一种DC/DC变换器用短路保护电路的制作方法

本实用新型设计DC/DC变换器
技术领域：
，特别涉及一种DC/DC用短路保护采样及控制电路。
背景技术：
：DC/DC变换器中的短路保护电路有很多种，按采样方式不同，可以分为电压采样和电流采样两类。电压采样短路保护的典型结构是在变压器上增加一个辅助绕组，即电压感应绕组进行采样，如图1中所示的绕组T1。当电路出现短路时，输出功率变大，输入电流增加，采样绕组T1感应电压更负。电路通过D8和C13对感应电压进行整流滤波。电阻R27和R28对其进行分压后输入到误差放大器U2B的负输入端，此时误差放大器的输出为高电平。该高电平通过D12接到迟滞比较器U2A的正输入端，使其输出高电平，MOS管Q4导通，将U2B的正输入端拉到地，即U2B输出为低电平，电路停止工作。电容C20起到保持电压的作用。当电路停止工作后，C20通过电阻R18缓慢放电。当电压低于U2A的下门限电压时，其输出为低电平，MOS管Q4关闭，U2B恢复正常，电路重新启动。每间隔一段时间，电路恢复输出，如果输出还处于短路状态，电路将很快又进入保护，直至检测到电路输出正常为止。这种保护也称为“打嗝”保护。这时电路仅处于恢复保护过程和检测过程，故电路平均功耗很小。电流采样短路保护电路典型线路如图2所示。通过采样电阻RS1，将输出电流转化为电压进行采样。电路的输出端短路时，输出电流增大，RS1两端的电压增大，即误差放大器U1的负输入端变大，其输出端为低电平，二极管D1导通，反馈信号通过光耦PC1传递到前级，使PWM控制器的反馈补偿端(COMP端)电压升高，输出端(OUT端)输出为低电平，即开关管Q1不导通，电路进入保护模式。这种保护电路采样的是输出电流，所以可以精确设置过流保护点，例如，输出电流为2.4A，可以将输出电流的限流点设置为2.6A。现有DC/DC变换器中短路保护电路在性能上各有优缺点，但它们都有一个共同的缺点，即线路结构复杂，在混合集成电路组装中占用空间较大。当DC/DC变换器组装空间有限时，现有短路保护电路就不适用了。技术实现要素：为解决现有短路保护电路线路结构复杂、元器件数量多等问题，本实用新型提供了一种新型短路保护电路，优点是线路简单、元器件数量少。本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种DC/DC变换器用短路保护电路，包括：运算放大器U1和三极管P1；所述的运算放大器U1的参考端连接电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R2和电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接前级采样端口，运算放大器U1的输出端连接三极管P1的b极和电阻R3，三极管P1的c极接地，三极管P1的e极和电阻R3的另一端接使能端或前级禁止端。所述的运算放大器U1为TL431型运算放大器。所述的采样端口与DC/DC变换器中的PWM控制器的反馈补偿端连接。所述的DC/DC变换器包括：PWM控制器、输入滤波电路、输出滤波电路、反馈运算放大电路、变压器；变压器T1的初级线圈一端通过输入滤波电路与直流电源连接，另一端通过VDMOS管连接到地，PWM控制器的输出端连接到VDMOS管的栅极，变压器T1的次级线圈输出电压经二极管整流后再经滤波电路输出，输出电压经采样误差放大后、再经隔离传输到PWM控制器，控制VDMOS管驱动脉冲的占空比；变压器T2的初级线圈一端与PWM控制器的反馈端连接，变压器T2的次级线圈经反馈运算放大电路与DC/DC变换器的输出端连接；所述的短路保护电路与PWM控制器的反馈补偿端连接。所述的DC/DC变换器为单端拓扑结构，具有前级禁止功能。所述的PWM控制器为UC1843芯片。PWM控制器具备反馈补偿端，通过该引出端可采集DC/DC输出短路、过流信号。相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：本实用新型是一种线路结构简单的短路保护电路，相对于现有的复杂电路结构，本实用新型仅由6个元器件构成，具有结构简单且占组装面积少等特点，并可实现电路的采样、比较和保护等功能。本实用新型通过在DC/DC变换器中的应用，结果表明能够实现DC/DC变换器电路的短路保护。达到了现有的短路保护电路的效果。【附图说明】图1现有技术的电压采样短路保护电路；图2现有技术的电流采样短路保护电路；图3本实用新型短路保护电路的结构图；图4本实用新型短路保护电路的在DC/DC变换器中的应用实例图。【具体实施方式】下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细阐述，但本实用新型不限于该实施例。为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选施例中详细说明具体的细节。本实用新型涉及用于PWM(脉冲宽度调制)控制器UC1843的短路保护电路的设计。本实用新型的一种DC/DC变换器用短路保护电路，如图3所示，包括运算放大器TL431(U1)、电阻(R1、R2、R3)、电容(C1)和PNP三极管(P1)。运算放大器U1的8脚接电阻R1、R2和C1。电阻R2和C1的另一端接地，电阻R1的另一端接01端口。U1的输出端接P1的b极和电阻R3。P1的c极接地。P1的e极和电阻R3的另一端接02端口。01端口为前级采样端，02端口为使能端或前级禁止端。具体保护方式为：采样端01通过电阻R1和R2进行分压后接到U1的参考端(8脚)。DC/DC变换器正常工作时，该点的电压小于2.5V，运算放大器U1的输出端1脚为高电平，P1截止，对使能端或前级禁止端02不起作用。当DC/DC变换器的输出端短路时，01端口的电压升高，即U1的8脚电压高于2.5V，使得U1的输出(1脚)为低电平，P1导通，02端拉低为低电平，使电路停止工作，实现保护。U1输出的低电平使P1导通，形成使能端的放电回路，防止U1有大电流通过，导致烧坏。其中当电路禁止保护后，整个电路停止工作，其中C1的电容通过R2放电，当C1的电压放电至低于2.5V时，U1的1脚输出高电平，P1截止，02端口恢复正常电压，电路又开始工作，由于电路依旧处于短路状态，检测到短路，电路又禁止，电路这样进入了“打嗝”保护的状态。电容C1可以调整电路的保护周期。R3是U1的限流电阻。本实用新型实际应用的具体线路如图4所示，本实用新型的一种DC/DC变换器，包括：PWM控制器、输入滤波电路、输出滤波电路、反馈运算放大电路、变压器及权利要求1至3任一项所述的短路保护电路；变压器T1的初级线圈一端通过输入滤波电路与直流电源连接，另一端通过VDMOS管连接到地，PWM控制器的输出端连接到VDMOS的栅极，变压器T1的次级线圈输出电压经二极管整流后再经滤波电路输出。输出电压经采样误差放大后、再经隔离传输到PWM控制器，控制VDMOS管驱动脉冲的占空比，从而实现输出电压稳定。变压器T2的初级线圈一端与PWM控制器的反馈端连接，变压器T2的次级线圈经反馈运算放大电路与DC/DC变换器的输出端连接；所述的短路保护电路与PWM控制器的反馈补偿端连接。该保护电路应用于输入电压100V，输出电压5V，输出功率为5W的DC/DC变换器中。采样端01端口接PWM控制器的反馈补偿端，DC/DC变换器正常工作时，采样点的电压为2.5V，经电阻R1和R2分压后，U1的参考端电压(8脚)为2.42V，小于基准电压2.5V。U1的阴极(1脚)为高电平10.8V，使能端02端口为低电平禁止。当DC/DC变换器的输出端短路时，PWM控制器反馈补偿端的电平升高，为2.56V，即U1的参考端电压(8脚)升高，使得U1的阴极(1脚)为低电平0.5V。该低电平作用到02端口，拉低电路的供电线路，即电路控制环路停止工作，实现保护。电容C1放电到小于2.5V时，运算放大器U1的6脚为高电平，02端口的电平升高，电路开始工作。由于电路输出端仍是短路状态，电路又进入保护阶段。02端口电平的变化周期即为电路的保护检测周期。其测试的短路功耗如表1(三温测试数据)所示。表1-55℃25℃125℃短路功耗(W)0.811.042.42由表1可以看出，该实用新型技术在DC/DC变换器中实现了其短路保护的功能。上述提出的新型短路保护电路技术方案已经投入到100V系列的军用DC/DC变换器设计中，能够实现电路的短路保护。以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型专利范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。当前第1页1 2 3