CN112366659B - 一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路，包括计时模块和保护模块；所述计时模块包括计时芯片、计时控制电路单元以及计时信号输出电路单元，所述计时信号输出电路单元包括电阻R288、电阻R292以及三极管Q42，所述三极管Q42为NPN型三极管，电阻R288的一端与计时芯片的OUT引脚连接，电阻R288的另一端分别连接三极管Q42的基极以及电阻R292的一端，电阻R292的另一端接地，三极管Q42的发射极接地，三极管Q42的集电极形成消隐信号输出端LE。采用上述技术方案，通过计时模块实现保护电路的前期消隐，使得保护电路在开机时的大磁化电流下不会产生保护动作，因此，过载点可以设得更加低，进而不用使用过多的开关管可达到有效的保护，有利于节省成本并提高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种音频功放用开关电源保护电路技术领域，尤其是一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路。
背景技术
现在常用做法是采用电流互感器采样电流进行保护设置。由于音响功放电源是动态负载的特点，总的有效功率与其峰值功率比值小。 这使音频功放的电源保护电路设计产生困难以及可靠性不高等。
现在行业通用的做法是保护电路不锁死，采用开关电源“打嗝”（即开关电源工作一会，停止工作一会，不断重复）的办法，这样处理不够可靠，容易在二次启动时产生烧机等现像。
常用方法中保护不可靠的重要原因是：因为功率动态范围大，不得不设置高的保护点。困于成本及设计条件不能采用更大或更多的开关管，以至达不到长时间短路，另外，在极大功率的情况下，还有各种极端条件所产的过载过流等等情况。所以在过载或短路时容易烧坏开关管，保护的可靠性差，再加上打嗝的处理方式更容易产生不可靠的因素。
如果把过载点设得低一点，这样也会产生新的问题：开关电源在开始工作时会产生开机磁化电流及电容充电电流，上述电流是很大的尖峰脉冲电流，如果把过载点设置得过低，会产生在开机时就会保护动作的现象，导致无法开机，因此需要改进。
发明内容
本发明目的是提供一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路，能够把保护过载点设置得较低，还能有效避免前期保护开机时就会保护动作的现象的发生。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路，包括计时模块和保护模块；所述计时模块包括计时芯片、计时控制电路单元以及计时信号输出电路单元，所述计时信号输出电路单元包括电阻R288、电阻R292以及三极管Q42，所述三极管Q42为NPN型三极管，电阻R288的一端与计时芯片的OUT引脚连接，电阻R288的另一端分别连接三极管Q42的基极以及电阻R292的一端，电阻R292的另一端接地，三极管Q42的发射极接地，三极管Q42的集电极形成消隐信号输出端LE；所述保护模块包括检测电路单元以及保护电路单元，所述检测电路单元包括比较器U28，所述比较器U28的其中一个输入端为电流检测信号端CS，所述消隐信号输出端LE以及比较器U28的输出端与保护电路单元的输入端连接并输出保护控制信号，所述保护电路单元根据保护控制信号输出保护动作信号。
进一步的，所述计时芯片为555芯片，所述计时控制电路单元包括电容C188、C189、电容C190、电容C191、电阻R283、电阻R284、电阻R285、电阻R286、电阻R287以及PNP型的三极管Q40；所述计时芯片的THRES引脚分别与电阻R286以及电容C190的一端连接，电容C190的另一端接地，电阻R286的另一端通过电阻R283与供电端连接，电阻R286的另一端还与三极管Q40的发射极连接，三极管Q40的集电极接地，三极管Q40的基极与计时芯片的TRIG引脚连接，三极管Q40的基极另外通过并联设置的电容C191以及电阻R287接地，所述计时芯片的RESET引脚通过电阻R284与三极管Q40的基极连接，另外，计时芯片的RESET引脚通过电容C188接地；计时芯片的DISCH引脚通过电阻R285与计时芯片的THRES引脚连接，计时芯片的CONT引脚通过电容C189接地。
进一步的，所述电容C190的电容量为1μF，充电时间为250ms；或所述电容C190的电容量为2.2μF，充电时间为360ms。
进一步的，所述检测电路单元还包括电阻249和电阻252；基准电压通过电阻R249与比较器U28的反向输入端连接，电流检测信号端CS通过电阻R252与比较器U28的同相输入端连接。
进一步的，所述检测电路单元还包括电阻248、电阻254、电容C162、电容C164以及电容C167；所述比较器U28的同相输入端通过并联设置的电阻R254以及电容C167接地，比较器U28的反向输入端通过并联设置的电阻R248以及C164接地，13V供电端为比较器U28供电并通过电容C162接地。
进一步的，所述保护电路单元包括NMOS管Q41、NPN型三极管Q32、PNP型三极管Q29、NPN型三极管Q31、电阻R250、电阻R251以及电阻R253；所述比较器U28以及消隐信号输出端LE分别与NMOS管Q41的栅极连接，NMOS管Q41的源极接地，NMOS管Q41的漏极分别与三极管Q32的集电极以及三极管Q29的基极连接，三极管Q32的发射极接地，三极管Q32的基极通过电阻R250以及电阻R251与三极管Q31的基极连接，所述三极管Q29的发射极接13V供电端，三极管Q29的集电极连接在电阻R250和电阻R251之间并通过电阻R253接地；所述三极管Q31的集电极分别引出有保护动作信号输出端DIS2以及保护动作信号输出端OCP。
进一步的，所述保护电路单元还包括电容C192、电容C163、电容C165、电阻R289、电阻R290、电阻R246、电阻R244以及电阻R247；所述电阻R290和电容C192并联在比较器U28的输出端与地线之间，所述电阻R289连接在13V供电端与比较器U28的输出端之间，电容C163与电阻R244并联在13V供电端与三极管Q29的基极之间，三极管Q29的基极通过电阻R246分别与NMOS管Q41的漏极以及三极管Q32的集电极连接，电容C165的一端设置在电阻R250和电阻R251之间，电容C165的另一端接地，电阻R247设置在三极管Q31的集电极与保护动作信号输出端OCP之间。
进一步的，所述比较器U28的型号为IC-TL331，所述NMOS管Q41的型号为2N7002。
采用上述技术方案，通过计时模块实现保护电路的前期消隐，使得保护电路在开机时的大磁化电流下不会产生保护动作，因此，过载点可以设得更加低，进而不用使用过多的开关管可达到有效的保护，有利于节省成本并提高可靠性。
附图说明
图1为计时模块的电路图。
图2为保护模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行说明。
一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路，包括计时模块和保护模块。
如图1所示，计时模块包括计时芯片、计时控制电路单元以及计时信号输出电路单元。
计时芯片为555芯片，计时信号输出电路单元包括电阻R288、电阻R292以及三极管Q42，三极管Q42为NPN型三极管，电阻R288的一端与计时芯片的OUT引脚连接，电阻R288的另一端分别连接三极管Q42的基极以及电阻R292的一端，电阻R292的另一端接地，三极管Q42的发射极接地，三极管Q42的集电极形成消隐信号输出端LE。
计时控制电路单元包括电容C188、C189、电容C190、电容C191、电阻R283、电阻R284、电阻R285、电阻R286、电阻R287以及PNP型的三极管Q40；计时芯片的THRES引脚分别与电阻R286以及电容C190的一端连接，电容C190的另一端接地，电阻R286的另一端通过电阻R283与13V供电端连接，电阻R286的另一端还与三极管Q40的发射极连接，三极管Q40的集电极接地，三极管Q40的基极与计时芯片的TRIG引脚连接，三极管Q40的基极另外通过并联设置的电容C191以及电阻R287接地，计时芯片的RESET引脚通过电阻R284与三极管Q40的基极连接，另外，计时芯片的RESET引脚通过电容C188接地；计时芯片的DISCH引脚通过电阻R285与计时芯片的THRES引脚连接，计时芯片的CONT引脚通过电容C189接地。电容C190的电容量为1μF，充电时间为250ms；或电容C190的电容量为2.2μF，充电时间为360ms。
如图2所示，保护模块包括检测电路单元以及保护电路单元。
检测电路单元包括比较器U28、电阻249、电阻252、电阻248、电阻254、电容C162、电容C164以及电容C167。比较器U28的型号为IC-TL331，5V的基准电压通过电阻R249与比较器U28的反向输入端连接，电流检测信号端CS通过电阻R252与比较器U28的同相输入端连接，比较器U28的同相输入端通过并联设置的电阻R254以及电容C167接地，比较器U28的反向输入端通过并联设置的电阻R248以及C164接地，13V供电端为比较器U28供电并通过电容C162接地。比较器U28的输出端以及消隐信号输出端LE与保护电路单元的输入端连接并输出保护控制信号，保护电路单元根据保护控制信号输出保护动作信号。
保护电路单元包括NMOS管Q41、NPN型三极管Q32、PNP型三极管Q29、NPN型三极管Q31、电阻R250、电阻R251、电阻R253、电容C192、电容C163、电容C165、电阻R289、电阻R290、电阻R246、电阻R244以及电阻R247，NMOS管Q41的型号为2N7002。
比较器U28以及消隐信号输出端LE分别与NMOS管Q41的栅极连接，NMOS管Q41的源极接地，NMOS管Q41的漏极分别与三极管Q32的集电极以及三极管Q29的基极连接，三极管Q32的发射极接地，三极管Q32的基极通过电阻R250以及电阻R251与三极管Q31的基极连接，三极管Q29的发射极接13V供电端，三极管Q29的集电极连接在电阻R250和电阻R251之间并通过电阻R253接地；三极管Q31的集电极分别引出有保护动作信号输出端DIS2和保护动作信号输出端OCP。
电阻R290和电容C192并联在比较器U28的输出端与地线之间，电阻R289连接在13V供电端与比较器U28的输出端之间，电容C163与电阻R244并联在13V供电端与三极管Q29的基极之间，三极管Q29的基极通过电阻R246分别与NMOS管Q41的漏极以及三极管Q32的集电极连接，电容C165的一端设置在电阻R250和电阻R251之间，电容C165的另一端接地，电阻R247设置在三极管Q31的集电极与保护动作信号输出端OCP之间。
本发明的原理如下：
开机时，由于电容充电以及变压器磁化，使得此时产生一个很大的脉冲电流，计时模块工作，三极管Q42导通，消隐信号输出端LE拉低，输出消隐信号给保护模块，保护模块中的三极管Q31断开，保护动作信号输出端DIS2和OCP为高电平，与保护动作信号输出端DIS2和OCP连接的继电器电路不会断开电源，避免因为开机时的大电流而产生过载保护。
开机运行一段时间后，计时模块不起作用，三极管Q42断开，LE端是高阻态。
正常工作时候，工作电流不是很大，因此可以设置一个合理的过载保护点（过流点），有利于系统的安全稳定运行，且降低了开关电源保护电路的成本。
当在工作过程中，电流达到设定的过流点时，保护模块锁死，具体为Q31导通，DIS2和OCP拉低，与保护动作信号输出端DIS2和OCP连接的继电器电路工作并断开电源，以保护系统。
采用上述技术方案，通过计时模块实现保护电路的前期消隐，使得保护电路在开机时的大磁化电流下不会产生保护动作，因此，过载点可以设得更加低，进而不用使用过多的开关管可达到有效的保护，有利于节省成本并提高可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原理之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：包括计时模块和保护模块；
所述计时模块包括计时芯片、计时控制电路单元以及计时信号输出电路单元，所述计时信号输出电路单元包括电阻R288、电阻R292以及三极管Q42，所述三极管Q42为NPN型三极管，电阻R288的一端与计时芯片的OUT引脚连接，电阻R288的另一端分别连接三极管Q42的基极以及电阻R292的一端，电阻R292的另一端接地，三极管Q42的发射极接地，三极管Q42的集电极形成消隐信号输出端LE；
所述保护模块包括检测电路单元以及保护电路单元，所述检测电路单元包括比较器U28，所述比较器U28的其中一个输入端为电流检测信号端CS，所述消隐信号输出端LE以及比较器U28的输出端与保护电路单元的输入端连接并输出保护控制信号，所述保护电路单元根据保护控制信号输出保护动作信号；
所述计时芯片为555芯片，所述计时控制电路单元包括电容C188、C189、电容C190、电容C191、电阻R283、电阻R284、电阻R285、电阻R286、电阻R287以及PNP型的三极管Q40；
所述计时芯片的THRES引脚分别与电阻R286以及电容C190的一端连接，电容C190的另一端接地，电阻R286的另一端通过电阻R283与供电端连接，电阻R286的另一端还与三极管Q40的发射极连接，三极管Q40的集电极接地，三极管Q40的基极与计时芯片的TRIG引脚连接，三极管Q40的基极另外通过并联设置的电容C191以及电阻R287接地，所述计时芯片的RESET引脚通过电阻R284与三极管Q40的基极连接，另外，计时芯片的RESET引脚通过电容C188接地；
计时芯片的DISCH引脚通过电阻R285与计时芯片的THRES引脚连接，计时芯片的CONT引脚通过电容C189接地。
2.根据权利要求1所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述电容C190的电容量为1μF，充电时间为250ms；或所述电容C190的电容量为2.2μF，充电时间为360ms。
3.根据权利要求1所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述检测电路单元还包括电阻R 249和电阻R 252；
基准电压通过电阻R249与比较器U28的反向输入端连接，电流检测信号端CS通过电阻R252与比较器U28的同相输入端连接。
4.根据权利要求3所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述检测电路单元还包括电阻R 248、电阻R 254、电容C162、电容C164以及电容C167；
所述比较器U28的同相输入端通过并联设置的电阻R254以及电容C167接地，比较器U28的反向输入端通过并联设置的电阻R248以及C164接地，13V供电端为比较器U28供电并通过电容C162接地。
5.根据权利要求3所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述保护电路单元包括NMOS管Q41、NPN型三极管Q32、PNP型三极管Q29、NPN型三极管Q31、电阻R250、电阻R251以及电阻R253；
所述比较器U28以及消隐信号输出端LE分别与NMOS管Q41的栅极连接，NMOS管Q41的源极接地，NMOS管Q41的漏极分别与三极管Q32的集电极以及三极管Q29的基极连接，三极管Q32的发射极接地，三极管Q32的基极通过电阻R250以及电阻R251与三极管Q31的基极连接，所述三极管Q29的发射极接13V供电端，三极管Q29的集电极连接在电阻R250和电阻R251之间并通过电阻R253接地；
所述三极管Q31的集电极分别引出有保护动作信号输出端DIS2和保护动作信号输出端OCP。
6.根据权利要求5所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述保护电路单元还包括电容C192、电容C163、电容C165、电阻R289、电阻R290、电阻R246、电阻R244以及电阻R247；
所述电阻R290和电容C192并联在比较器U28的输出端与地线之间，所述电阻R289连接在13V供电端与比较器U28的输出端之间，电容C163与电阻R244并联在13V供电端与三极管Q29的基极之间，三极管Q29的基极通过电阻R246分别与NMOS管Q41的漏极以及三极管Q32的集电极连接，电容C165的一端设置在电阻R250和电阻R251之间，电容C165的另一端接地，电阻R247设置在三极管Q31的集电极与保护动作信号输出端OCP之间。
7.根据权利要求5所述的新型大功率音频功放用开关电源保护电路，其特征在于：所述比较器U28的型号为IC-TL331，所述NMOS管Q41的型号为2N7002。
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