CN201556931U - 大功率开关电源保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大功率开关电源保护装置，特别是一种多功能开关电源保护装置，其由整流电路(1)、欠压、失压电路(2)、过载及短路保护电路(3)、过压、过流保护电路(4)组成；该装置用于38系列模块电源和AC-DC，DC-DC电源中，尤其适用模块电源。本实用新型提供了一种具有欠压、失压、过压、过流、过载及短路保护电路，打嗝保护电路于一体的多功能大功率开关电源保护装置，本实用新型结构简单、成本低廉、保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种开关电源，特别是一种电源系统中含多功能保护装置的大功率开关电源，属于开关电源技术领域。
背景技术
目前，开关电源以其高效率、小体积、重量轻等优点，获得广泛的应用。产品主要适用于电力、通讯、仪器仪表、医疗用电设备、工业自动化，军工等领域。随着技术的不断进步，开关电源日益向模块化方向发展，采用模块电源组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、容易进行系统升级等特点。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关技术的大量使用，模块电源转换效率越来越高，应用也越来越广泛。
目前，现有的38系列控制的开关电源电路主要由桥式整流电路，高频变压器，MOS功率管以及电流型脉宽调制芯片构成。其工作原理为：220V的交流电经过桥式整流滤波电路后，得到大约+300V的直流高压，这一直流电压被MOS功率管斩波并通过高频变压器降压，变成频率为几十kHz的矩形波电压，再经过输出整流滤波，就得到了稳定的直流输出电压。其中高频变压器的自馈线圈中感应的电压，经整流后所得到的直流电压被反馈到38系列控制器内部的误差放大器并和基准电压比较得到误差电压，同时在取样电阻上建立的直流电压也被反馈到38系列控制器电流测定比较器的同柑输入端，这个检测电压和误差电压相比较，产生脉冲宽度可调的驱动信号，用来控制开关功率管的导通和关断时间，以决定高频变压器的通断状态，从而达到输出稳压的目的。当电源过载或输出短路时，38系列控制器的保护电路动作，使输出脉冲的占空比减小，输出电压降低，38系列控制器的供电电压也跟着降低，当低到38系列控制器不能工作时，整个电路关闭，然后通过启动电阻开始下一次启动过程。这种保护被称为“打嗝”式(hiccup)保护。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间(几百ms到几s)的启动过程，因此，它的平均功率很低。
但是，由于变压器存在漏感等原因，有的开关电源在每个开关周期都有很高的开关尖峰电压，即使在占空比很小的情况下，辅助供电电压也不能降到足够低，所以不能实现理想的保护功能。仅适用于小功率单端反激方式电路；在电网电压高输入端容易失效；对芯片外围器件的公差要求高，适应外部环境温度的能力差，对大的容性负载带载能力也不理想，对开关电源频率设置及MOSFET管的选择都有苛刻的要求，在大批量生产情况下容易出现较高的不良率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述缺点提供一种不仅功率大，而且有多重的可靠保护装置，从而确保其使用安全可靠性的大功率开关电源。
为解决上述技术问题，本实用新型是按如下的方式来实现的：本实用新型所述的大功率开关电源保护电路由EMI、整流、欠压及失压保护电路、过载及短路保护电路、过压及过流保护电路和大功率负载电路组成。欠压及失压保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R8，比较电路U2构成，电阻R1一端接经过EMI和整流的电源输入，另一端与电阻R2串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列控制器8管脚，电阻R2另一端接地，R8为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路1OUT之间；过压保护电路由电阻R10构成，电阻R10一端接电源输入，另一端与38系列控制器的3管脚相连接；过流保护电路由电阻R9构成，电阻R9一端接38系列控制器8管脚，另一端接38系列控制器的3管脚；过载及短路保护电路由电阻R3，电阻R6，电阻R7，电阻R4，电阻R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成，电阻R3一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与D6串联后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2并联后与R6串联，电阻R6一端接38系列控制器1管脚端，另一端与电阻R7与电容C2连接后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻R5接入38系列控制器8管脚端，电阻R4与二极管D5组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间；38系列控制器的1管脚端接于光耦U3的C脚，光耦U3E脚接地。
所述欠压及失压保护电路由电阻R1，R2，R8，U2比较电路构成，电阻R1一端接电源输入，另一端与电阻R2串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列控制器的8管脚，电阻R2另一端接地，R8为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路U21OUT之间。
所述过载及短路保护电路由电阻R3，R6，R7，R4，R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成，电阻R3一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与D6串联后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2并联后与R6串联，电阻R6一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与电阻R7与电容C2连接后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻R5接入38系列控制器的8管脚端，电阻R4与二极管D5组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间。
本实用新型的积极效果在于：本实用新型结构简单、成本低廉、保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高，该保护电路不仅适用于模块开关电源设计，也适用于AC-DC，DC-DC电流型PWM电源设计。
附图说明
图是本实用新型整流、欠压及失压保护、过载及短路保护、过流过压保护的原理图
图中，1整流电路 2欠压、失压保护电路
3过载及短路保护电路 4过压及过流保护电路
具体实施方式
如图所示，本实用新型所述的大功率开关电源保护电路由EMI、整流(1)、欠压及失压保护电路(2)、过载及短路保护电路(3)、过压及过流保护电路(4)和大功率负载电路组成。欠压及失压保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R8，比较电路U2构成，电阻R1一端接经过EMI和整流的电源输入，另一端与电阻R2串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列控制器8管脚，电阻R2另一端接地，R8为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路1OUT之间；过压保护电路由电阻R10构成，电阻R10一端接电源输入，另一端与38系列控制器的3管脚相连接；过流保护电路由电阻R9构成，电阻R9一端接38系列控制器8管脚，另一端接38系列控制器的3管脚；过载及短路保护电路由电阻R3，电阻R6，电阻R7，电阻R4，电阻R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成，电阻R3一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与D6串联后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2并联后与R6串联，电阻R6一端接38系列控制器1管脚端，另一端与电阻R7与电容C2连接后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻R5接入38系列控制器8管脚端，电阻R4与二极管D5组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间38系列控制器的1管脚端接于光耦U3的C脚，光耦U3E脚接地。
所述38系列PWM控制器为3843，3842，3800，3803或2843，2842，2800，2803及相关系列
所述欠压及失压保护电路由电阻R1，R2，R8，U2比较电路构成，电阻R1一端接电源输入，另一端与电阻R2串联，接入U2比较电路1IN+，1IN-直接接入38系列控制器的8管脚，电阻R2另一端接地，R8为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路U21OUT之间。
所述过载及短路保护电路由电阻R3，R6，R7，R4，R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成，电阻R3一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与D6串联后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2并联后与R6串联，电阻R6一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与电阻R7与电容C2连接后接入U2比较电路2IN-，电阻R7与电容C2另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻R5接入38系列控制器的8管脚端，电阻R4与二极管D5组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路2OUT之间。
本实用新型的工作原理如下：欠压及失压保护电路由电阻R1，R2，R8，U2比较电路构成，当取样电阻通过输入电压得到取样电压后，同38系列控制器的8管脚电压进行对比，如果取样电压低于38系列控制器的8管脚电压，U2比较电路动作，输出低电平，Q1三极管饱和，光耦U3无信号，电路关断。过压保护电路由电阻R10构成，输入电压直接通过电阻R10接入芯片38系列控制器的3管脚，适当调整电阻便可调节3脚Isense电压，从而达到过压保护目的。过流保护电路由电阻R9构成，由38系列控制器的8管脚产生的固定电压接入芯片38系列控制器的3管脚，适当调整可调节3脚Isense电压，达到过流保护目的。过载及短路保护电路由电阻R3，R6，R7，R4，R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成。当输出过载或短路时，38系列控制器的1管脚电压升高，当电阻R6与电阻R7分压值高于由38系列控制器的8管脚电压对U2比较电路1IN+的电压值时，U2比较器输出低电平，三极管Q2导通，光耦U3短路接地，38系列控制器不输出电压，PWM电路关断，同时电容C2进行放电，当低于由38系列控制器的8管脚电压对U2比较电路1IN+的电压值时，U2比较器输出高电平，三极管Q1截止，38系列控制器输出电压，电路工作，PWM电路输出，由于输出继续过载或短路，就会形成上述循环，达到“打嗝”保护的目的。正常工作时，38系列控制器的1管脚电压正常，PWM电路正常输出，电源正常工作。本实用新型不仅适用于采用38系列的电源模块及AC-DC，DC-DC电源，对其它电流型PWM控制器的电源同样能够提供全功能保护。
Claims (3)
1.一种大功率开关电源保护装置由欠压及失压保护电路(2)、过载及短路保护电路(3)以及过压及过流保护电路(4)组成；其中欠压及失压保护电路由电阻R1，电阻R2，电阻R8，比较电路U2构成；过载及短路保护电路由电阻R3，电阻R6，电阻R7，电阻R4，电阻R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成；过压保护电路由电阻R10构成，电阻R10一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列控制器的3管脚相连接，适当调整电阻R10，便可调节3脚Isense电压，从而达到过压保护目的；过流保护电路由电阻R9构成，电阻R9一端接38系列控制器的8管脚，另一端接38系列控制器的3管脚。
2.根据权利要求1所述的大功率开关电源保护装置，其特征在于：所述欠压及失压保护电路由电阻R1，R2，R8，比较电路U2构成，电阻R1一端接电源输入，另一端与电阻R2串联，接入比较电路U21IN+，1IN-直接接入38系列控制器的8管脚，电阻R2另一端接地，R8为反馈电阻，并接于比较电路U21IN+与比较电路U21OUT之间。
3.根据权利要求1所述的大功率开关电源保护装置，其特征在于：所述过载及短路保护电路由电阻R3，R6，R7，R4，R5，二极管D5，D6，电容C2，比较电路U2构成，电阻R3一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与D6串联后接入比较电路U22IN-，电阻R7与电容C2并联后与R6串联，电阻R6一端接38系列控制器的1管脚端，另一端与电阻R7与电容C2连接后接入比较电路U22IN-，电阻R7与电容C2另一端接地，比较电路U22IN+通过电阻R5接入38系列控制器的8管脚端，电阻R4与二极管D5组成反馈电路，并接于比较电路U22IN+与比较电路U22OUT之间。
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| CN101969188A (zh) * | 2010-10-25 | 2011-02-09 | 灿芯半导体(上海)有限公司 | 用于开关电源的电阻短路保护装置和保护方法 |
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhejiang Jinhua Weibang Plastic Co., Ltd. Assignor: Li Chengfeng|Chen Xiaobo Contract record no.: 2011330000933 Denomination of utility model: Protective device for high-power switch power supply Granted publication date: 20100818 License type: Exclusive License Record date: 20110711 |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100818 |