CN101958533A - 用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置，所述隔离式电源供应器包含功率开关受控制信号切换以及与所述功率开关串联的电流感测电阻，其特征在于所述电流感测电阻短路保护装置包括：一检测电路，连接所述功率开关，监视所述控制信号，在所述控制信号大于第一临界值时，触发保护信号；一停止工作电路，连接所述检测电路，根据所述保护信号停止所述功率开关切换。本发明的用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法具有保护隔离式电源供应器和能更快速判断电流感测电阻是否短路的优点。

Description

用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法
技术领域
本发明涉及一种隔离式电源供应器，具体地说，是一种隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法。
背景技术
如图1所示，在隔离式电源供应器10中，交流电压VAC经整流电路12及电容14整流及滤波后产生直流输入电压Vin供给变压器18的一次侧线圈Lp，一次侧线圈Lp与功率开关20串联，功率开关20受电源控制器16提供的控制信号Vgate切换，使变压器18将电力从其一次侧线圈Lp，传递到二次侧线圈Ls，因而在输出端产生输出电压Vout。电流感测电阻Rcs与功率开关20串联，感测一次侧线圈Lp的电流Ip，电源控制器16根据电流感测电阻Rcs提供的电压Vcs以及从输出端Vout回授的电压Vcomp决定功率开关20的责任周期。当电流感测电阻Rcs短路时，其上的电压Vcs为零，故功率开关20的责任周期会达到最大值，导致电流Ip快速上升，大的电流Ip会造成变压器18饱和，以及烧毁电流感测电阻Rcs、功率开关20及电源控制器16等组件，因此需要保护机制在检测到电流感测电阻Rcs短路时关闭功率开关20。
传统的电流感测电阻短路保护方法是在一个脉宽调变周期内经过一段时间后，若电压Vcs仍小于预设的参考电压，则发出电流感测电阻短路信号，在连续数个周期都出现所述电流感测电阻短路信号时，例如连续8个周期，则认定电流感测电阻Rcs发生短路，并让隔离式电源供应器10进入保护模式。然而，在高输入电压Vin的情况下，电流Ip上升速度较快，造成隔离式电源供应器10尚未进入保护模式便发生过电流的状况。
因此已知的电流感测电阻短路保护方法存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法。
本发明的另一目的，在于提出一种更快速判断电流感测电阻是否发生短路的保护装置及方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置，所述隔离式电源供应器包含功率开关受控制信号切换以及与所述功率开关串联的电流感测电阻，其特征在于所述电流感测电阻短路保护装置包括：
一检测电路，连接所述功率开关，监视所述控制信号，在所述控制信号大于第一临界值时，触发保护信号；
一停止工作电路，连接所述检测电路，根据所述保护信号停止所述功率开关切换。
本发明的电流感测电阻短路保护装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电流感测电阻短路保护装置，其中所述检测电路在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于第二临界值时被致能信号致能。
前述的电流感测电阻短路保护装置，其中所述检测电路包括：
一比较器，连接所述功率开关，比较所述控制信号及第一临界值产生一比较信号；
一逻辑电路，连接所述比较器，根据所述比较信号及致能信号决定所述保护信号。
前述的电流感测电阻短路保护装置，其中更包括比较器连接所述电流感测电阻，比较所述电流感测电阻上的电压及所述第二临界值，在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于所述第二临界值时触发所述致能信号。
前述的电流感测电阻短路保护装置，其中更包括计数器在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于所述第二临界值时触发所述致能信号。
前述的电流感测电阻短路保护装置，其中所述停止工作电路包括正反器根据所述保护信号产生停止信号以停止所述功率开关切换。
一种隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护方法，所述隔离式电源供应器包含功率开关受控制信号切换以及与所述功率开关串联的电流感测电阻，其特征在于所述电流感测电阻短路保护方法包括以下步骤：
(A)监视所述控制信号；
(B)在所述控制信号大于第一临界值时，触发停止信号以停止所述功率开关切换。
前述的电流感测电阻短路保护方法，其中所述步骤B包括在所述电流感测电阻上的电压小于第二临界值时才允许触发所述停止信号。
采用上述技术方案后，本发明的用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置及方法具有以下优点：
1.保护隔离式电源供应器。
2.能更快速判断电流感测电阻是否短路。
附图说明
图1为已知的隔离式电源供应器示意图；
图2为控制信号Vgate在电流感测电阻Rcs短路时的波形图；
图3为本发明的实施例的示意图；
图4为图3的电路中信号的波形图。
组件符号说明
10、隔离式电源供应器12、整流电路14、电容16、电源控制器18、变压器20、功率开关22、寄生电容30、电流感测电阻短路保护装置32、单击电路33、反相器34、比较器36、与门38、与门40、计数器42、检测电路44、比较器46、与门48、或门50、停止工作电路52、正反器60、信号S2的波形62、控制信号Vgate的波形64、信号S5的波形66、保护信号S7的波形68、信号Enable的波形。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
现请参阅图1，图1为已知的隔离式电源供应器示意图。如图所示，事实上电流感测电阻Rcs的短路并不会造成功率开关20的源极与地端GND之间的电阻值完全降到零，因此电压Vcs仍然会随着电流Ip的上升而增加，又因为功率开关20的闸极及源极之间具有寄生电容22，因此控制信号Vgate的准位也会跟着上升。图2为控制信号Vgate在电流感测电阻Rcs短路时的波形图，在电流感测电阻Rcs发生短路后，控制信号Vgate会上升，因此可利用控制信号Vgate的准位判断电流感测电阻Rcs是否短路。例如，当控制信号Vgate上升至预设的临界值时，便认定电流感测电阻Rcs发生短路，并关闭功率开关20，让隔离式电源供应器10进入保护模式。
图3为本发明的实施例，图4为所述电路30中信号的波形图。参照图1、图3及图4，在电流感测电阻短路保护装置30中，单击电路32根据控制信号Vgate触发单击信号S1，经反相器33产生单击信号S2，如图4的波形60所示；比较器34比较电流感测电阻Rcs上的电压Vcs及参考电压Vref，在电压Vcs小于参考电压Vref时，比较器34的输出信号S3为高准位，与门36接收信号S2及S3确认电压Vcs是否在功率开关20打开(turn on)一段时间后仍然小于参考电压Vref，若为是，则与门36的输出信号S4为高准位，与门38接收信号S4及控制信号Vgate判断电压Vcs是否在功率开关20打开期间低于参考电压Vref，若为是，与门38的输出信号S5为高准位，如图4的波形64所示；计数器40计数信号S5连续出现的次数，如果信号S5连续出现数个周期，例如8个周期，计数器40送出信号S8经或门48至停止工作电路50中正反器52之重置端R，重置正反器52的输出信号Enable关闭，此信号Enable用来停止功率开关20切换，让隔离式电源供应器10进入保护模式。
为了更快速判断电流感测电阻Rcs是否短路，电流感测电阻短路保护装置30使用检测电路42监视控制信号Vgate。在电流感测电阻Rcs发生短路期间，例如时间t1至t2，控制信号Vgate的准位随着电流Ip的上升而增加，如图4的波形62所示，在时间t2时，控制信号Vgate大于临界值Vgate_High，造成检测电路42触发保护信号S7，如图4的波形66所示，保护信号S7经或门48至正反器52之重置端R以重置正反器52，因此正反器52的输出信号Enable转为低准位以停止功率开关20切换，如图4的波形68所示，让隔离式电源供应器10进入保护模式。为了避免发生误动作，提供致能信号EN给检测电路42，在功率开关20打开一小段时间后电压Vcs小于参考电压Vref时致能检测电路42。在此实施例中，致能信号EN可由计数器40或比较器34提供。在检测电路42中，比较器44比较控制信号Vgate及临界值Vgate_High产生比较信号S6，与门46根据致能信号EN及比较信号S6决定保护信号S7。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (8)

1.一种用于隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护装置，所述隔离式电源供应器包含功率开关受控制信号切换以及与所述功率开关串联的电流感测电阻，其特征在于所述电流感测电阻短路保护装置包括：
一检测电路，连接所述功率开关，监视所述控制信号，在所述控制信号大于第一临界值时，触发保护信号；
一停止工作电路，连接所述检测电路，根据所述保护信号停止所述功率开关切换。
2.如权利要求1所述的电流感测电阻短路保护装置，其特征在于，所述检测电路在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于第二临界值时被致能信号致能。
3.如权利要求2所述的电流感测电阻短路保护装置，其特征在于，所述检测电路包括：
一比较器，连接所述功率开关，比较所述控制信号及第一临界值产生一比较信号；
一逻辑电路，连接所述比较器，根据所述比较信号及致能信号决定所述保护信号。
4.如权利要求2所述的电流感测电阻短路保护装置，其特征在于，更包括比较器连接所述电流感测电阻，比较所述电流感测电阻上的电压及所述第二临界值，在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于所述第二临界值时触发所述致能信号。
5.如权利要求2所述的电流感测电阻短路保护装置，其特征在于，更包括计数器在所述功率开关打开一段时间后，所述电流感测电阻上的电压小于所述第二临界值时触发所述致能信号。
6.如权利要求1所述的电流感测电阻短路保护装置，其特征在于，所述停止工作电路包括正反器根据所述保护信号产生停止信号以停止所述功率开关切换。
7.一种隔离式电源供应器的电流感测电阻短路保护方法，所述隔离式电源供应器包含功率开关受控制信号切换以及与所述功率开关串联的电流感测电阻，其特征在于所述电流感测电阻短路保护方法包括以下步骤：
(A)监视所述控制信号；
(B)在所述控制信号大于第一临界值时，触发停止信号以停止所述功率开关切换。
8.如权利要求7所述的电流感测电阻短路保护方法，其特征在于，所述步骤B包括在所述电流感测电阻上的电压小于第二临界值时才允许触发所述停止信号。
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