本發(fā)明過壓時輸出電壓波形與主MOS管的VGS波形圖。
具體實施例方式
如圖3所示，為本發(fā)明的保護電路實施例1的電路原理示意圖。該保護電路連接于電源變換器中的PWM控制模塊上，它包括運算放大器AR1、二極管D1、分壓電阻和場效應(yīng)管Q1；分壓電阻R3和R4串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端接PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，另一端接地，串接分壓點M連接運算放大器AR1的反相輸入端；分壓電阻R1和R2串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端經(jīng)反向的二極管D1后接PWM控制模塊的補償電平端Comp，另一端接地，串接分壓點N一路連接運算放大器AR1的同相輸入端，另一路經(jīng)電容C1后連接運算放大器AR1的輸出端；運算放大器AR1的反相輸入端連接PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，其輸出端經(jīng)電阻R5連接場效應(yīng)管Q1的柵極，柵極還連接分壓電阻R6后接地，漏極接地，源極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
其中，運算放大器AR1的工作電源由PWM控制模塊基準(zhǔn)提供，運算放大器的反相輸入端作為基準(zhǔn)參考，由PWM控制模塊的基準(zhǔn)Vref提供，運算放大器的同相輸入端由PWM控制模塊的Comp端提供。當(dāng)過流或短路時，PWM控制模塊Comp端的補償電平將升高，運算放大器的同相輸入端也隨之升高，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的值時，運算放大器的同相輸入端比反相輸入端的基準(zhǔn)電壓的高，運算放大器翻轉(zhuǎn)，預(yù)定的值可以調(diào)節(jié)電阻R1、R2、R3、R4的阻值來達(dá)到預(yù)定的過流保護時的電平；此時運算放大器的輸出端輸出高電平，使場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，把PWM控制模塊Comp端高電平拉斷，電源進入保護狀態(tài)。在保護時，PWM控制模塊Comp的補償電平為低電平，在沒有斷開輸入電源或沒有解除故障時，電源又會重新啟動，一直會在進入導(dǎo)通與截止的狀態(tài)，此保護就是恒流型打嗝式保護。打嗝的周期即導(dǎo)通與截止之和，以及導(dǎo)通的時間是由電阻R1、R2、電容C1所決定的，當(dāng)把電容C1或電阻R2減小時，電容C16通過電阻R2放電，打嗝的周期也將減小，當(dāng)電阻R1減小時，導(dǎo)通時間也將減小。二極管D1的作用防止電容C1通過電阻R1與Comp端放電，同時保證不會誤動作，有利于進入打嗝式保護。
如圖4所示，為過流或短路時場效應(yīng)管的VGS波形圖。在輸出過流或短路時，場效應(yīng)管的驅(qū)動信號VGS為間隙式，間隙式重復(fù)周期可以自行設(shè)定，這樣保證了過流或短路時，功耗極低，在解除故障后可自恢復(fù)。
上述實施例1中的場效應(yīng)管可以用NPN型三極管替換，該三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于電阻R5；發(fā)射極接地，集電極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp；也可以用PNP型三極管替換，該三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于電阻R5，集電極接地，發(fā)射極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp；都能實現(xiàn)相同的效果。
如圖5所示，為本發(fā)明的保護電路實施例2的電路原理示意圖，與實施例1不同的是還增加用于對電源輸出進行過壓保護的TVS管抑制電路，該TVS管抑制電路為一個瞬態(tài)抑制二極管，瞬態(tài)抑制二極管反向連接在負(fù)載輸出的正負(fù)兩端。
當(dāng)輸出過壓時，瞬態(tài)抑制二極管限壓在某一點上，輸出將處于過流狀態(tài)，輸出過流保護電路動作，使輸出電壓箝位在一點上，在沒有解除輸出過壓故障時，輸出處于打嗝保護。
如圖6所示，為過壓時輸出電壓波形與場效應(yīng)管的VGS波形圖。在輸出過壓時，場效應(yīng)管的驅(qū)動信號VGS為間隙驅(qū)動，間隙式的重復(fù)周期可以自行設(shè)定，輸出為打嗝式，周期與驅(qū)動信號VGS的一致，輸出電壓箝位在這設(shè)定點，當(dāng)解除故障可自恢復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種電源變換器輸出保護電路，其特征在于所述的保護電路包括運算放大器、二極管、分壓電阻和開關(guān)管；分壓電阻R3、R4串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端連接變換器中的PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，另一端接地，串接分壓點M連接運算放大器AR1的反相輸入端；分壓電阻R1、R2串接成分壓網(wǎng)絡(luò)，其中分壓網(wǎng)絡(luò)一端經(jīng)反向的二極管D1后接所述PWM控制模塊的補償電平端Comp，另一端接地；串接分壓點N一路連接運算放大器AR1的同相輸入端，另一路經(jīng)電容C1連接運算放大器AR1的輸出端；運算放大器AR1的反向輸入端連接PWM控制模塊的基準(zhǔn)電平端Vref，其輸出端經(jīng)電阻R5連接開關(guān)管后返回補償電平端Comp。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源變換器輸出保護電路，其特征在于所述的開關(guān)管為NPN型三極管，三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；NPN型三極管的發(fā)射極接地，其集電極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源變換器輸出保護電路，其特征在于所述的開關(guān)管為PNP型三極管，三極管的基極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；所述PNP型三極管的集電極接地，其發(fā)射極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源變換器輸出保護電路，其特征在于所述的開關(guān)管為場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的柵極一路連接分壓電阻R6后接地，一路連接于所述的電阻R5；場效應(yīng)管的漏極接地，源極連接PWM控制模塊的補償電平端Comp。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源變換器輸出保護電路，其特征在于所述的保護電路還包括用于對電源輸出進行過壓保護的TVS管抑制電路，該TVS管抑制電路主要有瞬態(tài)抑制二極管構(gòu)成，瞬態(tài)抑制二極管反向連接在負(fù)載輸出的正負(fù)兩端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源變換器輸出保護電路，該保護電路包括運算放大器、二極管、分壓電阻和開關(guān)管；分壓電阻R3和R4串接成的分壓網(wǎng)絡(luò)接基準(zhǔn)電平端Vref，串接分壓點連接運算放大器AR1的負(fù)極輸入端；分壓電阻R1和R2串接成的分壓網(wǎng)絡(luò)一端經(jīng)二極管D1后接補償電平端Comp，另一端接地，串接分壓點一路連接運算放大器AR1的正極輸入端，另一路經(jīng)電容C1后連接運算放大器AR1的輸出端；運算放大器AR1的反向輸入端連接基準(zhǔn)電平端Vref，其輸出端經(jīng)開關(guān)管后返回補償電平端Comp。使用本發(fā)明電路能達(dá)到在過流或短路時達(dá)到預(yù)設(shè)定的值以及持續(xù)短路，可靠性高功耗極低，在過壓時可以持續(xù)過壓，成本極低不受副邊控制的目的。
文檔編號H02H3/02GK101034798SQ200710027460
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者朱瑞平 申請人:廣州金升陽科技有限公司