CN202550876U

CN202550876U - 一种pwm供电电路保护装置

Info

Publication number: CN202550876U
Application number: CN201120563715XU
Authority: CN
Inventors: 刘高; 柏明
Original assignee: Sichuan Jiuzhou Electric Group Co Ltd
Current assignee: Sichuan Jiuzhou Electric Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型涉及小功率隔离电源保护电路调节领域，尤其是涉及一种调整隔离电源变换电路的PWM供电电路保护装置。本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种通过在现有技术小功率辅助电源输出供电电路基础上，增加由第一电阻、三极管、稳压二极管组成的线性稳压电路来调节电路，使得对供电绕组电压进行二次精密稳压达到高稳定性、低纹波、低噪声、低干扰的输出。本装置在现有技术基础上还包括第一电阻、稳压二极管、三极管，第一电阻跨接在三极管集电极、三极管基极两端，三极管集电极与第一二极管阴极连接，三极管发射极与第二电容正极连接，三极管基极通过稳压二极管与绕组副边连接。本实用新型应用于保护小功率隔离电源电路领域。

Description

一种PWM供电电路保护装置

技术领域

本实用新型涉及小功率隔离电源保护电路调节领域，尤其是涉及一种调整隔离电源变换电路的PWM供电电路保护装置。

背景技术

AC/DC电源变换电路中，交流输入变化和负载变化对PWM和开关管的影响比较显著。开关电源核心器件PWM主要功能是调节脉宽宽度，通过调节变压器（开关管）导通时间，能在交流输入电压变化和输出功率发生变化时保证稳定的电压输出。

目前对于PWM供电采用如下两种技术：

（1）使用小功率辅助电源：

小功率辅助电源输出供电方式，该供电方式采用小功率工频变压器T1（通常2W～6W），由交流电网直接供电，次级整流滤波后输出电压10V～15V，主要为主功率电路的PWM芯片以电，其中辅助功能包括过流/过压的检测和保护，遥控信号以及多路输出电源各输出按正确顺序导通关断。整流后的输出电压会随输入电压波动，输出电压变化百分比与输入电压变化百分比一致，在交流输入变化范围大（如85V～256V输入）的情况下，次级T1输出电压变化过大，导致不能满足PWM供电要求，一般在整流滤波后增加线性线形调整器如图1所示。该方式要求辅助电源可靠性高，一般在大功率输出电源上采用。图1中T2为隔离变压器,将PWM信号隔离传输到主开关管.

（2）增加主功率变压器绕组：

为减少辅助电源所用元件数，减小开关电源体积，提高电源效率，小功率AC/DC输出电源上采用在主变压器上增加辅助绕组，如图2所示. 图2电路为反激变换器拓扑形式，这种拓扑在输出功率5W～150W电源中应用非常广泛，该电路芯片PWM（UC1844A）启动时供电采用经R2电阻，电源启动后辅助绕组NC经二极管D3整流，C2、C3、C4滤波输出直流电源给PWM供电。辅助电源输出精度低，导致输出精度低的原因为输出电压跟随PWM供电电压，该电压由PWM调节稳定。为了达到输出电压稳定，精度高，电源输出采用高精度基准源和光耦反馈电路，如图3所示。线性稳压有现成的稳压集成芯片，采用该器件有如下优点：过流保护、安全区保护和过热保护；但也存在缺点：瞬态输出电流小、输入电压不能过高，塑封装低温工作只能达到-40℃，其中Power Supply Specifications（电源供电规范） 1.Input Voltage:95VAC to 130VA(50Hz/60Hz)（1.输入电压:95V到130V（50Hz/60Hz））;2.Line Isolation:3750V（线性隔离:3750V）; 3.Switching Frequency:40kHz（开关频率:40kHz）;4.EfficiencyFull Load:70%（满载效率:70%）;5.Output Voltage(输出电压):A.+5V,±5%;1A to 4A load, Ripple voltage:50mV P-P Max（A. +5V,±5%; 1A-4A负载，纹波电压：最大绝对值50mV）;B.+12V,±3%;0.1A to 0.3A load, Ripple voltage:100mV P-P Max（A. +12V,±3%; 0.1A-0.3A负载，纹波电压：最大绝对值100mV）;C.-12V,±3%;0.1A to 0.3A load, Ripple voltage:100mV P-P Max（A. -12V,±3%; 0.1A-0.3A负载，纹波电压：最大绝对值100mV）。

从图2反激变换器电路原理可见，输出电压存在危害很大的尖峰电压，PWM供电辅助绕组输出电压因尖峰电压的出现导致开关管损坏，在图2中，PWM芯片的最高工作电压为34V，而开关管Q1的基极最高电压为20V，但该芯片的启动电压为16V，工作后保持电压10V，为保证芯片工作稳定，在输出负载空载的情况下，辅助绕组输出电压应在11V以上，PWM门极驱动波形如图4所示。在尖峰电压出现情况下，该电压值比空载时电压高，PWM输出波形幅度大于门极驱动幅度保护稳压二极管电压后将出现图4波形，在该图中驱动波形抖动厉害，有些位置占空比已降到零。此时开关电源出现不稳定现象，为保证开关管可靠工作，PWM供电电压不能大于20V。大于该电压，开关管Q1基极将击穿，开关管烧毁，电源也随之损坏。所以辅助绕组电压不超过14V，因此有必要在辅助绕组输出电源后加线性稳压电路以保证其可靠工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种通过在现有技术小功率辅助电源输出供电电路基础上，增加由第一电阻R1、三极管T、稳压二极管Dz组成的线性稳压电路来调节电路，使得对供电绕组电压进行二次精密稳压达到高稳定性、低纹波、低噪声、低干扰的输出。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种PWM供电电路保护装置，包括绕组NC，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管DY、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、PWM芯片、光耦合器U1、第一电阻R1、稳压二极管Dz、三极管T，绕组NC副边一端通过第一二极管D1分别于第一电容C1正极、第二电容C2正极连接，第一电容C1负极、第二电容C2负极分别于绕组NC副边另一端连接，第二二极管DY阴极分别于PWM芯片第七端口、第四电阻R4一端口连接，第二电阻R2、第三电容C3分别并联于PWM芯片第一端口、PWM芯片第二端口之间，PWM芯片通过第三电阻R3与光耦合器U1第二端口连接，第四电阻R4另一端与光耦合器U1第一端口连接，光耦合器U1第二端口通过第五电阻R5与绕组NC副边另一端连接，所述第一电阻R1分别跨接在三极管T集电极、三极管T基极两端，三极管T集电极与第一二极管D1阴极连接，三极管发射极与第二电容C2正极连接，三极管T基极通过稳压二极管Dz与绕组NC副边另一端连接。

所述第一电容C1、第二电容C2是极性电容。

所述PWM芯片是UC1844A。

从上述本实用新型的结构特征可以看出，其优点是可以有效的保护图2中开关管Q1。当辅助电源电压出现尖锋后, PWM芯片输出脉冲幅度随输入电压升高而升高,造成输出脉冲幅度大于Q1基极输入幅度而烧毁,从而可以提高电源的可靠性。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1 是小功率辅助电源输出供电方式；

图2是PWM芯片厂家典型应用电路：

图3是光耦和基准源组成输出稳压电路示意图；

图4是门极驱动波形，驱动电平合适开关管；

图5是门极驱动波形，驱动电平过高；

图6是PWM供电电路保护；

图7是线性稳压电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图6是在PWM辅助绕组供电端增加线性稳压电路，一种PWM供电电路保护装置，包括绕组NC，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管DY、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、PWM芯片、光耦合器U1、第一电阻R1、稳压二极管Dz、三极管T，绕组NC副边一端通过第一二极管D1分别于第一电容C1正极、第二电容C2正极连接，第一电容C1负极、第二电容C2负极分别于绕组NC副边另一端连接，第二二极管DY阴极分别于PWM芯片第七端口、第四电阻R4一端口连接，第二电阻R2、第三电容C3分别并联于PWM芯片第一端口、PWM芯片第二端口之间，PWM芯片通过第三电阻R3与光耦合器U1第二端口连接，第四电阻R4另一端与光耦合器U1第一端口连接，光耦合器U1第二端口通过第五电阻R5与绕组NC副边另一端连接，所述第一电阻R1分别跨接在三极管T集电极、三极管T基极两端，三极管T集电极与第一二极管D1阴极连接，三极管发射极与第二电容C2正极连接，三极管T基极通过稳压二极管D_Z与绕组NC副边另一端连接。其中第一电容C1、第二电容C2是极性电容。PWM芯片是UC1844A。光耦合器U1是TLP521。

如图7所示，对图六中线性稳压电路详解。这个电路从形式上看与射极输出电路是一样的，只不过它的“电源”U_i可能是不稳定的，而“输入信号”却为固定值U_Z。在这里，目的不是将“输入信号”的变化放大，而是要求在外界条件影响下，输出电压（U_O）和“输入电压”（ U_Z）的关系是固定的（即稳压），因此电路的功能不是作为放大而是作为调节器，即将U_O调节在一个固定值上。

它的工作原理简述如下：

当电压波动时，比如U_i变大，则I_Z变大，但U_Z（=U_B）和U_O（=U_E）均基本不变。此时U_i的变化由U_CE来调节，所以称三极管T为调整管。

当U_i固定而负载电流变化时，是通过调整稳压管的电流来满足负载电流变化的。因I_R=I_Z+I_B，而此时

ΔI_R=ΔI_Z+ΔI_B=0，即稳压管的电流变化量ΔI_Z和晶体管基极电流变化量ΔI_B相等。只要ΔIZ在稳压管的正常工作范围内，稳压管的U_Z就基本保持不变。也就是说负载电流的变化范围可以扩大为（1+β）ΔI_Z，(β为调整管电流放大倍数),U_O仍基本为稳定值。

要想使调整管起到调整的作用，它是稳压电路中的核心元件，一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑极限参数I_CM、V（BR）_CEO和P_CM。调整管极限参数的确定，必须考虑输入电压U_i的变化、输出电压的调节和负载电流变化的影响，从所示电路可知，调整管的最大电流应为（T设计值理想值）I_CM≥IOmax（负载最大电流），调整管承受的最大电压V_CEmax=UImax——UOmin。故要求V（BR）_CEO> UImax——UOmin。当调整管T通过的电流和承受的最大电压分别都是最大值（I_Cmax、V_CEmax）时，管子损耗最大，PTC_max=I_CmaxV_CEmax（T的最大功耗，理想值），即要求（实际值）P_CM≥I_Omax(U_imax—U_Omin)，实际选用时，一般考虑一定的余量

I_cm为T设计值，V_ceo集电极发射机间的击穿电压，P_cm实际功率值 P_tcmax为T的理论值，I_Z为稳压二极管D_Z的电流值，I_B为T的电流值，U_O为输出电压值，U_E为输入电压值。I_O是T输出电流、R_L是PWM芯片及R4、R5、U1等效负载、I_R是T基极输入电流和稳压管稳压电流。

本说明中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims

1.一种PWM供电电路保护装置，包括绕组（NC），第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一二极管（D1）、第二二极管（DY）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、PWM芯片、光耦合器（U1），绕组（NC）副边一端通过第一二极管(D1)分别于第一电容(C1)正极、第二电容(C2)正极连接，第一电容(C1)负极、第二电容(C2)负极分别于绕组(NC)副边另一端连接，第二二极管(DY)阴极分别于PWM芯片第七端口、第四电阻(R4)一端口连接，第二电阻(R2)、第三电容(C3)分别并联于PWM芯片第一端口、PWM芯片第二端口之间，PWM芯片通过第三电阻(R3)与光耦合器(U1)第二端口连接，第四电阻(R4)另一端与光耦合器(U1)第一端口连接，光耦合器(U1)第二端口通过第五电阻(R5)与绕组(NC)副边另一端连接，其特征在于还包括第一电阻(R1)、稳压二极管（Dz）、三极管（T），所述第一电阻（R1）分别跨接在三极管（T）集电极、三极管（T）基极两端，三极管（T）集电极与第一二极管（D1）阴极连接，三极管发射极与第二电容(C2)正极连接，三极管(T)基极通过稳压二极管(Dz)与绕组(NC)副边另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种PWM供电电路保护装置，其特征在于所述第一电容（C1）、第二电容(C2)是极性电容。

3.根据权利要求1所述的一种PWM供电电路保护装置，其特征在于所述PWM芯片是UC1844A。