CN204886147U - 一种可调间歇时间的过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可调间歇时间的过流保护电路，包括电流检测单元、基准电压单元、比较单元、延时触发单元和主控芯片单元，电流检测单元和基准电压单元的输出端连接比较单元的输入端，比较单元的输出端连接延时触发单元的输入端，延时触发单元的输出端连接主控芯片单元的输入端。本实用新型扩展了PWM控制芯片的过流及短路保护功能，可用于多种拓扑结构的开关电源电路，如单端电路、对称电路等，调节方便，安全可靠，有效降低电源过流保护过程中的功率损耗，提高了开关电源的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源的过流保护技术领域，尤其涉及一种可调间歇时间的过流保护电路。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，分为直流开关电源和交流开关电源。在直流开关电源的直流-直流变换中，原边电路将输入的直流电压通过PWM变换的形式转换为高频交流电压后，通过变换器传至副边，再经过整流电路将交流电压变换为单向的直流脉冲电压，该直流脉冲电压经过输出滤波后成为直流输出电压。现有技术中，对于直流开关电源的过流保护方式，通常为检测原边电路主开关管上流过电流，并通过电阻变换为电压信号后，将此电压信号送至PWM控制芯片的电流检测输入端，当该电压信号超过某一特定值，开关电源开始限功率输出（即电压降低，电流增大），此时PWM控制芯片仍有脉宽输出。由于开关电源原边电路入口电流较大，且变压器和主开关管均处于连续工作状态，发热较多，导致开关电源在过流和短路时的损耗加大，可靠性降低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可调间歇时间的过流保护电路，能够扩展PWM控制芯片的过流及短路保护功能，增强开关电源产品的可靠性。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种可调间歇时间的过流保护电路，包括电流检测单元、基准电压单元、比较单元、延时触发单元和主控芯片单元，电流检测单元和基准电压单元的输出端连接比较单元的输入端，比较单元的输出端连接延时触发单元的输入端，延时触发单元的输出端连接主控芯片单元的输入端。
所述的电流检测单元采用分压电路，分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端连接主控芯片单元的补偿信号输入端，第一电阻的第二端连接比较单元的同相输入端和第二电阻的的第一端，第二电阻的第二端接地。
所述的基准电压单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和稳压二极管，第三电阻的第一端连接电源，第三电阻的第二端连接稳压二极管的负极和第四电阻的第一端，稳压二极管的正极接地，第四电阻的第二端通过第五电阻接地。
所述的比较单元包括第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，第六电阻的第一端连接基准电压单元第四电阻的第一端，第六电阻的第二端连接第七电阻的第一端和运算放大器的反相输入端，第六电阻的第二端还通过第一电容接地，第七电阻的第二端连接运算放大器的输出端，运算放大器的正电源端接地，运算放大器的负电源端连接电压信号，运算放大器的负电源端还通过第二电容接地。
所述的延时触发单元包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三电容、第四电容、第五电容和555定时器，第八电阻的第一端连接比较单元运算放大器的输出端，第八电阻的第二端连接555定时器的第二引脚，第九电阻的第一端通过第三电容接地，第九电阻的第一端还连接555定时器的第四引脚，第九电阻的第二端连接555定时器的第八引脚和第十电阻的第一端，555定时器的第八引脚还连接电源，第十电阻的第二端连接555定时器的第六引脚和第七引脚，第十电阻的第二端还通过第五电容接地，555定时器的第五引脚通过第四电容接地。
所述的主控芯片单元包括第十一电阻、第十二电阻、三极管和PWM控制芯片，三极管的基极通过第十一电阻连接延时触发单元555定时器的第三引脚，三极管的基极还通过第十二电阻接地，三极管的集电极连接PWM控制芯片的补偿信号输入端，三极管的发射极接地。
本实用新型从开关电源的PWM控制芯片获取反映原边电流大小的电压信号，并与基准电压信号进行比较后，通过延时触发电路控制PWM芯片的间断输出，且在过流保护过程中可根据需要调节间歇时间，降低过流保护时开关电源的损耗，使开关电源在过流或者短路保护过程中更加安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，包括电流检测单元、基准电压单元、比较单元、延时触发单元和主控芯片单元，电流检测单元和基准电压单元的输出端连接比较单元的输入端，比较单元的输出端连接延时触发单元的输入端，延时触发单元的输出端连接主控芯片单元的输入端。
电流检测单元用于获取开关电源的PWM控制芯片中反映电源开关原边电流大小的补偿电压信号，包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2构成分压电路，第一电阻R1的第一端连接主控芯片单元中PWM控制芯片的补偿信号输入端，第一电阻R1的第二端连接比较单元的同相输入端和第二电阻R2的的第一端，第二电阻R2的第二端接地。当开关电源出现过载情况时，输出电压下降，输出电流上升，则PWM控制芯片补偿信号输入端的电压升高。
基准电压单元用于提供一个基准电压信号，包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和稳压二极管，第三电阻R3的第一端连接电源，第三电阻R3的第二端连接稳压二极管的负极和第四电阻R4的第一端，稳压二极管的正极接地，第四电阻R4的第二端通过第五电阻R5接地，第四电阻R4的第一端即为基准电压信号的输出端。其中，通过调整第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，可以控制输出基准电压信号的大小。
比较单元包括第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2和运算放大器，第六电阻R6的第一端连接基准电压单元第四电阻R4的第一端，第六电阻R6的第二端连接第七电阻R7的第一端和运算放大器的反相输入端，第六电阻R6的第二端还通过第一电容C1接地，第七电阻R7的第二端连接运算放大器的输出端，运算放大器的正电源端接地，运算放大器的负电源端连接电压信号，运算放大器的负电源端还通过第二电容接地。比较单元通过对比基准电压信号和PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压来决定输出电平的高低，正常情况下，输入的基准电压高于经第一电阻R1和第二电阻R2分压后的补偿电压，比较单元的运算放大器输出高电平；当开关电源出现过载情况时，PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后，将高于基准电压信号，则比较单元运算放大器的输出由高电平翻转为低电平。其中，通过改变分压电路第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，可以调整对开关电源过流点的限制。
延时触发单元包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和555定时器，第八电阻R8的第一端连接比较单元运算放大器的输出端，第八电阻R8的第二端连接555定时器的第二引脚，第九电阻R9的第一端通过第三电容C3接地，第九电阻R9的第一端还连接555定时器的第四引脚，第九电阻R9的第二端连接555定时器的第八引脚和第十电阻R10的第一端，555定时器的第八引脚还连接电源，第十电阻R10的第二端连接555定时器的第六引脚和第七引脚，第十电阻R10的第二端还通过第五电容C5接地，555定时器的第五引脚通过第四电容C4接地。当比较单元运算放大器的输出由高电平翻转为低电平时，555定时器第二引脚的触发电平也由高变低，则555定时器的第三引脚输出一个由低到高的触发信号。其中，通过调整第十电阻R10和第五电容C5的参数值，可以控制555定时器第三引脚输出的触发信号保持高电平的时间。
主控芯片单元包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、三极管Q1和PWM控制芯片，三极管Q1的基极通过第十一电阻R11连接延时触发单元555定时器的第三引脚，三极管Q1的基极还通过第十二电阻R12接地，三极管Q1的集电极连接PWM控制芯片的补偿信号输入端，三极管Q1的发射极接地。555定时器的第三引脚输出由低到高的触发信号，该触发信号经过第十一电阻R11、第十二电阻R12和三极管Q1后由高电平变为低电平，从而将PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压拉低，进而控制PWM控制芯片关闭其脉冲输出，达到保护开关电源的目的。555定时器第三引脚输出的触发信号保持高电平的时间亦即PWM控制芯片关断其脉冲输出的时间，较长的间歇时间可以降低开关电源过流或短路时的平均功耗，从而达到可靠的过流或短路保护。
本实用新型的工作原理是：当开关电源正常工作时，比较单元的运算放大器始终输出高电平，不会出现翻转信号，故延时触发单元的输出端也不会出现高电平触发信号，主控芯片单元的三极管Q1保持截止，整个过流保护电路对开关电源的正常工作无影响；当开关电源出现过载或者短路情况时，电流检测单元采集到的PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压经分压后高于基准电压，比较单元运算放大器的输出由高电平翻转为低电平，延时触发单元555定时器的第二引脚的触发电平也由高变低，则延时触发单元进入暂稳态，555定时器的第三引脚输出一个由低到高的触发信号，该触发信号经过第十一电阻R11、第十二电阻R12和三极管Q1后由高电平变为低电平，从而将PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压拉低，进而控制PWM控制芯片关闭其脉冲输出，达到保护开关电源的目的。在经过t=1.1R10*C5的时间后，延时触发单元回到稳态，555定时器的第三引脚输出低电平，则三极管Q1截止，PWM控制芯片补偿信号输入端的补偿电压重新升高，PWM控制芯片启动输出脉冲，则开关电源重新开始启动。如果故障仍没有排除，开关电源在启动过程中会重新检测到过流信号，比较单元的运算放大器再次输出由高到低的翻转信号，从而控制延时触发单元重新进入暂稳状态，则开关电源再次进入间歇状态。本实用新型扩展了PWM控制芯片的过流及短路保护功能，可用于多种拓扑结构的开关电源电路，如单端电路、对称电路等，调节方便，安全可靠，有效降低电源过流保护过程中的功率损耗，提高了开关电源的可靠性。
Claims (6)
1.一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：包括电流检测单元、基准电压单元、比较单元、延时触发单元和主控芯片单元，电流检测单元和基准电压单元的输出端连接比较单元的输入端，比较单元的输出端连接延时触发单元的输入端，延时触发单元的输出端连接主控芯片单元的输入端。
2.如权利要求1所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：所述的电流检测单元采用分压电路，分压电路包括第一电阻和第二电阻，第一电阻的第一端连接主控芯片单元的补偿信号输入端，第一电阻的第二端连接比较单元的同相输入端和第二电阻的的第一端，第二电阻的第二端接地。
3.如权利要求2所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：所述的基准电压单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和稳压二极管，第三电阻的第一端连接电源，第三电阻的第二端连接稳压二极管的负极和第四电阻的第一端，稳压二极管的正极接地，第四电阻的第二端通过第五电阻接地。
4.如权利要求3所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：所述的比较单元包括第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容和运算放大器，第六电阻的第一端连接基准电压单元第四电阻的第一端，第六电阻的第二端连接第七电阻的第一端和运算放大器的反相输入端，第六电阻的第二端还通过第一电容接地，第七电阻的第二端连接运算放大器的输出端，运算放大器的正电源端接地，运算放大器的负电源端连接电压信号，运算放大器的负电源端还通过第二电容接地。
5.如权利要求4所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：所述的延时触发单元包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三电容、第四电容、第五电容和555定时器，第八电阻的第一端连接比较单元运算放大器的输出端，第八电阻的第二端连接555定时器的第二引脚，第九电阻的第一端通过第三电容接地，第九电阻的第一端还连接555定时器的第四引脚，第九电阻的第二端连接555定时器的第八引脚和第十电阻的第一端，555定时器的第八引脚还连接电源，第十电阻的第二端连接555定时器的第六引脚和第七引脚，第十电阻的第二端还通过第五电容接地，555定时器的第五引脚通过第四电容接地。
6.如权利要求5所述的一种可调间歇时间的过流保护电路，其特征在于：所述的主控芯片单元包括第十一电阻、第十二电阻、三极管和PWM控制芯片，三极管的基极通过第十一电阻连接延时触发单元555定时器的第三引脚，三极管的基极还通过第十二电阻接地，三极管的集电极连接PWM控制芯片的补偿信号输入端，三极管的发射极接地。
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