同步整流电路及其限频保护电路的制作方法

本实用新型涉及开关电源技术领域，特别是涉及一种同步整流电路及其限频保护电路。

背景技术：

随着开关电源技术的迅速发展，高效率，高功率密度已经成为开关电源的一种发展趋势，特别是应用在显示屏上面的开关电源，要求输出电压低，同时输出电流大的特性，这就会对尺寸和效率要求很高。但是，一般的开关电源在输出瞬间可能会由于输出电流过大而导致短路，从而导致同步整流器件输出瞬间应力超标的情况。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有同步整流器件输出瞬间应力超标的问题，提供一种同步整流电路及其限频保护电路。

一种限频保护电路，用于与谐振控制器电性连接，以对所述谐振控制器所在的电路输出瞬间短路时进行限频保护；包括：

电流转换模块，所述电流转换模块与所述谐振控制器的定时端连接，用于将流过所述谐振控制器定时端的电流信号转换成第一电压信号；

电压比较模块，所述电压比较模块的第一输入端与所述电流转换模块连接，用于接收所述第一电压信号；所述电压比较模块的第二输入端作为基准电压输入端，用于接收基准电压信号，其中，所述基准电压为所述谐振控制器的电压锁定值；所述电压比较模块的输出端与所述谐振控制器电性连接；所述电压比较模块用于对所述第一电压信号和所述基准电压信号进行比较、并在未到达所述电压锁定值前输出控制信号以控制所述谐振控制器的PWM脉冲频率快速降低直至关闭。

在其中一个实施例中，所述限频保护电路还包括基准电压模块，所述基准电压模块的输出端接所述电压比较模块的第二输入端，给所述电压比较模块提供基准电压信号，所述基准电压模块的接地端接地。

在其中一个实施例中，所述基准电压模块包括第一电阻、第二电阻、电容以及稳压二极管；所述稳压二极管的正极接地，负极接所述电压比较模块的第二输入端；所述第一电阻的第一端接所述电压比较模块的第二输入端，所述第一电阻的第二端接所述第二电阻的第一端；所述第二电阻的第二端接地；所述电容的一端接所述电压比较模块的第二输入端，另一端接地；所述第一电阻与第二电阻串联。

在其中一个实施例中，所述电流转换模块包括第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述谐振控制器的定时端连接，所述第三电阻的第二端与所述电压比较模块的第一输入端连接；所述第三电阻的第二端为所述电流转换模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述电压比较模块包括运算放大器、第四电阻以及第五电阻；所述运算放大器的反向输入端与所述第三电阻的第二端连接；所述运算放大器的同相输入端通过所述第四电阻与所述第一电阻的第一端连接，用于接收所述基准电压信号；所述第五电阻的第一端接在所述第四电阻和所述运算放大器的同相输入端之间；所述第五电阻的第二端与所述谐振控制器电性连接。

一种同步整流电路，包括开关电路和谐振电路，还包括前述所述的限频保护电路；所述限频保护电路的输入端与所述谐振电路中谐振控制器的定时端连接，所述限频保护电路的输出端与所述开关电路连接。

在其中一个实施例中，所述同步整流电路采用硬开关半桥调频、同时输出采用同步整流MOS管。

在其中一个实施例中，所述同步整流电路还包括光电耦合器，所述光电耦合器的一端接外部输入电压，另一端与所述谐振控制器的反馈端连接。

在其中一个实施例中，所述光电耦合器包括第六电阻、光电三极管、第一二极管；所述第六电阻的第一端与外部输入电压连接，第二端与所述光电三极管的集电极连接；所述光电三极管的发射极与所述第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与所述谐振控制器的反馈端连接。

上述限频保护电路，用于与谐振控制器电性连接，以对所述谐振控制器所在的电路输出瞬间短路时进行限频保护。该限频保护电路通过电流转换模块将流过所述谐振控制器定时端的电流信号转换成第一电压信号；电压比较模块通过将第一电压信号与基准电压信号进行比较，同时在第一电压信号还没到达电压锁定值前输出控制信号以控制所述谐振控制器的PWM脉冲频率快速降低直至关闭。通过将此限频保护电路连入同步整流电路中，从而实现在输出瞬间短路的情况下，能够有效的降低输出同步整流MOS管的瞬态应力。

附图说明

图1为一实施例中的限频保护电路原理框图；

图2为图1中的电压比较模块和电流转换模块的电路示意图；

图3为图1中的基准电压模块的电路示意图；

图4为一实施例中的光电耦合器的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，为一实施例中的限频保护电路的原理框图。该限频保护电路用于与谐振控制器10电性连接，以对谐振控制器10所在的电路输出瞬间短路时进行限频保护。如图1所示，一种过流保护电路可以包括电流转换模块20，电压比较模块30。

电流转换模块20与谐振控制器10的定时端连接，用于将流过谐振控制器10定时端的电流信号转换成第一电压信号。电压比较模块30的第一输入端与电流转换模块20连接，用于接收第一电压信号；电压比较模块30的第二输入端作为基准电压输入端，用于接收基准电压信号，其中，基准电压为谐振控制器10的电压锁定值；电压比较模块30的输出端与谐振控制器10电性连接；电压比较模块30用于对第一电压信号和基准电压信号进行比较、并在未到达电压锁定值前输出控制信号以控制谐振控制器10的PWM脉冲频率快速降低直至关闭。

上述限频保护电路通过电流转换模块20将流过谐振控制器10定时端的电流信号转换成第一电压信号；电压比较模块30通过将第一电压信号与基准电压信号进行比较，同时在第一电压信号还没到达电压锁定值前输出控制信号以控制谐振控制器10的PWM脉冲频率快速降低直至关闭。从而实现在输出瞬间短路的情况下，能够有效的降低输出同步整流MOS管的瞬态应力。

在其他实施例中，限频保护电路还包括基准电压模块40。基准电压模块40的输出端接电压比较模块30的第二输入端，给电压比较模块30提供基准电压信号，基准电压模块40的接地端接地。

在一个实施例中，谐振控制器10可以采用NCP1397A控制芯片，也可以采用NCP1397B控制芯片。其中，以NCP1397A控制芯片为例，其为集成高电压驱动的高性能谐振模式控制器，其具有16个引脚，其中，本实用新型涉及到的引脚主要有CSS(软启动放电)引脚、CTimer(定时器时长)引脚、FB(反馈)引脚、BO(欠压)引脚、Rt(最小频率钳位)引脚、Fmax(最大频率钳位)引脚、DT(死区调整宽度)。

请参阅图2，为图1中的电压比较模块和电流转换模块的电路示意图。如图2所示，电流转换模块20为第三电阻；其中，第三电阻为电阻R19。电阻R19的第一端与谐振控制器的CTimer端，也就是定时端连接，电阻R19的第二端与电压比较模块30的第一输入端连接；电阻R19的第二端为电流转换模块20的输出端。电压比较模块30包括运算放大器U5-B、第四电阻以及第五电阻。其中，第四电阻为电阻R60，第五电阻为电阻R44。运算放大器U5-B的反向输入端6与电阻R19的的第二端连接；运算放大器U5-B的反向输入端6为第一输入端。运算放大器U5-B的同相输入端5通过电阻R60与第一电阻的第一端连接，用于接收基准电压信号；电阻R44的第一端接在电阻R60和运算放大器U5-B的同相输入端5之间；电阻R44的第二端与谐振控制器10的CSS端电性连接。

如图3所示，为图1中的基准电压模块的电路示意图。该基准电压模块40包括第一电阻、第二电阻、电容以及稳压二极管。其中，第一电阻为电阻R41，第二电阻为电阻R24，电容为C23，稳压二极管为U3。稳压二极管U3的正极接地，负极接电压比较模块30的第二输入端，其中第二输入端为同相输入端5。电阻R41的第一端接电压比较模块的同相输入端5，电阻R41的第二端接电阻R24的第一端。电阻R24的第二端接地，电阻R24与电阻R41串联。电容C23的一端接电压比较模块的同相输入端5，另一端接地。电阻R41、稳压二极管U3、电容C23的连接端为基准电压模块40的输出端。基准电压模块40提供的基准电压一般为谐振控制器10的电压锁定值，由于谐振控制器10的电压锁定值典型为4V，故，基准电压模块40提供的基准电压也为4V。可以理解，具体的基准电压可以根据实际操作过程中本领域技术人员的需要进行选择和改变。

限频保护电路的工作原理为：谐振控制器10的流过CTimer端口的电流通过电阻R19采集并转换成第一电压信号并通过反向输入端6输入给运算放大器U5-B。基准电压模块40通过电阻R41、电阻R24、电容C23及稳压二极管U3给运算放大器U5-B的同相输入端5输入基准电压信号。运算放大器U5-B通过将基准电压信号和第一电压信号进行比较，在第一电压信号还没到达基准电压(电压锁定值4V)前，通过端口7输出低电平给谐振控制器10的CSS端，以拉低CSS端的电压至0V，从而使得谐振控制器10的PWM脉冲频率快速降低直至脉冲关闭。

一种同步整流电路(图未示)，包括开关电路和谐振电路，以及前述实施例所述的限频保护电路。其中，限频保护电路的输入端与谐振电路中谐振控制器10的定时端连接，限频保护电路的输出端与开关电路连接。其中，同步整流电路采用硬开关半桥调频、同时输出采用同步整流MOS管。

在一个实施例中，同步整流电路还包括光电耦合器，光电耦合器的一端接外部输入电压，另一端与谐振控制器10的反馈端连接。如图4所示，为一实施例中的光电耦合器的电路示意图。光电耦合器包括第六电阻、光电三极管、第一二极管。其中，第六电阻为电阻R257，光电三极管为三极管P1-A，第一二极管为D28。电阻R257的第一端与外部输入电压连接，第二端与光电三极管P1-A的集电极连接；光电三极管P1-A的发射极与二极管D28的正极连接；二极管D28的负极与谐振控制器10的反馈端连接。其中，二极管D28为光电耦合器的光发射器，三极管P1-A为光电耦合器的接收器。

上述同步整流电路，通过将具有基准电压模块、电压比较模块和电流转换模块的限频保护电路连入同步整流电路中，从而可实现在同步整流器件输出瞬间短路的情况下，加快限制电源的开关频率，能够有效的降低输出同步整流MOS管的瞬态应力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。