专利名称：用于供电单元的保护电路和具有相应保护电路的供电单元的制作方法
技术领域：
本发明基于根据权利要求1的前序部分的保护电路和根据权利要求9的前序部分的具有相应保护电路的供电单元。该类型的保护电路特别用于切换模式供电单元，以在例如短路的过载情况下及时切断它们，从而不损坏该切换模式供电单元的组件。
背景技术：
DE-A-197 35 208公开了一种在初级侧具有切换部件的切换模式供电单元，其在发生次级短路的情况下引起开关晶体管的安全切断。在变压器的初级绕组处检测该情况下短路的发生。
US 6567252公开了一种安排在次级侧的保护电路，其中切换模式供电单元的要被监控的多个输出电压经由二极管和电阻器网络而连接到切换级。该切换级连接到该切换模式供电单元的控制环路，并在发生短路的情况下切断该切换模式供电单元。
监控多个输出电压的这类保护电路特别用在基于隔离变压器原理的切换模式供电单元中。这为例如电视机、录像机和卫星接收机中使用的电路产生了大量稳定的输出电压。这类装置通常具有正常模式，其中所有电路均被激活；以及所谓待令模式，其中使用最低可能功率，并且通常仅利用遥控器将该装置转变到正常模式所需的电路是活动的。所以这些装置中使用的供电单元具有仅在正常模式下存在的输出电压以及在正常模式和待令模式下都存在的输出电压。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护电路和具有相应保护电路的供电单元，包括监控切换模式供电单元的仅在正常模式中存在的输出电压，以及监控在正常模式和待令模式两者中产生的输出电压。
该目的通过用于保护电路的权利要求1所说明的发明和用于供电单元的权利要求9所说明的发明来实现。从属权利要求中说明了本发明的有利发展。
根据本发明的保护电路具有具有电流输入端和控制输入端的切换级，并用作监控具有正常模式和待令模式的供电单元的输出电压。在正常模式和待令模式两者中都存在的输出电压被耦接到该切换级的电流输入端，并且仅在正常模式中存在的输出电压被耦接到该控制输入端。结果，借助于施加到该切换级的控制输入端的该控制信号，仅在正常模式中存在的输出电压在待令模式中被该控制信号阻挡，从而在待令模式中，仅监控耦接到该电流输入端的输出电压。
在优选示范实施例中，耦接到该切换级的控制输入端的控制信号是这样的信号，利用该信号，该供电单元在正常模式和待令模式之间转变。该控制信号特别经由二极管而耦接到该控制输入端，并且该控制信号在待令模式中保持该切换级截止。该切换级例如是pnp晶体管，其被正控制信号保持截止。这里的耦接到电流输入端的输出电压之一同时为切换级提供电源电压。第二切换级也被连接到该电流输入端，该第二切换级监控电流输入端的电压，并且如果存在该电压的下降，则该第二切换级切断该供电单元。
该供电单元特别是基于隔离变压器原理的切换模式供电单元，其包括用于控制次级输出电压的控制环路。该保护电路在这里被耦接到该控制环路，并且如果存在短路或存在输出电压的过载，则经由第二切换级将对应信息传递到控制环路，从而切断该切换模式供电单元。
下面基于附图通过例子而更详细地解释本发明，其中图1示出了用于监控仅在正常模式中存在的输出电压和也在待令模式中存在的输出电压的保护电路，图2示出了在输出电压过载的情况下提供“低”信号的第二切换级，和图3示出了在输出电压过载的情况下提供“高”信号的第二切换级。
具体实施例方式
图1中显示了用于监控输出电压的具有第一切换级T1的保护电路，该第一切换级T1具有电流输入端1和控制输入端2，并且其通过其电流输出端3而连接到参考电势(在该示范实施例中为地)。该保护电路用作监控未显示的供电单元的输出电压U1-U3和U5-U8，该供电单元具有正常模式和待令模式，并提供用于正常模式和待令模式两者的输出电压。
在正常模式和待令模式中都存在的输出电压U5-U8经由电阻器R6-R8的一串电阻器而耦接到切换级T1的电流输入端1。这里的输出电压U5同时提供用于第一切换级T1的第一工作电压U0。其他输出电压U6-U8分别经由二极管D6-D8而彼此解耦并从电流输入端1解耦，从而不彼此影响。
这里的输出电压U5具有最高电压值，而输出电压U8具有最低电压值。在实际示范实施例中，U5为5伏，而U8为1.8伏。切换级T1的端子1安排在这串电阻器R6-R8上，使得该切换级可得到充分的第一工作电压U0。为了监控其他输出电压，在这串分压器中插入另一个二极管和另一个电阻器就足够了。
输出电压U1-U3被连接到切换级T1的控制输入端2。电压U2和U3以对应于电压U6和U7的方式经由二极管D1和D2而连接到一串电阻器R1-R3。这里的输出电压U1在没有二极管的情况下连接到这串分压器R1-R3并由此提供第二工作电压U4，该第二工作电压U4可由电阻器R4设置并经由电阻器R5而连接到控制输入端2。
在该示范实施例中，输出电压U1-U3和U5-U8全为正，并且二极管D1、D2、D6-D8分别沿反向极化，使得当这些输出电压中的一个下降时，电流流过对应串的分压器或指定的二极管。此外，控制信号Us经由二极管D3而连接到电阻器R4和R5之间的节点。
在该示范实施例中，该切换级T1为pnp晶体管，使得该切换级T1由大于或等于工作电压U0的正控制电压Us而截止，并由显著小于电压U0的控制电压Us导通。
该控制电压Us特别是这样的电压，利用该电压，监控其输出电压的供电单元在正常模式和待令模式之间转变。该电压通常具有用于待令模式的“高”信号电平和用于正常模式的“低”信号电平。如果该信号电平为“低”，则第二工作电压U4由输出电压U1预定。所以，如果输出电压U1-U3之一下降，例如如果发生短路或发生这些输出电压的过载，则第二工作电压U4下降并且晶体管T1导通。结果，第一工作电压U0同样下降。
然而，如果控制信号Us的信号电平为“高”，则结果是即使输出电压U1-U3在待令模式中下降，晶体管T1也始终保持关断。这具有这样的效果，即该保护电路不响应于待令模式中的输出电压U1-U3的下降。
如果控制电压Us具有用于在待令模式和正常模式之间转变的反相逻辑，则该反相器可连接在Us和二极管D3之间，使得反相控制信号Us也可用于该保护电路。
连接到这串电阻器R6-R8的还有端子4，在该示范实施例中为电阻器R8和二极管D8之间的节点，具有最低电压值的输出电压U8经由二极管D8而连接到该节点。所以端子4处存在的电压Up取决于工作电压U0，从而可在端子4处检测该保护电路的工作状态。如果在工作期间输出电压U5-U8之一下降，例如如果发生短路或输出电压之一的过载，则结果是端子4处的电压Up同样下降。
二极管D3在这里被极化，使得端子4处存在的电压Up独立于控制电压Us。所以，仅当输出电压U1-U3或U5-U8之一在正常模式中下降，或者输出电压U5-U8之一在待令模式中下降，电压Up才下降。
监控电压Up的第二切换级连接到端子4。第二切换级具有比较器的功能，并比较该电压和参考电压。如果电压Up下降到低于特定阈值，则第二切换级发射控制信号到该供电单元，以用信号通知故障，使得该供电单元被切断。
该供电单元例如是基于隔离变压器原理的切换模式供电单元，如经常在电视机、录像机和其他娱乐电子装置中使用的一样。它们通常具有用于控制次级输出电压的控制环路。这里的保护电路同样被安排在次级侧，并且该第二切换级有利地连接到该切换模式供电单元的控制环路。结果，第二切换级可以将该控制环路的电压值设置为切断该切换模式供电单元的值。
图2和3中显示了连接到端子4的第二切换级的示范实施例。图2的第二切换级具有晶体管T10，其基极连接到参考电压Uref而其发射极连接到具有电阻器R9和R10的分压器。电阻器R9连接到图1中的端子4。晶体管T10的集电极经由端子5而连接到切换模式供电单元的光耦合器，该光耦合器将来自次级侧的控制信号发送到初级侧。
该电路的功能如下如果端子4处的电压Up取决于参考电压Uref而下降到低于特定阈值，则晶体管T10导通，并结果经由端子5而下拉在光耦合器处存在的电压。安排在该切换模式供电单元的初级侧的驱动器级然后将该压降解释为用于切断该切换模式供电单元的信号。
图3中显示了具有以反相逻辑工作的晶体管T11的第二切换级。这里的晶体管T11的集电极经由电阻器R12而连接到工作电压Vcc，并连接到与切换模式供电单元的光耦合器连接的端子6。
在所有输出电压U1-U3和U5-U8具有它们的规定电压值的对应装置的正常模式中，晶体管T11借助于存在于端子4处并经由分压器R10、R1而存在于晶体管T11的基极处的电压Up而被导通。所以，低电压一般存在于端子6处，对应于“低”信号电平。
如果例如由于过载或由于短路而使得要监控的输出电压之一此时下降，则第二工作电压U0下降，并结果晶体管T11的基极处的电压同样下降。结果，晶体管T11截止，使得在故障情况下，按照与工作电压Vcc对应的方式，端子6处的电压为高。图3的第二切换级所以可用于使用控制环路的切换模式供电单元，利用该控制环路，在光耦合器的高电压的情况下，该切换模式供电单元被切断。
图2和3的切换级也具有电容器C10，利用该电容器，所述切换级具有时间常数并由此具有延迟地被激活。为了使得关联的供电单元在接通之后可靠地运行，这是必要的。这确保要监控的输出电压首先达到它们的标称值，并且当电容器C10被充电时，仅激活该保护电路。
所以，可以由具有两个活动的切换级(例如两个晶体管)的保护电路监控仅在正常模式中存在的或在正常模式和待令模式两者中都存在的大量输出电压。这对于相对于在切换模式供电单元中使用的变压器的其他绕组具有弱耦合的次级绕组所产生的输出电压尤其是重要的。该保护电路对于在次级侧受控的切换模式供电单元尤其是有利的，但是如果根据图2或3在端子5或端子6处存在的第二切换级的电压经由例如变压器或光耦合器而被传递到初级侧，则该保护电路也可用于在初级侧受控的切换模式供电单元。该保护电路不仅可和隔离变压器一起使用，而且可用于产生大量输出电压的其他供电单元。
权利要求
1.一种保护电路，具有第一切换级(T1)，用于监控具有正常模式和待令模式的供电单元的输出电压，其特征在于，在正常模式和待令模式两者中都存在的输出电压(U5-U8)被耦接到该切换级(T1)的电流输入端(1)，并且仅在正常模式中存在的输出电压(U1-U3)被耦接到该切换级(T1)的控制输入端(2)。
2.根据权利要求1的保护电路，其特征在于控制信号(Us)被耦接到该切换级(T1)的控制输入端(2)，特别是，利用该控制信号(Us)，该供电单元在正常模式和待令模式之间转变。
3.根据权利要求2的保护电路，其特征在于该控制信号(Us)特别经由二极管(D3)而耦接到该控制输入端(2)，并且该控制信号(Us)在待令模式中保持该切换级(T1)截止。
4.根据权利要求1-3中的任一个的保护电路，其特征在于第二切换级(T10、T11)被耦接到该第一切换级(T1)的电流输入端(1)，并且如果在该电流输入端(1)存在工作电压(U0)的下降，则该第二切换级(T10、T11)切断该供电单元。
5.根据权利要求4的保护电路，其特征在于该第二切换级(T10、T11)被连接到该供电单元的控制环路，并且如果存在工作电压(U0)的下降，则经由该控制环路切断该供电单元。
6.根据权利要求4或5的保护电路，其特征在于该第二切换级(T10、T11)具有电容器(C10、C11)，用于在该供电单元接通之后，有延迟地激活该保护电路。
7.根据前述权利要求之一的保护电路，其特征在于在正常模式和待令模式两者中都存在的所述输出电压(U5-U8)经由串联电阻器(R6-R8)而存在于第一切换级(T1)的电流输入端(1)，并经由至少一个二极管(D6-D8)而在这里彼此解耦，并且其特征在于这些输出电压(U5-U8)中的一个(U5)产生用于电流输入端(1)的第一工作电压(U0)。
8.根据前述权利要求之一的保护电路，其特征在于仅在正常模式中存在的所述输出电压(U1-U3)经由串联电阻器(R1-R3)而存在于第一切换级(T1)的控制输入端(2)，并经由至少一个二极管(D1、D2)而在这里彼此解耦，并且其特征在于这些输出电压(U1-U3)中的一个(U1)产生用于控制输入端(2)的第二工作电压(U4)。
9.一种供电单元，用于产生仅在供电单元的正常模式中存在的输出电压(U1-U3)，并产生在正常模式和待令模式两者中都存在的输出电压(U5-U8)，其特征在于其具有根据权利要求1-8中的任一个的保护电路。
10.根据权利要求9的供电单元，其特征在于该供电单元是基于隔离变压器原理的切换模式供电单元，并具有用于控制次级输出电压的控制环路，并且其特征在于该保护电路被耦接到该控制环路。
全文摘要
该保护电路用作监控具有正常模式和待令模式的供电单元的输出电压。该保护电路在这里具有第一切换级(T1)，在正常模式和待令模式两者中都存在的输出电压(U5－U8)被耦接到该第一切换级(T1)的电流输入端(1)，并且仅在正常模式中存在的输出电压(U1－U3)被耦接到该第一切换级(T1)的控制输入端(2)。控制信号(Us)被耦接到该切换级(T1)的控制输入端(2)，例如利用该控制信号(Us)，该供电单元在正常模式和待令模式之间转变。结果，借助于该控制信号，仅在正常模式中存在的输出电压在待令模式中被该控制信号阻挡，从而在待令模式中，仅监控耦接到该电流输入端(1)的输出电压(U5－U8)。
文档编号H04N5/63GK1839536SQ200480023771
公开日2006年9月27日 申请日期2004年7月31日 优先权日2003年8月20日
发明者莱因哈德·科格尔, 让-保罗·洛维尔 申请人:汤姆森特许公司