CN105515360A - 一种基于双运放短路保护电路 - Google Patents

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杜飞朋
徐成宝
赵隆冬
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Abstract

本发明涉一种基于双运放短路保护电路，包括第一运放电路、第二运放电路和控制电路，所述第一运放电路包括第一运算放大器X1，二极管D1,电阻R1、R5、R6、R7，电容C1，所述二极管D1的阳极外接采样信号，其阴极经电阻R7与第一运算放大器X1的同相输入端相连，所述第一运算放大器X1的反向输入端经电阻R5与电源相连，所述第一运算放大器X1的电源负极端分别经电阻R1与其同相输入端相连、经电阻R6与其反向输入端相连，所述电容C1并联在电阻R1的两端，所述第一运算放大器X1的输出端与第二运放电路相连。本发明通过控制系统的打嗝时间，降低了开关电源的短路功耗，提高了开关电源带容性负载的能力。

Description

一种基于双运放短路保护电路
技术领域
本发明涉及开关电源短路保护电路，具体涉及一种基于双运放短路保护电路。
背景技术
目前，开关电源短路保护电路主要采用单运放短路保护电路，优点是电路简单，节省体积，调试方便。但当系统短路时，系统功耗较大，容易形成热积累，长时间工作对内部元器件的可靠性有一定影响。另外，系统短路功耗的大小和带容性负载的能力成反向变化的趋势。因此开展双运放短路保护电路的研究既可以解决短路功耗较大的问题，又可以解决系统带容性负载能力较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双运放短路保护电路，该电路可靠，短路时系统功耗较低，调试方便，带容性负载能力强。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括第一运放电路、第二运放电路和控制电路，所述第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端相连，第二运放电路的输出端与控制电路的输入端相连，所述第一运放电路包括第一运算放大器X1，二极管D1,电阻R1、R5、R6、R7，电容C1，所述二极管D1的阳极外接采样信号，其阴极经电阻R7与第一运算放大器X1的同相输入端相连，所述第一运算放大器X1的反向输入端经电阻R5与电源相连，所述第一运算放大器X1的电源负极端分别经电阻R1与其同相输入端相连、经电阻R6与其反向输入端相连，所述电容C1并联在电阻R1的两端，所述第一运算放大器X1的输出端与第二运放电路相连。
所述第二运放电路包括第二运算放大器X2，二极管D2，电阻R2、R3、R4和电容C2，所述第二运算放大器X2的同相输入端经电阻R2与其电源正极端相连，所述二极管D2阳极与第一运算放大器X1的输出端相连，其阴极与第二运算放大器X2的同相输入端相连，所述电容C2并联在电阻R2的两端，第二放大器X2的反向输入端通过电阻R4与其电源负极端相连，并经电阻R3与第一运算放大器X1的反向输入端相连。
所述控制电路包括三极管Q1，二极管D3，电阻R8和电容C4，所述二极管Q1的基极经电阻R8与二极管D3的阴极相连，所述二极管D3的阳极与第二运放电路相连，二极管Q1的集电极外接PWM的控制端，所述二极管Q1的发射极经电容C4与其基极相连。
由上述技术方案可知，本发明所述的双运放短路保护电路，通过调节第二级运放电路的门槛电压和R2、C2的值，可以很好的控制短路时系统的打嗝时间，通过控制系统的打嗝时间，降低了开关电源的短路功耗，提高了开关电源带容性负载的能力。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、2所示，本实施例的基于双运放短路保护电路，包括第一运放电路1、第二运放电路2和控制电路3，第一运放电路1的输出端与第二运放电路2的输入端相连，第二运放电路2的输出端与控制电路3的输入端相连，第一运放电路1包括第一运算放大器X1，二极管D1，电阻R1、R5、R6、R7，电容C1，二极管D1的阳极外接采样信号，其阴极经电阻R7与第一运算放大器X1的同相输入端相连，第一运算放大器X1的反向输入端经电阻R5与电源相连，第一运算放大器X1的电源负极端分别经电阻R1与其同相输入端相连、经电阻R6与其反向输入端相连，电容C1并联在电阻R1的两端，第一运算放大器X1的输出端与第二运放电路2相连。该电路中的电阻R5和电阻R6经过分压为第一级运放X1的负输入端提供一个直流电压，采样点经过二极管D1、电阻R7、电阻R1、电容C1后为第一级运放X1的正输入端提供一个直流电压。
如图2所示，该第二运放电路2包括第二运算放大器X2，二极管D2，电阻R2、R3、R4和电容C2，第二运算放大器X2的同相输入端经电阻R2与其电源正极端相连，二极管D2阳极与第一运算放大器X1的输出端相连，其阴极与第二运算放大器X2的同相输入端相连，电容C2并联在电阻R2的两端，第二放大器X2的反向输入端通过电阻R4与其电源负极端相连，并经电阻R3与第一运算放大器X1的反向输入端相连。该电路中的电阻R3和R4经过分压为第二级运放X2的负输入端提供一个直流电压，第一级运放X1的输出经过二极管D2、电阻R2、电容C2为运放X2的正输入端提供一个直流电压。
如图2所示，该控制电路3包括三极管Q1，二极管D3，电阻R8和电容C4，二极管Q1的基极经电阻R8与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极与第二运放电路2中的第二运算放大器X2的输出端相连，二极管Q1的集电极外接PWM的控制端，二极管Q1的发射极经电容C4与其基极相连。
本发明采用将两个运放串联使用，分为两级，第一级运放电路1是门槛保护点电路，第二级运放电路2是打嗝电路，通过控制电路3来实现短路保护的目的。输出短路时，电流采样信号会通过二极管D1到达运放第一运算放大器X1的正输入端，使得X1的输出为高电平，该高电平迅速为电容C2充电至5V-0.7V=4.3V，运放X2的正输入端电平高于负输入端电平，所以输出为高电平，开通三极管Q1，将PWM的控制端电压拉到低电平，从而达到限制短路电流的目的。在电容C2上的电压下降到第二级运放X2的负输入端电平之前，运放X2一直输出高电平，系统一直处于空闲状态，这个状态也称为“打嗝”。通过调节R2和C2，可以很好的控制短路时系统的打嗝时间。通过控制系统的打嗝时间，可以进一步降低系统的短路保护时的功耗。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于双运放短路保护电路，其特征在于：包括第一运放电路、第二运放电路和控制电路，所述第一运放电路的输出端与第二运放电路的输入端相连，第二运放电路的输出端与控制电路的输入端相连，所述第一运放电路包括第一运算放大器X1，二极管D1,电阻R1、R5、R6、R7，电容C1，所述二极管D1的阳极外接采样信号，其阴极经电阻R7与第一运算放大器X1的同相输入端相连，所述第一运算放大器X1的反向输入端经电阻R5与电源相连，所述第一运算放大器X1的电源负极端分别经电阻R1与其同相输入端相连、经电阻R6与其反向输入端相连，所述电容C1并联在电阻R1的两端，所述第一运算放大器X1的输出端与第二运放电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于双运放短路保护电路，其特征在于：所述第二运放电路包括第二运算放大器X2，二极管D2，电阻R2、R3、R4和电容C2，所述第二运算放大器X2的同相输入端经电阻R2与其电源正极端相连，所述二极管D2阳极与第一运算放大器X1的输出端相连，其阴极与第二运算放大器X2的同相输入端相连，所述电容C2并联在电阻R2的两端，第二放大器X2的反向输入端通过电阻R4与其电源负极端相连，并经电阻R3与第一运算放大器X1的反向输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的基于双运放短路保护电路，其特征在于：所述控制电路包括三极管Q1，二极管D3，电阻R8和电容C4，所述二极管Q1的基极经电阻R8与二极管D3的阴极相连，所述二极管D3的阳极与第二运放电路相连，二极管Q1的集电极外接PWM的控制端，所述二极管Q1的发射极经电容C4与其基极相连。
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