CN201674213U - 切换式电源供应器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种切换式电源供应器控制电路，包含：过电流判断电路，其接收电流感测讯号，并将电流感测讯号与设定值比较后产生过电流检查讯号；时间比较电路，其接收过电流检查讯号与时脉讯号，并比较过电流检查讯号与时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及计时电路，其具有较长的第一设定时间与较短的第二设定时间，且计时电路分别接收过电流检查讯号与短路检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。

Description

切换式电源供应器控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种切换式电源供应器控制电路，特别是指一种具有输出端短路实时保护功能的切换式电源供应器控制电路。

背景技术

为保护切换式电源供应器供电安全，当异常状况导致电流超过设定的电流限制一段时间后，需要切断输出电源，以免发生装置过热损坏或危险。

图1显示现有技术的AC-DC切换式电源供应器电路示意图，如图1所示，切换式电源供应器10由输入端Vin经变压器11对输出端Vout供应输出电压，该变压器11包含一次侧绕组与二次侧绕组，二次侧电路包含一光耦合电路12，以将回授讯号COMP传送给切换式电源供应器控制电路20。切换式电源供应器控制电路20具有一切换讯号GATE，用以控制功率晶体管开关13，其中，通过该功率晶体管开关13的输入电流IL通过一电阻Rcs，切换式电源供应器控制电路20撷取电阻Rcs上的电压，作为一次侧输入电流感测讯号CS，并根据该输入电流感测讯号CS以及回授讯号COMP，产生过电流保护讯号，当过电流保护讯号超过设定的限制一段时间后，送出短路保护讯号，以避免危险。

现有切换式电源供应器控制电路的过电流保护(over currentprotection，OCP)机制，是将电路电流(输入或输出电流)与设定的上限参考讯号相比较，并计算时间，在持续一段时间超过上限后，启动过电流保护机制。然而，若是过量电流的原因来自输出端短路时，将会在短时间内产生极大的电流量，而可能在过电流保护机制尚未启动时即造成电路的损害。现有技术的切换式电源供应器控制电路中，仅针对一般过电流状况设计过电流保护机制，但并未针对输出端短路设计能够实时反应的过电流保护机制。

有鉴于以上所述，本实用新型即针对现有技术的不足，提出一种具有输出端短路实时保护功能的切换式电源供应器控制电路，该切换式电源供应器控制电路可从一般无立即危险的过电流状况中，区分出有立即危险的输出端短路状况，以改善切换式电源供应器输出端短路保护问题，且并不需要使用耗费面积的复杂电路。

发明内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种切换式电源供应器控制电路，相较于现有技术，本实用新型于过电流保护机制中，将输出端短路状况区分出来，以实时送出短路保护讯号。

为达上述目的，本实用新型提供一种切换式电源供应器控制电路，包含：一过电流判断电路，其接收一电流感测讯号，并将该电流感测讯号与一设定值比较后产生一过电流检查讯号；一时间比较电路，其接收该过电流检查讯号与一时脉讯号，并比较该过电流检查讯号与该时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及一计时电路，其具有一较长的第一设定时间与一较短的第二设定时间，且该计时电路分别接收该过电流检查讯号与该短路检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。

在一种较佳实施例中，该过电流判断电路包括一比较器，用以比较该电流感测讯号与该设定值。

在一种较佳实施例中，该时间比较电路包括一正反器，该正反器具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端与该时脉讯号耦接，且该时脉输入端与该过电流检查讯号耦接。

在另一实施例中，该时间比较电路包括一逻辑门，该逻辑门接收该过电流检查讯号与该时脉讯号，当两者均存在时产生一输出讯号；以及一正反器，具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端接收该逻辑门的输出讯号，且该时脉输入端接收该时脉讯号。

所述切换式电源供应器可为AC-DC切换式电源供应器或DC-DC切换式电源供应器。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1标出现有技术的AC-DC切换式电源供应器电路示意图；

图2标出本实用新型的一个实施例；

图3标出本实用新型实施例在一般过电流状况下的波形；

图4标出本实用新型实施例在输出端短路状况下的波形；

图5标出本实用新型中过电流判断电路21与时间比较电路22的具体实施例；

图6标出时间比较电路22的另一个实施例；

图7A与图7B标出降压型切换式电源供应器的示意电路图；

图8A与图8B标出升压型切换式电源供应器的示意电路图；

图9A与图9B标出反压型切换式电源供应器的示意电路图；

图10A与图10B标出升降压型切换式电源供应器的示意电路图；

图11A与图11B标出升反压型切换式电源供应器的示意电路图。

图中符号说明

10      切换式电源供应器

11      变压器

12      光耦合电路

13      功率晶体管开关

20      控制电路

21      过电流判断电路

211     比较器

22      时间比较电路

221     D型正反器

23      计时电路

COMP    回授讯号

CK      时脉输入端

CL      设定值

CLK     时脉讯号

CS      电流感测讯号

D       讯号输入端

GATE    切换讯号

Iout    输出电流

OC      过电流检查讯号

OSH     短路检查讯号

Q       反器正输出端

Rcs     电阻

Vin     输入电压

Vout    输出电压

具体实施方式

请参考图2，显示本实用新型的一个实施例。本实用新型可适用于任何AC-DC或DC-DC切换式电源供应器而不限于图1所示的AC-DC切换式电源供应器。无论是AC-DC或DC-DC切换式电源供应器皆有产生电流感测讯号的机制，如图所示，可将切换式电源供应器10所产生的电流感测讯号CS，输入控制电路20中的过电流判断电路21，过电流判断电路21将此电流感测讯号CS与一设定值CL比较，以判断是否发生过电流异常，并产生一过电流检查讯号OC，同时输入时间比较电路22与计时电路23；其中，该计时电路23具有第一设定时间T1与第二设定时间T2，其中T1较长，对应于一般状况下启动过电流保护机制的时间，而T2较短，对应于输出端短路状况下启动过电流保护机制的时间。计时电路23接收过电流检查讯号OC，并计算该过电流检查讯号OC的脉波数目，亦即计算过电流异常的持续时间，当此异常时间持续超过第一设定时间T1时，便输出短路保护讯号，以启动短路保护机制。

另一方面，时间比较电路22除接收过电流检查讯号OC外亦接收时脉讯号CLK，并将两者的时间点作比较，以判断过电流异常是否为输出端短路所致，并输出一短路检查讯号OSH予计时电路23，若短路检查讯号OSH表示发生输出端短路，则计时电路改以第二设定时间T2为临界值，计算过电流异常的持续时间，若此异常时间持续超过T2，便启动短路保护机制。

以下说明为何可通过比较过电流检查讯号OC与时脉讯号CLK的时间点，来区分过电流异常是否为输出端短路所致。请参考图3，并假设切换式电源供应器10为图1所示的AC-DC切换式电源供应器，图3标出上述实施例在一般过电流状况时，各点的波形讯号。如图所示，当电流感测讯号CS触及设定值CL时，表示电流过高，亦即发生过电流异常，此时一次测功率晶体管开关13关闭，并产生OC讯号。因功率晶体管开关13关闭，输出电流Iout逐渐下降如第一波形所示，直到下一周期时脉讯号CLK来到，功率晶体管开关13再次导通，电流感测讯号CS再度上升而又触及设定值CL，此时再次发出OC讯号。如果电流感测讯号CS持续不断触及设定值CL，表示电路发生异常，此时即可启动短路保护机制。在此种过电流状况下，因过电流异常非因输出端短路所致，故在功率晶体管开关13关闭时，输出电流Iout会逐渐下降，在下一周期时脉讯号CLK来到后，电流感测讯号CS需要上升一段时间才会触及设定值CL，也就是说，OC讯号的产生时间点将落在时脉讯号CLK结束之后。

相对的，请参考图4，图4标出上述实施例在输出端短路状况时，各讯号的波形。如图所示，当输出端发生短路状况时，同样因电流感测讯号CS触及设定值CL而会产生OC讯号，且电路控制机制会关闭功率晶体管开关13，但因过电流异常原因来自输出端短路，故虽然功率晶体管开关13关闭，但输出电流Iout仍保持在相当高的流量，顶多仅微幅下降，因此，当下一周期时脉讯号CLK来到时，功率晶体管开关13才导通，电流感测讯号CS又立刻触及设定值CL，换言之，OC讯号会在时脉讯号CLK来到后极短时间内发生，而不会落在时脉讯号CLK结束之后。对照图3与图4可知，如比较OC讯号与时脉讯号CLK的时间点，即可判断过电流异常原因是否来自输出端短路；如图4最下方波形所示，当OC讯号发生于时脉讯号CLK尚未结束时，电路即产生OSH讯号，表示过输出端发生短路。

图2中的过电流判断电路21与时间比较电路22有各种实施方式，图5显示其中一个具体实施例，在本实施例中过电流判断电路例如可为一比较器211，其比较电流感测讯号CS与设定值CL而产生OC讯号。时间比较电路22例如可为一D型正反器221，该D型正反器221的时脉输入端CK接收OC讯号，输入端D接收前述的时脉讯号CLK。当发生过电流异常时，时脉输入端CK接收到比较器211所输出的OC讯号，如过电流异常的原因为输出端发生短路状况，则此时时脉讯号CLK将仍然在高位准的位置，D型正反器221的输出端Q跟随输入端D，使D型正反器221所输出的短路检查讯号OSH锁住在高位准，如图4OSH讯号波形所示，而计时电路23也改以较短的时间T2来判断是否启动短路保护机制。

相反地，如过电流异常的原因为一般过电流状况，则当时脉输入端CK接收到OC讯号时，时脉讯号CLK已位在低位准的位置，D型正反器221的输出端Q跟随输入端D，使D型正反器221所输出的短路检查讯号OSH锁住在低位准，如图3OSH讯号波形所示，而计时电路23便以较长的时间T1来判断是否启动短路保护机制。如此，就可以将有立即危险的输出端短路状况，与无立即危险的一般过电流状况加以区分，以改善切换式电源供应器10输出端短路保护问题，且电路中仅需要简单使用一个小面积的D正反器即可达成。

图5所揭示为时间比较电路22的最精简实施方式，仅需使用一个D正反器，但本实用新型的主要概念在于比较OC讯号与时脉讯号CLK的时间点，因此凡根据此概念产生短路检查讯号OSH者，皆应属于本实用新型的范围，而不限于使用图5所揭示的最精简实施方式，例如，图6显示可对OC讯号与时脉讯号CLK进行逻辑运算，当两者同时存在时，表示输出端发生短路，再由正反器221产生短路检查讯号OSH。此实施方式较图5所示多了一个逻辑门，虽较不精简，但仍属本实用新型的范围。

上述实施例中，切换式电源供应器10不限于可为AC-DC切换式电源供应器(AC-DC converter)，亦可为DC-DC切换式电源供应器(DC-DC converter)。举例而言，AC-DC切换式电源供应器例如可如图1所示的现有技术中的切换式电源供应器10；而DC-DC切换式电源供应器例如可为图7A与图7B所示的降压型(Buck)切换式电源供应器、图8A与图8B所示的升压型(Boost)切换式电源供应器、图9A与图9B所示的反压型(Inverter)切换式电源供应器、图10A与图10B所示的升降压(Buck-Boost)切换式电源供应器、图11A与图11B所示的升反压(Inverter-Boost)切换式电源供应器。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，计时电路23的设定时间T1与T2可依实际电路需求来设定；又如，正反器不限于D型正反器221，亦可为其它形式的正反器；再如，以高位准表示的讯号意义，亦可改以低位准来表示，并在电路中做相应的修改，例如比较器211的正负输入端可作相应的变换等等。因此，所有各种等效变化，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (5)

1.一种切换式电源供应器控制电路，其特征在于，包含：

一过电流判断电路，其接收一电流感测讯号，并将该电流感测讯号与一设定值比较后产生一过电流检查讯号；

一时间比较电路，其接收该过电流检查讯号与一时脉讯号，并比较该过电流检查讯号与该时脉讯号的时间点，以产生一短路检查讯号；以及

一计时电路，其具有一较长的第一设定时间与一较短的第二设定时间，且该计时电路分别接收该过电流检查讯号与该短路检查讯号，当该短路检查讯号不显示发生短路状况时，其计算该第一设定时间，当该短路检查讯号显示发生短路状况时，其计算该第二设定时间，并于时间到达时输出一短路保护讯号。

2.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该过电流判断电路包括一比较器，用以比较该电流感测讯号与该设定值。

3.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该时间比较电路包括一正反器，该正反器具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端与该时脉讯号耦接，且该时脉输入端与该过电流检查讯号耦接。

4.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该时间比较电路包括：

一逻辑门，该逻辑门接收该过电流检查讯号与该时脉讯号，当两者均存在时产生一输出讯号；以及

一正反器，具有一讯号输入端与一时脉输入端，该讯号输入端接收该逻辑门的输出讯号，且该时脉输入端接收该时脉讯号。

5.如权利要求1的切换式电源供应器控制电路，其特征在于，该切换式电源供应器为AC-DC切换式电源供应器或DC-DC切换式电源供应器。

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