CN101064425A - 功率变换器的保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率变换器的保护电路，包括功率变换器输出电压采样装置、三极管，所述功率变换器输出电压采样装置采样功率变换器的输出电压，所述三极管的基极与所述采样装置相连，发射极或集电极与功率变换器的脉冲输出模块相连，用于在功率变换器输出电压降低到预定值以下时，向功率变换器的脉冲输出模块发出控制信号，限制功率变换器的输出功率。由于本发明采用三极管作为控制器，而且不需形成闭环控制，其响应速度不受功率变换器的开关管的开关频率限制，响应速度很快，这使得功率变换器的开关管承受较大电流应力和电压应力的时间减少，减小损坏功率变换器的可能性。

Description

功率变换器的保护电路
技术领域
本发明涉及功率变换器，特别涉及功率变换器的保护电路。
背景技术
如图1所示，现有功率变换器的保护电路包含功率变换器输出电流采样装置70、电流控制器20。输出电流采样装置70采样功率变换器的输出电流Iout并输出至电流控制器20的输入电流控制器20的输出与脉冲输出模块30的输入相连，脉冲输出模块30与功率变换器原边的开关管40相连。电流控制器20主要包含差分运放21，差分运放21的两个输入端分别为基准电流Iref和输出电流Iout，其输出端与的PWM芯片输入端相连。上述电流控制器20采差分运放21对输出电流Iout形成闭环控制。上述脉冲输出模块30可采用脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)芯片；也可采用脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation，简称PFM)芯片。
现有功率变换器的保护电路的工作原理如下：当输出大负载动态或输出短路发生的时候，负载等效电阻变小，功率变换器的输出电流Iout变大，当输出电流Iout大于基准电流Iref时，差分运放21就输出低电平至PWM芯片(或PFM芯片)，PWM芯片(或PFM芯片)输出至开关管40的脉冲的占空比就变小(脉冲的频率就变大，从而将输出电流Iout调低。通过限制输出电流，从而限制输出功率进而限制开关管40的瞬态电流应力、瞬态电压应力，达到保护功率变换器的目的。
现有技术的不足之处在于：功率变换器的保护电路的电流控制器采用差分运放对输出电流Iout形成闭环控制。根据经典控制理论，闭环控制器的带宽一般取功率变换器的开关管的开关频率的十分之一，理论上最大带宽也就是开关频率。所以现有功率变换器的保护电路的响应时间最小为：
Figure A20061007755200031
所以现有功率变换器的响应速度受功率变换器的开关管的开关频率限制，响应速度比较慢，这使功率变换器的开关管在较长时间内电流应力和电压应力都较大，可能会损坏功率变换器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种响应速度快的保护电路，减小功率变换器的开关管承受大的电流应力和电压应力的时间，保护功率变换器。
本发明的技术方案概述如下：一种功率变换器的保护电路，包括功率变换器输出电压采样装置，其特征在于：还包括三极管，所述三极管的基极与所述采样装置相连，发射极或集电极与功率变换器的脉冲输出模块相连，用于在功率变换器输出电压降低到预定值以下时，向功率变换器的脉冲输出模块发出控制信号，限制功率变换器的输出功率。
上述功率变换器的保护电路，还包括保护电阻，串联于采样装置与三极管基极之间，所述三极管为PNP型三极管，其发射极与第一电压相连，并与脉冲输出模块的控制端相连，其集电极接地。
所述三极管的基极通过起偏电阻与第二电压相连。
所述基极与集电极之间串联一个分压电阻。
所述脉冲输出模块是PWM芯片或PFM芯片。
与现有技术相比，本发明的效果是：本发明的功率变换器的保护电路，包括功率变换器输出电压采样装置、三极管，所述三极管的基极与所述采样装置相连，发射极或集电极与功率变换器的脉冲输出模块相连，用于在功率变换器输出电压降低到预定值以下时，向功率变换器的脉冲输出模块发出控制信号，限制功率变换器的输出功率。由于本发明采用三极管作为控制器，而且不需形成闭环控制，其响应速度不受功率变换器的开关管的开关频率限制，响应速度很快，当输出大负载动态或是输出短路发生时，能很快将输出电压变低，脉冲输出模块的输入电压很快就能变低，从而脉冲输出模块很快地输出至功率变换器的开关管的脉冲的占空比变小或频率变大，从而很快地调低输出电压，限制输出功率。这使得功率变换器的开关管承受较大电流应力和电压应力的时间减少，减小损坏功率变换器的可能性。
附图说明
图1是现有技术的电路示意图。
图2是实施例1的电路示意图。
图3是实施例2的电路示意图。
图4是实施例3的电路示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：
如图2所示，一种功率变化器的保护电路包括功率变换器输出电压采样装置80、三极管90，所述率变换器输出电压采样装置80采样功率变换器的输出电压，所述三极管90为PNP型三极管，其基极通过保护电阻R3连接输出电压采样装置，其集电极接地，其发射极接有第一电压Vc并从发射极与第一电压Vc之间引出导线至脉冲输出模块30的输入端，脉冲输出模块30根据输入端的电压调节输出脉冲的占空比或开关频率。所述脉冲输出模块30可PWM芯片或PFM芯片。上述保护电阻R3能避免输出电压直接接通三极管90的基极，从而保护三极管90。
上述功率变化器的保护电路的工作原理如下：当输出大负载动态或输出短路发生的时候，负载等效电阻变小，输出电压会被拉低，当输出电压降低到一定程度，使得三极管基极的电压小于其发射极的电压与门限电压之和，三极管就进入饱和导通状态，此时三极管的发射极和集电极之间只有很低的电压(不大于0.7V)，这就使PWM芯片(或PFM芯片)输入端的电压被拉低，PWM芯片(或PFM芯片)输出至开关管的脉冲的占空比就变小(脉冲的频率就变大)，从而将输出电压Vout调低，限制输出功率进而限制开关的瞬态电流应力、瞬态电压应力，达到保护功率变换器的目的。由于三极管的开通速度约为40纳秒左右，加上PWM芯片(或PFM芯片)的延迟(约20纳秒)，此保护电路的响应时间在100纳秒以内。这样就能够使功率变换器的开关管承受较大电流应力和电压应力的时间减少，减小损坏功率变换器的可能性。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：在三极管90的基极增设了起偏支路，该起偏支路包含起偏电阻R2和第二电压Vcc。起偏电阻R2一端与三极管90的基极相连，另一端与第二电压Vcc相连。该起偏支路能避免本发明的保护电路影响功率变换器的起偏，避免出现功率变换器的输出一直为0的现象。
实施例3：
本实施例与实施例1或实施例2的不同之处在于：三极管90的基极与集电极之间串联有一个调节电阻R4。该调节电阻R4的效果是：通过该调节电阻R4与保护电阻R3、起偏电阻R2的组合匹配，来调整三极管基极的电压最大值和最小值。使得当三极管基极电压是最小值时可以保证功率变换器顺利起机，当三极管基极电压是最大值时可以保证三极管的基极与发射极之间的反偏电压不至于过大从而避免损坏三极管。

Claims (5)

1.一种功率变换器的保护电路，其特征在于：包括功率变换器输出电压采样装置、三极管，所述功率变换器输出电压采样装置采样功率变换器的输出电压，所述三极管的基极与所述采样装置相连，发射极或集电极与功率变换器的脉冲输出模块相连，用于在功率变换器输出电压降低到预定值以下时，向功率变换器的脉冲输出模块发出控制信号，限制功率变换器的输出功率。
2.根据权利要求1所述的功率变换器的保护电路，其特征在于：还包括保护电阻，串联于采样装置与三极管基极之间，所述三极管为PNP型三极管，其发射极与第一电压相连，并与脉冲输出模块的控制端相连，其集电极接地。
3.根据权利要求2所述的功率变换器的保护电路，其特征在于：所述三极管的基极还通过起偏电阻与第二电压相连。
4.根据权利要求2或3所述的功率变换器的保护电路，其特征在于：所述基极与集电极之间串联有调节电阻。
5.根据权利要求1或2或3所述的功率变换器的保护电路，其特征在于：所述脉冲输出模块是PWM芯片或PFM芯片。
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