CN203205843U

CN203205843U - 一种输出过流保护电路

Info

Publication number: CN203205843U
Application number: CN 201320158082
Authority: CN
Inventors: 李胜龙; 王琰; 刘长法; 陈恒留
Original assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECH Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN JINGFUYUAN TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2023-04-01

Abstract

本实用新型公开了一种输出过流保护电路，包括用于输出直流电的功率输出模块，控制功率输出模块输出功率大小的PWM控制芯片；还包括电流采样模块，串接在功率输出模块的输出回路中，用以采集输出电流信号；比较模块，连接电流采样模块和基准信号端，用以将所述电流信号与基准信号比较，在电流信号大于基准信号时发出过流信号；驱动模块，连接在比较模块与PWM控制芯片之间，将所述过流信号放大后传递给PWM控制芯片。与现有技术相比，本实用新型随输入电压的变化和环境温度的变化非常小，温度系数好，过流保护点控制精度高，实用性强、性能优良、功率损耗低、电路简单、可靠性高、对电源本身无破坏性。具有广阔的市场前景。

Description

一种输出过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其涉及开关电源、线性稳压电源、UPS电源、新能源光伏逆变器或类似产品中的输出过流保护电路。

背景技术

现有输出过流保护电路一般设置在变压器的原边侧，按采用元件划分主要有电阻采样和电容采样。

电阻采样方式如图1所示，其在变压器原边串接一个采样电阻，利用电阻检测电流信号，进而实施控制的输出过流保护电路。其中R2为电流信号采样电阻，电流信号经C1滤波后送至PWM控制芯片U2的第6脚（电流检测脚），PWM控制芯片U2的第1脚为软启动脚并通过电容C6接PWM控制芯片U2地。当输出过流时，与变压器T1A原边绕组串联的场效应管Q1和与变压器原边绕组并联的场效应管Q2的漏极电流增大，同时通过T1A原边绕组的电流也增大，导致R2两端电压降增大，该信号通过电阻R2衰减后经滤波电容C1滤波，滤波后的信号送至U2的第6脚并使该脚电压升高，若U2第6脚的电压值超过0.8V门限且电压值始终维持在0.75V以上时，第1脚的软启动电容C6就被芯片内部放电，工作频率增加以限制功率输出，从而达到对电源进行输出过流保护的目的。

这种输出过流保护电路虽然电路简单，但输出过流点随输入电压的变化和环境温度的变化而影响很大，控制精度不高；且电源在输出过流保护时还存在功率损耗大等缺陷。具体来讲分为三种缺陷：缺陷一，该电路在输出过流保护时存在功率损耗大而容易出现损坏电源的现象；缺陷二，由于输入电压的变化很大，这时通过变压器T1A的原边绕组电流就会随之发生相应的变化，即变压器T1A的原边绕组电流随输入电压的逐渐降低而电流逐渐增大，随输入电压的逐渐升高而电流逐渐变小，此时就会存在电源输入电压低的时候输出过流保护点偏小而出现电源满载带容性负载振荡起机或不能起机的现象，在输入电压高的时候由于输出过流保护点偏大而在电源带重载时出现元器件应力大而损坏电源的现象，给研发工程师的调试工作带来很大的负面影响；缺陷三，因为电流采样是从原边开关管的源极采用电阻上获取得到的，由于该开关管的内阻受环境温度的影响很大，即开关管的内阻随环境温度的逐渐降低而阻值逐渐减小，随环境温度的逐渐升高而阻值逐渐变大，此时就会存在环境温度低的时候电源输出过流保护点偏大而出现在电源带重载时元器件应力大而损坏电源的现象，在环境温度高的时候输出过流保护点偏小而出现电源满载带容性负载振荡起机或不能起机的现象，给研发工程师的调试工作带来很大的负面影响。

电容采样方式如图2所示，其在在变压器原边串接一个采样电容，利用电容检测电流信号，进而实施控制的输出过流保护电路。其中C3为电流信号采样电容，C1、R1为电流信号滤波电路，PWM控制芯片U2的第6脚为电流检测脚，PWM控制芯片U2的第1脚为软启动并通过电容C6接PWM控制芯片U2地。当输出过流时，Q1、Q2的漏极电流增大，同时通过变压器T1A的原边绕组电流也增大，C3两端电压降增大，该信号通过电阻R2衰减后经电容C2得到一个交流信号，该交流信号由二极管D1、D2对其进行整流，整流后的信号经滤波电路C1、R1滤波，滤波后的信号送至U2的第6脚并使该脚电压升高，若U2第6脚的电压值超过0.8V门限且电压值始终维持在0.75V以上时，第1脚的软启动电容C6就被芯片内部放电，工作频率增加以限制功率输出，从而达到对电源进行输出过流保护的目的。

这种输出过流保护电路虽然有着功耗小，但输出过流保护点随输入电压的变化和环境温度的变化而影响很大，控制精度不高，仍然还存在同图1电路中的缺陷二和缺陷三，在此不再重复描述。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种不受输入电压变化和环境温度影响的高精度的输出过流保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种输出过流保护电路，包括用于输出直流电的功率输出模块，控制功率输出模块输出功率大小的PWM控制芯片；还包括电流采样模块，串接在功率输出模块的输出回路中，用以采集输出电流信号；比较模块，连接电流采样模块和基准信号端，用以将所述电流信号与基准信号比较，在电流信号大于基准信号时发出过流信号；驱动模块，连接在比较模块与PWM控制芯片之间，将所述过流信号放大后传递给PWM控制芯片。

所述功率输出模块为反激式功率输出模块。所述电流采样模块为一采样电阻，所述反激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管、第七和第八电容，其中变压器输出绕组一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第七和第八电容的一端以及正极输出端连接，变压器输出绕组另一端与第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端接地端，采样电阻的一端送出所述电流信号。

所述功率输出模块为正激式功率输出模块。所述电流采样模块为一采样电阻，所述正激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管、第三二极管、第七和第八电容，其中变压器输出绕组一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第三二极管阴极、第七和第八电容的一端以及正极输出端连接，变压器输出绕组另一端与第三二极管阳极、第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端接地端，采样电阻的一端送出所述电流信号。

所述比较模块包含第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九电阻，以及第一、第二和第三电容，以及比较器；其中第六电阻一端接所述采样电阻的一端，第六电阻另一端与第四电阻一端、第七电阻一端以及第三电容一端连接，第四电阻另一端与比较器反向输入端、第一电容和第二电容一端连接，第七电阻另一端与所述基准信号端连接、并且和第八电阻一端连接，第三电容另一端与第五电阻一端、第八电阻另一端、第九电阻一端连接，第五电阻另一端连接比较器同向输入端，第九电阻另一端接地，第一电容另一端接第三电阻一端，第三电阻另一端与第二电阻一端、第二电容另一端以及比较器输出端连接，第二电阻另一端输出所述过流信号。

所述驱动模块包含第一、第十、第十一、第十二和第十三电阻，以及第四、第五和第六电容，以及第一二极管，以及光耦管；其中第一二极管阳极接所述过流信号、其阴极接第一电阻一端，第一电阻另一端光耦管输入侧的阳极，光耦管输入侧的阴极接地，光耦管输出侧的发射极接PWM控制芯片地，光耦管输出侧的集电极接第十电阻一端，第十电阻的另一端与第十一电阻一端、第四电容一端连接、同时与PWM控制芯片的第五脚（间歇工作模式门限脚）连接，第四电容的另一端与第十二电阻、第五电容、第六电容的一端以及PWM控制芯片地连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻另一端、第十三电阻一端、PWM控制芯片的第四脚（最低振荡频率设置脚）接，第十三电阻的另一端与第五电容的另一端、第六电容的另一端以及PWM控制芯片的第一脚（软启动脚）连接，PWM控制芯片的第十脚为PWM控制芯片地。

与现有技术相比，本实用新型随输入电压的变化和环境温度的变化非常小，温度系数好，过流保护点控制精度高，实用性强、性能优良、功率损耗低、电路简单、可靠性高、对电源本身无破坏性。具有广阔的市场前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作出详细的说明，其中：

图1是现有技术在变压器原边侧利用电阻检测输出过流的保护电路的电路原理图；

图2是现有技术在变压器原边侧利用电容检测输出过流的保护电路的电路原理图；

图3是本实用新型电路原理图；

图4是本实用新型配套反激式功率输出模块的保护电路的电路原理图；

图5是本实用新型配套正激式功率输出模块的保护电路的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种输出过流保护电路，参看图3，其包括功率输出模块、PWM控制芯片、电流采样模块、比较模块、驱动模块。其中功率输出模块用于将直流电源或交流电源变换后输出直流电；PWM控制芯片用于控制功率输出模块的启停和输出功率大小；电流采样模块，串接在功率输出模块的输出回路中，用以采集输出电流信号；比较模块，连接电流采样模块和基准信号端VREF1，用以将所述电流信号与基准信号比较，在电流信号大于基准信号时发出过流信号；驱动模块，连接在比较模块与PWM控制芯片之间，将所述过流信号放大后传递给PWM控制芯片。

在一个实施例中，功率输出模块为反激式功率输出模块。参看图4，电流采样模块为一采样电阻RS1，所述反激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管D2、第七和第八电容C7、C8，其中变压器输出绕组T1A一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第七和第八电容的一端以及正极输出端VOUT+连接，变压器输出绕组另一端与第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端IS连接，采样电阻的另一端接地端GND，采样电阻的一端IS送出所述电流信号。正极输出端VOUT+和接地端GND连接负载。

在另一个实施例中，功率输出模块为正激式功率输出模块。参看图5，电流采样模块为一采样电阻RS1，所述正激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管D2、第三二极管D3、第七和第八电容C7、C8，其中变压器输出绕组T1A一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第三二极管阴极、第七和第八电容的一端以及正极输出端VOUT+连接，变压器输出绕组另一端与第三二极管阳极、第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端IS连接，采样电阻的另一端接地端GND，采样电阻的一端IS送出所述电流信号。正极输出端VOUT+和接地端GND连接负载。

在图4和图5示出的实施例中，比较模块的电路图是一样的，其包含第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九电阻，以及第一、第二和第三电容，以及比较器U1B；其中第六电阻R6一端接所述采样电阻RS1的一端IS，第六电阻另一端与第四电阻R4一端、第七电阻R7一端以及第三电容C3一端连接，第四电阻另一端与比较器反向输入端、第一电容C1和第二电容C2一端连接，第七电阻另一端与所述基准信号端VREF1连接、并且和第八电阻R8一端连接，第三电容另一端与第五电阻R5一端、第八电阻另一端、第九电阻R9一端连接，第五电阻另一端连接比较器同向输入端，第九电阻另一端接地GND，第一电容另一端接第三电阻R3一端，第三电阻另一端与第二电阻R2一端、第二电容另一端以及比较器输出端连接，第二电阻另一端输出所述过流信号。

在图4和图5示出的实施例中，驱动模块的电路图是一样的，其包含第一、第十、第十一、第十二和第十三电阻，以及第四、第五和第六电容，以及第一二极管D1，以及光耦管OT1；其中第一二极管阳极接所述过流信号、其阴极接第一电阻R1一端，第一电阻另一端光耦管输入侧的阳极，光耦管输入侧的阴极接地GND，光耦管输出侧的发射极接PWM控制芯片U2地PGND，光耦管输出侧的集电极（OT1第4脚）接第十电阻R10一端，第十电阻的另一端与第十一电阻R11一端、第四电容C4一端连接，同时与PWM控制芯片的第五脚（间歇工作模式门限脚）连接，第四电容的另一端与第十二电阻R12、第五电容C5、第六电容C6的一端以及PWM控制芯片U2地PGND连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻另一端、第十三电阻R13一端、PWM控制芯片U2的第四脚（最低振荡频率设置脚）连接，第十三电阻的另一端与第五电容的另一端、第六电容的另一端以及PWM控制芯片U2的第一脚（软启动）连接，PWM控制芯片的第十脚为PWM控制芯片地PGND。

下面参看图4或图5，详细描述本实施新型的工作原理：

当输出电流逐渐向过流变化时，RS1两端电压降逐渐增大，IS电流检测点的电位相对于输出端GND的电位越来越低,该电流信号通过R6、R4传递到比较器U1B的反向输入端的电位也越来越低，基准信号通过R8、R9分压后经R5传递到U1B的同向输入端，当反向输入端电位低于一定同向输入端电位时，判定为输出电流超过阀值了（即过流了）。U1B的输出端输出高电位的过流信号，过流信号经R2、D1、R1送至光耦管OT1输入侧（OT1的第1脚），OT1输出侧光耦合导通，拉低OT1集电极的电位，同时该电位反馈给PWM控制芯片U2间歇工作模式门限第五脚（在较佳实施例中，U2采用“STMicroelectronics”公司生产的高压谐振控制器“L6599D”），5脚受该反馈电压控制，和内部的1.25V基准电压比较，如果5脚电压低于1.25V的基准电压，则芯片处于静止状态，只有较小的静态工作电流，PWM控制芯片U2输出关断，同时PWM控制芯片U2内部逻辑控制输出一个高电平控制软启动1脚内部三极管对地导通并释放软启动电容C5和C6的电压，为下一次软启动做准备。电路关断之后，过流信号消失，PWM控制芯片U2第一脚软启动开始，PWM控制芯片恢复输出。这样，在过流状态下，芯片周而复始工作于间歇工作状态，从而达到对电源进行输出过流保护的目的，当输出过流解除后其电源也恢复正常工作。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims

1.一种输出过流保护电路，包括用于输出直流电的功率输出模块，控制功率输出模块输出功率大小的PWM控制芯片（U2），其特征在于还包括：

电流采样模块，串接在功率输出模块的输出回路中，用以采集输出电流信号；

比较模块，连接电流采样模块和基准信号端（VREF1），用以将所述电流信号与基准信号比较，在电流信号大于基准信号时发出过流信号；

驱动模块，连接在比较模块与PWM控制芯片之间，将所述过流信号放大后传递给PWM控制芯片。

2.如权利要求1所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述功率输出模块为反激式功率输出模块。

3.如权利要求2所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述电流采样模块为一采样电阻（RS1），所述反激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管（D2）、第七和第八电容（C7、C8），

其中变压器输出绕组（T1A）一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第七和第八电容的一端以及正极输出端（VOUT+）连接，变压器输出绕组另一端与第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端（IS）连接，采样电阻的另一端接地端（GND），采样电阻的一端（IS）送出所述电流信号。

4.如权利要求1所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述功率输出模块为正激式功率输出模块。

5.如权利要求4所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述电流采样模块为一采样电阻（RS1），所述正激式功率输出模块至少包括变压器、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第七和第八电容（C7、C8），

其中变压器输出绕组（T1A）一端接第二二极管阳极，第二二极管阴极与第三二极管阴极、第七和第八电容的一端以及正极输出端（VOUT+）连接，变压器输出绕组另一端与第三二极管阳极、第七和第八电容的另一端以及采样电阻的一端（IS）连接，采样电阻的另一端接地端（GND），采样电阻的一端（IS）送出所述电流信号。

6.如权利要求3或5所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述比较模块包含第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九电阻，以及第一、第二和第三电容，以及比较器（U1B）；

其中第六电阻（R6）一端接所述采样电阻（RS1）的一端（IS），第六电阻另一端与第四电阻（R4）一端、第七电阻（R7）一端以及第三电容（C3）一端连接，第四电阻另一端与比较器反向输入端、第一电容（C1）和第二电容（C2）一端连接，第七电阻另一端与所述基准信号端（VREF1）连接、并且和第八电阻（R8）一端连接，第三电容另一端与第五电阻（R5）一端、第八电阻另一端、第九电阻（R9）一端连接，第五电阻另一端连接比较器同向输入端，第九电阻另一端接地（GND），第一电容另一端接第三电阻（R3）一端，第三电阻另一端与第二电阻（R2）一端、第二电容另一端以及比较器输出端连接，第二电阻另一端输出所述过流信号。

7.如权利要求6所述的输出过流保护电路，其特征在于：所述驱动模块包含第一、第十、第十一、第十二和第十三电阻，以及第四、第五和第六电容，以及第一二极管（D1），以及光耦管（OT1）；

其中第一二极管阳极接所述过流信号、其阴极接第一电阻（R1）一端，第一电阻另一端光耦管输入侧的阳极，光耦管输入侧的阴极接地（GND），光耦管输出侧的发射极接PWM控制芯片（U2）地（PGND），光耦管输出侧的集电极接第十电阻（R10）一端，第十电阻的另一端与第十一电阻（R11）一端、第四电容（C4）一端连接、同时与PWM控制芯片的第五脚连接，第四电容的另一端与第十二电阻（R12）、第五电容（C5）、第六电容（C6）的一端以及PWM控制芯片地（PGND）连接，第十一电阻的另一端与第十二电阻另一端、第十三电阻（R13）一端、PWM控制芯片（U2）的第四脚连接，第十三电阻的另一端与第五电容的另一端、第六电容的另一端以及PWM控制芯片的第一脚连接，PWM控制芯片的第十脚为PWM控制芯片地（PGND）。