CN201365203Y - 具有短路保护的多路输出电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种具有短路保护的多路输出电源电路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路；连接在所述变压器的多路输出端与所述开关电路之间的反馈电路；所述反馈电路包括：分别连接在所述变压器的各路输出端，用于检测各路输出端输出电压的多路电压检测电路；使各路输出端的输出电压形成“与”逻辑关系，且于任何一路输出端短路时使该路输出端与所述开关电路形成闭环反馈回路的关联电路，其连接在各路输出端与所述开关电路之间。本实用新型实现了电源电路的过流和过载保护目的，且具有结构简单、实现成本低廉和工作稳定可靠的优点。
Description
具有短路保护的多路输出电源电路
技术领域
本实用新型涉及电源电路，尤其涉及一种具有短路保护的多路输出电源电路。 背景技术
电源电路已广泛用在工业生产各行各业中，为电子产品提供工作的动力。目前需要电源 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范围内。但是， 同时存在一种更加严重的问题便是电源电路短路会造成电路中设备或器件的损毁。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。
目前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，此方式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是 损害，比如烧毁了保险丝需要重新更换等，这样也增加了成本。目前开关电源的多路保护特 性不是很好，尤其不共地或低压输出时。还有一种实现方案就是在电源电路的输出端检测电 压或电流，当输出电压或电流异常时切断电源；此方案需要在现有的电源电路基础上增加复 杂的电路和元器件，例如电流或电压传感器等，这些复杂的元器件价格较高，且总所周知， 电路和元器件越复杂越容易出现故障，使得电源电路的成本增加、可靠性降低。 实用新型内容
针对现有电源电路中短路电路过于复杂、可靠性低及成本高的问题，本实用新型提出一 种简单可靠、实现成本低廉的具有短路保护的多路输出电源电路。
为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种具有短路保护的多路输出电源电 路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路；连接在所述变压器的多路输出端与 所述开关电路之间的反馈电路；所述反馈电路包括：分别连接在所述变压器的各路输出端， 用于检测各路输出端输出电压的多路电压检测电路；使各路输出端的输出电压形成"与"逻 辑关系，且于任何一路输出端短路时使该路输出端与所述开关电路形成闭环反馈回路的关联 电路，其连接在各路输出端与所迷开关电路之间。
其中 一路电压检测电路包括：串接在该路输出端与地之间的限流电阻和第四光耦的发光 二极管，且第四光耦的受光三极管与另一路电压检测电路耦接；另一路电压检测电路包括： 基极串接限流电阻连接该路输出端的第三晶体管，其发射极接地，而集电极连接第四光耦的 受光三极管的发射极。
另外，所述关联电路包括：提供执行电压的供电电路；由所述执行电压驱动的第三光耦 的发光二极管，其阳极连接所述执行电压提供电路的输出端，而阴极连接第二晶体管的集电 极，且该第二晶体管的发射极接地，基极通过偏置电阻连接第四光耦的受光三极管的集电极； 阳极串接限流电阻，阴极与稳压器阴极连接的第二光耦的发光二极管，且稳压器的阳极接地， 控制极通过分压电阻与第二光耦的发光二极管的阳极串接限流电阻连接到输出端；第二、第 三光耦的受光三极管的集电极均连接至所述开关电路的反馈输出端，而发射极均接地。
并且，所述执行电压提供电路包括：与变压器初级绕组耦合的次级绕组，串接在次级绕 组的电压输出端的限流电阻、第二二极管和滤波电容；或者，所述执行电压提供电路包括： 阳极连接在所述变压器的其中一路输出端的第四二极管，其阴极串接限流电阻、第二二极管 和滤波电容。
另外，本实用新型的电源电路还包括：第二晶体管的基极通过限流电阻连接稳压管的阳 极，而稳压管的阴极与所述滤波电容连接。本实用新型的电源电路还包括：基极连接第二晶体管集电极的第四晶体管，该第四晶体 管的集电极连接第二晶体管的基极，而发射极通过限流电阻与所述滤波电容连接。
其中，所述开关电路包括：选通端串接在变压器的初级绕组的供电回路之中的开关管； 输入端连接第二、第三光耦的受光三极管的集电极的控制芯片，且该控制芯片的输出端连接 所述开关管的控制端；所述开关管为N型MOS晶体管；所述控制芯片输出端输出的控制信 号为占空比可调的PWM信号或频率可调的脉冲信号。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型通过各路电压输出电路的输出电压形成"与"的逻辑关系，采用独立闭环的 反馈电路反馈至开关电路中的控制芯片Ul,通过控制其占空比来使各路输出电压降低，达 到短路保护的目的；同时，任何一路输出电压发生过载时，均会导致输出电压上升，从而反 向击穿稳压管Zl,使反馈电路至开关电路的闭环反馈回路接通，由控制芯片U控制其占空 比来达到过载保护的目的。因此，本实用新型具有结构简单、实现成本低廉的优点，且光耦 的工作特性稳定，提高了电源电路的工作稳定性。 附图说明
图1是本实用新型的第一实施例的电路示意图； 图2是本实用新型的第二实施例的电路示意图； 图3是本实用新型的第三实施例的电路示意图。 具体实施方式
如图l所示，本实施例以两路电压输出电路为例。Vin为电源电路的输入端，Voutl和 Vout2分别为电源电路的2路输出端。电网电压经过整流后从Vin输入，经过滤波器滤波后输 入至变压器的初级绕组T1 A，由与初级绕组T1 A连接的开关电路的控制，初级绕组T1 A耦合 产生感应电动势分别耦合至变压器的第一、第二次级绕组T1B和T1C,且第一、第二次级绕 组T1B和T1C产生的耦合电压分别通过与第一次级绕组T1B和第二次级绕组T1C串接的第一、 第二电压输出电路经过整流之后，分别从输出端Voutl和Vout2输出稳定的直流电压。
其中，开关电路包括连接初级绕组T1A的开关管Q1和与开关管Q1的控制端连接的控制 芯片U1，且开关Q1的选通端串接在初级绕组T1A的供电回路中。本实施例中，开关管Q1选 用N型的MOS晶体管来实现，当然也可以采用其他场效应管或三极管来实现。通过控制芯片 U1控制开关管Q1的导通与截止状态，进而达到对变压器的开关控制，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方式，达到控制开关管Q1的通断时序， 或者，也可以采用PFM (Pulse Frequency Modulation,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Ql的工作频率来进行调节。
另外，在第一、第二电压输出电路和开关电路之间连接一个反馈电路。该反馈电路包 括：第一、第二电压检测电路以及用于关联第一输出电压和第二输出电压的关联电路。其中， 第 一 电压检测电路连接在第 一 电压输出电路的输出端Voutl,用于检测输出端Voutl输出电 压，该第一电压检测电路包括串接在输出端Voutl与地（GND)之间的限流电阻R7以及第四 光耦的发光二极管U4A。第二电压检测电路连接在第二电压输出电路的输出端Vout2,用于 检测输出端Vout2输出电压，该第二电压检测电路包括串接在输出端Vout2与地（GND )之间 的限流电阻R6和第三晶体管Q3,该第三晶体管Q3为N型晶体管，其基极连接限流电阻R6， 发射极接地，集电极连接第四光耦的受光三极管U4B的发射极。关联电路连接在第一电压检 测电路和第二电压检测电路之间，包括：第二光耦的发光二极管U2A串接限流电阻连接在第 二电压输出电路的输出端Vout2,以及三端可调稳压器Z2，该稳压器Z2的阴极连接第二光耦 的发光二极管U2A的阴极，而稳压器Z2的阳极接地，控制极通过分压电阻与第二光耦的发光二极管U2A的阳极串联电阻共同连接输出端；而第二光耦的受光三极管U2B的集电极连接控 制芯片U1的反馈输入端，发射极接地；另外，基极通过偏置电阻R4与第四光耦的受光三极 管U4B的集电极连接的第二晶体管Q2，该第二晶体管Q2的发射极接地，集电极连接第三光 耦的发光二极管U3A的阴极，而该第三光耦的发光二极管U2A的阳极通过限流电阻连接一个 执行电压提供电路，第三光耦的受光三极管U3B的集电极连接控制芯片U1的反馈输入端，发 射极接地。另外，执行电压提供电路包括：与变压器的初级绕组T1A耦合的第三次级绕组T1D, 与第三次级绕组T1D串接的电阻R1 、第二二极管D2和电容C1 。 本实用新型的工作原理如下：
1、 当输出端Voutl和输出端Vout2均正常输出电压时，第四光耦的发光二极管U4A导通， 使第四光耦的受光三极管U4B和第三晶体管Q3导通；而第二晶体管Q2的偏置电阻R3和R4分 压被因第四光耦的受光三极管U4B的导通而被短路，从而使第二晶体管Q2截止，故第三光耦 的发光二极管U3A、受光三极管U3B均不导通；同时，稳压器Z2不导通，故反馈电路没有形 成通路，控制芯片U1不会产生控制动作。
2、 当输出端Voutl或输出端Vout2的发生短路无输出电压时，第四光耦的受光三极管 U4B和第三晶体管Q3不能形成"与"的关系而均不导通，从而第二晶体管Q2由偏置电阻R3、 R4和R5提供分压而导通，拉动第三光耦的发光二极管U3A导通，进一步使第三光耦的受光 三极管U3B导通，使反馈电路形成通路，控制芯片U1产生控制动作使占空比减小，从而控制 一、第二电压输出电路的输出电压降低，达到短路保护的目的。
3、 当输出端Voutl或输出端Vout2负载过重时，因变压器的耦合作用，耦合至第三绕組 T1C的电压也会增加，随着电压的增加，其通过电阻R1和第二二极管D2后输出的执行电压（该 执行电压可通过调整限流电阻R1以及滤波电容C1进行调节），该执行电压会将串接在第二 晶体管Q2基极的稳压管Z1反向击穿，使第二晶体管Q2导通，拉动第三光耦的发光二极管U3A 导通，进一步使第三光耦的受光三极管U3B导通，使反馈电路形成通路，控制芯片U1产生控 制动作使占空比减小，从而控制一、第二电压输出电路的输出电压降低，达到过载保护目的。
另外，结合图2所示，在电路中增加与第二晶体管Q2互锁的第四晶体管Q4，该第四晶体 管Q4的基极连接第二晶体管Q2的集电极，集电极连接笫二晶体管Q2的基极，发射极串接限 流电阻R7连接第二二极管D2的阴极。当输出端Voutl或输出端Vout2的发生短路时，第二晶 体管Q2和第四晶体管Q4导通，并一直维持导通状态，直到输入端Vin重新上电方可解除互锁 的保护状态。
另外，结合图3所示，执行电压提供电路可以作适当调整：无需4吏用变压器的第三次级 绕组T1C,而是使用第二次级绕组T1B提供执行电压，通过第四二极管D4的阳极连接第二次 级绕组T1B,第四二极管D4的阴极分别串接限流电阻R1、第二二极管D2和滤波电容C1。因 此，在控制芯片Ul的最大占空比和最小占空比的变化范围内，通过调整限流电阻R1和滤波 电容Cl,即可得到一个合适的执行电压，此模式限于输出电感能续流的拓朴结构中。
以上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以连接两路以 上输出，由于工作原理相同，故不一一进行描述。
综上，本实用新型通过各路电压输出电路的输出电压形成"与"的逻辑关系，采用独 立闭环的反馈电路反馈至开关电路中的控制芯片Ul,通过控制其占空比来使各路输出电压 降低，达到短路保护的目的；同时，任何一路输出电压发生过载时，均会导致输出电压上升， 从而反向击穿稳压管Z1,使反馈电路至开关电路的闭环反馈回路接通，由控制芯片U控制其 占空比来达到过载保护的目的。因此，本实用新型具有结构简单、实现成本低廉的优点，且 光耦的工作特性稳定，提高了电源电路的工作稳定性。
Claims (10)
1、一种具有短路保护的多路输出电源电路，包括变压器及控制所述变压器开关时序的开关电路；连接在所述变压器的多路输出端与所述开关电路之间的反馈电路；其特征在于，所述反馈电路包括： 分别连接在所述变压器的各路输出端，用于检测各路输出端输出电压的多路电压检测电路； 使各路输出端的输出电压形成“与”逻辑关系，且于任何一路输出端短路时使该路输出端与所述开关电路形成闭环反馈回路的关联电路，其连接在各路输出端与所述开关电路之间。
2、 根据权利要求1所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，其中一路 电压检测电路包括：串接在该路输出端与地之间的限流电阻和第四光耦的发光二极管，且 第四光耦的受光三极管与另 一路电压检测电路耦接。
3、 根据权利要求2所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，另一路电 压检测电路包括：基极串接限流电阻连接该路输出端的第三晶体管，其发射极接地，而集 电极连接第四光耦的受光三极管的发射极。
4、 根据权利要求3所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，所述关联 电路包括：执行电压提供电路；由所述执行电压驱动的第三光耦的发光二极管，其阳极连接所述执行电压提供电路的 输出端，而阴极连接第二晶体管的集电极，且该第二晶体管的发射极接地，基极通过偏置 电阻连接第四光耦的受光三极管的集电极；阳极串接限流电阻，阴极与稳压器阴极连接的第二光耦的发光二极管，其中稳压器的 阳极接地，控制极通过分压电阻与第二光耦的发光二极管的阳极串联电阻共同连接到另一 路输出端；第二、第三光耦的受光三极管的集电极均连接至所述开关电路的反馈输出端，而发射 极均接地。
5、 根据权利要求4所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，所述执行 电压提供电路包括：与变压器初级绕组耦合的次级绕组，串接在次级绕组的电压输出端的 限流电阻、第二二极管和滤波电容。
6、 根据权利要求4所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，所述执行 电压提供电路包括：阳极连接在所述变压器的其中一路输出端的第四二极管，其阴极串接 限流电阻、第二二极管和滤波电容。
7、 根据权利要求5或6所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，第二 晶体管的基极通过限流电阻连接稳压管的阳极，而稳压管的阴极与所述滤波电容连接。
8、 根据权利要求7所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，基极连接 第二晶体管集电极的第四晶体管，该第四晶体管的集电极连接第二晶体管的基极，而发射 极通过限流电阻与所述滤波电容连接。
9、 根据权利要求4所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，所述开关 电^各包4舌：选通端串接在变压器的初级绕组的供电回路之中的开关管；输入端连接第二、第三光耦的受光三极管的集电极的控制芯片，且该控制芯片的输出 端连接所述开关管的控制端。
10、 根据权利要求9所述具有短路保护的多路输出电源电路，其特征在于，所述开关 管为N型MOS晶体管；所述控制芯片输出端输出的控制信号为占空比可调的PWM信号 或频率可调的脉冲信号。
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