开关电源轻载短路保护电路的制作方法

本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种开关电源轻载短路保护电路。

背景技术：

开关电源产品的短路保护是非常严格的，短路保护的可靠性决定了产品寿命，常用的短路保护是利用电源控制芯片的电流比较单元来封锁驱动输出，使开关电源进入“打嗝”状态，保护功率器件不致损坏。

传统应用于开关电源短路保护是基于原边采样电阻的电压与电源控制芯片的误差放大器的输出电压比较，以UC2844电源控制芯片为例，若电流采样引脚电压超过1V，会复位PWM锁存器，驱动输出关闭，当UC2844的供电引脚上的电压下降至10V后，开关电源停止工作。

然而在工程应用时，针对副边输出绕组为3.3V、5V的电源短路情况，尤其是从轻载到短路的情况，仅依靠UC2844的峰值电流检测无法实现短路保护。由于UC2844是基于周期调制，且不同绕组的电感和漏感值不同，电流变化率不一致，反映到原边电流变化也自然不一致。如5V从轻载到短路时，UC2844的误差放大器输出高态6.2V，被电流采样比较器反相端稳压管钳成1V，正相端还未上升到1V， PWM锁存器仍工作，开关电源此时工作在5V输出超重载状态，此时辅助供电绕组电压反而升高，开关电源持续工作。若调高采样电阻阻值，又会导致开关电源在不到满载就已经过流保护。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种开关电源轻载短路保护电路，利用基本的电子元件设计出初始态、正常态、故障态的逻辑，最终逻辑电平接入电源控制芯片的误差放大器输出端口，以控制PWM锁存器输出。

为实现上述目的，本实用新型所设计的开关电源轻载短路保护电路，包括5V电源、抗干扰回路、光耦U1、UC2844电源控制芯片、 PNP型三极管T1、延时网络、开漏输出极三极管T2及误差放大器 COMP，所述5V电源的输出端与所述抗干扰回路的输入端相连，所述抗干扰回路的输出端与所述光耦U1的原边相连，所述光耦U1的副边集电极4与所述UC2844电源控制芯片的Vref引脚相连，发射极下拉，所述光耦U1的副边集电极4和副边集电极3还分别与所述 PNP型三极管T1的发射极和基极相连，与所述PNP型三极管T1在电源正常工作态时将逻辑电平取反，所述PNP型三极管T1的集电极与所述延时网络相连，所述延时网络与所述开漏输出极三极管T2 的基极和发射极相连，所述开漏输出极三极管T2将逻辑电平转换成仅在故障态时呈低电平，所述开漏输出极三极管T2的集电极与误差放大器COMP相连。

优选地，所述抗干扰回路包括电阻R1、电阻R3和电容C1，所述5V电源的输出端与所述电阻R1的输入端相连，所述电阻R1的输出端与所述光耦U1原边的输入端1相连，所述光耦U1原边的输出端2接地，所述电阻R1的输出端与所述电阻R3的输入端相连，所述电阻R1的输出端与所述电容C1的输入端相连，所述电阻R3 的输出端和所述电容C1的输出端均接地。

优选地，所述光耦U1的副边集电极3与电阻R4的输入端相连，所述电阻R4的输出端与所述PNP型三极管T1的基极相连，所述电阻R4的输出端还与电阻R2的输入端相连，所述电阻R2的输出端与所述PNP型三极管T1的发射极相连。

优选地，所述延时网络包括电阻R5、极性电容E1和稳压二极管ZD1，避免初态时的逻辑电平被取反，维持初态逻辑与正常态逻辑一致，所述PNP型三极管T1的集电极与所述电阻R5的输入端相连，所述电阻R5的输出端与所述稳压二极管ZD1的输入端相连，所述电阻R5的输出端还与所述极性电容E1的正极相连，所述稳压二极管ZD1的输出端与所述开漏输出极三极管T2的基极相连。

优选地，所述PNP型三极管T1的集电极与电阻R8的输入端相连，所述电阻R8的输出端接地，所述极性电容E1的负极接地，所述稳压二极管ZD1的输出端与电阻R6的输入端相连，所述稳压二极管ZD1的输出端与电容C2的输入端相连，所述电阻R6的输出端接地，所述电容C2的输出端接地。

优选地，所述光耦U1的副边集电极3与电阻R7的输入端相连，所述电阻R7的输出端接地。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过将副边绕组的工作状态转换成开漏输出逻辑电平，来控制PWM锁存器的输出，以达到短路故障保护；

2、抗干扰回路加宽了低电平有效范围；

3、光耦U1隔离原副边高低压信号，通过光耦U1隔离取样副边绕组状态来进行保护，摒弃了通过电流采样来保护，防止了电流采样引脚受到干扰而误保护的可能。

附图说明

图1为本实用新型开关电源轻载短路保护电路的电路示意图；

图2为本实用新型开关电源轻载短路保护电路的逻辑示意图。

图中各部件标号如下：

抗干扰回路1、延时网络2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型开关电源轻载短路保护电路，包括5V 电源、抗干扰回路1、光耦U1、UC2844电源控制芯片、PNP型三极管T1、延时网络2、开漏输出极三极管T2及误差放大器COMP，5V 电源的输出端与抗干扰回路1的输入端相连，抗干扰回路1的输出端与光耦U1的原边相连，光耦U1的副边集电极4与UC2844电源控制芯片的Vref引脚相连，光耦U1的副边集电极4与PNP型三极管T1的发射极相连，光耦U1的副边集电极3与电阻R4的输入端相连，电阻R4的输出端与PNP型三极管T1的基极相连，电阻R4 的输出端还与电阻R2的输入端相连，电阻R2的输出端与PNP型三极管T1的发射极相连，PNP型三极管T1的集电极与延时网络2相连，延时网络2与开漏输出极三极管T2的基极和发射极相连，开漏输出极三极管T2的集电极与误差放大器COMP相连。

其中，抗干扰回路1包括电阻R1、电阻R3和电容C1，5V电源的输出端与电阻R1的输入端相连，电阻R1的输出端与光耦U1 原边的输入端1相连，光耦U1原边的输出端2接地，电阻R1的输出端与电阻R3的输入端相连，电阻R1的输出端与电容C1的输入端相连，电阻R3的输出端和电容C1的输出端均接地；延时网络2 包括电阻R5、极性电容E1和稳压二极管ZD1，PNP型三极管T1的集电极与电阻R5的输入端相连，电阻R5的输出端与稳压二极管ZD1 的输入端相连，电阻R5的输出端还与极性电容E1的正极相连，稳压二极管ZD1的输出端与开漏输出极三极管T2的基极相连。

另外，PNP型三极管T1的集电极与电阻R8的输入端相连，电阻R8的输出端接地，极性电容E1的负极接地，稳压二极管ZD1的输出端与电阻R6的输入端相连，稳压二极管ZD1的输出端与电容 C2的输入端相连，电阻R6的输出端接地，电容C2的输出端接地，光耦U1的副边集电极3与电阻R7的输入端相连，电阻R7的输出端接地。

本实用新型使用时，如附图2所示，通过光耦U1隔离取样，利用基本的电子元件设计出初始态、正常态、故障态的逻辑，最终逻辑电平接入电源控制芯片的误差放大器输出端口，以控制PWM锁存器输出。

本实用新型开关电源轻载短路保护电路通过将副边绕组的工作状态转换成开漏输出逻辑电平，来控制PWM锁存器的输出，以达到短路故障保护；通过抗干扰回路加宽了低电平有效范围；通过光耦 U1隔离原副边高低压信号，通过光耦U1隔离取样副边绕组状态来进行保护，摒弃了通过电流采样来保护，防止了电流采样引脚受到干扰而误保护的可能。