CN219086795U - 一种开关电源输出短路保护电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种开关电源输出短路保护电路及开关电源，该电路包括二极管D1、电阻R1、光耦PC1、电容CD1、三极管Q1、电容CD2、稳压管DZ1、稳压管DZ2、场效应晶体管Q2、电阻R3、电阻R4、二极管D2以及电容CD3。本实用新型实施例的技术方案对脉宽调制芯片U1的类型无任何限制，在开关电源输出短路时使脉宽调制芯片U1将直接掉电停止工作，在开关电源输出短路时快速进行保护。本实用新型结构简单，成本低，稳定可靠，适宜推广应用。

Description

一种开关电源输出短路保护电路及开关电源

技术领域

本实用新型实施例涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源输出短路保护电路及开关电源。

背景技术

为了提高开关电源输出短路的自身保护能力以及电力自动化装置在出现短路情况下的抗风险能力，开关电源输出短路的保护方案一直是开关电源不断升级优化的方向，现有的开关电源输出短路保护方案还是通过脉宽调制芯片U1内置的CS脚的限流保护实现短路保护，但是该CS引脚的保护由于内部设有阈值电压，也有防止误动的前沿消隐，这些都导致限流保护会有延迟，也就意味着随着保护时间的延长，短路功率也随之飚升，处于这种情况下，电源的半导体开关器件大概率会烧掉并造成炸机，损坏电力自动化装置的风险很高。

实用新型内容

为解决相关技术问题，本实用新型提供一种开关电源输出短路保护电路及开关电源，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种开关电源输出短路保护电路，该电路包括二极管D1、电阻R1、光耦PC1、电容CD1、三极管Q1、电容CD2、稳压管DZ1、稳压管DZ2、场效应晶体管Q2、电阻R3、电阻R4、二极管D2以及电容CD3；所述电阻R1的一端与二极管D1的负极、电容CD1的一端、三极管Q1的集电极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极、光耦PC1输出端PC1B的集电极连接，光耦PC1输出端PC1B的发射极与稳压管DZ2的负极连接，稳压管DZ2的正极接地，电容CD1的另一端接地，三极管Q1的发射极与电容CD2的一端、脉宽调制芯片U1的一端、电阻R4的一端连接，电容CD2的另一端接地，电阻R4的另一端与变压器主绕组TB的一端连接，变压器主绕组TB的另一端与场效应晶体管Q2的漏极连接，场效应晶体管Q2的栅极接所述脉宽调制芯片U1的控制端，场效应晶体管Q2的源极与脉宽调制芯片U1的CS引脚、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，变压器副绕组TA的一端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电容CD3的一端、稳压管DZ1的负极连接，变压器副绕组TA的另一端接地，稳压管DZ1的正极与光耦PC1输入端PC1B的正极连接，电容CD3的另一端接地，光耦PC1输入端PC1B的负极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

作为一种可选的实施方式，所述电容CD1、电容CD2、电容CD3均采用电解电容。

作为一种可选的实施方式，所述场效应晶体管Q2采用但不限于MOS管。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种开关电源，该开关电源采用上述第一方面任一项所述的开关电源输出短路保护电路。

本实用新型实施例的技术方案对脉宽调制芯片U1的类型无任何限制，在开关电源输出短路时使脉宽调制芯片U1将直接掉电停止工作，在开关电源输出短路时快速进行保护。本实用新型结构简单，成本低，稳定可靠，适宜推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明及理解本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型背景技术、实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的开关电源输出短路保护电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的开关电源输出短路保护电路结构图。

本实施例中开关电源输出短路保护电路具体包括二极管D1、电阻R1、光耦PC1、电容CD1、三极管Q1、电容CD2、稳压管DZ1、稳压管DZ2、场效应晶体管Q2、电阻R3、电阻R4、二极管D2以及电容CD3；所述电阻R1的一端与二极管D1的负极、电容CD1的一端、三极管Q1的集电极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极、光耦PC1输出端PC1B的集电极连接，光耦PC1输出端PC1B的发射极与稳压管DZ2的负极连接，稳压管DZ2的正极接地，电容CD1的另一端接地，三极管Q1的发射极与电容CD2的一端、脉宽调制芯片U1的一端、电阻R4的一端连接，电容CD2的另一端接地，电阻R4的另一端与变压器主绕组TB的一端连接，变压器主绕组TB的另一端与场效应晶体管Q2的漏极连接，场效应晶体管Q2的栅极接所述脉宽调制芯片U1的控制端，场效应晶体管Q2的源极与脉宽调制芯片U1的CS引脚、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，变压器副绕组TA的一端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电容CD3的一端、稳压管DZ1的负极连接，变压器副绕组TA的另一端接地，稳压管DZ1的正极与光耦PC1输入端PC1B的正极连接，电容CD3的另一端接地，光耦PC1输入端PC1B的负极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

示例性的，在本实施例中所述电容CD1、电容CD2、电容CD3均采用电解电容。在本实施例中所述场效应晶体管Q2采用但不限于MOS管。

具体的，在本实施例中在电源启动时，通过从高压端连接启动电阻R4给电解电容CD2充电，直到VCC达到脉宽调制芯片U1的启动阈值，脉宽调制芯片U1开始启动，脉宽调制芯片U1的OUT将MOS管Q2开通，变压器主绕组TB产生励磁电流并把能量储存在变压器中，检测电阻R3起到限流的作用；待MOS管Q2由开通翻转为截止时，存储在变压器里面的能量通过副绕组TA，经二极管D2，电解电容CD3，整流滤波后供给VOUT,电源输出VOUT开始建立，这一阶段电解电容CD2起到启动以及维持的作用；与此同时稳压管DZ1，光耦PC1构成输出阈值压检测回路，一旦输出电压超过稳压管DZ1的稳压值时，稳压管DZ1工作在击穿状态，此时稳压管DZ1，光耦PC1的输入端PC1A将有电流流通，那么光耦PC1的输出端PC1B也是处于导通状态，电阻R2在此回路中起限制电流的作用；另外，变压器的辅助绕组TA经二级股D1，电解电容CD1整流滤波，再由三极管Q1，电阻R1，电解电容CD2，稳压管DZ2，线性稳压得出稳定的电压供给VCC，VCC建立后，再供给脉宽调制芯片U1，开关电源进入正常稳定的工作状态,VOUT稳定输出给后级装置用电负载供电。一旦在开关电源运行的过程中出现输出负载短路情况时，此时因为短路的缘故，输出端阻抗很低，输出电流很大，光耦PC1的输入端PC1A限流检测电阻R3上会形成一个很高的峰值脉冲，当该峰值电压达到脉宽调制芯片U1的CS脚的阈值电压时，限流保护将会起作用，在理想状况下，依靠脉宽调制芯片U1内置的CS脚的限流保护也能实现短路保护，但是该CS引脚的保护由于内部设有阈值电压，也有防止误动的前沿消隐，这些都导致了限流保护会有延迟，也就意味着随着保护时间的延长，短路功率也随之飚升，处于这种情况下，大概率会烧掉电源的半导体开关器件并造成炸机，电力自动化装置也极可能发生损坏，为了解决该问题，本实施例的开关电源输出短路保护电路中由稳压管DZ1，光耦PC1，电阻R2构成输出欠压检测回路，由于出现输出负载短路，VOUT也会就此被拉到很低的一个状态，此时欠压检测回路开始动作，当VOUT低于稳压管DZ1的击穿阈值时，稳压管DZ1将恢复到它初始状态，将不会产生击穿电流，导致光耦PC1的输入端PC1A不会有电流流过，那么光耦PC1的输出端PC1B就会立即进入截止状态；而光耦PC1的截止，又导致由三极管Q1,稳压管DZ2,光耦PC1构成的线性稳压线路停止工作，VCC从正常电压降到脉宽调制芯片U1的阈值电压以下，脉宽调制芯片U1停止工作，开关电源也将因为脉宽调制芯片U1掉电而停止工作，开关电源就会实现快速的短路保护。

本实用新型实施例提出的开关电源输出短路保护电路对脉宽调制芯片U1的类型没有限值,不用依靠脉宽调制芯片U1自身进行输出短路保护，而且也可以不用去调整脉宽调制芯片U1的过流保护阈值，通过断开供电的方式，使脉宽调制芯片U1停止工作，快速实现开关电源输出短路保护的目的。本实用新型结构简单，所用器件均为通用器件，成本低，稳定可靠，适宜推广应用。

实施例二

本实用新型实施例提供了一种开关电源，该开关电源采用上述实施例一所述的开关电源输出短路保护电路。

本实用新型实施例提出的开关电源对脉宽调制芯片U1的类型无任何限制，在输出短路时使脉宽调制芯片U1将直接掉电停止工作，在输出短路时快速得到保护。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种开关电源输出短路保护电路，其特征在于，包括二极管D1、电阻R1、光耦PC1、电容CD1、三极管Q1、电容CD2、稳压管DZ1、稳压管DZ2、场效应晶体管Q2、电阻R3、电阻R4、二极管D2以及电容CD3；所述电阻R1的一端与二极管D1的负极、电容CD1的一端、三极管Q1的集电极连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极、光耦PC1输出端PC1B的集电极连接，光耦PC1输出端PC1B的发射极与稳压管DZ2的负极连接，稳压管DZ2的正极接地，电容CD1的另一端接地，三极管Q1的发射极与电容CD2的一端、脉宽调制芯片U1的一端、电阻R4的一端连接，电容CD2的另一端接地，电阻R4的另一端与变压器主绕组TB的一端连接，变压器主绕组TB的另一端与场效应晶体管Q2的漏极连接，场效应晶体管Q2的栅极接所述脉宽调制芯片U1的控制端，场效应晶体管Q2的源极与脉宽调制芯片U1的CS引脚、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，变压器副绕组TA的一端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电容CD3的一端、稳压管DZ1的负极连接，变压器副绕组TA的另一端接地，稳压管DZ1的正极与光耦PC1输入端PC1B的正极连接，电容CD3的另一端接地，光耦PC1输入端PC1B的负极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地。

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，所述电容CD1、电容CD2、电容CD3均采用电解电容。

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，所述场效应晶体管Q2采用但不限于MOS管。

4.一种开关电源，其特征在于，该开关电源采用权利要求1至3任一项所述的开关电源输出短路保护电路。

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