CN202309037U - 一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路 - Google Patents

一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，包括主开关管，电源芯片、开关管电流采样电路和由分立原件组成的保护电路，保护电路的输入端接开关管电流采样电路的输出端，保护电路的输出端接电源芯片的使能端或死区控制端。本实用新型通过检测主回路开关管的电流信号，当开关电源处于启动过程、输出短路或输出过流状态时，此信号会被检测出，用于去控制开关电源芯片的使能端或死区控制端，对电路进行保护。本实用新型采用分立器件，可以使用价廉的电源芯片，有效地降低产品的成本。

Description

一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路
[技术领域]
本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路。
[背景技术]
目前广泛使用的逐周期电流保护电路都是通过控制芯片的方式来实现，如图1所示，其电路基本原理，通过检测开关电源主回路MOSFET开关管的电流信号，将此信号送到电源芯片的电流检测脚(CS)，经过防干扰误动作的前沿消隐电路后，再与芯片内部基准电压(0.85V)行比较，通过电流检测比较器进行电平翻转，由翻转后的电平信号去快速关闭MOSFET开关管的驱动信号，从而实现保护，此功能目前只有在较新出的电源专业芯片上才有，且成本较高；比较老的电源芯片，比如TL494，KA7500等芯片，虽然成本低廉，但芯片中没有逐周期保护电路。
[发明内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种通过分立器件实现的、成本价廉的逐周期电流保护电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，包括主开关管，电源芯片、开关管电流采样电路和由分立原件组成的保护电路，保护电路的输入端接开关管电流采样电路的输出端，保护电路的输出端接电源芯片的使能端或死区控制端。
所述的开关管电流采样电路包括电流采样电阻，所述的电流采样电阻接在主开关管的输出端与地之间；所述的保护电路包括第一开关管、第二开关管和隔离电阻，第一开关管的控制端接主开关管的输出端，第一开关管的输出端接地，输入端接第二开关管的控制端；第二开关管的输入端接电源，输出端通过隔离电阻接地，电源芯片的使能端或死区控制端接第二开关管的输出端。
所述的电源是电源芯片的基准电压。
所述的保护电路包括控制极限流电阻，第一开关管的控制端通过控制极限流电阻接主开关管的输出端。
所述的保护电路包括防误动作电阻和前沿消隐电容，所述防误动作电阻的一端接第一开关管的控制端，另一端接地，所述的前沿消隐电容和防误动作电阻并联。
所述的保护电路包括快速关断电阻和限流电阻，快速关断电阻的第一端接所述的电源，第二端接限流电阻的第一端，限流电阻的第二端接第一开关管的输入端；第二开关管的控制端接限流电阻的第一端。
所述的第二开关管是PNP三极管。
所述的第一开关管是NPN三极管。
所述的保护电路包括控制极偏置电阻，所述的第一开关管是MOSFET管，所述极偏置电阻的一端接所述的电源，另一端接MOSFET管的控制极。
所述的电源芯片是TL494或KA7500。
本实用新型通过检测主回路开关管的电流信号，当开关电源处于启动过程、输出短路或输出过流状态时，此信号会被检测出，用于去控制开关电源芯片的使能端或死区控制端，对电路进行保护。本实用新型可以使用价廉的电源芯片，有效地降低产品的成本。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是现有技术逐周期电流保护电路的原理框图。
图2是本实用新型通过分立器件实现的逐周期电流保护电路实施例1的电路原理图。
图3是本实用新型通过分立器件实现的逐周期电流保护电路实施例2的电路原理图。
[具体实施方式]
在图2所示的本实用新型通过分立器件实现的逐周期电流保护电路的实施例1中，包括主回路MOSFET开关管Q9，电源芯片TL494/KA7500、开关管电流采样电路和由分立原件组成的保护电路，保护电路的输入端接开关管电流采样电路的输出端，保护电路的输出端接电源芯片的使能端或死区控制端DC。
开关管电流采样电路是电流采样电阻，电流采样电阻接在开关管Q9的输出端与地之间。
保护电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、基极限流电阻R4、防误动作电阻R7、前沿消隐电容C2、隔离电阻R3，快速关断电阻R1、限流电阻R2和延时电容C3。
三极管Q1的基极通过基极极偏置电阻R4接开关管Q9的输出端，三极管Q1的发射极接地，集电极接三极管Q2的控制端；三极管Q2的发射极接电源芯片基准电压Vref，集电极通过隔离电阻R3接地，延时电容C3与隔离电阻R3并联，电源芯片的使能端或死区控制端接三极管Q2的集电极。
三极管Q1的基极通过基极限流电阻R4接开关管Q9的输出端。防误动作电阻R7的一端接三极管Q1的基极，另一端接地，前沿消隐电容C2和防误动作电阻R7并联。快速关断电阻R1的第一端接电源芯片基准电压Vref，第二端接限流电阻R2的第一端，限流电阻R2的第二端接三极管Q1的集电极；三极管Q2的基极接限流电阻R2的第一端。
本实用新型实施例1的工作原理是通过检测主回路MOSFET开关管Q9流过的电流，通过在电流检测电阻R5上产生压降取得电流检测信号VCS，VCS通过基极限流电阻R4及防误动作电阻R7、前沿消隐电容C2传递到Q1的基极，当此电压高于基极的导通电压(约0.6V)时，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极被拉低至地电位，三极管Q2的基极通过限流电阻R2被拉低接近地电位，三极管Q2导通，电源芯片的基准电压信号VREF(通常为5V)被加至芯片的使能端或死区控制端DC，再通过电源芯片的内部控制电路去关闭MOSFET输出驱动，从而保护电路。当VCS传递到三极管Q1基极的电平信号低于导通电压时，三极管Q1截止，三极管Q1的集电极通过快速关断电阻R1和限流电阻R2拉高到VREF电压，三极管Q2截止，电路进行正常输出工作。
图3所示的实施例2与实施例1的不同之处在于，三极管Q1被替换成MOSFET，相对于三极管而言，MOSFET没有存储时间的限制，并且温度特性较好，开关速度快。然而，MOSFET基极的导通阀值电压(通常为2.5-5V)比三极管(通常为0.6V)要高，因此，为使得MOSFET导通必需VCS电压更高，由此在电流检测电阻R5上将产生更高的损耗，为解决此问题，引入MOSFET基极偏置电阻R9，基极偏置电阻R9的一端接电源芯片基准电压Vref，另一端接MOSFET管的基极芯片。基准电压VREF通过偏置电阻R9加至MOSFET基极，通过误动作电阻R7与基极限流电阻R4形成下偏置分压。从而产生一个合适的静态MOSFET基极电压偏置，在一定程度上可减小电流检测电阻R5上的功率损耗，进一步提高电源的转换效率。
通过电路实验，本实用新型电路能够有效实现开关电源的逐周期电流保护功耗。通过以上实施例的应用达到保护可靠并降低成本的效果。本实用新型电路应用要点：(1)电流检测信号VCS从主回路过来，(2)通过三极管或MOSFETQ1、三极管Q2做保护信号放大及电平转换，(3)电路加入防误动作电路如R7、前沿消隐电容C2，(4)电路加入基极限流R4，(5)电路加入快速关断，电阻R1(6)电路使用TL494或KA7500等低成本电源芯片，(7)电路加入延时电容C3。
以上对本实用新型所提供的一种分立器件构成的逐周期电流保护电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，包括主开关管，电源芯片、开关管电流采样电路和由分立原件组成的保护电路，保护电路的输入端接开关管电流采样电路的输出端，保护电路的输出端接电源芯片的使能端或死区控制端。
2.根据权利要求1所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的开关管电流采样电路包括电流采样电阻，所述的电流采样电阻接在主开关管的输出端与地之间；所述的保护电路包括第一开关管、第二开关管和隔离电阻，第一开关管的控制端接主开关管的输出端，第一开关管的输出端接地，输入端接第二开关管的控制端；第二开关管的输入端接电源，输出端通过隔离电阻接地，电源芯片的使能端或死区控制端接第二开关管的输出端。
3.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的电源是电源芯片的基准电压。
4.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的保护电路包括控制极限流电阻，第一开关管的控制端通过控制极限流电阻接主开关管的输出端。
5.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的保护电路包括防误动作电阻和前沿消隐电容，所述防误动作电阻的一端接第一开关管的控制端，另一端接地，所述的前沿消隐电容和防误动作电阻并联。
6.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的保护电路包括快速关断电阻和限流电阻，快速关断电阻的第一端接所述的电源，第二端接限流电阻的第一端，限流电阻的第二端接第一开关管的输入端；第二开关管的控制端接限流电阻的第一端。
7.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的第二开关管是PNP三极管。
8.根据权利要求2所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的第一开关管是NPN三极管。
9.根据权利要求5所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的保护电路包括控制极偏置电阻，所述的第一开关管是MOSFET管，所述极偏置电阻的一端接所述的电源，另一端接MOSFET管的控制极。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的通过分立器件实现的逐周期电流保护电路，其特征在于，所述的电源芯片是TL494或KA7500。
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