CN203942267U - 一种基于电流型集成控制器的快速关断电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电流型集成控制器的快速关断电路。包括集成控制电路、电压反馈电路、快速关断电路、驱动电路、电流反馈电路，所述电压反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电压反馈端，所述快速关断电路的输出端接集成所述控制电路的工作频率设定端，所述集成控制电路的输出端接所述驱动电路的输入端，所述电流反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电流反馈端。本实用新型适用于电流型脉宽调制的高频开关电源电路中，使电源输出在发生过负载或短路的情况下能快速关断脉宽调制信号，从而保护电源本身免受损坏，更能实现用户用电设备的安全保护，实用性强，具有电路简单、工作可靠、实现容易、通用性强的特点。

Description

一种基于电流型集成控制器的快速关断电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于电流型集成控制器的快速关断电路。

背景技术

近年来，开关电源以其功率密度高、重量轻、效率高等优点在通讯、航空航天、工业自动化等领域得到广泛应用，传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术，而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。相比电压型PWM，电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善，特别是其内在的限流能力使控制电路变得简单可靠，在开关电源控制模式的发展过程中，电流控制技术和脉宽调制（ＰＷＭ）技术的结合促成了开关电源控制技术的飞跃。电流型PWM集成控制器已经产品化，极大推动了小功率开关电源的发展和应用，电流型PWM控制小功率电源已经取代电压型PWM控制小功率电源。Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片是电流型PWM控制器的典型代表。该系列控制器外接元件少、设计简单、成本低，且电源性能和可靠性可大幅度提高。

对于电流型控制芯片的过电流保护方式是将引脚3 电压升至1V 以上，使电流比较器输出高电平,PWM 锁存器复位,关闭输出端,直至下一个时钟将PWM 锁存器置位为止。而自激式反激变换器要实现上述过电流保护方案必须使过电流幅度达到反馈输出电压低至电流型控制芯片的启动门限值，这样就使得过电流保护的过程非常长，而开关电源处于长时间过电流状态而得不到快速关断容易出现损坏现象。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现单端反激型高频开关电源过电流保护时的快速关断电路。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：包括集成控制电路、电压反馈电路、快速关断电路、驱动电路、电流反馈电路，所述电压反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电压反馈端，所述快速关断电路的输出端接集成所述控制电路的工作频率设定端，所述集成控制电路的输出端接所述驱动电路的输入端，所述电流反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电流反馈端。

进一步的，所述集成控制电路包括集成电路U2为UC3842芯片，其中集成电路U2的7脚为电源端，5脚为地，1脚、2脚为电压反馈端，4脚为工作频率设定端，8脚为电压基准，3脚为电流反馈端，6脚为脉宽调制输出端。

进一步的，所述电压反馈电路包括电阻R1、R4、R5、电容C1、光耦U1，电压采样信号S1、S2接光耦U1的输入端，光耦U1的发射极经电阻R1接地，同时经电阻R4接集成电路U2的2脚，电容C1、电阻R5并接在集成电路U2的1脚和2脚。

进一步的，所述快速关断电路包括电阻R2、R3、R7、电容C2、C3、三极管Q1，电阻R2一端与集成电路U2的8脚连接，另一端依次经电阻R3、电容C2与大地连接，电阻R7一端与Q1的集电极连接，另一端与集成电路U2的4脚连接，电容C3一端接电阻R7和集成电路U2的 4脚的结点，另一端与大地连接，三极管Q1的基极经电阻R2、R3的结点与光耦U1的集电极连接，三极管Q1的发射极接电阻R2和集成电路U2的8脚的结点。

进一步的，所述驱动电路包括电阻R6、三极管Q2、Q3，集成电路U2的6脚经过电阻R6接三极管Q2、Q3的基极，三极管Q2集电极接电源端，三极管Q3集电极接地，三极管Q2、Q3的发射极并接输出驱动信号S4。

进一步的，所述电流反馈电路包括电阻R8、电容C4，电流反馈信号S3经过电阻R8接集成电路U2的3脚，电容C4一端接集成电路U2的3脚与电阻R8的结点，另一端与大地连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型采用在电流型控制芯片的控制环路中增加一个快速关断电路，这样就能保证电流型控制芯片在输出过电流的情况下能迅速关断输出，电路结构简单，实用性强，工作可靠。 

附图说明

图1是本实用新型原理框图；

图2是图1的具体电路原理图。

具体实施方式

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。

如图1所示，本实用新型是一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，包括集成控制电路、电压反馈电路、快速关断电路、驱动电路、电流反馈电路，所述电压反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电压反馈端，所述快速关断电路的输出端接集成所述控制电路的工作频率设定端，所述集成控制电路的输出端接所述驱动电路的输入端，所述电流反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电流反馈端。

如图2所示，所述集成控制电路包括集成电路U2为UC3842芯片，其中集成电路U2的7脚为电源端，5脚为地，1脚、2脚为电压反馈端，4脚为工作频率设定端，8脚为电压基准，3脚为电流反馈端，6脚为脉宽调制输出端；所述电压反馈电路包括电阻R1、R4、R5、电容C1、光耦U1，电压采样信号S1、S2接光耦U1的输入端，光耦U1的发射极经电阻R1接地，同时经电阻R4接集成电路U2的2脚，电容C1、电阻R5并接在集成电路U2的1脚和2脚；所述快速关断电路包括电阻R2、R3、R7、电容C2、C3、三极管Q1，电阻R2一端与集成电路U2的8脚连接，另一端依次经电阻R3、电容C2与大地连接，电阻R7一端与Q1的集电极连接，另一端与集成电路U2的4脚连接，电容C3一端接电阻R7和集成电路U2的 4脚的结点，另一端与大地连接，三极管Q1的基极经电阻R2、R3的结点与光耦U1的集电极连接，三极管Q1的发射极接电阻R2和集成电路U2的8脚的结点；所述驱动电路包括电阻R6、三极管Q2、Q3，集成电路U2的6脚经过电阻R6接三极管Q2、Q3的基极，三极管Q2集电极接电源端，三极管Q3集电极接地，三极管Q2、Q3的发射极并接输出驱动信号S4；所述电流反馈电路包括电阻R8、电容C4，电流反馈信号S3经过电阻R8接集成电路U2的3脚，电容C4一端接集成电路U2的3脚与电阻R8的结点，另一端与大地连接。

本实用新型的工作原理：电流型集成控制器技术相比电压型具有更好的电压调整率和负载调整率，系统的稳定性和动态特性也得以明显改善。电压型集成控制器是指控制器按反馈电压来调节输出脉冲占空比宽度，电流型集成控制器在电压型集成控制器原有的电压环上增加了电流反馈环节,构成电压电流双闭环控制。内环为电流控制环,外环为电压控制环。无论电流的变化,还是电压的变化,都会使PWM输出脉冲占空比发生变化。这种控制方式可改善系统的电压调整率,提高系统的瞬态响应速度,增加系统的稳定性。电流型集成控制器在脉宽比较器的输入端,直接用流过输出电感线圈电流的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比,使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环、电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高。

Unitrode公司推出的UC3842系列控制芯片引脚2是电压反馈端,将取样电压加至E/A误差放大器的反相输入端,与同向输入端的2.5V基准电压进行比较,产生误差电压。利用内部E/A误差放大器可以构成电压环。引脚3是电流反馈端,电流取样电压由引脚3输入到电流比较器。当引脚3电压大于1V时,输出关闭。利用引脚3和电流比较器可以构成电流环。引脚1是补偿端,外接阻容元件以补偿误差放大器的频率特性。引脚8为5V基准电压,带载能力50mA。引脚6为推挽输出端,有拉、灌电流的能力。引脚5为公共端。引脚7为集成块工作电源端,电压范围为8V～40V。4脚RT/CT是定时端，锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端。反馈电压和2.5V基准电压之差,经误差放大器E/A放大后作为门限电压,与反馈电流经采样后的电压,一起送到电流感应比较器。当电流取样电压超过门限电压后,比较器输出高电平触发RS触发器,然后经或非门输出低电平,关断功率管,并保持这种状态直至振荡器输出脉冲到触发器和或非门为止。这段时间的长短由振荡器输出脉冲宽度决定。PWM信号的上升沿由振荡器决定,下降沿由功率开关管电流和输出电压共同决定。反转触发器限制PWM的占空比调节范围在0～50%之内。

采用电流型集成控制器的单端反激型高频开关电源均为自举模式，7脚Vcc是电源，输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得，芯片起振工作后，自馈线圈上产生工作电压为控制器提供电源。电流型集成控制器结构上有电压环、电流环双环系统使开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都得到提高，同时电源在出现过电流的情况电流环的采样升高导致输出电压的下跌，进入到了限功率的模式。要实现输出的关闭必须使得输出电压下降至自馈线圈上产生的工作电压不足以维持控制器工作，造成过电流状态维持时间过长，使电源长时间处于过电流状态，危害电源的安全。控制器U2的定时端4脚锯齿波振荡器外接定时电容C3和定时电阻R7经过三极管Q1的自举式振荡，使得电源在进入限功率的模式后，自馈线圈上产生的工作电压的降低导致控制器U2振荡器迅速停振，使得控制器输出关闭，达到了本实用新型的主要目的。 

Claims (6)

1.一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：包括集成控制电路、电压反馈电路、快速关断电路、驱动电路、电流反馈电路，所述电压反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电压反馈端，所述快速关断电路的输出端接集成所述控制电路的工作频率设定端，所述集成控制电路的输出端接所述驱动电路的输入端，所述电流反馈电路的输出端接所述集成控制电路的电流反馈端。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：所述集成控制电路包括集成电路U2为UC3842芯片，其中集成电路U2的7脚为电源端，5脚为地，1脚、2脚为电压反馈端，4脚为工作频率设定端，8脚为电压基准，3脚为电流反馈端，6脚为脉宽调制输出端。

3.根据权利要求2所述的一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：所述电压反馈电路包括电阻R1、R4、R5、电容C1、光耦U1，电压采样信号S1、S2接光耦U1的输入端，光耦U1的发射极经电阻R1接地，同时经电阻R4接集成电路U2的2脚，电容C1、电阻R5并接在集成电路U2的1脚和2脚。

4.根据权利要求3所述的一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：所述快速关断电路包括电阻R2、R3、R7、电容C2、C3、三极管Q1，电阻R2一端与集成电路U2的8脚连接，另一端依次经电阻R3、电容C2与大地连接，电阻R7一端与Q1的集电极连接，另一端与集成电路U2的4脚连接，电容C3一端接电阻R7和集成电路U2的 4脚的结点，另一端与大地连接，三极管Q1的基极经电阻R2、R3的结点与光耦U1的集电极连接，三极管Q1的发射极接电阻R2和集成电路U2的8脚的结点。

5.根据权利要求4所述的一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：所述驱动电路包括电阻R6、三极管Q2、Q3，集成电路U2的6脚经过电阻R6接三极管Q2、Q3的基极，三极管Q2集电极接电源端，三极管Q3集电极接地，三极管Q2、Q3的发射极并接输出驱动信号S4。

6.根据权利要求5所述的一种基于电流型集成控制器的快速关断电路，其特征在于：所述电流反馈电路包括电阻R8、电容C4，电流反馈信号S3经过电阻R8接集成电路U2的3脚，电容C4一端接集成电路U2的3脚与电阻R8的结点，另一端与大地连接。