CN101877475B - 一种电源短路保护回路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源短路保护回路，包括电源保护模块；所述电源保护模块包括过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块；过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块的两端都分别与电源输出模块、电源反馈模块连接。本发明能避免电源内部短路时引起元件温度过高和器件损耗，排除安全隐患，以保护电源电路正常持久而可靠的工作。

Description

一种电源短路保护回路

技术领域

本发明涉及电源设备，更具体的说，涉及一种在电源内部电路出现短路时的短路保护电路。

背景技术

电源作为电器使用必不可少的一部分，一直是电器正常运转的重要保证之一。

开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等特点，广泛的应用于工业控制、通信办公、家庭消费等各种电子设备中。但电源的要求随电子设备的不同而不同，都有不同的技术规格和指标，尤其是各种保护功能，短路保护作为其中最重要的功能更加倍受关注。对短路保护来说，通常的做法是在输出端检测电压或电流，当输出电压过高\过低或电流过高时，使电路停止工作来达到短路保护的目的；这对于具有同时多路输出直流电压的开关电源来说，开关电源输出端只要有一路出现问题就会影响整个开关电源的正常工作。

开关电源系统在输出端短路的情况下，电源要迅速关断，防止过大的电流烧坏设备；同时在开关电源有多路输出支路时，要求关断的输出不会影响到其他输出回路。在有些时候，开关电源输出端没有发生短路现象，但在电源内部却发生了短路现象，而且通过外界环境无法感知到电源内部所发生的明显故障；此时设备一般还在正常运转，相应的保护电路也没有开启保护工作，但内部元件会发生短路，从而导致内部温度迅速升高，超出安全规定的要求，使电源始终保持在极高温度下工作，增加了电源元件的损耗，过热运行，最终导致电源损毁，甚至引发火灾等。在上述这种情况下，当发现电源发生故障时已经太晚了，错过了最佳诊断和排除故障的时机。

另一方面，目前通常所用电源保护电路大都使用继电器、金属氧化物半导体场效应管、芯片微控制器等元件来设计，价格昂贵，零件来源渠道不普及，影响实际应用；电路保护时间慢，效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有电源保护电路的缺陷，提供一种电源短路保护回路，避免电源内部短路时引起元件温度过高和器件损耗，排除安全隐患，以保护电源电路正常持久而可靠的工作，从而达到保护电源正常运转的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电源短路保护回路，包括电源保护模块；所述电源保护模块包括过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块；过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块的两端都分别与电源输出模块、电源反馈模块连接。

所述短路保护模块包括三极管Q2、稳压管ZD1、电容C1和电阻R3、R4、R5；三极管Q2的发射极通过连接稳压管ZD1和电容C1的并联电路接地，三极管Q2的集电极通过电阻R5与电源的反馈电路相连接；电阻R3、R4分别为三极管Q2的发射极、基极偏置电阻。

本发明利用保护电路控制电源输出的原理如下：当电器处于工作状态，电源正常工作时，保护电路不工作，无功率消耗等。当电源电路发生短路时，短路引起的电压异常使保护电路开始工作，并将故障反馈给电源的反馈电路，通过电源的反馈电路传输到电源的控制模块，关闭电源的输出模块，从而达到停止元件工作，切断电源输出，保护电源电路元件不发生烧毁和过热，不发生高温和爆炸烧毁的情况。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明是在电源系统的电源模块中实现，以新构造的保护电路直接嵌入到原有电源模块中，通过反馈，借助原有的电源控制模块实现保护功能，使用的元件成本低廉，电路构造实现简易。

2、本发明利用电源内部的短路保护来将电源的输出端关闭，从而防止电器短路温度过高，防止电器发生内部起火或者爆炸，保护电源内部安全；当短路故障排除后，电器开机即恢复正常工作。

附图说明

图1是本发明的模块结构示意图；

图2是图1中电源保护模块的模块结构示意图；

图3是图2中短路保护模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明包括依次连接的外部供电模块1、电源模块3、输出供电模块2；电源模块包括电源转换模块32、电源输出模块33、电源保护模块31、电源控制模块34以及电源反馈模块35，电源控制模块34分别与电源转换模块32、电源反馈模块35连接，电源输出模块分别与电源转换模块32、电源保护模块31、输出供电模块2连接。外部供电模块1提供所需的市电给电源模块3，通过电源控制模块34控制电源转换模块32，将市电转换为电器所需规格的电压电流，通过电源输出模块33输出给电器使用；在电器运行时如果电器出现异常，电源保护模块31检测到异常，通过电源反馈模块35反馈给电源控制模块34，关闭电源，保护电器。

如图2所示，所述电源保护模块31包括过压保护模块311、过流保护模块312和短路保护模块313；过压保护模块311、过流保护模块312和短路保护模块313的两端都分别与电源输出模块33、电源反馈模块35连接，即形成三条并联支路。

如图3所示，本发明包含在图2中的短路保护模块313利用三极管Q2、稳压管ZD1、电容C1和电阻R3、R4、R5构造短路保护电路，其中电阻R3、R4分别为三极管Q2的发射极、基极偏置电阻。三极管Q1、电阻R1、R2为电源输出模块中的部分电路；三极管Q3、光藕PC1为电源反馈模块中的部分电路。三极管Q2的发射极通过连接稳压管ZD1和电容C1的并联电路接地，三极管Q2的基极通过电阻与场效应管Q1连接，三极管Q2的集电极通过电阻R5与电源的反馈电路相连接。场效应管Q1的栅极通过电阻R2、R3与三极管Q2的发射极连接。由于三极管Q2的集电极连接在电源的反馈电路，所以通过电压即可控制三极管的通断。当电源的输出模块发生短路，通过三极管的导通将电压信号反馈给电源的反馈电路，反馈电路将信号给予电源的控制芯片，通过电源的控制模块切断电源输出。

图3的工作原理为：当加在三极管Q2发射结的电压小于PN结的导通电压时，基极电流、集电极电流和发射极电流都为零，三极管Q2这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。当加在三极管Q2发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时(一般为0.7V以上)，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用。当输入电压VDC正常输入并接场效应管(MOS管)Q1的漏极，MOS管Q1的栅极由控制电压Vc控制，且MOS管Q1的栅极电压高于漏极电压，则MOS管Q1导通，Q1源极正常输出并接输出电压Vout输出。稳压管ZD1稳压使三极管Q2的基极电压高于发射极电压，即Ub＞Ue，三极管Q2处于截止状态，三极管Q2不导通。当MOS管Q1的漏极和栅极发生短路时，三极管Q2的基极电压被拉低，三极管Q2的发射极电压高于其基极电压，即Ue＞Ub，三极管Q2导通；通过三极管Q2的集电极将高电平反馈到Q3基极，使Q3导通形成回路，光藕PC1工作，将IC的Vcc高电平信号反馈给IC的Latch端，IC的Latch端检测到高电平，IC控制断开DC电路，DC电路停止工作，导致MOS管Q1停止工作，无输出，即使短路，也无电量输出，不会有温度过高出现。当排出短路故障后，电路再次启动，DC电路工作正常，输出电压Vout正常。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电源短路保护回路，包括电源保护模块，所述电源保护模块包括过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块；过压保护模块、过流保护模块和短路保护模块的两端都分别与电源输出模块、电源反馈模块连接，其特征在于：所述短路保护模块包括三极管Q2、稳压管ZD1、电容C1和电阻R3、R4、R5；三极管Q2的发射极通过连接稳压管ZD1和电容C1的并联电路接地，三极管Q2的集电极通过电阻R5与电源反馈模块相连接；电阻R3、R4分别为三极管Q2的发射极、基极偏置电阻。

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