[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

技術領域

本發明涉及開關電源技術領域，尤其是涉及一種開關電源電壓型輸出短路保護電路的設計方法。

背景技術

隨著電子技術的快速發展，開關電源保護電路成為電路設計中至關重要的一部分。目前，電源或開關電源常用的保護方案有很多：(1)根據取樣信號的不同分為：電流型保護電路和電壓型保護電路。一般保護電路中大部分采用電流型保護電路，該類型需要電流采樣電阻，在電阻上會流過很大的電流，若采用小阻值電流采樣電阻，則需將信號進行處理、放大，這樣會使得電路復雜，增加成本。也可以采用電流傳感器或者霍爾傳感器等來進行電流取樣，但由于電流傳感器價格較高，且許多電流傳感器需要另外加電源才能正常工作，這又使得電路結構復雜，成本增加。而電壓型保護電路，無需采樣電流，只需采樣電壓，通過大阻值電阻進行分壓就可實現，結構簡單，功耗小，成本低。(2)根據對輸出電流的控制分為：限流型保護電路、截流型或減流型保護電路、徹底關斷型保護電路及可徹底關斷開關管的自恢復型保護電路。①限流型保護電路是當電源輸出端過載或短路時，輸出電壓下降而將輸出電流限制在一定范圍內。該保護方式的優點是：保護范圍大，抗干擾能力強，其電路一般較為簡單，故障排除后電源容易恢復。缺點是：保護速度慢，輸出短路保護時，仍有較大的電流流過，功耗大。②截流型或減流型保護電路：在開關變換器輸出過載或短路時，保護電路立即動作，可使輸出電流和電壓迅速減小。該保護電路的優點是：保護動作速度快、效果好、功率損耗小，適用于輸出功率較大的電源。缺點是：該保護電路比較復雜，電路調試比較麻煩，故障排除后電源不易自恢復。③徹底關斷型保護電路，即一旦保護電路動作后，即使過流或短路故障消除，電源仍一直處在關斷狀態，必須要先關斷電源、重啟系統才能恢復工作，電路不能實現自恢復，無法滿足本安電源的要求。④可徹底關斷開關管的自恢復型保護電路,這類保護電路通常需要電流檢測電路、短路或過載判斷電路、延時電路等組成，電路較為復雜；而一般的可恢復型保護電路在主電路出現故障后，雖然可以將輸出電壓限制在比較低的范圍內，但此時電流卻很大，因為開關電源其實還在工作。因此，對于應用于危險環境的本安防爆電源，短路故障產生的火花能量相當可觀，很有可能引爆易燃、易爆氣體及其混合物，難以實現本安輸出。

目前我國煤礦數量眾多，瓦斯爆炸事故屢見不鮮，給人民的生命安全造成了重大威脅。因此，設計一種適用于危險性環境的電壓型輸出短路保護電路意義重大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種電路結構簡單、成本低廉、操作便捷、可實現打嗝式短路保護、具有自恢復功能、實用性強、便于推廣使用的開關電源電壓型輸出短路保護電路。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種開關電源電壓型輸出短路保護電路，其特征在于：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的輸入端V-IN，所述開關電源電壓型輸出短路保護電路的輸入端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的輸出端V-OUT，所述開關電源電壓型輸出短路保護電路的輸出端V-OUT與PWM控制與驅動電路的輸入端相接。

上述的開關電源電壓型輸出短路保護電路，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。