专利名称：电源单元的保护电路及相应的电源单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电源单元的具有转换级的保护电路，在出现故障例如短路的情况下，它为电源单元提供故障信号。
这种类型的保护电路常常用于开关型电源单元，以便特别在短路的情况下可靠地切断它们，使得没有任何部件、例如在输出一侧的开关晶体管或部件由于过载而损坏。例如，DE-A-197 35 208公开了一种开关型电源单元，它在初级一侧具有开关装置，在次级一侧短路的情况下实现开关晶体管可靠地切断。在初级一侧设置的开关装置的作用是如果存在短路，则在开关晶体管控制极端子的电压直接降低到一低值，使得所述晶体管不能再次导通。这里在初级一侧隔离变压器的辅助绕组检测短路的发生。
本发明的目的是提供具有多个输出电压的电源单元的保护电路，它在输出电压中一个短路的情况下可靠地实现电源单元的切断，并且提供具有相关保护电路的电源单元。
通过本发明权利要求1记载的保护电路以及通过本发明权利要求9记载的电源单元可以达到这个目的。在从属权利要求中规定了本发明有益地改进。
本发明的保护电路包括转换级，至少两个被监控的输出电压连接在该级上，这些电压借助于电阻和二极管相互隔离。在输出电压连接路径中设置二极管，当在输出电压中一个降低时，在发生故障的情况下它导通并且因此触发转换级。最后一输出电压不需要二极管。以这种方式，转换级提供作用在电源单元控制环路的控制信号，使得切断电源单元。
保护电路还包括具有电阻和电容的无源网络，它规定时间常数，在这以后保护电路允许重新启动电源单元。保护电路的转换级可以例如通过晶体管级或运算放大器实现，当导通发生时，它提供电源单元发生故障的信息信号。这个保护电路允许相对于短路或欠压以简单的方式监控有关的电源单元的多个输出电压。
保护电路特别应用于电视机和录像机中，其电源单元提供相当数量的输出电压用于有关单元的操作。这些装置的电源单元主要是开关型电源单元，特别是反向变换器。然而，将保护电路用于无转换、线性电源单元也是可能的。
下面参照示意图，借助于例子更详细地解释本发明，其中
图1示出具有转换级用于监控多个输出电压的保护电路。
图1的保护电路包括转换级，在这个示范实施例中为晶体管T1，其作为开关连接并且被监控的输出电压U1-U4连接到它的控制输入端B。位于控制输入端B的是具有电阻R4、R5、R6和R7的电阻串行连接链，被监控的输出电压U1、U2和U3被分别连接到它的连接点，另一个输出电压U4连接到它的终端。设置在电压U1、U2和U3的连接路径中的分别是二极管D2、D3或D4，这些二极管相对于电压U1、U2和U3以反向连接，使得这些电压相互隔离并且相互不影响。最后一电压U4不需要二极管，因为这个电压通过二极管D2到D4也与其他的电压U1到U3隔离。
被监控的电压U1-U4以这种方式设置在电阻R4-R7链上，使得位于逐渐升序中较大的电压值远离晶体管级T1的控制输入端B。这简化了电阻R4-R7链的大小，因为当电压U1到U4中的一个降低时这个有关的电压必须可靠地导通晶体管T1。
在这个示范实施例中，转换级的晶体管T1是pnp晶体管，在它的发射极存在工作电压U6。晶体管T1的控制输入端B也经过电阻R2连接到工作电压U6并且电容C2与电阻R2并行连接，使得当施加电压U6并且晶体管T1截止时晶体管T1的控制输入端B在高电平上。
经过包括电阻R1、电容C1和稳压二极管D1的无源网络由电源单元的电压U5获得工作电压U6。这包括当电源单元接通时电容C1被电阻R1缓慢充电，使得工作电源U6延迟地出现在晶体管T1上。齐纳二极管D1具有限制工作电压U6到一个低值的作用。当电源单元接通时，晶体管T1因此可靠地截止，除非存在短路，因为电压U1到U4比电压U6较早的时间出现，并且在控制输入端B的电压通常总是大于或等于发射极电压，即晶体管T1的电压U6。如果电压U1到U4中的一个明显地下降，例如在短路的情况下，转换级T1导通并且经过电阻R3发射控制信号到电源单元。
电压U5、电阻R1和电容C1在这里以这种方式被量定，使得工作电压U6在施加电压U5之后尽可能慢地形成。
保护电路可以特别设置在开关型电源单元的次级一侧，其中控制环路例如经过光耦合器OK监控在次级一侧的输出电压。电阻R3可以直接位于电源单元的控制环路上，例如次级一侧上光耦合器OK的连接上。因此，当晶体管T1导通时电容C1放电，因为电源单元切断直到电压U5下降到近似于2伏的值，在该值光耦合器OK切断。因此，电源单元再次启动，但只要输出电压U1到U4中的一个短路就不再达到电压U5的全值。然后晶体管T1再次导通。因此，只要短路存在就获得电源单元的周期性接通，尽管其他周期的时间间隔不再如同第一个切断周期一样长。在短路的情况下这大大地降低了电源单元的开关晶体管和其他部件的负荷。
权利要求
1．用于电源单元的具有转换级(T1)的保护电路，其特征在于至少两个被监控的输出电压(U1-U4)连接到转换级(T1)的控制输入端(B)，借助于二极管(D4、D5、D6)和电阻(R5、R6)，这些电压相互间分别隔离。
2．如权利要求1所述的保护电路，其特征在于在发生故障的情况下，转换级(T1)以这种方式影响电源单元的控制环路，即使得电源单元切断。
3．如权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于它包括了具有产生保护电路工作电压(U6)的电阻(R1)和电容(C1)的无源网络，转换级(T1)经过它连接到电源单元的输出电压(U5)，使得在这个输出电压(U5)下降后，在发生故障的情况下复位转换级(T1)。
4．如权利要求3所述的保护电路，其特征在于无源网络具有稳压二极管(D1)，通过该二极管出现在转换级(T1)的工作电压(U6)被限制在一个值，该值近似相应于要被监控的最低输出电压(U1)的电压值。
5．如权利要求3或4所述的保护电路，其特征在于在电源单元导通之后，在工作电压(U6)出现在转换级之前通过要被监控的输出电压(U1-U4)上拉转换级(T1)的控制输入。
6．如前面权利要求中一个所述的保护电路，其特征在于它设置在电源单元的次级一侧。
7．如前面权利要求中一个所述的保护电路，其特征在于转换级具有晶体管级(T1)，在它的控制输入端(B)存在要被监控的输出电压(U1-U4)。
8．用于电源单元的具有转换级(T1)的保护电路，其特征在于至少两个被监控的输出电压(U1-U4)连接到转换级(T1)的控制输入端(B)，借助于电阻(R5、R6)将这些电压相互隔离，以及设置在所述电压的连接路径中的分别是二极管(D4、D5或D6)，在发生故障的情况下它导通并且因此触发转换级(T1)。
9．用于产生多个输出电压(U1-U4)的电源单元，其特征在于它具有根据前面权利要求中一个所述的保护电路。
10．如权利要求9所述的电源单元，其特征在于它具有控制环路，该控制环路由次级一侧的输出电压(U1-U4)开始。
全文摘要
电源单元的保护电路,包括转换级(T1),至少两个被监控的输出电压(U1—U4)连接在该级上,这些电压借助于电阻(R4—R7)相互隔离。在输出电压连接路径中设置二极管(D2—D4),当输出电压中一个降低时,在发生故障的情况下它导通并且因此触发转换级(T1)。以这种方式,转换级提供作用在电源单元控制环路上的信息,使得切断电源单元。保护电路还包括具有电阻(R1)和电容(C1)的无源网络,它规定时间常数,在这以后保护电路允许重新启动电源单元。转换级(T1)可以例如通过晶体管级实现。
文档编号H02H7/122GK1302106SQ0013741
公开日2001年7月4日 申请日期2000年12月27日 优先权日1999年12月30日
发明者尤金·凯兹曼, 莱因哈德·凯格尔, 让-保罗·卢维尔 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司