CN210156915U - 一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路，包括信号源产生电路、采样电路、触发延时电路、保护延时电路、复位电路、信号关断电路，所述采样电路的输入连接所述信号源产生电路的输出，其输出连接所述触发延时电路、保护延时电路，所述触发延时电路的输出连接所述保护延时电路的输入、所述信号关断电路的输入、所述复位电路，所述信号关断电路的输出反馈到所述信号源产生电路、所述复位电路。本申请通过电容充放电实现过载保护，保护电路时间常数可任意设置，适应不同的负载需求；同时能够实现长期输出短路保护，在撤销短路状态后，输出恢复。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其是涉及一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路。
背景技术
短路保护是各类电路中最关键的保护之一，当电路系统中出现短路故障时，短路保护电路能否快速及时地启动保护，短路故障排除后，系统能否自动解除保护状态，是评价系统可靠性、安全性、智能性的关键因素。
目前多数电源短路保护技术采用较高成本的设计，结构复杂，价格偏贵，无法普及使用。
还有一部分开关电源利用主控芯片自带的保护功能来达到输出短路保护的目的，但此类方案的缺点是无法适应较大容性负载且不能达到长期输出短路的目的。
因此，亟待解决短路设计复杂、成本高、大容性负载时提供长时间保护的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种开关电源的输出短路保护电路，通过比较器电路及简单的充放电电路结合，实现开关电源的输出短路保护，电路结构简单。
本实用新型的上述实用新型目的通过以下技术方案得以实现：
一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路，包括信号源产生电路、采样电路、触发延时电路、保护延时电路、复位电路、信号关断电路，所述信号源产生电路用于产生输出状态信号，所述采样电路用于对所述输出状态信号进行采样，所述触发延时电路用于根据采样信号输出触发延时信号，所述保护延时电路用于根据采样信号输出延时保护信号，所述复位电路用于对所述输出短路保护电路进行复位，所述信号关断电路用于根据触发延时信号或延时保护信号控制开关电源输出状态；所述采样电路的输入连接所述信号源产生电路的输出，其输出连接所述触发延时电路、保护延时电路，所述触发延时电路的输出连接所述保护延时电路的输入、所述信号关断电路的输入、所述复位电路，所述信号关断电路的输出反馈到所述信号源产生电路、所述复位电路。
本实用新型进一步设置为：所述信号源产生电路包括误差放大器。
本实用新型进一步设置为：所述采样电路包括第一比较器电路，所述第一比较器的一个输入端连接参考阈值电压端，另一个输入端连接所述信号源产生电路输出端，其输出端连接触发延时电路、保护延时电路的输入端。
本实用新型进一步设置为：所述第一比较器的一个输入端，通过第七电阻连接所述设定阈值电压端，同时通过第九电阻连接电源地；所述第一比较器的另一个输入端，通过第七电阻与反接的第三二极管连接所述信号源产生电路输出端，同时通过第八电阻连接电源地。
本实用新型进一步设置为：所述触发延时电路包括RC积分电路，其中，积分电路中的第十六电阻的一端连接所述采样电路的输出，其另一端通过正向连接的第五二极管连接第三电容C的一端，第三电容 C的另一端连接电源地。
本实用新型进一步设置为：所述保护延时电路包括第三电容放电电路，第三电容的一端连接PNP管的发射极，PNP管的基极通过第十电阻连接所述采样电路的输出。
本实用新型进一步设置为：所述复位电路，用于对所述触发延时电路、保护延时电路进行复位，包括一个PNP管、一个NPN管，所述 PNP管的基极通过第十电阻连接所述采样电路的输出，其发射级连接第三电容的一端，其集电极连接NPN管的集电极，NPN管的发射极接地，其基极连接所述信号关断电路。
本实用新型进一步设置为：所述信号关断电路包括第二比较器，所述第二比较器的同相端连接第一串联电阻组合的连接处，所述第一串联电阻组合的一端连接电源商，另一端连接地端，同相端与输出端之间还连接反馈电阻，所述第二比较器的反相端连接第三电容的一端，其输出端通过反接第二二极管连接所述信号源产生电路，通过第二串联电阻组合连接地端，第二串联电阻组合的连接处连接NPN管的基极。
本实用新型进一步设置为：所述第二比较器的反相端连接第四二极管的正极连接电源。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：
1.本申请通过电容充放电实现过载保护，保护电路时间常数可任意设置，适应不同的负载需求；
2.本申请采用小电流放电，能够实现长期输出短路保护，在撤销短路状态后，输出恢复；
3.本申请在开关电源输出开环时能够提供保护。
附图说明
图1是本实用新型的一个具体实施例的短路保护电路结构示意图。
图2是本实用新型的一个具体实施例的短路保护电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
对于PWM控制的开关电源，反馈电路中的误差放大器对输出电压进行检测，其输出端(COMP)电压越高，说明开关电源的负载越重，因此，通过COMP端电压高低，能够判断开关电源是否处于过流或者短路状态。
本申请的一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路，如图 1所示，包括信号源产生电路、采样电路、触发延时电路、保护延时电路、复位电路、信号关断电路，信号源产生电路用于产生输出状态信号，采样电路用于对输出状态信号进行采样，触发延时电路用于根据采样信号输出触发延时信号，保护延时电路用于根据采样信号输出延时保护信号，复位电路用于对触发延时电路、保护延时电路进行复位，信号关断电路用于根据触发延时信号或延时保护信号控制开关电源输出状态；采样电路的输入连接信号源产生电路的输出，其输出连接触发延时电路、保护延时电路，所述触发延时电路的输出连接所述保护延时电路的输入、所述信号关断电路的输入、所述复位电路，信号关断电路的输出反馈到信号源产生电路、复位电路。
信号源产生电路包括误差放大器。
本申请的一个具体实施例中，一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路，如图2所示，误差放大器的输出端，输出COMP信号，
采样电路包括比较器IC1A，比较器IC1A的反相输入端通过电阻 R7连接参考阈值电压端，通过电阻R9连接电源地；其同相端连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接二极管D3的负极，通过电阻R8 连接电源地；二极管D3的正极连接误差放大器的输出端。
触发延时电路包括电阻R16、电容C3，电阻R16、电容C3组成充电电路，电阻R16的一端连接比较器IC1A的输出端，另一端连接二极管D5的正极，二极管D5的正极连接电容C3的一端，电容C3的另一端接地。
保护延时电路包括电阻R10、PNP三极管、电容C3，电容C3的一端连接PNP管的发射极，PNP管的基极通过电阻R10连接比较器IC1A 的输出端。
复位电路包括一个PNP三极管、NPN三极管、电容C3，PNP三极管的集电极连接NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，其基极连接信号关断电路。
复位电路还包括二极管D4，二极管D4的负极连接电源端，其正极连接电容C3的一端。
信号关断电路包括比较器IC2A，其同相端通过电阻R12接地，通过电阻R11连接电源端，通过电阻R13连接其输出端，其反相端连接电容C3的一端，其输出端通过电阻R14、R15的串联组合连接到地，通过反向连接的二极管D2连接到误差放大器的输出端。
反向连接的二极管D2，其负极连接比较器IC2A的输出端，其正极连接误差放大器的输出端。
电阻R14、R15的连接处连接NPN三极管的基极。
本申请的短路保护电路，其工作原理如下：
当开关电源输出正常时，误差放大器的输出端(COMP)电压未达到设计的参考阈值，比较器IC1A输出低电平，电容C3通过R10、 VT4、VT5放电，电路处于待触发状态。比较器IC2A输出高电平。因二极管D2反向截止，对COMP无影响，从而不影响开关电源的输出特性。
当输出过流或发生短路时，COMP端电压升高，超过参考阈值，比较器IC1A翻转，IC1A输出高电平，通过R16、D5给电容C3充电，同时接入IC2A反向端，IC2A输出低电平，通过D2把COMP端电压拉低，从而关断开关电源输出。当COMP端电压被拉低后比较器 IC1A将再一次翻转，输出低电平，电容C3通过R10、VT4缓慢放电，实现保护延时。
当电容C3电压降低至设定阈值之后，比较器IC2A翻转，输出转换为高电平，对COMP端电压的钳位失去效果，主控芯片将恢复驱动输出，输出电压尝试重启。此时VT5处于导通状态，给电容C3提供放电通路，实现复位。如过流或短路状态未解除，将再一次循环。
电阻R16与电容C3的充电时间常数决定了触发延时的动作时间，通过调节可适应不同的容性负载。
电阻R10与电容C3的放电时间常数决定了保护延时的间隔时间，通过调节R10的阻值、改变C3的放电时间可适应不同的电路需求。
当电源掉电时，电容C3通过D4放电，实现电容C3的快速放电，实现复位。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种开关电源可控延时打嗝式输出短路保护电路，其特征在于：包括信号源产生电路、采样电路、触发延时电路、保护延时电路、复位电路、信号关断电路，所述信号源产生电路用于产生输出状态信号，所述采样电路用于对所述输出状态信号进行采样，所述触发延时电路用于根据采样信号输出触发延时信号，所述保护延时电路用于根据采样信号输出延时保护信号，所述复位电路用于对所述输出短路保护电路进行复位，所述信号关断电路用于根据触发延时信号或延时保护信号控制开关电源输出状态；所述采样电路的输入连接所述信号源产生电路的输出，其输出连接所述触发延时电路、保护延时电路，所述触发延时电路的输出连接所述保护延时电路的输入、所述信号关断电路的输入、所述复位电路，所述信号关断电路的输出反馈到所述信号源产生电路、所述复位电路。
2.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述信号源产生电路包括误差放大器。
3.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述采样电路包括第一比较器电路，所述第一比较器的一个输入端连接参考阈值电压端，另一个输入端连接信号源产生电路输出端，其输出端连接触发延时电路、保护延时电路的输入端。
4.根据权利要求3所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述第一比较器的一个输入端，通过第七电阻连接所述参考阈值电压端，同时通过第九电阻连接电源地；所述第一比较器的另一个输入端，通过第七电阻与反接的第三二极管连接所述信号源产生电路输出端，同时通过第八电阻连接电源地。
5.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述触发延时电路包括RC积分电路，其中，积分电路中的第十六电阻的一端连接所述采样电路的输出，其另一端通过正向连接的第五二极管连接第三电容C的一端，第三电容C的另一端连接电源地。
6.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述保护延时电路包括第三电容放电电路，第三电容的一端连接PNP管的发射极，PNP管的基极通过第十电阻连接所述采样电路的输出。
7.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述复位电路，用于对所述触发延时电路、保护延时电路进行复位，包括一个PNP管、一个NPN管，所述PNP管的基极通过第十电阻连接所述采样电路的输出，其发射级连接第三电容的一端，其集电极连接NPN管的集电极，NPN管的发射极接地，其基极连接所述信号关断电路。
8.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述信号关断电路包括第二比较器，所述第二比较器的同相端连接第一串联电阻组合的连接处，所述第一串联电阻组合的一端连接电源商，另一端连接地端，同相端与输出端之间还连接反馈电阻，所述第二比较器的反相端连接第三电容的一端，其输出端通过反接第二二极管连接所述信号源产生电路，通过第二串联电阻组合连接地端，第二串联电阻组合的连接处连接NPN管的基极。
9.根据权利要求8所述的输出短路保护电路，其特征在于：所述第二比较器的反相端连接第四二极管的正极连接电源。
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