开环保护电路及开关电源电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种开环保护电路，包括反馈引脚连接端、低压保护引脚连接端、反馈光耦接收管、第一电阻和PNP三极管；反馈引脚连接端连接反馈光耦接收管的集电极，反馈光耦接收管的发射极连接第一电阻的第一端，第一电阻的第二端接地；第一电阻的第一端连接PNP三极管的基极，PNP三极管的发射极连接低压保护引脚连接端，PNP三极管的集电极接地。本实用新型还提供一种应用所述开环保护电路的开关电源电路，在开环时能使PNP三极管导通，拉低低压保护引脚连接端的电压，及时触发保护，关闭电源的输出电压，并且不需要采取设定阈值的方法，因此即使量产时元件参数有差异，也不会造成负载损坏，大大提高电路的稳定性和可靠性。
【专利说明】
开环保护电路及开关电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种开环保护电路及开关电源电路。
【背景技术】
[0002]开关电源因其效率高、体积小、重量轻、精度高的优势得到快速的普及和广泛的应用。近年来功率半导体电子器件高速发展，各个电源管理芯片厂商在芯片内做的保护电路越来越齐全，然而现有技术对于开环保护仍然有不足。
[0003]开关电源电路通过设置反馈环路保证输出电压稳定性，如图1所示的隔离型开关电源电路，采用光耦来实现反馈，当输出电压升高时，可调基准源的导通电流增大，光耦发射管的电流也随之增大，从而使光耦接收管的信号增强，由于光耦接收管的集电极连接芯片的反馈引脚，所以芯片能及时调整输出电压，保持输出稳定性;而当反馈环路损坏造成开环时，若没有保护措施，则光耦接收管截止，芯片得不到反馈信号，电路失控，输出电压将持续升高，造成电源损坏;而现有技术中常用的开环保护方案是:采用供电过压会触发保护动作、停止输出的芯片，并且变压器的辅助绕组为芯片供电，当电路开环，输出电压升高时，辅助绕组的电压也升高，当芯片供电电压达到阈值时，芯片关闭驱动，实现保护。
[0004]发明人在实施本实用新型的过程中，发现这种方案在实际应用中，有以下缺陷:由于是利用电压超过阈值来触发保护，因此在量产过程中，由于变压器的差异性、负载抗过压的能力不同，设计过程中设定的阈值与实际产品要求可能并不匹配，当电路开环时，常出现负载损坏现象。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种开环保护电路，在电路反馈环路断开时，及时触发保护，关闭输出电压，并且不因量产时元件的差异性而导致负载出现损坏的问题，提高电路工作的稳定性、可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种开环保护电路，包括反馈引脚连接端、低压保护弓I脚连接端、反馈光耦接收管、第一电阻和PNP三极管；
[0007]所述反馈引脚连接端连接所述反馈光耦接收管的集电极，所述反馈光耦接收管的发射极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地；
[0008]所述第一电阻的第一端连接所述PNP三极管的基极，所述PNP三极管的发射极连接所述低压保护引脚连接端，所述PNP三极管的集电极接地。
[0009]本实用新型提供的开环保护电路，反馈光耦接收管与第一电阻串联分压，并且第一电阻得到的分压连接PNP三极管的基极，通过反馈光耦接收管的通断直接反映电路正常或开环的信息，在开环时能使PNP三极管导通，拉低低压保护引脚连接端的电压，及时触发保护，关闭电源的输出电压，并且不需要采取设定阈值的方法，因此即使量产时元件参数有差异，也不会造成负载损坏，大大提高电路的稳定性和可靠性。
[0010]进一步地，所述开环保护电路还包括第一电容;所述第一电容的第一端连接所述PNP三极管的第一端，所述第一电容的第二端接地。
[0011]进一步地，所述开环保护电路还包括第二电容;所述第二电容的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第二电容的第二端接地。
[0012]所述第一电容与所述第二电容起滤波作用。
[0013]进一步地，所述开环保护电路还包括第二电阻；
[0014]所述PNP三极管的发射极连接所述低压保护引脚连接端，具体为，所述PNP三极管的发射极通过所述第二电阻连接所述低压保护引脚连接端，其中，所述第二电阻的第一端连接所述PNP三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接所述低压保护引脚连接端。所述第二电阻起限流作用。
[0015]同时，本实用新型还提供一种开关电源电路，包括电源输入端、电源输出端、变压器、第一开关管、开关电源芯片、反馈光耦发射管、可调基准源、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及上述的开环保护电路；
[0016]所述电源输入端连接所述变压器的初级线圈的第一端，所述变压器的初级线圈的第二端连接第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端接地;所述变压器的次级线圈的第一端连接所述电源输出端，所述变压器的次级线圈的第二端接地；
[0017]所述开关电源芯片包括驱动输出端、反馈引脚、低压保护引脚;所述驱动输出端连接所述第一开关管的控制端;所述反馈引脚连接所述开环保护电路的反馈引脚连接端，所述低压保护引脚连接所述开环保护电路的低压保护引脚连接端；
[0018]所述电源输出端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地；
[0019]所述第三电阻的第一端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述反馈光耦发射管的正极；
[0020]所述可调基准源包括阴极、阳极和参考极;所述阴极连接所述反馈光耦发射管的负极，所述阳极接地，所述参考极连接第三电阻的第二端。
[0021]本实用新型提供的开关电源电路，电源输出端的电压会影响可调基准源的导通电流，即反馈光耦发射管的电流;开环保护电路中的反馈光耦接收管，集电极连接芯片的反馈引脚实现电路的反馈功能，稳定输出电压，发射极与第一电阻连接，控制PNP三极管导通与否，实现上述开环保护电路的功能。而且，这种通过可调基准源调节反馈光耦发射管的电流的方案，在输出短路时，可调基准源不导通，因此同样能通过开环保护电路触发芯片的保护动作，关闭输出，即本实用新型提供的开关电源电路不仅具有不受量产元件差异影响的开环保护功能，还具有短路保护功能。
[0022]优选地，所述开关电源电路还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述反馈光耦发射管的正极，所述第六电阻的第二端连接所述反馈光耦发射管的负极。
[0023]所述第六电阻作用在于便于设置反馈光耦发射管和可调基准源的工作电流。
[0024]优选地，所述开关电源电路还包括第七电阻、第三电容和第四电容；
[0025]所述第七电阻的第一端连接所述阴极，所述第七电阻的第二端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述第四电阻的第一端；
[0026]所述第四电容的第一端连接所述阴极，所述第四电容的第二端连接所述第四电阻的第一端。
[0027]所述第七电阻、第三电容和第四电容构成环路补偿电路，保证反馈的稳定性。
[0028]优选地，所述开关电源电路还包括电流采样电路;所述开关电源芯片还包括电流检测引脚；
[0029]所述电流采样电路包括采样端、输出端、接地端、第八电阻、第九电阻和第五电容；所述第一开关管的第二端接地，具体为，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路接地，其中，所述采样端连接所述第一开关管的第二端，所述接地端接地；
[0030]所述第八电阻的第一端连接所述采样端，所述第八电阻的第二端连接所述接地端;所述第九电阻的第一端连接所述输出端，所述第九电阻的第二端连接所述采样端;所述第五电容的第一端连接所述输出端，所述第五电容的第二端连接所述接地端；
[0031]所述输出端连接所述电流检测引脚。
[0032]所述电流采样电路通过采样变压器初级线圈支路的电流，连接到芯片的电流检测引脚，使芯片能不断调整输出信号，稳定开关电源电路的输出电流。
【附图说明】
[0033]图1是现有的开关电源电路的电路原理图；
[0034]图2是本实用新型提供的开环保护电路的原理图；
[0035]图3是本实用新型提供的开关电源电路的原理图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037]参见图2，是本实用新型提供的开环保护电路的原理图。开环保护电路10包括反馈弓I脚连接端COMP1、低压保护弓I脚连接端OTPl、反馈光耦接收管UlB、第一电阻Rl、PNP三极管Q2以及第一电容Cl、第二电容C2、第二电阻R2;
[0038]反馈引脚连接端COMP连接反馈光耦接收管Q2的集电极，反馈光耦接收管Q2的发射极连接第一电阻Rl的第一端，第一电阻Rl的第二端接地;第一电阻的第一端连接PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的发射极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接低压保护引脚连接端OTPl，PNP三极管Q2的集电极接地。第一电容Cl的第一端连接PNP三极管Q2的第一端，第一电容Cl的第二端接地;第二电容C2的第一端连接第一电阻Rl的第一端，第二电容C2的第二端接地。
[0039]本实用新型提供的开环保护电路10将反馈光耦接收管UlB与第一电阻Rl串联分压，正常工作时，反馈光耦接收管UlB导通，第一电阻Rl的第一端的分压导致PNP三极管截止，因此当低压保护引脚连接端OTPl连接到开关电源芯片的低压保护引脚时，低压保护引脚连接端OTPl的电压即为开关电源芯片的低压保护引脚内部连接的恒流源提供的电压，不影响芯片的正常工作；当电路反馈环路断开时，反馈光耦接收管UlB没有电流，因此第一电阻Rl的第一端电压没有得到反馈引脚连接端COMPl的分压，PNP三极管Q2导通，相当于PNP三极管Q2的发射极接地，发射极通过限流的第二电阻R2连接低压保护引脚连接端OTPl，将低压保护引脚连接端OTPl的电压拉低，因此当低压保护引脚连接端连接到开关电源芯片的低压保护引脚时，能触发芯片的保护功能，关闭输出。第一电容Cl与PNP三极管Q2并联，为低压保护引脚连接端OTPl的电压起滤波作用；第二电容C2与第一电阻Rl并联，为PNP三极管Q2的基极起滤波作用。
[0040]参见图3，图3是本实用新型提供的开关电源电路的原理图；该开关电源电路，包括电源输入端VIN、电源输出端V0UT、变压器Tl、第一开关管Ql、开关电源芯片U2、反馈光耦发射管U1A、可调基准源U3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第四电容C4以及上述的开环保护电路10;
[0041 ]电源输入端VIN连接变压器TI的初级线圈TIA的第一端，变压器TI的初级线圈TIA的第二端连接第一开关管Ql的第一端，第一开关管Ql的第二端接地;变压器Tl的次级线圈TIB的第一端连接电源输出端VOUT，变压器TI的次级线圈TIB的第二端接地；
[0042] 开关电源芯片U2包括驱动输出端GATE、反馈引脚C0MP、低压保护引脚0ΤΡ;驱动输出端GATE连接第一开关管Ql的控制端，驱动输出端GATE输出矩形波，控制第一开关管Ql的占空比，以调整变压器中的电流；反馈引脚COMP连接开环保护电路10的反馈引脚连接端COMPl，反馈引脚COMP对外是一个恒流源，为开环保护电路10中的反馈光耦接收管UlB和第一电阻Rl提供电压，反馈引脚COMP对芯片内部而言起提供输出电压的反馈信息的作用，根据输出电压的反馈信息调整驱动输出端GATE的矩形波占空比；低压保护引脚OTP连接开环保护电路10的低压保护引脚连接端OTPl，低压保护引脚OTP在芯片内部连接有恒流源，当低压保护引脚悬空时，低压保护引脚OTP的电压较高，为内部恒流源提供的电压；当低压保护引脚的电压低于IV或其他电压阈值时，会触发芯片的保护功能，关闭输出；
[0043 ] 所述电源输出端VOUT连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端连接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端接地;第三电阻R3和第四电阻R4对输出电压进行分压；
[0044]第三电阻R3的第一端连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接反馈光親发射管UlA的正极；
[0045]可调基准源U3包括阴极K、阳极A和参考极R;阴极K连接反馈光耦发射管UlA的负极，阳极A接地，参考极R连接第三电阻R3的第二端，第三电阻R3和第四电阻R4对输出电压的分压输出使可调基准U3导通，并且输出电压浮动会造成可调基准源U3的电流浮动，从而使反馈光耦发射管UlA的电流变化，这一变化信息即输出电压的反馈信息，由开环保护电路10中的反馈光耦接收管UlB接收，提供给反馈引脚COMP，进而芯片作出输出调整。
[0046]第六电阻R6的第一端连接反馈光耦发射管UlA的正极，第六电阻R6的第二端连接所述反馈光耦发射管UlA的负极。第六电阻R6的作用在于便于设置反馈光耦发射管UlA和可调基准源U3的工作电流。
[0047]第七电阻R7的第一端连接阴极K，所述第七电阻R7的第二端连接第三电容C3的第一端，第三电容C3的第二端连接第四电阻R4的第一端;第四电容C4的第一端连接阴极K，第四电容C4的第二端连接第四电阻R4的第一端。第七电阻R7、第三电容C3和第四电容C4构成环路补偿电路，保证反馈的稳定性。
[0048]通过上述电路结构的设置，反馈光耦发射管UlA正常工作时是一直有电流通过的，反馈光耦接收管UlB也一直有电流通过，因此PNP三极管保持截止状态，保护引脚OTP悬空；但是当反馈环路断开，即反馈光耦接收管UlB接收不到反馈信息，没有电流通过时，PNP三极管导通使低压保护引脚OTP接地，电压低于IV，即触发芯片的保护功能，关闭输出电压。此夕卜，这种电路结构在输出短路，即电源输出端VOUT接地时，会因为第四电阻R4的第一端上电压低造成可调基准源U3不导通，从而反馈光耦发射管UlA没有电流，也会造成PNP三极管导通，因此，本实用新型提供的开关电源电路不仅具有开环保护功能，还具有短路保护功能。
[0049]优选地，开关电源电路还包括电流采样电路20;开关电源芯片U2还包括电流检测引脚CS;
[0050]电流采样电路20包括采样端、输出端、接地端、第八电阻R8、第九电阻R9和第五电容C5;第一开关管Ql的第二端接地，具体为，第一开关管Ql的第二端通过电流采样电路接地，其中，采样端连接所述第一开关管Ql的第二端，接地端接地;第八电阻R8的第一端连接采样端，第八电阻R8的第二端连接接地端;第九电阻R9的第一端连接输出端，第九电阻R9的第二端连接采样端;第五电容C5的第一端连接输出端，第五电容C5的第二端连接接地端;输出端连接芯片的电流检测弓I脚CS。
[0051]所述电流采样电路通过采样变压器初级线圈支路的电流，连接到芯片的电流检测引脚，使芯片能不断调整输出信号，稳定开关电源电路的输出电流。
[0052]本实用新型提供的开环保护电路，反馈光耦接收管与第一电阻串联分压，并且第一电阻得到的分压连接PNP三极管的基极，通过反馈光耦接收管的通断直接反映电路正常或开环的信息，在开环时能使PNP三极管导通，拉低低压保护引脚连接端的电压，及时触发保护，关闭电源的输出电压，并且不需要采取设定阈值的方法，因此即使量产时元件参数有差异，也不会造成负载损坏，大大提高电路的稳定性和可靠性。
[0053]本实用新型提供的开关电源电路，电源输出端的电压会影响可调基准源的导通电流，即反馈光耦发射管的电流;开环保护电路中的反馈光耦接收管，集电极连接芯片的反馈引脚实现电路的反馈功能，稳定输出电压，发射极与第一电阻连接，控制PNP三极管导通与否，实现上述开环保护电路的功能。而且，这种通过可调基准源调节反馈光耦发射管的电流的方案，在输出短路时，可调基准源不导通，因此同样能通过开环保护电路触发芯片的保护动作，关闭输出，即本实用新型提供的开关电源电路不仅具有不受量产元件差异影响的开环保护功能，还具有短路保护功能。
[0054]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种开环保护电路，其特征在于，包括反馈引脚连接端、低压保护引脚连接端、反馈光耦接收管、第一电阻和PNP三极管； 所述反馈引脚连接端连接所述反馈光耦接收管的集电极，所述反馈光耦接收管的发射极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接地； 所述第一电阻的第一端连接所述PNP三极管的基极，所述PNP三极管的发射极连接所述低压保护引脚连接端，所述PNP三极管的集电极接地。2.如权利要求1所述的开环保护电路，其特征在于，所述开环保护电路还包括第一电容;所述第一电容的第一端连接所述PNP三极管的第一端，所述第一电容的第二端接地。3.如权利要求1或2所述的开环保护电路，其特征在于，所述开环保护电路还包括第二电容;所述第二电容的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第二电容的第二端接地。4.如权利要求1或2所述的开环保护电路，其特征在于，所述开环保护电路还包括第二电阻； 所述PNP三极管的发射极连接所述低压保护引脚连接端，具体为，所述PNP三极管的发射极通过所述第二电阻连接所述低压保护引脚连接端，其中，所述第二电阻的第一端连接所述PNP三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接所述低压保护引脚连接端。5.—种开关电源电路，其特征在于，包括电源输入端、电源输出端、变压器、第一开关管、开关电源芯片、反馈光耦发射管、可调基准源、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及如权利要求I至4任一项所述的开环保护电路； 所述电源输入端连接所述变压器的初级线圈的第一端，所述变压器的初级线圈的第二端连接第一开关管的第一端，所述第一开关管的第二端接地;所述变压器的次级线圈的第一端连接所述电源输出端，所述变压器的次级线圈的第二端接地； 所述开关电源芯片包括驱动输出端、反馈引脚、低压保护引脚;所述驱动输出端连接所述第一开关管的控制端;所述反馈引脚连接所述开环保护电路的反馈引脚连接端，所述低压保护引脚连接所述开环保护电路的低压保护引脚连接端； 所述电源输出端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地； 所述第三电阻的第一端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述反馈光耦发射管的正极； 所述可调基准源包括阴极、阳极和参考极;所述阴极连接所述反馈光耦发射管的负极，所述阳极接地，所述参考极连接第三电阻的第二端。6.如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括第六电阻，所述第六电阻的第一端连接所述反馈光耦发射管的正极，所述第六电阻的第二端连接所述反馈光耦发射管的负极。7.如权利要求5或6所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括第七电阻、第三电容和第四电容； 所述第七电阻的第一端连接所述阴极，所述第七电阻的第二端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述第四电阻的第一端； 所述第四电容的第一端连接所述阴极，所述第四电容的第二端连接所述第四电阻的第一端。8.如权利要求5或6所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括电流采样电路;所述开关电源芯片还包括电流检测引脚； 所述电流采样电路包括采样端、输出端、接地端、第八电阻、第九电阻和第五电容;所述第一开关管的第二端接地，具体为，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路接地，其中，所述采样端连接所述第一开关管的第二端，所述接地端接地； 所述第八电阻的第一端连接所述采样端，所述第八电阻的第二端连接所述接地端;所述第九电阻的第一端连接所述输出端，所述第九电阻的第二端连接所述采样端;所述第五电容的第一端连接所述输出端，所述第五电容的第二端连接所述接地端； 所述输出端连接所述电流检测引脚。
【文档编号】H02M3/335GK205489477SQ201620175340
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】林伟涛
【申请人】广州视源电子科技股份有限公司