一种开关电源过流保护电路的制作方法

本发明涉及开关电源电路领域，具体是一种开关电源过流保护电路。

背景技术：

开关电源作为现代电子产品的供电设备，不仅其性能要满足供电设备的要求，自身保护措施也十分重要，如过流保护、过压保护、过热保护等。过流保护的主要作用是在电源输出过流或短路时，限制电源输出电压和输出功率，避免电源内部功率开关器件过载而发生损坏，同时防止输出侧设备故障进一步恶化。合理设计开关电源过流保护电路，有利于提高开关电源的可靠性，使其能够在恶劣环境以及突发故障情况下安全可靠工作。

传统的过流保护方式通常有两类：打嗝型保护和恒流型保护。前者通常在开关电源的初级母线取样，通过pwm控制器控制功率开关管间歇性工作，可实现输出减流控制，短路功耗小，但无法精确控制过流点，而且在高低温条件下或高低端输入电压下容易出现无法启动现象；后者通常在次级反馈控制，可精确设计过流点，但由于过流点恒定，过流或短路时功耗较大，电源发热严重，影响电源本身的可靠性。

针对上述过流保护的缺点，申请人提出改进方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开关电源过流保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开关电源过流保护电路，包括电流采样电路、输出电压采样电路、误差放大电路以及启动保护电路，所述电流采样电路通过第一采样单元采样开关电源侧电流，并转化为电压信号输入到误差放大电路的反相输入端；所述输出电压采样电路通过第二单元采样开关电源输出电压，采样电压输入到误差放大电路的同相输入端，所述误差放大电路的输出端连接有对开关电源进行调节的pwm控制器；所述误差放大电路的同相输入端还连接所述启动保护电路，所述启动保护电路包括与参考电压端连接的稳压管v1。

在一些实施例中，所述第一采样单元配置为电流互感器t1，电流互感器t1包括初级绕组t1a与次级绕组t1b，其中初级绕组t1a串联在开关电源的初级母线或次级电流回路中，电流流入端为同名端；次级绕组t1b的同名端通过电阻r1接地，异名端接地。

在一些实施例中，所述第一采样单元的采样电流通过二极管d1整流，并通过rc电路滤波。

在一些实施例中，所述电流采样电路还包括用于启动延迟的电容c1，电容c1连接在误差放大电路的反相输入端与地之间。

在一些实施例中，所述启动保护电路中，稳压管v1通过电阻r7与参考电压端连接，启动保护电路还包括二极管d4，二极管d4的阳极连接稳压管v1的阴极，阴极连接误差放大电路的同相输入端。

在一些实施例中，所述第二采样单元包括用于串联分压的两个电阻r4，r5。

在一些实施例中，所述输出电压采样电路还包括二极管d2，二极管d2的阳极连接开关电源输出电压，阴极与第二采样单元连接。

本发明具有至少以下几点有益效果：

1.本发明兼具了传统的打嗝型保护方式和恒流型保护方式的优点，一方面能够精确设计输出过流点，摒弃了恒流型保护的缺点，另一方面能够在开关电压输出过流或短路时，巧妙地将输出电压的下降转化为输出电流的下降，实现减流型的保护，此外，还进一步对对电路进行优化，使开关电源在启动或短路恢复时能够正常启动。本发明想法新颖独特，创造性地对现有技术的两种过流保护方式进行融合的同时，还对过流保护电路可能出现的问题进行了改进，具有创造性。

2.本发明所需器件均为常用器件，选择余地大，采购周期短，不受禁、限运局限；由于只采用了一个误差放大电路，其余均为阻容器件和二极管，环境适应性强，例如，只要采用具有抗辐射能力的运放，即可很好的应用于空间环境中。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的实施原理图。

图中：1-电流采样电路；2-输出电压采样电路；3-误差放大电路；4-启动保护电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种开关电源过流保护电路，包括电流采样电路1、输出电压采样电路2、误差放大电路3以及启动保护电路4。

电流采样电路1通过第一采样单元从开关电源电源侧采样电流，取样电流经过整流滤波后转化为电压控制信号输入到误差放大电路3。作为一种实施方式，电流采样电路1配置为电流互感器t1。作为另一种实施方式，电流采样电路1通过二极管d1整流，通过电阻r2、电容c1构成的rc电路进行滤波，取样电流经整流滤波后，通过电阻r1转化为电压信号。

参见图1，电流互感器t1包括初级绕组t1a、次级绕组t1b，其中初级绕组t1a串联在开关电源初级母线或次级电流路径中，电流流入端为同名端，次级绕组t1b的同名端与二极管d1的阳极相连，并通过电阻r1接输出地，绕组t1b的异名端接地。二极管d1的阴极经电阻r2接输出地。电容c1与电阻r2并联；电阻r3的一端与二极管d1的阴极相连，其另一端与误差放大电路中运算放大器(简称运放)u1的反相输入端相连。电流采样电路1用于对开关电源的初级或次级电流进行采样，并转化为电压控制信号输入到误差放大电路3中。其中，电流互感器t1起电流取样作用，电阻r1将电流取样信号转化为次级脉冲电压信号，二极管d1、电阻r2和电容c1对次级脉冲电压信号进行整流滤波。

在一些实施例中，电流采样电路1还包括电容c3，电容c3连接在运放u1的反相输入端与输出地之间，起启动延时作用。

输出电压采样电路2用于对开关电源的输出电压进行采样，采样信号作为误差放大电路3的输入基准。作为一种实施方式，输出电压采样电路2通过分压电阻r4、r5对输出电压进行分压采样。作为另一种实施方式，输出电压采样电路2还包括二极管d2，二极管d2的阳极与开关电源输出正端相连；电阻r4和电阻r5依次串联在二极管d2的阴极与输出地之间，二极管d2起正向导通、反向关断作用。

误差放大电路3用于产生误差放大信号，反馈至pwm控制器中，进而调节输出电压和输出电流。作为一种实施方式，误差放大电路3包括运放u1、二极管d3、电阻r6和电容c2；运放u1的同相输入端连接在输出电压采样电路中电阻r4和电阻r5之间的节点处；电阻r6和电容c2依次串联在运放u1的反相输入端与运放u1的输出端之间；二极管d2的阴极与运放u1的输出端相连，其阳极接入开关电源的隔离反馈部分中。运放u1、电阻r6、电容c2和电流采样电路1中的电阻r3共同构成比例积分控制电路，输出误差放大信号；二极管d3起正向导通、反向关断作用。当开关电源在输出过流或短路时，输出电压下降，误差放大电路3的输入基准随之下降，输出电流随之降低，从而实现了减流型过流保护功能。

启动保护电路4用于控制减流后的过流点，避免发生启动或短路恢复时输出电压不能升高的问题。作为一种实施方式，启动保护电路4包括二极管d4、电阻r7和稳压管v1；电阻r7一端连接在参考电压端vref，另一端连接稳压管v1的阴极，稳压管v1的阳极连接输出地；二极管d4的阳极连接稳压管v1的阴极，阴极与误差放大电路3中运放u1的同相输入端相连。在该电路中，电阻r7起限流作用，稳压管v1起稳压作用，二极管d4起正向导通、反向关断作用。

如图2所示，本发明应用到开关电源中，在电源输出过流或短路时产生误差放大信号，通过隔离反馈部分反馈至pwm控制器中，进而调节电源输出电压和输出电流，实现精确减流型过流保护功能。

工作原理如下：

电流互感器t1串接在开关电源初级或次级电流路径上，用于检测主功率变压器电流，假设绕组t1b与绕组t1a的匝比为n，则电流互感器t1将功率变压器的脉冲电流缩小n倍，而后通过电阻r1采样得到相应比例的次级脉冲电压信号，次级脉冲电压信号通过二极管d1、电阻r2和电容c1进行整流滤波，转化为直流信号输入到运放u1的反向输入端。

电源输出电压vout通过电阻r4、r5分压取样后送入运放u1的同向输入端，作为基准电压与反向输入端电压进行比较。运放u1、电阻r6、电容c2和电阻r3共同构成比例积分控制电路。

当开关电源在输出过流或短路时，电流互感器t1中电流变大，运放u1反向输入端电压升高，当此电压大于电阻r4、r5分压获得的基准电压时，运放u1产生低电平误差放大信号并反馈至pwm控制器中，pwm控制器调节开关电源输出电压和输出电流，实现过流保护功能。因此根据实际应用条件的不同可以通过电阻r4和电阻r5可精确控制开关电源的过流点大小。

当开关电源输出过流或短路时，输出电压vout下降，因此运放u1的基准电压随之下降，输出电流随之降低，因此可实现减流型过流保护功能。而参考电压vref通过电阻r7和稳压管v1限流稳压后，稳压值为运放u1的同向输入端提供初始电压，可以避免开关电源在启动或短路恢复时发生输出电压不能升高的问题，因此，可以通过改变稳压管v1的稳压值来调节开关电源在减流后的过流点或短路电流。

可见，本发明对开关电源过流保护电路进行了优化，不仅创造性的融合了传统的打嗝型保护方式与恒流型保护方式，兼具了两者的缺点，而且在此基础上进一步地完善了电路，消除了电路在应用过程中可能产生的问题，实用性强，适用性广，具有创造性。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。