具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统及方法，该系统包括PWM控制器，还包括供电电路、软启动电路和短路保护电路。本发明还提供一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统的保护方法。本发明通过短路保护电路实现供电电路自动重启和软启动电路自动重置，可以有效防止短路保护结束后的输入浪涌电流触发短路保护电路再次进入保护状态而无法恢复正常，由于输入浪涌电流被有效抑制，可以比常规具有软启动功能的打嗝式短路保护电路具有更大的容性负载能力，适用于各种电源系统。
【专利说明】具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源短路保护【技术领域】，具体是一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统及方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]短路保护系统是电源系统中的核心保护单元，其作用是检测电源系统中的短路保护状态，并对电源进行控制，防止短路时电流过大导致电源系统的损坏。具有软启动功能的常规电源短路保护系统中，软启动电路仅在电源启动时可以有效防止输入电流的过冲，当电源输出端出现短路状态，短路保护系统实现短路保护，短路状态退出后，电源输出端电压恢复到正常值期间，输入电流的过冲比电源启动时的输入电流过冲大，尤其是电源容性负载较大时，容易触发短路保护系统再次进入保护状态，造成短路保护误动作。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统及方法，降低短路期间及短路状态消失后的输入电流过冲，避免出现短路保护误动作。
[0006]本发明的技术方案为:
一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统，包括与主功率电路连接的PWM控制器，所述主功率电路由MOS管、变压器和采样电阻构成，所述PWM控制器的输出端连接MOS管的栅极，所述MOS管的源极通过采样电阻接地，其漏极通过变压器原边绕组连接到电源输入电压，还包括供电电路、软启动电路和短路保护电路；
所述供电电路，用于提供输出电压，为PWM控制器、软启动电路和短路保护电路供电；所述软启动电路，用于接收供电电路的电压，产生软启动信号以开启PWM控制器的输出，使电源开始工作；
所述短路保护电路，用于当其上电后，若检测到电源输出端出现短路，则关闭PWM控制器的输出以使电源停止工作，同时释放软启动电路吸收的电荷以使其进入待机状态，并拉低供电电路的输出电压以使其无法供电；当其下电后，供电电路恢复供电，软启动电路再次开启PWM控制器的输出，使电源开始工作；若检测到电源输出端短路消失，则使电源保持正常工作状态，若检测到电源输出端依然短路，则重复上述动作，直至短路状态消失。
[0007]所述的具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统，所述供电电路由第一稳压二极管和第一限流电阻构成，所述第一稳压二极管的阳极接地，其阴极通过第一限流电阻连接到电源输入电压；所述PWM控制器的电源端连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点；
所述软启动电路包括RCD吸收电路和PNP三极管，所述RCD吸收电路由电阻、电容和二极管构成，所述电容的一端接地，其另一端通过并接的电阻和二极管连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点；所述电阻、电容与二极管三者之间的节点与PNP三极管的基极连接，所述PNP三极管的发射极连接PWM控制器的反馈端，其集电极接地；
所述短路保护电路包括比较器、第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管；所述比较器的电源端连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点，其同相输入端连接到MOS管与采样电阻之间的节点，其反相输入端连接到第二稳压二极管与第二限流电阻之间的节点，所述第二稳压二极管与第二限流电阻构成基准电压电路，所述第二稳压二极管的阳极接地，其阴极通过第二限流电阻连接到电源输入电压；
所述比较器的输出端分别与第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管的基极连接；所述第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管的发射极均接地；所述第一 NPN三极管的集电极连接到PNP三极管与PWM控制器之间的节点，第二 NPN三极管的集电极连接到电阻、电容与二极管三者之间的节点，第三NPN三极管的集电极连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点。
[0008]所述的一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统的保护方法，包括以下步骤:
(1)供电电路提供输出电压，为PWM控制器、软启动电路和短路保护电路供电，PWM控制器、软启动电路和短路保护电路上电；
(2)软启动电路上电后，产生软启动信号以开启PWM控制器的输出，电源开始工作；
(3)短路保护电路上电后，检测电源输出端是否出现短路，若是，则执行步骤(4)，若否，则电源保持正常工作状态；
(4)短路保护电路关闭PWM控制器的输出以使电源停止工作，同时释放软启动电路吸收的电荷以使其进入待机状态，并拉低供电电路的输出电压以使其无法供电；短路保护电路下电后，供电电路恢复供电，软启动电路再次开启PWM控制器的输出，电源开始工作，返回步骤(3)。
[0009]本发明通过短路保护电路实现供电电路自动重启和软启动电路自动重置，可以有效防止短路保护结束后的输入浪涌电流触发短路保护电路再次进入保护状态而无法恢复正常，由于输入浪涌电流被有效抑制，可以比常规具有软启动功能的打嗝式短路保护电路具有更大的容性负载能力，适用于各种电源系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明具体实施例的电路结构示意图。
[0011]
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
[0013]如图1所示,一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统,包括PWM控制器2、供电电路3、软启动电路4、基准电压电路5和短路保护电路6。PWM控制器2与电源的主功率电路I连接，主功率电路I由NMOS管QO、变压器T和采样电阻RO构成，NMOS管QO的栅极连接PWM控制器的输出端，NMOS管QO的源极通过采样电阻RO接地，NMOS管QO的漏极通过变压器T的原边绕组连接到电源输入电压Vin。[0014]供电电路3由第一稳压二极管Dzl和第一限流电阻Rl构成，第一稳压二极管Dzl的阳极接地，第一稳压二极管Dzl的阴极通过第一限流电阻Rl连接到电源输入电压Vin。PWM控制器2的电源端连接到第一稳压二极管Dzl与第一限流电阻Rl之间的节点。
[0015]软启动电路4包括R⑶吸收电路和PNP三极管Q，RCD吸收电路由电阻R、电容C和二极管D构成，电容C的一端接地，电容C的另一端通过并接的电阻R和二极管D连接到第一稳压二极管Dzl与第一限流电阻Rl之间的节点。电阻R、电容C与二极管D三者之间的节点与PNP三极管Q的基极连接，PNP三极管Q的发射极连接PWM控制器2的反馈端，PNP三极管Q的集电极接地。
[0016]基准电压电路5由第二稳压二极管Dz2和第二限流电阻R2构成，第二稳压二极管Dz2的阳极接地，第二稳压二极管Dz2的阴极通过第二限流电阻R2连接到电源输入电压Vin0
[0017]短路保护电路6包括比较器V、第一 NPN三极管Ql、第二 NPN三极管Q2和第三NPN三极管Q3。比较器V的电源端连接到第一稳压二极管Dzl与第一限流电阻Rl之间的节点，比较器V的同相输入端连接到NMOS管QO与采样电阻RO之间的节点，比较器V的反相输入端连接到第二稳压二极管Dz2与第二限流电阻R2之间的节点。
[0018]比较器V的输出端分别与第一 NPN三极管Ql的基极、第二 NPN三极管Q2的基极和第三NPN三极管Q3的基极连接。第一 NPN三极管Ql的发射极、第二 NPN三极管Q2的发射极和第三NPN三极管Q3的发射极均接地。第一 NPN三极管Ql的集电极连接到PNP三极管Q与PWM控制器2之间的节点，第二 NPN三极管Q2的集电极连接到电阻R、电容C与二极管D三者之间的节点，第三NPN三极管Q3的集电极连接到第一稳压二极管Dzl与第一限流电阻Rl之间的节点。
[0019]本发明的工作原理:
电源输入电压Vin经变压器T转换后，再经过整流滤波，输出直流电压Vo。正常状态下，第一稳压二极管Dzl的供电电压建立，PWM控制器2、比较器V上电，同时，电容C的电压上升，PNP三极管Q的发射极电压上升，当其上升到一定阶段时，PWM控制器2输出PWM信号，电源开始稳定工作。当电源输出端出现短路状态时，比较器V的同相输入端电压高于负相输入端的基准电压，比较器V输出高电平，第一 NPN三极管Ql拉低PWM控制器2的反馈端电压，从而关闭PWM信号输出，第二 NPN三极管Q2将电容C上的电荷释放，使软启动电路4可以在下次启动时作用，第三NPN三极管Q3将第一稳压二极管Dzl的电压拉低，使PWM控制器2和比较器V下电。此时，由于比较器V下电，比较器V不工作，其输出端无信号，无法控制第一 NPN三极管Q1、第二 NPN三极管Q2和第三NPN三极管Q3动作，则第一稳压二极管Dzl开始恢复正常供电，PWM控制器2和比较器V上电，同时，电容C的电压上升，PNP三极管Q的发射极电压上升，当其上升到一定阶段时，PWM控制器2输出PWM信号，电源开始工作。若此时电源输出端的短路状态已消失，则电源保持正常工作状态，若此时仍处于短路状态，则短路保护电路6再次进行上述动作，直至电源输出端的短路状态消失。
[0020]以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统，包括与主功率电路连接的PWM控制器，所述主功率电路由MOS管、变压器和采样电阻构成，所述PWM控制器的输出端连接MOS管的栅极，所述MOS管的源极通过采样电阻接地，其漏极通过变压器原边绕组连接到电源输入电压，其特征在于:还包括供电电路、软启动电路和短路保护电路； 所述供电电路，用于提供输出电压，为PWM控制器、软启动电路和短路保护电路供电； 所述软启动电路，用于接收供电电路的电压，产生软启动信号以开启PWM控制器的输出，使电源开始工作； 所述短路保护电路，用于当其上电后，若检测到电源输出端出现短路，则关闭PWM控制器的输出以使电源停止工作，同 时释放软启动电路吸收的电荷以使软启动电路进入待机状态，并拉低供电电路的输出电压以使供电电路无法供电；当短路保护电路下电后，供电电路恢复供电，软启动电路再次开启PWM控制器的输出，使电源开始工作；若检测到电源输出端短路消失，则使电源保持正常工作状态，若检测到电源输出端依然短路，则重复上述动作，直至短路状态消失。
2.根据权利要求1所述的具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统，其特征在于:所述供电电路由第一稳压二极管和第一限流电阻构成，所述第一稳压二极管的阳极接地，其阴极通过第一限流电阻连接到电源输入电压；所述PWM控制器的电源端连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点； 所述软启动电路包括RCD吸收电路和PNP三极管，所述RCD吸收电路由电阻、电容和二极管构成，所述电容的一端接地，其另一端通过并接的电阻和二极管连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点；所述电阻、电容与二极管三者之间的节点与PNP三极管的基极连接，所述PNP三极管的发射极连接PWM控制器的反馈端，其集电极接地； 所述短路保护电路包括比较器、第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管；所述比较器的电源端连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点，其同相输入端连接到MOS管与采样电阻之间的节点，其反相输入端连接到第二稳压二极管与第二限流电阻之间的节点，所述第二稳压二极管与第二限流电阻构成基准电压电路，所述第二稳压二极管的阳极接地，其阴极通过第二限流电阻连接到电源输入电压； 所述比较器的输出端分别与第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管的基极连接；所述第一 NPN三极管、第二 NPN三极管和第三NPN三极管的发射极均接地；所述第一 NPN三极管的集电极连接到PNP三极管与PWM控制器之间的节点，第二 NPN三极管的集电极连接到电阻、电容与二极管三者之间的节点，第三NPN三极管的集电极连接到第一稳压二极管与第一限流电阻之间的节点。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动重启和软启动功能的电源短路保护系统的保护方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)供电电路提供输出电压，为PWM控制器、软启动电路和短路保护电路供电，PWM控制器、软启动电路和短路保护电路上电； (2)软启动电路上电后，产生软启动信号以开启PWM控制器的输出，电源开始工作； (3)短路保护电路上电后，检测电源输出端是否出现短路，若是，则执行步骤(4)，若否，则电源保持正常工作状态； (4)短路保护电路关闭P丽控制器的输出以使电源停止工作，同时释放软启动电路吸收的电荷以使其进入待机状态，并拉低供电电路的输出电压以使其无法供电；短路保护电路下电后，供电电路恢复供电，软启动电路再次开启PWM控制器的输出，电源开始工作，返回步 骤(3)。
【文档编号】H02M1/36GK104022489SQ201410300386
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】胡海斌, 胡进, 张石磊, 刘猛 申请人:中国电子科技集团公司第四十三研究所