[發(fā)明專利]電源單元的保護電路及相應的電源單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00137416.8
• 申請日: 2000-12-27
• 公開（公告）號: CN1302106A
• 公開（公告）日: 2001-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 尤金·凱茲曼;萊因哈德·凱格爾;讓－保羅·盧維爾
• 申請（專利權）人: 德國湯姆遜－布朗特公司
• 主分類號: H02H7/10
• 分類號: H02H7/10
• 代理公司: 柳沈知識產(chǎn)權律師事務所
• 代理人: 呂曉章

本發(fā)明涉及用于電源單元的具有轉(zhuǎn)換級的保護電路，在出現(xiàn)故障例如短路的情況下，它為電源單元提供故障信號。

這種類型的保護電路常常用于開關型電源單元，以便特別在短路的情況下可靠地切斷它們，使得沒有任何部件、例如在輸出一側(cè)的開關晶體管或部件由于過載而損壞。例如，DE-A-197?35?208公開了一種開關型電源單元，它在初級一側(cè)具有開關裝置，在次級一側(cè)短路的情況下實現(xiàn)開關晶體管可靠地切斷。在初級一側(cè)設置的開關裝置的作用是如果存在短路，則在開關晶體管控制極端子的電壓直接降低到一低值，使得所述晶體管不能再次導通。這里在初級一側(cè)隔離變壓器的輔助繞組檢測短路的發(fā)生。

本發(fā)明的目的是提供具有多個輸出電壓的電源單元的保護電路，它在輸出電壓中一個短路的情況下可靠地實現(xiàn)電源單元的切斷，并且提供具有相關保護電路的電源單元。

通過本發(fā)明權利要求1記載的保護電路以及通過本發(fā)明權利要求9記載的電源單元可以達到這個目的。在從屬權利要求中規(guī)定了本發(fā)明有益地改進。

本發(fā)明的保護電路包括轉(zhuǎn)換級，至少兩個被監(jiān)控的輸出電壓連接在該級上，這些電壓借助于電阻和二極管相互隔離。在輸出電壓連接路徑中設置二極管，當在輸出電壓中一個降低時，在發(fā)生故障的情況下它導通并且因此觸發(fā)轉(zhuǎn)換級。最后一輸出電壓不需要二極管。以這種方式，轉(zhuǎn)換級提供作用在電源單元控制環(huán)路的控制信號，使得切斷電源單元。

保護電路還包括具有電阻和電容的無源網(wǎng)絡，它規(guī)定時間常數(shù)，在這以后保護電路允許重新啟動電源單元。保護電路的轉(zhuǎn)換級可以例如通過晶體管級或運算放大器實現(xiàn)，當導通發(fā)生時，它提供電源單元發(fā)生故障的信息信號。這個保護電路允許相對于短路或欠壓以簡單的方式監(jiān)控有關的電源單元的多個輸出電壓。

保護電路特別應用于電視機和錄像機中，其電源單元提供相當數(shù)量的輸出電壓用于有關單元的操作。這些裝置的電源單元主要是開關型電源單元，特別是反向變換器。然而，將保護電路用于無轉(zhuǎn)換、線性電源單元也是可能的。

下面參照示意圖，借助于例子更詳細地解釋本發(fā)明，其中：

圖1示出具有轉(zhuǎn)換級用于監(jiān)控多個輸出電壓的保護電路。

圖1的保護電路包括轉(zhuǎn)換級，在這個示范實施例中為晶體管T1，其作為開關連接并且被監(jiān)控的輸出電壓U1-U4連接到它的控制輸入端B。位于控制輸入端B的是具有電阻R4、R5、R6和R7的電阻串行連接鏈，被監(jiān)控的輸出電壓U1、U2和U3被分別連接到它的連接點，另一個輸出電壓U4連接到它的終端。設置在電壓U1、U2和U3的連接路徑中的分別是二極管D2、D3或D4，這些二極管相對于電壓U1、U2和U3以反向連接，使得這些電壓相互隔離并且相互不影響。最后一電壓U4不需要二極管，因為這個電壓通過二極管D2到D4也與其他的電壓U1到U3隔離。

被監(jiān)控的電壓U1-U4以這種方式設置在電阻R4-R7鏈上，使得位于逐漸升序中較大的電壓值遠離晶體管級T1的控制輸入端B。這簡化了電阻R4-R7鏈的大小，因為當電壓U1到U4中的一個降低時這個有關的電壓必須可靠地導通晶體管T1。

在這個示范實施例中，轉(zhuǎn)換級的晶體管T1是pnp晶體管，在它的發(fā)射極存在工作電壓U6。晶體管T1的控制輸入端B也經(jīng)過電阻R2連接到工作電壓U6并且電容C2與電阻R2并行連接，使得當施加電壓U6并且晶體管T1截止時晶體管T1的控制輸入端B在高電平上。

經(jīng)過包括電阻R1、電容C1和穩(wěn)壓二極管D1的無源網(wǎng)絡由電源單元的電壓U5獲得工作電壓U6。這包括當電源單元接通時電容C1被電阻R1緩慢充電，使得工作電源U6延遲地出現(xiàn)在晶體管T1上。齊納二極管D1具有限制工作電壓U6到一個低值的作用。當電源單元接通時，晶體管T1因此可靠地截止，除非存在短路，因為電壓U1到U4比電壓U6較早的時間出現(xiàn)，并且在控制輸入端B的電壓通常總是大于或等于發(fā)射極電壓，即晶體管T1的電壓U6。如果電壓U1到U4中的一個明顯地下降，例如在短路的情況下，轉(zhuǎn)換級T1導通并且經(jīng)過電阻R3發(fā)射控制信號到電源單元。

電壓U5、電阻R1和電容C1在這里以這種方式被量定，使得工作電壓U6在施加電壓U5之后盡可能慢地形成。

保護電路可以特別設置在開關型電源單元的次級一側(cè)，其中控制環(huán)路例如經(jīng)過光耦合器OK監(jiān)控在次級一側(cè)的輸出電壓。電阻R3可以直接位于電源單元的控制環(huán)路上，例如次級一側(cè)上光耦合器OK的連接上。因此，當晶體管T1導通時電容C1放電，因為電源單元切斷直到電壓U5下降到近似于2伏的值，在該值光耦合器OK切斷。因此，電源單元再次啟動，但只要輸出電壓U1到U4中的一個短路就不再達到電壓U5的全值。然后晶體管T1再次導通。因此，只要短路存在就獲得電源單元的周期性接通，盡管其他周期的時間間隔不再如同第一個切斷周期一樣長。在短路的情況下這大大地降低了電源單元的開關晶體管和其他部件的負荷。