一种避免开关电源干扰的轻载保护电路的制作方法

本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种避免开关电源干扰的轻载保护电路。

背景技术：

开关电源可以完成AC-DC功率转换，因其效率高、体积小而在工业中得到广泛应用，因此其工作的稳定性和可靠性至关重要,采用LLC谐振变换技术的开关电源效率要高于传统拓扑开关电源，因此LLC谐振变换技术在电源产品中的运用越来越广泛。对于传统的LLC谐振变换器，其控制方法是根据传统的直流增益曲线来确定的，当实际输出电压高于期望输出电压，变换器通过提高工作频率，降低直流变换增益，来调节输出电压。但是在实际工作中，当负载变轻，输出电压上升，控制器提高工作频率，由于直流增益变化的趋势发生了变化，直流增益并不会随频率的提高而降低，这就造成了轻载状态下LLC谐振变换器的输出电压漂高，增益失真，导致失控。此外，在轻载状态下，为了调整输出电压，LLC谐振变换器的工作频率会不断上升，工作频率的上升，会增大单位时间内开关器件的开关次数，因此LLC谐振变换器的驱动损耗和开关损耗会上升，而且磁性元件的损耗随工作频率上升而上升，会导致更大的磁芯损耗。因此，设定可靠的最大工作频率，当工作频率增加到由Rmax设置的最大频率时，控制器进入间歇工作模式。因此，最大频率应设置在寄生电容和漏电感造成的增益增加的开始频率前面。这样，若负载变轻，工作频率增加至最大频率，控制器就能够在打嗝工作模式下调节输出电压，从而不产生任何增益失真。由于目前市面上常用的LLC谐振IC芯片其进入间歇工作模式回差电压小；在实际工作中，电源噪声，特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强，对工程系统易产生严重干扰。如果电源此脚受干扰而引起误动作，环路失控，容易导致电源损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于通过一种避免开关电源干扰的轻载保护电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种避免开关电源干扰的轻载保护电路，其包括LLC功率转换电路、采样反馈电路、轻载保护电路及电源芯片电路；所述LLC功率转换电路的输入端为所述开关电源的输入端；所述LLC功率转换电路的输出端为所述开关电源的输出端；所述采样反馈电路的输入端与LLC功率转换电路的输出端连接；所述轻载保护电路的输入端与采样反馈电路的输出端连接；所述电源芯片电路的输入端与轻载保护电路输出端连接；所述电源芯片电路的输出端连接LLC功率转换电路。

特别地，所述轻载保护电路包括电阻R101、电容C101、并联稳压器U101、电阻R102、电阻R103、电容C102、电阻R104、电阻R105、电容C103、电阻 R106、电容C104、比较器U103B、电阻R107,电阻R108,电容C107,电阻 R109、稳压二极管ZD101、光电耦合器U104；所述电阻R101的一端与电源供电端VCC连接；所述电阻R101的另一端与电容C101一端、电阻R102一端、并联稳压器U101的R端(取样端)、控制端(K端)连接；所述电容C101另一端、并联稳压器U101的接地端(A端)与原边地连接；所述电阻R102的另一端与电阻R103的一端、电容C102一端和比较器U103B反向输入端连接；所述电阻R103 的另一端、电容C102另一端与原边地连接；所述电阻R108的一端与电源供电端VCC连接；所述电阻R108的另一端与电容C107一端、电阻R109一端、稳压二极管ZD101阴极、光电耦合器U104集电极连接；所述电容C107另一端、稳压二极管ZD101阳极与原边地连接；所述电阻R109另一端与光电耦合器U104 发射极连接；所述光电耦合器U104发射极与电阻R104一端连接；所述电阻 R104另一端与电阻R105一端、电容C103一端、比较器U103B同向输入端、电阻R106一端、电容C104一端连接；所述电阻R105另一端、电容C103另一端与原边地连接；所述电阻R106另一端、电容C104另一端与比较器U103B输出端、电阻R107一端、电源芯片电路中电源芯片的skip脚(打嗝保护脚)连接；所述电阻R107另一端与电源供电端VCC连接。

特别地，所述LLC功率转换电路采用LLC半桥谐振拓扑、LLC全桥谐振拓扑的任一种。

特别地，所述LLC功率转换电路为LLC半桥谐振拓扑，包括变压器T101、开关管Q101、开关管Q102、谐振电容C106、二极管D101、二极管D102、电容 C108；所述开关管Q101漏极为所述LLC功率转换电路的输入端；所述开关管 Q101源极与开关管Q102漏极、变压器T101的原边绕组同名端连接；所述开关管Q102源极与原边地连接；所述变压器T101的原边绕组异名端与谐振电容 C106一端连接；所述谐振电容C106另一端与原边地连接；所述变压器T101的副边绕组同名端与二极管D101阳极连接；所述变压器T101的副边绕组异名端与次边地连接；所述变压器T101的副边绕组异名端与二极管D102阳极连接；所述变压器T101的副边绕组同名端与次边地连接；所述二极管D101阴极、二极管D102阴极、电容C108正端与输出正端VO+连接；所述电容C108负端与次边地连接。

特别地，所述采样反馈电路包括电阻R111、电阻R110、电容C109、电阻R113、电容C120、电阻R112、并联稳压器U105、光电耦合器U104；所述LLC 功率转换电路输出正端VO+与电阻R111一端、电阻R110一端连接；所述电阻 R110另一端与光电耦合器U104阳极连接；所述电阻R111另一端与电阻R112一端、电容C109一端、电容C120一端、并联稳压器U105的R端(取样端)连接；所述电阻R110另一端、并联稳压器U105接地端(A端)与次边地连接；所述电容C120另一端与电阻R113一端连接；所述光电耦合器U104阴极与电容C109 另一端、电阻R113另一端、并联稳压器U105控制端(K端)连接。

特别地，所述电源芯片电路包括电阻R1和电源芯片；所述电阻R1一端与电源端VDC连接；所述电阻R1另一端与电源芯片的VCC脚连接；所述电源芯片的两个驱动引脚分别与开关管Q101栅极、开关管Q102栅极连接；所述电源芯片的skip脚(打嗝保护脚)与轻载保护电路连接；所述电源芯片的FB脚(反馈脚)与轻载保护电路连接。

本实用新型提出的避免开关电源干扰的轻载保护电路可使开关电源在轻载或者空载时，可靠的进入打嗝保护模式，响应速度快，不会因为电源干扰误动作而损坏电源。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的避免开关电源干扰的轻载保护电路结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的避免开关电源干扰的轻载保护电路的具体电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1所示，图1为本实用新型实施例提供的避免开关电源干扰的轻载保护电路结构框图。

本实施例中避免开关电源干扰的轻载保护电路103100具体包括LLC功率转换电路101、采样反馈电路102、轻载保护电路103及电源芯片电路104。所述 LLC功率转换电路101的输入端为所述开关电源的输入端；所述LLC功率转换电路101的输出端为所述开关电源的输出端；所述采样反馈电路102的输入端与 LLC功率转换电路101的输出端连接；所述轻载保护电路103的输入端与采样反馈电路102的输出端连接；所述电源芯片电路104的输入端与轻载保护电路103 输出端连接；所述电源芯片电路104的输出端连接LLC功率转换电路101。

工作时，LLC功率转换电路101通过其内部的开关管的开关，对接收到输入电压进行斩波变换和功率传递；采样反馈电路102采样电源输出电压反馈信号至轻载保护电路103或电源芯片，控制其电源的工作模式；轻载保护电路103 在采样反馈信号为轻载或者空载时，生成控制信号控制电源芯片电路104；电源芯片电路104在开关电源处于轻载时，通过采样反馈电路102生成反馈信号，将反馈信号送至轻载保护电路103处理，轻载保护电路103将采样的反馈信号进行分析处理，将干扰信号去除后送到电源芯片电路104；同时也将采样的反馈信号送至电源芯片电路104中电源芯片的反馈引脚；电源芯片电路104 处理反馈信号，生成不同的开关频率控制LLC功率转换电路101的开关管。因此，当电源输出为轻载或者空载时，通过采样反馈电路102生成反馈信号；再由反馈信号送至轻载保护电路103处理，轻载保护电路103将采样的反馈进行分析处理，将干扰信号去除后送到电源芯片；从而使电源可靠的进入打嗝保护模式。

具体的，如图2所示，在本实施例中所述轻载保护电路103包括电阻 R101、电容C101、并联稳压器U101、电阻R102、电阻R103、电容C102、电阻 R104、电阻R105、电容C103、电阻R106、电容C104、比较器U103B、电阻 R107,电阻R108,电容C107,电阻R109、稳压二极管ZD101、光电耦合器 U104；所述电阻R101的一端与电源供电端VCC连接；所述电阻R101的另一端与电容C101一端、电阻R102一端、并联稳压器U101的R端(取样端)、控制端(K端)连接；所述电容C101另一端、并联稳压器U101的接地端(A端)与原边地连接；所述电阻R102的另一端与电阻R103的一端、电容C102一端和比较器U103B反向输入端连接；所述电阻R103的另一端、电容C102另一端与原边地连接；所述电阻R108的一端与电源供电端VCC连接；所述电阻R108的另一端与电容C107一端、电阻R109一端、稳压二极管ZD101阴极、光电耦合器 U104集电极连接；所述电容C107另一端、稳压二极管ZD101阳极与原边地连接；所述电阻R109另一端与光电耦合器U104发射极连接；所述光电耦合器 U104发射极与电阻R104一端连接；所述电阻R104另一端与电阻R105一端、电容C103一端、比较器U103B同向输入端、电阻R106一端、电容C104一端连接；所述电阻R105另一端、电容C103另一端与原边地连接；所述电阻R106另一端、电容C104另一端与比较器U103B输出端、电阻R107一端、电源芯片电路104中电源芯片的skip脚(打嗝保护脚)连接；所述电阻R107另一端与电源供电端VCC连接。

所述LLC功率转换电路101采用LLC半桥谐振拓扑、LLC全桥谐振拓扑的任一种。在本实施例中所述LLC功率转换电路101为LLC半桥谐振拓扑，包括变压器T101、开关管Q101、开关管Q102、谐振电容C106、二极管D101、二极管D102、电容C108；所述开关管Q101漏极为所述LLC功率转换电路101的输入端；所述开关管Q101源极与开关管Q102漏极、变压器T101的原边绕组同名端连接；所述开关管Q102源极与原边地连接；所述变压器T101的原边绕组异名端与谐振电容C106一端连接；所述谐振电容C106另一端与原边地连接；所述变压器T101的副边绕组同名端与二极管D101阳极连接；所述变压器T101的副边绕组异名端与次边地连接；所述变压器T101的副边绕组异名端与二极管 D102阳极连接；所述变压器T101的副边绕组同名端与次边地连接；所述二极管 D101阴极、二极管D102阴极、电容C108正端与输出正端VO+连接；所述电容 C108负端与次边地连接。

所述采样反馈电路102包括电阻R111、电阻R110、电容C109、电阻R113、电容C120、电阻R112、并联稳压器U105、光电耦合器U104；所述LLC功率转换电路101输出正端VO+与电阻R111一端、电阻R110一端连接；所述电阻R110 另一端与光电耦合器U104阳极连接；所述电阻R111另一端与电阻R112一端、电容C109一端、电容C120一端、并联稳压器U105的R端(取样端)连接；所述电阻R110另一端、并联稳压器U105接地端(A端)与次边地连接；所述电容 C120另一端与电阻R113一端连接；所述光电耦合器U104阴极与电容C109另一端、电阻R113另一端、并联稳压器U105控制端(K端)连接。

所述电源芯片电路104包括电阻R1和电源芯片；所述电阻R1一端与电源端VDC连接；所述电阻R1另一端与电源芯片的VCC脚连接；所述电源芯片的两个驱动引脚分别与开关管Q101栅极、开关管Q102栅极连接；所述电源芯片的 skip脚(打嗝保护脚)与电阻R106一端、电容C104一端、比较器U103B输出端、电阻R107一端连接；所述电源芯片的FB脚与轻载保护电路103连接。

电源芯片电路104主要根据采样信号控制LLC功率转换电路101的开关管开关，对接收到输入电压进行开关变换和能量传递；当LLC功率转换电路101 采用半桥LLC拓扑或者全桥LLC拓扑时，进行能量转换传递；采样反馈电路102 接收LLC功率转换电路101输出正端VO+的采样输出电压，通过电阻R111和电阻R112分压送至并联稳压器U105的R端(取样端)进行比较，比较后的反馈信号通过光电耦合器U104送至轻载保护电路103的比较器U103B同向输入端；轻载保护电路103的并联稳压器U101通过电阻R101接至电源供电端VCC,产生 2.5V的基准电压，此基准电压送至比较器U103B反向输入端；迟滞比较器 U103B将反馈信号与基准电压进行迟滞比较，通过电阻R106产生1V的回差电压远大于IC自身保护脚回差电压50mV；因此当有干扰噪声时，不影响其保护；迟滞比较器U103B将比较后电压送至电源芯片的skip脚(打嗝保护脚)；电源芯片处理反馈信号，将反馈信号产成不同的开关频率控制LLC功率转换电路101 的开关管。LLC功率转换电路101开关管通过不同的开关频率切合，而产生所需的输出能量；当电源输出为轻载或者空载时，通过采样反馈电路102生成反馈信号；再由反馈信号送至轻载保护电路103处理，轻载保护电路103将采样的反馈进行分析处理，将干扰信号去除后送到电源芯片；从而使电源可靠的进入打嗝保护模式，避免电源损坏。

本实用新型提出的技术方案可使开关电源在轻载或者空载时，可靠的进入打嗝保护模式，响应速度快，不会因为电源干扰误动作而损坏电源。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。