用于开关电源同步整流电路的保护电路的制作方法

1.本发明主要涉及开关电源技术领域，特别涉及一种用于开关电源同步整流电路的保护电路。


背景技术：

2.开关电源(switching mode power supply)又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，其功能是将一个标准的电压通过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
3.开关电源因其效率高、体积小等优点，目前广泛应用于军工设备、工控设备、医疗设备和通讯设备等领域。在某些负载是动态跳变的，要求开关电源的输出端有快速响应的使用场合，或者在开关电源的输入端掉电之后，要求开关电源的的输出电压能维持一段时间的使用场合，这就要求开关电源的输出端能接一定容量的电容，即容性负载，很多开关电源都具备带一定容量容性负载的能力。
4.开关电源技术发展的很快，有隔离电源和非隔离电源，对于隔离电源，开关电源分为原边和次边，次边整流方式主要有二极管整流和同步整流两种方式。对于次边为同步整流的开关电源，存在某些工作情况使得当开关电源关机时输出端电压并不会立即掉到零，例如输出端带有一定容量的容性负载，或者输出端为空载，在这些工作情况下立即再次开机可能会出现问题或者损坏。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种用于开关电源同步整流电路的保护电路，避免损坏开关电源或者损坏后级负载，提高开关电源的可靠性。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于开关电源同步整流电路的保护电路，包括变压器t1、隔离器u2、驱动电路b1、次边供电电路b2和功率管q2；所述次边供电电路b2的输入端连接所述变压器t1的输出正极端，输出端连接所述驱动电路b1的第一输入端；所述驱动电路b1的第一输入端连接所述次边供电电路b2的输出端，输出端连接所述功率管q2的栅极，第二输入端连接所述隔离器u2的输出端；所述保护电路还包括：电阻r3、电阻r4、功率管q3和功率管q4；所述电阻r3和所述电阻r4形成串联支路且所述串联支路一端连接所述变压器t1的输出正极端，另一端接地；所述功率管q3的漏极连接所述次边供电电路b2和/或所述驱动电路b1的控制端，源极接地，栅极连接在所述电阻r3与所述电阻r4之间；所述功率管q4的栅极连接所述隔离器u2的输出端，源极接地，漏极连接在所述电阻r3与所述电阻r4之间。
7.进一步地，还包括二极管d1，所述电阻r3与所述电阻r4的串联支路通过所述二极管d1连接到所述变压器t1的输出正极端，所述二极管d1的正极连接所述变压器t1的输出正
极端。
8.进一步地，还包括二极管d2，所述功率管q3的漏极通过所述二极管d2连接到所述次边供电电路b2的控制端，所述二极管d2的正极连接所述次边供电电路b2的控制端。
9.进一步地，还包括二极管d3，所述功率管q3的漏极通过所述二极管d3连接到所述驱动电路b1的控制端，所述二极管d3的正极连接所述驱动电路b1的控制端。
10.进一步地，还包括二极管d4，所述功率管q4的栅极通过二极管d4连接到所述隔离器u2，所述二极管d4的正极连接所述隔离器u2。
11.进一步地，还包括电阻r5和电容c3，所述电阻r5和所述电容c3形成并联支路，所述并联支路的一端连接所述功率管q4的栅极，另一端接地。
12.进一步地，所述功率管为功率mos管。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：以电阻r3、电阻r4、功率管q3和功率管q4构成保护电路，其不会影响开关电源正常工作，在开关电源关机后，次边供电电路b2和/或驱动电路b1分别快速放电，有效解决连续快速开关机时原边次边功率管有可能同时导通的问题，提高了开关电源的可靠性。
附图说明
14.包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本发明的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
15.图1是次边为同步整流的反激拓扑电路原理框图；
16.图2是本发明一个实施例中次边有同步整流保护电路的反激拓扑电路原理框图；
17.图3是本发明另一个实施例中次边有同步整流保护电路的反激拓扑电路原理框图；
18.图4是本发明中保护电路工作过程示意图。
具体实施方式
19.为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
20.应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。
21.图1是次边为同步整流的反激拓扑电路原理框图，参考图1，c1为输入电容，tc1为电流互感器，t1为变压器，q1为原边功率mos管，u1为pwm控制器，u2为隔离器，u3为光耦，c2
为输出电容，q2为次边功率mos管，b1为mos管驱动电路，b2为次边供电电路，b3为误差放大电路，r1、r2为输出取样电阻。当整个反激拓扑电路的输出端带有较大容量的容性负载时，连续快速开关机，可能会存在这种情况，即在反激拓扑电路的输出端还处于较高电压时对开关电源进行开机，由于次边功率管q2的驱动电路与反激拓扑电路的输出端有电气连接，功率管q2可能处于导通状态，所以存在次边的功率管q2与原边的功率管q1同时导通的风险，电源输出端空载时可能这种现象更加明显，而对反激拓扑电路，是不允许原边功率管和次边功率管同时导通的，如果出现这种情况，极易导致开关电源损坏或者对后级负载造成损坏。
22.实施例1
23.本发明提出了一种用于开关电源同步整流电路的保护电路，可有效解决连续快速开关机时原边次边功率管有可能同时导通的问题，提高了开关电源的可靠性。图2是本发明一个实施例中次边有同步整流保护电路的反激拓扑电路原理框图，参考图2，其中，开关电源同步整流电路包括变压器t1、隔离器u2、驱动电路b1、次边供电电路b2和功率管q2；次边供电电路b2的输入端连接变压器t1的输出正极端，输出端连接驱动电路b1的第一输入端；驱动电路b1的第一输入端连接次边供电电路b2的输出端，输出端连接功率管q2的栅极，第二输入端还连接隔离器u2的输出端。本实施例提供的保护电路包括：电阻r3、电阻r4、功率管q3和功率管q4；电阻r3和电阻r4形成串联支路且串联支路一端连接变压器t1的输出正极端，另一端接地；功率管q3的漏极连接次边供电电路b2和/或驱动电路b1的控制端，源极接地，栅极连接在电阻r3与电阻r4之间；功率管q4的栅极连接隔离器u2的输出端，源极接地，漏极连接在电阻r3与电阻r4之间。
24.本实施例用于开关电源同步整流电路的保护电路保护电路的工作原理为：在开关电源正常工作时，pwm控制器u1发出的pwm信号通过隔离器u2传递至功率管q4的栅极，使功率管q4导通，本实施例提供的保护电路不会影响开关电源正常工作。若开关电源关机，pwm控制器u1的pwm信号随即消失，功率管q4的栅极驱动信号也随即消失而停止导通，此时若开关电源因空载或带有容性负载而使输出电压缓慢掉落，开关电源的输出端仍有较高电压，此电压经过电阻r3和电阻r4分压后使功率管q3导通，次边供电电路b2和/或驱动电路b1分别快速放电，此时若再快速将开关电源开机，尽管开关电源的输出端仍有电压，但是次边供电电路b2和/或驱动电路b1已经放电，次边功率管q2不会误导通，进而极大地避免了快速开关机时原边功率管q1和次边功率管q2同时导通而发生故障的情况。
25.图4是本发明中保护电路工作过程示意图，参考图4，开关电源同步整流电路正常工作后将开关电源关机，此时整个拓扑电路输出的
26.电源缓慢掉落，由于加入了保护电路，次边供电电路b2和/或驱动电路b1将会快速放电，而后快速再次开机，开关电源仍然可以安全启动。
27.本实施例保护电路有效解决连续快速开关机时原边次边功率管有可能同时导通的问题，避免损坏开关电源或者损坏后级负载，提高开关电源的可靠性。
28.实施例2
29.图3是本发明另一个实施例中次边有同步整流保护电路的反激拓扑电路原理框图，参考图3，其中，开关电源同步整流电路包括变压器t1、隔离器u2、驱动电路b1、次边供电电路b2和功率管q2；次边供电电路b2的输入端连接变压器t1的输出正极端，输出端连接驱
动电路b1的第一输入端；驱动电路b1的第一输入端连接次边供电电路b2的输出端，输出端连接功率管q2的栅极，第二输入端还连接隔离器u2的输出端。本实施例提供的保护电路包括：电阻r3、电阻r4、功率管q3和功率管q4；电阻r3和电阻r4形成串联支路且串联支路一端连接变压器t1的输出正极端，另一端接地；功率管q3的漏极连接次边供电电路b2和/或驱动电路b1的控制端，源极接地，栅极连接在电阻r3与电阻r4之间；功率管q4的栅极连接隔离器u2的输出端，源极接地，漏极连接在电阻r3与电阻r4之间。还包括二极管d1，电阻r3与电阻r4的串联支路通过二极管d1连接到变压器t1的输出正极端，二极管d1的正极连接所述变压器t1的输出正极端。
30.在一些实施方式中，还包括二极管d2，功率管q3的漏极通过二极管d2连接到次边供电电路b2的控制端，二极管d2的正极连接次边供电电路b2的控制端。
31.在一些实施方式中，还包括二极管d3，功率管q3的漏极通过二极管d3连接到驱动电路b1的控制端，二极管d3的正极连接驱动电路b1的控制端。
32.在一些实施方式中，还包括二极管d4，功率管q4的栅极通过二极管d4连接到隔离器u2，二极管d4的正极连接隔离器u2。
33.在一些实施方式中，还包括电阻r5和电容c3，电阻r5和电容c3形成并联支路，并联支路的一端连接功率管q4的栅极，另一端接地。
34.在一些实施方式中，功率管为功率mos管。
35.本实施例用于开关电源同步整流电路的保护电路保护电路的工作原理为：在开关电源正常工作时，pwm控制器u1发出的pwm信号通过隔离器u2传递至功率管q4，使功率管q4导通，保护电路不会影响开关电源正常工作。若开关电源关机，pwm控制器u1的pwm信号随即消失，电容c3通过电阻r3快速放电，功率管q4停止导通，此时若开关电源因带有容行负载而输出端仍有电压，那这个电压经过电阻r4和电阻r5分压后使功率管q3导通，次边供电电路b2和/或驱动电路b1分别通过二极管d2和二极管d3快速放电，此时若再快速将开关电源开机，尽管开关电源的输出端仍有电压，但是次边供电电路b2和/或驱动电路b1已经放电，次边功率管q2不会误导通，进而避免了快速开关机时原边功率管q1和次边功率管q2同时导通而发生故障的情况，可以通过调整电容c3和电阻r3的值来调整保护的时间。
36.图4是本发明中保护电路工作过程示意图，参考图4，开关电源同步整流电路正常工作后将开关电源关机，此时整个拓扑电路输出的电源缓慢掉落，由于加入了保护电路，次边供电电路b2和/或驱动电路b1将会快速放电，而后快速再次开机，开关电源仍然可以安全启动。
37.本实施例保护电路有效解决连续快速开关机时原边次边功率管有可能同时导通的问题，避免损坏开关电源或者损坏后级负载，提高开关电源的可靠性。
38.对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本发明的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本发明进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本发明中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本发明示范实施例的精神和范围。
39.虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变
型都将落在本发明的权利要求书的范围内。