[發明專利]一種具限功率電源保護功能的反激式開關電源

有效

• 申請號: 201910020397.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109742956B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 余祚尚;王舜弘
• 申請（專利權）人: 福建捷聯電子有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02H7/12
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種具限功率電源保護功能的反激式開關電源，包括控制器，其具有反饋腳與驅動腳。反饋腳通過反饋電路耦接反激式開關電源的輸出端。驅動腳輸出脈寬調制（PWM）方波，且PWM方波在重載工作模式下的工作頻率大于在輕載工作模式下的工作頻率。控制器包括LPS偵測模塊，其耦接反饋腳與驅動腳，LPS偵測模塊用于偵測反饋腳電壓是否小于電壓閾值，電壓閾值等于在輕載工作模式下的反饋腳電壓；若反饋腳電壓小于電壓閾值，則再偵測PWM方波的導通時間是否大于時間閾值；以及若PWM方波的導通時間大于時間閾值，則驅動控制器停止輸出PWM方波。

技術領域

本發明是關于一種反激式開關電源，且特別是關于一種具限功率電源(LimitPower Source，LPS)保護功能的反激式開關電源。

背景技術

當一開關電源在正常條件與單一故障條件下的測試都滿足輸出不大于8A/100W之要求時，開關電源即為一種限功率電源(LPS)。在安規標準IEC 60950里有要求資訊產品必須提供防火外殼，但是，當一資訊產品是由限功率電源(LPS)來供電時，若電子零件是安插在阻燃等級V-1以上的印刷電路板，則資訊產品可以不必提供防火外殼，也就是可以使用阻燃等級HB的外殼。阻燃等級HB的外殼材質，除了價格低外，還具備較佳的物理特性，同時容易符合環保的要求。因此，開關電源常會加入一些電路做LPS保護，以便在正常條件與單一故障條件下的測試都能滿足輸出不大于8A/100W的要求，進而得以使用阻燃等級HB的外殼。

單組輸出的反激式開關電源，例如圖1所示輸出19V/2A供電給顯示器。當進行開關電源的初級側電流偵測電阻器(即電阻器Rs)短路之單一故障條件測試時，由于現有開關電源的控制器U1并沒針對電阻器Rs發生短路的情況做保護，電阻器Rs短路時會使控制器U1的電流偵測腳CS偵測到的電壓一直處于非常小的狀態，導致控制器U1一直誤判開關電源處于輕載條件，使得控制器U1的驅動腳DRI輸出工作頻率較低(如20KHz左右)的脈寬調制(PulseWidth Modulation，PWM)方波給功率開關Q1以減小通過變壓器T1輸出至負載的電能，而控制器U1的反饋腳COMP偵測到輸出端OUT反饋回來的電壓也會處于輕載時的低電壓狀態。當電阻器Rs未短路且負載較重時，控制器U1的驅動腳DRI會輸出工作頻率較高(如65KHz左右)的PWM方波給功率開關Q1以增加通過變壓器T1輸出至負載的電能，而控制器U1的反饋腳COMP電壓也會處于重載時的高電壓狀態。此外，PWM方波的工作頻率(以F表示)的倒數即為工作周期(以T表示)，每一工作周期T由導通時間(以Ton表示)與斷開時間(以Toff表示)所組成，于導通時間Ton內控制功率開關Q1導通，并在斷開時間Toff內控制功率開關Q1斷開。電阻器Rs短路時PWM方波的工作頻率F較低，即工作周期T較長，故功率開關Q1的導通時間Ton也會較長。下面表1為本公司現有的其中一型號電源板上的反激式開關電源在正常條件與電阻器Rs短路之單一故障條件下的測試結果。

【表1】

導通時間Ton越長，變壓器T1的初級側繞組Np所產生的電流越大。在功率開關Q1由導通變為斷開瞬間，變壓器T1的輔助繞組Na與其對應的漏感以及二極管D1寄生的接面電容發生LC諧振，會產生更高的諧振電能經二極管D1的整流向電容器C1進行充電，使得電容器C1電壓上升。當輸出負載變大時，導通時間Ton會變大，電容器C1電壓會繼續上升。當電容器C1電壓逹到控制器U1的供電腳VCC內部過電壓保護(Over Voltage Protection，OVP)之保護點時，控制器U1啟動保護功能而不工作。因此，單組輸出的反激式開關電源通過控制器U1的供電腳VCC內部的OVP功能來附帶做LPS保護。

然而，單組輸出的反激式開關電源通過控制器U1的供電腳VCC內部的OVP功能來附帶做LPS保護，存在如下問題：