CN108418186A - 一种输出欠压及短路保护电路 - Google Patents

一种输出欠压及短路保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输出欠压及短路保护电路,包括采样电路、比较电路、原边控制电路、隔离保护电路和副边控制电路;采样电路的输入端采集开关电源的输出电压,并通过其输出端输出采样信号至比较电路;比较电路的输入端接收采样信号与设定值进行比较,并通过其输出端输出第一控制信号至原边控制电路;原边控制电路的输入端接收第一控制信号,并通过其输出端输出第二控制信号至隔离保护电路;隔离保护电路的输入端接收第二控制信号,并通过其输出端输出驱动信号至副边控制电路,副边控制电路的输入端接收该驱动信号,并依据该驱动信号控制其输出端是否为低电平;本发明电路简单,器件数量少,易于设计,便于调试,成本低廉,可靠性高。

Description

一种输出欠压及短路保护电路
技术领域
[0001] 本发明涉及开关电源领域,尤其是具有输出欠压和短路保护的电路。
背景技术
[0002] 如今开关电源已经应用于各种环境当中,对其可靠性要求也越来越高,开关电源 集成了各种保护功能保证其可靠性,目前开关电源保护功能必须具有基本的短路保护和过 流保护;当输出电流增大,输出电压会降低,而此时开关电源并未进入过流保护模式,会导 致开关电源超额定功率长期工作,开关电源内部器件容易过热而炸机,存在重大的安全隐 患,降低了开关电源的可靠性和使用寿命;若把过流保护点设计过小,开关电源在启动瞬间 容易误触发进入过流保护模式,导致开关电源无法正常启动,特别是应用在电机驱动等设 备环境。
发明内容
[0003] 有鉴于此,本发明提供一种输出欠压及短路保护电路,有效解决上述问题。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供的输出欠压及短路保护电路的技术方案如下:
[0005] 一种输出欠压及短路保护电路,其特征在于:包括采样电路、比较电路、原边控制 电路、隔离保护电路和副边控制电路;采样电路的输入端采集开关电源的输出电压,并通过 其输出端输出采样信号至比较电路;比较电路的输入端接收采样信号与设定值进行比较, 并通过其输出端输出第一控制信号至原边控制电路;原边控制电路的输入端接收第一控制 信号,并通过其输出端输出第二控制信号至隔离保护电路;隔离保护电路的输入端接收第 二控制信号,并通过其输出端输出驱动信号至副边控制电路,副边控制电路的输入端接收 该驱动信号,并依据该驱动信号控制其输出端是否为低电平。
[0006] 优选地,采样电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1;电阻R1的一端作为采样电路的输 入端,电阻R1的另一端连接电阻R2的一端,电阻R2的另一端连接地,电容c 1与电阻R2并联, 电阻R1和电阻R2的串联点作为采样电路的输出端。
[0007]优选地,比较电路包括电阻R3、可控精密稳压源U1、稳压二极管Z1;可控精密稳压 源U1的参考端作为比较电路的输入端,可控精密稳压源U1的阳极连接地,可控精密稳压源 U1的阴极通过电阻R3连接第一供电电压,可控精密稳压源U1的阴极与电阻R3的连接点连接 稳压二极管Z1的阴极,此节点作为比较电路的输出端,稳压二极管Z1的阳极连接地。
[0008]优选地,原边控制电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R11、电容C2和第一三极 管Q1;电阻R4的一端作为其输入端,电阻R4的另一端连接第一三极管Q1的基极与电阻R11的 一端的连接点,第一三极管Q1的集电极通过电阻R6连接至第一供电电压,第一三极管奶的 发射极通过电阻R5连接至地,电阻R11的另一端通过电容C2连接至地,电阻R11与电容C2连 接的连接点、第一三极管Q1的发射极与电阻R5连接的连接点相连,此节点作为原边控制电 路的输出端。
[0009]优选地,隔离保护电路包括电阻R10和光耦0C1,光耦0C1包括一个原边二极管和一 个副边三极官;光耦0C1的原边二极管的阳极作为隔离保护电路的输入端,光耦0C1的原边 二极管的阴极连接地,光耦0C1的副边三极管的集电极通过电阻R10连接第二供电电压,光 耦0C1的副边三极管的发射极作为隔离保护电路的输出端。 、 ’
[0010]优选地,副边控制电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C3和第二三极管Q2;电阻 R7和电阻R8的连接点作为副边控制电路的输入端,电阻R7的另一端连接地,电容¢3与电阻 R7并联,电阻R8的另一端连接电阻R9的一端和第二二极管q2的基极的连接点,电阻R9的另 一端连接第二二极管Q2的发射极,第二二极管Q2的集电极作为副边控制电路的输出端连接 至开关电源的控制芯片的控制端。 _1]优选地,g[J边控制电路包括电阻R7、电阻R8、电容C3和M0S管Q3;电阻R7和电阻R8的 连接点作为副边控制电路的输入端,电阻R7的另一端连接地,电容C3与电阻R7并联,电阻R8 的另一端连接M0S管Q3的栅极,M0S管Q3的漏极连接地,M0S管Q3的源极作为副边控制电路的 输出端连接至开关电源的控制芯片的控制端。
[0012]与现有技术相比,本发明具有如下有益效果: _3]⑴本发明电路简单,器件数量少,易于设计,便于调试,能够实现PCB小型化,成本 低;
[0014] ⑵本发明可靠性高,实用性强。
附图说明
[0015]图1为本发明输出欠压及短路保护电路原理框图;
[0016]图2为本发明第一实施例的电路原理图;
[0017]图3为本实用第二实施例的电路原理图;
具体实施方式
[0018]图1为本发明的输出欠压及短路保护电路的原理框图,包括采样电路、比较电路、 原边控制电路、隔离保护电路、副边控制电路;采样电路的输入端采集开关电源的输出电 压,并通过其输出端输出采样信号至比较电路;比较电路的输入端接收采样信号与设定值 进行比较,并通过其输出端输出第一控制信号至原边控制电路;原边控制电路的输入端接 收第:控制信号,并通过其输出端输出第二控制信号至隔离保护电路;隔离保护电路的输 入端接收第二控制信号,并通过其输出端输出驱动信号至副边控制电路,副边控制电路的 输入端接收该驱动信号,并依据该驱动信号控制其输出端是否为低电平。
[0019]为了使本发明更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进一步详细说明。 应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0020] 第一实施例
[0021 ]如图2所示,为本发明输出欠压短路保护电路第一实施例的电路原理图。本实施例 的输出欠压及短路保护电路,包括采样电路、比较电路、原边控制电路、隔离保护电路和副 边控制电路;采样电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1;比较电路包括电阻R3、可控精密稳压 稳压二j及管zi;原边控制电路包括电阻財、电阻R5、电阻R6、电阻R1丨、电容C2和第一 ^极管Q1;隔离保护电路包括电阻R10和光耦0C1,光耦0C1包括原边二极管和副边三极管; 副边控制电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9和第二三极管Q2。 L0022」电阻R1的一端连接开关电源的输出端电压V01 +,电阻R1的另一端连接电阻R2的另 一端,电阻R2的另一端连接地,电容C1与电阻R2并联,电阻R1和电阻R2的串联点连接可控精 密稳压源U1的参考端,可控精密稳压源U1的阳极连接地,可控精密稳压源仍的阴极通过电 阻R3连接至开关电源的第一供电电压Vdd,可控精密稳压源U11的阴极与电阻R3的连接点连 接至电阻R4的一端,电阻R4的另一端连接第一三极管Q1的基极与电阻rii的一端的连接点, 电阻R11的另一端连接电容C2的一端,电容C2的另一端连接地,第一三极管Q1的集电极通过 电阻R6连接至开关电源的第一供电电压Vdd,第一三极管Q1的发射极L连接电阻R5的一端, 电阻R5的另一端连接地,电阻Rl 1和电容C2的连接点、第一三极管Q1的发射极和电阻耶的连 接点连接,此节点作为公共端连接光耦0C1的原边二极管的阳极,光耦〇ci的原边二极管的 阴极连接地,光耦0C1的副边三极管的集电极通过电阻R6连接至开关电源的第二供电电压 Vcc,光耦0C1的副边三极管的发射极连接电阻R7的一端、电阻R8的一端与电容C3的一端的 连接点,电阻R7的另一端连接地,电容C3的另一端连接地,电阻R8的另一端连接电阻R9的一 端、第二三极管Q2的基极的连接点,电阻R9的另一端连接第二二极管Q2的发射极,第二二极 管Q2的集电极连接开关电源的控制芯片的控制端COM。
[0023]应用本发明实施例的开关电源的工作原理如下:
[0024]当开关电源输出欠压或者发生短路时,开关电源输出电压Vol+被拉低,开关电源 输出电压Vol+经过电阻R1和电阻R2分压后,输出采样电压信号到可控精密稳压源U1的参考 端,此采样电压信号(可控精密稳压源U1的参考脚的电压)小于可控精密稳压源U1设置的阈 值电压,可控精密稳压源U1截止,控精密稳压源U1的阴极输出为高电平,即第一三极管Q1的 基极电压为高电平,使得第一三极管Q1导通,光耦0C1的原边二极管导通发光,光耦0C1正常 工作;此时,第二供电电压Vcc通过电阻R10、光耦0C1的副边三极管、光耦0C1的原边二极管 为电容C2充电,当电容C2两端电压值达至ljVR2+VQ2be(cin)时,在光耦0C1的副边三极管的发射极 产生一高电压信号并加至第二三极管Q2的基极,使得第二三极管Q2导通,此时第二三极管 Q2的集电极电位被拉低,进而将芯片的控制端COM电压拉低,使开关电源的控制芯片停止工 作,如此有效的保护了开关电源的用户负载和开关电源本身不受损坏。
[0025]特别的,当开关电源启动时,为防止采样电路输出的参考电压的建立时间优先于 采样电路输出的采样电压的建立时间,设计了延时电路,延时电路由C1组成,抑制了在开关 电源起机阶段时因为比较电路的误判而影响了电路的正常使用。
[0026]特别的,副边保护电路的输出端与COM脚连接,此COM脚为开关开关电源控制芯片 的控制端口,与FB引脚、VCC引脚或者输入低电平时控制芯片停止工作的引脚连接。
[0027] 术语解释:
[0028] FB引脚:即反馈引脚,控制芯片用于输入反馈信号,使得控制芯片启动工作或者停 止工作的引脚。
[0029] VCC引脚:即电压输入引脚,控制芯片正常工作的供电电压由该引脚输入,该引脚 输入为高电平时控制芯片正常工作,该引脚输入为低电平时控制芯片停止工作。
[0030] 第二实施例
[0031] 如图3所示,为本实施例的电路原理图,与第一实施例相比,不同之处在于:副边控 制电路包括电阻R7、电阻R8、电容C3和M0S管Q3;电阻R7和电阻R8的连接点作为副边控制电 路的输入端,电阻R7的另一端连接地,电容C3与电阻R7并联,电阻R8的另一端连接M0S管Q3 的栅极,MOS管Q3的漏极连接地,MOS管Q3的源极作为副边控制电路的输出_连按开大电做、 的控制芯片的控制端COM;本实施例的实现工作原理同第一实例相同,在此不再赘述。
[0032]本发明的实施方式不限于此,按照本发明的上述内容,利用本领域的普通技术知 识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,本发明中具体实施电路还可以 做出其它多种形式的修改、替换或变更,均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1. 一种输出欠压及短路保护电路,其特征在于:包括采样电路、比较电路、原边控制电 路、隔离保护电路和副边控制电路;采样电路的输入端采集开关电源的输出电压,并通过其 输出端输出采样信号至比较电路;比较电路的输入端接收采样信号与设定值进行比较,并 通过其输出端输出第一控制信号至原边控制电路;原边控制电路的输入端接收第一控制信 号,并通过其输出端输出第二控制信号至隔离保护电路;隔离保护电路的输入端接收第二 控制信号,并通过其输出端输出驱动信号至副边控制电路,副边控制电路的输入端接收该 驱动信号,并依据该驱动信号控制其输出端是否为低电平。
2.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:采样电路包括电阻 R1、电阻R2和电容C1;电阻R1的一端作为采样电路的输入端,电阻R1的另一端连接电阻R2的 一端,电阻R2的另一端连接地,电容C1与电阻R2并联,电阻R1和电阻R2的串联点作为采样电 路的输出端。
3.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:比较电路包括电阻 R3、可控精密稳压源U1、稳压二极管Z1;可控精密稳压源U1的参考端作为比较电路的输入 端,可控精密稳压源U1的阳极连接地,可控精密稳压源U1的阴极通过电阻R3连接第一供电 电压,可控精密稳压源U1的阴极与电阻R3的连接点连接稳压二极管Z1的阴极,此节点作为 比较电路的输出端,稳压二极管Z1的阳极连接地。
4.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:原边控制电路包括电 阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R11、电容C2和第一三极管Q1;电阻R4的一端作为原边控制电路 的输入端,电阻R4的另一端连接第一三极管Q1的基极与电阻R1 i的一端的连接点,第一三极 管Q1的集电极通过电阻R6连接至第一供电电压,第一三极管Q1的发射极通过电阻R5连接至 地,电阻R11的另一端通过电容C2连接至地,电阻R11与电容C2连接的连接点、第一三极管Q1 的发射极与电阻R5连接的连接点相连,此节点作为原边控制电路的输出端。
5.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:隔离保护电路包括电 阻R10和光耦0C1,光耦0C1包括一个原边二极管和一个副边三极管;光耦0C1的原边二极管 的阳极作为隔离保护电路的输入端,光耦0C1的原边二极管的阴极连接地,光耦0C1的副边 三极管的集电极通过电阻R10连接第二供电电压,光耦0C1的副边三极管的发射极作为隔离 保护电路的输出端。
6.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:副边控制电路包括电 阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C3和第二三极管Q2;电阻R7和电阻R8的连接点作为副边控制电 路的输入端,电阻R7的另一端连接地,电容C3与电阻R7并联,电阻R8的另一端连接电阻R9的 =端和第二二极管Q2的基极的连接点,电阻R9的另一端连接第二二极管Q2的发射极,第二 二极管Q2的集电极作为副边控制电路的输出端连接至开关电源的控制芯片的控制端。
7.根据权利要求1所述的输出欠压及短路保护电路,其特征在于:副边控制电路包括电 阻R7、电阻RS、电容C3和M0S管Q3;电阻R?和电阻狀的连接点作为副边控制电路的输入端,电 阻R7的另一端连接地,电容c3与电阻R7并联,电阻R8的另一端连接MOS管Q3的栅极,MOS管Q3 的漏极连接地,MOS管Q3的源极作为副边控制电路的输出端连接至开关电源的控制芯片的 控制端。
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