带有短路保护装置的电源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种带有短路保护装置的电源电路。
【背景技术】
[0002]现有开关电源模块中，存在多种输出过电流(包括输出短路)保护方式。
[0003]在峰值电流控制方式中，采用逐周期(Cycle By Cycle，简称CBC)方式。这种保护方式响应速度快，一个周期内可以响应模块短路。在长时间短路情况下，采用峰值电流控制，原边开关器件存在较大的热应力；同时当占空比大于50%时，单一的峰值电流控制方式存在次谐波振荡问题；另外很多开关电源集成芯片并不具有峰值电流控制功能。
[0004]采用短路恒流方式。当输出短路时，通过对输出电流进行恒流控制，此时输出电压为0，输出电流为设定电流值。这种保护方式可靠，短路切除后，能立即自动供电。但在短路瞬间，由于电流环路处于饱和状态，主功率电路电流急剧上升，主电路中各个器件应力也同步增加，极有可能导致器件损坏，模块失效。
[0005]采用“打嗝”(Hiccup)模式。当输出短路时，模块检测到电路中的电流(或者电压)异常增大(或者降低)，一般通过比较电路判断异常与否，立即封锁开关器件的驱动信号，系统停机，从而保护电源模块。经过一段时间后，使能开关器件的驱动信号，此时若输出短路并未切除，则模块仍将进入保护模式，若已切除，模块将重新启动。这种模式，电源模块带载能力差，可能误触发保护模式，在多机并联系统中存在重复启动以及系统振荡的风险；同样器件应力的异常增大，存在短时间内器件损坏的风险。若短路情况确认后，模块锁死，不再进行功率输出，则为锁死模式。
【发明内容】
[0006]本实用新型针对现有技术中成本高、反应速度慢、模块带载能力弱、影响时间长的缺点，提供了一种成本低廉、反应速度快、模块带载能力强、影响时间短的带有短路保护装置的电源电路。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决:
[0008]带有短路保护装置的电源电路，包括输出电路模块，还包括闭环运放电路模块，输出电路模块和闭环运放电路模块之间设有电阻R1和电容C1，输出电路模块、电容C1、电阻R1、闭环运放电路模块依次串联。充分利用输出电压在短路时突变到0的特性，并将这种突变作用于闭环运放输出，对占空比、移相角或者开关频率进行快速控制，从而抑制该过渡过程中器件应力的增大，提高了系统的可靠性，由于只在输出电压急剧变化时，作用于闭环输出上，在正常带载或者较大负载冲击情形下，并不作用，不会引起模块的过流误保护，从而提高了模块的带载能力。
[0009]作为优选，还包括控制信号产生模块，控制信号产生模块与闭环运放电路模块的一端连接。控制信号模块通过与闭环运放电路模块输出的电压信号进行比较，再产生相应的控制信号控制电源电路。
[0010]作为优选，输出电路模块和闭环运放电路模块之间还设有串接支路，串接支路与电阻R1并联，串接支路包括二极管D1和与二极管D1串联的电阻R2。如果R1过小，在输出电压建立(比如软启动)的时候，环路会受到影响；如果R1过大，则在短路瞬间抑制效果又比较差，在电阻R1电路上并联D1和R2的串联电路之后，使电阻R1的电阻值处于合理的范围内，避免电压压差过大，从而实现对电源电路的快速保护。
[0011]作为优选，闭环运放电路模块包括电阻Ra和均与电阻Ra连接的电压闭环运放模块和电流闭环运放模块，电压闭环运放模块与电阻Ra之间串联有二极管Da，电流闭环运放模块与电阻Ra之间串联有二极管Db，控制信号产生模块设在电阻Ra电路的另一端。
[0012]本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:利用输出短路时，输出电压的急剧降低，对闭环运放输出进行快速干预，对开关器件的占空比、移相角或者开关频率进行快速干预，从而抑制器件应力的增加，提高了模块短路时的可靠性，同时模块的带载能力不受影响。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的实施例1电路结构示意图。
[0014]图2是传统保护模式下，输出短路时，闭环与电流应力Ii随时间变化的示意图。
[0015]图3是本实用新型电路，输出短路时，闭环与电流应力Ii随时间变化的示意图。
[0016]图4是本实用新型的实施例2电路结构示意图
[0017]附图中各数字标号所指代的部位名称如下:1 一输出电路模块、2 —闭环运放电路模块、3—控制信号产生模块、4 一电压闭环运放模块、5 —电流闭环运放模块。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0019]实施例1
[0020]带有短路保护装置的电源电路，如图1所示，包括输出电路模块1，输出电路模块1的输出电压为V0，还包括闭环运放电路模块2，输出电路模块1和闭环运放电路模块2之间设有电阻R1和电容C1，电阻R1与闭环运放电路模块2节点的电压为V2，电容C1两端的电压为VI，电容C1两端的电压VI为输出电压V0与电阻R1与闭环运放电路模块2的节点电压V2的电压之差，输出电路模块1、电容C1、电阻R1、闭环运放电路模块2依次串联，还包括控制信号产生模块3，控制信号产生模块3与闭环运放电路模块2的一端连接，当输出电路模块1短路时，输出电压V0瞬间为0，由于电容C1两端的电压VI不能突变，此时VI约等于负的输出电压-V0，在短路瞬间，VI = -V0，导致V2急剧减小，控制信号产生模块3产生电路，作用于开关电源的占空比，移相角或者开关频率，从而抑制短路时器件应力的突然增大，器件应力一般为电流或电压，在占空比控制方式中，闭环运放电路模块2的输出电压信号与控制信号产生模块3产生的三角波或者锯齿波比较，经过比较器后产生PWM信号，这个信号用来作为开关管的开关信号，在移相角控制方式中，闭环运放电路模块2的输出电压信号与控制信号产生模块3产生的三角波或者锯齿波比较，产生移相角，在开关频率控制方式中，闭环运放电路模块2的输出电压信去控制电容的充放电电流大，从而改变开关管的工作频率。
[0021 ] 闭环运放电路模块2包括电阻Ra和均与电阻Ra连接的电压闭环运放模块4和电压闭环运放模块4，电压闭环运放模块4与电阻Ra之间串联有二极管Da，电流闭环运放模块5与电阻Ra之间串联有二极管Db，控制信号产生模块3设在电阻Ra电路的另一端，如图2、图3所示，图2、图3均设有a、b、c三点，ab段为电路稳压运行，b点为短路发生时，be段为电压闭环运放模块4与电流闭环运放模块5的环路转换，c点以后为稳流运行，图3可知在加入本技术之后，电流应力Ii得到明显抑制，提高了系统的可靠性。
[0022]实施例2
[0023]在实施例1的基础上，在输出电路模块1和闭环运放电路模块2之间还设置串接支路3，串接支路3与电阻R1并联，串接支路3包括二极管D1和与二极管D1串联的电阻R2，输出电压建立(例如启动时)，电容C1的充电经由电阻R1，当电阻R1取值较大时，电容C1电压VI对电阻R1与闭环运放电路模块2的节点电压V2影响很小；而当输出短路时，C1的放电将经由电阻R1和电阻R2，电容C1电压VI对电阻R1与闭环运放电路模块2的节点电压V2的影响较大，防止电容C1电压VI与电阻R1与闭环运放电路模块2的节点电压V2电压差瞬间扩大，从而实现快速保护。
[0024]总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
【主权项】
1.带有短路保护装置的电源电路，包括输出电路模块(1)，其特征在于:还包括闭环运放电路模块(2)，输出电路模块(1)和闭环运放电路模块⑵之间设有电阻R1和电容C1，输出电路模块(1)、电容C1、电阻R1、闭环运放电路模块(2)依次串联。2.根据权利要求1所述的带有短路保护装置的电源电路，其特征在于:还包括控制信号产生模块(3)，控制信号产生模块(3)与闭环运放电路模块(2)的一端连接。3.根据权利要求1所述的带有短路保护装置的电源电路，其特征在于:输出电路模块(1)和闭环运放电路模块⑵之间还设有串接支路(3)，串接支路(3)与电阻R1并联，串接支路(3)包括二极管D1和与二极管D1串联的电阻R2。4.根据权利要求2所述的带有短路保护装置的电源电路，其特征在于:闭环运放电路模块⑵包括电阻Ra和均与电阻Ra连接的电压闭环运放模块⑷和电流闭环运放模块(5)，电压闭环运放模块⑷与电阻Ra之间串联有二极管Da，电流闭环运放模块(5)与电阻Ra之间串联有二极管Db，控制信号产生模块(3)设在电阻Ra电路的另一端。
【专利摘要】本实用新型涉及开关电源技术领域，公开了带有短路保护装置的电源电路，包括输出电路模块(1)，还包括闭环运放电路模块(2)，输出电路模块(1)和闭环运放电路模块(2)之间设有电阻R1和电容C1，输出电路模块(1)、电容C1、电阻R1、闭环运放电路模块(2)依次串联。本实用新型利用输出短路时，输出电压的急剧降低，对闭环运放输出进行快速干预，对开关器件的占空比、移相角或者开关频率进行快速干预，从而抑制器件应力的增加，提高了模块短路时的可靠性，同时模块的带载能力不受影响。
【IPC分类】H02M1/00, H02H7/12
【公开号】CN204993037
【申请号】CN201520757547
【发明人】简化军, 王飞
【申请人】杭州奥能电源设备股份有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月28日