专利名称：一种pfc限流保护电路及电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对产品供电电源进行保护的技术领域，具体地说，是涉及一种限流保护电路及电源电路，更具体地说，是涉及一种PFC (功率因数校正)限流保护电路及电源电路。
技术背景在大屏幕液晶电视等电器产品的电源设计中，经常采用带有PFC电路的开关电源，以减小谐波电流，避免对电网造成谐波污染。在这样的开关电源中，PFC电路和其他电路、如交直流变化电路等共用一个MOS开关管和一套采用PWM方式的控制电路，同时实现功率因数校正和对输出电压的调节。因此，若输出负载短路，将直接影响PFC电路的正常工作，使得电流过大，不仅会引起MOS管、变压器、输出整流二极管等器件温度升高，还极有可能烧坏这些器件，影响电路工作性能，降低电路使用寿命。因此，需要对PFC电路进行限流保护。为了对PFC进行限流保护，现有技术的电源电路通常采用如图I所示的限流保护电路。如图I所示，PFC主芯片NlOl的输出端OUT连接一个MOS管VlOl的栅极Pinl，MOS管VlOl的漏极Pin2连接到作为电源的变压器TlOl的初级线圈，而变压器TlOl的次级线圈经整流二极管VD107连接负载。在负载发生短路故障时，如电源电路应用在液晶电视中，作为负载的电视灯条发生短路故障，变压器TlOl次级侧将出现很大的短路电流。那么，根据公式Np/NS=IS/Ip，变压器TlOl初级侧的电流为Ip=Ns/Np*Is，也即初级侧电流为次级侧电流和次级侧线圈匝数与初级侧线圈匝数之比的乘积。对于一个固定的变压器而言，其两侧匝数之比为固定值，因而，在变压器TlOl次级侧电流较大时，其初级侧电流也会很大，也即流过MOS管VlOl的电流会很大。为避免短路大电流对电路造成不良影响，为PFC电路设置了下述限流保护电路PFC主芯片NlOl的片选端CS经二极管VD109依次连接分压电阻R109和电阻R110，电阻R109和电阻RllO之间的分压连接线上一方面连接三极管V103的基极Pinl，另一方面连接三极管V102的集电极Pin2 ;而二极管VD109的阳极还与MOS管VlOl的源极Pin3相连接。三极管V103的集电极Pin2 —方面经电阻Rlll连接PFC主芯片NlOl的比较端C0MP，另一方面连接三极管V102的基极Pinl ;而三极管V102的发射极Pin3也连接至NlOl的比较端COMP,而三极管V103的发射极Pin3直接接地。当负载发生短路故障时，流过MOS管VlOl源级的电流增大，将引起NlOl的片选端CS流过二极管VD109、电阻R109和电阻RllO的电流增大。因此，电阻RllO分压增大，在达到三极管V103基极Pinl的开启电压时，三极管V103导通，将NlOl的比较端COMP电压拉低。在比较端COMP电压被拉低后，将通过其输出端OUT输出控制信号控制MOS管VlOl关断，从而起到限流保护的作用。由于三极管V103的集电极电流同时成为三极管V102的基极电流，从而使得三极管V102也导通。而三极管V102的集电极电流又成为三极管V103的基极电流，也即，每个三极管的集电极电流为另一个三极管的基极电流。因此，构成了两个互相复合的三极管电路，形成了正反馈，将持续导通下去。在这种情况下，芯片NlOl的比较端COMP的电平将持续被拉低，MOS管VlOl被持续关断，没有大电流流过，形成锁死保护。但是，在MOS管VlOl导通或截止的瞬间，其所流经的电流不稳定，导致芯片NlOl的片选端CS有很大的噪声，极易触发上述的限流保护电路，致使其比较端COMP电压过低，进行锁死保护，进而导致电源在正常工作范围内也无输出，影响负载电路的正常工作。
发明内容本实用新型针对现有PFC限流保护电路容易被触发而锁死电路正常输出的上述问题而提供了一种PFC限流保护电路及电源电路，使得限流保护电路在实现对整个电路系
统进行限流保护的同时，可以自启动相应的开关管而不影响电路的正常工作。为解决上述技术问题，本实用新型提供的PFC限流保护电路采用以下技术方案予以实现一种PFC限流保护电路，所述电路包括第一可控开关电路单元，控制端连接第一分压电路单元的分压端，电流流入端连接PFC电路的比较端，电流流出端接地；第一分压电路单元，其高压端一方面连接PFC电路的片选端，另一方面连接受控于PFC电路输出的MOS管的电流流出端，其低压端接地，其分压端与第一可控开关电路单元的控制端相连接；延时控制电路单元，控制端连接第二分压电路单元的分压端，信号输出端连接第一分压电路单元的分压端，通过控制第一分压电路单元的分压输出对第一可控开关电路单元的开关状态进行延时控制；第二分压电路单元，其高压端一方面连接PFC电路的比较端，另一方面连接PFC电路的供电端，其低压端接地，其分压端连接延时控制电路单元的控制端。如上所述的PFC限流保护电路，所述延时控制电路单元可以采用开关电路及电量存储单元的结构实现延时控制，具体来说包括第二可控开关电路单元和并联在第二可控开关电路单元的开关通路上的电量存储单元，第二可控开关电路单元的控制端作为延时控制电路单元的控制端，与所述第二分压电路单元的分压端相连接，第二可控开关电路单元的电流流入端一方面连接电量存储单元的正极，另一方面与为电量存储单元充电的所述PFC电路的供电端相连接，电量存储单元的负极作为延时控制电路单元的信号输出端，一方面与所述第一分压电路单元的分压端相连接，另一方面与第二可控开关电路单元的电流流出端相连接。如上所述的PFC限流保护电路，所述延时控制电路单元优选采用下述电路结构来实现所述第二可控开关电路单元包括第二 NPN三极管，所述电量存储单元包括一充放电电容，NPN三极管的基极连接所述第二分压电路单元的分压端，充放电电容的正极一方面连接NPN三极管的集电极，另一方面通过充电电阻与所述PFC电路的供电端相连接，充放电电容的负极一方面通过第一二极管与所述第一分压电路单元的分压端相连接，第一二极管的阳极连接充放电电容的负极，另一方面通过第二二极管与NPN三极管的发射极相连接，第二二极管的阴极连接充放电电容的负极。如上所述的PFC限流保护电路，所述第一可控开关电路单元包括第一 NPN三极管，NPN三极管的基极连接所述第一分压电路的分压端，其集电极连接所述PFC电路的比较端，其发射极接地。如上所述的PFC限流保护电路，为保护第一 NPN三极管免受冲击，所述第一 NPN三极管的集电极还通过限流电阻与所述PFC电路的供电端相连接。如上所述的PFC限流保护电路，为避免误动作，所述PFC电路的比较端通过第三二极管与所述第二分压电路的高压端相连接，第三二极管的阴极连接PFC电路的比较端。如上所述的PFC限流保护电路，为避免分压电路误输出而影响第一可控开关电路的误动作，所述第一分压电路单元串联有在所述MOS管的电流流出端有电流流出时导通的第四二极管形成串联支路，串联支路与所述MOS管的电流流出端相连接。如上所述的PFC限流保护电路，所述PFC电路的比较端还通过第二滤波电路接地，以对比较端的电压进行滤波。如上所述的PFC限流保护电路，所述第二滤波电路优选为RC滤波电路。为解决本实用新型的上述技术问题，本实用新型提供的电源电路采用以下技术方案予以实现一种电源电路，包括变压器、PFC电路及MOS管，MOS管的控制端连接PFC电路的输出端，MOS管的电流流入端连接变压器的初级线圈，其特征在于，所述电源电路中还设置有上述所述的PFC限流保护电路。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是通过在电源电路中采用本实用新型所述的限流保护电路，一方面可以利用第一可控开关电路单元的开、关状态调整PFC电路的输入，进而利用其输出控制连接到变压器初级线圈上的开关管，实现限流保护的作用，避免大电流对电路器件及电路性能造成影响；另一方面通过延时控制电路单元控制第一可控开关电路单元的开、关状态，实现限流保护过程中对连接到变压器初级线圈上的开关管的自启动，保证电源在正常工作范围内正常输出，保证电路正常工作。而且，通过对开关管的自启动进行延时控制，可以长时间的关断开关管，从而有效降低电路功耗。结合附图阅读本实用新型的具体实施方式
后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
图I是现有技术采用PFC限流保护电路的一个电源电路的电路原理图；图2是本实用新型PFC限流保护电路一个实施例的原理结构框图；图3是本实用新型采用PFC限流保护电路的电源电路一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述。请参考图2，该图2示出了本实用新型PFC限流保护电路一个实施例的原理结构框图。如图2所示，该实施例的PFC限流保护电路包括有依次连接的第二分压电路单元27、延时控制电路单元26、第一分压电路单元25及第一可控开关电路单元24，各电路单元的具体结构及连接关系如下[0031]第一可控开关电路单元24，其控制端连接第一分压电路单元25的分压端，电流流入端连接PFC电路21的比较端C0MP，电流流出端接地。该第一可控开关电路单元24在第一分压电路单元25输出的分压的控制下进行导通或关断。第一分压电路单元25，其高压端一方面连接PFC电路21的片选端CS，另一方面连接受控于PFC电路21输出端OUT的MOS管23的电流流出端，其低压端接地，而其分压端与第一可控开关电路单元24的控制端相连接。延时控制电路单元26，其控制端连接第二分压电路单元27的分压端，信号输出端连接第一分压电路单元25的分压端。延时控制电路单元26在第二分压电路单元27输出的分压的控制下改变其工作状态，工作状态的改变将改变第一分压电路单元25的分压输出，继而对第一可控开关电路单元24的开关状态进行延时控制。第二分压电路单元27，其高压端一方面连接PFC电路21的比较端C0MP，另一方面连接PFC电路21的供电端VCC，其低压端接地，而其分压端连接延时控制电路单元26的控制端。在上述原理结构框图中，MOS管23与为负载提供输出电压的变压器22的初级线圈相连接，其电流可跟随负载短路而增大。而第一分压电路单元25能够根据MOS管23输出的电流大小改变其分压输出，进而控制第一可控开关电路单元24的开、关状态。第一可控开关电路单元24在开或关不同的状态下，可以调整PFC电路21的比较端COMP的电压大小，进而可以利用其输出端OUT的输出控制MOS管23导通或截止，在其截止时实现限流保护作用，避免大电流对电路器件及电路性能造成影响，甚至烧坏电路器件的危险。此外，第二分压电路单元27可根据PFC电路21的正常供电VCC及比较端COMP处的电压高低调整其分压输出，其分压输出可以控制延时控制电路单元26工作于不同的状态。在延时控制电路单元26工作在不同状态时，能够改变第一分压电路单元25的分压输出，进而控制第一可控开关电路单元24的开、关状态，从而可以实现限流保护过程中对MOS管23的自启动控制，有效解决了如图I所示的现有限流保护电路锁死保护的弊端，可以保证电源在正常工作范围内正常输出，保证电路正常工作。而且，通过选择合适的器件对MOS管23的自启动进行延时控制，可以长时间的关断MOS管23，从而有效降低电路功耗。请参考图3，该图3所示是基于图2结构框图的本实用新型采用PFC限流保护电路的电源电路一个实施例的电路原理图。如图3所示，在该实施例的电源电路中，PFC电路芯片N201的输出端OUT连接一个MOS管V201的栅极Pinl，M0S管V201的漏极Pin2连接到变压器T201的初级线圈，而变压器T201的次级线圈经整流二极管VD201连接负载，为负载提供工作电源Vout。在负载发生短路故障时，如电源电路应用在液晶电视中，作为负载的电视灯条发生短路故障，变压器T201次级侧将出现很大的短路电流。此时，变压器T201初级侧的电流也会很大，也即流过MOS管V201的电流会很大。为避免短路大电流对电路造成不良影响，该实施例设置了下述限流保护电路NPN三极管V202作为第一可控开关电路单元中的可控开关，其基极Pinl连接电阻R209和电阻R210构成的分压电路的分压端、也即R209和R210之间的连接线上，其集电极Pin2通过二极管VD203连接芯片N201的比较端C0MP，其发射极Pin3接地。电阻R209和电阻R210构成的分压支路串联有二极管VD202后构成串联支路，串联支路与MOS管V201的源极Pin3相连接，且二极管VD202的阳极与MOS管V201的源极Pin3相连接，保证在MOS管V201的源极Pin3有电流流出时导通。为实现对MOS管V201限流后的自启动控制，该实施例设置了由开关电路及电量存储单元构成的延时控制电路，以对三极管V202的开关状态进行延时控制。具体来说，NPN三极管V203作为延时控制电路中的可控开关管，其基极Pinl连接在分压电阻R213和分压电阻R212之间的连接线上，其集电极Pin2 —方面连接有充放电电容C204的正极，另一方面经充电电阻R215连接芯片N201的供电端VCC ;而三极管V203的发射极Pin3 —方面接地，一方面通过二极管VD205与连接电容C204的负极，从而构成一个供电容C204放电的回路。而且，电容C204的负极还通过二极管VD204连接到电阻R209和电阻R210之间的连接线上，且二极管VD204的阳极与电容C204的负极相连接。在该实施例中，若三极管V202导通，芯片N201的供电端VCC将经三极管V202接地。为保护三极管V202免受大电流的冲击，在其集电极Pin2和N201的供电端VCC之间设置了限流电阻R214。在设置了该限流电阻R214之后，将与电阻R213及电阻R212共同构成分压电路，为三极管V203提供分压。·采用上述结构的限流保护电路之后的电源电路的工作过程如下当负载发生短路故障时，变压器T201次级侧与初级侧的电流瞬间增大，也即流过MOS管V201的电流很大。MOS管V201的源级Pin3流出的电流的增大将引起经芯片N201片选端CS而流过二极管VD202、电阻R209和R210的电流增大，导致分压电阻R210上的分压增大。该分压输出到三极管V202的基极Pinl，当达到三极管V202的导通电压时，V202将导通。V202的导通会拉低芯片N201比较端COMP的电压，使其小于设定值。根据芯片N201的内部集成电路工作原理，比较端COMP电压小于设定值时将从其输出端OUT输出控制信号而关断MOS管V201。MOS管201关断后，将限制短路大电流的流通，起到保护MOS管V201、芯片N201等电路元器件的作用。与此同时，芯片N201比较端COMP的低电平会使得分压电阻R212所输出的分压低于三极管V203的导通电压，V203将截止。此时，芯片N201的供电端VCC将通过充电电阻R215为电容C204充电。通过选择容值较大的电容C204，在其充电过程中会有漏电流流经二极管VD204和分压电阻R210，使得R210输出的分压仍大于三极管V202的导通电压，V202将持续导通。因此，将继续拉低N201的比较端COMP的电压，实现对MOS管V201的持续关断，避免大电流流过而烧坏MOS管等器件。待电容C204两端电压逐渐升高至饱和后,将完成充电。此后,将没有漏电流通过，电阻R210提供的分压将下降至低于三极管V202的导通电压时，V202将关断，不再拉低比较端COMP的电压。此后，比较端COMP的电压会上升，当大于设定值时，N201将从其输出端OUT输出控制信号打开MOS管V201，实现限流过程中MOS管V201的自启动控制。与此同时，由于比较端COMP的电压上升，分压电阻R212的端电压也上升，在达到三极管V203的开启电压后，V203也将导通。V203导通后，电容C204将通过三极管V203、二极管VD205构成的回路放电，直至电容C204放电完毕。当MOS管V201打开后，若短路故障未消除，又会有大电流流过，整个限流保护电路又将开始工作，循环执行上述的限流保护及MOS自启动控制的过程。通过选择合适的充电电容及充电电阻，可以控制延时控制电路的延时时间。而且，利用该实施例的限流保护电路，可以长时间的拉低N201比较端COMP的电压、关断MOS管V201，从而有效地降低因大电流而导致的功率损耗，保护电源。当MOS管V201打开后，若短路故障已经消除，电源电路需要回复正常工作。此时，芯片N201的供电端VCC的电流流经通过电阻R214、R213、R212，在电阻R212的端电压达到三极管V203的导通电压后，V203处于导通状态，其集电极Pin2有电流流过，不会对电容C204充电，不会有漏电流流经电阻R210。而且，因正常工作时芯片N201的片选端CS电流正常，电阻R210的端电压将低于三极管V202的导通电压，V202不会导通，不会拉低N201比较端COMP的电压，进而不会管的MOS管V201，从而保证电路继续正常工作。在该实施例中，由于N201的比较端COMP将二极管VD203及电阻R214连接至其供电端VCC，利用二极管VD203的反向截止功能，可以防止供电端VCC将比较端COMP的电压误拉高而产生误动作。此外，在该实施例中，为对N201的比较端COMP的电压进行滤波，比较端COMP还通过电阻R208、电容C201和电容C202构成的RC滤波电路接地。需要说明的是，对于PFC限流保护电路，不局限于采用如图3所示的采用三极管V202作为第一可控开关电路单元、采用三极管V203及充放电电容C204构成延时控制电路单元的电路结构，还可以采用其他类型的开关管或元器件来搭建电路，只要能够实现如图3所示的功能即可。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种PFC限流保护电路，其特征在于，所述电路包括 第一可控开关电路单元，控制端连接第一分压电路单元的分压端，电流流入端连接PFC电路的比较端，电流流出端接地； 第一分压电路单元，其高压端一方面连接PFC电路的片选端，另一方面连接受控于PFC电路输出的MOS管的电流流出端，其低压端接地，其分压端与第一可控开关电路单元的控制端相连接； 延时控制电路单元，控制端连接第二分压电路单元的分压端，信号输出端连接第一分压电路单元的分压端，通过控制第一分压电路单元的分压输出对第一可控开关电路单元的开关状态进行延时控制； 第二分压电路单元，其高压端一方面连接PFC电路的比较端，另一方面连接PFC电路的供电端，其低压端接地，其分压端连接延时控制电路单元的控制端。
2.根据权利要求I所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述延时控制电路单元包括第二可控开关电路单元和并联在第二可控开关电路单元的开关通路上的电量存储单元，第二可控开关电路单元的控制端作为延时控制电路单元的控制端，与所述第二分压电路单元的分压端相连接，第二可控开关电路单元的电流流入端一方面连接电量存储单元的正极，另一方面与为电量存储单元充电的所述PFC电路的供电端相连接，电量存储单元的负极作为延时控制电路单元的信号输出端，一方面与所述第一分压电路单元的分压端相连接，另一方面与第二可控开关电路单元的电流流出端相连接。
3.根据权利要求2所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述第二可控开关电路单元包括第二 NPN三极管，所述电量存储单元包括一充放电电容，NPN三极管的基极连接所述第二分压电路单元的分压端，充放电电容的正极一方面连接NPN三极管的集电极，另一方面通过充电电阻与所述PFC电路的供电端相连接，充放电电容的负极一方面通过第一二极管与所述第一分压电路单元的分压端相连接，第一二极管的阳极连接充放电电容的负极，另一方面通过第二二极管与NPN三极管的发射极相连接，第二二极管的阴极连接充放电电容的负极。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述第一可控开关电路单元包括第一 NPN三极管，NPN三极管的基极连接所述第一分压电路的分压端，其集电极连接所述PFC电路的比较端，其发射极接地。
5.根据权利要求4所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述第一NPN三极管的集电极还通过限流电阻与所述PFC电路的供电端相连接。
6.根据权利要求I所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述PFC电路的比较端通过第三二极管与所述第二分压电路的高压端相连接，第三二极管的阴极连接PFC电路的比较端。
7.根据权利要求I所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述第一分压电路单元串联有在所述MOS管的电流流出端有电流流出时导通的第四二极管形成串联支路，串联支路与所述MOS管的电流流出端相连接。
8.根据权利要求I所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述PFC电路的比较端还通过第二滤波电路接地。
9.根据权利要求8所述的PFC限流保护电路，其特征在于，所述第二滤波电路为RC滤波电路。
10. 一种电源电路，包括变压器、PFC电路及MOS管，MOS管的控制端连接PFC电路的输出端，MOS管的电流流入端连接变压器的初级线圈，其特征在于，所述电源电路中还设置有上述权利要求I至9中任一项所述的PFC限流保护电路。
专利摘要本实用新型公开了一种PFC限流保护电路及电源电路。限流保护电路包括第一可控开关电路单元，控制端连接第一分压电路单元的分压端，电流流入端连接PFC电路比较端；第一分压电路单元，高压端一方面连接PFC电路片选端，另一方面连接MOS管的电流流出端，分压端与第一可控开关电路单元的控制端相连接；延时控制电路单元，控制端连接第二分压电路单元的分压端，信号输出端连接第一分压电路单元的分压端；第二分压电路单元，高压端一方面连接PFC电路比较端，另一方面连接PFC电路供电端，分压端连接延时控制电路单元的控制端。本实用新型的限流保护电路在对整个电路系统进行限流保护的同时，自启动相应的MOS管而不影响电路正常工作。
文档编号H02M1/36GK202495874SQ201220128220
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者刘海丰, 王潇 申请人:青岛海信电器股份有限公司