CN201008094Y - 一种带短路保护的电源电路 - Google Patents

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辛晓光
刘广学
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Abstract

本实用新型公开了一种带短路保护的电源电路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路，在所述变压器的多路输出端与开关电路的输入端之间连接有一反馈电路，其中，在所述反馈电路中包含有一采样电阻和根据所述采样电阻两端压差确定反馈电路输出的控制单元，所述采样电阻分别通过多路分压电路与所述变压器的多路输出端一一对应连接，在每一路分压电路的两端均并联有一路开关二极管。采用本实用新型，能够实现简单可靠且成本低廉的带短路保护的电源电路。

Description

一种带短路保护的电源电路
技术领域
本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种电源电路。
背景技术
在工业自动化控制、医疗仪器、通讯通信、航空航天以及日常家用电器等许多领域，电源为所有电子产品提供了工作的动力。目前许多电源电路都能够根据输出的波动来自动调节输入，以使输出电压稳定于某一水平的范围内。但是，同时存在一种更加严重的问题便是电源短路造成电路中设备和器件的毁坏。因此对电源的短路保护是保障电子产品可靠性的一个重要手段，这也是业内所关注的重要的方向。
现有技术中对电源的短路保护是通过在电源输出电路中加入保险丝或可恢复保险丝或热敏电阻来实现，这种虽然可以起到短路保护的作用，但在另一方面也造成了对使用电源一方的损害，例如烧毁了保险丝，需要重新更换等等，这样也增加了成本。另外一种做法是在输出端检测电压或电流，当输出电压或电流异常时切断电源。这种方法往往需要在现有的电源电路的基础上增加复杂的电路和元器件，例如电流或电压传感器等，这些复杂的器件价格较高，而且众所周知，电路和元器件越复杂越易于出现故障，这样便使得电源电路的成本增高、可靠性降低。
发明内容
针对现有电源电路中短路保护电路过于复杂、可靠性低及成本高的问题，本实用新型提出一种简单可靠、成本低廉的带短路保护的电源电路。
本实用新型提供一种带短路保护的电源电路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路，在所述变压器的多路输出端与开关电路的输入端之间连接有一反馈电路，其中，在所述反馈电路中包含有一采样电阻和根据所述采样电阻两端压差确定反馈电路输出的控制单元，所述采样电阻分别通过多路分压电路与所述变压器的多路输出端一一对应连接，在每一路分压电路的两端均并联有一路开关二极管。
其中，所述变压器的多路输出端各自连接有一路整流滤波电路，所述开关二极管的阴极连接整流滤波电路的输出端，阳极连接所述的采样电阻。所述整流电路可以为半波整流电路。
在所述反馈电路中，控制单元包括三端可调稳压器和光耦电路，其中，三端可调稳压器的取样端采集所述采样电阻两端的压差，开关通路串联在所述光耦电路发光二极管的供电回路中，所述光耦电路的受光端连接所述开关电路的输入端。
其中，在所述光耦电路中，发光二极管的阳极通过一分压电阻连接所述变压器的其中一路直流电压输出端，阴极通过所述三端可调稳压器的开关通路接地；受光三极管的集电极连接所述开关电路的输入端，发射极接地。
在所述开关电路中包含有控制芯片和开关元件，所述控制芯片的输入端连接所述的反馈电路，输出端连接开关元件的控制端，所述开关元件的选通端连接所述变压器的初级绕组。
具体来讲，所述开关元件的选通端串联在所述变压器初级绕组的供电回路中。
优选的，所述开关元件为一MOS管，其栅极连接所述控制芯片的输出端，漏极连接所述变压器的初级绕组，源极接地。
其中，通过所述控制芯片的输出端输出的控制信号为占空比可调的PWM信号或者频率可调的脉冲信号。
实施本实用新型，能够实现简单可靠且成本低廉的带短路保护的电源电路。
附图说明
图1是本实用新型一个优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
参考图1，图示了本实用新型的一个优选实施例的电路结构。本实施例中以有两路电压输出电路为例加以说明。
如图所示，Vin为电源电路的输入端，由电网来的经过整流后的电压由Vin输入，经过滤波电容C1滤波后输入至变压器T1的初级绕组(1-2绕组)的输入端(即1端)，经过与所述初级绕组的2端连接的开关电路的控制并通过所述变压器T1的两个次级绕组(7-8绕组、9-10绕组)分别输出至第一电压输出电路和第二电压输出电路，所述第一电压输出电路和所述第二电压输出电路通过整流滤波电路处理后向后续各功能电路提供稳定的直流供电电压。其中，所述第一电压输出电路通过整流二极管D1和电容C2实现半波整流及滤波，所述第二电压输出电路通过整流二极管D2和电容C3实现半波整流及滤波。
在所述变压器T1的第一电压输出电路和第二电压输出电路与开关电路的输入端之间连接有一反馈电路，其中，在所述反馈电路中包含有一采样电阻R4和根据所述采样电阻R4两端压差作为取样电压并根据该取样电压发出控制信号的控制单元，所述采样电阻R4分别通过多路分压电路，即分压电阻R1和R3，与所述变压器T1的第一电压输出电路的整流滤波输出端和第二电压输出电路的整流滤波输出端一一对应连接，并在每一路分压电路的两端均并联有一路开关二极管，即在所述分压电阻R1和R3的两端分别对应并联有开关二极管D3和D4。其中，开关二极管D3和D4的阴极分别对应连接所述第一和第二电压输出电路的整流滤波输出端，阳极连接所述的采样电阻R4。
所述的开关电路为开关管Q1和与该开关管Q1的控制端相连的控制芯片N1，并且所述开关管Q1的选通端串联在所述变压器T1的初级绕组(1-2绕组)的供电回路中。本实施例中，所述开关管Q1可以选用一N沟道MOS管实现，当然也可以是其他的场效应管或者三极管等，通过电源控制芯片N1控制开关管Q1的导通与截止状态，进而达到对开关变压器T1的开关控制，以实现对其输出端电压大小的调节。在这里可以采用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制方式，即开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式来控制开关管Q1的通断时序，或者也可以采用PFM(Pulse FrequencyModulaton，脉冲频率调制)控制方式，即导通脉冲宽度恒定，通过改变开关管Q1的工作频率来进行调节。
在所述控制单元中包括反馈隔离光藕N2和三端可调稳压器N3，其中，光藕N2中的受光三极管的集电极连接所述电源控制芯片N1的反馈输入端FB，发射极接地；光藕N2中的发光二极管的阳极通过分压电阻R2连接所述变压器T1的其中一路输出端。在本实施例中，以连接于变压器T1的第二电压输出电路为例，利用所述第二电压输出电路输出的直流电压Vout2为光耦N2供电；发光二极管的阴极连接三端可调稳压器N3的开关通路。这样，所述三端可调稳压器N3的开关通路串联于所述发光二极管的供电回路中。三端可调稳压器N3的取样端采集采样电阻R4两端的电压作为取样电压，所述取样电压和三端可调稳压器N3内部的基准电压比较，从而控制流经其开关通路的电流大小，进而控制流经光藕N2中的发光二极管的电流大小，也就控制了该发光二极管的发光强度，从而控制光藕N2中的受光三极管的导通程度，以改变所述控制芯片N1反馈输入端FB的电压大小。所述控制芯片N1根据其反馈输入端FB的电压大小来调节其输出脉冲的占空比或者脉冲频率，进而控制开关管Q1的导断时序，以实现对变压器T1输出电压大小的有效调节。
在本实施例中，所述三端可调稳压器N3为KA3431，其基准电压为2.5V，反馈公式为：
(Vout1/R1+Vout2/R2)＝2.5*(1/R1+1/R3+1/R4)，
从公式可以看出当Vout1或Vout2负载变化时，通过保证三端可调稳压器N3的基准电压2.5V，调整达到各路输出稳定。
我们可以看到，假设Vout1输出被短路，这时开关二极管D3的负极相当于接地，此时开关二极管D3导通，进而三端可调稳压器N3的取样端的电压就变成了开关二极管D3上的导通压降，由于二极管的导通电压很小(硅管仅为0.7V，锗管仅为0.25V)，远远小于基准电压2.5V，因此，三端可调稳压器N3导通变小，这样流经光藕N2的电流变小，从而控制芯片N1便判断为短路，进而控制开关管Q1断开，这样便切断了电源并起到了保护作用。若是Vout2短路同样也可以参照Vout1短路时的情形，由于基本一样，所以不再说明。
本实施例仅列举了变压器连接两路输出的情况，本实用新型当然也可连接多路输出，由于原理相同，所以不一一进行描述。其中，本实用新型中所述的受控开关并不限于实施例中的二极管，也可以是三极管(需要适当的附加电路，但都是本领域普通技术人员所熟知的)等，只要能起到输出短路时以足够低的压降使电压输出端与所述三端调整电路的取样端导通的作用就在本实用新型所保护的范围内。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种带短路保护的电源电路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路，在所述变压器的多路输出端与开关电路的输入端之间连接有一反馈电路，其特征在于，在所述反馈电路中包含有一采样电阻和根据所述采样电阻两端压差确定反馈电路输出的控制单元，所述采样电阻分别通过多路分压电路与所述变压器的多路输出端一一对应连接，在每一路分压电路的两端均并联有一路开关二极管。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述变压器的多路输出端各自连接有一路整流滤波电路，所述开关二极管的阴极连接整流滤波电路的输出端，阳极连接所述的采样电阻。
3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述整流电路为半波整流电路。
4.如权利要求1或2或3所述的电源电路，其特征在于，在所述反馈电路中，控制单元包括三端可调稳压器和光耦电路，其中，三端可调稳压器的取样端采集所述采样电阻两端的压差，开关通路串联在所述光耦电路发光二极管的供电回路中，所述光耦电路的受光端连接所述开关电路的输入端。
5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，在所述光耦电路中，受光三极管的集电极连接所述开关电路的输入端，发射极接地。
6.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，在所述光耦电路中，发光二极管的阳极通过一分压电阻连接所述变压器的其中一路直流电压输出端，阴极通过所述三端可调稳压器的开关通路接地。
7.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于，在所述开关电路中包含有控制芯片和开关元件，所述控制芯片的输入端连接所述的反馈电路，输出端连接开关元件的控制端，所述开关元件的选通端连接所述变压器的初级绕组。
8.如权利要求7所述电源电路，其特征在于，所述开关元件的选通端串联在所述变压器初级绕组的供电回路中。
9.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述开关元件为一MOS管，其栅极连接所述控制芯片的输出端，漏极连接所述变压器的初级绕组，源极接地。
10.如权利要求9所述的电源电路，其特征在于，通过所述控制芯片的输出端输出的控制信号为占空比可调的PWM信号或者频率可调的脉冲信号。
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