CN115473423A - 辅助电源电路 - Google Patents

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陈建明
吴龙生
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Abstract

本申请公开了一种辅助电源电路，包括辅源变压器T1、电源芯片U1、充电电路1和短路保护电路2；短路保护电路2，包括比较电路21和下拉电路22；比较电路21包括比较器U2。本申请短路保护电路2与充电电路1和辅源变压器T1不再直接连接，由电源芯片U1隔离，使得下拉电路22只有在打嗝保护的短路保护开启后进行工作，而不是在整个打嗝保护期间一直持续工作，也避免了因辅源变压器T1产生的漏感而异常工作，在输出短路时，通过电源芯片U1的启动和关断电压滞回曲线，保证在一段时间辅源变压器T1不工作，减少了原边开关管损耗以及次级二极管的损耗，达到保护辅源的目的。

Description

辅助电源电路
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种辅助电源电路。
背景技术
现有许多电力电子变换设备的辅源启动电路采用图1所示。且短路保护通过辅源芯片自带的过流保护，由于变压器漏感原因，实际应用中，变压器给芯片供电绕组依然会产生大于VCC电压，导致每个开关周期会发出驱动，如图2所示。导致原边MOS以及次级二极管发热依然很严重。
同时，启动电路若采用图1所示，由于图1的启动电路保证芯片正常启动，需要在瞬间使稳压管Z2建立起工作电压，当进入打嗝保护时，参见图2所示，会导致启动电阻R1、R2、R3以及启动MOS管Q2在输出短路时长期导通，由于设计时为保证辅源启动正常，电阻R1、R2、R3不能使用太大，会导致这条支路发热严重，同样会损坏辅源电路。
因此，需要提供一种辅助电源电路，保证辅源输出短路时，不会损坏元器件，在输出短路去除时，辅助电源电路依然能正常工作。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种辅助电源电路，短路时，不会损坏元器件，在输出短路去除时，辅助电源电路依然能正常工作。其具体方案如下：
一种辅助电源电路，包括辅源变压器T1和电源芯片U1，所述辅助电源电路还包括：充电电路1和短路保护电路2；
所述辅源变压器T1的输出端和所述充电电路1的输出端均与所述电源芯片U1的电源端VCC连接；
所述充电电路1包括充电电阻11和充电电容C7；所述充电电阻11的输入端作为所述充电电路1的输入端与电源供电端AUX_BUS连接，所述充电电阻11的输出端与所述充电电容C7的一端连接，所述充电电容C7的另一端接地，所述充电电阻11的输出端作为所述充电电路1的输出端；
所述短路保护电路2，包括比较电路21和下拉电路22；
所述比较电路21包括比较器U2，所述比较器U2的正极输入端与所述电源芯片U1的COMP管脚和所述下拉电路22的输入端连接，所述比较器U2的负极输入端与基准电压连接，所述比较器U2的输出端与所述下拉电路22的控制端连接，所述下拉电路22的输出端接地。
可选的，所述电源芯片U1，用于在所述充电电路1为所述电源芯片U1供电后，驱动所述辅源变压器T1启动并代替所述充电电路1对所述电源芯片U1供电，当所述电源芯片U1的输出电路短路后，所述电源芯片U1的COMP管脚由低电平变为高电平，所述电源芯片U1停止驱动所述辅源变压器T1供电，所述电源芯片U1的COMP管脚经短路保护电路2动作后，由高电平变为低电平。
可选的，所述电源芯片U1的COMP管脚与第一二极管D1的正极连接，所述第一二极管D1的负极与第一分压电路23的输入端连接，所述第一分压电路23的输出端与所述比较器U2的正极输入端连接。
可选的，基准电压输入端V_ref通过第二分压电路24与所述比较器U2的负极输入端连接。
可选的，所述下拉电路22包括可控开关Q3，所述可控开关Q3的控制端作为所述下拉电路22的控制端，所述可控开关Q3的输入端作为所述可控开关Q3的输入端，所述可控开关Q3的输出端作为所述下拉电路22的输出端。
可选的，所述电源芯片U1的COMP管脚通过第一限流电阻R15与所述可控开关Q3的输入端连接。
可选的，所述比较器U2的输出端通过第二限流电阻R13与所述可控开关Q3的控制端连接。
可选的，所述下拉电路22包括下拉电阻R14和下拉滤波电容C4；
所述下拉电阻R14和所述下拉滤波电容C4并联，所述下拉电阻R14的一端与所述可控开关Q3的控制端连接，所述下拉电阻R14的另一端与所述可控开关Q3的输出端连接。
可选的，所述比较电路21包括第二滤波电容C2，所述第一分压电路22包括第一分压电阻R10和第二分压电阻R16；
所述第一分压电阻R10的输入端作为所述第一分压电路23的输入端与所述第一二极管D1的负极连接，所述第一分压电阻R10的输出端与所述比较器U2的正极输入端连接；
所述第二分压电阻R16与所述下拉滤波电容C4并联，所述第二分压电阻R16的一端接地，所述第二分压电阻R16的另一端与所述比较器U2的正极输入端连接。
可选的，所述辅源变压器T1的副边的第一端与第二二极管D2的正极连接，所述第二二极管D2的负极与第三限流电阻R20的输入端连接，所述第三限流电阻R20的输出端作为所述辅源变压器T1的输出端，所述辅源变压器T1的副边的第二端接地。
本申请中，辅助电源电路，包括辅源变压器T1和电源芯片U1，还包括：充电电路1和短路保护电路2；辅源变压器T1的输出端和充电电路1的输出端均与电源芯片U1的电源端VCC连接；充电电路1包括充电电阻11和充电电容C7；充电电阻11的输入端作为充电电路1的输入端与电源供电端AUX_BUS连接，充电电阻11的输出端与充电电容C7的一端连接，充电电容C7的另一端接地，充电电阻11的输出端作为充电电路1的输出端；短路保护电路2，包括比较电路21和下拉电路22；比较电路21包括比较器U2，比较器U2的正极输入端与电源芯片U1的COMP管脚和下拉电路22的输入端连接，比较器U2的负极输入端与基准电压连接，比较器U2的输出端与下拉电路22的控制端连接，下拉电路22的输出端接地。
本申请短路保护电路2与充电电路1和辅源变压器T1不再直接连接，由电源芯片U1隔离，使得下拉电路22只有在打嗝保护的短路保护开启后进行工作，而不是在整个打嗝保护期间一直持续工作，也避免了因辅源变压器T1产生的漏感而异常工作，在输出短路时，通过电源芯片U1的启动和关断电压滞回曲线，保证在一段时间辅源变压器T1不工作，减少了原边开关管损耗以及次级二极管的损耗，达到保护辅源的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种辅助电源电路拓扑示意图；
图2为现有技术中的电源芯片自带短路保护波形示意图；
图3为本申请实施例公开的一种辅助电源电路拓扑示意图；
图4为本申请实施例公开的一种打嗝保护时的短路保护波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种辅助电源电路，参见图3所示，包括辅源变压器T1、电源芯片U1、充电电路1和短路保护电路2；
辅源变压器T1的输出端和充电电路1的输出端均与电源芯片U1的电源端VCC连接；
充电电路1包括充电电阻11和充电电容C7；充电电阻11的输入端作为充电电路1的输入端与电源供电端AUX_BUS连接，充电电阻11的输出端与充电电容C7的一端连接，充电电容C7的另一端接地，充电电阻11的输出端作为充电电路1的输出端；
短路保护电路2，包括比较电路21和下拉电路22；
比较电路21包括比较器U2，比较器U2的正极输入端与电源芯片U1的COMP管脚和下拉电路22的输入端连接，比较器U2的负极输入端与基准电压连接，比较器U2的输出端与下拉电路22的控制端连接，下拉电路22的输出端接地。
具体的，在电源供电端AUX_BUS供电后，充电电路1因采用大电阻使得充电电容C7缓慢充电，随着充电电容C7中的电压升高，将会到达电源芯片U1的工作电压，此时，充电电容C7成功通过电源芯片U1的电源端VCC向电源芯片U1供电，电源芯片U1得电启动后，迅速驱动辅源变压器T1工作，此时，充电电容C7供电后电压快速下降，电源芯片U1便为辅源变压器T1供电，在电源芯片U1及后续电路正常工作情况下，电源芯片U1通过相应的供电管脚向后续电路稳定供电，且电源芯片U1的COMP管脚输出并保持低电平，使得短路保护电路2中的比较电路21不会触发工作，比较器U2的输出端就不会输出电压至下拉电路22的控制端，就不会使得短路保护电路2工作，就不会出现器件损耗。
其中，电源芯片U1通过Out关键向后续电路供电。
具体的，当电源芯片U1的后续电路出现短路后，电源芯片U1触发相应的短路保护动作，拉高电源芯片U1的COMP管脚的输出，使得COMP管脚输出并保持高电平，此时，比较电路21中的比较器U2的正极输入端就会因COMP管脚输出的高电平而电压拉高，此时，比较器U2的正极输入端电压与比较器U2的负极输入端的基准电压相比较后，就会触发比较器U2工作，使得比较器U2的输出端输出电压至下拉电路22的控制端，下拉电路22的控制端接收到电压后，将会导通下拉电路22的输入端与下拉电路22的输出端，从而使得电源芯片U1的COMP管脚与下拉电路22的输出端连接的接地端连接，使得电源芯片U1的COMP管脚接地，使电源芯片U1的COMP管脚重新由高电平变为低电平，在电源芯片U1的COMP管脚重新变为低电平后，电源芯片U1不在工作，不再驱动辅源变压器T1工作，使得电源芯片U1的电源端VCC暂时无法得到，电源芯片U1停止工作，此时，充电电路1因辅源变压器T1停止工作重新开始充电，进入下一个启动充电和启动流程，例如，参见图4所示，在t1~t2时间段内，充电电路1进行充电，在t2时刻，充电电路1的充电电容C7打到启动电压V_OPEN完成充电向电源芯片U1供电，随后辅源变压器T1对电源芯片U1供电，同时，在t2~t3时间段内，为触发短路后的状态，此时因短路保护电路2工作，电源芯片U1停止驱动辅源变压器T1，辅源变压器T1停止供电后，电源芯片U1的电源端VCC的电压VCC由启动电压V-OPEN逐渐降低到V_CLOSE，电源芯片U1彻底停止工作，在此期间电源芯片U1的COMP管脚因短路保护输出高电平，驱动电路保护电路工作，使得下拉电路22一直能够得到驱动电压DRV，直到电源芯片U1在t3时间点彻底停止工作，下拉电路22停止工作。
可见，本申请实施例中的短路保护电路2与充电电路1和辅源变压器T1不再直接连接，由电源芯片U1隔离，使得下拉电路22只有在打嗝保护的短路保护开启后进行工作，而不是在整个打嗝保护期间一直持续工作，也避免了因辅源变压器T1产生的漏感而异常工作，在输出短路时，通过电源芯片U1的启动和关断电压滞回曲线，保证在一段时间辅源变压器T1不工作，减少了原边开关管损耗以及次级二极管的损耗，达到保护辅源的目的。
具体的，电源供电端AUX_BUSAUX_BUS为高压供电，为分压和限流保护后续电路，同时为了确保充电电容C7能够缓慢充电，充电电阻11阻值要高，为此，充电电阻11，可以包括R1、R2、R3、R4、R5和R6共6个串联的电阻，确保阻值足够大和分压与限流效果。
具体的，电源芯片U1的COMP管脚与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极与第一分压电路23的输入端连接，第一分压电路23的输出端与比较器U2的正极输入端连接。通过第一分压电路23可以调节电源芯片U1的COMP管脚输出到比较器U2正极输入端的电压，从而确保在COMP管脚输出高电平后，比较器U2与基准电压比较后，比较器U2能够输出高电平驱动下拉电路22工作。可以理解的是，基准电压的设置也是可以根据实际应用场景进行调节，只需要能够保证比较器U2正极输入端的电压与基准电压比较后，比较器U2能够输出高电平驱动下拉电路22工作即可。
具体的，比较电路21包括第二滤波电容C2，第一分压电路23包括第一分压电阻R10和第二分压电阻R16；
第一分压电阻R10的输入端作为第一分压电路23的输入端与第一二极管D1的负极连接，第一分压电阻R10的输出端与比较器U2的正极输入端连接；
第二分压电阻R16与下拉滤波电容C4并联，第二分压电阻R16的一端接地，第二分压电阻R16的另一端与比较器U2的正极输入端连接。
具体的，基准电压输入端V_ref通过第二分压电路24与比较器U2的负极输入端连接。基准电压的调节可以通过第二分压电路24来实现，第二分压电路24包括第三分压电阻R11和第四分压电阻R12，第三分压电阻的一端与第四分压电阻的一端和比较器U2的负极输入端连接，第三分压电阻的另一端与基准电压输入端V_ref连接。
具体的，下拉电路22包括可控开关Q3，可控开关Q3的控制端作为下拉电路22的控制端，可控开关Q3的输入端作为可控开关Q3的输入端，可控开关Q3的输出端作为下拉电路22的输出端。可控开关Q3可以具体为MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor, MOSFET）。
具体的，电源芯片U1的COMP管脚通过第一限流电阻R15与可控开关Q3的输入端连接。
具体的，比较器U2的输出端通过第二限流电阻R13与可控开关Q3的控制端连接。
具体的，比较器U2的电源端与电源VCC连接，比较器U2的另一端接地。
具体的，下拉电路22还可以具体包括下拉电阻R14和下拉滤波电容C4；
下拉电阻R14和下拉滤波电容C4并联，下拉电阻R14的一端与可控开关Q3的控制端连接，下拉电阻R14的另一端与可控开关Q3的输出端连接。
具体的，辅源变压器T1的副边的第一端与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与第三限流电阻R20的输入端连接，第三限流电阻R20的输出端作为辅源变压器T1的输出端，辅源变压器T1的副边的第二端接地。
以上对本申请实施例所提供的一种辅助电源电路进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上对本申请所提供的技术内容进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种辅助电源电路，包括辅源变压器T1和电源芯片U1，其特征在于，所述辅助电源电路还包括：充电电路（1）和短路保护电路（2）；
所述辅源变压器T1的输出端和所述充电电路（1）的输出端均与所述电源芯片U1的电源端VCC连接；
所述充电电路（1）包括充电电阻（11）和充电电容C7；所述充电电阻（11）的输入端作为所述充电电路（1）的输入端与电源供电端AUX_BUS连接，所述充电电阻（11）的输出端与所述充电电容C7的一端连接，所述充电电容C7的另一端接地，所述充电电阻（11）的输出端作为所述充电电路（1）的输出端；
所述短路保护电路（2），包括比较电路（21）和下拉电路（22）；
所述比较电路（21）包括比较器U2，所述比较器U2的正极输入端与所述电源芯片U1的COMP管脚和所述下拉电路（22）的输入端连接，所述比较器U2的负极输入端与基准电压连接，所述比较器U2的输出端与所述下拉电路（22）的控制端连接，所述下拉电路（22）的输出端接地。
2.根据权利要求1所述的辅助电源电路，其特征在于，所述电源芯片U1，用于在所述充电电路（1）为所述电源芯片U1供电后，驱动所述辅源变压器T1启动并代替所述充电电路（1）对所述电源芯片U1供电，当所述电源芯片U1的输出电路短路后，所述电源芯片U1的COMP管脚由低电平变为高电平，所述电源芯片U1停止驱动所述辅源变压器T1供电，所述电源芯片U1的COMP管脚经短路保护电路（2）动作后，由高电平变为低电平。
3.根据权利要求2所述的辅助电源电路，其特征在于，所述电源芯片U1的COMP管脚与第一二极管D1的正极连接，所述第一二极管D1的负极与第一分压电路（23）的输入端连接，所述第一分压电路（23）的输出端与所述比较器U2的正极输入端连接。
4.根据权利要求3所述的辅助电源电路，其特征在于，基准电压输入端V_ref通过第二分压电路（24）与所述比较器U2的负极输入端连接。
5.根据权利要求4所述的辅助电源电路，其特征在于，所述下拉电路（22）包括可控开关Q3，所述可控开关Q3的控制端作为所述下拉电路（22）的控制端，所述可控开关Q3的输入端作为所述可控开关Q3的输入端，所述可控开关Q3的输出端作为所述下拉电路（22）的输出端。
6.根据权利要求5所述的辅助电源电路，其特征在于，所述电源芯片U1的COMP管脚通过第一限流电阻R15与所述可控开关Q3的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的辅助电源电路，其特征在于，所述比较器U2的输出端通过第二限流电阻R13与所述可控开关Q3的控制端连接。
8.根据权利要求7所述的辅助电源电路，其特征在于，所述下拉电路（22）包括下拉电阻R14和下拉滤波电容C4；
所述下拉电阻R14和所述下拉滤波电容C4并联，所述下拉电阻R14的一端与所述可控开关Q3的控制端连接，所述下拉电阻R14的另一端与所述可控开关Q3的输出端连接。
9.根据权利要求8所述的辅助电源电路，其特征在于，所述比较电路（21）包括第二滤波电容C2，所述第一分压电路（23）包括第一分压电阻R10和第二分压电阻R16；
所述第一分压电阻R10的输入端作为所述第一分压电路（23）的输入端与所述第一二极管D1的负极连接，所述第一分压电阻R10的输出端与所述比较器U2的正极输入端连接；
所述第二分压电阻R16与所述下拉滤波电容C4并联，所述第二分压电阻R16的一端接地，所述第二分压电阻R16的另一端与所述比较器U2的正极输入端连接。
10.根据权利要求9所述的辅助电源电路，其特征在于，所述辅源变压器T1的副边的第一端与第二二极管D2的正极连接，所述第二二极管D2的负极与第三限流电阻R20的输入端连接，所述第三限流电阻R20的输出端作为所述辅源变压器T1的输出端，所述辅源变压器T1的副边的第二端接地。
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