CN102035388A - 开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关电源，属于自动化领域。该开关电源包括：包括：输入整流滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流滤波电路、控制电路、电流反馈电路、电压反馈电路和可控硅保护电路；其中，输入整流电路，其与开关电路、控制电路和可控硅保护电路相连；开关电路，其与变压器隔离变换电路相连，还经由电流反馈电路与控制电路和可控硅保护电路相连；变压器隔离变换电路，其与输出整流滤波电路相连；输出整流滤波电路，其与负载相连，还经由电压反馈电路与可控硅保护电路相连；可控硅保护电路，其与控制电路相连；当开关电源输出短路时，控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制开关电路的关断。本发明可以进行短路、过流保护。
Description
技术领域
本发明涉及自动化领域，特别涉及一种开关电源。
背景技术
开关电源的容性负载相当于输出在一定的时间段内开关电源处于短路状态，这是由电容特性即允许电流突变特性带来的固有问题。为此，需要对开关电源进行短路/过流保护，如果短路/过流保护灵敏，直接导致容性负载变小；如果容性负载增大，短路保护将不灵敏；传统的Hiccup短路/过流保护方式，在进行短路/过流保护时，造成输出短路功率较大，开关电源本身发热较严重，易导致电源自身过热损害。同时，由于开关电源输出部分处于短路/过流状态，后级用电设备工作不正常，在这种状态下，开关电源的每次重新启动，都会对后级用电设备带来不确定的损伤。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是提供一种开关电源路，以解决现有技术中电源输出短路、过流状态对电源及后级用电设备损伤以及容性负载与短路保护的矛盾问题。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种开关电源，具体技术方案如下：
一种开关电源，该开关电源包括：输入整流滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流滤波电路、控制电路、电流反馈电路和电压反馈电路，还包括：可控硅保护电路；
该输入整流滤波电路，其与该开关电路、该控制电路和该可控硅保护电路相连；
该开关电路，其与该变压器隔离变换电路相连，还经由该电流反馈电路与该控制电路和该可控硅保护电路相连；
该变压器隔离变换电路，其与该输出整流滤波电路相连；
该输出整流滤波电路，其与负载相连，还经由电压反馈电路与该可控硅保护电路相连；
该可控硅保护电路，其与该控制电路相连；
当该开关电源输出短路时，该控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制该开关电路的关断。
在本发明实施例中，当开关电源输出短路时，该控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制该开关电路的关断，可以调节容性负载，同时，采用了一次短路即切断输出的保护方式，可以将单次短路的输出能量调的较高，输出容性负载将远高于传统保护方式，能够很好地避免后级用电设备损伤，有利于平衡及容性负载与短路保护的矛盾。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种开关电源的原理框图；
图2是本发明实施例提供的一种开关电源的电路图；
图3是本发明实施例提供的一种开关电源的详细电路图。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
本发明实施例提供了一种开关电源，如图1所示，包括：输入整流滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流滤波电路、控制电路、电流反馈电路和电压反馈电路，该开关电源，还包括：可控硅保护电路；
该输入整流滤波电路，其与该开关电路、该控制电路和该可控硅保护电路相连；
该开关电路，其与该变压器隔离变换电路相连，还经由该电流反馈电路与该控制电路和该可控硅保护电路相连；
该变压器隔离变换电路，其与该输出整流滤波电路相连；
该输出整流滤波电路，其与负载相连，还经由电压反馈电路与该可控硅保护电路相连；
该可控硅保护电路，其与该控制电路相连；
当开关电源输出短路时，该控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制该开关电路的关断。
进一步地，当该开关电源输出短路时，该控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制该开关电路的关断包括：
可控硅保护电路对该开关电路的反馈电流信号进行采样处理，得到采样电流信号；判断该采样信号是否为短路信号；在判断结果为是时，指令该控制电路控制该开关电路关断。
进一步地，该开关电路为金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)驱动电路或绝缘栅双极型晶体管(Insolated Gate Bipolar Transistor，IGBT)驱动电路。
其中，输入滤波整流滤波电路可以给控制电路和可控硅保护电路提供能量。
其中，输入信号经输入滤波整流电路处理后输出给开关电路；开关电路对输入信号进行处理后，生成可控的高频交流电压信号，并输出给变压器隔离变换电路，同时开关电路经由电流反馈电路向控制电路和可控硅保护电路反馈电流输出情况；变压器隔离变换电路对输入信号进行处理后，生成工作所需的高频交流电压信号，并输出给输出整流滤波电路；输出整流滤波电路对输入的信号进行处理后，生成负载工作所需的直流电压信号，并输出给负载，同时经由电压反馈电路向控制电路反馈电压输出情况；控制电路可以根据开关电路和输出整流滤波电路的反馈控制开关电路的关断和导通。
下面通过一个具体的示例对本发明实施例进行详细的描述，但该示例并不构成对本发明保护范围的限制。具体地，如图2所示为开关电源的部分示意图，但虚线框内没有标号的2个电阻除外，图2中虚线框所示部分为可控硅保护电路的具体电路图，其他如输入整流滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流滤波电路、控制电路、电流反馈电路和电压反馈电路等这些器件的工作原理参见上述描述，在此不再赘述。具体地，可控硅保护电路的工作原理如下：
在开关电源输出短路时，电阻R4、电阻R5上的流过电流增大，控制芯片3843第3脚上的电压升高，此时，从开关电路采样的电流信号，经转化为相应的电压信号经电阻R1、电阻R55传递到信号比较判断电路U15，即图中所示是TLV431。该电压信号经R55与R53进行分压，U15将分压过的信号与U15的内部基准进行比较，当信号电压超过U15的基准电压时，U15，即图中所示为TLV431的第1和2脚由截止状态转变为导通状态，此时，电阻R52上的电压由低电平转变为高电平，三极管Q5的基级电平由低电平转换为高电平，三极管Q5的状态由截止转变为导通，三极管Q5的发射极由低电平转换为高电平此时，导致U16可控硅，即图中所示为MCR100-8的触发脚由低电平转换为高电平，U16可控硅触发导通。U16可控硅的导通电流由电路R48、电阻R49提供，其中，U16、电阻R48和电阻R49与输入级形成独立的回路。此时，电阻R49上的信号由低电平转换为高电平，三极管Q4基级上的信号由低电平转换为高电平，三极管Q4由截止状态转换为导通状态。由于U16的导通电流始终存在，除非将输入重新上电，三极管Q4始终保持导通状态，控制芯片的第1脚由高电平转换为低电平，控制芯片将输出关断三极管Q3由受控的开关状态转换为截止状态，输入能量停止向输出传递。此时，开关电源输出处于截止状态，U16始终处于导通状态，三极管Q4由于U16的原因处于导通状态，控制芯片第1脚处于低电平，其它涉及到的控制芯片处于截止状态和低电平状态，开关电源进入短路保护状态。
在开关电源输入重新上电后，U16的导通电流消失，U16重新进入截止状态，三极管Q4进入截止状态，控制芯片第1脚转换为高电平，开关电源控制进入正常状态；
需要说明的是，图2所示的电路仅仅是控制芯片3843是的一种拓扑结构，经过电路变化，可以用改变控制芯片的其他脚来达到控制短路、过流的目的，例如：可以通过将控制芯片3843的4脚或8脚电位拉低，来达到相同的控制目的，具体接法很简单，只需要将图示中Q4三极管的集电极的连接由1脚改为4脚或8脚即可实现。
此外，也可以采用其他型号的控制芯片，在对图2所示的电路进行变化，改变控制芯片的对应脚，就可以达到电源短路、过流保护的目的。例如：可以将控制芯片改为3846，要达到相同的控制目的，还是以上所述的保护电路，只需要将图2中三极管Q4的集电极的连接由3843控制芯片的1脚改为3846控制芯片的16脚(shutdown脚)即可实现。
另外，还可以改变图2中可控硅保护电路中的部分电路来实现本发明的目的，例如，可以将三极管Q5、电阻R47和电阻R50去除，将U15的第2脚连载U16的第3脚上。
图2所述的电路图只是开关电源的部分电路，为了更好地体现开关电源的完整性，本发明实施例提供了图3所示的开关电源的详细的电路图。
需要说明的是，本发明实施例所述技术方案可以适用于交流电/直流电(AC/DC)、直流电/直流电(DC/DC)、直流电/交流电DC/AC的所有电源产品。
在本发明实施例中，当开关电源输出短路时，该控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制该开关电路的关断，可以调节容性负载，同时，采用了一次短路即切断输出的保护方式，可以将单次短路的输出能量调的较高，输出容性负载将远高于传统保护方式，能够很好地避免后级用电设备损伤，有利于平衡及容性负载与短路保护的矛盾。
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权力要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种开关电源，所述开关电源包括：输入整流滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流滤波电路、控制电路、电流反馈电路和电压反馈电路，其特征在于，还包括：可控硅保护电路；
所述输入整流滤波电路，其与所述开关电路、所述控制电路和所述可控硅保护电路相连；
所述开关电路，其与所述变压器隔离变换电路相连，还经由所述电流反馈电路与所述控制电路和所述可控硅保护电路相连；
所述变压器隔离变换电路，其与所述输出整流滤波电路相连；
所述输出整流滤波电路，其与负载相连，还经由电压反馈电路与所述可控硅保护电路相连；
所述可控硅保护电路，其与所述控制电路相连；
当所述开关电源输出短路时，所述控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制所述开关电路的关断。
2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，当所述开关电源输出短路时，所述控制电路控制在可控硅保护电路的指令下控制所述开关电路的关断，包括：
可控硅保护电路对所述开关电路的反馈电流信号进行采样处理，得到采样电流信号；判断所述采样信号是否为短路信号；在判断结果为是时，指令所述控制电路控制所述开关电路关断。
3.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电路为mosfet驱动电路或绝缘栅双极型晶体管驱动电路。
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