专利名称：多功能开关电源保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于开关电源技术领域，它涉及一种开关电源保护装 置，特别是一种含欠压、失压、过压、过流、过载及短路、软起动电 路，打嗝保护电路于一体的多功能开关电源保护装置。
背景技术：
目前，开关电源以其高效率、小体积、重量轻等优点，获得广泛 的应用。产品主要适用于电力、通讯、仪器仪表、医疗用电设备、工 业自动化，军工等领域。随着技术的不断进步，开关电源日益向模块 化方向发展，采用模块电源组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、 容易进行系统升级等特点。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关 技术的大量使用，模块电源转换效率越来越高，应用也越来越广泛。
现在模块电源普遍采用PWM脉宽调制技术。38系列PWM控制 器作为流行的电流型PWM信号发生器，具有精度高、电压稳定、外 围电路简单、价格低廉等优点，广泛使用于各种AC-DC， DC-DC电 源及模块电源中，尤其适用于模块电源。目前，开关电源的过载或输 出短路保护方案多采用"打嗝"式(hiccup)保护，即当电流采样信号判 定38系列PWM控制器的3脚电压高于1V时，过流保护就动作，减 小6脚输出脉冲的占空比，输出电压降低，38系列PWM控制器的供 电电压也跟着降低，当低到38系列PWM控制器不能工作时，整个 电路关闭，然后通过启动电阻开始下一次启动过程，因此平均功耗很 低，即使长时间输出短路也不会造成电源的热损坏。
这种保护方式也存在十分明显的缺点仅适用于小功率单端反激 方式电路；在电网电压高输入端容易失效；对芯片外围器件的公差要 求高，适应外部环境温度的能力差，对大的容性负载带载能力也不理 想，对开关电源频率设置及MOSFET管的选择都有苛刻的要求，在 大批量生产情况下容易出现较高的不良率。此外，在38系列PWM控制器的保护电路中，众多电源保护功 能均需相关独立的电路才能实现对电路的全方位保护，如电源的软起 动、欠压失压保护、过流保护、过压保护、过载及短路保护等，这样 不仅增加了电路成本，同时造成生产过程成本增加，也不利于产品品 质的控制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有过载及短路技术的 不足，提供一种能解决不同环境下的模块电源过载和短路保护问题， 同时包括欠压、失压、过压、过流、软起动电路，打嗝保护电路等全 方位保护的多功能开关电源保护装置。
为解决上述技术问题，本实用新型是按如下的方式来实现的本 实用新型所述的多功能开关电源保护装置由电流检测电路、过压保护 电路、过流保护电路、欠压及失压保护电路、软起动电路、过载及短 路保护电路，驱动电路组成。电流检测电路由电流检测电阻RS，电
阻K和电容P组成，电流检测电阻RS—端接地，另一端同电阻K 相连接，电阻K另一端与电容P和38系列PWM控制器的3管脚相 连接，电容P另一端接地；过压保护电路由电阻RM构成，电阻RM 一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚 相连接；过流保护电路由电阻N构成，电阻N—端接38系列PWM 控制器8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失 压保护电路由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成，电阻 RH—端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2比较 电路1IN+,lIN-直接接入38系列PWM控制器8管脚，电阻L另一 端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较电路 IOUT之间；软起动电路由欠压及失压保护电路及电容C2共同构成， C2并联于电阻L两端；过载及短路保护电路由电阻V1，电阻M1， 电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2 构成，电阻VI —端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与 D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与Ml 串联，电阻M1—端接38系列PWM控制器l管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3 另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制 器8管脚端，电阻RV与二极管Dl组成反馈电路，并接于U2比较 电路2IN+与U2比较电路20UT之间；38系列PWM控制器的1管 脚端接于光耦U3的C脚，光耦U3E脚接地；驱动电路由上拉电阻 V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3—端接电压VCC，另一端与U2 比较电路输出20UT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2 发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调 节电阻V4用于38系列PWM控制器系列的3803,3800及2803,2800 系列， 一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。
所述38系列PWM控制器系列PWM控制器为3843 ， 3842， 3800， 3803或2843， 2842， 2800， 2803及相关系列。
所述欠压及失压保护电路由电阻RH， L， RF， U2比较电路构成， 电阻RH—端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2 比较电路1IN+,lIN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电阻L 另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较 电路U2 IOUT之间。
所述过载及短路保护电路由电阻V1， Ml， M2， RV， V2，二极管 D1,D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻VI—端接38系列PWM 控制器的l管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电 阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1—端接38系列PWM 控制器的1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比 较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通 过电阻V2接入38系列PWM控制器的8管脚端，电阻RV与二极管 Dl组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路20UT 之间。
所述过载及短路调节电阻V4仅用于38系列PWM控制器的 3803,3800及2803,2800系列， 一端接U2比较电路2IN+，另一端接 地。
本实用新型的积极效果在于本实用新型结构简单、成本低廉、 保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高，该保护电路不仅适用于模块开关电
源设计，也适用于AC-DC， DC-DC电流型PWM电源设计。
图1是本实用新型电流检测电路、过压保护电路，过流保护电路 原理图
图2是本实用新型欠压及失压保护电路、软起动电路、过载及短 路保护电路，驱动电路原理图
图中，1电流检测电路 2过压保护电路
3过流保护电路 4欠压及失压保护电路
5软起动电路 6过载及短路保护电路
7驱动电路
具体实施方式
如图所示，本实用新型所述的多功能开关电源保护装置由电流检 测电路1、过压保护电路2、过流保护电路3、欠压及失压保护电路4、 软起动电路5、过载及短路保护电路6，驱动电路7组成。电流检测 电路1由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成，电流检测电阻 RS—端接地，另一端同电阻K相连接，电阻K另一端与电容P和 38系列PWM控制器的3管脚相连接，电容P另一端接地；过压保 护电路2由电阻RM构成，电阻RM—端接电源输入INPUT+，另一 端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路3由电阻 N构成，电阻N —端接38系列PWM控制器8管脚，另一端接38 系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路4由电阻RH，电 阻L，电阻RF，比较电路U2构成，电阻RH—端接电源输入INPUT+， 另一端与电阻L串联，接入U2比较电路1IN+,lIN-直接接入38系列 PWM控制器8管脚，电阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于 U2比较电路1IN+与U2比较电路IOUT之间；软起动电路5由欠压 及失压保护电路4及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端；过 载及短路保护电路6由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电 阻V2,二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻VI—端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较 电路2IN-，电阻M2与电容C3并联后与M1串联，电阻M1—端接 38系列PWM控制器l管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后 接入U2比较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电 路2IN+通过电阻V2接入38系列PWM控制器8管脚端，电阻RV 与二极管Dl组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电 路20UT之间；38系列PWM控制器的1管脚端接于光耦U3的C脚， 光耦U3E脚接地；驱动电路7由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上 拉电阻V3 —端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出20UT连接 在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控 制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列 PWM控制器的3803,3800及2803,2800系列， 一端接U2比较电路 2IN+，另一端接地。
所述38系列PWM控制器为3843， 3842， 3800， 3803或2843， 2842， 2800， 2803及相关系列。
所述欠压及失压保护电路由电阻RH， L， RF， U2比较电路构成， 电阻RH—端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入U2 比较电路1IN+，lIN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电阻L 另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2比较 电路U2 IOUT之间。
所述过载及短路保护电路由电阻VI， Ml， M2， RV， V2,二极 管D1,D2，电容C3，比较电路U2构成，电阻V1 —端接38系列PWM 控制器的l管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电 阻M2与电容C3并联后与Ml串联，电阻Ml —端接38系列PWM 控制器的1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比 较电路2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通 过电阻V2接入38系列PWM控制器的8管脚端，电阻RV与二极管 Dl组成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路20UT 之间。
所述短路调节电阻V4仅用于38系列PWM控制器3803,3800及 2803,2800系列， 一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。本实用新型的工作原理如下过压保护电路2由电阻RM构成，
输入电压直接通过电阻RM接入芯片38系列PWM控制器的3管脚， 适当调整电阻便可调节3脚Isense电压，从而达到过压保护目的。过 流保护电路3由电阻N构成，由38系列PWM控制器的8管脚产生 的固定电压接入芯片38系列PWM控制器的3管脚，适当调整可 调节3脚Isense电压，达到过流保护目的。欠压及失压保护电路4由 电阻RH， L， RF， U2比较电路构成，当取样电阻通过输入电压得到 取样电压后，同38系列PWM控制器的8管脚电压进行对比，如果 取样电压低于38系列PWM控制器的8管脚电压，U2比较电路动作， 输出低电平，Q2三极管饱和，光耦U3无信号，电路关断。软起动 保护电路5由欠压及失压保护电路4与电容C2共同构成，C2并联于 电阻L两端，在电源起动时，由于电容C2不能突变，因而达到延时 目的，从而达到软起动的目的，可通过改变电阻L和电容C2值进行 延时时间的调节。过载及短路保护电路6由电阻V1， Ml， M2， RV， V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成。当输出过载或短路 时，38系列PWM控制器的1管脚电压升高，当电阻Ml与电阻 M2分压值高于由38系列PWM控制器的8管脚电压对U2比较电路 1IN+的电压值时，U2比较器输出低电平，三极管Q2导通，光耦U3 短路接地，38系列PWM控制器不输出电压，PWM电路关断，同时 电容C3进行放电，当低于由38系列PWM控制器的8管脚电压对 U2比较电路1IN+的电压值时，U2比较器输出高电平，三极管Q2截 止，38系列PWM控制器输出电压，电路工作，PWM电路输出，由 于输出继续过载或短路，就会形成上述循环，达到"打嗝"保护的目 的。正常工作时，38系列PWM控制器的1管脚电压正常，PWM 电路正常输出，电源正常工作。本实用新型不仅适用于采用38系列 PWM控制器电源模块及AC-DC， DC-DC电源，对其它电流型PWM 控制器的电源同样能够提供全功能保护。
权利要求1、一种多功能开关电源保护装置由电流检测电路(1)、过压保护电路(2)、过流保护电路(3)、欠压及失压保护电路(4)、软起动电路(5)、过载及短路保护电路(6)，驱动电路(7)组成；其中电流检测电路(1)由电流检测电阻RS，电阻K和电容P组成；过压保护电路(2)由电阻RM构成，电阻RM一端接电源输入INPUT+，另一端与38系列PWM控制器的3管脚相连接；过流保护电路(3)由电阻N构成，电阻N一端接38系列PWM控制器的8管脚，另一端接38系列PWM控制器的3管脚；欠压及失压保护电路(4)由电阻RH，电阻L，电阻RF，比较电路U2构成；软起动电路(5)由欠压及失压保护电路(4)及电容C2共同构成，C2并联于电阻L两端，短路保护电路(6)由电阻V1，电阻M1，电阻M2，电阻RV，电阻V2，二极管D1，D2，电容C3，比较电路U2构成；驱动电路(7)由上拉电阻V3和三极管Q2构成，上拉电阻V3一端接电压VCC，另一端与U2比较电路输出20UT连接在一起，接入三极管Q2基极，三极管Q2发射极接38系列PWM控制器的1管脚，三极管Q2集电极接地；调节电阻V4用于38系列PWM控制器3803，3800及2803，2800系列，一端接U2比较电路2IN+，另一端接地。
2、 根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于 所述38系列P丽控制器为3843， 3842， 3800， 3803或2843， 2842， 2800， 2803。
3、 根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于所述欠压及失压保护电路(4)由电阻RH， L， RF， U2比较电路构 成，电阻RH—端接电源输入INPUT+，另一端与电阻L串联，接入 U2比较电路1IN+,lIN-直接接入38系列PWM控制器的8管脚，电 阻L另一端接地，RF为反馈电阻，并接于U2比较电路1IN+与U2 比较电路IOUT之间。
4、 根据权利要求1所述的多功能开关电源保护装置，其特征在于 所述过载及短路保护电路由电阻VI ， Ml ， M2， RV， V2，二极管D1，D2， 电容C3，比较电路U2构成，电阻VI—端接38系列PWM控制器的1管脚端，另一端与D2串联后接入U2比较电路2IN-，电阻M2 与电容C3并联后与Ml串联，电阻Ml —端接38系列PWM控制器 的1管脚端，另一端与电阻M2与电容C3连接后接入U2比较电路 2IN-，电阻M2与电容C3另一端接地，U2比较电路2IN+通过电阻 V2接入38系列PWM控制器的8管脚端，电阻RV与二极管Dl组 成反馈电路，并接于U2比较电路2IN+与U2比较电路20UT之间。
专利摘要本实用新型涉及一种开关电源保护装置，特别是一种多功能开关电源保护装置，其由电流检测电路(1)、过压保护电路(2)、过流保护电路(3)、欠压及失压保护电路(4)、软起动电路(5)、过载及短路保护电路(6)，驱动电路(7)组成。该装置用于38系列PWM控制器块电源和AC-DC，DC-DC电源中，尤其适用模块电源。本实用新型提供了一种具有欠压、失压、过压、过流、过载及短路、软起动电路，打嗝保护电路于一体的多功能开关电源保护装置，本实用新型结构简单、成本低廉、保护功能齐全，对芯片外围器件要求不高，而且容易调试，适用各种功率等级及拓扑结构，可靠性高。
文档编号H02H7/122GK201294372SQ20082013462
公开日2009年8月19日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者勇 陈 申请人:勇 陈