一种具有高可靠输出短路保护功能的辅助电源的制作方法

本发明涉及辅助电源领域，尤其涉及一种具有高可靠输出短路保护功能的辅助电源。

背景技术：

常见开关电源中各种控制电路、保护电路以及通信电路所需供电功率不会超过50w，而反激电路因为电路拓扑简单、所需器件数量少、不需要输出滤波电感、易实现多路输出、调试简单、易实现小功率输出，因此多用于开关电源内部辅助电源电路。

辅助电源可靠性严重影响开关电源的可靠性，为了保证辅助电源具有较高的可靠性，一般有以下保护方案：

1、利用控制芯片自身的过流保护功能，通过电流采样电阻采集流过主开关管的电流，进行过流保护；利用一个可控硅做输出电压反馈，进行稳压。

2、兼具方案1的保护功能，增加次级短路保护电路，当辅助电源次级发生短路后，进行保护。

方案1中，辅助电源电路仅有初级电流保护电路和输出电压反馈电路，当输出电路发生短路故障时，输出电压反馈电路无法起到保护作用；而初级电流保护电路保护阈值如果设置的太高，则次级短路时，次级电流剧增，次级整流二极管损耗剧增，直至损毁，无法起到过电流保护作用；如果初级电流保护阈值设置的偏低，则在次级突加突减负载时，会大概率发生误过流保护动作；另外，辅助电源初级限流值如果太低，辅助电源输入低端电压时，有可能无法带出满载功率。

在方案2中，除了方案1中的措施，辅助电源电路次级增加电流采样以及隔离反馈电路，可以在次级发生短路后，有效且及时作出保护动作，保证辅助电源的可靠性；但是，此电路需要增加大量器件，包括精密采样电阻、运算放大器、三极管、高线性隔离光耦以及阻容器件，且隔离反馈电路需要两路供电，电路成本增加、辅助电源体积变大，可实现性和实用性较差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明利用一个隔离光耦、一个npn三极管、一个电解电容以及六个电阻，实现了辅助电源输出短路后快速保护的目的。此电路实现简单，需要增加器件数量少、电路不需要额外供电，当辅助电源输出电路发生短路时，可快速实现“打嗝”保护功能。

本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：

一种具有高可靠输出短路保护功能的辅助电源，该电路包括辅助电源主路输出电压正极和负极，分别通过第一限流电阻接光耦初级二极管的阳极和阴极，光耦次级信号通过设置电解电容和电阻并联后，再与电阻串联后接初级控制芯片的8脚，所述控制芯片的1脚通过设置三极管接入光耦次级。

作为进一步改进，所述电路控制芯片采用ti公司的uc2843。

作为进一步改进，所述光耦与控制芯片的1脚之间设置第二限流电阻。

与现有方案相比，本方案具有如下优点：

1、具有方案1同样的保护功能；

2、可快速实现输出电路短路保护功能；

3、本发明所需器件数量少、成本低、不增加额外供电电路、可靠性高。

附图说明

图1为常见辅助电源控制芯片外围电路，其中过流保护功能是通过电阻r8采集初级母线电流后，送到控制芯片u1的3脚来实现的；

图2为常见辅助电源输出电压隔离反馈电路，反馈信号送到控制芯片u1的1脚，实现辅助电源输出电压稳定的目的；

图3为辅助电源输出电流采样及隔离反馈电路，采样电阻串联在输出电路地线上，信号采集后，通过隔离反馈电路送到初级控制芯片的3脚，实现输出短路后关机保护功能；

图4为本发明输出短路保护电路；

图5为使用本发明的电路后，短路时测试波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方案做详细说明。

如图4所示，一种具有高可靠输出短路保护功能的辅助电源，该电路包括辅助电源主路输出电压正极和负极分别通过第一限流电阻r25、r27接光耦u6初级二极管的阳极和阴极，光耦u6次级信号通过设置电解电容c11和电阻r28并联后，再与电阻r24串联后接初级控制芯片的8脚，所述控制芯片的1脚通过设置三极管q3接入光耦u6次级。

所述控制芯片采用ti公司的uc2843，所述光耦u6次级与控制芯片的1脚之间设置第二限流电阻r23、r26。

工作原理如下：辅助电源主路输出电压正和负通过一个限流电阻分别接光耦初级二极管的阳极和阴极，光耦次级信号分别接辅助电源主控制芯片的1脚和8脚。

辅助电源主路输出电压正通过限流电阻r25后，接光耦初级二极管阳极，辅助电源主路输出负与光耦初级二极管阴极连接；光耦次级信号首先通过电解电容c11，然后通过电阻r24接初级控制芯片uc2843的8脚，通过三极管q3接初级控制芯片的1脚，其中电阻r26和r23为限流电阻，r28为分压电阻。

当辅助电源次级输出短路时，输出电压为零，则光耦初级电流变为零，光耦截止，此时三极管q3基极电压升高，基极电流ib也相应的升高，三极管进入饱和区，主控制芯片uc2843的1脚电压被拉低，芯片停止工作。芯片停止工作后，vf8电压变低(本来应该是5v)，三极管基极电压变低，基极电流ib也相应的降低，三极管进入截止区，主控制芯片uc2843的1脚电压再次升高，芯片又开始恢复工作。然后辅助电源进入关机-开机-关机-开机的“打嗝”状态，“打嗝”周期可以通过调整电阻r24和r28的阻值来设定。

通过增加此电路，在辅助电源输出短路时，输出短路电流由16a(未加短路保护电路时的电流)降低到了接近0a，快速、可靠的实现了辅助电源输出电路短路保护功能。

图5测试波形为辅助电源输出短路时，输出电压(黄色波形)和控制芯片uc2843的7脚(供电电压)(紫色)电压波形。当输出电压因为短路而变为零后，控制芯片关闭驱动，然后控制芯片7脚电压开始慢慢上升，当上升到8.5v以后，控制芯片再次开始工作，但是因为次级仍然处于短路状态，控制芯片再次关闭驱动，进入关机-开机-关机-开机的“打嗝”状态。

辅助电源在刚开始工作时，次级输出电压也为0，此时短路保护电路会发生误动作。为避免这种情况的发生，通过增大电解电容c11的容量和加大电阻r24的阻值，来加大电解电容c11的充电时间常数。在开机时，输出电压和电解电容c11上的电压均在上升，由于电解电容的充电时间常数较长，所以在三极管q3导通前，电解电容c11上的电压已经被光耦次级拉低，辅助电源可以正常启动。

技术特征：

技术总结
本发明涉及辅助电源领域，尤其涉及一种具有高可靠输出短路保护功能的辅助电源。该电路包括辅助电源主路输出电压正极和负极，分别通过第一限流电阻接光耦初级二极管的阳极和阴极，光耦次级信号通过设置电解电容与电阻接初级控制芯片的8脚，所述控制芯片的1脚通过设置三极管接入光耦次级。本发明所需器件数量少、成本低、不增加额外供电电路、可靠性高。

技术研发人员：张西恩
受保护的技术使用者：晟道科技石家庄有限公司
技术研发日：2019.01.29
技术公布日：2019.04.16