[发明专利]一种基于CS短路保护电路的恒流开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及电源设备领域，更具体地说，涉及一种基于CS短路保护电路的恒流开关电源。

背景技术

图1是现有技术中由三极管驱动的恒流开关电源的原理图。图2是现有技术中由三极管驱动的恒流开关电源中CS短路保护电路的原理图。如图1和图2所示，现有技术中CS短路保护工作原理如下：

Vref1用来设定正常工作时的电感峰值电流，Vref2用来设定采样电阻Rcs短路保护时的阈值电压，通常留有一定裕度。现有技术在正常工作时关键信号波形如图3所示，第一逻辑电路的输出电压Vout驱动第一MOS开关管M1，当Vout为高电平时，第一MOS开关管M1导通，Vcs和Vtp电压同步上升，当Vcs达到最大值Vref1时，第一比较器U1输出电压Vp1为高电平，触发Vout转换成低电平，关断第一MOS开关管M1，此时三极管发射极输出的电压Vtp还未达到Rcs短路保护时的阈值电压Vref2，第二比较器U2的输出电压Vp为低电平，直到脉冲频率调制模块检测到输出二极管D1的放电时间之后，第一MOS开关管M1再次打开，之后每个周期第一MOS开关管M1将重复之前的开关动作。

当采样电阻Rcs发生短路时，关键信号波形如图4所示，脉冲频率调制模块输出信号触发Vout为高时，Rcs短路，Vcs电压很低，第一比较器U1输出电压Vp1为低电平。对于理想的三极管电流增益无限大，很容易检测到Rcs短路（如图中虚线所示），但实际上由于三极管的电流增益有限的特性，对于给定的基极电流，其集电极最大电流为基极电流的电流增益倍数。对于不同电流增益的三极管其集电极上的电流达到最大值时将可能会饱和，那么通过变压器的副边的电感电流IL将不会再上升，因此其发射极的输出电压Vtp最终上升到一稳定值后保持不变，但仍小于采样电阻Rcs短路保护时的阈值电压Vref2，导致第二运算放大器的输出电压VP仍然为低电平，无法触发Vout转换为低电平，因此Vout会一直保持为高电平，如果第一MOS开关管M1的导通时间过长，将会损坏第一MOS开关管M1以及恒流开关电源内部的芯片；此外，如果第一MOS开关管M1的导通阻抗Rds很小，可以忽略不计，要保证该保护功能不能影响正常工作，则需选取Vref2>2Verf1，但实际上第一MOS开关管M1的导通阻抗Rds不可能忽略不计，因此现有技术中Rcs短路保护一般选取Vref2≈（3～4）*Vref1，这样进一步加大了CS短路保护功能的安全风险，甚至可能会导致检测不到采样电阻Rcs发生短路的情况，无法进行CS短路保护，会引起恒流开关源内部芯片的损坏，从而引发安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术中可能会检测不到采样电阻Rcs发生短路的情况，导致无法进行CS短路保护，引起恒流开关电源内部芯片损坏，从而引发安全事故的缺陷，提供一种基于CS短路保护电路的恒流开关电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，构造一种基于CS短路保护电路的恒流开关电源，包括变压器、电感放电检测电路、脉冲频率调制模块、采样电阻Rcs、第一比较器U1、第一逻辑电路、第一MOS开关管M1、CS短路保护电路、低电压锁定模块，所述脉冲频率调制模块在电感放电检测电路检测到变压器副边电流下降到零时控制第一逻辑电路开启第一MOS开关管M1、在所述第一比较器U1检测到变压器原边电流达到设定值时控制第一逻辑电路关闭第一MOS开关管；所述CS短路保护电路检测采样电阻Rcs是否发生短路，在所述采样电阻Rcs发生短路时触发所述第一逻辑电路执行复位操作，使所述恒流开关电源进入保护状态；

所述电感放电检测电路包括三极管、电流源、第二MOS开关管M2，所述电流源的正极连接到电源电压，负极连接到所述三极管的基极，还连接到所述第二MOS开关管M2的漏极，所述三极管的集电极与所述变压器的原边的输出端相连，所述三极管的发射极连接到所述脉冲频率调制模块的输入端、所述CS短路保护电路的输入端并输出电压Vtp，还连接到所述第一MOS开关管M1的漏极，所述第二MOS开关管M2的栅极连接到所述第一逻辑电路的驱动端，所述第二MOS开关管M2的源极连接到所述采样电阻Rcs的电压输入端，并且接地；

其中：

所述CS短路保护电路包括：

Vtp检测电路，用于检测所述电压Vtp的电压值，判断所述电压Vtp是否大于第一预设电压；

Vcs检测电路，用于检测所述采样电阻Rcs两端的电压Vcs，判断所述电压Vcs是否小于第二预设电压；