開關電源輸出短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種開關電源輸出短路保護電路，包括電壓回差處理單元、基準電壓處理單元、比較器、故障信號電壓處理單元，其中：所述電壓回差處理單元的輸出端連接到故障信號電壓處理單元的輸入端并在開關電源輸出電壓變化超過設定值時輸出高電平；所述比較器的反相輸入端連接到故障信號電壓處理單元的輸出端、同相輸入端連接到基準電壓處理單元的輸出端、輸出端連接到電壓回差處理單元的輸出端；所述基準電壓處理單元的輸出端還連接到比較器的輸出端。本實用新型通過將由電壓回差處理單元獲得的誤差信號與基準信號比較，并根據(jù)比較結果打開或關斷電源輸出，可自由設計短路保護平均功耗，即使在開關電源短路輸出時，也能可靠長時間穩(wěn)定工作。
【專利說明】開關電源輸出短路保護電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及短路保護領域，更具體地說，涉及一種開關電源輸出短路保護電路。

【背景技術】
[0002]變頻器輔助電源工作中，難免會出現(xiàn)用戶端接錯線短路或加過大負載而造成短路或過流現(xiàn)象。為了避免該過流或短路現(xiàn)象影響變頻器正常工作，破壞變頻器內部元器件等問題，現(xiàn)有一種方案是在變頻器開關電源中進行過流保護，但目前大多過流保護采用將控制電源全部關斷的方式，這將使變頻器整機不穩(wěn)定，并且容易燒24V電源的二極管。還有一種方案是將變頻器輔助電源輸出串一個自恢復保險絲做過保護，其缺陷是自恢復保險絲響應慢，且保護動作的準確性隨溫度變化大，保護效果不理想。
[0003]此外，還有基于28XX/38XX系列芯片進行過流保護的方案，其通過增加輔助供電繞組實現(xiàn)打嗝保護。但該保護方式存在以下問題:(I)啟動時間和短路打嗝時間矛盾，且經常會造成某個器件過熱或啟動時間過長；(2)在低壓應用場合仍然需要額外的輔助繞組，造成變壓器多繞組臃腫。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述開關電源過流保護方式中啟動時間長、需額外繞組的問題，提供一種新的開關電源輸出短路保護電路。
[0005]本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種開關電源輸出短路保護電路，包括電壓回差處理單元、基準電壓處理單元、比較器、故障信號電壓處理單元，其中:所述電壓回差處理單元的輸出端連接到故障信號電壓處理單元的輸入端并在開關電源輸出電壓變化超過設定值時輸出高電平；所述比較器的反相輸入端連接到故障信號電壓處理單元的輸出端、同相輸入端連接到基準電壓處理單元的輸出端、輸出端連接到電壓回差處理單元的輸出端；所述基準電壓處理單元的輸出端還連接到比較器的輸出端。
[0006]在本實用新型所述的開關電源輸出短路保護電路中，所述故障信號電壓處理單元包括第一電阻、第一電容及第二電阻，且所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)連接在電壓回差處理單元的輸出端與參考地之間、所述第一電容并聯(lián)至所述第二電阻的兩端；所述第一電阻和第二電阻的連接點構成故障信號電壓處理單元的輸出端。
[0007]在本實用新型所述的開關電源輸出短路保護電路中，所述故障信號電壓處理單元還包括第一二極管，且該第一二極管串接在電壓回差處理單元輸出端與第一電阻之間。
[0008]在本實用新型所述的開關電源輸出短路保護電路中，所述基準電壓處理單元包括第三電阻、第二電容、第四電阻、第五電阻以及第二二極管，且所述第三電阻與第四電阻串聯(lián)連接在輸入基準電壓及參考地之間、所述第二電容并聯(lián)至所述第四電阻的兩端；所述第三電阻和第四電阻的連接點構成基準電壓處理單元的輸出端；所述第五電阻與第二二極管串聯(lián)連接在比較器的同相輸入端與輸出端之間。
[0009]在本實用新型所述的開關電源輸出短路保護電路中，所述電壓回差處理單元的輸出端與比較器的輸出端之間串接有第三二極管和第六電阻。
[0010]在本實用新型所述的開關電源輸出短路保護電路中，所述開關電源為反激式開關電源、降壓型開關電源、移向全橋開關電源或LLC開關電源。
[0011]本實用新型的開關電源輸出短路保護電路具有以下有益效果:通過將由電壓回差處理單元獲得的誤差信號與基準信號比較，并根據(jù)比較結果打開或關斷電源輸出，可自由設計短路保護平均功耗，即使在開關電源短路輸出時，也能可靠長時間穩(wěn)定工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型開關電源輸出短路保護電路實施例的示意圖。
[0013]圖2是圖1中基準電壓處理單元、比較器、故障信號電壓處理單元具體實現(xiàn)的電路示意圖。

【具體實施方式】
[0014]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0015]如圖1所示，是本實用新型開關電源輸出短路保護電路實施例的示意圖，其可用于不同拓撲電源的輸出短路保護，例如反激式開關電源、降壓(Buck)型開關電源、移向全橋開關電源或LLC開關電源等。本實施例中的輸出短路保護電路包括電壓回差處理單元11、基準電壓處理單元14、比較器13、故障信號電壓處理單元12，其中電壓回差處理單元11可采用誤差放大器等，其輸出端連接到故障信號電壓處理單元12的輸入端并在開關電源輸出電壓變化超過設定值時輸出高電平；比較器13的反相輸入端連接到故障信號電壓處理單元12的輸出端、同相輸入端連接到基準電壓處理單元14的輸出端、輸出端連接到電壓回差處理單元11的輸出端；基準電壓處理單元14的輸出端還連接到比較器13的輸出端。
[0016]在開關電源短路時，其輸出電壓下降，電壓回差處理單元11檢測到該輸出電壓變化超過設定值時向故障信號電壓處理單元輸出高電平，故障信號電壓處理單元12根據(jù)該高電平生成第一比較電壓；而基準電壓處理單元14則根據(jù)輸入的基準電壓生成第二比較電壓；比較器13在第一比較電壓大于第二比較電壓時輸出低電平，從而將電壓回差處理單元11的輸出電壓拉低，以通過電壓回差處理單元11關斷開關電源的PWM輸出。比較器13輸出低電平時，基準電壓處理單元14同時將第二比較電壓拉低。比較器13在第一比較電壓再次低于拉低后的第二比較電壓時，輸出高電平，從而打開開關電源的PWM發(fā)波，即開關電源再次啟動。
[0017]上述開關電源輸出短路保護電路通過將由電壓回差處理單元11獲得的誤差信號與基準信號比較，并根據(jù)比較結果打開或關斷電源輸出，可自由設計短路保護平均功耗，即使在開關電源短路輸出時，也能可靠長時間穩(wěn)定工作。
[0018]如圖2所示，上述故障信號電壓處理單元12包括第一電阻Rl、第一電容Cl及第二電阻R2，且第一電阻Rl與第二電阻R2串聯(lián)連接在電壓回差處理單元11的輸出端COMP腳與參考地之間、第一電容Cl并聯(lián)至第二電阻R2的兩端；第一電阻Rl和第二電阻R2的連接點構成故障信號電壓處理單元12的輸出端。該故障信號電壓處理單元12還包括第一二極管D1，且該第一二極管Dl串接在電壓回差處理單元11輸出端與第一電阻Rl之間。
[0019]基準電壓處理單元14包括第三電阻R3、第二電容C2、第四電阻R4、第五電阻R5以及第二二極管D2，且第三電阻R3與第四電阻R4串聯(lián)連接在輸入基準電壓VREF及參考地之間、第二電容C2并聯(lián)至第四電阻R4的兩端；第三電阻R3和第四電阻R4的連接點構成基準電壓處理單元14的輸出端；第五電阻R5與第二二極管D2串聯(lián)連接在比較器13的同相輸入端與輸出端之間。
[0020]電壓回差處理單元11的輸出端與比較器13的輸出端之間串接有第三二極管D3和第六電阻R6。
[0021]上述短路保護電路在連接到開關電源時，若開關電源短路，其輸出電壓下降，電壓回差處理單元11輸出端COMP腳電平上升，并通過第一二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2給第一電容Cl充電，從而使比較器13的反相輸入端電壓u2不斷上升；比較器13的同相輸入端電壓是預設的比較電平ul，輸入基準電壓VREF通過第三電阻R3、第四電阻R4分壓得到預設的比較電平；當比較器13的反相輸入端電壓u2充電到預設的比較電平ul時，比較器13的輸出翻轉為低電平(該比較器初始輸出高電平)，并通過第三二極管D3、第六電阻R6拉低電壓回差處理單元11的COMP腳電平，從而關斷開關電源PWM輸出(電壓回差處理單元11的COMP腳為低電平時自動將開關電源關斷)。
[0022]由于COMP腳被拉低，第五電阻R5、第二二極管D2連接到電壓回差處理單元11的參考地，此時預設的比較電平ul也發(fā)生變化，達到一個更低的基準；同時第一電容Cl通過第二電阻R2放電，當放電到預設的比較電平ul的新基準值時，比較器13的輸出再次翻轉為高電平，從而釋放COMP腳，打開開關電源的P麗發(fā)波，再次啟動電源。
[0023]通過設置比較電平Ul和第一電容Cl的充放電時間，可以實現(xiàn)一個低功耗的短路保護。
[0024]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:包括電壓回差處理單元、基準電壓處理單元、比較器、故障信號電壓處理單元，其中:所述電壓回差處理單元的輸出端連接到故障信號電壓處理單元的輸入端并在開關電源輸出電壓變化超過設定值時輸出高電平；所述比較器的反相輸入端連接到故障信號電壓處理單元的輸出端、同相輸入端連接到基準電壓處理單元的輸出端、輸出端連接到電壓回差處理單元的輸出端；所述基準電壓處理單元的輸出端還連接到比較器的輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:所述故障信號電壓處理單元包括第一電阻、第一電容及第二電阻，且所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)連接在電壓回差處理單元的輸出端與參考地之間、所述第一電容并聯(lián)至所述第二電阻的兩端；所述第一電阻和第二電阻的連接點構成故障信號電壓處理單元的輸出端。
3.根據(jù)權利要求2所述的開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:所述故障信號電壓處理單元還包括第一二極管，且該第一二極管串接在電壓回差處理單元輸出端與第一電阻之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:所述基準電壓處理單元包括第三電阻、第二電容、第四電阻、第五電阻以及第二二極管，且所述第三電阻與第四電阻串聯(lián)連接在輸入基準電壓及參考地之間、所述第二電容并聯(lián)至所述第四電阻的兩端；所述第三電阻和第四電阻的連接點構成基準電壓處理單元的輸出端；所述第五電阻與第二二極管串聯(lián)連接在比較器的同相輸入端與輸出端之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:所述電壓回差處理單元的輸出端與比較器的輸出端之間串接有第三二極管和第六電阻。
6.根據(jù)權利要求1所述的開關電源輸出短路保護電路，其特征在于:所述開關電源為反激式開關電源、降壓型開關電源、移向全橋開關電源或LLC開關電源。
【文檔編號】H02H7/12GK204243731SQ201420748275
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權日:2014年12月2日
【發(fā)明者】劉志軍, 季步成, 吳耀宗 申請人:蘇州匯川技術有限公司