CN102426471A

CN102426471A - 开关电源可调恒流及温控软保护模块

Info

Publication number: CN102426471A
Application number: CN2011104102532A
Authority: CN
Inventors: 梁棋行
Original assignee: FOSHAN GUANGCHANG ELECTRICAL EQUIPMENT PLASTICS Co Ltd
Current assignee: FOSHAN GUANGCHANG ELECTRICAL EQUIPMENT PLASTICS Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明公开了一种开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于包括厚膜电路及其外围电路，包括PWM调制、PWM输出、恒流控制、输出电压控制、基准电压输出的集成厚膜电路及与集成厚膜电路引脚相连接的由电阻和电容组成的外围电路；以及分别与厚膜电路及其外围电路连接的、用于温度反馈信号的放大的温度反馈信号放大电路、用于取得开关电源输出电压的反馈信号的电压反馈信号输入电路和用于放大集成厚膜电路输出的恒流调整PWM信号的功率的PWM输出驱动电路。其优点是用本模块构成的开关电源具有电路简单、成本低廉、免调试；输出直流精密可调，电源系统过温自动软保护等特点。

Description

开关电源可调恒流及温控软保护模块

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别是开关电源精密可调恒定电流输出和温控软保护模块电路。

背景技术

常规的大功率开关电源，一般对电源系统不间断强制风冷散热，由于风扇连续工作，功耗增大，产生噪音，寿命缩短。当开关电源使用环境条件恶化及负载故障导致电源系统周围温度上升，当温度上升达到限流保护值时，开关电源输出电压将被保护电路关断，此种保护方法属于“过温度硬关断保护”，造成负载实然断电，损坏负载。

发明内容

本发明的目的在于解决大功率开关电源的上述问题，针对性地提供的一种结构简单、成本低、对其输出直流实施精密可调恒定电流控制的模块电路，调控范围自零功率开始，无级可调至输出电流的最大值，和电源系统过温自动软保护的开关电源。具体技术方案如下：

一种开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于包括：厚膜电路及其外围电路，包括PWM调制、PWM输出、恒流控制、输出电压控制、基准电压输出的集成厚膜电路及与集成厚膜电路引脚相连接的由电阻和电容组成的外围电路，对输入恒流调整信号、电压反馈信号、温度信号进行处理，输出恒流调整PWM信号和基准电压；温度反馈信号放大电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于温度反馈信号的放大；温度比较电路；与厚膜电路及其外围电路连接，通过集成厚膜电路输出的基准电压，由电阻器组成的分压器分压形成比较电压，和输入的温度信号进行比较，输出风扇控制信号；电压反馈信号输入电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于取得开关电源输出电压的反馈信号；PWM输出驱动电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于放大集成厚膜电路输出的恒流调整PWM信号的功率。

进一步地，所述温度反馈信号放大电路为比例放大电路，包括运算放大器、与集成厚膜电路输出的基准电压连接的串联的分压电阻，分压电阻串联接点与该运算放大器反相端连接；运算放大器的反相端和输出端接有电阻器，同相端为温度信号输入端，输出端通过电阻器串联隔离二极管与集成厚膜电路的电压反馈输入端连接。

进一步地，所述温度比较电路，包括运算放大器、与集成厚膜电路输出的基准电压连接的串联的分压电阻，分压电阻串联接点与该运算放大器反相端连接；运算放大器的反相端和输出端接有电容器，同相端为温度信号输入端，输出端为开关电源可调恒流及温控软保护模块电路为风扇控制信号输出端。

进一步地，所述电压反馈信号输入电路，由电阻器组成，该电阻器一端连接集成厚膜电路的电压反馈输入端，另一端作为开关电源输出的反馈电压输入端。

进一步地，所述PWM输出驱动电路，由两个对称设置的开关管组成，该两个开关管的e极连在一起，通过二极管接工作参考地、b极分别与集成厚膜电路的两个恒流调整PWM信号输出端相连、c极分别为PWM输出的两个驱动端，每个开关管b极还接有连接在工作电源和工作参考地之间的电阻串联而成的分压器。

更进一步地，所述二极管为两个，两个二极管串联在一起。

更进一步地，所述两个开关管的e极与地之间接有电容。

本开关电源可调恒流及温控软保护模块可以与常规的开关电源功率变换部分电路构成反激式、正激式、半桥式、全桥式等拓扑结构，由上述开关电源可调恒流及温控软保护模块实现精密可调恒流输出控制、过温软保护、PWM调制、驱动输出、短路保护全功能。其工作原理是开关电源可调恒流及温控软保护模块上电后振荡产生输出脉冲串，推动主开关管发生开关功率转换，经高频开关变压器隔离输出、整流、滤波、输出直流电压，驱动负载工作。在电源与负载之间串联检流电阻，检测微弱的电流电压降，作为恒流调整与控制信号，与可调基准电压源一并进行比较，其输出差值调制PWM脉冲宽度实现输出电流可调恒流控制。温控软保护部分由负温度系数热敏电阻探测开关电源发热敏感部位，将温度变化转化为阻值变化输入控制保护电路模块内的运算放大器，进行比较运算放大，再将经放大的差值电压送至PWM调制电路控制PWM脉冲宽度，而实现温度与输出功率线性软保护。

本发明采用上述技术方案所能达到的有益效果是：

1、由所述模块构成的开关电源电路简单；成本低廉；免调试；

2、由所述模块构构成的开关电源对其输出直流实施精密可调恒定电流控制。调控范围自零功率开始，无级可调至输出电流的最大值，步进精度达毫安级。

3、由所述模块构构成的开关电源的电源系统过温自动软保护。当开关电源使用环境条件恶化及负载故障导致电源系统周围温度上升，当达到电路设定控温保护值时，控制系统发出预警信号(过温指示灯点亮、散热风扇启动运转)，对电源系统强制风冷散热，当温度下降至设定值以下时，风扇停止工作，以降低功耗和噪音。如温度仍继续上升，达到限流保护值时，开关电源输出电压开始线性下降(输出功率与温升值呈线性函数关系)，控制系统始终处于闭环伺服控制状态，在过温限流保护点上达到稳定与平衡。使之永远不会超过设定的安全值；开关电源系统的安全可靠性得到了极大的保障。与普通的开关电源“过温度硬关断保护”，在其原理和应用机理上有着本质性差异！

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明，其中：

图1为开关电源精密可调恒定电流输出和温控软保护模块的电路框图；

图2为开关电源精密可调恒定电流输出和温控软保护模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1～图2所示，图中示出了开关电源可调恒流及温控软保护模块的一种优选实施方式，由图可知：

在厚膜电路及其外围电路1中，厚膜电路引脚15接工作电源Vcc，作为整个模块的引脚④，并通过电容C2接工作地端GND-H；引脚12～14和引脚6接工作地端GND-H，作为整个模块的引脚⑤；引脚11通过电容C5接工作地端GND-H；引脚10作为整个模块的引脚①，并通过电阻R9接工作地端GND-H；引脚2通过电阻R2接工作地端GND-H；引脚4和引脚5连接在一起，作为整个模块的引脚⑥，输出参考基准电压。引脚3通过电阻R6与引脚4连接，通过电容C3接工作地端GND-H，通过电阻R8串联电容C4连接引脚7，通过电阻R7引出作为整个模块的引脚⑦，作为恒流调整信号输入端。引脚7通过电容C6接工作地端GND-H，通过电容C7串联电阻R12连接引脚8；引脚8通过电阻R 11与引脚5连接，通过电阻R13接工作地端GND-H。厚膜电路引脚9通过电阻R10接工作地端GND-H。

在温度反馈信号放大电路2和温度比较电路5中，电阻R17和电阻R18串联组成分压器，连接在厚膜电路引脚5和工作地端GND-H之间，其串联连接点与运算放大器AMP1的反相输入端连接，电阻R22连接在运算放大器AMP1输出端和反相输入端之间；运算放大器AMP1输出端通过电阻R23接二极管D3的正极，二极管D3的负极接厚膜电路引脚9。电阻20和电阻R21串联组成分压器，连接在厚膜电路引脚5和工作地端GND-H之间，其串联连接点与运算放大器AMP2的反相输入端连接，电容C11连接在运算放大器AMP2输出端和反相输入端之间；运算放大器AMP1输出端作为整个模块的引脚⑨，作为风扇控制信号输出端。运算放大器AMP1、AMP2的同相端连接在一起作为整个模块的引脚⑩，作为外接热敏元件的输入端，并通过并联的电阻R21、电容C8接工作地端GND-H。

在电压反馈信号输入电路3中，电阻R15通过一端与R14串联连接厚膜电路引脚9，电阻R15另一端作为整个模块的引脚⑧，作为开关电源的电压反馈信号输入端。

在PWM输出驱动电路4中，电阻R1和电阻R3串联、电阻R2和电阻R4串联组成两个分压器，分压器两端均连接在Vcc(即整个模块的引脚④)和工作地端GND-H之间，其分压点分别与开关管T 1、T2的b极连接；开关管T 1、T2的b极分别与厚膜电路的PWM输出引脚1和引脚10连接，开关管T 1、T2的c极分别作为整个模块的引脚③和引脚②，用作恒流控制PWM输出。开关管T 1、T2的e极连接一起，通过电容C1和两个串联的二极管D1、D2与工作地端GND-H连接，连接工作地端GND-H的为二极管D2的负极。半桥BD1两个负极分别连接开关管T 1、T2的c极，其公共正极与开关管T 1、T2的e极连接。

上述电路封装成一个电路模块，通过各个引脚与开关电源电路中相应功能电路连接，即可构成具有可调恒流及温控软保护的开关电源。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于包括：

厚膜电路及其外围电路，包括PWM调制、PWM输出、恒流控制、输出电压控制、基准电压输出的集成厚膜电路及与集成厚膜电路引脚相连接的由电阻和电容组成的外围电路，对输入恒流调整信号、电压反馈信号、温度信号进行处理，输出恒流调整PWM信号和基准电压；

温度反馈信号放大电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于温度反馈信号的放大；

温度比较电路；与厚膜电路及其外围电路连接，通过集成厚膜电路输出的基准电压，由电阻器组成的分压器分压形成比较电压，和输入的温度信号进行比较，输出风扇控制信号；

电压反馈信号输入电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于取得开关电源输出电压的反馈信号；

PWM输出驱动电路，与厚膜电路及其外围电路连接，用于放大集成厚膜电路输出的恒流调整PWM信号的功率。

2.根据权利要求1所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述温度反馈信号放大电路为比例放大电路，包括运算放大器、与集成厚膜电路输出的基准电压连接的串联的分压电阻，分压电阻串联接点与该运算放大器反相端连接；运算放大器的反相端和输出端接有电阻器，同相端为温度信号输入端，输出端通过电阻器串联隔离二极管与集成厚膜电路的电压反馈输入端连接。

3.根据权利要求1所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述温度比较电路，包括运算放大器、与集成厚膜电路输出的基准电压连接的串联的分压电阻，分压电阻串联接点与该运算放大器反相端连接；运算放大器的反相端和输出端接有电容器，同相端为温度信号输入端，输出端为开关电源可调恒流及温控软保护模块电路为风扇控制信号输出端。

4.根据权利要求1所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述电压反馈信号输入电路，由电阻器组成，该电阻器一端连接集成厚膜电路的电压反馈输入端，另一端作为开关电源输出的反馈电压输入端。

5.根据权利要求1所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述PWM输出驱动电路，由两个对称设置的开关管组成，该两个开关管的e极连在一起，通过二极管接工作参考地、b极分别与集成厚膜电路的两个恒流调整PWM信号输出端相连、c极分别为PWM输出的两个驱动端，每个开关管b极还接有连接在工作电源和工作参考地之间的电阻串联而成的分压器。

6.根据权利要求5所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述二极管为两个，两个二极管串联在一起。

7.根据权利要求6所述的开关电源可调恒流及温控软保护模块电路，其特征在于：所述两个开关管的e极与工作参考地之间接有电容。