CN111384706A

CN111384706A - 一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法

Info

Publication number: CN111384706A
Application number: CN202010298473.XA
Authority: CN
Inventors: 高建龙; 卞坚坚
Original assignee: Southchip Semiconductor Technology Shanghai Co Ltd
Current assignee: Southchip Semiconductor Technology Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2020-07-07

Abstract

一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，采集第一采样信号获取开关电源输出电压信息和第二采样信号获取开关电源负载反馈信息；同时获取第一采样信号和第二采样信号时，将第二采样信号与负载反馈信息阈值进行比较，若超过阈值范围则开始计时并设置保护屏蔽时间；计时开始后将第一采样信号与输出电压信息阈值进行比较，若超过阈值范围则调整开关电源降低其输出功率并缩短保护屏蔽时间；计时达到保护屏蔽时间后，检测第一采样信号和第二采样信号是否超过对应的阈值范围，若都没有超过则将开关电源的工作状态恢复到正常工作状态，否则控制开关电源停止工作进入保护状态。本发明能够保证开关电源异常状态时间短、功耗低，提高了系统可靠性。

Description

一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法。

背景技术

开关电源包括反激式、正激式等拓扑结构，以反激式开关电源为例，反激式开关电源的基本工作原理为：原边开关管Q1导通时，原边绕组电流从某一值逐渐增大，电能转化成磁能储存于变压器中；功率管Q1关断时，副边二极管D1导通，变压器中储存的能量通过副边绕组转移至输出。输出侧可以是恒流、恒压或者恒功率等控制。

开关电源在实际应用中需要考虑各种异常工作状态，包括输出过载、输出短路等。输出过载指的是系统的负载太大，超出带载能力以至于系统不能正常工作；在输出过载情况下，原边芯片会以最大电流、或者功率的方式工作，为次级输出能量，此时如果不做特殊处理则系统功耗会比较大甚至系统损坏。输出短路指系统因为外界原因造成输出端口的正负两端直接或近似短接在一起；在输出短路情况下，原边开关管电流迅速升高至非常大，如果芯片不能迅速关闭开关管使能脉冲，则开关管甚至芯片有可能损坏。

为避免芯片在极端情况下损坏通常需要设计异常保护电路，该保护电路在不影响芯片正常工作的情况下，需要精确识别异常状态并迅速保护。异常保护电路需要检测开关电源系统输出过载、输出短路状态，现有技术的检测原理都是通过检测输出偏离设定值的情况来判断，主要有以下两种：

第一种、通过检测输出电压的信息做出保护

反激式中常见的输出电压信息是通过辅助绕组获得，辅助绕组电压V_AUX的大小间接表征了输出电压的大小V_OUT。其原理图如图1所示，当功率管关断时，辅助绕组电压V_AUX和输出电压V_OUT成比例，其关系为：

其中V_AUX表示辅助绕组的电压，N_AUX表示变压器辅助绕组圈数，V_OUT表示输出电压，N_S表示变压器输出绕组圈数。

ZCD由辅助绕组电压V_AUX分压产生：

其中V_ZCD表示芯片ZCD脚在原边开关管关闭副边开关管打开阶段检测到的电压，R_ZCD1和R_ZCD2表示接在辅助绕组电压V_AUX和地之间的两个分压电阻的电阻值。

当开关电源软启动结束后，在副边导通阶段检测芯片ZCD管脚电压。若V_ZCD小于设定阈值，且持续一段时间t₁后，系统判定输出过载且输出短路，控制电路关断原边开关管并停机。该方法存在着两个缺点：一是可应用范围有限，因为当输出端负载电容过大时，软启动结束后输出偏低未达到设定值，系统将错误判断为输出过载或输出短路，存在误判。二是当软启动结束后，检测到V_ZCD小于设定阈值持续时间t₁后系统判定输出过载且输出短路，如果t1过长，异常发生后电压、电流应力较大，系统发生损坏的风险高；如果t1过短，则容易误动作，应对短时过功率的情况，负载越变的情况，裕量又不够。

第二种、通过负反馈信号做出保护

反激式结构中常见的负反馈信号包括如图1中的FB信号和图2中的CMP信号：如图1所示，对输出电压V_OUT分压，经过TL431的线性放大和光耦隔离之后，原边FB引脚电压会和输出电压呈正相关。在一定范围内，输出功率越大，原边反馈信号V_FB越高。当反馈信号V_FB高于一定值，也就是输出负载较大，且持续一定时间段t₂后，系统判定输出过载或输出短路。该方法同样存在弊端：一般检测时间t₂持续较长，且这段时间段内功率管电流较大，所以一方面原边功率管容易损坏，另一方面在对短路或保护功耗有要求的应用场合不能满足其要求，因此如果t2过长，异常发生后电压、电流应力较大，系统发生损坏的风险高；如果t2过短，则容易误动作，应对短时过功率的情况，负载越变的情况，裕量又不够；

发明内容

针对上述传统异常保护方法中利用单一信号检测开关电源故障存在的检测时间无法精确设置的问题，本发明提出一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，结合开关电源的输出电压信息和负载反馈信息进行综合判断，自适应调整保护屏蔽时间，应用本发明提出的保护方法能够提高开关电源系统输出过载、输出短路判断的容错性。

本发明的技术方案为：

一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，包括如下步骤：

步骤一、获取第一采样信号和第二采样信号，所述第一采样信号包含所述开关电源的输出电压信息，所述第二采样信号包含所述开关电源的负载反馈信息；

步骤二、当只获取到所述第一采样信号时，将所述第一采样信号与输出电压信息阈值进行比较，当所述第一采样信号超过所述输出电压信息阈值后，对所述开关电源进行调整降低所述开关电源的输出功率，并在设定的时间内持续比较所述第一采样信号和输出电压信息阈值；若所述第一采样信号超过所述输出电压信息阈值的状态一直持续了设定的时间则控制所述开关电源停止工作进入保护状态，否则将所述开关电源的工作状态恢复到正常工作状态；

当只获取到所述第二采样信号时，将所述第二采样信号与负载反馈信息阈值进行比较，当所述第二采样信号超过所述负载反馈信息阈值后，对所述开关电源进行调整降低所述开关电源的输出功率，并在设定的时间内持续比较所述第二采样信号与负载反馈信息阈值；若所述第二采样信号超过所述负载反馈信息阈值的状态一直持续了设定的时间则控制所述开关电源停止工作进入保护状态，否则将所述开关电源的工作状态恢复到正常工作状态；

当同时获取到所述第一采样信号和第二采样信号时，采用如下方法进行控制：

A、将所述第二采样信号与负载反馈信息阈值进行比较，当所述第二采样信号超过所述负载反馈信息阈值范围时开始计时并设置保护屏蔽时间；

B、将所述第一采样信号与输出电压信息阈值进行比较，当所述第一采样信号超过所述输出电压信息阈值范围时对所述开关电源进行调整降低所述开关电源的输出功率，并缩短所述保护屏蔽时间；

C、计时达到所述保护屏蔽时间后，检测所述第一采样信号和第二采样信号，若所述第一采样信号没有超过所述输出电压信息阈值范围且所述第二采样信号没有超过所述负载反馈信息阈值范围，将所述开关电源的工作状态恢复到正常工作状态；若所述第一采样信号超过所述输出电压信息阈值范围和/或所述第二采样信号超过所述负载反馈信息阈值范围，控制所述开关电源停止工作进入保护状态。

具体的，在所述保护屏蔽时间计时期间，持续检测所述第一采样信号和第二采样信号，当所述第一采样信号属于所述输出电压信息阈值范围内且所述第二采样信号属于所述负载反馈信息阈值范围内时，停止所述保护屏蔽时间计时并返回步骤一。

具体的，所述步骤B缩短所述保护屏蔽时间后持续检测所述第一采样信号和第二采样信号，当所述第一采样信号远超过所述输出电压信息阈值范围或第二采样信号远超过所述负载反馈信息阈值范围时进一步缩短所述保护屏蔽时间或直接控制所述开关电源停止工作进入保护状态。

具体的，所述步骤B中缩短所述保护屏蔽时间的方法包括：根据所述第一采样信号线性缩短所述保护屏蔽时间、根据所述第二采样信号线性缩短所述保护屏蔽时间、直接将所述保护屏蔽时间缩短到一个固定值。

具体的，对所述开关电源进行调整降低所述开关电源输出功率的方法包括但不限于：增加所述开关电源的原边导通时间、降低所述开关电源的开关频率、降低所述开关电源的原边峰值电流、在所述开关电源的反馈信号上叠加功率补偿。

具体的，所述降低开关电源工作频率的方法包括根据所述第一采样信号线性降低所述开关电源的工作频率或直接将所述开关电源的工作频率降低到一个固定值，所述降低开关电源原边峰值电流的方法包括：根据所述第一采样信号线性降低所述开关电源的原边峰值电流或直接将所述开关电源的原边峰值电流降低到一个固定值。

具体的，通过对所述开关电源的输出电压进行直接采样方式、辅助绕组电压采样方式或开关管漏源电压采样方式获取所述第一采样信号；其中所述直接采样方式为利用电阻分压或传感器方式直接采集所述开关电源的输出电压；所述辅助绕组电压采样方式为根据所述开关电源的输出电压与辅助绕组电压的比例关系，通过采集所述开关电源辅助绕组电压获取所述开关电源的输出电压；所述开关管漏源电压采样方式为在所述开关电源的原边开关管关断且所述开关电源次级续流时通过检测所述开关电源原边开关管的漏源电压获取所述开关电源的输出电压。

本发明的有益效果为：本发明结合开关电源的输出电压信息和负载反馈信息进行综合判断，能够自适应调整保护屏蔽时间，降低了误判率，减小了系统功耗；本发明应用范围广，能够用于各种类型的开关电源，能够保证开关电源异常状态下时间短且功耗低，同时还能降低开关管的电压、电流应力，从而提高系统的可靠性。

附图说明

图1是输出恒压控制的反激变换器电路示意图。

图2是输出恒流、恒压或者恒流恒压双环路的PSR反激变换器电路示意图。

图3是本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法在实施例中的时序图。

图4是本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法的流程图。

图5是本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法在实施例中的流程图。

图6是实现本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法的一种系统模块框图。

图7是实现本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明提出一种自适应输出过载与输出短路保护方法，能够适用于开关电源，下面以反激式电源为例进行说明。

本发明提出的一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，通过采集开关电源的输出电压信息和负载反馈信息进行综合判断，开关电源的输出电压信息通过采集第一采样信号获取，开关电源的负载反馈信息通过采集第二采样信号获取。其中获取开关电源输出电压信息的方法包括但不限于对开关电源的输出电压进行直接输出电压采样、通过辅助绕组电压ZCD采样或开关管Q1漏源电压V_DS采样等方式。直接输出电压采样指的是直接采集开关电源的输出电压，包括但不限于电阻分压、传感器等方式。辅助绕组电压ZCD采样指的是如背景技术中采用的方式，利用辅助绕组电压V_AUX和输出电压V_OUT的比例关系

根据电阻分压原理通过采集ZCD引脚电压V_ZCD获取辅助绕组电压V_AUX：

因此通过检测ZCD引脚电压V_ZCD就获取了输出电压V_OUT的信息。开关管Q1漏源电压VDS采样指的是，开关电源的原边开关管Q1关闭期间，次级续流的情况下，原边开关管Q1的漏源电压V_DS由

组成，其中VBUS是供电电压，N_P表示变压器原边绕组圈数，N_S表示变压器输出绕组圈数，因此根据原边开关管Q1的漏源电压V_DS就能获取输出电压V_OUT的信息。开关管Q1包括但不限于MOSFET、三极管等。

反激变换器结构包括但不限于次级光耦反馈和原边控制(PSR)，如图1所示的电路是次级光耦反馈的输出恒压控制的电路，仅做示例说明，电路中与本发明相关的两个重要信息即FB引脚信号和ZCD引脚信号，其中FB引脚信号代表着次级的电压负反馈信号，ZCD信号可以表征次级的电压值信号，因此一些实施例中可以选择FB引脚信号作为第二采样信号，ZCD信号作为第一采样信号。如图2所示的电路是输出恒流、恒压或者恒流恒压双环路的原边控制PSR反激电源，其中CMP引脚信号代表着系统的负反馈信号，ZCD引脚信号可以表征次级的电压值信号，因此在另一些实施例中可以选取CMP引脚信号作为第二采样信号，ZCD信号作为第一采样信号。当然第一采样信号除了采样ZCD采样方式获取，也可以采用直接VOUT采样或开关管VDS端采样。本发明的具体实施层面，会有很多的细节上的差异，比如FB和ZCD的取名不一致，光耦原边输出脚叫做COMP或其他，辅助绕组(Auxiliary绕组，简称Aux绕组)经过两个电阻分压之后的信号叫FB或其他等，但FB和COMP都用于表征反馈信息，ZCD用于表征输出电压信息。

下面以FB引脚信号作为第二采样信号，ZCD信号作为第一采样信号为例进行说明，结合图1所示，V_ZCD由V_AUX分压产生，而V_AUX与V_OUT成正比，V_ZCD即表征了V_OUT的大小；V_FB是闭环反馈信号，用来表征负载的大小。为了描述方便，本实施例中只提及V_FB特指输出端负载大小的信息，只提及V_ZCD特指输出电压的信息。

正常工作期间实时检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB，其中检查输出是否过载和输出是否欠压可以同时进行，也可以先后进行，先后顺序不影响检测。当只获取到第一采样信号V_ZCD时，将第一采样信号V_ZCD与输出电压信息阈值进行比较，当第一采样信号V_ZCD超过输出电压信息阈值后，对开关电源进行调整降低开关电源的输出功率，并在设定的时间内持续比较第一采样信号V_ZCD和输出电压信息阈值；若超过设定的时间后第一采样信号V_ZCD仍然超过输出电压信息阈值则控制开关电源停止工作进入保护状态等待后续信号重新启动，否则将开关电源的工作状态恢复到正常工作状态。

当只获取到第二采样信号V_FB时，将第二采样信号V_FB与负载反馈信息阈值进行比较，当第二采样信号V_FB超过负载反馈信息阈值后，对开关电源进行调整降低开关电源的输出功率，并在设定的时间内持续比较第二采样信号V_FB与负载反馈信息阈值；若超过设定的时间后第二采样信号V_FB仍然超过负载反馈信息阈值则控制开关电源停止工作进入保护状态等待后续信号重新启动，否则将开关电源的工作状态恢复到正常工作状态。

当同时获取到第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB时，首先比较第二采样信号V_FB与负载反馈信息阈值，当第二采样信号V_FB超过负载反馈信息阈值时，控制器开始计时，设置一个默认的保护屏蔽时间为Tolp。第二采样信号V_FB包含了负载反馈信息，包括但不限于次边反馈反激、原边反馈反激、正激等拓扑结构，不限于恒压、恒流、恒功率或者其组合的负载反馈信息，不限于电平升高或者电平降低来表示的负载过载情况。图1所示电路中，第二采样信号V_FB与输出功率是正相关的关系，因此设定一个负载反馈信息阈值Vfb1，V_FB电压高于Vfb1表示第二采样信号超过负载反馈信息阈值范围，此时开始计时。当然应用电路也可以是负相关，但都保证是单调性，负相关时V_FB电压低于Vfb1表示第二采样信号超过负载反馈信息阈值范围，此时开始计时。

控制器开始计时后，比较第一采样信号V_ZCD与输出电压信息阈值，如图3所示，V_Z1是开关电源正常工作时第一采样信号V_ZCD的值，设定输出电压信息阈值为V_Z2，当第一采样信号V_ZCD低于输出电压信息阈值V_Z2时，对开关电源进行调整降低开关电源的输出功率，并缩短保护屏蔽时间Tolp。其中对开关电源进行调整降低开关电源的输出功率的方式包括增加开关电源的原边导通时间toff、降低开关电源的开关频率、降低开关电源的原边峰值电流、在开关电源的反馈信号上叠加功率补偿等方法，以上方法可以单独使用或同时使用两种及以上。降低开关电源工作频率可以根据第一采样信号V_ZCD来线性降低开关电源的工作频率，V_ZCD比V_Z2越低，开关频率降低得越低，如图3中所示，在tf2或tf1期间，V_ZCD为V_Z1，tf4期间V_ZCD为V_Z2，tf3期间V_ZCD小于V_Z2，tf4>tf3>tf2或tf1。另外还可直接将开关电源的工作频率降低到某一个固定值。降低开关电源的原边峰值电流也可以根据第一采样信号V_ZCD线性降低开关电源的原边峰值电流，如V_ZCD比V_Z2越低，原边峰值电流降低得越低。同样也可以直接将开关电源的原边峰值电流降低到一个固定值。

本发明提出的保护方法，同时检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB，利用第二采样信号V_FB触发计时，利用第一采样信号V_ZCD调整保护屏蔽时间Tolp。当检测到第一采样信号V_ZCD低于输出电压信息阈值V_Z2时缩短保护屏蔽时间Tolp，其中缩短保护屏蔽时间Tolp的方法包括：根据第一采样信号V_ZCD线性缩短保护屏蔽时间、根据第二采样信号V_FB线性缩短保护屏蔽时间、直接将保护屏蔽时间缩短到一个固定值。例如设置系数k，调整保护屏蔽时间为Tolp*k，k＝V_ZCD/V_Z1，就实现了根据第一采样信号V_ZCD线性缩小保护屏蔽时间，当然可以采样其他变形公式实现保护屏蔽时间的缩短。根据输出电压或电流线性变化、或者反相关调整、或者缩短保护屏蔽时间是某一分立值等方式都适用于本发明。

从计时到保护屏蔽时间期间，不论保护屏蔽时间是否缩短，可以一直检测过载或短路状态，也可以在保护屏蔽时间期间内不检测直到屏蔽时间结束再检测判断，下面分别说明两种情况。

情况一、在保护屏蔽时间期间内不检测，计时达到保护屏蔽时间后，检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB，若第一采样信号V_ZCD没有超过输出电压信息阈值范围且第二采样信号V_FB没有超过负载反馈信息阈值范围，将开关电源的工作状态恢复到正常工作状态；若第一采样信号V_ZCD超过输出电压信息阈值范围、或第二采样信号V_FB超过负载反馈信息阈值范围、或第一采样信号V_ZCD和同时超过对应阈值范围，控制开关电源停止工作进入保护状态，开关电源停机等待后续处理。

情况二、在保护屏蔽时间计时期间，持续检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB，当第一采样信号V_ZCD属于输出电压信息阈值范围内且第二采样信号V_FB属于负载反馈信息阈值范围内时，停止保护屏蔽时间计时并退出，开关电源恢复到正常状态，重新检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB进行对开关电源输出过载与输出短路的保护。

在情况二中，由于保护屏蔽时间计时期间持续检测第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB，此时即使保护屏蔽时间缩短了，但若检测到第一采样信号V_ZCD和第二采样信号V_FB满足某种或多种极端条件之后，可以进一步缩短保护屏蔽时间或者立刻关闭开关电源原边开关管的驱动信号，或者立马将原边芯片所处的工作状态改变使系统得到保护。若发现输出电压过低或者负载电流太大，可以直接延时一段时间再根据FB以及ZCD电压判断。

当保护屏蔽时间到但却没有检测到发生过流或短路，之后逐渐恢复开关电源的正常状态，可以立刻恢复保护之前正常工作中某一时刻的状态，也可以是根据当前状态逐渐增加频率或者逐渐增加周期或者两者同时增加来使得开关电源恢复到正常工作的状态。

如图4所示是本发明的流程图，实施例中根据反激变换器ZCD引脚信号作为第一采样信号和FB引脚作为第二采样信号，如图3所示是本实施例的时序图，如图5所示是本实施例的流程图。开关电源软启动结束后，开关电源正常工作，通过负载信息实时调节输出功率，比如可以通过开关电源系统环路实时调节电流峰值CS和开关频率来调节输出功率；在开关电源工作期间，本发明通过检测开关电源的输出电压信息和负载反馈信息来综合判断开关电源输出是否过载和输出电压是否过低，当检测到开关电源的负载反馈信息如V_FB超过阈值时开始计时并设定初始的保护屏蔽时间Tolp(即出错Fault屏蔽时间)，并进一步判断开关电源的输出电压信息如V_ZCD是否超过阈值，若是则降低开关电源的输出功率并缩短保护屏蔽时间，如一些实施例中通过降低系统频率和原边电流峰值的方式降低开关电源的输出功率，通过开关电源的输出电压信息和负载反馈信息设置系数k线性缩短保护屏蔽时间为k*Tolp；图5所示的实施例中在保护屏蔽时间计时期间持续检测开关电源的输出电压信息和负载反馈信息(当然如前述情况一所述也可以不在保护屏蔽时间计时期间内持续检测，而是在保护屏蔽时间到了后再根据开关电源的输出电压信息和负载反馈信息判定开关电源输出是否过载和输出电压是否过低)，若检测到开关电源没有输出过载且没有输出电压过低时将保护屏蔽时间恢复到未缩短前的默认值，并且对于开关电源的电流和频率控制也恢复到开关电源正常工作状态；保护屏蔽时间满，开关电源的输出电压信息和负载反馈信息仍然显示出开关电源输出过载或输出电压过低，就控制开关电源停止工作进入保护状态等待后续处理。

如图6所示是实现本发明方法的一种具体实施可能但不唯一的电路结构图。FB过载检测模块用于对开关电源FB引脚进行过载检测获取负载反馈信息，根据检测结果控制计时开始，并利用Fault屏蔽计时模块设置初始的保护屏蔽时间为Tolp；ZCD欠压检测模块用于对开关电源ZCD引脚进行欠压检测获取输出电压信息，当计时开始后根据检测结果通过芯片频率控制模块调整开关电源的开关频率和通过原边电流控制模块调整开关电源的原边电流峰值，并根据检测结果自适应产生系数k用于缩小Fault屏蔽计时模块的保护屏蔽时间为k*Tolp，此时系数k小于1。Fault屏蔽时间模块产生初始的保护屏蔽时间Tolp是靠时钟提供基准时间，结合ZCD欠压检测模块检测到的输出电压实时计算k加快屏蔽时间。在发现输出电压恢复后，k恢复为1，芯片系统降频或降低电流限制阈值，及时保证芯片正常工作，同时也防止误触发。可以看出，本实施例中对保护屏蔽时间Tolp加速到Tolp*k是动态调整的，和系统的输出欠压时间比例相关，虽然也可以使用固定的缩短时间用于k，但是动态的加速时间Tolp*k会让系统更优化。k可以优化为小于或者等于1的动态值。除了根据输出电压的反馈动态调节保护屏蔽时间，也可以通过阶跃或者步进的方式进行调节。

综上所述，本实施例中以反激式电源为例提出了一种自适应输出过载、短路保护的控制方法及其具体实现电路，如图7所示，本发明采集开关电源的输出电压信息和负载反馈信息进行综合判断，通过对输出电压信息和负载反馈信息的处理由控制器自适应的采取保护动作，保护动作包括调节开关频率、调节电流值以降低输出功率、以及调节保护屏蔽时间。应用本发明提出的方法，能够提高系统输出过载、输出短路判断的容错性，避免误动作，并且可以显著降低异常发生后的平均功耗，有效保护系统。

本实施例虽然采用带光耦和TL431的副边反馈单路输出反激变换器为例实施说明，但其实施范围不仅局限于该场合，包括但不限于以下应用场合：1)带光耦和TL431的副边反馈反激反激变换器，多路输出，主输出或某一路径短路或过载保护；2)光耦+稳压管(Zener)的隔离式单路或多路反激变换器的短路或过载保护；3)电流模式的非隔离式变换器，比如Buck、Buck-Boost、Boost等的短路或过载保护。负载信息可以从采样电阻或电流互感器取样，输出电压信息可以由副边分压电阻取样也可以直接在输出端取样或经过运放取样。本发明的核心是结合输出电压信息和负载反馈信息，判断系统是否处于过载或者输出短路状态，同时满足输出电压信息和负载反馈信息超过阈值时将保护屏蔽时间缩短同时降频降电流，以达到降低保护状态下功耗、保护开关管、防止误判断的目的。本发明具体实施例中具体给出了一些调整保护屏蔽时间的方式、实现降低开关电源输出功率的方式、保护屏蔽时间到却没有检测到发生过流或短路后的恢复开关电源状态的方式，但本发明也同样适用于其他能够实现同样功能的方式。根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，包括如下步骤：

其特征在于，当同时获取到所述第一采样信号和第二采样信号时，采用如下方法进行控制：

2.根据权利要求1所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，在所述保护屏蔽时间计时期间，持续检测所述第一采样信号和第二采样信号，当所述第一采样信号属于所述输出电压信息阈值范围内且所述第二采样信号属于所述负载反馈信息阈值范围内时，停止所述保护屏蔽时间计时并返回步骤一。

3.根据权利要求2所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，所述步骤B缩短所述保护屏蔽时间后持续检测所述第一采样信号和第二采样信号，当所述第一采样信号远超过所述输出电压信息阈值范围或第二采样信号远超过所述负载反馈信息阈值范围时进一步缩短所述保护屏蔽时间或直接控制所述开关电源停止工作进入保护状态。

4.根据权利要求1或3所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，所述步骤B中缩短所述保护屏蔽时间的方法包括：根据所述第一采样信号线性缩短所述保护屏蔽时间、根据所述第二采样信号线性缩短所述保护屏蔽时间、直接将所述保护屏蔽时间缩短到一个固定值。

5.根据权利要求1至3任一项所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，对所述开关电源进行调整降低所述开关电源输出功率的方法包括但不限于：增加所述开关电源的原边导通时间、降低所述开关电源的开关频率、降低所述开关电源的原边峰值电流、在所述开关电源的反馈信号上叠加功率补偿。

6.根据权利要求5所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，所述降低开关电源工作频率的方法包括根据所述第一采样信号线性降低所述开关电源的工作频率或直接将所述开关电源的工作频率降低到一个固定值，所述降低开关电源原边峰值电流的方法包括：根据所述第一采样信号线性降低所述开关电源的原边峰值电流或直接将所述开关电源的原边峰值电流降低到一个固定值。

7.根据权利要求1所述的开关电源的自适应输出过载与输出短路保护方法，其特征在于，通过对所述开关电源的输出电压进行直接采样方式、辅助绕组电压采样方式或开关管漏源电压采样方式获取所述第一采样信号；其中所述直接采样方式为利用电阻分压或传感器方式直接采集所述开关电源的输出电压；所述辅助绕组电压采样方式为根据所述开关电源的输出电压与辅助绕组电压的比例关系，通过采集所述开关电源辅助绕组电压获取所述开关电源的输出电压；所述开关管漏源电压采样方式为在所述开关电源的原边开关管关断且所述开关电源次级续流时通过检测所述开关电源原边开关管的漏源电压获取所述开关电源的输出电压。