一种开关电源的输出短路保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及开关电源，特别涉及开关电源的输出短路保护电路。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的进步，开关电源不断的向高功率密度、高效率、高可靠性发 展，开关电源的输出短路保护已经成为了可靠性的一项重要指标。目前实现开关电源输出 短路的技术，都是通过控制IC检测主功率电路上的电流来实现，如图1所示。当开关电源输 出短路时，变压器绕组的电感值将急剧下降，在主功率电路开关管导通时，主功率电路上的 电流将急剧增大，控制IC通过主功率电路电流检测电路将检测到一个很大的电流，然后控 制IC通过内部逻辑电路，进行判断并控制。一般的控制电路是使驱动主功率开关管的PffM驱 动电平间歇性输出，业界内称为打嗝式保护，降低开关电源输出短路时的功耗。但是，在开 关电源输出短路时，辅助绕组供电电路无法再给控制IC供电，此时控制IC的供电将全部由 启动电路供电。在铁路、光伏等高输入电压应用场合时，启动电路的功耗将很大。假设输入 电压为1000VDC，开关电源输出短路时控制IC消耗总的电流为20mA，控制IC工作打压为10V， 那么启动电路消耗的功率将为：（1000-10) X0.02 = 19.8W。这意味着启动电路将需要很大 功率的器件，基本很难满足高功率密度、高可靠性的要求。因此现有技术实现开关电源输出 短路保护主要存在以下缺点：
[0003] (1)在高输入电压应用场合，开关电源输出短路时，启动电路功耗很大。
[0004] (2)在高输入电压应用场合，开关电源输出短路时，难以兼容高功率密度和高可靠 性要求。 【实用新型内容】
[0005] 有鉴如此，本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术中在高输入电压应用 场合，开关电源输出短路时，启动电路功耗大，难以兼容高功率密度和高可靠性要求等缺 点，提供一种开关电源输出短路保护电路，所述的开关电源输出短路保护电路既可以降低 短路功耗，又可以降低短路时启动电路的功耗，提高了产品的功率密度和可靠性。
[0006] 本实用新型为解决上述技术问题提供的技术方案是：
[0007] -种开关电源的输出短路保护电路:包括启动电路、变压器辅助绕组供电电路、电 压采样和延迟电路、保护时长设定电路、启动电路关断电路、控制IC工作电压Vcc端口、输入 电压端口 Vin;所述的启动电路包括一输入端、一输出端、一控制端;所述的变压器辅助绕组 供电电路包括一绕组、一输出端;所述的电压米样和延迟电路包括一输入端、一输出端;所 述的保护时长设定电路包括一输入端、一输出端;所述的启动电路关断电路包括一输入端、 一输出端。所述的启动电路的输入端连接所述的输入电压端口 Vin，所述的启动电路的输出 端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口；所述的变压器辅助绕组供电电路的绕组耦合主变 压器的输出绕组，所述的变压器辅助绕组供电电路的输出端连接所述的控制IC工作电压 Vcc端口；所述的电压采样和延迟电路的输入端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口，所述 的电压采样和延迟电路的输出端连接所述的保护时长设定电路的输入端;所述的保护时长 设定电路的输出端连接所述的启动电路关断电路的输入端;所述的启动电路关断电路的输 出端连接所述的启动电路的控制端；
[0008] 所述的启动电路给所述的控制IC工作电压Vcc端口供电，使开关电源进入正常工 作；启动完成后，由所述的变压器辅助绕组供电电路给所述的控制IC工作电压Vcc端口供 电；所述的电压采样和延迟电路在所述的启动电路启动过程中对所述的控制IC工作电压 Vcc端口的电压进行检测，确定所述的控制IC工作电压Vcc端口的电压正常并延迟一段时间 后，输出一信号控制所述的保护时长设定电路的充电；所述的保护时长设定电路充满电后 将输出一信号给所述的启动电路关断电路;所述的启动电路关断电路接收到所述的保护时 长设定电路的信号后将所述的启动电路关断；当开关电源输出短路时所述的控制IC工作电 压Vcc端口电压将迅速降低，所述的控制IC停止工作，若开关电源输出持续短路，开关电源 将循环以上步骤；当开关电源输出短路消除，同时所述的保护时长设定电路保护时间结束 后，开关电源将重新从启动过程进入正常状态。
[0009] 优选的，所述的启动电路包括第一限流电阻，第二限流电阻，第一三极管，第一稳 压二极管，第一二极管。所述的第一限流电阻的一端连接电源输入端和所述的第二限流电 阻的一端，所述的第一限流电阻的另一端连接所述的第一三极管的集电极;所述的第二限 流电阻的另一端连接所述的第一三极管的基极和所述的第一稳压二极管的阴极;所述的第 一稳压二极管的阳极连接到参考地;所述的第一三极管的基极连接所述的启动电路关断电 路的输出端，所述的第一三极管的发射极连接所述的第一二极管的阳极;所述的第一三极 管为NPN型三极管;所述的第一二极管的阴极连接所述的控制IC工作电压Vcc端口；
[0010]优选的，所述的变压器辅助绕组供电电路包括第一绕组，第三限流电阻，第二二极 管，第一滤波电容。所述的第一绕组耦合主变压器的输出绕组电压，所述的第一绕组的一端 连接参考地，所述的第一绕组的另一端连接所述的第二二极管的阳极;所述的第二二极管 的阴极连接所述的第一滤波电容的一端和连接所述的控制IC工作电压Vcc端口；所述的的 第一滤波电容的另一端连接参考地；
[0011] 优选的，所述的电压采样和延迟电路包括第一分压电阻，第二分压电阻，第一延迟 电容，第三分压电阻，第四分压电阻，第一运算放大器，第三二极管。所述的第一分压电阻的 一端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口，所述的第一分压电阻的另一端连接所述的第二 分压电阻的一端和连接所述的第一延迟电容的一端;所述的第一延迟电容的另一端连接到 参考地;所述的第二分压电阻的另一端连接到参考地;所述的第一分压电阻和所述的第二 分压电阻的串联结点连接到所述的第一运算放大器的同相输入端;所述的第三分压电阻的 一端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口，所述的第三分压电阻的另一端连接所述的第四 分压电阻的一端;所述的第四分压电阻的另一端连接到参考地;所述的第三分压电阻和所 述的第四分压电阻的串联结点连接到所述的第一运算放大器的反相输入端;所述的第一运 算放大器的电源正端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口，所述的第一运算放大器的电源 负端连接到参考地，所述的第一运算放大器的输出端连接所述的第三二极管的阳极;所述 的第三二极管的阴极作为所述的电压采样和延迟电路的输出端，连接所述的保护时长设定 电路的输入端。
[0012] 优选的，所述的电压采样和延迟电路包括第一分压电阻，第二分压电阻，第一延迟 电容，第三分压电阻，第二稳压二极管，第一运算放大器，第三二极管。所述的第一分压电阻 的一端连接所述的控制IC工作电压Vcc端口，所述的第一分压电阻的另一端连接所述的第 二分压电阻的一端和连接所述的第一延迟电容的一端;所述的第一延迟电容的另一端连接 到参考地;所述的第二分压电阻的另一端连接到参考地;所述的第一分压电阻和所述的第 二分压电阻的串联结点连接到所述的第一运算放大器的同相输入端;所述的第三分