CN204424878U - 多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，包括：上限保护电路和下限保护电路；所述上限保护电路，用于保护变压器绕组短路；所述下限保护电路，用于保护输出电容短路，本实用新型的有益效果：通过上限保护电路和下限保护电路，增加的保护电路很简单，调试也很方便。另外，通过增加此电路，可以将调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率解耦开，在调试好电源的负载调整率后，只需要通过调整电流型PWM控制器的2844_VCC引脚的上下限阀值以及相关电阻值，即可实现两种短路的保护，不会造成调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率两套参数的相互影响。

Description

多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种短路保护电路，更具体地说，涉及一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路。

背景技术

变频器产品CE认证要求：在对开关电源的变压器绕组短路时，整机不能起火。为达到这一目的，一般采用的方法是：在绕组短路时，整个开关电源进入打嗝状态。由于在打嗝状态下，开关电源不工作，因此整机也就不会起火。

目前一般采用自带的短路保护功能来进行此类短路保护。由于电流型PWM控制器启动时需要16V电压来供电；启动后，当供电电压小于10V时芯片停止工作。在绕组短路时，电流型PWM控制器供电电压迅速拉低至10V，控制芯片掉电，电源停止工作。然后电源的上电电阻会将电流型PWM控制器的供电电压缓慢充至16V，电流型PWM控制器开始发波工作，供电电压又迅速拉低至10V以下，电源又停止工作。电源如此反复打嗝，保证整个电源其它器件不损坏。

然而，在采用上述短路保护方案的380V-480V的变频器产品中，在满足开关电源输出短路保护的前提下，无法实现513V-678V DC(380V*1.35至480V*1.414)电压范围内、全输出负载下的绕组短路保护。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于，针对在380V-480V的系统中，无法在满足开关电源输出短路保护的前提下，实现513V-678V DC(380V*1.35至480V*1.414)电压范围内、全输出负载下的绕组短路保护的技术问题，提供一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，所述多路输出辅助电源通过电流型PWM控制器实现电压输出控制，该保护电路包括上限保护电路和下限保护电路；其中：所述上限保护电路的输出端连接到电流型PWM控制器的COMP引脚，并在电流型PWM控制器的2844_VCC引脚的值大于第一设定阀值时将所述电流型PWM控制器的COMP引脚拉低；所述下限保护电路的输出端连接到电流型PWM控制器的COMP引脚，并在电流型PWM控制器的2844_VCC引脚的值小于第二设定阀值时将所述电流型PWM控制器的COMP引脚拉低。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述上限保护电路包括第一比较器和第二比较器,且所述第一比较器的输出端和第二比较器的正向输入端相连接。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述上限保护电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻，三极管，第一电容，第一比较器和第二比较器；所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚与第一比较器和第二比较器的电源端引脚相连接，提供工作电压；所述第一电阻的一端与第七电阻串联，第一电阻的另一端与第一电容相连接；所述第二电阻的一端与电流型PWM控制器的VCC引脚相连接，第二电阻的另一端与三极管的集电极相连接；所述第三电阻的一端与三极管的发射极相连接，第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的一端与电流型PWM控制器的2844_Vref引脚相连接；所述第六电阻的一端接地，所述第五电阻连接在第四电阻和第六电阻之间；所述第七电阻的另一端与第八电阻相连接，所述第八电阻的另一端与地相连接；所述三极管的基极连接在第一电阻和第一电容之间，所述第一比较器的反向输入端连接在第三电阻和三极管的发射极之间，所述第二比较器的正向输入端连接在第四电阻和第五电阻之间；所述第二比较器的反向输入端连接在第七电阻和第八电阻之间，其正向输入端与所述第一比较器的输出端相连接。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述下限保护电路包括第三比较器，且该第三比较器与所述电流型PWM控制器相连接。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述下限保护电路还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻；所述第九电阻的一端和所述第三比较器的电源端引脚分别与所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚相连接，所述第九电阻的另一端与第十电阻相连接，所述第十一电阻的一端与第十二电阻相连接，所述第十电阻和第十一电阻的另一端与地相连接，所述第十二电阻的另一端与电流型PWM控制器的2844_VCC引脚相连接；所述第三比较器的反向输入端连接在第九电阻和第十电阻之间，其正向输入端连接在第十一电阻和第十二电阻之间。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述电源的保护的调试，主要是通过设定所述电流型PWM控制器的上下限阈值实现。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述下限保护电路的第三比较器的输出引脚为高阻态或低电平。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述上限保护电路的第四电阻，第五电阻和第六电阻形成滞环回路。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述电流型PWM控制器的输出端引脚通过驱动电阻与开关管的栅极相连接。

在本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路中，所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚通过其内部电路提供稳定的5V参考电压，且所述电流型PWM控制器正常工作的启动电压为16V。

实施本实用新型的一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，具有以下有益效果：通过上限保护电路，可以确保开关电源能够实现绕组短路保护；通过下限保护电路，可以确保在已满足绕组短路保护的参数下，输出短路也能够全部保护。若要两种保护都实现，这两个电路缺一不可。增加的电路很简单，调试也很方便。另外，通过增加此电路，可以将调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率解耦开，在调试好电源的负载调整率后，只需要通过调整的电源端引脚的上下限阀值以及相关电阻值，即可实现两种短路的保护，不会造成调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率两套参数的相互影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的单端反激开关电源示意图；

图2是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的上限保护电路的电路示意图；

图3是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的下限保护电路的电路示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。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。

如图1所示，是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的单端反激开关电源示意图。

其中，图中开关管Q2为主开关，变压器T1为主变压器。

所述电流型PWM控制器UC2844的COMP端引脚与所述上限保护电路和下限保护电路的输出端相连接，所述电流型PWM控制器UC2844的VFB端引脚与地连接，所述电流型PWM控制器UC2844的ISENSE端引脚连接在开关管Q2的源极和电流采样电阻之间，所述电流型PWM控制器UC2844的VREF端引脚连接5V参考电压，所述电流型PWM控制器UC2844的VCC端引脚与电源VCC相连接，所述电流型PWM控制器UC2844的OUTPUT端引脚通过驱动电阻与开关管Q2的栅极相连接。

与现有技术相比，上述多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路可通过上限保护电路，确保开关电源能够实现绕组短路保护；通过下限保护电路，确保在已满足绕组短路保护的参数下，输出短路也能够全部保护。

如图2所示，是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的上限保护电路的电路示意图。

所述上限保护电路，用于保护变压器绕组短路；

所述上限保护电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8，三极管Q1，第一电容C1，第一比较器U1和第二比较器U2；所述电流型PWM控制器UC2844的2844_Vref引脚与第一比较器U1和第二比较器U2的电源端引脚相连接，提供工作电压；所述第一电阻R1的一端与第七电阻R7串联，第一电阻R1的另一端与第一电容C1相连接；所述第二电阻R2的一端与电流型PWM控制器UC2844的VCC引脚相连接，第二电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连接；所述第三电阻R3的一端与三极管Q1的发射极相连接，第三电阻R3的另一端接地；所述第四电阻R4的一端与电流型PWM控制器UC2844的2844_Vref引脚相连接；所述第六电阻R6的一端接地，所述第五电阻R5连接在第四电阻R4和第六电阻R6之间；所述第七电阻R7的另一端与第八电阻R8相连接，所述第八电阻R8的另一端与地相连接；所述三极管Q1的基极连接在第一电阻R1和第一电容C1之间，所述第一比较器U1的反向输入端连接在第三电阻R3和三极管Q1的发射极之间，所述第二比较器U2的正向输入端连接在第四电阻R4和第五电阻R5之间；所述第二比较器U2的反向输入端连接在第七电阻R7和第八电阻R8之间，第二比较器U2的正向输入端与所述第一比较器U1的输出端相连接。

其中，所述第四电阻R4，第五电阻R5和第六电阻R6组成一个滞环电路，该电路的电压输入第一比较器U1的正向输入端引脚。所述电流型PWM控制器UC2844的2844_Vref引脚通过内部电路，提供一个稳定的5V参考的2844_Vref引脚电压。所述第二电阻R2和第三电阻R3为电流型PWM控制器UC2844的VCC电压端引脚的采样电阻，通过第二电阻R2和第三电阻R3的分压，得出一个电压，输入到第一比较器U1的负引脚。在开关电源正常工作时，输入第二比较器U2的反向输入端的电平会低于送入第二比较器U2的正向输入端的电平。此时，所述第一比较器U1的输出电平也会比第二比较器U2的负引脚上的电平高，第二比较器U2输出为高阻态。此时，该电路不会影响开关电源的正常运行。

如图2中的第一电阻R1、第一电容C1和三极管组成了一个延时电路。采用这个延时电路的原因是，一般设置电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC的上限保护阀值为15V，而电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚正常工作时的启动电压为16V，此电压超过了15V。若无此延时电路，电源在上电后即会打嗝。由于电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚通过16V上电开始工作后，电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压会逐渐跌落至16V以下(如13V)，此时该延时电路失效，第一比较器U1和第二比较器U2组成的比较电路才会开始工作。

在变压器绕组发生短路时，变压器T1的原边电感值会极大的减小(一般变为设置的电感值的1/20以下时)。此时，在每一个开关周期，只需要开关管Q2稍微开通一会儿，原边就会有很大的能量储存在变压器里面。在开关管断开时，这些能量就会供给到包括供电电源在内的各副边电源；所述电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的供电电压会迅速升高，使得通过第二电阻R2和第三电阻R3的采样电压输送到第一比较器U1的负引脚，该引脚的电压升高，超过了送到第一比较器U1正引脚的参考电平，第一比较器U1的输出变为低电平，即第二比较器U2的正引脚也为低电平(0V)。此时，第二比较器U2的正引脚的电平低于负引脚的电平，第二比较器U2输出为低电平，将电流型PWM控制器UC2844的COMP引脚拉低。此引脚拉低之后，停止发波，开关管Q2停止工作。此时，原边能量无法传递到副边，电流型PWM控制器UC2844的VCC引脚的供电电压开始下降，由第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6组成的滞环电路在此刻起到了作用。在第一比较器U1的电平变低之后，通过第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6分压送到第一比较器U1的正引脚的参考电平会降低。则在第一比较器U1的负引脚电压低至该参考电平之前，第二比较器U2的输出持续为低电平，该电源持续不发波，电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压会继续往下降。在该电压下降至图2的下限保护电路的启动阀值后，下限保护电路开始工作，以保证电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压继续下降，直至10V以下。对于，如果其供电电压低于10V，该芯片停止工作，直至供电电压重新高于16V。此后，整个开关电源进行打嗝状态。

在对变压器的绕组进行短路时，上述上限保护电路能够使整个开关电源进入打嗝状态，不会出现起火的情况。

如图3所示，是本实用新型的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路实施例的下限保护电路的电路示意图。

所述下限保护电路，用于保护输出电容短路；

所述下限保护电路还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12；所述第九电阻R9的一端和所述第三比较器U3的电源端引脚分别与所述电流型PWM控制器UC2844的2844_Vref引脚相连接，所述第九电阻R9的另一端与第十电阻R10相连接，所述第十一电阻R11的一端与第十二电阻R12相连接，所述第十电阻R10和第十一电阻R11的另一端与地相连接，所述第十二电阻R12的另一端与电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚相连接；所述第三比较器U3的反向输入端连接在第九电阻R9和第十电阻R10之间，其正向输入端连接在第十一电阻R11和第十二电阻R12之间。

通过第九电阻R9和第十电阻R10对电流型PWM控制器UC2844的2844_Vref引脚进行分压，得到一个参考电平送至第三比较器U3的负引脚。通过第十电阻R10和第十一电阻R11对电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚进行分压，送至第三比较器U3的正向输入引脚，通过正负向输入引脚电平的比较，第三比较器U3的输出引脚为高阻态或者低电平。

在对输出电压进行短路时，变压器T1原边电感量保持不变，则原边送至副边的能量相对于正常工作时，变化不大。由于其中一路输出电压被短路，储存在变压器T1内部的能量大部分被分配至该路输出消耗掉，包括电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚在内的其它副边输出所获得的能量会比正常工作时少，则电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚会逐渐降低。

如图3，所述第十电阻R10和第十一电阻R11分压所得的电压也会逐渐减小，直至低于第三比较器U3的负引脚的参考电平。此时第三比较器U3的输出变为低电平，电流型PWM控制器UC2844的COMP引脚被拉低至0V，不发波，整个开关电源不工作。电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压继续下降，该电路会继续工作，直至电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压低于10V时，所述电流型PWM控制器UC2844不工作，整个开关电源掉电。直至母线电压通过上电电阻，即第十三电阻R13将电流型PWM控制器UC2844的2844_VCC引脚的电压充电至16V以上，整个开关电源才重新开始工作。

上述的上限保护电路和下限保护电路结构简单，调试方便。另外，通过上限保护电路和下限保护电路，可以将调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率解耦开，在调试好电源的负载调整率后，只需要通过调整电流型PWM控制器的电源端引脚的上下限阀值以及相关电阻值，即可实现两种短路的保护，不会造成调试开关电源的短路保护与调试开关电源的负载调整率两套参数的相互影响。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，所述多路输出辅助电源通过电流型PWM控制器实现电压输出控制，其特征在于，该保护电路包括上限保护电路和下限保护电路；其中：所述上限保护电路的输出端连接到电流型PWM控制器的COMP引脚，并在电流型PWM控制器的2844_VCC引脚的值大于第一设定阀值时将所述电流型PWM控制器的COMP引脚拉低；所述下限保护电路的输出端连接到电流型PWM控制器的COMP引脚，并在电流型PWM控制器的2844_VCC引脚的值小于第二设定阀值时将所述电流型PWM控制器的COMP引脚拉低。

2.根据权利要求1所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述上限保护电路包括第一比较器和第二比较器,且所述第一比较器的输出端和第二比较器的正向输入端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述上限保护电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻，三极管，第一电容，第一比较器和第二比较器；所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚与第一比较器和第二比较器的电源端引脚相连接，提供工作电压；所述第一电阻的一端与第七电阻串联，第一电阻的另一端与第一电容相连接；所述第二电阻的一端与电流型PWM控制器的VCC引脚相连接，第二电阻的另一端与三极管的集电极相连接；所述第三电阻的一端与三极管的发射极相连接，第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的一端与电流型PWM控制器的2844_Vref引脚相连接；所述第六电阻的一端接地，所述第五电阻连接在第四电阻和第六电阻之间；所述第七电阻的另一端与第八电阻相连接，所述第八电阻的另一端与地相连接；所述三极管的基极连接在第一电阻和第一电容之间，所述第一比较器的反向输入端连接在第三电阻和三极管的发射极之间，所述第二比较器的正向输入端连接在第四电阻和第五电阻之间；所述第二比较器的反向输入端连接在第七电阻和第八电阻之间，其正向输入端与所述第一比较器的输出端相连接。

4.根据权利要求1所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述下限保护电路包括第三比较器，且该第三比较器与所述电流型PWM控制器相连接。

5.根据权利要求4所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述下限保护电路还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻；所述第九电阻的一端和所述第三比较器的电源端引脚分别与所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚相连接，所述第九电阻的另一端与第十电阻相连接，所述第十一电阻的一端与第十二电阻相连接，所述第十电阻和第十一电阻的另一端与地相连接，所述第十二电阻的另一端与电流型PWM控制器的2844_VCC引脚相连接；所述第三比较器的反向输入端连接在第九电阻和第十电阻之间，其正向输入端连接在第十一电阻和第十二电阻之间。

6.根据权利要求1所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述电源的保护的调试，主要是通过设定所述电流型PWM控制器的上下限阈值实现。

7.根据权利要求4所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述下限保护电路的第三比较器的输出引脚为高阻态或低电平。

8.根据权利要求3所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述上限保护电路的第四电阻，第五电阻和第六电阻形成滞环回路。

9.根据权利要求1所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述电流型PWM控制器的输出端引脚通过驱动电阻与开关管的栅极相连接。

10.根据权利要求1所述的多路输出辅助电源的变压器绕组短路保护电路，其特征在于，所述电流型PWM控制器的2844_Vref引脚通过其内部电路提供稳定的5V参考电压，且所述电流型PWM控制器正常工作的启动电压为16V。