CN202997964U

CN202997964U - 具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源

Info

Publication number: CN202997964U
Application number: CN 201320024168
Authority: CN
Inventors: 赵玉峰; 高金兰; 姚建红; 王金玉; 陶国彬
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2023-01-17

Abstract

一种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，主要为了解决因开关管驱动信号畸变而导致开关电源输出电压不安全以及开关管损坏的问题。其特征在于：由反激式隔离变压器及其原边2个功率场效应开关管和二极管构成双端反激式电路，两个开关管同时导通和关断；脉冲变换环节使用高频反激式隔离变压器，同时作为隔离变压器使用；输入电流过流保护电路主要由LM311和555定时器构成，当变换电路输入电流过流时封锁开关管驱动信号以对电源进行保护；系统掉电保护电路由555定时器构成。本种电源采用双端反激式电路结构且具有输入电流过流保护和掉电保护功能，可实现对电源电路在非正常工作状态下的安全保障。

Description

具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源，具体地说是具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源。

背景技术

反激式电路在开关电源中应用广泛，与常用的单端式变换电路相比，双端反激式电路其开关管承受电压较低，反激过程中变压器原边绕组的漏电感能量可通过二极管反馈到直流输入端，提高电能转换效率的同时省去了能量反馈绕组，增加了电路可靠性。但如果发生直流输入电流过流，开关管驱动信号将发生畸变，将危害开关管及电源的安全。控制电路中的各个芯片的工作电压均有一个正常的工作电压范围，当工作电压低于正常工作电压范围时，芯片就处于一种非正常工作状态，输出的各个电量信号会出现畸变，尤其是控制电路中的脉宽调制电路，当脉宽调制电路的输出脉冲驱动信号出现畸变的时，对主电路中的功率开关管的影响非常大，经常会造成功率开关管在非正常驱动脉冲信号情况下的损坏。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，该种双端反激式开关电源采用双端反激式电路结构且具有输入电流过流保护和掉电保护功能，可实现对电源电路在非正常工作状态下的安全保障。

本实用新型的技术方案是：该种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路，其特征在于：所述开关电源还包括一个双端反激式变换电路、输入电流过流保护电路和掉电保护电路；所述双端反激式变换电路由1号稳压电容、1号续流二极管、2号续流二极管、1号开关MOS管、2号开关MOS管、反激变压器、整流二极管以及2号稳压电容连接后构成；其中，1号续流二极管和2号续流二极管反向并联，1号稳压电容的两端连接所述整流电路的输出端，由1号开关MOS管、2号开关MOS管和反激变压器的原边以及1号续流二极管和2号续流二极管构成反激输入单元，反激变压器的副边、整流二极管和2号稳压电容构成输出单元；所述1号开关MOS管和2号开关MOS管的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端。

所述输入电流过流保护电路由滑线变阻器、LM311型电压比较器、1号555定时器、过流警示灯以及外围配合元件连接后构成；所述滑线变阻器的变阻输入端连接至LM311型电压比较器的2号管脚，LM311型电压比较器的3号管脚作为检测电压的间接输入端；1号555定时器的3号管脚作为过流触发报警电压的输出端；所述过流触发报警电压的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚。

所述掉电保护电路由1号三极管、2号三极管、2号555定时器、放电电容、掉电警示灯以及外围配合元件连接后构成；所述1号三极管的基极连接上拉电阻后作为高纹波系数电压输入端，2号555定时器的４号、８号管脚短接后作为低纹波系数电压输入端；所述高纹波系数电压输入端连接至所述控制驱动电路中的高纹波系数电压输出端，低纹波系数电压输入端连接至所述控制驱动电路中的低纹波系数电压输出端；2号555定时器的3号管脚作为掉电触发报警电压的输出端；所述掉电触发报警电压的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚。

本实用新型具有如下有益效果：该种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，包括EMI电路、整流电路、双端反激式变换电路、控制驱动电路、输入电流过流保护电路和掉电保护电路等组成单元，由于主电路采用了双端反激式电路结构，由反激式隔离变压器及其原边2个功率场效应开关管和二极管构成，两个开关管同时导通和关断；脉冲变换环节使用高频反激式隔离变压器，同时可以作为隔离变压器使用，其开关频率远大于电网的工作频率，大幅减小隔离变压器的体积和重量。输入电流过流保护电路主要由LM311和555定时器构成，当变换电路输入电流过流时封锁开关管驱动信号以对电源进行保护；系统掉电保护电路由555定时器构成，当系统电压低于设定值或掉电时封锁开关管驱动信号以对电源进行保护。与单端式相比，双端反激式电路其开关管承压较低；脉冲变换环节使用高频反激式隔离变压器，同时可以作为隔离变压器使用，其开关频率远大于电网的工作频率，可大幅减小电源整机的体积和重量；反激过程中变压器原边绕组的漏电感能量可通过二极管反馈到直流输入端，提高效率的同时省去了能量反馈绕组，增加了可靠性；输入电流过流保护电路和系统掉电保护电路在变换电路输入电流过流和系统电压低于设定值或掉电时封锁开关管驱动信号以对电源进行保护。

附图说明：

图1是本实用新型的电路结构图。

图2是本实用新型所述输入电流过流保护电路的电路图。

图3是本实用新型所述掉电保护电路的电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图1所示，该种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路，其独特之处在于：所述开关电源还包括一个双端反激式变换电路、输入电流过流保护电路和掉电保护电路。

其中，所述双端反激式变换电路由1号稳压电容C1、1号续流二极管D1、2号续流二极管D2、1号开关MOS管S1、2号开关MOS管S2、反激变压器T、整流二极管Ｄ3以及2号稳压电容C2连接后构成。其中，1号续流二极管D1和2号续流二极管D2反向并联，1号稳压电容C1的两端连接所述整流电路的输出端，由1号开关MOS管S1、2号开关MOS管S2和反激变压器T的原边以及1号续流二极管D1和2号续流二极管D2构成反激输入单元。反激变压器T的副边、整流二极管Ｄ3和2号稳压电容C2构成输出单元；所述1号开关MOS管S1和2号开关MOS管S2的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端。

所述输入电流过流保护电路由滑线变阻器W1、LM311型电压比较器U1、1号555定时器U2、过流警示灯LED1以及外围配合元件1号电阻R1、2号电阻R2、3号电阻R3、4号电阻R4、5号电阻R5、3号电容C3、4号电容C4、5号电容C5、6号电容C6连接后构成。所述滑线变阻器W1的变阻输入端连接至LM311型电压比较器U1的2号管脚，LM311型电压比较器U1的3号管脚作为检测电压Ui的间接输入端；1号555定时器U2的3号管脚作为过流触发报警电压UO1的输出端；所述过流触发报警电压UO1的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚。

所述掉电保护电路由1号三极管T1、2号三极管T2、2号555定时器U3、放电电容C8、掉电警示灯LED2以及外围配合元件即上拉电阻R6、7号电阻R7、8号电阻R8、9号电阻R9、10号电阻R10、11号电阻R11和12号电阻R12、7号电容C7、9号电容C9和10号电容C10连接后构成。所述1号三极管T1的基极连接上拉电阻R6后作为高纹波系数电压输入端E，2号555定时器U3的４号、８号管脚短接后作为低纹波系数电压输入端Vcc；所述高纹波系数电压输入端E连接至所述控制驱动电路中的高纹波系数电压输出端，低纹波系数电压输入端Vcc连接至所述控制驱动电路中的低纹波系数电压输出端；2号555定时器U3的3号管脚作为掉电触发报警电压UO2的输出端；所述掉电触发报警电压UO2的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚。

具体工作时，工频交流电经EMI滤波电路和整流电路进行滤波整流后，在电容C1上得到直流电压；在控制电路的作用下，功率开关管周期性的导通与断开。开关管导通时，输入直流电压全部加在变压器原边上，变压器原边电流线性增加。此时变压器副边电压为负，D3承受反向电压截止，变压器副边电流为0，输入能量存储在变压器的磁路中；当开关管断开时，变压器副边D3续流导通，磁能转换为电能输出到负载，变压器副边电流和电源输出电流减小。输入端续流二极管D1、D2的接法可以把过剩的反激能量反馈回直流侧，同时可以把开关管承受的峰值电压和原边绕组的反激电压都钳制在直流电压值，保护开关管正常工作。

过流保护电路能够实现在反激式变换器的输入电流超过预定值时，输出过流保护信号，封锁脉冲调制电路所产生的脉冲驱动信号，从而使主电路停止工作。在过流保护电路中，Ui与反激式变换电路输入电流成正比，通过调整滑线变阻器W1即可调整预设参考电压值。由U1、U2构成的是一个过流报警指示电路，当输出电流超过预设值时，比较器U1输出一个低电平的电压值加到555定时的2脚触发电平端，此时U2的3脚为高电平，输出过流保护信号UO1，接入控制驱动电路中脉冲调制电路UC3843的3脚，封锁UC3843所产生的脉冲驱动信号，从而使主电路开关管断开，同时发光二极管LED1报警指示。

掉电保护电路当出现电源电压跌落或者是掉电情况时，E的电压变化速度要快于V _CC的速度，因此在出现控制电源电压跌落或者是掉电情况时，三极管T ₁和T ₂导通，C8迅速放电，555定时器U3的2脚触发电平端为低电平，此时3脚输出高电平UO2，与过流保护电路的输出UO1分别经钳位二极管共同作用于控制驱动电路中脉冲调制电路中的UC3843的3脚，当过流或掉电时封锁脉冲调制电路所产生的脉冲驱动信号，同时发光二极管LED2报警。

Claims

1.一种具有输入过流和掉电保护的双端反激式开关电源，包括用作滤波的EMI电路、整流电路和控制驱动电路，其特征在于：所述开关电源还包括一个双端反激式变换电路、输入电流过流保护电路和掉电保护电路；

所述双端反激式变换电路由1号稳压电容（C1）、1号续流二极管（D1）、2号续流二极管（D2）、1号开关MOS管（S1）、2号开关MOS管（S2）、反激变压器（T）、整流二极管（Ｄ3）以及2号稳压电容（C2）连接后构成；其中，1号续流二极管（D1）和2号续流二极管（D2）反向并联，1号稳压电容（C1）的两端连接所述整流电路的输出端，由1号开关MOS管（S1）、2号开关MOS管（S2）和反激变压器（T）的原边以及1号续流二极管（D1）和2号续流二极管（D2）构成反激输入单元，反激变压器（T）的副边、整流二极管（Ｄ3）和2号稳压电容（C2）构成输出单元；所述1号开关MOS管（S1）和2号开关MOS管（S2）的控制信号输入端分别连接至所述控制驱动电路的MOS管触发控制信号输出端；

所述输入电流过流保护电路由滑线变阻器（W1）、LM311型电压比较器（U1）、1号555定时器（U2）、过流警示灯（LED1）以及外围配合元件连接后构成；所述滑线变阻器（W1）的变阻输入端连接至LM311型电压比较器（U1）的2号管脚，LM311型电压比较器（U1）的3号管脚作为检测电压（Ui ）的间接输入端；1号555定时器（U2）的3号管脚作为过流触发报警电压（UO1）的输出端；所述过流触发报警电压（UO1）的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚；

所述掉电保护电路由1号三极管（T1）、2号三极管（T2）、2号555定时器（U3）、放电电容（C8）、掉电警示灯（LED2）以及外围配合元件连接后构成；所述1号三极管（T1）的基极连接上拉电阻（R6）后作为高纹波系数电压输入端（E），2号555定时器（U3）的４号、８号管脚短接后作为低纹波系数电压输入端（Vcc）；所述高纹波系数电压输入端（E）连接至所述控制驱动电路中的高纹波系数电压输出端，低纹波系数电压输入端（Vcc）连接至所述控制驱动电路中的低纹波系数电压输出端；2号555定时器（U3）的3号管脚作为掉电触发报警电压（UO2）的输出端；所述掉电触发报警电压（UO2）的输出端连接至所述控制驱动电路中脉冲调制电路内UC3843模块的3号管脚。