一种具有多重过流保护功能的电源适配器的制作方法

本实用新型涉及电源适配器领域，尤其涉及一种具有多重过流保护功能的电源适配器。

背景技术：

目前，无桶式纯水机需要使用大功率马达水泵，正常制水时的额定电流不是很大(本产品小于4A)，但马达启动瞬间(100ms内)的电流可达到10A。因此，电源适配器的过流保护设计非常重要，如果参照额定电流的1.4倍，即5.6A设定过流保护时，马达启动瞬间可能触发保护回路，导致产品不能正常启动。另外，由于电源管理IC的过流保护延迟时间很短，无法进行100ms延时设定，因此需要使用非常规的设计方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种具有多重过流保护功能的电源适配器，其能使负载在启动瞬间不会因电流的正常增大而触发过流保护功能，确保负载的正常启动。

为实现上述目的，本实用新型提供一种具有多重过流保护功能的电源适配器,包括依次连接的输入端、整流电路、PFC控制电路、PWM控制电路、滤波电路和输出端；它还包括分别与所述整流电路、PFC控制电路和PWM控制电路连接的管理IC，所述管理IC与所述滤波电路之间连接有能进行输出平均电流保护的外部过流保护电路；它还包括能进行输出峰值电流保护的PFC级电流检出电路和PWM级电流检出电路，所述PFC级电流检出电路分别与PFC控制电路和管理IC连接，所述PWM级电流检出电路分别与PWM控制电路和管理IC连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述PFC控制电路、PWM控制电路中分别设有场效应管FET1和场效应管FET2，所述场效应管FET1的栅极与所述PFC级电流检出电路连接，所述场效应管FET2的栅极与所述PWM级电流检出电路连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述PFC级电流检出电路包括相连接的电阻R29和电容C17，两者的共同端与所述管理IC的CSPFC端连接，所述电阻R29和电容C17两者的另一端之间连接有电阻R30；PFC级电流检出电路还包括均与所述电阻R30并联的电阻R31、电阻R32和电阻R33，所述电阻R33的一端与所述PFC控制电路中的场效应管FET1的栅极连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述PWM级电流检出电路包括相连接的电阻R37和电容C18，两者的其中一个共同端与所述管理IC的CSPWM端连接，所述电阻R37与电容C18两者的另一端之间连接有电阻R38，所述电阻R38与电容C18的共同端与管理IC的COMP端连接；PWM级电流检出电路还包括均与所述电阻R38并联的电阻R39、电阻R40和电阻R41，所述电阻R41的一端与所述PWM控制电路中的场效应管FET2的栅极连接。

作为本实用新型的更进一步改进，所述外部过流保护电路包括设置在其中的运算放大器U4，运算放大器U4的电源输入端与滤波电路连接，运算放大器U4的电源输出端接地；运算放大器U4的电源输入端与地线之间连接有电容C35，运算放大器U4的电源输入端还分别连接至电容C36和电阻R65的一端，电容C36的另一端接地，电阻R65的另一端连接至可控精密稳压源U5的阴极，可控精密稳压源U5的阳极接地；可控精密稳压源U5的阴极和其参考极连接，两者的共同端连接至电阻R63的一端，电阻R63的另一端连接至电阻R64的一端，电阻R64的另一端接地；电阻R63与电阻R64的共同端连接至运算放大器U4的反相输入端，运算放大器U4的反相输入端与输出端之间串联有电容C34和电阻R61,运算放大器U4同相输入端串联有电阻R62，电阻R62的另一端接地；运算放大器U4的输出端与电容C34的共同端连接至开关二极管D14的阴极，开关二极管D14的阳极连接至运算放大器U8的反相输入端，开关二极管D14的阳极还连接至相互并联的电容C33和电阻R59的一端，电容C33和电阻R59的另一端接地；电容C33和电阻R59的共同端连接至电阻R60的一端，电阻R60的另一端与可控精密稳压源U5的参考极连接；电阻R60与可控精密稳压源U5参考极的共同端连接至电阻R58的一端，电阻R58的另一端连接至电阻R57的一端，电阻R57的另一端接地；电阻R58与电阻R57的共同端与运算放大器U8的同相输入端连接，运算放大器U8的输出端连接至开关二极管D13的阴极，运算放大器U8输出端和开关二极管D13的共同端与运算放大器U8的反相输入端之间串联有电容C32和电阻R56；开关二极管D13的阳极通过光耦PC1与所述管理IC连接。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的具有多重过流保护功能的电源适配器具有以下优点：

1、外部过流保护电路对负载启动后、电流处于稳定状态的电源适配器进行过流保护，而PFC级电流检出电路和PWM级电流检出电路能对负载启动瞬间、电流出现突然增大时的电源适配器进行过流保护，管理IC能对电源适配器中出现电路异常时进行过流保护，从而实现对电源适配器的多重过流保护，确保负载的正常启动和正常工作；

2、当管理IC检测到PFC控制电路或PWM控制电路中电流超过输出峰值电流保护阀值，即通过PFC级电流检出电路或PWM级电流检出电路使场效应管FET1或场效应管FET2断开，以实现对负载启动瞬间、电流出现突然增大时的电源适配器的过流保护，其结构简单，工作稳定性能好；

3、输出峰值电流保护阀值为电源适配器额定电流的2-5倍，确保在负载启动瞬间，电源适配器内电流的突然增大不会触发输出峰值电流保护功能，保证负载的正常启动；

4、输出平均电流保护阀值为电源适配器额定电流的1.2-1.6倍，在负载正常启动、电源适配器的电流处于稳定状态时，可确保电源适配器电流的正常波动不会触发输出平均电流保护功能；

5、保护延时电容C33使外部过流保护电路在电源适配器的负载启动后一段时间才进行输出平均电流保护，防止其在负载启动瞬间因启动电流的正常增大而触发输出平均电流保护、导致负载无法启动，确保负载正常启动；通过选择不同规格的保护延时电容C33即可调节其延时的时长，并可延长的时间为极短的范围。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为具有多重过流保护功能的电源适配器的结构示意图；

图2为输入端与整流电路的的结构示意图；

图3为PFC控制电路和PFC级电流检出电路的结构示意图；

图4为PWM控制电路的结构示意图；

图5为滤波电路和输出端的结构示意图；

图6为管理IC和PWM级电流检出电路的结构示意图；

图7为外部过流保护电路的结构示意图；

图8为具有多重过流保护功能的电源适配器的原理图。

图中，1、输入端；2、整流电路；3、PFC控制电路；4、PFC级电流检出电路；5、PWM控制电路；6、PWM级电流检出电路；7、滤波电路；8、输出端；9、管理IC；10、外部过流保护电路。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例1

本实用新型的具体实施方式如图1至图8所示，一种具有多重过流保护功能的电源适配器,包括依次连接的输入端1、整流电路2、PFC控制电路3、PWM控制电路5、滤波电路7和输出端8；它还包括分别与所述整流电路2、PFC控制电路3和PWM控制电路5连接的管理IC9，所述管理IC9与所述滤波电路7之间连接有能进行输出平均电流保护的外部过流保护电路10；它还包括能进行输出峰值电流保护的PFC级电流检出电路4和PWM级电流检出电路6，所述PFC级电流检出电路4分别与PFC控制电路3和管理IC9连接，所述PWM级电流检出电路6分别与PWM控制电路5和管理IC9连接；管理IC9为能进行电路异常电流保护的管理IC9。

所述PFC控制电路3、PWM控制电路5中分别设有场效应管FET1和场效应管FET2，所述场效应管FET1的栅极与所述PFC级电流检出电路4连接，所述场效应管FET2的栅极与所述PWM级电流检出电路6连接,所述管理IC9为检测到PFC控制电路3或PWM控制电路5中电流超过输出峰值电流保护阀值即通过PFC级电流检出电路4或PWM级电流检出电路6使场效应管FET1或场效应管FET2断开的管理IC。

所述输出峰值电流保护阀值为所述电源适配器额定电流的2-5倍。

所述外部过流保护电路10为所述滤波电路7中电流超过输出平均电流保护阀值即向所述管理IC9发送信号、并使管理IC9停止电源适配器工作的管理IC。

所述输出平均电流保护阀值为所述电源适配器额定电流的1.2-1.6倍。

所述外部过流保护电路10内设有使其在所述电源适配器的负载启动后一段时间才进行输出平均电流保护的保护延时电容C33。

如图3所示，PFC级电流检出电路4包括相连接的电阻R29和电容C17，两者的共同端与管理IC9的CSPFC端连接。电阻R29和电容C17两者的另一端之间连接有电阻R30。PFC级电流检出电路4还包括均与电阻R30并联的电阻R31、电阻R32和电阻R33。电阻R33的一端与PFC控制电路3中的场效应管FET1的栅极连接。其中，电容C17的规格为471，电阻R29的规格为470R，电阻R30、电阻R31、电阻R32和电阻R33的规格均为0.47。

如图6所示，PWM级电流检出电路6包括相连接的电阻R37和电容C18，两者的其中一个共同端与管理IC9的CSPWM端连接。电阻R37与电容C18两者的另一端之间连接有电阻R38。电阻R38与电容C18的共同端与管理IC9的COMP端连接。PWM级电流检出电路6还包括均与电阻R38并联的电阻R39、电阻R40和电阻R41。电阻R41的一端与PWM控制电路5中的场效应管FET2的栅极连接。其中，电容C18的规格为471P，电阻R37的规格为100R，电阻R38、电阻R39、电阻R40和电阻R41的规格均为0.47。

外部过流保护电路10包括设置在其中的运算放大器U4，运算放大器U4的电源输入端与滤波电路7连接，运算放大器U4的电源输出端接电源地PGND。运算放大器U4的电源输入端与地线之间连接有电容C35。运算放大器U4的电源输入端还分别连接至电容C36和电阻R65的一端，电容C36的另一端接电源地PGND。电阻R65的另一端连接至可控精密稳压源U5的阴极，可控精密稳压源U5的阳极接电源地PGND。可控精密稳压源U5的阴极和参考极连接，两者的共同端连接有电阻R63，电阻R63的另一端连接有电阻R64，电阻R64的另一端接地GND1并作为过电流检出端。电阻R63与电阻R64的共同端连接至运算放大器U4的反相输入端，运算放大器U4的反相输入端与输出端之间串联有电容C34和电阻R61,运算放大器U4同相输入端串联有电阻R62，电阻R62的另一端接电源地PGND。运算放大器U4的输出端与电容C34的共同端连接至开关二极管D14的阴极，开关二极管D14的阳极连接至运算放大器U8的反相输入端。开关二极管D14的阳极还连接有相互并联的电容C33和电阻R59，电容C33和电阻R59的另一端接电源地PGND。电容C33为保护延时电容。电容C33和电阻R59的共同端连接至电阻R60的一端，电阻R60的另一端与可控精密稳压源U5的参考极连接。电阻R60与可控精密稳压源U5参考极的共同端连接至电阻R58的一端，电阻R58的另一端连接至电阻R57的一端，电阻R57的另一端接电源地PGND。电阻R58与电阻R57的共同端与运算放大器U8的同相输入端连接。运算放大器U8的输出端连接至开关二极管D13的阴极，运算放大器U8输出端和开关二极管D13的共同端与运算放大器U8的反相输入端之间串联有电容C32和电阻R56。

开关二极管D13的阳极作为过流保护信号输出端，其通过光耦PC1与管理IC9连接。

本实施例的电源适配器应用在无桶式纯水机的大功率马达水泵中，正常制水时的额定电流为4A，马达启动瞬间(100ms内)的电流可达到10A。PFC级电流检出电路4和PWM级电流检出电路6的输出峰值电流保护的阀值为电源适配器额定电流的2-5倍，本实施例设为2.5倍，即输出峰值电流保护的阀值为10A。当PFC级电流检出电路4向PFC控制电路3内的场效应管FET1的栅极输出的电流信号超过10A时，场效应管FET1断开，当PWM级电流检出电路6向PWM控制电路5内的场效应管FET2的栅极输出的电流信号超过10A时，场效应管FET2断开。

外部过流保护电路10的输出平均电流保护的阀值为电源适配器额定电流的1.2-1.6倍，本实施例设为1.4倍，即输出平均电流保护的阀值为5.6A。

当马达启动瞬间的100ms内，外部过流保护电路10内的保护延时电容C33处于充电阶段，外部过流保护电路10不工作，电源适配器的瞬时电流接近10A。由于此时电流未超过PFC级电流检出电路4和PWM级电流检出电路6的输出峰值电流保护阀值，场效应管FET1和场效应管FET2保持连通，电源适配器正常工作。若此时马达启动瞬间峰值电流过大，则场效应管FET1和场效应管FET2断开，电源适配器停止工作。

马达启动100ms后，外部过流保护电路10内的保护延时电容C33充电完毕，外部过流保护电路10工作，电流稳定为额定电流4A，此时电流低于输出平均电流保护的阀值，电源适配器正常工作。若此时马达电流超过输出平均电流保护的阀值，外部过流保护电路10向管理IC9发送信号，使管理IC9通过内部停止电源适配器的工作。

若以上过程中，电源适配器出现因电路异常引起的电流过大的情况，管理IC9停止电源适配器的工作，实现对其的过流保护。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。