CN211670619U - 一种短路保护电路及电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种短路保护电路及电源。该短路保护电路中控制芯片U1的反馈引脚FB通过光电耦合器OT1的副边接地，光电耦合器OT1的原边连接供电输出端；控制芯片U1的反馈引脚FB通过分压电路接地，分压电路的输出端连接变阻值芯片的输入端，变阻值芯片根据分压电路的输出电压改变阻值；开关电路的输入端连接直流输入端VIN+，开关电路的第一输出端连接直流输入端VIN‑；开关电路的第二输出端连接控制芯片U1的供电引脚VCC，开关电路的第三输出端通过变阻值芯片接地。本实用新型通过外部短路保护电路实现在短路情况的电路保护，较以往芯片自身的短路保护功能具有更高的可靠性和调节性。

Description

一种短路保护电路及电源

技术领域

本实用新型涉及电源领域，更具体地说，涉及一种短路保护电路及电源。

背景技术

短路保护功能是衡量电源可靠性的一项重要指标，旨在当电源在外部异常使用条件或电源自身输出异常时不对电源本身造成不可逆的损害。反激构架的电源在输出短路时，初级侧绕组的励磁电流无法通过次级的绕组电压实现磁复位，只能通过初级侧吸收电路来消磁。如果消磁不彻底则导致通过数个开关周期的叠加，初级侧峰值电流将逐渐增大导致变压器饱和，功率MOS管会因此而炸毁。

现有技术的电源基本上都有短路保护功能，而此功能的实现方式大多以控制芯片自带峰值电流检测为主，输出短路时，初级侧峰值电流逐渐增大，当其达到一定阈值时，控制IC关断MOS管，等待下一个驱动周期。还有部分的短路保护实现方式是通过拉低芯片COMP脚的电平，使芯片产生驱动信号的脉宽尽可能小来保护功率MOS管。

芯片自带短路保护功能的缺陷：由于芯片本身都自带前沿消隐功能，所以输入电压越大时，消隐时间内产生的原边峰值电流也会越大，因而高输入电压时此短路保护方式的可靠性就降低。

拉低COMP脚的方式的缺陷：此保护方式会使控制芯片的输出占空比一大一小交替出现，反应在功率MOS管上就是峰值电流在不同的开关周期一大一小交替出现。长时间短路，MOS管还是会因为大电流积聚热量造成风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种短路保护电路及电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种短路保护电路，包括控制芯片U1和光电耦合器OT1，所述控制芯片U1的反馈引脚FB通过所述光电耦合器OT1的副边接地，所述光电耦合器OT1的原边连接供电输出端，所述短路保护电路还包括分压电路、变阻值芯片U2、开关电路；

所述控制芯片U1的反馈引脚FB通过所述分压电路接地，所述分压电路的输出端连接所述变阻值芯片U2的输入端，所述变阻值芯片U2根据所述分压电路的输出电压改变阻值；所述开关电路的输入端连接直流输入端VIN+，所述开关电路的第一输出端连接直流输入端VIN-；所述开关电路的第二输出端连接所述控制芯片U1的供电引脚VCC，所述开关电路的第三输出端通过所述变阻值芯片U2接地；

所述供电输出端短路后所述光电耦合器OT1的副边电流减小且所述控制芯片U1的反馈引脚FB的电压升高，则所述分压电路的输出电压增大，所述变阻值芯片U2的阻值减小，使得所述开关电路断开，所述直流输入端VIN+停止为所述控制芯片U1的供电引脚VCC供电。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述开关电路还包括储能器，所述储能器在电路正常工作时储能；在所述开关电路断开时开始放电，所述储能器放电后所述开关电路接通，所述直流输入端VIN+开始为所述控制芯片U1的供电引脚VCC供电。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述分压电路包括电阻R1和电阻R2；

所述控制芯片U1的反馈引脚FB连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端通过所述电阻R2接地，所述电阻R1和所述电阻R2的连接点连接所述变阻值芯片U2的输入端。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述开关电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1、电容C1；

所述三极管Q3的集电极连接所述直流输入端VIN+，所述三极管Q3的发射极连接所述控制芯片U1的供电引脚VCC；所述三极管Q3的集电极通过所述电阻R7连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的基极连接所述稳压二极管ZD1的负极，所述稳压二极管ZD1的正极连接所述直流输入端VIN-；所述三极管Q3的基极连接所述三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极连接所述直流输入端VIN-，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R6连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R4接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电容C1接地；所述三极管Q2的发射极连接所述三极管Q3的发射极，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R5连接所述变阻值芯片U2；所述直流输入端VIN-接地。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述开关电路还包括电容C2、电容C3、电容C4；

所述三极管Q3的发射极通过所述电容C2连接直流输入端VIN-，所述三极管Q3的基极通过所述电容C3连接直流输入端VIN-，所述三极管Q3的集电极通过所述电容C4连接直流输入端VIN-。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述三极管Q2为PNP型三极管，所述三极管Q3为NPN型三极管。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述变阻值芯片U2为TL431芯片或LM2904芯片。

进一步，在本实用新型所述的短路保护电路中，所述控制芯片U1为反击式控制芯片。

另外，本实用新型还提供一种电源，包括如上述的短路保护电路。

进一步，在本实用新型所述的电源为LED驱动电源、适配器、模块电源中的一种。

实施本实用新型的一种短路保护电路及电源，具有以下有益效果：本实用新型通过外部短路保护电路实现在短路情况的电路保护，较以往芯片自身的短路保护功能具有更高的可靠性和调节性。

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是一实施例提供的一种短路保护电路的结构示意图；

图2是一实施例提供的一种短路保护电路的电路图。

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。

实施例1

参考图1，本实施例的短路保护电路包括控制芯片U1和光电耦合器OT1，控制芯片U1的反馈引脚FB通过光电耦合器OT1的副边接地，光电耦合器OT1的原边连接供电输出端，短路保护电路还包括分压电路10、变阻值芯片U2、开关电路20，其中控制芯片U1的反馈引脚FB通过分压电路10接地，分压电路10的输出端连接变阻值芯片U2的输入端，变阻值芯片U2根据分压电路10的输出电压改变阻值，变阻值芯片U2的输入端输入电压升高时，变阻值芯片U2的阻值减小；变阻值芯片U2的输入端输入电压降低时，变阻值芯片U2的阻值增大。开关电路20的输入端连接直流输入端VIN+，开关电路20的第一输出端连接直流输入端VIN-；开关电路20的第二输出端连接控制芯片U1的供电引脚VCC，开关电路20的第三输出端通过变阻值芯片U2接地，开关电路20在变阻值芯片U2降低后断开。

该短路保护电路的工作原理为：

供电输出端短路后光电耦合器OT1的副边电流减小且控制芯片U1的反馈引脚FB的电压升高，则分压电路10的输出电压增大，变阻值芯片U2的阻值减小，使得开关电路20断开，直流输入端VIN+停止为控制芯片U1的供电引脚VCC供电，控制芯片U1停止工作。

本实施例通过外部短路保护电路实现在短路情况的电路保护，较以往芯片自身的短路保护功能具有更高的可靠性和调节性。

实施例2

参考图1，在实施例1的基础上，本实施例的短路保护电路中开关电路20还包括储能器，储能器在电路正常工作时储能；在开关电路20断开时开始放电，储能器放电后开关电路20接通，直流输入端VIN+开始为控制芯片U1的供电引脚VCC供电，控制芯片U1重新启动。

在控制芯片U1重新启动后，若供电输出端短路则光电耦合器OT1的副边电流减小且控制芯片U1的反馈引脚FB的电压升高，则分压电路10的输出电压增大，变阻值芯片U2的阻值减小，使得开关电路20断开，直流输入端VIN+停止为控制芯片U1的供电引脚VCC供电，控制芯片U1停止工作。

也就是说，若供电输出端短路状态没有去除，控制芯片U1会处于工作-停止-工作的反复状态。工作-停止-工作的打嗝周期中包含控制芯片的重启过程，平均下来功率MOS管的损耗就降低不少。

实施例3

参考图2，在实施例1和实施例2的基础上，本实施例的短路保护电路中分压电路10包括电阻R1和电阻R2，控制芯片U1的反馈引脚FB连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端通过电阻R2接地，电阻R1和电阻R2的连接点连接变阻值芯片U2的输入端。

本实施例的短路保护电路中开关电路20包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1、电容C1，三极管Q3的集电极连接直流输入端VIN+，三极管Q3的发射极连接控制芯片U1的供电引脚VCC；三极管Q3的集电极通过电阻R7连接三极管Q3的基极，三极管Q3的基极连接稳压二极管ZD1的负极，稳压二极管ZD1的正极连接直流输入端VIN-；三极管Q3的基极连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接直流输入端VIN-，三极管Q1的基极通过电阻R6连接三极管Q2的集电极；三极管Q2的集电极通过电阻R4接地，三极管Q2的集电极通过电容C1接地；三极管Q2的发射极连接三极管Q3的发射极，三极管Q2的基极通过电阻R3连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极通过电阻R5连接变阻值芯片U2；直流输入端VIN-接地。变阻值芯片U2与光电耦合器OT1的副边共地连接。

本实施例的短路保护电路中开关电路20还包括电容C2、电容C3、电容C4，三极管Q3的发射极通过电容C2连接直流输入端VIN-，三极管Q3的基极通过电容C3连接直流输入端VIN-，三极管Q3的集电极通过电容C4连接直流输入端VIN-。

本实施例的短路保护电路中三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2为PNP型三极管，三极管Q3为NPN型三极管。

作为选择，本实施例的短路保护电路中变阻值芯片U2为TL431芯片或LM2904芯片，当然也可选择其他满足变阻值芯片U2功能的芯片或电路。

作为选择，本实施例的短路保护电路中控制芯片U1为反击式控制芯片。

该短路保护电路的工作原理为：

当供电输出端发生过流或短路时，通过光电耦合器OT1的原边电流减小，光电耦合器副边电流也随之减小，致使控制芯片U1的反馈引脚FB电压升高。当电压升高到一定值时使得在电阻R2上的分压达到变阻值芯片U2的参考基准，变阻值芯片U2变为低阻态，三极管Q2发射极向基极有电流流过使三极管Q2处于饱和导通状态，电容C1因此而被充电。同时三极管Q1的基极被注入电流而处于饱和导通状态，使得稳压二极管ZD1的阴极电压被拉低，三极管Q3因此变为截止状态，不能给控制芯片U1提供供电。当控制芯片U1停止工作后，反馈引脚FB的电压变为低电平，电阻R2上分压变小，变阻值芯片U2变为高阻态，使三极管Q2变为截止状态。电容C1通过电阻R4放电，当电容C1上电压低于一定值时，三极管Q1变为截止状态，稳压二极管ZD1的阴极电压通过电阻R7充电变高，使三极管Q3又处于导通状态，控制芯片U1因供电引脚VCC的电压恢复而重启工作。若输出端短路状态没有去除，控制芯片会处于工作-停止-作的反复状态。

作为选择，本实施例可通过调节电容C1和电阻R4的参数值可以调节控制芯片从停止工作到重启工作的时间间隔。

作为选择，本实施例可通过三极管Q1拉稳压二极管ZD1的阴极电压，来改变三极管Q3的通断状态，开启和关断控制芯片的供电电路。

本实用新型较以往的短路保护电路具有更高的可靠性和调节性。虽然也是打嗝式的短路保护，但是因为打嗝周期中包含控制芯片的重启过程，平均下来功率MOS管的损耗就降低了不少，并且控制芯片从停止工作到恢复工作之间的间隔时间可以通过电容C1和电阻R4来调节，设计者可以根据自己实际需求进行调节。

实施例4

参考图2，在实施例3的基础上，本实施例中还包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C7、MOS管Q101，控制芯片U1的引脚6通过电阻R11连接MOS管Q101的栅极，MOS管Q101的栅极通过电阻R12连接MOS管Q101的源极，MOS管Q101的源极通过电阻R14接地，MOS管Q101的源极通过电阻R13连接控制芯片U1的引脚4，控制芯片U1的供电引脚VCC通过电容C7接地。

参考图2，在实施例3的基础上，本实施例中还包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、二极管D1，控制芯片U1的引脚1通过电阻R10连接变压器T1-B的第一端，控制芯片U1的引脚1通过电容C6连接变压器T1-B的第一端，变压器T1-B的第一端接地。控制芯片U1的引脚3通过电阻R9连接变压器T1-B的第一端，控制芯片U1的引脚3通过电容C5连接变压器T1-B的第一端。控制芯片U1的引脚3通过电阻R8连接二极管D1的负极，二极管D1的正极连接变压器T1-B的第二端。

实施例5

本实施例的电源包括如上述实施例的短路保护电路。作为选择，电源可为LED驱动电源、适配器、模块电源等。

本实施例通过外部短路保护电路实现在短路情况的电路保护，较以往芯片自身的短路保护功能具有更高的可靠性和调节性。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种短路保护电路，包括控制芯片U1和光电耦合器OT1，所述控制芯片U1的反馈引脚FB通过所述光电耦合器OT1的副边接地，所述光电耦合器OT1的原边连接供电输出端，其特征在于，所述短路保护电路还包括分压电路(10)、变阻值芯片U2、开关电路(20)；

所述控制芯片U1的反馈引脚FB通过所述分压电路(10)接地，所述分压电路(10)的输出端连接所述变阻值芯片U2的输入端，所述变阻值芯片U2根据所述分压电路(10)的输出电压改变阻值；所述开关电路(20)的输入端连接直流输入端VIN+，所述开关电路(20)的第一输出端连接直流输入端VIN-；所述开关电路(20)的第二输出端连接所述控制芯片U1的供电引脚VCC，所述开关电路(20)的第三输出端通过所述变阻值芯片U2接地；

所述供电输出端短路后所述光电耦合器OT1的副边电流减小且所述控制芯片U1的反馈引脚FB的电压升高，则所述分压电路(10)的输出电压增大，所述变阻值芯片U2的阻值减小，使得所述开关电路(20)断开，所述直流输入端VIN+停止为所述控制芯片U1的供电引脚VCC供电。

2.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述开关电路(20)还包括储能器，所述储能器在电路正常工作时储能；在所述开关电路(20)断开时开始放电，所述储能器放电后所述开关电路(20)接通，所述直流输入端VIN+开始为所述控制芯片U1的供电引脚VCC供电。

3.根据权利要求1或2所述的短路保护电路，其特征在于，所述分压电路(10)包括电阻R1和电阻R2；

所述控制芯片U1的反馈引脚FB连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R1的第二端通过所述电阻R2接地，所述电阻R1和所述电阻R2的连接点连接所述变阻值芯片U2的输入端。

4.根据权利要求1或2所述的短路保护电路，其特征在于，所述开关电路(20)包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1、电容C1；

所述三极管Q3的集电极连接所述直流输入端VIN+，所述三极管Q3的发射极连接所述控制芯片U1的供电引脚VCC；所述三极管Q3的集电极通过所述电阻R7连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的基极连接所述稳压二极管ZD1的负极，所述稳压二极管ZD1的正极连接所述直流输入端VIN-；所述三极管Q3的基极连接所述三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极连接所述直流输入端VIN-，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R6连接所述三极管Q2的集电极；所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R4接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电容C1接地；所述三极管Q2的发射极连接所述三极管Q3的发射极，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R3连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的基极通过所述电阻R5连接所述变阻值芯片U2；所述直流输入端VIN-接地。

5.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述开关电路(20)还包括电容C2、电容C3、电容C4；

所述三极管Q3的发射极通过所述电容C2连接直流输入端VIN-，所述三极管Q3的基极通过所述电容C3连接直流输入端VIN-，所述三极管Q3的集电极通过所述电容C4连接直流输入端VIN-。

6.根据权利要求4所述的短路保护电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述三极管Q2为PNP型三极管，所述三极管Q3为NPN型三极管。

7.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述变阻值芯片U2为TL431芯片或LM2904芯片。

8.根据权利要求1所述的短路保护电路，其特征在于，所述控制芯片U1为反击式控制芯片。

9.一种电源，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的短路保护电路。

10.根据权利要求9所述的电源，其特征在于，所述电源为LED驱动电源、适配器、模块电源中的一种。

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