CN2586279Y - 一种开关电源的过功率保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种改进的电流控制型反激变换器的开关电源过功率保护电路，连接于包括变压器T1和开关管Q1的功率变换单元(20)以及基于芯片UC38HC43的开关控制单元(40)的电路中，尤其是还包括基于可控锁定电路的保护电路(50)和保护采样电路；本实用新型通过对现有技术做简单的改进，只增加很少的成本，便显著的改善了保护电路的性能。
Description
技术领域本实用新型涉及开关电源过功率保护电路，尤其是一种改进的电流控制型反激变换器的开关电源过功率保护电路。
背景技术对于电流控制型反激变换器，输出电压的反馈与变压器原边电流的反馈一起构成控制电路的双闭环结构。一般的控制芯片都是对变压器原边峰值电流进行逐周期的采样、监测来实现实时控制。对于采用UC384X系列芯片做控制的反激变换器的过功率保护电路，现有技术是从输入端滤波电容的正端处引电阻到UC38HC43的第3脚进行控制，此方法的优点是简单方便，外加元件少；缺点是在宽输入电压范围的设计中，尤其是85～265V宽电压范围交流输入，难以做到整个电压范围内过功率保护点一致；要么高输入电压时输出短路电流偏大，要么低输入电压时重载开不了机。另外一种常用的过功率保护方法是进行输出端电流采样，采样结果与设定值进行比较，达到设定值后就让保护电路起作用，该方法的优点是准确、可靠；缺点是电路复杂、成本相对较高。
发明内容本实用新型要解决的问题是避免上述现有技术的不足之处而提出一种基于UC38HC43控制芯片的简单、实用的过功率保护电路。本实用新型针对现有技术作了改进，将保护电路取样点从输入端直流大电容正端处改在变压器辅助绕组上，并增加少量元件就可以对原来的过功率保护性能有显著的改善，使不同输入电压下的过功率保护点接近一致。
本实用新型解决上述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：设计一个过功率保护电路连接于包括变压器和开关管的功率变换单元以及基于芯片UC38HC43的开关控制单元的电路中，特别是电路中还包括了基于可控锁定电路的保护电路和保护采样电路；可控锁定电路包括两只三极管，一只稳压管和一只二极管，还包括6只电阻和一只电容，芯片UC38HC43的1脚接稳压管的阴极，稳压管的阳极接到第一只三极管的基极，两只电阻串接后一端接交流电源输入端，另一端接第一只三极管的发射极，第一只三极管的基极通过一只电阻接第二只三极管的集电极，第二只三极管的基极通过一只电阻接第一只三极管的集电极，第二只三极管的发射极接地，电容并接在第二只三极管的基极和发射极之间。
现有技术是从输入端滤波电容的正端引电阻到UC38HC43的第3脚，本实用新型是从变压器辅助绕组串接的二极管的阴极和开关管的漏极之间取出一个电位接到UC38HC43的第3脚，这个电位是由两个电阻分压后获得的。保护采样电路包括一只二极管和三只电阻。二极管的阳极接地，阴极接变压器辅助绕组的异名端。
在过功率保护之后，会出现不断的保护-启动-保护-启动的不稳定状态，为了保持保护状态不变，本实用新型从UC38HC43的1脚接稳压管到由两个三极管Q2、Q3组成的可控锁定电路的触发点，并通过电阻从电源输入端引入电压使可控锁定电路锁定在保护状态，欲使电源恢复工作，需要去除过载现象后重新开机方可。
与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
1.通过对现有技术做简单的改进，便显著改善保护电路的性能；
2.电路简单实用，只增加很少成本。
附图说明
图1为本实用新型一种开关电源的反激变换器结构框图；
图2为本实用新型一种开关电源的过功率保护电路的电源电原理图。
下面结合附图对本实用新型作详细的说明。具体实施方式如图1所示：开关电源包括：输入整流滤波单元10，它将直流高压提供给功率变换单元20，功率变换单元20将高压直流变为大电流的低压直流到输出整流滤波单元30，输出整流滤波单元30输出直流低压，开关控制单元40决定了振荡频率和占空比以及决定开关三极管是否截止进入保护状态，反馈电路60用来稳定输出电压，保护电路50维持开关电源一旦进入保护就不再退出。
如图2所示：过功率保护电路连接于包括变压器T1和开关管Q1的功率变换单元(20)以及基于芯片UC38HC43的开关控制单元(40)的电路中，尤其是还包括基于可控锁定电路的保护电路(50)和保护采样电路；可控锁定电路包括三极管Q2、Q3，稳压管ZD2和二极管D4；还包括电阻R4A、R4B、R15、R17、R18、R20和电容C16；芯片UC38HC43的1脚接稳压管ZD2的阴极，ZD2的阳极接到三极管Q3的基极，电阻R4A、R4B串接后一端接交流电源输入端，另一端接三极管Q2的发射极，Q2的基极通过电阻R18接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极通过电阻R20接三极管Q2的集电极，三极管Q3的发射极接地，电容C16并接在三极管Q3的基极和发射极之间；保护采样电路包括一只二极管D2和三只电阻R8、R9、R10；二极管D2的阳极接地，阴极接变压器N2绕组的异名端和电阻R8的一端，电阻R10的一端接地，另一端接电阻R9和开关管Q1的漏极，R8和R9的另一端相接后接在芯片UC38HC43的第3脚。
电阻R4A和R4B串接后的阻值范围在150～300KΩ之间选取，耗散功率不小于1/2W。电阻R10的阻值在0.1～1Ω之间选取，耗散功率不小于1W。电阻R8的阻值选为180KΩ，电阻R9的阻值选为1KΩ。二极管D2选用型号为UF4003。稳压管ZD2选用型号为1N5234。三极管Q2选用型号为3906，三极管Q3选用型号为3904。电阻R18、R20的阻值选为1KΩ。
实施本实用新型后，整个开关电源的工作原理如下：
整流桥BD1和电解电容C8构成输入整流滤波电路，将交流电转化为直流高压；变压器T1和开关管Q1构成功率变换电路，在Q1导通期间将能量储存在变压器中，Q1截止期间通过另外两个变压器绕组N2、N3释放能量；N2绕组向控制芯片U1提供工作电压；N3绕组感应的电压经过整流滤波后作为输出电压。R10对流过一次侧开关管中的电流进行采样，将电流信号转化成电压信号反馈回UC38HC43的3脚，当3脚采样到的电压高于1V时，便关断Q1，这时输出电压将开始下降，即达到过功率保护点。对于一特定的反激变换器(频率一定、变压器参数一定)，断续工作条件下该电流峰值的大小与负载情况有关。但由于占空比的差异，采样电压经过R9、C11滤波后出现在UC38HC43的3脚的峰值电压在低交流输入和高交流输入电压时相差很大，这将导致反激变换器的过功率保护点在两种输入电压时差别也很大。连续工作条件下的情况虽然相比之下要复杂一些，但也大致呈此变化趋势。为了解决这个问题，本实用新型通过以下方法对UC38HC43的3脚输入的采样电压进行补偿：从D2的阴极接电阻R8到UC38HC43的3脚，将加在D2两端的反向电压通过R8与R9构成分压的形式，补偿到3脚。这样，在每一个开关Q1导通的期间，D2上便有与输入交流电压成比例的反向电压，刚好补偿3脚的采样电压。而在Q1关断的期间，D2导通，两端电压近似为零，不对3脚进行补偿。所以，与一般的通过从输入端电解电容的正端引电阻到3脚的方法相比，前者在开机后的任意时刻都对3脚补偿，而后一种方法仅在开关管ON的期间对电流补偿，这样，补偿的效果要明显优于前者，可以做到不同输入电压下过功率保护点基本一致，而实际的结果也确实如此。
在过功率保护后，电路会出现不停的启动-保护-启动-保护的不稳定状态。本实用新型中采用了如下方法解决这个问题：UC38HC43的1脚接稳压管ZD2的阴极，ZD2的阳极接到由Q2、Q3组成的可控锁定电路的触发点Q3的基极，R4A、R4B串接后一端接交流电源输入端，另一端接Q2的发射极，Q2的基极通过R18接Q3的集电极，Q3的基极通过R20接Q2的集电极，Q3的发射极接地。当达到设定的过功率保护点后，由于占空比一定，变换器的输出电压就会下降，UC38HC43的1脚的电压升高，该电压使ZD2发生击穿后触发可控锁定电路，再将1脚的电位拉低。R4A、R4B为可控锁定电路提供维持电流，从而可以实现过功率保护后将电源关断锁定。要电源恢复工作，需要过载现象去除后重新开机方可。
本实用新型中使用的关键元器件如下表：
| 符 号 | 名 称 | 规格型号 |
| U1 | 控制芯片 | UC38HC43 |
| Q1 | 开关管 | SPP20N60S5 |
| Q2 | 三极管 | 3906 |
| Q3 | 三极管 | 3904 |
| D2 | 二极管 | UF4003 |
| R8 | 电阻 | 180K |
| R9 | 电阻 | 100K |
| R10 | 电阻 | 1Ω |
| ZD2 | 稳压二极管 | 1N5234 |
| C8 | 电容 | 400V/220μF |
| U5 | 电压基准 | LM431 |
实践证明，本实用新型保护电路把原有的常见的反激变换器结构作简单改进，在只增加很少成本的情况下，显著改善了过功率保护性能。
Claims (3)
1.一种开关电源装置的过功率保护电路，连接于包括变压器T1和开关管Q1的功率变换单元(20)以及基于芯片UC38HC43的开关控制单元(40)的电路中，其特征在于：还包括基于可控锁定电路的保护电路(50)和保护采样电路；所述可控锁定电路包括三极管Q2、Q3，稳压管ZD2和二极管D4；还包括电阻R4A、R4B、R15、R17、R18、R20和电容C16；芯片UC38HC43的1脚接稳压管ZD2的阴极，ZD2的阳极接到三极管Q3的基极，电阻R4A、R4B串接后一端接交流电源输入端，另一端接三极管Q2的发射极，Q2的基极通过电阻R18接三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极通过电阻R20接三极管Q2的集电极，三极管Q3的发射极接地，电容C16并接在三极管Q3的基极和发射极之间；所述的保护采样电路包括一只二极管D2和三只电阻R8、R9、R10；二极管D2的阳极接地，阴极接变压器N2绕组的异名端和电阻R8的一端，电阻R10的一端接地，另一端接电阻R9和开关管Q1的漏极，R8和R9的另一端相接后接在芯片UC38HC43的第3脚。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源装置的过功率保护电路，其特征在于：所述的电阻R4A和R4B串接后的阻值范围在150～300KΩ之间选取，耗散功率不小于1/2W。
3.根据权利要求1所述的一种开关电源装置的过功率保护电路，其特征在于：电阻R10的阻值在0.1～1Ω之间选取，耗散功率不小于1W。
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2002
- 2002-12-02 CN CN 02250043 patent/CN2586279Y/zh not_active Expired - Lifetime
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