专利名称：开关电源短路保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关电源短路保护电路。
背景技术：
短路是电源最严重的故障之一，短路保护是衡量开关电源可靠性的重要因素。在使用MOSFET作为功率器件的开关电源中，短路保护的方法主要是检测回路电流，将检测信号与某个固定电压进行比较，如果大于设置的电压值，则判断此时电路已经短路。电流的检测一般通过泄流电阻上的电压测量，或是通过电流互感器测量。这些方法的缺点是短路保护值难以设定，且功率器件工作在接近短路保护值附近时难以保护。当前采用的各种短路保护电路无法识别电路过载和负载短路，电源会反复开通关闭，由此产生的电流脉冲会在开关处产生额外的损耗，也会降低开关器件的可靠性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种开关电源短路保护电路，此电路只有当负载没有短路时才会打开电源，避免了负载完全短路时电源反复开通和关闭的损耗；在故障消除后， 电源能自动恢复正常。本实用新型的技术方案为一种开关电源短路保护电路，包括短路电流检测及保护电路，负载短路检测电路，保护信号输出电路；短路电流检测及保护电路的输入通过接到功率MOSFET管Ql的D极和S极并联在功率MOSFET管的两端；负载短路检测电路的输入并联于电源输出正极和电源输出地之间；短路电流检测及保护电路的输出信号和负载短路检测电路的输出信号并联接入保护信号输出电路，保护信号输出电路的输出接到开关电源控制芯片的保护引脚。所述短路电流检测及保护电路由电阻R3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻 R9，电阻R10，电阻Rl2，运放U 3，运放U4，电容C2，电容C3，二极管D3，稳压二极管D4，光耦 U2,MOSFET管Q2构成，电阻R3 —端接功率MOSFET的D极，另一端与光耦U2的发光二极管及MOSFET管Q2串联，这3个元件构成的串联电路与功率MOSFET管Ql并联，光耦U2的输出经R5和C6构成的滤波电路后接到信号检测运放U3的反相输入端。所述负载短路检测电路由电阻R1，电阻R2，电阻R15，二极管D1，二极管D5，三极管 Q5构成；二极管D5阴极接电源输出正极，阳极接电阻R2 —端和三极管Q5的基极，电阻R2 另一端接辅助电源VCC，电阻R2 —端接辅助电源VCC，另一端接三极管Q5的集电极，接三极管Q5的发射极和电阻R15和二极管D5串联后接到电源输出地，负载短路检测电路的输出由三极管Q5的基极引出。所述保护信号输出电路由电阻R4，电阻R11，电阻R13，三极管Q3，三极管Q4，光耦 Ul构成。本实用新型的优点在于该电路具有多重保护措施，高可靠性的短路保护电路。此电路通过监视功率开关管上的电压实现短路电流检测，从而实现电源过载或短路时的“打嗝”保护；同时对负载短路情况监视，只有当负载没有短路时才会打开电源，避免了负载完全短路时电源反复开通和关闭的损耗，在故障消除后，电源能自动恢复正常。
图1是本实用新型开关电源短路保护电路框图。图2是本实用新型开关电源短路保护电路原理图。
具体实施方式
一种开关电源短路保护电路，短路电流检测及保护电路进行过流检测并实现保护电路的打嗝式限流，负载短路检测电路判定负载是否短路；两个保护电路中只要有一个发生作用，就会触发接到PWM控制芯片的保护信号，停止PWM信号的输出，对电路进行保护。短路电流检测及保护电路由电阻R3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9， 电阻RlO，电阻Rl2，运放U3，运放U4，电容C2，电容C3，二极管D3，稳压二极管D4，光耦U2， MOSFET管Q2构成。Ql为开关电源功率MOSFET管，Ql的漏源电压Vds同Ql的工作电流成比例关系，因此可以通过测量Vds来检测回路电流。检测功率管Q2和光耦U2及电阻R3构成了回路电流检测电路。当驱动信号到达后，Q2和Ql几乎同时导通，此时U2的导通程度完全取决于Ql的漏源电压Vds，而随着Ql的输出电流的增加，Ql的漏源电压也增加。随着 U2导通程度的增加，C2会通过R5释放电荷，C2的电位会越来越低，当低到一定程度时会触发后面的“打嗝”电路。Q2的额定工作电流要求较小，但与Ql的耐压值要求相同。Q2速度比Ql快，Q2会比Ql先导通。因此U2会有一个电流流过，流过的时间为Q2和Ql导通的时间差。可以通过调整R5和C2的取值解决这个误动作信号问题。电源正常工作时，C2电位高于U3同相输入脚上的设定电压，U3输出低电平，则U4 也输出低电平。当出现过载或短路现象时，C2电位由于放电低于设定电压，U3输出高电平， 此时电源马上给电容C3充电，使运算放大器U4同相输人端大于反相输入端，U4输出变高， 给出保护信号，控制芯片停止PWM信号输出，关闭电源。由于U2的截止，C2电位会升高，当其大于设定电压时，U3输出低电平。此时因为电容C3上的电压不能突，必须通过电阻R5放电，C3和R5取值较大，可以改变C3和R5的值来调节停止工作期的时间。当C3的电位降低到小于设定电压时，U4输出低电平，电源工作恢复正常。这样就构成了一个“打嗝“保护电路。R8和R15为正反馈电阻，从而保证U3和U4的输出状态只有两种。负载短路检测电路由电阻R1，电阻R2，电阻R15，二极管D1，二极管D5，三极管Q5 构成。当电路正常时，Dl反向截止，Q5的基极电位为高，Q5导通，Q5的集电极电平为低。当负载短路时，Dl将正向导通，则Q5的基极电压为低电平，Q5截止，Q5的集电极电平为高，输出保护信号。保护信号输出电路由电阻R4，电阻R11，电阻R13，三极管Q 3，三极管Q4，光耦Ul 构成。当短路电流检测及保护电路输出保护信号时，Q3导通，Ul截止，Ul输出高电平，通知控制芯片保护。当短负载短路检测电路输出保护信号时，Q4导通，Ul截止，Ul输出高电平， 通知控制芯片保护。由此可知，以上两个电路任何一路输出保护信号，都可达成保护，这样就构成了双重保护。
权利要求1.一种开关电源短路保护电路，其特征在于该电路包括短路电流检测及保护电路， 负载短路检测电路，保护信号输出电路；短路电流检测及保护电路的输入通过接到功率 MOSFET管Ql的D极和S极并联在功率MOSFET管的两端；负载短路检测电路的输入并联于电源输出正极和电源输出地之间；短路电流检测及保护电路的输出信号和负载短路检测电路的输出信号并联接入保护信号输出电路，保护信号输出电路的输出接到开关电源控制芯片的保护引脚。
2.根据权利要求1所述开关电源短路保护电路，其特征在于所述短路电流检测及保护电路由电阻R3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R12，运放U3， 运放U4，电容C2，电容C3，二极管D3，稳压二极管D4，光耦U2，MOSFET管Q2构成，电阻R 3 一端接功率MOSFET的D极，另一端与光耦U2的发光二极管及MOSFET管Q2串联，这3个元件构成的串联电路与功率MOSFET管Ql并联，光耦U2的输出经R5和C6构成的滤波电路后接到信号检测运放U3的反相输入端。
3.根据权利要求1所述开关电源短路保护电路，其特征在于所述负载短路检测电路由电阻R1，电阻R2，电阻R15，二极管D1，二极管D5，三极管Q5构成；二极管D5阴极接电源输出正极，阳极接电阻R2 —端和三极管Q5的基极，电阻R2另一端接辅助电源VCC，电阻R2 一端接辅助电源VCC，另一端接三极管Q5的集电极，接三极管Q5的发射极和电阻R15和二极管D5串联后接到电源输出地，负载短路检测电路的输出由三极管Q5的基极引出。
4.根据权利要求1所述开关电源短路保护电路，其特征在于所述保护信号输出电路由电阻R4，电阻Rl 1，电阻R13，三极管Q3，三极管Q4，光耦Ul构成。
专利摘要本实用新型公开一种开关电源短路保护电路，其特征在于该电路包括短路电流检测及保护电路，负载短路检测电路，保护信号输出电路；短路电流检测及保护电路的输入通过接到功率MOSFET管Q1的D极和S极并联在功率MOSFET管的两端。本实用新型的优点在于该电路具有多重保护措施，高可靠性的短路保护电路。此电路通过监视功率开关管上的电压实现短路电流检测，从而实现电源过载或短路时的“打嗝”保护；同时对负载短路情况监视，只有当负载没有短路时才会打开电源，避免了负载完全短路时电源反复开通和关闭的损耗；在故障消除后，电源能自动恢复正常。
文档编号H02H7/125GK202034765SQ20112009126
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者刘永士, 曾昭舜 申请人:武汉诚锐电器有限公司