CN101552452A - 变频器开关电源的短路保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变频器开关电源的短路保护电路，包括：主功率电路；所述的主功率电路分别连接RCD吸收电路、PWM控制器以及输出整流电路；一个反馈电路分别连接PWM控制器输出整流电路；还包括：一个过压保护电路；所述的过压保护电路连接PWM控制器和反馈电路；在所述输出整流电路的+5V整流输出电路中，在整流二极管D5V和电阻之间串接一个可恢复保险丝；本发明的有益效果是：能够实现对任意一路输出的保护，具有完善的保护功能；当短路发生时，不会引起变频器操作事故，也不会引起元器件的失效。

Description

变频器开关电源的短路保护电路
技术领域
本发明涉及一种变频器开关电源，尤其涉及该变频器开关电源的短路保护电路。
背景技术
由图1、图2可见：现有的变频器开关电源的短路保护电路的工作原理如下：当±15V，+24V，和四路+25V的IGBT驱动电源发生短路时，反馈电压+V5F远低于5V，PWM芯片全占空比输出，由于短路绕组输出电流急剧增加，消耗了变压器原边提供的绝大部分能量，其他绕组的电压也都下降。由于PWM芯片工作需要10mA左右的工作电流，通过调整R5的阻值，可以使得辅助绕组电压VCC降至PWM芯片工作的最低电压之下，然后开关电源进入重启阶段，直流母线通过R1给C4充电，当VCC上升到PWM的芯片的启动电压时，开关电源工作，如果此时绕组短路没有解除，则重复上述的过程，VCC电压再次下降，从而实现了“打嗝”保护。通过调整R5的阻值，能够实现±15V，+24V，和四路+25V的“打嗝”保护；通过调整R1和C4的值，可以调整开关电源的启动时间和短路保护发生时VCC的下降时间，这样即使一直短路也不会引起元器件的烧坏。其中：PWM控制器由PWM控制芯片U1，电阻R4和电容C3组成；主功率电路由MOS管M1，反激高频变压器T1和采样电阻R8组成；RCD吸收电路有D2，R2和C1组成；反馈电路包括光耦TLP781，精密稳压管TL431以及R9，R10，R12，R14，R15，C6和C7组成；输出整流电路，以反馈输出电压+5V和一路+24V输出表示；+5V整流输出电路包括整流二极管D5V，整流滤波电容C5V；+24V输出包括整流二极管D24V，直流滤波电容C24V。
但上述的线路结构存在如下的缺陷：当+5V发生短路时，+5V输出电源只输出较低电压(3V左右)，远没达到反馈电压(5V)，此时PWM芯片全占空比输出，输入能量增加。由于该路输出电压较低，虽然发生短路，但消耗的能量小于由于PWM全占空比而导致增加的能量，从而其他各路的输出电压都有上升，不能实现“打嗝”保护。造成的后果如下：+5V输出的整流二极管会被烧坏，+25V的IGBT驱动电压上升导致作用在IGBT上的栅级与源极的电压VGE上升，可能导致IGBT的损坏；±15V和+24V电压的上升可能导致芯片等元器件的失效。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种变频器开关电源的短路保护电路，旨在解决上述的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：主功率电路；所述的主功率电路分别连接RCD吸收电路、PWM控制器以及输出整流电路；一个反馈电路分别连接PWM控制器输出整流电路；一个过压保护电路；所述的过压保护电路连接PWM控制器和反馈电路；在所述输出整流电路的+5V整流输出电路中，在整流二极管和电阻之间串接一个可恢复保险丝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够实现对任意一路输出的保护，具有完善的保护功能；当短路发生时，不会引起变频器操作事故，也不会引起元器件的失效。
附图说明
图1现有技术中变频器开关电源的模块图。
图2是现有技术中变频器开关电源的具体线路图；
图3是本发明的模块图；
图4是本发明的具体线路图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
由图3、图4可见：本发明包括：主功率电路；所述的主功率电路分别连接RCD吸收电路、PWM控制器以及输出整流电路；一个反馈电路分别连接PWM控制器输出整流电路；还包括：一个过压保护电路；所述的过压保护电路连接PWM控制器和反馈电路；在所述输出整流电路的+5V整流输出电路中，在整流二极管D5V和电阻之间串接一个可恢复保险丝F1；
所述的过压保护电路包括：二极管D4的正极连接PWM控制器的COMP端，二极管D4的负极连接由电阻R11和电容C5并接的一端；二极管D4的负极还连接PNP晶体管Q1的基极、NPN晶体管Q2的集电结以及电容C9的一端；电阻R11和电容C5并接的另一端连接PNP晶体管Q1的发射结以及电阻R13和电容C8的节点；PNP晶体管Q1的集电结连接电容C8的另一端、NPN晶体管Q2的基极、由电阻R16和电容C10并接的一端以及稳压管Z1的正极；电阻R13的另一端与稳压管Z1的负极和VCC相接；电容C9的另一端和NPN晶体管Q2的发射结接地；电阻R16和电容C10并接的另一端接地。
过压保护电路中的PNP晶体管Q1和NPN晶体管Q2如图4形成类似晶闸管工作原理的正反馈电路，当VCC电压大于稳压管Z1的稳定电压时，Z1导通，触发NPN二极管Q2导通，Q1、Q2由于正反馈迅速导通，D4的阴极嵌位到低电平；R16和C10起到滤波作用，防止由于干扰产生误触发。
本发明在电路上设计了可恢复保险丝F1和过压保护电路(由D4，Z1，Q1，Q2，R11，R13，R16，C5，C8，C9，C10组成)。当+5V发生短路瞬时，可恢复保险丝F1发生作用，相当于负载断开，并且短路瞬时，电容C5V上的电量下降，+5VF的输出电压降低，反馈失效，PWM芯片全占空比输出，此时辅助绕组VCC电压上升，当电压上升到有稳压管Z1设定的安全电压时，过压保护电路被触发，Q1，Q2导通(过压保护的原理类似可控硅的工作原理，Q1和Q2组成正反馈电路，一旦导通后，即使触发信号消失，Q1和Q2仍维持导通)，VCC的电压被拉低，1脚的电压也通过二极管D4嵌位至Q2的饱和导通压降VCE，开关电源不工作。只有当重新上电后开关电源才能再次工作。
本发明的工作原理如下：
当±15V，+24V，和四路+25V的IGBT驱动电源发生短路时，反馈电压+V5F远低于5V，PWM芯片全占空比输出，由于短路绕组输出电流急剧增加，消耗了变压器原边提供的绝大部分能量，其他绕组的电压也都下降。由于PWM芯片工作需要10mA左右的工作电流，通过调整R5的阻值，可以使得辅助绕组电压VCC降至PWM芯片工作的最低电压之下，然后开关电源进入重启阶段，直流母线通过R1给C4充电，当VCC上升到PWM的芯片的启动电压时，开关电源工作，如果此时绕组短路没有解除，则重复上述的过程，VCC电压再次下降，从而实现了“打嗝”保护。通过调整R5的阻值，能够实现±15V，+24V，和四路+25V的“打嗝”保护；通过调整R1和C4的值，可以调整开关电源的启动时间和短路保护发生时VCC的下降时间，这样即使一直短路也不会引起元器件的烧坏。
当+5V发生短路时，+5V输出电源只输出3V左右，远没达到反馈电压(5V)，此时PWM芯片全占空比输出，输入能量增加。由于该路输出电压较低，虽然发生短路，但消耗的能量小于由于PWM全占空比而导致增加的能量，从而其他各路的输出电压都有上升，不能实现“打嗝”保护。造成的后果如下：+5V输出的整流二极管会被烧坏，+25V的IGBT驱动电压上升导致作用在IGBT上的栅级与源极的电压VGH上升，可能导致IGBT的损坏；±15V和+24V电压的上升可能导致芯片等元器件的失效。为此，在电路上设计了可恢复保险丝F1和过压保护电路；当+5V发生短路瞬时，可恢复保险丝F1发生作用，相当于负载断开，并且短路瞬时，电容C5V上的电量下降，+5VF的输出电压降低，反馈失效，PWM芯片全占空比输出，此时辅助绕组VCC电压上升，当电压上升到有稳压管Z1设定的安全电压时，过压保护电路被触发，Q1，Q2导通(过压保护的原理类似可控硅的工作原理，Q1和Q2组成正反馈电路，一旦导通后，即使触发信号消失，Q1和Q2仍维持导通)，VCC的电压被拉低，1脚的电压也通过二极管D4嵌位至Q2的饱和导通压降VCE，开关电源不工作。只有当重新上电后开关电源才能再次工作。

Claims (2)

1.一种变频器开关电源的短路保护电路，包括：主功率电路；所述的主功率电路分别连接RCD吸收电路、PWM控制器以及输出整流电路；一个反馈电路分别连接PWM控制器输出整流电路；其特征在于还包括：一个过压保护电路；所述的过压保护电路连接PWM控制器和反馈电路；在所述输出整流电路的+5V整流输出电路中，在整流二极管D5V和电阻之间串接一个可恢复保险丝。
2.根据权利要求1所述的变频器开关电源的短路保护电路，其特征在于：所述的过压保护电路包括：二极管D4的正极连接PWM控制器的COMP端，二极管D4的负极连接由电阻R11和电容C5并接的一端；二极管D4的负极还连接PNP晶体管Q1的基极、NPN晶体管Q2的集电结以及电容C9的一端；电阻R11和电容C5并接的另一端连接PNP晶体管Q1的发射结以及电阻R13和电容C8的节点；PNP晶体管Q1的集电结连接电容C8的另一端、NPN晶体管Q2的基极、由电阻R16和电容C10并接的一端以及稳压管Z1的正极；电阻R13的另一端与稳压管Z1的负极和VCC相接；电容C9的另一端和NPN晶体管Q2的发射结接地；电阻R16和电容C10并接的另一端接地。
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