CN102769273B - 开关电源输出过流保护装置 - Google Patents

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本发明涉及一种开关电源输出过流保护装置，其包括电流检测模块、放大器、比较器、开关控制模块、隔离控制模块，隔离控制模块与开关电源相连接，电流检测模块包括霍尔电流传感器，电流流经霍尔电流传感器产生电压信号，霍尔电流传感器输出电压信号至放大器；比较器的输入端还输入有基准电压，电压信号经放大器放大为放大电压信号后，输入比较器中与基准电压相比较；当放大电压信号大于基准电压时，开关控制模块开启而使隔离控制模块导通，从而控制开关电源关断。本发明采用霍尔电流传感器来检测电源模块的输出电流，电源输出电流流过设置的电感，直流阻抗很小，实现了低损耗的功能，且测量电流的数值精度较高，提高了电源的可靠性。

Description

开关电源输出过流保护装置
技术领域
本发明涉及一种开关电源输出过流保护装置。
背景技术
传统的DC/DC电源输出过流保护是通过电阻采样电压，再通过放大电路、反馈电路使控制器关闭主开关管，从而起到过流保护的作用。具体地说，过流保护装置是电阻采样模式，电流流过功率电阻产生电压降，电压数值通过放大器、比较器产生一电压来控制光耦来隔离关断控制器，起到过流关断功能。这种模式的不足有：1、电流流过功率电阻有功率损耗，影响整个电源的转换效率；2、功率电阻有温度漂移系数，当有功率损耗时，电阻升温，电阻变大，过流保护的电流数值精度较差。
还有的过流保护是通过信号变压器取样，但只能检测交流峰值电流，连续直流过流不能检测。
例如专利号为CN200820134621.9所公开的多功能开关电源保护装置。该多功能开关电源保护装置，其由电流检测电路(1)、过压保护电路(2)、过流保护电路(3)、欠压及失压保护电路(4)、软起动电路(5)、过载及短路保护电路(6)，驱动电路(7)组成；其中电流检测电路(1)由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成；过压保护电路(2)由电阻RM构成，电阻RM一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路(3)由电阻N构成，电阻N一端接38系列PWM控制器的8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路(4)由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成；软起动电路(5)由欠压及失压保护电路(4)及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端，短路保护电路(6)由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成；驱动电路(7)由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3一端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出20UT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列PWM控制器3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。此发明的过流保护电路是电阻采样电流峰值模式，且是周期关断保护模式。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决传统过流保护的高功率损耗和检测电流精度低的问题的开关电源输出过流保护装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种开关电源输出过流保护装置，连接于开关电源的输出端用做过流保护，其包括设置于所述的开关电源的输出端的电流检测模块、与所述的电流检测模块的输出端相连接的放大器、与所述的放大器的输出端相连接的比较器、与所述的比较器的输出端相连接的开关控制模块、与所述的开关控制模块的输出端相连接的隔离控制模块，所述的隔离控制模块与所述的开关电源相连接，所述的电流检测模块包括霍尔电流传感器，由所述的开关电源输出的电流流经所述的霍尔电流传感器而使所述的霍尔电流传感器产生电压信号，所述的霍尔电流传感器输出所述的电压信号至所述的放大器；
所述的比较器的输入端还输入有基准电压，所述的电压信号经所述的放大器放大为放大电压信号后，输入所述的比较器中与所述的基准电压相比较；当所述的放大电压信号大于所述的基准电压时，所述的开关控制模块开启而使所述的隔离控制模块导通，从而控制所述的开关电源关断。
优选的，所述的开关控制模块包括开关三极管。
优选的，所述的开关三极管的基极与所述的比较器相连接，所述的开关三极管的集电极与所述的隔离控制模块相连接，所述的开关三极管的发射极接地。
优选的，所述的开关电源包括原边控制器、由所述的原边控制器控制的主开关管，所述的隔离控制模块与所述的原边控制器相连接。
优选的，所述的霍尔电流传感器包括电流输入端、电流输出端、电压输出端、接地端、电源端，所述的电流输入端与所述的开关电源的输出端相连接，所述的电流输出端回接至所述的开关电源输出地，所述的接地端与所述的开关电源的输出地端相连接，所述的电源端与所述的电压输出端相连接，所述的电压输出端连接至所述的放大器。
优选的，所述的隔离控制模块包括光耦、稳压电路。
本发明的工作原理为：电流I流过霍尔电流传感器的内部电感，产生磁场强度B，垂直于此磁场方向设置一霍尔片，霍尔片垂直于磁场方向流过固定的电流IH，则霍尔片在同时垂直于磁场方向和电流方向的方向上产生霍尔电压UH，霍尔电压UH与磁场强度B呈正比，磁场强度B又与电流I呈正比，所以UH和电流I成正比，通过检测UH数值就可计算出电流I数值。公式UH=B/（KH*IH），KH为霍尔灵敏度。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明采用霍尔电流传感器来检测电源模块的输出电流（交流和直流都可以），电源输出电流流过设置的电感，直流阻抗很小，实现了低损耗的功能。电流流过电感产生磁场强度B，磁场强度B的温漂系数比电阻要小，所以测量电流的数值精度比电阻式的要高。从这两个方面说明本开关电源输出过流保护装置提高了电源的可靠性。
附图说明
附图1为本发明的开关电源输出过流保护装置的原理框图。
附图2为本发明的开关电源输出过流保护装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图1所示。
一种开关电源输出过流保护装置，连接于开关电源的输出端用做过流保护。其包括设置于开关电源的输出端的电流检测模块、与电流检测模块的输出端相连接的放大器、与放大器的输出端相连接的比较器、与比较器的输出端相连接的开关控制模块、与开关控制模块的输出端相连接的隔离控制模块（光耦和稳压电路组成），隔离控制模块与开关电源的控制器相连接，电流检测模块包括霍尔电流传感器，由开关电源输出的电流流经霍尔电流传感器而使霍尔电流传感器产生电压信号，霍尔电流传感器输出电压信号至放大器。
比较器的输入端还输入有基准电压（设定的门限），电压信号经放大器放大为放大电压信号后，输入比较器中与基准电压相比较；当放大电压信号大于基准电压时，开关控制模块开启而使隔离控制模块导通，由开关电源的控制器控制开关电源关断。
参见附图2所示，N1是霍尔电流传感器，霍尔电流传感器N1包括电流输入端、电流输出端、电压输出端、接地端、电源端，电流输入端与开关电源的输出地端相连接，电流输出端回接至开关电源输出内部地，接地端与开关电源的输出地端相连，电源Vc端与电压输出Vo端相连接，N1的电压输出端连接至放大器输入端。N2A放大器，其一端与霍尔电流传感器N1相连接，另一端通过电阻与地相连接。霍尔电流传感器N1和放大器N2A的供电电压都是由开关电源的输出电压Vo提供。GNDo既是电压的输出地也是霍尔电流传感器N1的电流输入端，电流Io经电流传感器N1的8脚输出，回流到电源模块。当有电流Io时，霍尔电流传感器的11脚输出小电压信号，再输入放大器N2A进行信号放大，输出大电压信号，由此电压可看出Io的大小。
大电压信号和稳压管VD310构成的基准电压输入到比较器N2B进行比较。当放大电压信号大于基准电压时，开启开关控制模块。开关控制模块包括开关三极管和延迟电容C10，开关三极管的基极与比较器N2B输出相连接，开关三极管的集电极与隔离控制模块相连接，开关三极管的发射极接地。开关电源包括原边控制器、由原边控制器控制主开关管。隔离控制模块与原边控制器相连接，隔离控制模块包括光耦G1和稳压电路。当开关三极管开启时，使光耦G1大电流导通，从而通过电源模块的原边控制器关闭主开关管，起到电源模块输出过电流关断保护的功能。
该开关电源输出过流保护装置解决了传统过流保护的高功率损耗和检测电流精度低的问题。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种开关电源输出过流保护装置，连接于开关电源的输出端用做过流保护，其包括设置于所述的开关电源的输出端的电流检测模块、与所述的电流检测模块的输出端相连接的放大器、与所述的放大器的输出端相连接的比较器、与所述的比较器的输出端相连接的开关控制模块、与所述的开关控制模块的输出端相连接的隔离控制模块，所述的隔离控制模块与所述的开关电源相连接，其特征在于：所述的电流检测模块包括霍尔电流传感器，由所述的开关电源输出的电流流经所述的霍尔电流传感器而使所述的霍尔电流传感器产生电压信号，所述的霍尔电流传感器输出所述的电压信号至所述的放大器；
所述的比较器的输入端还输入有基准电压，所述的基准电压由稳压管构成，所述的电压信号经所述的放大器放大为放大电压信号后，输入所述的比较器中与所述的基准电压相比较；当所述的放大电压信号大于所述的基准电压时，所述的开关控制模块开启而使所述的隔离控制模块导通，从而控制所述的开关电源关断；
所述的开关控制模块包括开关三极管和延迟电容；所述的开关三极管的基极与所述的比较器相连接，所述的开关三极管的集电极与所述的隔离控制模块相连接，所述的开关三极管的发射极接地，所述的延迟电容连接于所述的开关三极管的基极和发射极之间；
所述的隔离控制模块包括光耦、稳压电路。
2.根据权利要求1所述的开关电源输出过流保护装置，其特征在于：所述的开关电源包括原边控制器、由所述的原边控制器控制的主开关管，所述的隔离控制模块与所述的原边控制器相连接。
3.根据权利要求1所述的开关电源输出过流保护装置，其特征在于：所述的霍尔电流传感器包括电流输入端、电流输出端、电压输出端、接地端、电源端，所述的电流输入端与所述的开关电源的输出端相连接，所述的电流输出端回接至所述的开关电源的输出地端，所述的接地端与所述的开关电源的输出地端相连接，所述的电源端与所述的电压输出端相连接，所述的电压输出端连接至所述的放大器。
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