CN101499646B - 自动温度补偿的平均值过流保护电路 - Google Patents

Abstract

自动温度补偿的平均值过流保护电路包含电流平均值检测电路、限流阀值基准电路和比较器。电流平均值检测电路中采样信号经整流二极管，被滤波电阻、滤波电容平滑得到电流平均值信号。滤波电容并联放电电阻，在保护动作期间提供放电回路。整流二极管的负温度系数工作特性，导致电流平均值信号受工作环境温度控制。限流阀值基准电路采用温度系数小的过流限值基准源设定过流保护阀值，经补偿二极管、对偶电阻和补偿电容构成的补偿网络得到限流阀值，补偿电容并联补偿电阻。比较器对以上两信号进行比较，确认变换器状态。以上两电路采用对称设计，相应器件参数及温度特性一致，温度效应自动抵消，保证系统过流阀值稳定。

Description

自动温度补偿的平均值过流保护电路

所属技术领域：

本发明涉及开关电源变换器中一种过流短路保护电路。

背景技术

在开关电源变换器中，通过对脉冲电流采样、整流平滑处理后得到电流平均值信号，将其与预设限流阀值进行比较，如果负载过流或者短路，比较器将输出保护信号触发相关电路关闭功率回路，从而使得整个转换器具有过流或者短路保护功能。

电流采样电路串联在高频工作的主功率回路中。对于较小的电流，使用简单的采样电阻就可以得到电流采样信号；如果被采样电流较大或者为了减少采样电路自身的功率损耗，可以采用1∶N的电流互感器，其中电流互感器原边只有一匝，付边根据需求选择相应匝数，在电流互感器付边并联一个相应的采样电阻，就可以得到电流采样信号。

电流采样信号信号经过二极管整流后向滤波电容充电，由于滤波电容的滤波作用，得到电流平均值信号。通常会在滤波电容上并联一个较大阻值的放电电阻，以便在过流保护动作期间释放保持电容上的电荷，为恢复后续正常工作做准备。

电流平均值信号与设定限流阀值的基准电平进行比较。如果负载过流或者短路，比较器将输出保护指示信号，变换器关闭输出。在以上的设计中由于整流二极管的负温度系数特性，及设定限流阀值的基准电平对温度不敏感，所以造成了在整个温度范围内，过流保护值漂移非常大，影响了系统过流阀值的稳定性。

发明内容

本发明通过设计和电流平均值检测电路对称的限流阀值基准电路，达到由于工作温度引起采样电路输出的任何变化，都将被限流阀值基准电路自动补偿，稳定了系统过流阀值。

本发明所采用的电流平均值检测电路、限流阀值基准电路对称技术方案如下：

电流平均值检测电路同以前的设计一样，仍由整流二极管、滤波电阻、滤波电容和放电电阻构成。电流平均值检测电路中二极管工作在正向导通状态。根据二极管的工作特性，工作环境温度高时，正向导通压降变小；工作环境温度低时，正向压降上升。如果不进行温度补偿，当工作环境温度高时，滤波电容上将得到相对高的电流平均值信号，使得变换器还没有达到额定的输出功率就将进入保护状态，达不到设计指标；而工作环境温度低时，滤波电容上将得到相对低的电流平均值信号，变换器将在输出功率远大于额定功率的情况下才保护，将使变换器处于危险的工作状态。

对称设计的限流阀值基准电路由温度系数非常小的过流限值基准源、温度补偿二极管、对偶电阻、补偿电容和补偿电阻网络构成。过流限值基准源用于设定电路过流保护阀值，通过温度补偿二极管、对偶电阻和补偿电容构成的补偿网络，得到最终用于比较的限流阀值。当工作环境温度高时，处于温度补偿二极管的正向导通压降变小，补偿电容上将得到相对高的限流阀值；当工作环境温度低时，处于温度补偿二极管的正向导通压降变大，补偿电容上将得到相对低的限流阀值。

最终电流平均值检测电路的滤波电容输出的电流平均值信号和限流阀值基准电路补偿电容输出的限流阀值两个信号经过比较器相比较，确定电源变换器是否处于过流或者短路状态。

以上两个电路中二极管为同种特性器件，工作在相同环境温度下，所以补偿电容和滤波电容参数所得到的电压随温度的变化量相等。限流阀值与电流平均值检测电路输出主动一致的变化使得整流二极管正向压降的温度漂移自动得到补偿。

补偿电容和滤波电容也是采用同种特性器件，确保补偿彻底；使用和滤波电阻一样的对偶电阻，以及在补偿电容两端并联的与放电电阻同样的补偿电阻，使得两个电路完全对称，彻底消除温度影响。

如果平均值检测电路无需滤波电阻，那么限流阀值基准电路中的对偶电阻一样要去除。

本发明优点在于通过设计简洁的、完全对称的电流平均值检测电路和限流阀值基准电路，满足了过流保护对温度自动补偿的要求，提高了系统过流阀值的稳定性、变换器的可靠性和经济性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是自动温度补偿的平均值过流保护电路的原理框图

图1中：1.采样电路得到的高频脉冲电流所对应的高频脉冲电压信号，2.整流二极管，3.滤波电阻，4放电电阻，5.保持电容，6.过流限值基准源，7.补偿二极管，8.对偶电阻，9.补偿电阻，10.补偿电容，11.比较器。

具体实施方式

在图1中，采样信号1经过整流二极管2和滤波电阻3、滤波电容5网络得到平滑的电流平均值信号；过流限值基准源6通过补偿二极管7和对偶电阻8、补偿电容9得到用于比较的限流阀值。当负载电路过流或者短路时，几个工作周期后，电流平均值信号将大于限流阀值，比较器11输出保护指示信号，关闭变换器。保护动作后，采样信号1迅速减小为零，保持电容5通过并联的放电电阻4释放电荷，为下一次保护过程做好准备。

Claims (7)

1.一种平均值过流保护电路，该电路由电流平均值检测电路、限流阈值基准电路和比较器构成；其结构特征是：电流平均值检测电路由整流二极管、滤波电阻、滤波电容和放电电阻组成，输出电流平均值信号；限流阈值基准电路由过流限值基准源、温度补偿二极管、对偶电阻、补偿电容和电阻网络构成，输出限流阈值；比较器对电流平均值信号和限流阈值信号进行比较，确认是否有输出过流或者短路情况发生；电流平均值检测电路、限流阈值基准电路采用对称设计，电流平均值检测电路和限流阈值基准电路两者采用温度特性一致的二极管。

2.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，电流平均值检测电路、限流阈值基准电路采用对称设计，而且两者都由二极管、电容和电阻网络构成，二极管都处于正向导通工作状态。

3.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，限流阈值基准电路由过流限值基准源、温度补偿二极管、补偿电容和电阻网络构成；其结构特征是：过流限值基准源通过串联的温度补偿二极管和对偶电阻给并联的补偿电容和电阻网络供电，产生比较所需的限流阈值。

4.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，电流平均值检测电路的滤波电阻和限流阈值基准电路中对偶电阻采用参数相同、温度特性一致的元件。

5.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，电流平均值检测电路的滤波电容和限流阈值基准电路中补偿电容采用参数相同、温度特性一致的元件。

6.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，电流平均值检测电路放电电阻和限流阈值基准电路中补偿电阻网络采用参数相同、温度特性一致的元件。

7.根据权利要求1所述的平均值过流保护电路，如果电流平均值检测电路不使用滤波电阻，限流阈值基准电路中也没有对偶电阻，保证电路的对称性。