CN204243731U - 开关电源输出短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种开关电源输出短路保护电路，包括电压回差处理单元、基准电压处理单元、比较器、故障信号电压处理单元，其中：所述电压回差处理单元的输出端连接到故障信号电压处理单元的输入端并在开关电源输出电压变化超过设定值时输出高电平；所述比较器的反相输入端连接到故障信号电压处理单元的输出端、同相输入端连接到基准电压处理单元的输出端、输出端连接到电压回差处理单元的输出端；所述基准电压处理单元的输出端还连接到比较器的输出端。本实用新型通过将由电压回差处理单元获得的误差信号与基准信号比较，并根据比较结果打开或关断电源输出，可自由设计短路保护平均功耗，即使在开关电源短路输出时，也能可靠长时间稳定工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及短路保护领域，更具体地说，涉及一种开关电源输出短路保护电路。
背景技术
变频器辅助电源工作中，难免会出现用户端接错线短路或加过大负载而造成短路或过流现象。为了避免该过流或短路现象影响变频器正常工作，破坏变频器内部元器件等问题，现有一种方案是在变频器开关电源中进行过流保护，但目前大多过流保护采用将控制电源全部关断的方式，这将使变频器整机不稳定，并且容易烧24V电源的二极管。还有一种方案是将变频器辅助电源输出串一个自恢复保险丝做过保护，其缺陷是自恢复保险丝响应慢，且保护动作的准确性随温度变化大，保护效果不理想。
此外，还有基于28XX/38XX系列芯片进行过流保护的方案，其通过增加辅助供电绕组实现打嗝保护。但该保护方式存在以下问题：(1)启动时间和短路打嗝时间矛盾，且经常会造成某个器件过热或启动时间过长；(2)在低压应用场合仍然需要额外的辅助绕组，造成变压器多绕组臃肿。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述开关电源过流保护方式中启动时间长、需额外绕组的问题，提供一种新的开关电源输出短路保护电路。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种开关电源输出短路保护电路，包括电压回差处理单元、基准电压处理单元、比较器、故障信号电压处理单元，其中：所述电压回差处理单元的输出端连接到故障信号电压处理单元的输入端并在开关电源输出电压变化超过设定值时输出高电平；所述比较器的反相输入端连接到故障信号电压处理单元的输出端、同相输入端连接到基准电压处理单元的输出端、输出端连接到电压回差处理单元的输出端；所述基准电压处理单元的输出端还连接到比较器的输出端。
在本实用新型所述的开关电源输出短路保护电路中，所述故障信号电压处理单元包括第一电阻、第一电容及第二电阻，且所述第一电阻与第二电阻串联连接在电压回差处理单元的输出端与参考地之间、所述第一电容并联至所述第二电阻的两端；所述第一电阻和第二电阻的连接点构成故障信号电压处理单元的输出端。
在本实用新型所述的开关电源输出短路保护电路中，所述故障信号电压处理单元还包括第一二极管，且该第一二极管串接在电压回差处理单元输出端与第一电阻之间。
在本实用新型所述的开关电源输出短路保护电路中，所述基准电压处理单元包括第三电阻、第二电容、第四电阻、第五电阻以及第二二极管，且所述第三电阻与第四电阻串联连接在输入基准电压及参考地之间、所述第二电容并联至所述第四电阻的两端；所述第三电阻和第四电阻的连接点构成基准电压处理单元的输出端；所述第五电阻与第二二极管串联连接在比较器的同相输入端与输出端之间。
在本实用新型所述的开关电源输出短路保护电路中，所述电压回差处理单元的输出端与比较器的输出端之间串接有第三二极管和第六电阻。
在本实用新型所述的开关电源输出短路保护电路中，所述开关电源为反激式开关电源、降压型开关电源、移向全桥开关电源或LLC开关电源。
本实用新型的开关电源输出短路保护电路具有以下有益效果：通过将由电压回差处理单元获得的误差信号与基准信号比较，并根据比较结果打开或关断电源输出，可自由设计短路保护平均功耗，即使在开关电源短路输出时，也能可靠长时间稳定工作。
附图说明
图1是本实用新型开关电源输出短路保护电路实施例的示意图。
图2是图1中基准电压处理单元、比较器、故障信号电压处理单元具体实现的电路示意图。
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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，是本实用新型开关电源输出短路保护电路实施例的示意图，其可用于不同拓扑电源的输出短路保护，例如反激式开关电源、降压(Buck)型开关电源、移向全桥开关电源或LLC开关电源等。本实施例中的输出短路保护电路包括电压回差处理单元11、基准电压处理单元14、比较器13、故障信号电压处理单元12，其中电压回差处理单元11可采用误差放大器等，其输出端连接到故障信号电压处理单元12的输入端并在开关电源输出电压变化超过设定值时输出高电平；比较器13的反相输入端连接到故障信号电压处理单元12的输出端、同相输入端连接到基准电压处理单元14的输出端、输出端连接到电压回差处理单元11的输出端；基准电压处理单元14的输出端还连接到比较器13的输出端。
在开关电源短路时，其输出电压下降，电压回差处理单元11检测到该输出电压变化超过设定值时向故障信号电压处理单元输出高电平，故障信号电压处理单元12根据该高电平生成第一比较电压；而基准电压处理单元14则根据输入的基准电压生成第二比较电压；比较器13在第一比较电压大于第二比较电压时输出低电平，从而将电压回差处理单元11的输出电压拉低，以通过电压回差处理单元11关断开关电源的PWM输出。比较器13输出低电平时，基准电压处理单元14同时将第二比较电压拉低。比较器13在第一比较电压再次低于拉低后的第二比较电压时，输出高电平，从而打开开关电源的PWM发波，即开关电源再次启动。
上述开关电源输出短路保护电路通过将由电压回差处理单元11获得的误差信号与基准信号比较，并根据比较结果打开或关断电源输出，可自由设计短路保护平均功耗，即使在开关电源短路输出时，也能可靠长时间稳定工作。
如图2所示，上述故障信号电压处理单元12包括第一电阻R1、第一电容C1及第二电阻R2，且第一电阻R1与第二电阻R2串联连接在电压回差处理单元11的输出端COMP脚与参考地之间、第一电容C1并联至第二电阻R2的两端；第一电阻R1和第二电阻R2的连接点构成故障信号电压处理单元12的输出端。该故障信号电压处理单元12还包括第一二极管D1，且该第一二极管D1串接在电压回差处理单元11输出端与第一电阻R1之间。
基准电压处理单元14包括第三电阻R3、第二电容C2、第四电阻R4、第五电阻R5以及第二二极管D2，且第三电阻R3与第四电阻R4串联连接在输入基准电压VREF及参考地之间、第二电容C2并联至第四电阻R4的两端；第三电阻R3和第四电阻R4的连接点构成基准电压处理单元14的输出端；第五电阻R5与第二二极管D2串联连接在比较器13的同相输入端与输出端之间。
电压回差处理单元11的输出端与比较器13的输出端之间串接有第三二极管D3和第六电阻R6。
上述短路保护电路在连接到开关电源时，若开关电源短路，其输出电压下降，电压回差处理单元11输出端COMP脚电平上升，并通过第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2给第一电容C1充电，从而使比较器13的反相输入端电压u2不断上升；比较器13的同相输入端电压是预设的比较电平u1，输入基准电压VREF通过第三电阻R3、第四电阻R4分压得到预设的比较电平；当比较器13的反相输入端电压u2充电到预设的比较电平u1时，比较器13的输出翻转为低电平(该比较器初始输出高电平)，并通过第三二极管D3、第六电阻R6拉低电压回差处理单元11的COMP脚电平，从而关断开关电源PWM输出(电压回差处理单元11的COMP脚为低电平时自动将开关电源关断)。
由于COMP脚被拉低，第五电阻R5、第二二极管D2连接到电压回差处理单元11的参考地，此时预设的比较电平u1也发生变化，达到一个更低的基准；同时第一电容C1通过第二电阻R2放电，当放电到预设的比较电平u1的新基准值时，比较器13的输出再次翻转为高电平，从而释放COMP脚，打开开关电源的PWM发波，再次启动电源。
通过设置比较电平u1和第一电容C1的充放电时间，可以实现一个低功耗的短路保护。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种开关电源输出短路保护电路，其特征在于：包括电压回差处理单元、基准电压处理单元、比较器、故障信号电压处理单元，其中：所述电压回差处理单元的输出端连接到故障信号电压处理单元的输入端并在开关电源输出电压变化超过设定值时输出高电平；所述比较器的反相输入端连接到故障信号电压处理单元的输出端、同相输入端连接到基准电压处理单元的输出端、输出端连接到电压回差处理单元的输出端；所述基准电压处理单元的输出端还连接到比较器的输出端。
2.根据权利要求1所述的开关电源输出短路保护电路，其特征在于：所述故障信号电压处理单元包括第一电阻、第一电容及第二电阻，且所述第一电阻与第二电阻串联连接在电压回差处理单元的输出端与参考地之间、所述第一电容并联至所述第二电阻的两端；所述第一电阻和第二电阻的连接点构成故障信号电压处理单元的输出端。
3.根据权利要求2所述的开关电源输出短路保护电路，其特征在于：所述故障信号电压处理单元还包括第一二极管，且该第一二极管串接在电压回差处理单元输出端与第一电阻之间。
4.根据权利要求1所述的开关电源输出短路保护电路，其特征在于：所述基准电压处理单元包括第三电阻、第二电容、第四电阻、第五电阻以及第二二极管，且所述第三电阻与第四电阻串联连接在输入基准电压及参考地之间、所述第二电容并联至所述第四电阻的两端；所述第三电阻和第四电阻的连接点构成基准电压处理单元的输出端；所述第五电阻与第二二极管串联连接在比较器的同相输入端与输出端之间。
5.根据权利要求1所述的开关电源输出短路保护电路，其特征在于：所述电压回差处理单元的输出端与比较器的输出端之间串接有第三二极管和第六电阻。
6.根据权利要求1所述的开关电源输出短路保护电路，其特征在于：所述开关电源为反激式开关电源、降压型开关电源、移向全桥开关电源或LLC开关电源。
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| CN108988298A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-11 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种过温过流保护电路及包含该电路的开关电源 |
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