专利名称：Pwm占空比限制电路及开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关电源设备，特别是一种PWM占空比限制电路及具有该PWM占空比限制电路的开关电源。
背景技术：
对于PWM控制的开关电源，由PWM信号控制转换器中的开关管的导通与关断，当采用没有内置占空比限制电路的PWM 1C，则存在如何限制PWM信号的占空比的需求。实际应用中，对占空比是否有适当限制，往往决定了开关电源能否可靠地工作。如图I所示的反激电源，在没有占空比限制电路的PWM IC的内部，如果输出短路，失去了反馈的3842系列IC就会跑到最大占空比Dmax，一旦Toff小于Vin*T*Dmax八N*Voff )磁芯就不能有效复位， 很容易造成变压器饱和而烧毁开关管，从而导致整个电源损坏。在输出过短路时，因为变压器的伏秒值相等，有公式Vin*T0n=N*V0ff*T0ff，式中Vin是变压器初级线圈上的电压，相当于输入电压，Ton是开关管导通时间(Ton=T*D，T是工作周期，D是占空比)，N是初次级的圈数比，Voff是次级线圈上的电压，Toff是开关管截止的时间，并且在Toff>或=Vin*T*D/(N*Voff)时，变压器储存在初级的能量就能从次级释放出去以实现变压器的有效复位。但是如果Vin输入电压高，占空比D又大，Voff在次级短路时又变得非常小，差不多就剩下一个输出二极管的压降了，此时变压要实现有效的复位就需要很长的Toff时间，但是在工作频率不变时，占空比D越大，则剩下的Toff=T*(I-D)就越小，一旦Toff小于Vin*T*D/(N*Voff)，变压器就不能有效的复位，经过一些周期后，变压器里储存的能量越来越多，最终导致变压器饱和而烧坏开关管Q3，整个电源就损坏了。
实用新型内容本实用新型的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种PWM占空比限制电路及采用该PWM占空比限制电路的开关电源。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种PWM占空比限制电路，包括定频电路、PWM控制模块和占空比限制模块，所述定频电路包括第一电阻和第一电容，所述PWM控制模块的参考电压输出端接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端共接至所述PWM控制模块的调制输入端，所述占空比限制模块包括第一三极管、第二三极管和分压电路，所述PWM控制模块的调制输入端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极和所述分压电路的一端共接至所述PWM控制模块的参考电压输出端，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的基极连接所述分压电路的分压节点，所述第二三极管的集电极连接所述PWM控制模块的控制输入端，所述分压电路的另一端接地。所述分压电路可以包括串联的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端连接所述PWM控制模块的参考电压输出端，所述第三电阻的一端接地，所述第二三极管的基极接至所述第二电阻和所述第三电阻之间。[0007]一种开关电源，包括根据前述任一种PWM占空比限制电路，所述PWM占空比限制电路的PWM控制模块的输出端连接所述开关电源的主功率开关管的控制端。所述开关电源可以为反激电源。所述反激电源可以包括变压器、所述主功率开关管、反馈电阻、输出二极管和输出电容，所述变压器的初级绕组的一端接电源，所述变压器的初级绕组的另一端通过所述主功率开关管和所述反馈电阻耦合到地，所述输出二极管和所述输出电容串联在所述变压器的次级绕组的两端。本实用新型有益的技术效果是根据本实用新型，针对PWM控制，由分立元件组成的PWM占空比限制电路，可将占空比限制在合理的范围之内。例如针对具有变压器的反激电源，只要是变压器在Ton时间内储存的能量在Toff时能够放掉，磁芯就能有效复位，这样输入高压并且短路输出时不至 于引起变压器饱和而损坏电源。本实用新型可以在反激电源的输入高压并且输出短路时，有效地把最大占空比限制在合理的范围之内，使得变压器不至于饱和，从而对电源起到很好的保护作用。本实用新型的占空比限制电路由少量的分立元件组成，非常简单且实用。
图I为现有技术的PWM控制的反激电源电路图；图2为根据本实用新型一个实施例的PWM占空比限制电路及开关电源的电路图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。图2所示是一种适用于PWM IC控制电源的最大占空比限制电路。特别适用于没有内置占空比限制电路的PWM IC (例如工业电源常用的3842系列IC)控制的电源电路。请参阅图2，在一种实施例中，PWM占空比限制电路包括定频电路、PWM控制模块和占空比限制模块，所述定频电路包括第一电阻Rl和第一电容Cl，所述PWM控制模块的参考电压输出端PIN8接所述第一电阻Rl的一端，所述第一电阻Rl的另一端与所述第一电容Cl的一端共接至所述PWM控制模块的调制输入端PIN4，所述占空比限制模块包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和分压电路，所述PWM控制模块的调制输入端PIN4连接所述第一三极管Ql的基极，所述第一三极管Ql的集电极和所述分压电路的一端共接至所述PWM控制模块的参考电压输出端PIN8，所述第一三极管Ql的发射极连接所述第二三极管Q2的发射极，所述第二三极管Q2的基极连接所述分压电路的分压节点(V (R3))，所述第二三极管Q2的集电极连接所述PWM控制模块的控制输入端PIN3，所述分压电路的另一端接地。所述分压电路可以包括串联的第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻的一端连接所述PWM控制模块的参考电压输出端PIN8，所述第三电阻R3的一端接地，所述第二三极管Q2的基极接至所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间。本实用新型的实施例同样适用于其它没有内置占空比限制电路的PWM 1C。如上所述，该实施例中，PWM控制的3842系列IC的定频电路由电阻Rl和电容Cl组成，3842系列IC的工作频率F=L 72/(Rl*Cl)。其定频率原理是3842系列IC的PIN8上的参考5V电压通过电阻Rl向电容Cl充电，并且在电容Cl上的电压(也就是3842系列IC PIN4上的电压)由1.2V充电到3. 8V时，PWM IC产生ON的时间，3842系列IC PIMi电压一旦达到3. 8V会很快通过IC内部的电路放电到I. 2V，这就产生了 OFF时间，接着再由1.2V充电到3. 8 V，这样周而复始就形成了一个固定的频率。不管有没有次级反馈，3842系列IC就将以此固定频率工作。在没有次级反馈的情况下，Ton时间由3842系列IC PIN4上的电压从I. 2V充到3. 8V的时间来决定。如果端子PIN4上的电压从I. 2V 一直充电到3. 8V，则此时就有最大占空比Dmax。而图2所示实施例的占空比限制电路中，电阻R2，R3组成一个分压电路，3842系列IC PIN8上的5V参考电压通过此分压电路在电阻R3上形成V (R3) =5*R3/ (R2+R3)的电压，则当PIN4的电压被充电到V(R3)+2*Vbe时，式中，V(R3)是电阻R3上的电压，Vbe是三极管Q1，Q2 be结上的电压降，三极管Ql，Q2导通，端子PIN4上的电压减去一个三极管Ql的Vbe电压后被传递到端子PIN3上去，从而垫高端子PIN3的电压到IV去关闭端子PIN6驱动的三极管Q3。调节电阻R3上的电压V(R3)的大小，就可以调节Ton的大小，又因为Ton=T*D，占空比D和Ton成正比。R3上的电压V(R3)越高则端子PIN4上的电压被充得越高才能让三极管Ql，Q2导通，此时的Ton和占空比D越大，反之亦然。在另一方面，本实用新型还提供一种开关电源。在一个实施例的开关电源如图I所示，其包含前述实施例的PWM占空比限制电路，所述PWM占空比限制电路的PWM控制模块的输出端PIN6连接所述开关电源的主功率开关管Q3的控制端。所述开关电源可以为反激电源。在一个实施例里，所述反激电源可以包括变压器Tl、所述主功率开关管Q3、反馈电阻RSENSE、输出二极管Dl和输出电容C2，所述变压器的初级绕组的一端接电源，所述变压器的初级绕组的另一端通过所述主功率开关管和所述反馈电阻耦合到地，所述输出二极管和所述输出电容串联在所述变压器的次级绕组的两端占空比限制电路主要用于在高电压输入而且输出短路时保护电源不至于损坏。如图I所示开关电源，一旦输出短路则不再有反馈通过光耦去控制3842系列IC时，此时3842系列IC就会跑最大占空比Dmax，一旦Toff小于Vin*T*Dmax/ (N*Voff )，磁芯就不能有效复位，磁芯不能复位也就意谓着Ip每工作一个周期都会变得比前一个周期更大，这样变压器在工作多个周期工作之后越来越大Ip最终必将导致变压器饱和，Ip在变压器饱和后失控从而引起开关管的烧毁而损坏整个电源。如果加上本实用新型的占空比限制电路，就可以把最大占空比限制在一个合理的范围之内，从而保护电源不至于因为饱和而损坏。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种PWM占空比限制电路，其特征在于，包括定频电路、PWM控制模块和占空比限制模块，所述定频电路包括第一电阻和第一电容，所述PWM控制模块的参考电压输出端接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端与所述第一电容的一端共接至所述PWM控制模块的调制输入端，所述占空比限制模块包括第一三极管、第二三极管和分压电路，所述PWM控制模块的调制输入端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极和所述分压电路的一端共接至所述PWM控制模块的参考电压输出端，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的基极连接所述分压电路的分压节点，所述第二三极管的集电极连接所述PWM控制模块的控制输入端，所述分压电路的另一端接地。
2.如权利要求I所述的PWM占空比限制电路，其特征在于，所述分压电路包括串联的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的一端连接所述PWM控制模块的参考电压输出端，所述第三电阻的一端接地，所述第二三极管的基极接至所述第二电阻和所述第三电阻之间。
3.一种开关电源，其特征在于，包括根据权利要求I或2所述的PWM占空比限制电路，所述PWM占空比限制电路的P丽控制模块的输出端连接所述开关电源的主功率开关管的控制端。
4.如权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源为反激电源。
5.如权利要求4所述的开关电源，其特征在于，所述反激电源包括变压器、所述主功率开关管、反馈电阻、输出二极管和输出电容，所述变压器的初级绕组的一端接电源，所述变压器的初级绕组的另一端通过所述主功率开关管和所述反馈电阻耦合到地，所述输出二极管和所述输出电容串联在所述变压器的次级绕组的两端。
专利摘要本实用新型公开了一种PWM占空比限制电路，包括定频电路、PWM控制模块和占空比限制模块，定频电路包括第一电阻和第一电容，PWM控制模块的参考电压输出端接第一电阻的一端，第一电阻的另一端与第一电容的一端共接至PWM控制模块的调制输入端，占空比限制模块包括第一三极管、第二三极管和分压电路，PWM控制模块的调制输入端连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极和分压电路的一端共接至PWM控制模块的参考电压输出端，第一三极管的发射极连接第二三极管的发射极，第二三极管的基极连接分压电路的分压节点，第二三极管的集电极连接PWM控制模块的控制输入端。本实用新型可以有效地把占空比限制在合理的范围之内，对电源起到很好的保护作用。
文档编号H02M1/08GK202424490SQ20112055116
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者周明亮, 李方秋, 肖铿 申请人:信丰可立克科技有限公司, 惠州市可立克科技有限公司, 深圳可立克科技股份有限公司