CN1355595A - 线路异常工作时检测保护的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线路异常工作时检测保护的设计方法,其使用在控制系统中,该控制系统至少包含一个控制集成电路,并提供输入电压给该控制集成电路,该控制集成电路根据该输入电压的变化而输出电压信号,通过检测该控制集成电路(IC)输出的电压信号,当该输出电压信号消失时,发出告警信号,并启动各种保护机制。

Description

线路异常工作时检测保护的方法及装置

本发明涉及一种线路异常工作时检测保护的方法及装置，尤其涉及一种用于交换式电源控制系统的保护方法及装置。

由于一般隔离型开关式电源都利用辅助绕组提供控制电路所需的电源，此电源在系统工作条件异常时(如：输出端过载或短路、交流电源电压过低等)无法正常工作，而导致控制线路停止工作，系统进入不断重新开机的状态，现有的线路设计一般以下列方式调整辅助电源的能量或重新开机的周期，以达到电源系统不会因电源异常使用而烧毁或损坏外接设备。

图1为现有的开关式电源控制电路图，PWM(脉冲调制)控制的IC(集成电路)11以脉冲波调制的方式切换晶体管Q1，使二次侧绕组12输出稳定的电压，同时由辅助绕组121提供控制系统所需的电源。现有的保护线路设计一般采用如下方法：

利用辅助电源电路的电阻R5和二极管D1形成整流电路；调整电阻R3，电阻R4，电阻R6，电阻R7使系统的输出功率最大；改变电阻R1，电阻R2，电容C2来调整线路开机周期；在输出端设计输出电流检测电路；设计其它保护线路。

该保护线路设计的缺点在于，由于影响该辅助电源能量大小的因素非常多，上述调整要达到最佳状态通常必须经过不断的测试，相当费时且效果有限，而设计的输出电流检测电路在输出端短路时无法有效地动作甚至容易在开机时发生误动作。

本发明的目的在于提出一种线路异常工作时检测保护的方法及装置，可有效判断电路的异常，在线路异常时能及时检测并提供保护，以确保系统的安全，且成本较低。

为实现上述目的，本发明提出的线路异常工作时检测保护的方法用在控制系统中，该控制系统至少包含一个控制集成电路，该控制系统提供一个输入电压信号给该控制集成电路，该控制集成电路根据该输入电压的变化而输出电压信号，包含下列步骤：检测该控制集成电路的输出电压信号；在该输出电压信号消失时，发出一个告警信号以触发保护机制。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该控制系统为一种开关式电源控制系统。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该控制集成电路是为一种可输出参考电压信号的控制集成电路。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该输出参考电压信号是该控制集成电路的输入电压低于该控制集成电路的最小工作电压时，该输出参考电压信号即由该控制集成电路切断的输出电压信号。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该告警信号是利用参考电压信号的变化特点，在该控制集成电路切断参考电压信号时由检测电路发出以触发保护机制。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该输入电压是为该控制集成电路的电源电压。

如上所述的线路异常工作时检测保护的方法，其中该告警信号是用来触发自动反馈(Auto Recovery)装置与锁存器(Latch off)装置等保护机制。

另外本发明提出的一种线路异常工作时检测保护的装置，是用在控制系统中，该控制系统至少包含控制集成电路，该控制系统提供输入电压信号给该控制集成电路，该控制集成电路根据该输入电压的变化而输出电压信号，包含：

检测电路，用以检测该控制集成电路的输出电压信号，并在该输出电压信号消失时，发出告警信号。

保护电路，利用自动反馈装置与锁存器装置等保护机制，用以保护系统的安全。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该控制系统为一开关式电源控制系统。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该控制集成电路为一个可输出参考电压信号的控制集成电路。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该电压信号为该控制集成电路的输入电压低于该控制集成电路预设的最小工作电压时，该输出参考电压信号即由该控制集成电路切断的输出电压信号。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该告警信号是利用参考电压信号的变化特点，在该控制集成电路切断参考电压信号时由检测电路发出的告警信号。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该输入电压是为该控制集成电路的电源电压。

如上所述的线路异常工作时检测保护的装置，其中该保护电路是告警信号触发的自动反馈装置与锁存器装置等电路，用以保护系统的安全。

从上述线路异常工作时的检测保护方法及装置中可以看出，本发明通过检测控制集成电路的输出电压信号来触发锁存器电路和自动反馈电路即可以起到对电源的保护作用，在开机时还可防止误动作，与现有技术相比，无需费时调整电路的各种设置参数，而且效率高，效果明显，结构简单，成本较低。

下面结合附图对本发明提出的检测保护的方法及装置作进一步的详细说明。

图1是现有技术的控制电路图；

图2是采用锁存器保护电路的最佳实施例；

图3是采用自动反馈保护电路的最佳实施例；

图4是采用其它触发电路的最佳实施例。

根据图2可看出，当控制IC的输入电压Vcc低于控制集成电路的预设工作电压下限时，控制IC11输出的参考电压Vref会由高电位瞬间降至低电位，此时检测电路13的晶体管Q2导通，输出低电位至锁存器(Latch)电路14，锁存器电路可输出一个闭锁信号21，锁住系统，系统必须关掉其电源的后才能重新启动，但如未排除异常，仅仅关断电源后又开机，系统将重覆上述过程，再次锁住。

根据图3可以看出，当控制IC的输入电压Vcc低于控制集成电路的预设工作电压下限时，控制IC11输出的参考电压Vref会由高电位瞬间降至低电位，此时检测电路13的MOS(金属氧化物半导体)晶体管Q2导通，分别经由D2与R8反馈(Feedback)信号使工作电压Vcc降低，致使控制集成电路31关闭，并在Q2截止后重新启动，是否再次被关闭则要视异常状况是否排除。

由于该参考电压信号必须在控制集成电路启动后才出现，而本发明使用此信号来初始化检测电路，故本发明的设计方式不会在系统开机时产生误动作。

参照图4，该电路的工作原理是利用线路发生异常时，参考电压信号会瞬间切断而线路上仍有残余的电压，这样就可触发Q1产生一信号启动保护电路(例如锁存器装置或自动反馈装置)。其中R1与R2就是因该反馈电压在线路正常运作时可能大于参考电压信号，所以必须对该反馈电压进行分压以确保不会在线路正常运作时，发生误动作。

本发明最主要的特征在于，利用控制IC11输出的参考电压Vref来做控制系统故障的检测源，配合简单的电路对系统实施保护，成本低廉但对线路信号的检测与系统安全的保护可靠度极高，不易误动作或产生故障。

就实际的应用而言，上述控制IC可以为一种PWM控制IC，例如型号为3842或3843；现以输出端过载或短路为例，由于在一般变压器隔离型转换器中都使用辅助绕组121提供控制线路的电源，而由于该辅助绕组121的能量与输出端的能量成比例关系，故当输出端VO因过载或短路而导致其电压下降或为零时，辅助绕组121将无法正常提供控制线路的电源，线路中的控制IC11将因工作电压不足而关闭，如根据其启动线路的设计方式而进行重新开机，但若此时异常状态仍未排除则将导致再次关机，形成周期性的开关机。本发明的设计方式即是在系统正常开机后，凡发生＂异常＂导致控制IC11关机时，用控制IC11参考电压Vref瞬间降低(其翻转速率(slew rate)视IC与外接线路而定)为触发讯号，触发后级的各种保护线路(至少包含检测电路13及如锁存器电路14与自动反馈电路31等后级的保护线路)，对控制系统实施保护。

前述的“不正常”关机包括：交流电源电压过低、输出端过载或短路及控制线路故障等非经过交流电源正常关闭所导致的控制IC异常关机。

一般控制IC的设计，其参考电压都是根据上述工作电压大小而设置开机/关机(High/Low)瞬间切换的特性(High表开机；Low表关机)，故本发明的设计方式可广泛地适用于各种控制系统中。

本发明中，检测电路的设计与结构都相当简单，有助于缩短系统研究开发时间；同时亦适合放入控制IC的设计中。

本发明仍然利用整流器、电阻器、电容及切换元件进行电源系统的异常检测与保护，即以一般隔离型(isolated)转换器(converter)电源电路在工作条件异常时，控制线路的控制IC的参考电压瞬间消失的现象为检测判断异常的条件，并以设计简易的线路立即实施闭锁(Latch)、自动反馈(Auto-recovery)或其它保护。

本发明可由熟悉本专业的普通技术人员任施匠心而进行任意修饰，但均不脱离权利要求所保护的范围。

Claims (14)

1、一种线路异常工作时检测保护的方法，其用在控制系统中，该控制系统至少包含一个控制集成电路，该控制系统提供一个输入电压信号给该控制集成电路，该控制集成电路根据该输入电压的变化而输出电压信号，其特征在于包含下列步骤：

检测该控制集成电路的输出电压信号；以及

在该输出电压信号消失时，发出告警信号以触发保护机制。

2、按照权利要求1所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该控制系统为一开关式电源控制系统。

3、按照权利要求1所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该控制集成电路为一可输出参考电压信号的控制集成电路。

4、按照权利要求3所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该输出参考电压信号是该控制集成电路的输入电压低于该控制集成电路的最小工作电压时，该输出参考电压信号即由该控制集成电路切断的输出电压信号。

5、按照权利要求1所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该告警信号是利用参考电压信号的变化特点，在该控制集成电路切断参考电压信号时由检测电路发出以触发保护机制。

6、按照权利要求1所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该输入电压是为该控制集成电路的电源电压。

7、按照权利要求1所述的线路异常工作时检测保护的方法，其特征在于该告警信号是用来触发自动反馈装置与锁存器装置等保护机制。

8、一种线路异常工作时检测保护的装置，其用在控制系统中，该控制系统至少包含一个控制集成电路，该控制系统提供输入电压信号给该控制集成电路，该控制集成电路根据该输入电压的变化而输出电压信号，其特征在于包含：

一个检测电路，用来检测该控制集成电路的输出电压信号，并在该输出电压信号消失时，发出告警信号；还包含

一个保护电路，利用自动反馈(Auto Recovery)装置与锁存器(Latchoff)装置等保护机制，用来保护系统的安全。

9、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该控制系统为一开关式电源控制系统。

10、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该控制集成电路为一可输出参考电压信号的控制集成电路。

11、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该电压信号为该控制集成电路的输入电压低于该控制集成电路预设的最小工作电压时，该输出参考电压信号即由该控制集成电路切断的输出电压信号。

12、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该告警信号利用参考电压信号的变化特点，在该控制集成电路切断参考电压信号时由检测电路发出的告警信号。

13、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该输入电压是该控制集成电路的电源电压。

14、按照权利要求8所述的线路异常工作时检测保护的装置，其特征在于该保护电路是由告警信号触发的自动反馈装置与锁存器装置等电路，用来保护系统的安全。

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