[发明专利]一种开关电源输出短路保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源保护电路，特别涉及开关电源输出短路、过流保护电路。

背景技术

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制集成电路(IC)和功率绝缘栅极场效晶体管(MOSFET)构成。

开关电源一直向高效率、高功率密度、高可靠性、保护功能完善的方向发展，其中，高可靠性主要体现在使用寿命和输出过流、输出短路保护功能，目前流行的保护电路大部分为双光耦反馈电路，以实现较为理想的保护功能，在公开号为CN 101034798的发明《一种电源变换器输出保护电路》中，也提供一种电源变换器输出保护电路，实现输出过流或短路时，电路的消耗达到预设定的值，在持续短路时，电路的可靠性高、功耗低。

但该电路在实际应用中，存在参数调试较为困难，各种性能不好兼顾的缺点，为了阐述方便，这里引用了公开号为CN 101034798的发明《一种电源变换器输出保护电路》中说明书附图第2/4页的图3，把原文的图3作为本说明书的附图1，请参见本说明书的图1，由于原图绘制得不够清晰，在此，在不影响连接关系、电路原理的前提下，重新绘制了附图1中的相关部分，如附图2。

PWM控制IC的COMP脚输出特性为近似恒流源，输出电流为0.6mA至1.1mA左右，视不同厂家的PWM控制IC不同而不同。这个电流比较小，基本上给反馈光耦的内部光电输出管使用，光耦的内部光电输出管等效内阻低，COMP脚的电压就低。反之，光耦的内部光电输出管等效内阻高，COMP脚的电压就高。

下面就该电路完整周期中的工作原理及各元器件选取限制因素描述如下：

(1)开关电源正常工作时

在开关电源正常工作时，运算放大器AR1输出低电平，场效应管Q1截止。运算放大器在下文中均用业界简称“运放”表示。

即图2中运放AR1第1脚输出低电平，由于运放AR1是开环放大，即输出脚至反相输入端没有反馈网络，运放AR1工作在开环时，其输出脚的输出阻抗仍很小，常见的资料指出，其开环输出阻抗小于600欧，即在运放输出低电平时，图2中，电阻R1和电阻R2及电容C1的等效电路如附图3所示，由于运放输出低电平，C1等效通过运放的输出内阻Ro接地，而Ro较小，小于600欧，常见值为小于200欧。

(2)故障发生至进入保护阶段

当开关电源输出过流或输出短路时，PWM控制IC的COMP脚电压升高，运放AR1的工作电压由V_REF提供，V_REF是PWM控制IC的内部稳压电源输出脚。常见的PWM控制IC的V_REF都为5V稳压输出，运放AR1的反相输入端M点的偏置电压由电阻R4和电阻R3的分压比决定；同相输入端N点的偏置电压预设如下：

V+=(VCOMP-UD1)R2R1+R2]]>………………………………公式(1)

其中，V+为同相输入端的偏置电压，V_COMP为PWM控制IC的COMP脚电压，U_D1为晶体二极管D1的压降，当PWM控制IC的COMP脚电压升高使得N点的电压高于M点，即运放AR1的同相输入端电压高于反相输入端电压，运放AR1输出高电平，经电阻R5使得场效应管Q1完全导通，把COMP脚输出的0.6mA至1.1mA的电流短路到地，从而使得COMP处于低电平，PWM控制IC停止工作，其外部的电源开关管也停止工作。

如图3所示，开关电源输出发生过流或短路，引发COMP脚电压升高，这时，该突变的高电平通过电阻R1对电容C1充电，该充电电流实际途径为：

COMP→D1→R1→C1→运放AR1输出脚1脚→运放AR1接地脚2脚