CN116404862B - 一种交错正激拓扑过流保护电路 - Google Patents

一种交错正激拓扑过流保护电路 Download PDF

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Abstract

一种交错正激拓扑过流保护电路,包括;输入端;EMI电路,与输入端连接,用于对输入端的信号进行滤波;交错正激电路,与EMI电路连接,其输出端还设有输出电路,交错正激电路用于双闭环控制实现精确的过流保护;过流保护控制电路,其通过检测电路与输出电路连接,用于接收输出电路的反馈信号,还通过转换电路与EMI电路连接,以进行驱动;主控控制电路,与过流保护控制电路以及交错正激电路连接,本申请所示的过流双闭环电路,瞬态响应快,而且成本低,不需要另外添加运算放大器,电路简单,实现方便,短路功耗小,只有几瓦。

Description

一种交错正激拓扑过流保护电路
技术领域
本发明涉及开关电源保护领域,尤其涉及一种交错正激拓扑过流保护电路。
背景技术
由于传统的交错正激拓扑电路,控制IC SG3525(或TL494)都是电压型控制IC,对电路的电流控制比较弱,电流的瞬态响应慢,所以对电路的电流控制一般都需要另外加电流环来实现闭环控制,而这个电流环一般是由运算放大器和输出级采样电流器件及外围器件组成,所以由此电路组成的电流环成本高,瞬态响应慢,短路保护功耗大,因为是该电流环的保护方式是恒功率模式,所以功耗都比较大,达到几十瓦,由于短路功耗大或者过载时电路保护不及时,所以电源本身的故障率比较高,制约了企业的高速发展。
发明内容
鉴于以上情况,本申请所示的过流双闭环电路,瞬态响应快,而且成本低,不需要另外添加运算放大器,电路简单,实现方便,短路功耗小,只有几瓦,本申请电路,是通过本电路的驱动变压器具有电流互感器的特性,而合理利用该特性,采集到合适的电压、电流信号而送入主控IC进行处理,而快速关闭开关管的模式。
为实现上述目的,本技术方案如下:
一种交错正激拓扑过流保护电路,包括;
输入端;
EMI电路,与所述输入端连接,用于对所述输入端的信号进行滤波;
交错正激电路,与所述EMI电路连接,其输出端还设有输出电路,所述交错正激电路用于双闭环控制实现精确的过流保护;
过流保护控制电路,其通过检测电路与所述输出电路连接,用于接收所述输出电路的反馈信号,还通过转换电路与所述EMI电路连接,以进行驱动;
主控控制电路,与所述过流保护控制电路以及交错正激电路连接。
在一些实施例中,所述交错正激电路包括变压器TR1,所述变压器TR1的引脚5与所述输出电路连接,引脚2与功率开关管T7的基极连接,所述功率开关管T7的集电极与所述EMI电路连接,其发射极与所述变压器TR1的引脚1连接,所述功率开关管T7的发射极与集电极之间设有二极管D11;
所述变压器TR1的引脚6与所述转换电路连接,引脚8与检测电路连接,引脚4与功率开关管T6的基极连接,所述功率开关管T6的集电极与功率开关管T7的发射极连接,其发射极还与输出电路连接,所述功率开关管T6的发射极与集电极之间设有二极管D15。
在一些实施例中,所述检测电路设有与主控控制电路连接的二极管D3,所述二极管D3通过电容C7接地,还通过稳压二极管DW1与所述变压器TR1的引脚8连接。
在一些实施例中,所述转换电路包括与所述变压器TR1的引脚7连接的二极管D24,所述二极管D24通过电阻R27以及电阻R28接地,所述电阻R27还通过电阻R59接地;
还包括与所述变压器TR1的引脚6连接的二极管D23,所述二极管D23与所述二极管D24并连,所述二极管D23通过电解电容C26接地。
在一些实施例中,所述输出电路包括与所述变压器TR1连接的变压器TR2,所述变压器TR2的输出端两个端点分别设有二极管DD1和二极管DD2,所述二极管DD1和二极管DD2的共接端点通过二极管D19以及电解电容C18接地,所述二极管D19还通过二极管D18与变压器TR1的引脚8连接。
在一些实施例中,所述主控控制电路的输出端与功率开关管T4的基极连接,所述功率开关管T4的集电极与所述变压器TR1的引脚7连接,集电极还与所述二极管D24连接,发射极通过电容C9接地,所述主控控制电路的另一输出端与功率开关管T5的基极连接,所述功率开关管T5的集电极与所述变压器TR1的引脚6连接,集电极还与所述二极管D23连接,发射极与电容C9连接。
本申请有益效果为:
本申请所示的过流双闭环电路,瞬态响应快,而且成本低,不需要另外添加运算放大器,电路简单,实现方便,短路功耗小,只有几瓦。本申请电路,是通过电路的功率管驱动变压器具有电流互感器的特性,而合理利用该特性,采集到合适的电压信号而送入主控IC进行处理,而快速关闭开关管的模式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的方框结构示意图;
图2是本发明实施例的电路结构示意图。
实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。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。
请参照图1-2所示,一种交错正激拓扑过流保护电路,包括;
输入端;
EMI电路,与所述输入端连接,用于对所述输入端的信号进行滤波;
交错正激电路,与所述EMI电路连接,其输出端还设有输出电路,所述交错正激电路用于双闭环控制实现精确的过流保护;
过流保护控制电路,其通过检测电路与所述输出电路连接,用于接收所述输出电路的反馈信号,还通过转换电路与所述EMI电路连接,以进行驱动;
主控控制电路,与所述过流保护控制电路以及交错正激电路连接。
具体的说,所述交错正激电路包括变压器TR1,所述变压器TR1的引脚5与所述输出电路连接,引脚2与功率开关管T7的基极连接,所述功率开关管T7的集电极与所述EMI电路连接,其发射极与所述变压器TR1的引脚1连接,所述功率开关管T7的发射极与集电极之间设有二极管D11;
所述变压器TR1的引脚6与所述转换电路连接,引脚8与检测电路连接,引脚4与功率开关管T6的基极连接,所述功率开关管T6的集电极与功率开关管T7的发射极连接,其发射极还与输出电路连接,所述功率开关管T6的发射极与集电极之间设有二极管D15。
具体的说,所述检测电路设有与主控控制电路连接的二极管D3,所述二极管D3通过电容C7接地,还通过稳压二极管DW1与所述变压器TR1的引脚8连接。
具体的说,所述转换电路包括与所述变压器TR1的引脚7连接的二极管D24,所述二极管D24通过电阻R27以及电阻R28接地,所述电阻R27还通过电阻R59接地;
还包括与所述变压器TR1的引脚6连接的二极管D23,所述二极管D23与所述二极管D24并连,所述二极管D23通过电解电容C26接地。
具体的说,所述输出电路包括与所述变压器TR1连接的变压器TR2,所述变压器TR2的输出端两个端点分别设有二极管DD1和二极管DD2,所述二极管DD1和二极管DD2的共接端点通过二极管D19以及电解电容C18接地,所述二极管D19还通过二极管D18与变压器TR1的引脚8连接。
具体的说,所述主控控制电路的输出端与功率开关管T4的基极连接,所述功率开关管T4的集电极与所述变压器TR1的引脚7连接,集电极还与所述二极管D24连接,发射极通过电容C9接地,所述主控控制电路的另一输出端与功率开关管T5的基极连接,所述功率开关管T5的集电极与所述变压器TR1的引脚6连接,集电极还与所述二极管D23连接,发射极与电容C9连接。
本发明专利所述的新型交错正激拓扑过流保护电路工作原理如下:
接入市电后,电流经过L1,整流桥BD1,大铝电解C12,C15等EMI滤波器进行滤波,然后经过功率开关管T6,T7进行PWM斩波,然后通过变压器TR2进行能量和电压转换,进而从输出电路DD1,DD2,C21,C20进行输出,而在这能量转递过程中,其中功率开关管T6,T7的PWM斩波信号是由IC1:SG3525(或TL494)主控IC供给的。IC1的1脚是接收输出电路的电压回授信号,从而控制PWM信号的脉宽而进行调制输出电压,让其达到输出稳压目的。IC1的16脚是IC内部误差放大器的同相输入端,接收的是外部电压信号进行锁止IC的PWM信号的输出,进行达到保护电源的目的。但是这个外部电压信号的提取不是这么容易,传统的方法是必须借助另外添加的运算放大器,进行输出电路的电流信号采集,然后通过运算放大的转换成需要的电压信号,送入到IC1的16脚,进行电源的保护功能。但是通过这种方式不但引起成本的增加,更加致命的是,这种引入电压的信号,经过次级反馈,再经过另外的运算放大器进行转换,再到IC1,这期间经过不同电路的延时作用,得到电压信号已经比较滞后了,所以电源保护时间就会滞后,特别是输出短路时,短路是过载保护的最极端的方式,需要系统的瞬态响应要快,不然短路功耗会非常大,从而烧毁电源系统。而本专利采用的电路方式是:利用TR1驱动变压器来转递真正的初级电流信号,由于TR1这个驱动变压器设计具有电流互感器的特性,能有效采集到初级的电流信号,当输出负载加重(过流,甚至短路),初级电流都是突然增加,这时由于驱动变压器TR1有电流互感器功能,所以该变压器的次级端会反馈同样级数的电压信号和电流信号,这时变压器TR1的次级端6,7,8脚的电位都会增加,这时这些电压电流信号会分别送到附图1所示电路图中005 驱动变压器电压波形检测电路和004驱动变压器电流转换电路,其中005电路的工作原理是:当TR1驱动变压器7脚电压由于输出负载加重(过流,甚至短路)升高,给DW1检波,DW1检波后得到全电压信号送到C7进行滤波,然后经过隔离二极管D3直接送到IC1的16脚,其中C5,TR组成RC打嗝电路,决定保护时每一次打嗝的周期,如此同时,由于输出过载或输出短路时,当输出的正端电位比IC1的15脚还要低0.7V时,D4二极管会导通,从而把IC1的15脚的电位给嵌低,让15脚的电位降低(把15脚电压拉低的目的是让短路,过载功耗变小),而刚才引入的电流信号已经送到IC1的16脚,当这个16脚的电位比15脚的电位高时,IC1会闭锁PWM信号的输出,从而停止功率开关管的斩波信号,整个电源系统就会停止工作。如此同时,另一电流环也在同时工作着:TR1驱动变压器6脚,7脚的电流信号送到004驱动变压器电流转换电路,而这个电路的工作原理是:初级电流信号通过驱动变压器TR1的电流互感器作用,通过D24,D23把其电流信号取出,R27,R28,R59就是电流互感器的输出负载,其中在其所产生的电压就是初级电流的转换电压,电压信号的大小,就是电流信号的大小,为了防止信号误动作,所以引入防误动作稳压管DW8,隔离无效的杂信信号,然后将有用的电信号送到隔离二极管D21,然后送到IC1的16脚进行比较,同时发出封锁PWM信号的目的。因此通过这电压环和电流环的双闭环控制,电源系统的过流,短路保护就能可靠地动作,从而保证整个系统的安全稳定。
本申请的交错正激过流保护电路,主要应用在交错正激电源拓扑保护电路领域,在交错正激拓扑的基础上作出了改良,使电源的保护功能更加强大,更高可靠性,实现成本更低,由于该发明专利所宣称的就是采用交错正激开关电源电路拓扑利用驱动变压器作为电流互感器方式实现电源的快递保护,所以只要牵扯到该方法的保护方案,都属于本权利要求的范围。
同时,由于该线路采用多种检测方式,能有效跟踪电源实时的初级电流波形,所以在防止开关电源初级开关管损坏及变压器饱和引起瞬时电流过大而引起保护性方面比较突出,基本上所有开关电源电路都适用,有使用范围广的优点。
本发明专利要宣称的是一种交错正激拓扑过流保护电路,该电路采用双闭环控制的过流保护电路,解决了行业中必须采用比较器或运算放大器来进行过流点控制。
本发明专利电路,采用开关电源交错正激电路拓扑,主开关电源IC采用TL494或SG3525控制的半桥电路,利用比例式驱动变压器的电流互感器作用给主控IC提供电压电流信号双闭环控制实现精确的过流保护。
总的来说,该电路的主要特点是成本低,恒流精度高,体积小,而且兼容性好,能有效解决传统运算放大器控制的成本高,而且过载保护时功耗大的问题。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并非用来限定本申请实施的范围,其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的,均在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种交错正激拓扑过流保护电路,其特征在于,包括;
输入端;
EMI电路,与所述输入端连接,用于对所述输入端的信号进行滤波;
交错正激电路,与所述EMI电路连接,其输出端还设有输出电路,所述交错正激电路用于双闭环控制实现精确的过流保护;
过流保护控制电路,其通过检测电路与所述输出电路连接,用于接收所述输出电路的反馈信号,还通过转换电路与所述EMI电路连接,以进行驱动;
主控控制电路,与所述过流保护控制电路以及交错正激电路连接;
所述交错正激电路包括变压器TR1,所述变压器TR1设有第一线圈,所述第一线圈的一端为引脚1另一端为引脚2,所述第一线圈连接有第二线圈,所述第二线圈一端为引脚5,另一端与所述第一线圈的引脚1连接,还包括第三线圈,所述第三线圈一端为引脚3,另一端为引脚4,以及与所述第三线圈连接的第四线圈,所述第四线圈的一端为引脚6,其线圈中部延伸有引脚8,另一端为引脚7;
所述变压器TR1的引脚5与所述输出电路连接,引脚2与功率开关管T7的基极连接,所述功率开关管T7的集电极与所述EMI电路连接,其发射极与所述变压器TR1的引脚1连接,所述功率开关管T7的发射极与集电极之间设有二极管D11;
所述变压器TR1的引脚6与所述转换电路连接,引脚8与检测电路连接,引脚4与功率开关管T6的基极连接,所述功率开关管T6的集电极与功率开关管T7的发射极连接,其发射极还与输出电路连接,所述功率开关管T6的发射极与集电极之间设有二极管D15;
所述检测电路设有与主控控制电路连接的二极管D3,所述二极管D3通过电容C7接地,还通过稳压二极管DW1与所述变压器TR1的引脚8连接;所述转换电路包括与所述变压器TR1的引脚7连接的二极管D24,所述二极管D24通过电阻R27以及电阻R28接地,所述电阻R27还通过电阻R59接地;
还包括与所述变压器TR1的引脚6连接的二极管D23,所述二极管D23与所述二极管D24并连,所述二极管D23通过电解电容C26接地。
2.根据权利要求1所述的一种交错正激拓扑过流保护电路,其特征在于:所述输出电路包括与所述变压器TR1连接的变压器TR2,所述变压器TR2的输出端两个端点分别设有二极管DD1和二极管DD2,所述二极管DD1和二极管DD2的共接端点通过二极管D19以及电解电容C18接地,所述二极管D19还通过二极管D18与变压器TR1的引脚8连接。
3.根据权利要求2所述的一种交错正激拓扑过流保护电路,其特征在于:所述主控控制电路的输出端与功率开关管T4的基极连接,所述功率开关管T4的集电极与所述变压器TR1的引脚7连接,集电极还与所述二极管D24连接,发射极通过电容C9接地,所述主控控制电路的另一输出端与功率开关管T5的基极连接,所述功率开关管T5的集电极与所述变压器TR1的引脚6连接,集电极还与所述二极管D23连接,发射极与电容C9连接。
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