CN213661448U - 一种用于llc谐振电源的短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于LLC谐振电源的短路保护电路，包括高压自启动模块、高压自关闭模块和短路保护模块，短路保护模块包括时间周期组件和放电保护组件，放电保护组件连接有工作电源，时间周期组件包括电容C6和电阻R25、放电保护组件包括电阻R81和用于滤波的电化学电容EC2，场效应管Q6的S极、工作电源的正极、电化学电容EC2的一端和电阻R81的一端均与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接，高速开关二极管Q5的第三端与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，高速开关二极管Q5的第二端、电容C6和电阻R25均与三极管Q4的基极连接。在本实用新型中，采用电化学电容EC2进行滤波，使得短路保护模块动作时，能迅速将电化学电容EC2放电，进而触发时间周期组件。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于LLC谐振电源的短路保护电路。
背景技术
LLC谐振电源的高压自启动、自关闭和短路保护功能是LLC谐振电源***中的重要组成部分，其作用是当开关电源在调试或使用过程中，能够保护开关电源中的功率元件以及***其他电路工作在安全区域。目前过流保护模式主要分为为自锁型和打嗝型保护模式。自锁型保护模式即当发生过流或短路故障时，保护电路启动，电源停止工作，此时需要将电源断电，排查故障，修复，再启动电源。但是，在很多开关电源负载中，要求电源在短时间的短路故障状态下不中断工作，同时又要避免连续短路产生的热积累而损坏功率开关管，因此部分厂家意图通过增设掉电时间常数电路来进行实现短时间重启LLC谐振电源，但受常规电气元件的放电速度限制，无法突破。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于LLC谐振电源的短路保护电路，其能解决出现短路故障的LLC谐振电源无法在短时间重启的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种用于LLC谐振电源的短路保护电路，包括高压自启动模块、高压自关闭模块和用于对LLC驱动芯片U1进行短路保护的短路保护模块，所述高压自启动模块包括场效应管Q6，所述高压自关闭模块包括三极管Q4和高速开关二极管Q5，所述短路保护模块包括时间周期组件和放电保护组件，所述放电保护组件连接有工作电源，所述时间周期组件包括电容C6和电阻R25、所述放电保护组件包括电阻R81和用于滤波的电化学电容EC2，所述场效应管Q6的D极连接有高压电源，所述场效应管Q6的G极和三极管Q4的集电极均与高压电源连接，所述场效应管Q6的S极、工作电源的正极、电化学电容EC2的一端和电阻R81的一端均与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接，所述高速开关二极管Q5的第三端与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，所述高速开关二极管Q5的第二端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接，所述高速开关二极管Q5的第一端、三极管Q4的发射极、工作电源的负极、电化学电容EC2的另一端和电阻R81的另一端均接地。
优选的，所述高压自启动模块还包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端和电阻R17的一端均与高压电源连接，所述电阻R11的另一端依次通过电阻R12、电阻R13与电阻R14的一端连接，所述三极管Q4的集电极、场效应管Q6的G极和稳压二极管ZD1的负极均与电阻R14的另一端连接，所述电阻R7的另一端依次通过电阻R8、电阻R9与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与场效应管Q6的D极连接，所述稳压二极管ZD1的正极接地。
优选的，所述高压自关闭模块还包括电阻R26和电容C7，所述高速开关二极管Q5的第三端通过电容C7与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，所述高速开关二极管Q5的第二端与电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过电阻R81会在极短的时间内将电化学电容EC2彻底放电，同时电容C6、电阻R25组成的时间周期组件控制三极管Q4的关闭和导通时间，以使得LLC驱动芯片U1经过一个周期后，实现短时间重新正常启动，形成一个安全的短路保护和打嗝模式。
附图说明
图1为本实施例中所述的用于LLC谐振电源高压自启动的保护电路的电路图。
图2为本实施例中所述的高压自启动模块的电路图。
图3为本实施例中所述的高压自关闭模块的电路图。
图4为本实施例中所述的自供电模块的电路图。
图5为本实施例中所述的短路保护模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
在本实用新型中，所述高速开关二极管Q5的型号可以为NXP-BAV99，如图3所示，所述高速开关二极管Q5的第一端与高速开关二极管Q5内的二极管1的正极连接，所述第二端与高速开关二极管Q5内的二极管2的负极连接，所述第三端与高速开关二极管Q5内的二极管1的负极和二极管2的正极连接，所述LLC驱动芯片U1的型号可以为IR11682。
如图1-5所示，一种用于LLC谐振电源高压自启动的保护电路，包括用于向LLC驱动芯片U1提供高压启动信号的高压自启动模块、用于关闭高压自启动模块的高压自关闭模块、用于向LLC驱动芯片U1提供工作电压的自供电模块和用于向LLC驱动芯片U1提供短路保护的短路保护模块，所述高压自启动模块的输出端和自供电模块的输出端均与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接，所述自供电模块的输入端连接有变压器辅助绕组，所述高压自启动模块的输入端连接有高压电源，所述短路保护模块包括用于按照预设周期重启LLC驱动芯片U1的时间周期组件，所述高压自关闭模块通过时间周期组件与高压自启动模块连接，所述高压自关闭模块和自供电模块均与高压自启动模块连接。在本实施例中，所述高压自启动模块在开机的过程中给LLC谐振电源一个高压启动电压，当LLC谐振电源正常工作后，高压自关闭模块自动关闭高压启动，让自供电模块持续供给LLC谐振电源正常工作；当短路时，短路保护模块会检测短路故障，通过预先设置好的时间周期组件，会在规定时间周期内把LLC驱动芯片U1的电源端VCC的电压拉低，并且能自动回复正常，从而对LLC谐振电源就会起到短路保护作用，另外还可以在短路故障消除后自行恢复正常工作，相当于一种新型技术能起到多种保护和功能。
具体的，所述高压自启动模块包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、场效应管Q6和稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端和电阻R17的一端均连接有高压电源，所述电阻R11的另一端依次通过电阻R12、电阻R13与电阻R14的一端连接，所述场效应管Q6的G极和稳压二极管ZD1的负极均与电阻R14的另一端连接，所述电阻R7的另一端依次通过电阻R8、电阻R9与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与场效应管Q6的D极连接，所述稳压二极管ZD1的正极接地，所述场效应管Q6的S极与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接。在本实施例中，所述电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10串联起来对流过LLC驱动芯片U1的电源端VCC的电流进行限流，以使得流过LLC驱动芯片U1的电源端VCC的电流满足LLC驱动芯片U1的内部工作电流，同时电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14对流过场效应管Q6和稳压二极管ZD1的电流进行限流。高压自启动时，场效应管Q6的G极获得足够大的电压，以使得D极和S极导通，从而向LLC驱动芯片U1的电源端VCC施加一个启动电压，使得LLC驱动芯片开始运行。
具体的，所述自供电模块包括三极管Q7、电阻R27、稳压二极管ZD2、二极管D5、电阻R81和电容C2，所述三极管Q7的集电极和电阻R27的一端均与变压器辅助绕组的正极连接，所述电阻R27的另一端和三极管Q7的基极均与稳压二极管ZD2的负极连接，所述三极管Q7的发射极与二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极、电阻R81的一端和电容C2的一端均与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接，所述稳压二极管ZD2的正极、电阻R81的另一端、电容C2的另一端和变压器辅助绕组的负极接地。优选的，所述自供电模块还包括二极管D4和电阻R28，所述二极管D4的正极与变压器辅助绕组的正极连接，所述三极管Q7的集电极和电阻R27的一端均与电阻R28的一端连接，所述电阻R28的另一端与二极管D4的负极连接，进一步的，还包括电容C21，所述三极管Q7的集电极和电阻R27的一端均与电容C21的一端连接，所述电容C21的另一端接地。在本实施例中，电流从变压器辅助绕组的正极流入自供电模块，先经过二极管D4整流，避免交流电进入到电路中，再由电阻R28进行限流，以限制所在电流的大小,以防电流过大烧坏所串联的元器件，然后电容C21进行滤波，滤除交流成分，使输出的直流更平滑。再由三极管Q7、电阻R27和稳压二极管ZD2组成的三端对电流进行稳压和放大，最后经过二极管D5、电阻R81和电容C2进行滤波，从而向LLC驱动芯片U1的电源端VCC提供一个稳定的电压和电流，以保证LLC驱动芯片U1正常工作。
具体的，所述高压自关闭模块包括三极管Q4、电阻R26、高速开关二极管Q5和电容C7，所述三极管Q4的集电极与场效应管Q6的G极连接，所述电阻R26的一端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极和高速开关二极管Q5的第一端均接地，所述高速开关二极管Q5的第二端与电阻R26的另一端连接，所述高速开关二极管Q5的第三端通过电容C7与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，具体的，LLC驱动芯片U1的低电平输出端L通过电阻R21、二极管D8、电阻R22和端点A组成的电路(如图1中所示)向电容C7输送脉冲信号(PWM信号)。在本实施例中，当LLC驱动芯片U1正常运行后，LLC驱动芯片U1的低电平输出端L通过电容C7向高速开关二极管Q5输送脉冲信号(PWM信号)，然后高速开关二极管Q5通过电阻R26向三极管Q4的基极输送一个高电平(导通电压)，以使得三极管Q4导通，由于三极管Q4导通，所以场效应管Q6的G极处的电压拉到地，即场效应管Q6失去导通电压，故场效应管Q6关闭不导通，从而关闭高压自启动模块。
在本实施例中，电容C6、电阻R25、电阻R26和电阻R81组成短路保护模块，其中电容C6和电阻R25组成时间周期组件，所述电阻R26的一端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接，所述高速开关二极管Q5的第二端与电阻R26的另一端连接，所述电容C6的另一端和电阻R25的另一端接地，所述电阻R81并联在电容C2上，优选的，所述电容C2为电化学电容EC2，其具备放电速度块以及可循环次数多的优点，在本实施例中，突发短路情况，LLC驱动芯片U1就会进入短路保护状态，LLC驱动芯片U1的低电平输出端L停止输送脉冲信号(PWM信号)，以使得整个电路***进入保护，那么自供电模块停止供电，所以电阻R81会在极短的时间内，将电化学电容EC2彻底放电，同时电容C6、电阻R25组成的时间周期组件控制三极管Q4的关闭和导通时间，以使得LLC驱动芯片U1经过一个周期后，重新正常启动，形成一个安全的短路保护和打嗝模式。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于LLC谐振电源的短路保护电路，其特征在于：包括高压自启动模块、高压自关闭模块和用于对LLC驱动芯片U1进行短路保护的短路保护模块，所述高压自启动模块包括场效应管Q6，所述高压自关闭模块包括三极管Q4和高速开关二极管Q5，所述短路保护模块包括时间周期组件和放电保护组件，所述放电保护组件连接有工作电源，所述时间周期组件包括电容C6和电阻R25、所述放电保护组件包括电阻R81和用于滤波的电化学电容EC2，所述场效应管Q6的D极连接有高压电源，所述场效应管Q6的G极和三极管Q4的集电极均与高压电源连接，所述场效应管Q6的S极、工作电源的正极、电化学电容EC2的一端和电阻R81的一端均与LLC驱动芯片U1的电源端VCC连接，所述高速开关二极管Q5的第三端与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，所述高速开关二极管Q5的第二端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接，所述高速开关二极管Q5的第一端、三极管Q4的发射极、工作电源的负极、电化学电容EC2的另一端和电阻R81的另一端均接地。
2.如权利要求1所述的用于LLC谐振电源的短路保护电路，其特征在于：所述高压自启动模块还包括电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和稳压二极管ZD1，所述电阻R11的一端和电阻R17的一端均与高压电源连接，所述电阻R11的另一端依次通过电阻R12、电阻R13与电阻R14的一端连接，所述三极管Q4的集电极、场效应管Q6的G极和稳压二极管ZD1的负极均与电阻R14的另一端连接，所述电阻R7的另一端依次通过电阻R8、电阻R9与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与场效应管Q6的D极连接，所述稳压二极管ZD1的正极接地。
3.如权利要求1所述的用于LLC谐振电源的短路保护电路，其特征在于：所述高压自关闭模块还包括电阻R26和电容C7，所述高速开关二极管Q5的第三端通过电容C7与LLC驱动芯片U1的低电平输出端L连接，所述高速开关二极管Q5的第二端与电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端、电容C6的一端和电阻R25的一端均与三极管Q4的基极连接。
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