CN1076132C - 过电流保护电路 - Google Patents

Abstract

一种用于开关型电源装置的过电流保护电路，其装置具有开关电源变压器，用以将整流的电压变换为多个驱动电压，和脉宽调制电路，用以根据所述开关电源变压器的驱动电压中所需的一个产生脉宽调制信号。过电流保护电路连接在开关电源变压器驱动电压输出端与脉宽调制电路驱动电压输入端之间。当开关电源变压器短路时，过电流保护电路可加速由开关电源变压器提供给脉宽调制电路的驱动电压的下降。

Description

过电流保护电路

本发明涉及一种过电流保护电路，用以保护具有开关型电源装置的电气或电子设备中各元件防止由于短路而过电流。

通常，开关型电源装置已广泛地用作小型电子设备中的主电源装置。开关型电源装置具有尺寸小、重量轻、效率高和输出电压稳定的特点。下面将参照图1来描述这种常用开关型电源装置。

图1是表示常用开关型电源装置结构的示意方框图。如图所示，开关型电源装置包括电源输入单元1，用以输入外部市电交流电(AC)，整流器2，用以将由电源输入单元1所输入的AC电整流为直流电(DC)，开关电源变压器3，用以通过不同匝数比将整流器2的输出DC电压变换为供多个负载使用的多个电平电压，并提供变换电压给电气或电子设备中的各元件，开关输出单元4，用以将开关控制信号输出给转换变压器3，和用以检测转换输出单元4的输出电流的电流检测器5。

开关型电源装置进一步包括误差检测/反馈电路6，用以接收来自开关电源变压器3输出电压中所需的一个并检测对应于所接收电压的电压误差，脉宽调制(PWM)电路7，用以根据电流检测器5的输出信号和误差检测/反馈电路6的输出信号产生具有所需占空比的PWM信号，并将所产生的PWM信号输出给开关输出单元以控制其开关时间，起动电压电源电路8，用以将起动电压提供给PWM电路7，和起动电源中断电路9，用以在开关型电源装置开始进行自操作时中断由起动电压电源电路8到PWM电路7的起动电压。

下面将描述具有上述结构的常用开关型电源装置的操作。

在开始提供外部市电交流电AC的起始功率输入状态下，整流器2的输出DC电压通过起动电压电源电路8提供给PWM电路7的驱动电压输入端P7，以起动PWM电路7。

当开始驱动PWM电路7时，它会输出具有所需占空比的PWM信号给开关输出单元4，由此允许开关输出单元4输出开关控制信号给开关电源变压器3。

一经接收到开关输出单元4的开关控制信号，开关电源变压器3将整流器2的DC电压以不同匝数比变换为供不同负载使用的各电平电压，并将经变换的电压提供给设备中的各元件。

当开关型电源装置如上所述开始自操作时，起动电压中断电路9根据PWM电路7的参考电压将由起动电压电源电路8到PWM电路7起动电压接地。其结果是起动电压电源电路8的起动电压不会提供给PWM电路7。

然后，PWM电路7根据由开关电源变压器3提供给驱动电压输入端P7的所需DC驱动电压保持在其驱动状态下。

值得注意的是，由于开关电源变压器3是由具有不同匝数比的多个线圈组成，短路现象会由于线圈之间的相互接触而经常出现。

当开关电源变压器3出现短路时，由其输出的电流量会由于负载的变化而急剧增加，从而导致输出电压的下降。换句话说，由于开关电源变压器3的输出电流量在开关电源变压器3的输出功率保持恒定量的情况下会大大增加，所以与输出电流成反比的开关电源变压器3的输出电压会降到标准数值以下。

因此，由开关电源变压器3到PWM电路7的驱动电压会降到能够驱动PWM电路7的数值以下，由此，会使PWM电路7停止操作。由于PWM电路7停止操作，所以其不会输出PWM信号。

由于PWM电路7不会输出PWM信号，所以开关输出单元4不会输出开关控制信号给开关电源变压器3。因此，开关电源变压器3停止将驱动电压输出给设备中的各元件。

然而，由开关电源变压器3短路直到提供给PWM电路7的驱动电压降到能够驱动PWM电路7以下将会存在一定的时间延迟。

该时间延迟是由于在开关电源变压器3中各元件的静电电容而产生的。PWM电路7在延迟时间过程中仍在驱动，由此会使开关输出单元4输出开关控制信号给开关电源变压器3。因此，开关电源变压器3会由于短路而提供过电流，从而导致设备元件的损坏。

因此，本发明正是基于上述问题而作成的，本发明的目的就是提供一种过电流保护电路，用以在具有开关电源装置的电气或电子设备中出现短路时迅速地停止开关电源装置的操作，以保护设备中的各元件免受由于短路而导致的过电流。

根据本发明，通过为开关电源装置提供过电流保护电路可以实现上述和其他的目的，所述开关型电源装置具有开关电源变压器，用以将整流的电压变换为多个驱动电压，和脉宽调制电路，用以根据所述开关电源变压器的驱动电压中所需的一个产生脉宽调制信号，所述过电流保护电路包括：连接在所述开关电源变压器驱动电压输出端与所述脉宽调制电路驱动电压输入端之间的过电流保护装置，包括由线圈和电阻构成的一个并联电路，用以当所述开关电源变压器短路时，加速由所述开关电源变压器提供给所述脉宽调制电路的所述驱动电压的下降。

通过下列结合附图的详细描述，将使本发明的上述和其他目的、特征和优点变得更为清楚，其中：

图1是方框图，其表示常用开关型电源装置的结构；

图2是方框图，其表示本发明所应用的开关型电源装置的结构；和

图3详细电路图，其表示根据本发明图2所示过电流保护电路的结构。

图2是表示本发明所应用的开关型电源装置结构的方框图。该图的结构实质上与图1所示结构相同，只是按照本发明进一步提供了过电流保护电路10。过电流保护电路10的输入端连接于开关电源变压器3的驱动电压输出端上，其输出端连接于PWM电路7的驱动电压输入端P7上。

图3是表示根据本发明的图2所示过电流保护电路10结构的详细电路图。如该图中所示，过电流保护电路10包括整流二极管11，其阳极连接于开关电源变压器3的驱动电压输出端上，和并联电路，其一侧连接于整流二极管11的阴极上，其另一侧共同地连接于滤波电容器12的一侧上、高频滤波电容器13的一侧上和PWM电路7驱动电压输入端上。滤波电容器12和高频滤波电容器13的另一侧连接于地电压端。

并联电路提供有线圈14和电阻15。

下面将详细地描述根据本发明具有上述结构的过电流保护电路10的操作。

开关电源变压器3的驱动电压输出端的AC输出电压通过整流二极管11进行半波整流，并施加到并联连接的线圈14和电阻15上，由此除去冲击电压部分。通过并联连接的线圈14和电阻15所得的电压经过滤波电容器12和高频滤波电容器13进行滤波并变换为DC电压。

将变换的DC电压提供给PWM电路7的驱动电压输入端P7，以保持PWM电路7处于其驱动状态下。

当在上述PWM电路7操作期间开关电源变压器3短路时，由其输出的电流量会由于负载的变化而瞬时地大大增加，由此会使输出电压下降到标准数值以下。

因此，由开关电源变压器3到PWM电路7的驱动电压会急剧地降低达并联连接线圈14和电阻15的充电时间。换句话说，通过线圈14会产生反电动势，用以降低提供给PWM电路7的驱动电压。

并联连接的线圈14和电阻15的充电时间可根据线圈14的电抗和电阻15的阻抗来确定，并且其可以表达如下：

                        τ＝/RL

其中，‘τ’是充电时间的时间常数，‘L’是电抗而‘R’则是阻抗。

因此，用于PWM电路7的驱动电压会瞬间减低到能够驱动PWM电路7的数值以下，由此使PWM电路7立即停止操作。其结果是PWM电路7停止PWM信号的输出。

由于PWM电路7不输出PWM信号，开关输出单元4就不会输出开关控制信号给开关电源变压器3。因此，开关电源变压器3停止向设备中的各元件输出驱动电压。

以这种方法，开关电源变压器3停止驱动电压的输出要比没有过电流保护电路10的常用装置更迅速。因此，设备中的各元件可以得到保护以避免由于短路而导致的过电流。

通过上面的描述可以清楚地认识到，按照本发明，过电流保护电路可以迅速地切断由于具有开关型电源装置的电气或电子设备中产生的短路而导致的过电流。因此，设备中的各元件可以得到保护以避免由于短路而导致的过电流。

虽然为了说明的目的已经对本发明的优选实施例进行了公开，本技术领域的普通专业人员将会理解，各种改进、添加和替换均是可能的，而均不会脱离所附权利要求所限定的本发明的范围和精神。

Claims (1)

1.一种用于开关型电源装置的过电流保护电路，所述开关型电源装置具有开关电源变压器，用以将整流的电压变换为多个驱动电压，和脉宽调制电路，用以根据所述开关电源变压器的驱动电压中所需的一个产生脉宽调制信号，所述过电流保护电路包括：连接在所述开关电源变压器驱动电压输出端与所述脉宽调制电路驱动电压输入端之间的过电流保护装置，包括由线圈和电阻构成的一个并联电路，用以当所述开关电源变压器短路时，加速由所述开关电源变压器提供给所述脉宽调制电路的所述驱动电压的下降。

Images