一种短路保护电路的制作方法

本发明涉及一种短路保护领域，尤其涉及一种短路保护电路。

背景技术：

随着国家对节能产品的大力推广，dc电源和led驱动器在市场需求越来越大。在各种需求变化下，电源及led驱动器认证及安全要求越来越高。其中输出短路后，回路上将会产生很高电流，如果驱动器没有进行保护，则回路中的功率器件或外部引线会产生较高损耗，从而造成发热影响产品可靠性和安全风险。而较多产品仅在输出端子上短路时驱动器会进入保护状态，而当输出引线较长，有一定内阻的情况下，造成前级识别不是短路保护，会连续输出功率，而输出级检测回路，由于输出短路而失去供电支持，无法给出短路保护信号。

驱动器的电路中，当电源出现短路后，反激变压器原边，峰值电流会很大，通过cs引脚会进入保护状态，将vcc拉低欠压模式，让芯片停止工作。但由于快速启动回路充电很快，所以保护间隔时间很短。特别是当输入电压为277v时，短路保护后打嗝输出电流会超30a以上，造成输出整流管、电流检测电阻以及共模电感等器件很热。在这种长时间短路情况下，外壳有会出现热熔、引线发热碳化等安全风险

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种pwm输出短路保护电路”，其公告号“cn103490391b”，包括输入端口、输出端口、mcu芯片和开关管，输入端口通过连接引线电感后与输出端口连接，muc芯片具有pwm输出脚，该pwm输出脚连接开关管控制端，开关管的一端连接输出端口，另一端接地，在所述输出端口与地之间连接有分压线路，所述mcu芯片还具有外部中断脚，外部中断脚连接在分压线路上。该种短路保护方式在短路失电时，短路检测回路由于输出短路而失去供电支持，无法给出短路保护信号。

技术实现要素：

本发明主要解决现有技术在短路失电时，短路检测回路由于输出短路而失去供电支持，无法给出短路保护信号的问题；提供一种短路保护电路，在短路失电的情况下为短路检测模块供电，防止电路器件过热存在的安全隐患，提高了电路的安全性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明包括依次连接的变压模块、整流模块、滤波模块、驱动模块和输出模块，所述的短路保护电路还包括检测模块和保护模块，检测模块的检测端与输出模块相连接，检测模块的输出端与保护模块的输入端相连接，保护模块的输出端与驱动模块相连接；所述的输出模块中包括为检测模块供电的正激供电回路。检测模块与输出模块相连接，检测输出是否短路，当输出短路时，发送短路信号给保护模块，保护模块对驱动模块进行短路保护，拉低驱动模块的电源。使用环路控制，反映迅速，电路简单，提高驱动器短路保护电路的安全性，延长电路的使用寿命。在输出模块中增加为检测模块供电的正激供电回路，在正常运行时，检测模块由输出模块的输出端供电；在输出短路时，由正激供电回路为检测模块供电，保证在短路失电的情况下，检测模块依旧能够检测短路信号，防止电路元件过功率或过热存在安全隐患，提高了电路的安全性。

作为优选，所述的正激供电回路包括变压器l41、二极管ds53和电解电容c56；变压器l41的原边l41a为驱动模块的输出端，变压器l41的第一副边l41c为输出模块的输入端，变压器l41的第二副边l41d的第一端连接变压器l41的第一副边l41c，变压器l41的第二副边l41d的第二端连接二极管ds53的阳极，二极管ds53的阴极连接电解电容c56的正极端，电解电容c56的负极端接地；电解电容c56的正极端连接比较器us51的供电端。由于输出短路后，输出电压由24v降到0v左右，短路线内阻不同时，最高电压可达5v峰值，该电压无法让检测模块正常工作。所以在输出电感上增加一个正激绕组即变压器l41的第二副边l41d，增加2匝，在反激正向短路低压时，反向峰值电压非常高，通过正激绕组，经二极管ds53整流给电解电容c56充电，在短路状态下c56两端可保持大于10v电压，完全满足检测模块正工作的需求。在没短路情况下由输出24v直接经ds54给运放供电。由于输出短路后其电压在0-5v间跳动，无法给检测回路运放供电，检测回路无法将过流保护信息传递到前级。增加正激绕组后，可利用负压峰值整流后给检测回路提供大于10v电压。在输出任何状态下过流，均能通过检测模块，将短路信息转递到保护模块中。在正常供电时，通过变压器l41的第二副边l41d通过二极管ds53为电解电容c56充电，比较器us51通过输出模块的输出24v电压通过二极管ds54供电；当输出短路后，由电解电容c56为比较器us51供电，保证比较器us51能正常工作中，判断电路的短路状态。保证在短路失电的情况下能为检测模块供电，检测短路状态，实现短路保护。

作为优选，所述的检测模块包括电阻r51、电阻rs52a、电阻rs53a、电阻rs53b、电阻rs53d、电阻rs58、电容cs55、电容cs51、电容cs53、二极管ds51a、电压调节器zs51和比较器us51；电阻r51的两端连接输出模块，电容cs55的第一端连接电阻r51的第一端，电容cs55的第二端连接电阻r51的第二端，电阻r51的第二端连接电阻rs52a的第一端，电阻rs52a的第二端连接电容cs51的第一端，电容cs51的第二端接地；比较器us51的供电端连接输出模块的输出端，比较器us51的供电端连接输出模块中的正激供电回路；比较器us51正输入端连接电阻rs52a的第二端，比较器us51的输出端连接二极管ds51a的阳极，二极管ds51a的阴极连接电阻rs58的第一端，电阻rs58的第二端连接保护模块；电容cs52的第一端连接比较器us51的输出端，电容cs52的第二端连接比较器us51的负输入端；比较器us51的负输入端连接电阻rs53b的第一端，电阻rs53d的第一端连接比较器us51的负输入端，电阻rs53d的第二端接地；电阻rs53b的第二端连接电压调节器zs51的阴极，电压调节器zs51的阳极接地，电压调节器zs51的阴极连接电容cs53的第一端，电容cs53的第二端接地；电阻rs53a的第一端连接输出模块的输出端，电阻rs53a的第二端连接电容cs53的第一端。当输出模块的输出端出现短路后，电流检测电阻r51电压抬高,由比较器us51正输出端输入，与比较器us51负输入端的基准电压进行比较，当正输入端电压超过0.125v时，运放输出高电平，灌电流经二极管ds51a和电阻rs58限流给保护模块高电平信号。能够准确发送短路信号，电路简单，提高电路的安全性。

作为优选，所述的保护模块包括光耦u42、二极管ds61、二极管ds6、电阻rs63、电阻rs64电阻rs59a、电阻rs59b、三极管qs62、三极管qs63、电容cs64和电解电容c63；光耦u42的二极管两端与检测模块的相连接，光耦u42的集电极与驱动模块的供电端相连接，光耦u42的发射极与电阻rs59a的第一端相连接，电阻rs59a的第二端与电阻rs59b的第一端相连接，电阻rs59的第二端接地；电解电容c63的正极端与电阻rs59b的第一端相连接，电解电容c63的负极端接地；三极管qs62的基极连接电解电容c63的正极端，三极管qs62的发射极接地，三极管qs62的集电极连接三极管qs63的基极，三极管qs63的发射极连接驱动模块的供电端，三极管qs的集电极连接电阻rs64的第一端，电阻rs64的第二端连接三极管qs63的基极；二极管ds63的阳极连接三极管qs63的发射极，二极管ds63的阴极连接三极管qs63的基极；电容cs64的第一端连接三极管qs63的集电极，电容cs64的第二端接地，电阻rs63的第一端连接电阻rs64的第一端，电阻rs63的第二端连接二极管ds61的阴极，二极管ds61的阳极连接驱动模块的反馈端。。当检测模块检测到短路信号时，光耦u42导通，从而导通三极管qs62，将驱动模块的供电端直接接地，驱动模块断电。提高电路的安全性，切断供电的速度快，使用光耦u42防止电压抖动的干扰。

作为优选，所述的保护模块还包括二极管ds62和电容cs65；电容cs65的第一端连接光耦u42的集电极，电容cs65的第二端接地；二极管ds62的阴极连接电容cs65的第一端，二极管ds62的阳极连接驱动模块的供电端。光耦u42的供电依靠驱动模块的供电端一起供电，当保护模块将驱动模块的供电端接地时，断开了驱动模块的电源，同时也断开了光耦u42的电源。驱动模块会很快通过芯片供电回路自己充电恢复。再加上二极管ds62和电容cs65之后，平时电容cs65充电，在断开驱动器电源之后，依靠电容cs65为光耦u42供电，二极管ds62的单向导通特性使得电容cs65中的电能只为光耦u42供电，不会流向驱动模块。在短路动作驱动器断电后，能一直维持短路的保护的功能，在获得下一次短路信号时，依旧能进行短路保护动作，提高了电路的安全性。

作为优选，所述的驱动模块包括驱动芯片和与驱动芯片连接的周围回路，所述的周围回路包括芯片供电回路、电压反馈回路、芯片输出回路和电流反馈回路；芯片供电回路的输入端连接滤波模块的输出端，芯片供电回路的输出端与保护模块相连接；芯片输出回路的输入端与滤波模块的输出端相连接，芯片输出回路的输出端与输出模块相连接。驱动芯片的型号为iw3627，芯片供电回路为驱动芯片供电，保护模块与芯片供电回路相连接，当有短路信号时，把芯片供电回路接地，使得驱动模块断电，进行短路保护动作。

作为优选，所述的芯片供电回路包括电阻rs61、电阻rs62、电容cs62、电解电容c61和mos管qs61；电阻rs61的第一端连接滤波模块的输出端，电阻rs61的第二端连接mos管qs61的栅极，电阻rs62的第一端连接电阻rs61的第一端，电阻rs62的第二端连接mos管qs61的漏极；mos管qs61的源极连接电容cs62的第一端，电容cs62的第二端接地，电容cs62的第一端接电解电容c61的正极端，电解电容c61的第二端接地；mos管qs61的源极连接驱动芯片的供电端，mos管的源极连接保护电路，电阻rs61的第二端连接驱动芯片的高压启动端。当正常工作时，芯片供电回路通过电阻rs61为驱动芯片高压启动端vin充电，并控制mos管qs61通过rs62给驱动芯片的vcc充电，当达到启动14v电压时，驱动芯片开始工作，驱动mos管q41进行开通输出。当短路时，芯片供电回路被保护模块接地，驱动芯片失电，整个驱动器执行短路保护动作断电。

本发明的有益效果是：

1.在短路失电后，输出模块中增加正激供电回路，确保比较器us51能一直工作，在短路失电后能一直维持短路检测状态，提高了电路的安全性。

2.保护模块中的光耦u42供电的方式，在执行短路保护动作失电后，依靠电容供电，维持保护模块能持续短路保护，提高电路的安全性。

3.以拓展正激供电回路为检测电路供电的方式，解决短路时线间阻抗不同造成的短路信号失效问题，防止保护线路功能失效，提高了电路的安全性。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接结构框图。

图2是本发明的一种变压、整流和滤波模块电路图。

图3是本发明的一种驱动模块电路图。

图4是本发明的一种保护模块电路图。

图5是本发明的一种输出模块电路图。

图6是本发明的一种检测模块电路图。

图中1.变压模块，2.整流模块，3.滤波模块，4.驱动模块，41.驱动芯片，42.芯片供电回路，43.芯片输出回路，44.电压反馈回路，45.电流反馈回路，5.输出模块，6.检测模块，7.保护模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种驱动器短路保护电路，如图1所示，包括依次连接的变压模块1、整流模块2、滤波模块3、驱动模块4和输出模块5，还包括检测模块6和保护模块7，检测模块6的检测端与输出模块5相连接，检测模块6的输出端与保护模块7的输入端相连接，保护模块7的输出端与驱动模块4相连接。

驱动模块4包括驱动芯片41和与驱动芯片41连接的周围回路，周围回路包括芯片供电回路42、电压反馈回路44、芯片输出回路43和电流反馈回路45。芯片供电回路42的输入端连接滤波模块3的输出端，芯片供电回路42的输出端与保护模块7相连接；芯片输出回路43的输入端与滤波模块3的输出端相连接，芯片输出回路43的输出端与输出模块5相连接。

如图3所示，驱动芯片41的型号为iw3627。

芯片输出回路43包括电阻rs32a、电阻rs32b、电阻rs63、电阻rs43、电阻rs44、电阻r41、电阻r42、电容c45、电容c46、二极管ds32、二极管d42、mos管q41和变压器l41。mos管q41为n沟道mos管。电阻rs32b的第一端连接驱动芯片41的6脚即输出端，电阻rs32b的第二端连接电阻rs63的第一端，电阻rs32a的第一端连接电阻rs32b的第一端，二极管ds32的阴极连接电阻rs32a的第二端，二极管ds32的阳极连接电阻rs32b的第二端。电阻rs63的第二端连接mos管q41的栅极，mos管q41的漏极连接电阻rs44的第一端，电阻rs44的第二端连接电阻rs43的第一端，电阻rs43的第二端连接二极管d42的阳极，二极管d42的阴极连接电阻r41的第一端，电阻r41的第二端连接电阻r42的第一端，电阻r42的第二端连接滤波模块3的输出端。电容c46的第一端连接电阻rs44的第二端，电容c46的第二端连接mos管q41的源极，电阻r41的第二端连接电容c45的第一端，电容c45的第二端连接电阻r42的第二端。变压器l41的原边l41a的第一端连接电容c45的第二端，变压器l41的原边l41a的第二端连接二极管d42的阳极，变压器l41的原边l41a的第一端为同名端。

电流反馈回路45包括电阻rs34a、电阻rs36和电容cs31。电阻rs35的第一端连接驱动芯片41的4脚即电流反馈端，电阻rs35的第二端连接mos管q41的源极，电阻rs34a的第一端连接电阻rs35的第二端，电阻rs34a的第二端接地。电容cs31的第一端连接电阻rs35的第一端，电阻cs31的第二端接地。

芯片供电回路42包括电阻rs61、电阻rs62、电容cs62、电解电容c61和mos管qs61。电阻rs61的第一端连接滤波模块3的输出端，电阻rs61的第二端连接mos管qs61的栅极，电阻rs62的第一端连接电阻rs61的第一端，电阻rs62的第二端连接mos管qs61的漏极。mos管qs61的源极连接电容cs62的第一端，电容cs62的第二端接地，电容cs62的第一端接电解电容c61的正极端，电解电容c61的第二端接地。mos管qs61的源极连接驱动芯片41的1脚即供电端，mos管的源极连接保护电路，电阻rs61的第二端连接驱动芯片41的3脚即高压启动端。

电压反馈回路44包括电阻rs36b、电阻rs36c和电容cs33。电阻rs36b的第一端连接驱动芯片41的2脚即电压反馈端，电阻rs36b的第二端连接保护模块7，电容cs33的第一端连接电阻rs36b的第一端，电容cs33的第二端接地。电阻rs36c的第一端连接电容cs33的第一端，电阻rs36c的第二端接地。电阻rs36c的第二端连接变压器l41的第三副边l41b的第一端，变压器l41的第三副边l41b的第二端连接电阻rs36b的第二端。变压器l41的第三副边l41b的第一端为同名端。

如图5所示，输出模块5包括二极管d41、电阻rs44、电容c43、电容cs44和电解电容c42a。输出模块5还包括为检测模块6供电的正激供电回路。正激供电回路包括变压器l41、二极管ds53和电解电容c56。变压器l41的原边l41a为驱动模块4的输出端，变压器l41的第一副边l41c为输出模块5的输入端。二极管d41的阳极连接变压器l41的第一副边l41c的第二端，电容c43的第一端连接二极管d41的阳极，电容c43的第二端连接电阻r44的第一端，电阻r44的第二端连接二极管d41的阴极。变压器l41的第二副边l41d的第一端连接变压器l41的第一副边l41c的第一端，变压器l41的第二副边l41d的第二端连接二极管ds53的阳极，二极管ds53的阴极连接电解电容c56的正极端，电解电容c56的负极端接地。电解电容c56的正极端连接检测模块6的供电端。电解电容c42a的正极端连接二极管d41的阴极，电解电容c42a的负极端连接电解电容c56的负极端。电容cs44的第一端连接电解电容c42a的正极端，电容cs44的第二端连接电解电容cs44的负极端。电容cs44的第一端连接检测模块6的供电端。变压器l41的第一副边l41c的第一端为同名端，变压器l41的第二副边l41d的第二端为同名端。

如图6所示，检测模块6包括电阻r51、电阻rs52a、电阻rs53a、电阻rs53b、电阻rs53d、电阻rs58、电容cs55、电容cs51、电容cs53、电压调节器zs51和比较器us51。电阻r51的两端连接输出模块5，电阻r52的第一端连接电容cs44的第二端，电容cs55的第一端连接电阻r51的第一端，电容cs55的第二端连接电阻r51的第二端。电阻r51的第二端连接电阻rs52a的第一端，电阻rs52a的第二端连接电容cs51的第一端，电容cs51的第二端接地。比较器us51正输入端连接电阻rs52a的第二端，比较器us51的输出端连接二极管ds51a的阳极，二极管ds51a的阴极连接电阻rs58的第一端，电阻rs58的第二端连接保护模块7；电容cs52的第一端连接比较器us51的输出端，电容cs52的第二端连接比较器us51的负输入端；比较器us51的负输入端连接电阻rs53b的第一端，电阻rs53d的第一端连接比较器us51的负输入端，电阻rs53d的第二端接地；电阻rs53b的第二端连接电压调节器zs51的阴极，电压调节器zs51的阳极接地，电压调节器zs51的阴极连接电容cs53的第一端，电容cs53的第二端接地。电阻rs53a的第一端连接电容cs44的第一端，电阻rs53a的第二端连接电容cs53的第一端。

光耦u42的供电依靠驱动模块的供电端一起供电，当保护模块将驱动模块的供电端接地时，断开了驱动模块的电源，同时也断开了光耦u42的电源。驱动模块会很快通过芯片供电回路自己充电恢复。再加上二极管ds62和电容cs65之后，平时电容cs65充电，在断开驱动器电源之后，依靠电容cs65为光耦u42供电，二极管ds62的单向导通特性使得电容cs65中的电能只为光耦u42供电，不会流向驱动模块。在短路动作驱动器断电后，能一直维持短路的保护的功能，在获得下一次短路信号时，依旧能进行短路保护动作，提高了电路的安全性。

由于输出短路后其电压在0-5v间跳动，无法给检测回路运放供电，检测回路无法将过流保护信息传递到前级。增加正激供电回路，在正常供电时，通过变压器l41的第二副边l41d通过二极管ds53为电解电容c56充电，比较器us51通过输出模块的输出24v电压通过二极管ds54供电；当输出短路后，由电解电容c56为比较器us51供电，保证比较器us51能正常工作中，判断电路的短路状态。保证在短路失电的情况下能为检测模块供电，检测短路状态，实现短路保护。

如图4所示，保护模块7包括光耦u42、二极管ds61、二极管ds6、电阻rs63、电阻rs64电阻rs59a、电阻rs59b、三极管qs62、三极管qs63、电容cs64、电解电容c63、二极管ds62和电容cs65。三极管qs36为npn三极管。电容cs65的第一端连接光耦u42的集电极，电容cs65的第二端接地。二极管ds62的阴极连接电容cs65的第一端，二极管ds62的阳极连接驱动模块4mos管q61的源极。光耦u42的阳极与电阻rs58的第二端相连，光耦u42的阴极接地；光耦u42的集电极与二极管ds62的阴极相连接，光耦u42的发射极与电阻rs59a的第一端相连接。电阻rs59a的第二端与电阻rs59b的第一端相连接，电阻rs59的第二端接地。电解电容c63的正极端与电阻rs59b的第一端相连接，电解电容c63的负极端接地。三极管qs62的基极连接电解电容c63的正极端，三极管qs62的发射极接地，三极管qs62的集电极连接三极管qs63的基极，三极管qs63的发射极连接驱动模块4的供电端，三极管qs的集电极连接电阻rs64的第一端，电阻rs64的第二端连接三极管qs63的基极。二极管ds63的阳极连接三极管qs63的发射极，二极管ds63的阴极连接三极管qs63的基极。电容cs64的第一端连接三极管qs63的集电极，电容cs64的第二端接地，电阻rs63的第一端连接电阻rs64的第一端，电阻rs63的第二端连接二极管ds61的阴极，二极管ds61的阳极连接驱动模块4的电阻rs36b的第二端。

当检测模块检测到短路信号时，光耦u42导通，从而导通三极管qs62，将驱动模块的供电端直接接地，驱动模块断电。提高电路的安全性，切断供电的速度快，使用光耦u42防止电压抖动的干扰。光耦u42的供电依靠驱动模块的供电端一起供电，当保护模块将驱动模块的供电端接地时，断开了驱动模块的电源，同时也断开了光耦u42的电源。驱动模块会很快通过芯片供电回路自己充电恢复。再加上二极管ds62和电容cs65之后，平时电容cs65充电，在断开驱动器电源之后，依靠电容cs65为光耦u42供电，二极管ds62的单向导通特性使得电容cs65中的电能只为光耦u42供电，不会流向驱动模块。在短路动作驱动器断电后，能一直维持短路的保护的功能，在获得下一次短路信号时，依旧能进行短路保护动作，提高了电路的安全性。

保护模块7将驱动芯片41的vcc拉至欠压状态后不工作。如果检测模块6的短路保护没有消失，而驱动芯片41的vcc已经失电，此时的短路保护信号无法正常工作，而芯片供电回路42给驱动芯片41的vcc供电的间隔时间周期进行工作，同样输出较大电流。单独增加光耦u42的供电后，检测模块6的短路信息通过光耦u42将三极管qs62不停开通，将芯片供电回路42电压放低到让芯片无法启动的欠压状态，这样就有效延时间隔工作时间，从而减少输出电流的有效值。

驱动器采用iw3627，当ac电源电压接通后，由该芯片快速启动电阻rs61给vin充电，并控制mos管qs61通过电阻rs62给c61vcc充电。当达到启动14v电压时芯片开始工作，驱动mos管q41进行开通，将能量通过反激变压器l41储能，mos管q41关断时，变压器l41的第一副边l41c放量形式转换到输出端，并通过二极管d41整流后通过电解电容c42a电解滤波后输出恒定24v电压。

当电源输出led+与led-间出现短路后，电流检测电阻r51电压抬高后,由比较器us51正输出端输入与比较器us51负输入端的基准电压进行比较，当正输入端电压超过0.125v时，运放输出高电平，灌电流经二极管ds51a和电阻rs58限流给光耦us42信号。

由于输出短路后，输出电压由24v降到0v左右，短路线内阻不同时最高电压可达5v峰值，该电压无法让比较器us51正常工作。增加一个正激绕组变压器l41的第二副边l41d2匝。在反激正向短路后低压时，反向峰值电压也非常高，通过正激绕组变压器l41的第二副边l41d，经整流二极管ds53整流给电解电容c56充电，在短路状态下电解电容c56两端可保持大于10v的电压，完全满足运放正工作，及光耦u42的光偶信号电流。在没短路情况下，由输出24v直接经二极管ds54给运放供电。

vcc电压在光耦us42开通后，经电阻rs59a与电阻rs59b分压给电解电容c63充电，当三极管qs62基极达到开通电压，三极管qs62开通后，二极管ds63将电解电容c61电解放电，同时切断由变压器l41的第三副边l41b绕组通过二极管ds61、限流电阻rs63、滤波电容cs64、电阻rs64和三极管qs63组成的射极跟随芯片供电回路42。

vcc失电后芯片停止工作。电容cs65上的电压由于二极管ds62反向，保持vcc上电压，当后级再次发现短路信号时，光耦us42电压由电容cs65提供，有足够电压让三极管qs62开通，继续释放由快充线路给vcc的充电压。由于电容cs65容量及电压较高，可保持较长时间的保护放电动作，直到电压无法维持三极管qs62开通后。由快充线路将vcc充电到14.6v后芯片会再次工作。整个保护线路的有效保护时间很快，驱动芯片重新启动工作后输出电流脉宽有限。达到短路后小功率保护状态。

本发明在短路失电后，输出模块中增加正激供电回路，确保比较器us51能一直工作，在短路失电后能一直维持短路检测状态，提高了电路的安全性。保护模块中的光耦供电的方式，在执行短路保护动作失电后，依靠电容供电，维持保护模块能持续短路保护，提高了电路的安全性。