[發明專利]開關電源電壓型輸出短路保護電路的設計方法

有效

• 申請號: 201510216909.5
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104779583B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 劉樹林;郭星;鄧俊青;趙亞娟;李青青;聶燊;汪子為;王肖;張瓊
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02H7/10
• 分類號: H02H7/10;H02H3/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種開關電源電壓型輸出短路保護電路的設計方法，輸出短路保護電路包括比較器U1、開關二極管D2和非極性電容C2，以及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5；所述開關二極管D2的陽極和電阻R1的一端相接且為所述開關電源電壓型輸出短路保護電路(1)的輸入端V-IN，所述開關電源電壓型輸出短路保護電路(1)的輸入端V-IN與開關電源的正極電壓輸出端相接，所述開關二極管D2的陰極與非極性電容C2的一端和電阻R3的一端相接，所述電阻R1的另一端通過電阻R2接地，所述非極性電容C2的另一端接地，所述電阻R3的另一端與比較器U1的反相輸入端相接，且通過電阻R4接地，所述電阻R1和電阻R2的連接端以及電阻R5的一端均與比較器U1的同相輸入端相接，所述比較器U1的電源端和電阻R5的另一端均與供電電源的輸出端VCC相接，所述比較器U1的接地端接地，所述比較器U1的輸出端為所述開關電源電壓型輸出短路保護電路(1)的輸出端V-OUT，所述開關電源電壓型輸出短路保護電路(1)的輸出端V-OUT與PWM控制與驅動電路(3)的輸入端相接，其特征在于：該設計方法包括以下步驟：

步驟一、選擇合適參數的非極性電容C2以及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5，其具體過程如下：

步驟101、根據公式選取電阻R1的阻值、電阻R2的阻值和電阻R5的阻值，其中，V₊₁為電路上電瞬間比較器U1的同相輸入端的電壓值，V₊₂為電路工作穩定后比較器U1的同相輸入端的電壓值，VCC為供電電源的輸出電壓，V_o為開關電源的輸出電壓；

步驟102、根據公式選取電阻R3的阻值和電阻R4的阻值，其中，V_-2為電路工作穩定后比較器U1的反相輸入端的電壓值；

步驟103、首先，根據公式計算得到開關電源由于輸出短路停止工作后再次啟動時比較器U1的同相輸入端的電壓值V₊₃，然后，根據公式并根據非極性電容C2的放電時間t＝t_w時推導得到公式最后，根據公式選取非極性電容C2的容值；其中，V_-3(t)為非極性電容C2的放電時間為t時比較器U1的反相輸入端的電壓值；為非極性電容C2的放電時間為t_w時，開關電源由于輸出短路停止工作后再次啟動時比較器U1的反相輸入端的電壓值；t_w為開關電源電壓型輸出短路保護電路(1)的維持時間，U_C2(t)為非極性電容C2的放電時間為t時非極性電容C2上的電壓值，為非極性電容C2的放電時間為t_w時非極性電容C2上的電壓值，τ為非極性電容C2的放電時間常數，e為自然常數且取e＝2.71828；

步驟二、連接比較器U1、開關二極管D2和非極性電容C2，以及電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和電阻R5；其具體過程如下：

步驟201、將開關二極管D2的陽極和電阻R1的一端均連接到開關電源的正極電壓輸出端；

步驟202、連接開關二極管D2的陰極、非極性電容C2的一端和電阻R3的一端；

步驟203、將電阻R1的另一端與電阻R2的一端和電阻R5的一端連接后接到比較器U1的同相輸入端；

步驟203、將電阻R3的另一端與電阻R4的一端連接后接到比較器U1的反相輸入端；

步驟204、將比較器U1的電源端和電阻R5的另一端接到供電電源的輸出端VCC；

步驟205、將電阻R2的另一端、非極性電容C2的另一端和比較器U1的接地端接地。

2.按照權利要求1所述的開關電源電壓型輸出短路保護電路的設計方法，其特征在于：所述比較器U1由芯片LM393構成，所述比較器U1的輸出端通過電阻R6與供電電源的輸出端VCC相接。

3.按照權利要求1所述的開關電源電壓型輸出短路保護電路的設計方法，其特征在于：所述開關電源包括BUCK變換器電路(2)，所述BUCK變換器電路(2)包括PMOS開關管VT1、電感L1、開關二極管D1和極性電容C1，所述PMOS開關管VT1的柵極與PWM控制與驅動電路(3)的輸出端相接，所述PMOS開關管VT1的漏極為開關電源的電壓輸入端Vi，所述PMOS開關管VT1的源極與開關二極管D1的陰極和電感L1的一端相接，所述電感L1的另一端與極性電容C1的正極相接且為開關電源的正極電壓輸出端Vo+，所述開關二極管D1的陽極和極性電容C1的負極相接且為開關電源的負極電壓輸出端Vo-，所述開關電源的負極電壓輸出端Vo-接地，所述開關電源的正極電壓輸出端Vo+與負極電壓輸出端Vo-之間接有負載RL。