一种开关电源的短路保护电路的制作方法

一种开关电源的短路保护电路
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及开关电源，尤其涉及一种开关电源的短路保护电路。
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背景技术：
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[0002]
在开关电源电路中，单片机直接发送pwm信号控制mos管的开通关断，此时的短路保护无法使用常规的ic对原边mos管进行过功率保护，常规的模拟保护电路的ic检测功率变压器原边的电流信号，通过比较器设定动作阈值，当原边电流增大，达到芯片动作的设定值时，芯片关闭驱动电路，最终关断功率开关电路中的开关管来实现过流保护。这种保护方式的缺点是，反应较慢，当开关电源输出端短路，输出电流迅速增大引起变压器原边电流增大上升达到芯片动作值时产生动作信号，才关闭驱动，从而关断开关管q1，实现短路保护。常规的模拟保护电路增加了电路成本和布板难度，并加大了逻辑冲突的可能。
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技术实现要素：
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[0003]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低的开关电源的短路保护电路。
[0004]
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种开关电源的短路保护电路，包括过电流采样电路，开关电源包括主电路和控制电路，主电路包括功率mos管，控制电路包括pwm控制器，功率mos管的栅极接pwm控制器的驱动信号输出端；过电流采样电路包括电流互感器、二极管和采样电阻；电流互感器的原边绕组与功率mos管串接；二极管的阳极接电流互感器副边绕组的第一端，阴极接过电流采样电路的信号输出端，电流采样电路的信号输出端接pwm控制器的过电流采样信号输入端；采样电阻接的第一端接二极管的阴极，第二端接电流互感器副边绕组的第二端。
[0005]
以上所述的开关电源的短路保护电路，过电流采样电路包括滤波电容，滤波电容与采样电阻并接。
[0006]
以上所述的开关电源的短路保护电路，过电流采样电路包括双串联开关二极管，双串联开关二极管的阳极接模拟地，阴极接芯片电源，中间极接二极管的阴极；电流互感器副边绕组的第二端接模拟地。
[0007]
以上所述的开关电源的短路保护电路，主电路包括功率变压器、输入电容和rcd吸收电路，rcd吸收电路包括吸收电阻、吸收电容和第二二极管；功率变压器原边绕组的第一端接电源输入端的正极，第二端通过电流互感器的原边绕组和功率mos管接功率地；输入电容接在电源输入端的正极与功率地之间，第二二极管的阳极接功率变压器原边绕组的第二端，阴极通过吸收电阻接功率变压器原边绕组的第一端；吸收电容与吸收电阻并接。
[0008]
本实用新型开关电源的短路保护电路结构简单，隔离控制，保护动作快，成本较低。
[附图说明]
[0009]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0010]
图1是本实用新型实施例开关电源主电路的电路图。
[0011]
图2是本实用新型实施例开关电源的短路保护电路的电路图。
[0012]
图3是本实用新型实施例pwm控制器的接线图。
[具体实施方式]
[0013]
本实用新型实施例开关电源的的结构如图1至图3所示，开关电源包括主电路和控制电路，主电路包括功率变压器t1、输入电容c3和功率mos管q1，控制电路包括pwm控制器和短路保护电路，功率mos管q1的栅极接pwm控制器的驱动信号输出端v2。
[0014]
短路保护电路包括过电流采样电路，过电流采样电路包括电流互感器tr1、二极管d1、滤波电容c1、采样电阻r1和双串联开关二极管d2。功率变压器原边绕组t1-a的第一端接电源输入端的正极vin，第二端通过电流电流互感器原边绕组tr1-b和功率mos管q1接功率地gnd，输入电容c3接在电源输入端的正极vin与功率地gnd之间。二极管d1的阳极接电流互感器副边绕组tr1-a的第一端，阴极接过电流采样电路的信号输出端v1，电流采样电路的信号输出端接 pwm控制器的过电流采样信号输入端。采样电阻r1的第一端接二极管d1的阴极，第二端接电流互感器副边绕组tr1-a的第二端。滤波电容c1与采样电阻r1并接用于滤除电路中的杂扰信号，滤波电容c1的容值为pf级别。电流互感器副边绕组tr1-a的第二端接模拟地agnd，实现功率电路与保护电路的隔离。
[0015]
双串联开关二极管d2的阳极接模拟地agnd，阴极接芯片电源3.3v，中间极接二极管d1的阴极。双串联开关二极管d2限制进入pwm控制器(单片机) 的检测电压v1不超过3.3v以免损坏pwm控制器(单片机)。
[0016]
主电路还包括rcd吸收电路，rcd吸收电路包括吸收电阻、吸收电容c2和第二二极管d3，吸收电阻由电阻r2、r3、r4和r5串并接组成。第二二极管d3 的阳极接功率变压器原边绕组t1-a的第二端，第二二极管d3的阴极通过吸收电阻接功率变压器原边绕组t1-a的第一端；吸收电容c2与吸收电阻并接。rcd 吸收电路用来吸收功率mos管q1开关时候的电压尖峰。
[0017]
短路保护电路的原理如下：
[0018]
当pwm控制器发pwm驱动信号控制mos管开通时，电流互感器原边绕组tr1-b 上流过电流。由电流互感器的特性可得，电流互感器副边绕组tr1-a上的电流为电流互感器原边绕组tr1-b流过电流的i/k(k为互感器的比例系数)。电流互感器副边绕组tr1-a的电流经过采样电阻r1后产生电压v1，v1经过c1的滤波后连接到pwm控制器的过流采样信号输入端。当开关电源的输出端短路时，原边电流迅速增大，流经电流互感器原边绕组tr1-b的电流也增大。同样流过电流互感器副边绕组tr1-a的电流也会增大，v1的电压也随之增大。当v1的值大于设定值时(一般由单片机控制的保护电压设定为3v，最大不超过3.3v)， pwm控制器控制功率mos管q1关断，从而保护了开关电源的功率mos管。
[0019]
本实用新型以上实施例开关电源的短路保护电路结构简单，隔离控制，利于布板，成本较低，保护动作较快。


技术特征：
1.一种开关电源的短路保护电路，开关电源包括主电路和控制电路，主电路包括功率mos管，控制电路包括pwm控制器，功率mos管的栅极接pwm控制器的驱动信号输出端；其特征在于，包括过电流采样电路，过电流采样电路包括电流互感器、二极管和采样电阻；电流互感器的原边绕组与功率mos管串接；二极管的阳极接电流互感器副边绕组的第一端，阴极接过电流采样电路的信号输出端，电流采样电路的信号输出端接pwm控制器的过电流采样信号输入端；采样电阻接的第一端接二极管的阴极，第二端接电流互感器副边绕组的第二端。2.根据权利要求1所述的开关电源的短路保护电路，其特征在于，过电流采样电路包括滤波电容，滤波电容与采样电阻并接。3.根据权利要求1所述的开关电源的短路保护电路，其特征在于，过电流采样电路包括双串联开关二极管，双串联开关二极管的阳极接模拟地，阴极接芯片电源，中间极接二极管的阴极；电流互感器副边绕组的第二端接模拟地。4.根据权利要求1所述的开关电源的短路保护电路，其特征在于，主电路包括功率变压器、输入电容和rcd吸收电路，rcd吸收电路包括吸收电阻、吸收电容和第二二极管；功率变压器原边绕组的第一端接电源输入端的正极，第二端通过电流互感器的原边绕组和功率mos管接功率地；输入电容接在电源输入端的正极与功率地之间，第二二极管的阳极接功率变压器原边绕组的第二端，阴极通过吸收电阻接功率变压器原边绕组的第一端；吸收电容与吸收电阻并接。

技术总结
本实用新型公开了一种开关电源的短路保护电路，包括过电流采样电路，开关电源包括主电路和控制电路，主电路包括功率MOS管，控制电路包括PWM控制器，功率MOS管的栅极接PWM控制器的驱动信号输出端；过电流采样电路包括电流互感器、二极管和采样电阻；电流互感器的原边绕组与功率MOS管串接；二极管的阳极接电流互感器副边绕组的第一端，阴极接过电流采样电路的信号输出端，电流采样电路的信号输出端接PWM控制器的过电流采样信号输入端；采样电阻接的第一端接二极管的阴极，第二端接电流互感器副边绕组的第二端。本实用新型除具有结构简单，保护动作快，成本较低的特点外，还具有隔离保护的优点。保护的优点。保护的优点。


技术研发人员：陈显泽 汪湛
受保护的技术使用者：深圳市高斯宝电气技术有限公司
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2023/3/16